Untersuchungen zur Farbtiefenabmusterung gefärbter Textilien PDF
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FORSCHUNGSBERICHT DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr. 2597/Fachgruppe Textilforschung Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz Kuhn vom Minister fur Wissenschaft und Forschung Johannes Rau Dipl. - Chern. Prof. Heinz Hauptmann Fachhochschule Niederrhein, Abt. Krefeld Fachbereich I Chemie Untersuchungen zur F arbtiefenabmusterung gefarbter Textilien Westdeutscher Verlag 1976 © 1976 by Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1976 Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag ISBN 978-3-322-99023-5 ISBN 978-3-322-99022-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-322-99022-8 Inhalt 1. Problemstellung 1 2. Herstellung des Probenmaterials 4 2.1 Allgemeines 4 2.2 Herstellung von Proben mit abgestufter Helligkeit 4 2.3 Herstellung von Proben mit abgestufter Sattigung bei konstanter Helligkeit und konstantem Farbton 5 2.4 Herstellung von Probe~ durch farberische Applikation nach einem speziellen Arbeitsplan 5 3. Der EinfluB des Helligkeitsunter schiedes auf die visuelle Farbtiefen bewertung 6 3.1 Erlauterung der Systematik 6 3.2 Sallwertberechnung 7 3.3 Substrat, Farbstoffe 9 3.4 Konzentrationsreihen 9 3.5 Rezepturberechnungen 10 3.51 Berechnungsbeispiel 11 3.52 Umrechnung der Normfarbwerte X,Y,Z in die Parameter T,S und D 13 3.6 Die visuelle Bewertung 15 3.7 Statistische Auswertung 17 3.71 Zusammenfassung der Bewertungs ergebnisse in Tabellen 17 3.72 Graphische Darstellung des Be wertungsergebnisses 23 3.73 Vergleich Klassenbreite - Stan dardabweichung 23 3.74 Angaben Uber die Beobachter 24 3.8 Zusammenfassung 26 - IV - 4. Bestimmung der Farbtiefe von Farbungen auf Wolle 28 4.1 Allgemeines 28 4.2 Herstellung der Farbemuster 29 4.21 Auswahl der Farbstoffe 29 4.22 Farbstoffmengen fUr die einzel nen Proben 29 4.3 Farbmetrische Werte der Muster nach 4.2 32 4.4 Herstellung des Umfeldes fUr die visu elle Farbtiefenabmusterung 33 4.5 Aufmachen der Proben fUr die visuelle Bewertung 34 4.6 Visuelle Abmusterung 34 4.61 AIIgemeines 34 4.62 Reproduzierbarkeit des Bewertungs ergebnisses 34 4.63 Ergebnis der Bewertung 35 4.7 Farbmetrische Bestimmung der Richttyptiefe 36 4.71 Nach Rabe/Koch 36 4.72 Berechnung der Richttyptiefe nach Gall 38 4.73 Bestimmung der Richttyptiefe nach Monsanto 40 4.74 Bestimmung der Richttyptiefe aus dem WeiBabstand 42 4.8 Vergleich zwischen der visuellen Be wertung und der farbmetrischen Bestim mung der Farbtiefe 47 4.9 Zusammenfassung des Ergebnisses 49 5. Bestimmung der Farbtiefe von Farbungen auf Polyester 51 5.1 Probenvorbereitung 51 5.2 Eichfarbungen 52 5.3 Herstellung von Mustern fUr die visuelle Ermittlung der Farbtiefe 53 5.4 Herstellung des Umfeldes fUr die visu elle Farbtiefenabmusterung 61 5.5 Visuelle Bewertung der Farbtiefe 63 - v - 5.6 Zusammenfassung der Ergebnisse 65 5.7 EinfluB des Umfeldes 69 6. SchluBbetrachtung 70 7. Literaturverzeichnis 71 8. Abbildungen 72 - VI - Verzeichnis der im Text benutzten AbkUrzungen C I Color Index CIE Comission Internationale de l'Eclairage E Farbabstand NBS National Bureau of Standards R.T. Richttyptiefe (oder Standardtiefe) T Farbton S Sottigung D Dunkelstufe R Remissionsgrad R Rangkorrelationskoeffizient = K/S K Absorptionskoeffizient S Streukoeffizient als GroBen in der Kubelka-Munk-Beziehung -1- Unter der Farbtiefe versteht man die Intensitat der visuellen Farbempfindung. Es handelt sich dabei also um eine Eigenschaft gefarbter Oberflachen, im Textil bereich um die Eigenschaft einer Farbung und nicht eines Farbstoffes. Man kann demzufolge einer Farbung eine GroBe (Farbtiefe) zuordnen, genau wie man ihr einen bestimmten Farbton oder eine bestimmte Hellig keit zuordnet. In der Textilfarberei hat man sich bisher so geholfen, daB man 18 Standardfarben in den Hauptnuancen Gelb, Orange, Rot, Purpur, Violett, Blau, GrUn sowie Broun und Grau ausgefarbt hot und diese 015 Richttypen bezeichnete. Ihr gemeinsames Merkmal ist die gleiche Farbtiefe. Eine diesen Far bungen angeglichene Farbung nennt man richttyptief. Die Herstellung richttyptiefer Farbungen ist notwendig als Grundlage zur Beurteilung von Echtheiten, die in Abhangigkeit zur jeweiligen Farbtiefe stehen, denn nur Echtheitsangaben, die auf der Basis dieser Hilfs typen durchgefUhrt werden, sind wirklich untereinander vergleichbar (1). Zur Bewertung hellerer und dunklerer Farbtiefen vereinbarte man die Herstellung von Far bungen unter Verdoppelung, Drittelung usw. der fUr die Richttyptiefe benotigten Farbstoffmenge und erhielt so die Reihe 2/1 1/1 1/31/61/121/25 (2). Von Schwen, Eisele und Hafenrichter wurde ein Verfahren beschrieben (3) zur Herstellung der obigen Reihe, wo bei man sich zunachst auf Wolle (015 Prototyp fUr ein mattes Material) beschrankte. Eine befriedigen- de Losung konnte jedoch in diesem Verfahren wegen der recht unterschiedlichen farberischen Eigenschaften des Materials nicht erzielt werden. -2- Die auf die vorgenannte Weise erhaltene Reihe ist fast die einzige empirische Grundlage fUr den Farbtiefenan gleich von weiter entfernten Nuancen. Wenn man die Farborte der 18 Hilfstypen in das CIE Farbdreieck einzeichnet (Abb.1), so stellt sich heraus, daB diese offen bar ziemlich regellos verstreut liegen. Insbesondere fehlt ein erkennbarer Zusammenhang zur Sattigung. Do es sich bei der Farbtiefe um eine rein visuelle Feststellung eines Gleichheitskriteriums han delt, hat es in den vergangenen Jahren nicht an Versu chen gefehlt, mit Hilfe der Farbmessung eine objektive Methode fUr das Gleichheitskriterium zu finden. Do zwischen den farbmetrischen Variablen und der Farbstoff konzentration jedoch keine einfachen Beziehungen - etwa im Sinne des Beerschen Gesetzes - bestehen, ist eine Losung dieses Problems nur donn zu erwarten, wenn ein moglichst umfangreiches experimentelles Material aus gewertet wird. Teillosungen wurden bisher von einigen Forschern angegeben, jedoch lassen diese noch keine Anwendung uber einen groBeren Bereich zu. Als wichtigste Teillosung zu diesem Problem wurden bis her bekannt: a) die Arbeiten von Robe und Koch (4). Robe und Koch arbeiteten auf der Grundlage des DIN-Systems und fuhrten zur Losung eine korrigierte Sattigung S' ein. Es ist bekannt, daB die von Robe und Koch angegebene Formel nur eine grobe Noherung ermoglicht. Sie eignet sich fUr verhaltnismaBig grobe Einstellungen auf gleiche Richttyptiefen donn, wenn die Nuancen sehr weit auseinander liegen. Bei feineren und praziseren Arbeiten ist die Anwendung der Rabe-Koch-Formel weniger gut brauchbar. Ferner verlangt sie einen relativ groBen Rechenaufwand, so daB sie bisher kaum Bedeutung bei der routinemaBigen Praxisarbeit erlangt hat. -3- b) die Arbeiten von I.H.Godlove (5). Godlove benutzt fUr seine Losung das Munsell-System und fuhrt ein farbtonabhongiges Korrekturglied ein. Der Vorschlag von Godlove fuhrt jedoch genau wie der von Rabe-Koch zu einer Restabweichung, welche in der Funktion des Farbtones ohnlich verlouft. Man beobachtet bei bei den Vorschlogen einen farbtonabhongigen systemati schen Gang, der dahin interpretiert werden kann, daB beide Ansotze entweder denselben systematischen Fehler aufweisen oder daB die empirischen Unterlagen (die Hilfstypenserie) einen systematischen Fehler enthalten. Ein Entscheid in dieser Frage ist auBer ordentlich schwierig und es bedarf eines massiv erweiterten Tatsachenmaterials, um hierUber eine treffendere Aussage mach en zu konnen. c) die Arbeiten von E.Ganz (6). Ganz setzte sich in erster Linie mit der 1/1 Richttyptiefe auseinander und hoffte, den koloristisch als Storke bewerteten Grauanteil abschotzen und analytisch fassen zu konnen. d) die Arbeiten von U.Gugerli (7). Gugerli geht ohnlich wie Godlove von vereinfachten Annahmen aus (Verzicht auf Flochen konstanter Farbstorke durch den ganzen Farbkorper) und untersucht nur kleine Farbdifferen zen in der GroBenordnung von einer bis einigen weni gen NBS-Einheiten zwischen Forbungen gleicher Farbstorke. e) die Arbeiten von L.Gall und Riedel (8). Diese schlagen eine Farbtiefenformel vor, die es ermoglicht, mit einem relativ geringen Rechenaufwand Farbtiefen zu berechnen. Zu diesem Zwecke fUhrt er als formale RechengroBe den Dunkelanteil (Db) ein, der jedoch keine farbmetrische Bedeutung hat. Der von Gall und - 4 - Riedel in der Formel erfaBte farbmetrisehe Zusammenhang gilt jedoeh nur fUr 1/3 Riehttyptiefe. FUr jede andere Farbtiefe mUssen andere Konstanten in die Formel einge setzt werden. AnknUpfend on die vorerwahnten Arbeiten ersehien es erforderlieh, ein wesentlieh erweitertes Material anzufertigen, farbmetriseh sorgfaltig auszumessen und visuell zu bewerten. Die Farbungen wurden in den Hauptfarbtonen auf Wollfilz, Wollgewebe und Polyester hergestellt. In Bezug auf die Farbstarke wurden die Riehttyptiefen 1/1 und 1/3 untersueht. Die Auswahl der Farb stoffe erfolgte naeh den farberisehen Eigensehaften des jewei ligen Substrats, wobei insbesondere die erzielbare Egalitat wiehtig war. 2. Herstellung des Probenmaterials 2.1 Allgemeines FUr die Losung der Aufgabe ist die sorgfaltige Auswertung einer groBen Zahl von Proben erforderlieh. Urn die EinflUsse von Farbton, Sattigung und Helligkeit auf die Farbtiefe zu studieren, ersehien es zunaehst wiehtig, die Muster naeh einer bestimrnten Systematik herzustellen. 2.2 Herstellung von Proben mit abgestufter Helligkeit Es wurde versueht, Farbungen mit reinen Farbstoffen in versehiedenen Konzentrationen auf Wollfilz als Substrat herzustellen und diese donn mit einem Sehwarzpigment in ihrer Helligkeit zu variieren. Es zeigte sieh, daB bei Farbungen gleiehen Farbtones relativ groBe Sattigungs anderungen erhalten werden, wahrend die Helligkeit sieh nur in geringen Grenzen andert.
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