1、含荧光增白剂的测配色轻化 07（1）班40701030101王天峰摘要荧光增白剂是利用光学原理，改善织物白度和鲜艳度一种制剂，又称为光学增白剂1。荧光增白剂可以吸收日光中的紫外光，而发射出极明亮和艳丽的蓝紫色光(波长为430-460nm)，使织物上的黄光消除而不留痕迹，因此织物具有明显的洁白感和明亮的色光1, 2。采用荧光增白剂增白的织物在可见光区的反射率增加，亮度提高，其白度较一般的漂白织物和上蓝增白的织物更为悦目，对于浅色织物也可以起到增艳效果。1 测配色原理1.1 测色原理对任何一个给定的物体，它的颜色特性可以用三刺激值 X、Y、Z 来表示。三刺激值是国际照明委员会(CIE)标色系统使色
2、定量化的基础，是色度学的一个重要的概念。拿到样品之后即可以使用合适的颜色测量仪器(光谱光度计) 先测定代表样品光学特性的分光反射率(R)或分光透过率(T) ，然后通过一系列计算得出X 、Y、Z 值。颜色的其它性质如色差、色深度、白度、荧光度等都可以由三刺激值导出。1.2 配色原理电脑配色大致可分为色号归档检索、反射光谱匹配和三刺激值匹配三种方式。色号归档检索就是把以往生产的品种按色泽和处方存入电脑，接到新样品，测色后由电脑检索出所有色差小于指定数值的处方，它避免了工厂保存实样的麻烦。检索方式科学全面，但对许多新的色泽只能获得近似色3。反射光谱匹配，又称无条件配色，配色结果产品的光谱反射率与标样
3、的反射率完全相同，实现光谱匹配。对纺织品来说，最终决定颜色的是反射光谱，因此反射光谱匹配是最完美的配色，对任何光源、观察者都能保持颜色匹配。这种方法有Mc Ginnis 等提出的近似算法4。这种配色方式只有当染样和标样的颜色相同、纺织材料亦相同时才能办到，但这种情况实际生产中并不多见。三刺激值匹配又称条件配色，其原理是指要三刺激值相等的两个颜色给人的感觉就相同，即能达到颜色匹配。这种配色方式达到等色的前提是影响三刺激值的照明体、观察者和测色仪器都相同，否则就会引起色差。三刺激值配色法是应用最普遍和最有实用意义的配色方法这种配色方式最早是由Park 和Stern 提出的，以后虽有很多人对这种算法
4、有所改进，但原理是大同小异的。2 含荧光增白剂测配色的理论对于常规的染色样，基于已有的计算机测配色理论，即Kubelka-Munk 理论，通过光学仪器的测定，便可以进行计算机配色。但对含有荧光增白剂的染色样品的测配色却遇到一定的困难，其主要原因是荧光增白剂的发色机理是荧光增白剂吸收入射光能而发出荧光，使按照常规方法测得的反射率失真。因此其反射率与荧光增白剂浓度之间的关系无法用Kubelka-Munk 函数处理，需对其进行修正。为了计算出荧光量子效率并进行配色计算，必须算出真实反射率。目前计算真实反射率方法主要有两个互为补充的方法：E-Allen 的过滤法5 与正逆双向光路法6, 7。2.1 正
5、逆双向光路法当采用一个正向构造的分光光度计(光源- 单色器-样品-光检测器 )测量样品的反射率时，光源发出的光首先通过单色器形成单色光后照射到样品上。以400 nm 单色光为例，如果样品上不含荧光增白剂，则在400 nm 处吸收的能量除了一部分被样品吸收外，只有反射光被检测器检测记录下来；如果样品上含有荧光增白剂，在400 nm 处吸收的能量还会在一个比较宽的波长范围作为荧光能量发射出来，这时检测器检测到的不仅有激发光的反射部分，还有产生的荧光部分。因此，正向构造的分光光度计测定含有荧光增白剂的样品得到是复合的结果。采用逆向构造的分光光度计(光源- 样品-单色器-光检测器)测定含有荧光增白剂的
6、样品时，光源发出的较宽范围的光直接照射到样品上，样品上的荧光增白剂吸收激发光能后发射出荧光，荧光是在到达检测器之前被单色器分解的，反射部分和荧光部分能被检测器正确的区分开，所以能得到合理的结果8。采用正逆双向光路法中的逆向光路来测得逆向反射率，正向光路测得正向反射率，将二者经过各种拟合可以计算出真实反射率和荧光增白剂发射的荧光强度，改进拟合公式是主要发展方向。含荧光增白剂的样品由逆向构造的分光光度计测量时，其反射率(简称逆向反射率) 曲线可分为吸收区、交界区、发射区和无影响区四个部分5；相对应也可以将正向构造的分光光度计所测得的反射率(简称正向反射率 )曲线分成同样的四个区域，如图 1 所示。
7、图1 中实线表示底物反射率，点划线表示正向反射率，虚线表示逆向反射率。由图l 可见，含荧光增白剂的样品的反射率曲线与常规染料的反射率曲线有很大的区别，采用常规的测定方法得不到真实反射率，使得基于Kubelka-Munk 理论的配色软件不能用于含荧光增白剂的样品。2.2 E-Allen 方法针对正逆向双光路法中无法直接测定交界区的真实反射率的问题，E-Allen 提出的一种新的方法，补充了正逆双向光路法的不足，即在标准光源下测出反射率，利用过滤器可得到荧光比例不同的反射率，从而计算出真实反射率。但是由于并不是所有的测色仪器都配备过滤器，因而限制了E-Allen 方法的应用。2.3 双光源法荧光增
8、白剂的吸收区，若光源的辐通量很小，荧光增白剂吸收的光能量很小，则荧光增白剂发射荧光的辐通量也很小；辐通量增大，则荧光发射增强。采用吸收区辐通量有较大差异的两种光源A 和D65。分别测量样品，得到两套逆向反射率数据进行拟合计算。在荧光增白剂的吸收区，D65 光源的辐通量比A 光源大，荧光增白剂吸收的能量多，荧光发射也强。3 含荧光增白剂的测配色3.1 含荧光增白剂的测色发展目前对含荧光增白剂的织物的研究仅停留在测定方法及测色仪器完善等方面。由于荧光增白剂的光吸收与光发射的特殊性，使得在应用研究过程中出现了各种各样的与其它染料不同的问题，如颜色的仪器测定、测量后的数据处理、计算机测配色过程中的算法
9、等12。荧光增白剂发射出的荧光强度与荧光增白剂吸收的光源的能量直接相关，不同的光源对测量结果影响很大，这与常规染料有本质的不同。光源的功率、光源与样品的距离也影响反射率结果。故首先对测色过程中的设备进行了一系列的标准化。一般仪器的光源采用D65标准光源，其波长范围300-830 nm，紫外光充足，可近似代替日光。目前对荧光织物测色的研究主要围绕如何测得真实反射率5, 13，因为由真实反射率可计算出不同光源的光谱能量对荧光织物发射的影响，还可用来计算出荧光量子效率。3.2 含荧光增白剂的配色发展对荧光增白剂的配色的研究，还处于探索阶段。由于荧光增白剂的反射率曲线包含了对入射光的反射和产生的荧光两
10、部分，使得常规的Kubelka-Munk 理论不能应用于含荧光增白剂的样品，必须对其进行修正。各种研究表明，引入一个新参数荧光量子效率，可在荧光增白剂配色过程中发挥决定性作用14。4 目前含荧光增白剂的测配色过程中存在的问题对于常规的染色样，基于已有的计算机测测配色理论，即描述反射率与浓度之间简单函数关系的Kubelka-Munk 理论等，通过光学仪器的测定，便可以进行计算机配色。但对含有荧光增白剂的染色样的计算机测配色却一直不很完善。其原因主要有以下几点：目前定性认为荧光增白剂的发色机理是荧光增白剂分子吸收紫外线的光能而发射出蓝紫色的荧光。对于荧光量子效率的测定仅限于荧光增白剂和荧光增白剂溶
11、于溶剂的情况，对上染织物状态下的定量关系很难测定和分析。因此，有关荧光增白剂染色样和荧光增白剂染色样的测配色研究报道很少。由于其光谱既有荧光增白剂的吸收和发射部分，又有常规染料的反射部分，用实测的反射率作为配色依据，必定会使结果失真，因此必须扣除荧光增白剂的吸收和发射部分。如何扣除这些部分，虽有定性的说明和报道4，但有待进一步探讨。荧光增白剂与常规染料的发色机理不同，就其反射率和浓度间的关系，无法应用Kubelka-Munk 函数，必须对 Kubelka-Munk 理论作必要的修正。参考文献1 上海市纺织工业局. 染料应用手册. 北京: 中国纺织工业出版社, 19852 A D Sule. W
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