Оценка концентрации красителя с помощью Kubelka

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2019 (2023) Цитировать эту статью

757 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Если известна связь между функцией отражения (K/S) и концентрацией красителя (C), цвет окрашенного текстиля (R∞) и C можно предсказать, исходя из друг друга. В настоящей работе сравнивается значение концентрации, оцененное по данным отражения с использованием двух отражающих моделей: Кубелки-Мунка и Аллена-Голдфингера. Во-первых, модель Аллена-Голдфингера была запущена с использованием коэффициента поглощения красителей в волокне, то есть единичных значений k/s вместо значения в растворе. Результаты показали, что замена единицы k/s для коэффициента поглощения Бера-Ламберта в модели Аллена-Голдфингера приводит к меньшей ошибке в прогнозировании коэффициента спектрального отражения, а также концентрации красителя. Однако эта модель не привела к лучшим результатам. Затем обратная форма использовалась для оценки концентрации красителей по соответствующему спектральному коэффициенту отражения. Следовательно, было замечено, что модель Кубелки-Мунка по-прежнему является более надежным методом, хотя и более простым, чем модель Аллена-Голдфингера. Анализ ошибок показал, что результаты сильно зависят от различных факторов, таких как диапазон применяемых концентраций, а также поведение спектральной адсорбции красителя.

Одним из методов окраски текстиля является крашение, которое можно применять на любом этапе производства текстильных изделий, имеющих различную физическую форму, например, рыхлое волокно, пряжа, жгут, верх, тканые, нетканые, трикотажные основы или предметы одежды1. Исследования показали, что почти 5% текстильных изделий необходимо перекрашивать по нескольким причинам. Чтобы добиться точного цвета окрашенного изделия с желаемой глубиной и оттенком, необходимо проводить контроль на разных этапах окрашивания, чтобы минимизировать ошибки окрашивания2. Поэтому настоятельно рекомендуется делать это на начальных этапах процесса (окрасочная ванна) и на заключительном этапе (окрашенное изделие). Управление процессом крашения может осуществляться как в прерывистом (автономном), так и в онлайновом режиме. В настоящее время разработано несколько методов прогнозирования поведения крашения и его более точного контроля путем мониторинга переменных красильной ванны, таких как концентрации используемого красителя. Эти методы основаны на химических и физических принципах крашения, а также на анализе данных красильной ванны и абсорбционной спектрофотометрии3,4,5,6,7,8. Во всех них была предпринята попытка определить точное соотношение и количество компонентов красильной ванны, особенно количество красителя или его концентрацию. Важность определения и контроля концентрации красителей в процессе крашения обусловлена ​​следующим5:

Краситель, самый важный химикат в красильной ванне.

Изучение поведения красителей при различных условиях крашения.

Оптимизация процесса крашения.

Определение производительности красильной машины.

Контроль процесса окрашивания.

Процесс крашения и контроль процесса крашения текстиля можно подробно найти в учебниках9,10,11, так что он классически охарактеризован на основе анализа УФ-видимой спектроскопии ванны красителя12. Обычно известный закон Бера-Ламберта, показанный в уравнении. (1) используется для определения концентрации красителя в растворе и/или твердой фазе, т.е. в волокнах13,14,15,16.

где \(\theta_{t}\) — монохроматическая мощность излучения, передаваемая поглощающей средой, \(\theta_{0}\) — монохроматическая мощность излучения, падающая на среду, \(\tau_{i}\) — внутренний коэффициент пропускания, равный \(\frac{{\theta_{t} }}{{\theta_{0} }}\), \(\varepsilon\) и c демонстрируют молярный коэффициент поглощения и концентрацию красителя, соответственно, и, наконец, b и A соответственно показывают длину пути поглощения и поглощение. Закон Бера-Ламберта можно применить к полностью прозрачной среде как в газообразной, жидкой, так и в твердой форме. Трудности могут возникнуть при работе с твердыми материалами, особенно если они обладают определенной степенью прозрачности. Эта проблема имеет решающее значение для волокнистых материалов, которые демонстрируют сильное поверхностное отражение и значительное рассеивание оболочек. Кроме того, аналитическая работа, такая как экстракция красителя из волокна и измерение концентрации красителя в твердой фазе, является трудоемкой и утомительной работой. При целенаправленном использовании красителей в волокнах возможно как растворение волокон, так и извлечение красителя. Следовательно, интересно разработать альтернативный метод определения концентрации красителя, особенно в твердой фазе, из более простых методов9,16.