面向快捷响应的纺织品印染制造基础理论与关键技术研究

Printing & dyeing is the most important manufacturing process to improve textile added value, and how to get the precision target color is the core issue throughout the whole printing & dyeing process. The textile raw materials (cotton, linen, rayon, etc.), the weaving modes (woven, knit, etc.), and the strongly coupled process parameters are all affecting the final color quality. Nowadays the printing & dyeing manufacturing, which is implemented and controlled according to the specific setting parameters, cannot fulfill the quality requirement of the textile product that is unable to be quantitative as well as not ensure the RFT(Right First Time) rate of textile dyeing. Thus the traditional production mode of printing & dyeing is unable to meet the requirement of small-quantity, and multi-species orders under Internet economy. Aiming at the key scientific issues in intelligent and customized fast response production of color in textile printing & dyeing manufacturing, this project proposes to solve the basic theoretical problems of the method of color expression, the high-precision color measurement/predicting model, the diffusing and migrating mechanism of the dyestuff into the fiber and the parameters scheduling method for the whole dyeing & printing process. Then the key factors and mechanisms for color precision manufacturing during dyeing & printing process will be revealed. Furthermore, the multi-objective optimization method and color manufacturing process parameters model are proposed based on the physical and sensory integration indexes, and a basic framework of intelligent and efficient color production is build.

印染是提高纺织品附加值的关键环节，而颜色制造则是印染生产的核心问题。纺织品原料（棉、麻、人造纤维等）、织造方式（机织、针织等），及染色工艺参数之间的强耦合关系共同决定了染色效果；现有按严格流程工艺参数设置和控制的生产方式与印染质量控制目标的非定量性之间存有冲突，造成印染生产因无法确保一次染色成功率而难以满足互联网经济下，小批量、多品种订单对颜色快速制造的需求。本项目针对颜色智能化和定制化快捷生产中的关键科学问题开展研究，重点解决印染生产系统中的颜色表达和高精度印染测配色模型与方法、染料上染过程机理、印染全流程多工序段参数调度方法等基础理论问题，揭示印染生产过程中颜色精确制造机理和关键影响因素，提出物理和感官融合指标下的多目标优化方法和工艺参数强耦合状态下颜色制造过程的参数化模型，构建基于印染生产过程智能化快捷生产系统的基本构架，实现印染全流程的智能化和快捷化生产。

印染生产的核心问题是颜色制造。在颜色制造过程中，各种因素，如纺织品原料和组织结构、染料性质以及染色工艺参数等都对颜色制造效果产生影响。现有按严格流程工艺参数设置和控制的生产方式与印染质量控制目标的非定量性之间存有冲突，造成印染生产因无法确保一次染色成功率而难以满足互联网经济下，小批量、多品种订单对颜色快速制造的需求。项目针对颜色智能化和定制化快捷生产中的关键科学问题开展研究，为实现印染生产过程智能化快捷生产奠定了理论和技术基础。项目的主要内容包括基于光谱成像的纺织品颜色测量基础理论研究、高精度印染智能配色理论与方法学研究、基于染色动力学的染料上染过程的机理研究、印染产品质量综合评价体系以及印染过程多工艺段工艺参数调度研究。项目实施期间，项目组试制了高光谱成像颜色测量平台，研究了多色纱线、色织物和印花织物的颜色分割和提取问题，提出了基于集成学习算法的颜色测量过程光照校正模型；提出了全光谱匹配和深度学习的印染配方智能预测方法，解决了同色异谱和印染样品染色不均匀引起的配色误差问题；研究了气流雾化染色工艺下染料的上染规律，研究并分析了染液均匀雾化模型；基于光谱成像、机器学习和智能优化算法，研究了印染品色差、褶皱度、光泽度等的分类评价方法，提出了主客观相结合的评价模型；基于光谱技术和微波法，研究了印染工艺段的关键参数包括pH、浓度和湿度等的测量原理与方法，建立了参数精确测量模型，研究了影响印染热定形过程能耗水平的参数模型。基于以上研究结果，开发了印染定形样机和气流雾化染色示范生产线。项目执行期间，共发表和录用学术论文51篇，申请专利40项，培养研究生32名，获得国家奖励1项，省部级奖励2项。项目提出的基于光谱成像的纺织品颜色测配色理论与方法，印染品风格智能评价方法，以及印染多工艺段参数的精确检测方法，对于提高印染品生产质量，实现印染生产过程的绿色化和快捷化，具有一定的科学意义。