автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.08, диссертация на тему:Прогнозирование уровня эстетических свойств меланжевых тканей с помощью автоматизированного расчета рецептур смешения

Комитет Российской Федерации по торговле

ТОРГОВО - ЭКОНОМИЧЕСКИМ ИНСТИТУТ

На правах рукописи,

НИЗАМИДИНОВА ГАВМР МИДЖАТОВНА

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОВНЯ ЭСТЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЕЛАНЖЕВЫХ ТКАНЕЙ С ПОМОЩЬЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА РЕЦЕПТУР СМЕШЕНИЯ

ециальность 05.19.08 - Товароведение промышленных товаров и сырья легкой промышленности

Автореферат

[иссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1992

Работа выполнена на кафедре товароведения непродоволъствс них товаров Санкт-Петербургского торгово-экономического института.

Научный руководитель: доктор технических наук

профессор Андросов В.Ф.

кандидат технических наук доцент Казиев И.А,

Научный консультант: кандидат технических наук

Новорадовский А.Г.

Официальные оппоненты:доктор технических' наук профессор Стрельцов E.H.

кандидат технических наук . доцент Громов В.Ф.

Ведущая организация: Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт текстильной промышленности

Защита состоится "15" декабря 1992 г. на заседании сяециа зированного совета" Д 131.04,01 Санкт-Петербургского торгово-эк мического института по адресу: 194018. Санкт-Петербург, ул.Нов российская, '50.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан - f2 " ttOJ&pJ} 1992 г#

Ученый• секретарь специализированного а ¡А'

совета, кандидат технических наук, / .

доцент Уы/А^ Е. В. Иван

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тема. В настоящее время в характеристике качест-

гготребятельской ценности текстильных товаров все большее зна-е приобретает необходимость удовлетворения эстетических по-яостей населения.

Уровень современных требований, предъявляемых к колориетичес-

оформлению текстильных изделий высок. Значительное влияние на ировавие покупательского спроса оказывает эстетическое восприя-ткани. ее внешний вид.

Известно, что формирование комплекса потребительских, в том :е эстетических, свойств изделия начинается на стадии проектиро» ;я и далее продолжается в течение всего производственного цикла, [шить художественно-колористическое оформление тканей возможно •олько путем контроля и сохранения показателей свойств на раэ-[ых стадиях производства. Высокий уровень показателей качества южно и необходимо формировать еще на стадии проектирования тек-гьного изделия.

Качество цветового оформления такой группы текстильных товаров, меланжевые ткани, вырабатываемых путем смешения предварительно пленных в различные цвета волокон, прежде всего зависит от выбо-юходных компонентов и составления гармоничных сочетаний цветов.

Облегчить и активизировать творческий процесс прогнозирования эздания высокозстетических меланжевых тканей позволяет внедрение 1?едприятиях текстильной промышленности цветоизмерительной и винительной техники как зарубежного, так и отечественного произ-гтва.

Расчет рецептур меланжирования с применением ЭВМ, сокращая пе-ц разработки цветового решения меланжей, позволяет быстро реаги-ать на изменения модной гаммы цветов и запр°сы потребителей, что начительной степени способствует улучшению художественно колорис-еского оформления меланжевых тканей.

В связи с этим важным представляется дальнейшее расширение воз-ностей и повышения точности инструментальных методов расчета ептур меланжирования предварительно окрашенных волокон.

Диссертационная работа выполнялась в рамках координационной граммы 037.04, утвержденной Постановлением ГКНТ, Госплана СССР резидиума АН СССР 472/248 от 12 декабря 1S80 года и имела цель работать и освоить инструментальные методы воспроизведения цэе-и контроля цветового качества текстильных материалов. Работы по ;мененип системы контроля и воспроизведения цвета прозоямясъ в

рамках научно-технической программы ГККТ СССР 0.37.01, утвержде) ной постановлением М 555 от 30 октября 1985 года и входящей в с< тав общесоюзной научно-технической программы 043 "Товары народш потребления". Головной организацией по разработке этой проблемы является ШШПерсги,

Цель и задачи исследованият Целью настоящей работы являете; разработка комплексного подхода к оценке и прогнозированию урот эстетических свойств перстяных меланжевых тканей на основе приме неная методов автоматизированного расчета рецептур смешения воле В работе были поставлены гоставлекы следугагие задачи:

- исследовать механизм образования цвета в смесях окрашенных волокон;

- выявить особенности моделирования цвета и доказать необходимое и возможность расчета рецептур для различных технологических прс цессов меланжирования;

- исследовать возможность расчета рецептур смешения волокон различной химической природы;

- определить принципа подбора исходных компонентов для получения максимально возможного цветового охвата смесей волокон с целью изготовления высококачественных текстильных материалов;

- исследовать возможность использования основных принципов цвето вой гармонии в процессе составления меланяевнх смесей;

- исследовать возможность применения эффекта меланжирования для решения технологических проблем крашения и улучшения потребитель ских свойств окрашенных текстильных материалов.

Общая методика исследований. В качестве основных методов в работе применяли колориметрические и фотометрические методы иссл дования. рекомендованные МКО.

Крашение волокнистых компонентов для составления меланжей о ществляли по типовым технологическим режимам комбината тонких и технических сукон им.Э.Тельмана на лабораторном красильном аппарате ЛКА-2 /ЦКИЖерсти/.

Измерение спектральных коэффициентов отражения, вычисление цветовых характеристик для стандартного 10°-ного колориметрическ< го наблюдателя и излучения в системах МКО 1976г. , а также расчет рецептур меланжирования осуществляли с помощью спектро^от« метра ДС-3880 /Датаколор. Швейцария/, управляемого ПЭВМ НР-85В /"Хьшетт Паккард", США/, а также измерительиси-вычислительного комплекса /ИВК/, состоящего из спектрофотометра "Спектротон" /"Спектр"/ и ПЭВМ "Робогрон-1715й /ПЭВМ класса IBM PC/XT/. Смешение волокон проводили на кардочесальных гарнитурах

)учную.

Цветовые различия между эталонными цветами и воспроизведении-[ цветами меланжевых смесей, а также равномерность окраски и сменит цветных компонентов определяли с применением формул цветовых сличил, рекомендованных специальным подкомитетом CIE ТС-1.3 по дым цветовым различиям Международной Комиссии по освещению /МКО/.

Исследование устойчивости окраски меланжевых смесей и окрашен-IX образцов волокон к действию дневного света проводили в соот-¡тствии с ГОСТ 9733-83.

Обработку полученных экспериментальных данных производили на :нове методов математической статистики с применением специально сработанного пакета сервисных программ для персональной ЭВМ 'оботрон-1715".

Научная новизна работы: впервые сопоставлены механизмы образования цвета в меланжевых 1есях и установлено, что эксперимент адекватно описывается суб->активной схемой сложения цветов окрашенных волокон; теоретически и экспериментально показана возможность расчета ре-птур меланжирования для камвольного способа смешения окрашенных локон:

теоретически и экспериментально обоснована возможность расчета щептур меланжирования волокон различной химической природы: экспериментально доказано, что для получения максимального цве-iBoro охвата смесей волокон выбор исходных компонентов должен :уществляться на основе близости светлоты исходных компонентов и ^производимого цвета:

сформулирована возможность использования принципов цветовой гар->нии в формализованном виде для расчета рецептур меланжирования с >мощыз измерительно-вычислительного комплекса; экспериментально обосновала возможность использования процесса ланжирования в целях повышения светостойкости окрашенных текс-льных материалов и решения проблем технологической несовместности красителей в смесях.

Практическая значимость работы. С помощью измерительно-вычис-, [тельного комплекса на базе отечественного спектрофотометра, уделяемого ПЭВМ и снабженного специальным программным обеспечением, сработаны оптимальные рецептуры меланжирования для комбината 1нких и технических сукон им^Э.Тельмана /г.С-Петербург/. которые >и внедрении позволили получить экономический эффект от снижения :бестоимости продукции за 6 месяцев, составляпагай 47 0S8 рублей i ценах 1991 года/.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были обсуждены на:

- ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского торгово-экономического института /1990-1992,

- на заседаниях и научных семинарах кафедры товароведения непродовольственных товаров Санкт-Петербургского торгово-акономическо: ннститута /1990-1992/.

Публикации, По материалам диссертации опубликовано 5 научны: работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, пяти глав, общих выводов, библиографии отечественных и иностранных источников, изложенных на 127 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 18 рисунков, 3 приложения. Библиография включает 82 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, изложены основные положения рассматриваемой проблемы улу* шения цветового оформления шерстяных меланжевых тканей на базе применения ЭВМ и необходимости комплексного исследования по проС леме автоматизации расчета рецептур смешения волокон. Представлены цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов исследования.

В первой главе дается анализ опубликованных в советской и иностранной литературе работ по теоретическим и практическим аспектам проблемы меланжирования и расчета рецептур смешения окрашенных и неокрашенных волокнистых компонентов на основе методов спектроскопии светорассеиваших сред и колориметрии. Дан обзор аддитивных функций для прогнозирования цветового и количественног состава смесей окрашенных волокон.

Рассматриваются свойства волокон, определяющие влияние на цветовые характеристики меланжевой смеси /рассеяние света, структура поверхности, линейные размеры/. '

Приводится анализ литературных данных по вопросу воспроизведения заданного цвета и подбора исходных компонентов для меланке-вых смесей с помощью ЭВМ. Критически анализируются методы построения цветовых охватов красителей и меланкей.

Рассматриьаются обете принципы цветовой гармонии цветных объ< тов. в том числе меланжевых смесей волокон.

На основании анализа литературных данных по воспроизводству цвета келашгевых смесей волокон колориметрическими методами сфор-

глированы задачи исследования.

Во второй главе приводятся данные, характеризующие объекта ¡следования, - образцы шерстяных и химических волокон, исполь-гекые красители. Описаны применяемые в работе методы исследова-ш: режимы крашения волокнистых компонентов, методика проведения ыториметрического анализа и расчета рецептур меланжирования окра-!нных волокон, условия визуальной оценки цвета и испытания устой 1вости окраски. Даны описания применяемых методов математической гатистики для обработки результатов экспериментов.

В третьей главе приведены результаты исследования механизма 5разования цвета, возникающего при смешении окрашенных волокон, а шже особенности моделирования цвета и расчета рецептур смешения )локнистых компонентов.

Основным этапом процедуры расчета рецептур смешения окрашен-IX волокон является моделирование результирующего цвета, склады-иошегося из цветов индивидуальных компонентов, взятых в определений пропорции. Используемые в настоящее время для моделирования зета смеси волокон аддитивные функции спектральных коэффициентов гражения исходных компонентов используют субграктивный синтез. 1нако, доказательств правомочности его использования нет.

Для выявления механизма образования цвета в смесях волокон то проведено моделирование результирующего цвета, используя ад-ятивный синтез цвета по координатам цвета в системе Й.С& и одно-араметрическую функцию Фриля /субграктивный синтез/. Для работы Убраны одноцветные волокна шерсти, смешение проводили для различ-« цветов /рис.1/.

Сравнительный анализ экспериментальных и моделируемых смесей эказал, что точки цветности реальных меланжевых смесей с доста-эчной точностью описывает субтрактивный синтез цветов, а не адди-явный.

Используемые в настоящее время алгоритмы и программы расчета эстава смесей окрашенных волокон /$ирм "Датахолор''/1ГвеЯцария/ и \й-Си-Эс-Тексикон"/Англия// облегчают расчет и получение меланже-ах эффектов для ковровой и суконной промышленности. Однако данное рограммное обеспечение не позволяет достаточно точно воспроизво-ять цвет эталона в камвольном меланжировании. В отличие от сукон-эго производства в процессе выработки камвольных тканей сложению эдвергается не произвольное количество окрашенных волокон.а стро-о 4иксированное, в виде гребнечесанных лент. Это накладывает ог-аничения на возможность непрерывного варьирования цвета в резуль-ируюшей смеси волокон,т.е. в расчете ка\<нолъных меланжей. оснояан-

ц

0.5 .

Рис'Л.Цветовые охваты мелан.-сей:

-- экспериментальные гачные;

— ---аддитинное моделирование;

----субтрактивное моделирование.

ом на округлении рецепта до целого -числа лент получают неоднозна-нне результаты, связанные с искажением воспроизводимого цвета, связи с этим бал сформулирован подход к расчету рецептур камволь-ого меланжирования, устраняющий эти ограничения: поиск рецепта мешения волокон, цвет которого имеет минимальное расстояние внутри искретного цветового пространства кеиду эталоном и моделируемым ветом. Разработанный подход был подтвержден экспериментально.

Таблица 1

Рецептуры меланжирования для получения суконной я камвольной пряжи

№ Эталон Цвет исходных Рецептура меланжирования

1 цвета компонентов

суконного камвольного

Злояение,£ К-во лент К-во лент

1. Серый Черный 45 4 3

Серый 32 2 3

Белый 23 2 2

3 Синий Белый 19 ' 2 ' 1

Синий 81 6 7

3. Фиолетовый Синий 24 2 1

Сиреневый 66 5 6

Белый 10 1 • 1

1. Фиолетовый Синий 42 2 2

Сиреневый 23 3 4

Малиновый 15 1 1

Белый 20 2 1

На основе спектрального анализа кривых изменения рассеяния локон шерсти. !Ш/полиэфирного/. п о ли аш дно го /П Л/. полиакрялони-1Ильного /ПАН/, вискозы в видимом дапазоне спектра /400-700 нм/ :спериментально установлено, что функция $ в формуле Фриля

имеет спектрального распределения, а носит характер параметра лежит в пределах 0.15-0.18 отн.ед./рис.2/.

По результатам экспериментального моделирования спектров отра-няя смесей волокон по формуле Фриля с 5* = 0,16 было выявлено, о в пределах погрешностей эксперимента параметр рассеяния в функ-

7 ■ .

Б.отн.ед.

Рис,2. Спектры рассеяния волокон различной природы:

1 - шерстяное;

2 - полиамидное:

3 - полиэфирное;

4 - вискозное;

5 - полиакрилонитрильное.

ю Фриля можно рассматривать как константу, слабозависящув от Ириды и светорассеиваших свойств волокон.

В результате такого упрощения при субтрактивном синтезе цветов (змокно рассчитывать цвета меланжевых смесей, состоящих из волокон пличной химической природы, со значительным уменьиениемм времени зебуемым на подготовку исходной информация по калибровочным сери* смешения.

Таблица 2

Цветовые различия в системе ВЕН /1:1/ между модельными цветами и смесями волокон с известным содержанием цветных компонентов

Номер эталона '/сходные компоненты Цвет Содержание в смеси,% Цветовые различия

1- шерсть шерсть ПА фиолетовый сиреневый белый 25 12 63 4,2

2. шерсть ПАН ПА красный белый черный 50 38 12 4,3

3. шерсть ПА голубой белый 36 64 5.6

4, шерсть шерсть шерсть ПА зеленвй синий коричневый белый 13 5 16 бе 4,7

В четвертой главе приведены результаты исследований по подбору [сходных компонентов для воспроизводства,заданного цвета.

Одним из первичных этапов выбора исходных компонентов для ме-шнжей является анализ цветового охвата, позволяющего определить границы области цветового пространства, в пределах которой можно 5оспроизвести требуемые цвета.

С помошью метода построения равносветлотных планов проведен анализ цветовых охватов красителей и меланжей, полученных путем смешения волокон, окрашенных красителями в концентрациях, даших:

- максимальную насыщенность окраски:

- величину яркости, близкую к яркости эталона цвета.

3 результате экспериментов выявлено, что в качестве исходного набора волокон следует выбирать компоненты, имеющие окраску с уровнем

Рис.3. Цветовые охватн нрасителей и смесей волокон: • - красители при крашении волокон; О - окрашенные волокна с максимальной

насышенносгьв цвета; О - окрашенные волокна с яркостью близкой к яркости воспроизводимого цвета.

яркости близким к яркости воспроизводимого цвета, что обеспечивает получение цветового охвата, близкого к охвату красителей а не волокон /рис.3/.

На основе анализа цветовых сочетаний в мелалиевнх смесях, выпущенных промышленно на комбинате им.Э.Тельмана, выявлены закономерности расположения точек цветности исходных компонентов. При атом обнаружено соблюдение основных принципов цветовой гармонии, сформулированных в классических работах. Сделано предположение, что выражение этих закономерностей в математической форме позволит в дальней^ше^ создать алгоритм расчета малашей с заданными гармоничными сочетаниями цветов на базе измерительно-вычислительного комплекса.

В пятой главе рассматриваются товароведно-технологические аспекты применения ЭВМ при расчете рецептур ыеланжирования окрашенных волокон с целью устранения причин снижения качества готовых изделий.

Применение техники меланжирования окрашенных волокон вместо изготовления гладкокраиенных мате-риалов позволит устранить эффект "каталитического" выцветания в смесях красителей. Это достигается разделением контактирующих красителей в полимерной матрице на расстояния, гарантируюшие отсутствие взаимодействий / на различные волокна, окрашенные индивидуальными красителями/ с обеспечением заданного цвета.

Таблица 3

Светостойкость окрашенных образцов и меланжевых смесей

Номер образца Светостойкость, баллы

Окрашенный образец Меланжевая смесь

1 4 4-5

2 4-5 5

3 4 4-5

4 3 4

5 3 4

0 3-4 4-5

7 4 4-5

8 4-5 5

9 3 5

10 3-4 4

11 3-4 5

Также показана возможность решения проблемы несовместимости краси-

11

телей в смесях аналогичным методом.

Образцы волокон окрашивали как смесями красителей, так и индивидуальными кислотными красителями с различной ровняшей способность» /совместимостью/. Установлено, что равномерность окраски в меланжевых образцах превосходит таковую для образцов волокон, окрашенных смесями несовместимых красителей в среднем на 4 единицы МКО 1976 г.

Гестая глава посвящена описанию практической реализации результатов работы и расчету экономического эффекта, полученного в результате внедрения оптимальных рецептур крашения и меланяирования окрашенных волокон.Экономический эффект от снижения себестоимости продукции за счет удешевления рецептур крашения исходных компонентов за 6 месяцев составил 47 098 рублей /в ценах 1991 года/.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

По результата!,; диссертационной работы сделаны следующие выводи:

1. На основе результатов моделирования цвета по аддитивному и суб-трактивному механизму смешения цветов выявлено, что механизм образования цвета при смешении окрашенных волокон включает в себя эле -менты обоих способов синтеза цветов. Наибольшая точность при моделировании а воспроизводстве цвета меланжевых смесей достигается

в случае использования субтрактивной модели сложения цветов окрашенных волокнистых компонентов.

2. Экспериментально, с учетом особенностей моделирования цвета в суконном и камвольном процессах меланжирования. подтверждена нецелесообразность применения методов расчета рецептур суконного меланжирования для камвольных меланжей. Предложен и экспериментально подтвержден специальный метод расчета рецептур для камвольного меланжирования окрашенных волокон, использующий поиск цвета в дискретном цветовом пространстве с минимальным различием между искомым и модельным цветом.

3. На основе моделирования цвета с поыоахьи аддитивной функции Фриля проведено исследование параметра светорассеяния образцов натуральных «химических волокон. Найдено, что параметр рассеяния в 4уккцив Ориля можно рассматривать как константу, слабозависядую

от природы и светорассекваашк свойств волокнистых коупонентов. равную 0,16.

4. "кеперименталько доказана возможность расчета рецептур меланжирования волокон различней химической природы при воспроизводстве заданного пае та. ?та возможность основана на применении о.чиопара-