一、染料強度概念

染料生產(chǎn)廠家以某一質量分數(shù)的染料作為染料強度的標準（標準染料強度為100%）,其它與之相對比而確定的相對濃度,用百分號表示。

若染料的強度比標準染料濃一倍。則其強度為200%，以此類推，所以染料的強度通常是一個相對的數(shù)字。

染料強度（力份）是按一定濃度的染料做標準，標準染料強度為100%。若染料的強度比標準染料濃一倍。則其強度為200%，以此類推，所以染料的強度通常是一個相對的數(shù)字。

染料力份也稱染料強度（Strength），是一個半定量指標，指樣品染料與標準染料染色深度相比的相對著色強度，是一個表示染料產(chǎn)品著色能力的重要指標。對一具體染料，染料廠選擇某一指定染料樣品為標準；將每批染料產(chǎn)品在一定條件下染色，與標準染料的得色深度相比；根據(jù)染得同樣顏色深度所需 的用量，計算出每批染料產(chǎn)品的力份。一般印染廠也必須自行檢驗每批購入染料的力份。

二、國內外染料強度評價標準

為了提高染料強度評價的精準性，對國內外染料強度評價的相關標準和方法進行了系統(tǒng)的研究。區(qū)分了中外關于染料強度的相關術語，剖析了中外標準推薦的各種方法的實質，并給予簡潔的名稱以方便描述，如主觀法、儀器法、K/S法，簡化Integ法、SWL法、SUM法、WSUM法(雙簡Integ法)，以及僅能作為補充方法的簡便快捷的吸光度法，分析了各種方法的異同、適用性、難點和問題，以及可能的解決方案，為探求更精準的染料強度評價方法和標準提供參考。

　　關鍵詞:染料;染料強度;顏色深度;標準深度;K/S

　　染料強度是指染料對其他材料的賦色能力，通常用某一染料相對于其標準品的賦色能力表征，又稱染料的相對強度(relativestrengthofdye/colorant，或relativecolorstrength)，俗稱染料力份。染料強度是染料的重要評價指標之一，在染料的染色、印花效果研究[1-2]，纖維、織物的染色性能研究[3-4]以及染整工藝研究[5]等方面均需要染料強度。因此，只有準確地測定染料強度，才能生產(chǎn)高質量的染料以及高效率地利用染料。根據(jù)《GB/T6687-2006染料名詞術語》[6]，染料的相對強度，通稱染料的強度，表示某染料賦予被染物顏色的能力相對于染料標樣賦色能力的比例;通常用染得相等深度顏色時，染料標樣與試樣的用量之比，以百分數(shù)形式表示。

　　可見，染料強度可通過染色深度和染料用量來評價。關于染料強度的評價，國內外標準和方法有所不同。1國內染料強度的評價標準和方法國內評價染料強度的標準主要有兩個:一是《GB/T6688-2008染料相對強度和色差的測定儀器法》，適用于儀器法評價所有非熒光染料的強度[7];二是《GB/T2374-2017染料染色測定的一般條件規(guī)定》[8]，除采用GB/T6688的儀器法之外，亦提供了一種主觀評價法。

　　1.1GB/T6688的儀器法

　　首先采用樣品染料和標準染料按照標準要求制備色樣并進行測定，將試樣和標樣的染色深度根據(jù)GB/T4841.3-2006中的1/3標準深度進行調控，使兩者的顏色深度盡量接近，其差別不應大于10%，否則，應調整試樣或標樣的染色濃度重新制備染樣，使其顏色深度盡可能地接近。然后按照下述兩種方法計算染料強度。

　　1.1.1K/S的計算方法

　　K/S的計算方法，本文簡稱K/S法，其實質是將試樣與標樣的顏色深度調節(jié)到1/3標準深度附近，且相差不大于10%，然后測試、計算試樣與標樣的單位濃度K/S之比，用分(或%)表示，如公式(1)～(3)所示。ST=100f2/f1(1)f=(K/S)max/C(2)K/S=(1-R∞)2/2R∞(3)式中:ST———染料相對強度，分(或%);f2———單位染色濃度的試樣在最大吸收波長下的Kubelka-Munk函數(shù)值;f1———單位染色濃度的標樣在最大吸收波長下的Kubelka-Munk函數(shù)值;(K/S)max———染樣在最大吸收波長下的Kubelka-Munk函數(shù)值;C———染色濃度;R∞———完全不透明體的反射率。

　　K/S法適用于試樣與標樣之間目測具有相同或接近色光且最大吸收波長相同的情況，不適用于拼混染料、具有兩個以上吸收峰或沒有明顯的吸收峰的染料、以及試樣與標樣之間雖目測具有相同的色光但反射曲線具有不同最大吸收波長的情況(同色異譜)。

　　1.1.2基于積分的K/S和偽三刺激值的計算方法

　　該方法的實質是通過調節(jié)染色濃度，使試樣和標樣的偽三刺激值之和I(K/S的權重和，又稱得色深度)相等(I1=I2)，然后求標樣與試樣的染色濃度之比，如公式(4)～(6)所示。F(λ)=(1-R∞(λ))22R∞(λ)-(1-R∞(λ))22R∞(λ)(4)I=∑700λ=400SD65(λ)F(λ)(x10(λ)+y10(λ)+z10(λ))Δλ(5)ST=C1C2×100(6)式中:F(λ)———試樣在某一波長下的KubelkaMunk函數(shù)值;R∞(λ)———染樣在波長λ下的反射率;R∞(λ)———空白樣在波長下的反射率。

　　I———染樣的偽三刺激值之和;SD65(λ)———CIE推薦D65標準照明體光譜能量分布;x10(λ)，y10(λ)，z10(λ)———CIE1964標準色度觀察者配色函數(shù);Δλ———波長間隔。ST———染料相對強度，分(或%);C1———標樣的染色濃度;C2———試樣的染色濃度。這里的I值類似于Integ顏色深度，Integ計算公式中F比I的F多考慮了表面反射率R0，如公式(7)所示。因此，本文簡稱該方法為簡化Integ法。F(λ)=[1-(R∞(λ)-R0)]22(R∞(λ)-R0)-[1-(R∞(λ)-R0)]22(R∞(λ)-R0)(7)計算時，如果試樣與標樣的偽三刺激值之和不等，即I1≠I2，那么必須通過逼近法迭代計算，利用理論上改變樣品的染色濃度，使試樣和標樣的偽三刺激值之和最終達到相等(I1=I2)，然后再用方程(6)求出染料樣品的相對強度。簡化Integ法適用于求取染料相對強度的一切情況，但也需要將試樣和標樣調整至1/3標準深度，制樣相對困難。

　　1.2GB/T2374的主觀法

　　GB/T2387-2013、GB/T2378-2012、GB/T2394-2013等約20項染料(如反應染料、酸性染料、分散染料、還原染料等)的色光和強度測定標準，均采用GB/T6688和GB/T2374，表1給出部分示例。GB/T2374-2007已被GB/T2374-2017標準取代，其中，7.1.1.4染料強度目視評定中以目視染得相等顏色深度時，試樣和標樣用量的百分比表示，計算方法同公式(6)。

　　此外，該標準建議，測定染料強度時，染色深度既要滿足分檔清晰易于評定，又要適當降低操作誤差，因此顏色深度一般在 SANDCOLORATION第58卷第6期GB/T2374-2007已被GB/T2374-2017標準取代，其中，7.1.1.4染料強度目視評定中以目視染得相等顏色深度時，試樣和標樣用量的百分比表示，計算方法同公式(6)。此外，該標準建議，測定染料強度時，染色深度既要滿足分檔清晰易于評定，又要適當降低操作誤差，因此顏色深度一般在GB/T4841.1和GB/T4841.3規(guī)定的1/3～1/1標準深度之間為宜。對于藏青色和黑色染料，選擇染色深度時還應考慮保證能反映出染料的真實顏色。

　　1.3國標三種方法的比較

　　將國家標準推薦的主觀法、K/S法與簡化Integ法進行對比，并分析其難點和評價精度。此外，還有一些問題，其中GB/T2387-2013規(guī)定染色濃度為2%～4%(o.w.f.)，若1/3標準深度在此范圍之外該如何處理;GB/T6688的1/3標準深度無疑是增加了制樣的難度，為什么要染至1/3標準深度;想了解其他深度時染料的相對強度是否也可以采用此方法。

　　2國外染料強度的測試標準與方法

　　國外定義colorstrength為染料對其他材料的賦色能力[15]，以colorstrengthvalue(顏色強度值)表征，類似于中國標準的得色深度，相當于染料的絕對強度。定義染料的相對強度(relativecolorstrength，或者relativestrengthofdye)為標樣和試樣顏色強度值的比值，其中，將標準染料的相對強度視為100%。

　　2.1K/S權重和的方法

　　與中國標準類似，最初，國外在計算相對染料強度時，也是先將試樣和標樣調至相同的顏色深度，再通過計算試樣和標樣染料用量的比值得出相對染料強度，如公式(6)所示。WernerBaumann等人認為將試樣和標樣調至相同的深度存在一定的困難，因此他們推薦借助Kubelka-Munk方程的K/S(見公式(3))作為顏色強度值(colorstrengthvalue，類似顏色深度)計算染料的相對強度[15]。然而由于直接采用K/S計算時，在光譜區(qū)域兩端會出現(xiàn)與視覺評判的沖突，因此，他們推薦采用以標準色度觀察者光譜三刺激值為權重的K/S和作為顏色強度值，提出了公式(8)，染料強度即可通過計算試樣和標樣的單位濃度的顏色強度值得到。

　　2.2美國AATCC標準方法

　　美國AATCCEP-62008InstrumentalColorMeasurement標準推薦了4種方法計算顏色強度值，即:SWL、SUM、WSUM和TSVSTR[16]，然后利用公式(9)計算染料的相對強度。為方便描述，本文稱之為SWL法、SUM法、WSUM法和TSVSTR法。SWL、SUM、WSUM可通過反射率或透射率計算，公式(10)～公式(12)所示為利用反射率計算，透射率的計算方法類似。TSVSTR是以三刺激值(X、Y、Z)的Y值直接表征顏色強度值，該方法僅在一些紡織工廠粗略使用，不適合于科學研究。 可見，不管采用國際標準還是國內標準，評價染料強度都非常繁瑣，并且不同方法所得結果不一致甚至相互矛盾。為此，有人創(chuàng)新出不用染色的溶液法，但是溶液法僅適用于部分染料，不適用于明顯不同吸收曲線和光致變色的染料，僅能作為染料強度評價的補充方法。

　　3染料強度評價的補充方法———溶液法(吸光度法)

　　溶液法，也叫吸光度法，它通過測定染液的吸光度計算染料強度，省去了染色過程，更為快速和便捷。但是此方法僅適用于透明、無顆粒、不散光、符合朗伯-比爾定律且染色過程結構穩(wěn)定的染液[18]，如分散染料、活性染料和陽離子染料等[19-20];并且要求測試樣品和標準品在光譜可見區(qū)應具有相同或相似的吸收曲線[18]。

　　因此，文獻[18]指出，溶劑法只能是一種補充方法(supplementarymethod)，并且必須經(jīng)過傳統(tǒng)染色法證明可行才能使用。這也容易理解，因為染料在溶液中的呈色性能與其對著色物的上染性能之間還存在一定的差異。中國標準推薦了GB/T27594-2011分散染料原染料相對強度的測定分光光度法，其實質是吸光度法，即通過配制標樣懸浮液和試樣懸浮液，測試兩者的吸光度，然后以試樣的單位濃度吸光度對標樣的單位濃度吸光度的百分比表示(干品染料)。對于潮品染料，需要再乘以原染料含固量的質量分數(shù)。

　　該標準命名為分光光度法欠妥，因為前述第1和第2部分的染色法也都采用分光光度儀測試染品的分光反射率，因此，將這種方法命名為溶液法或者吸光度法更恰當。剛頒布的GB/T39824-2021溶液中染料相對強度的測定[21]，標準名字就更準確，它是對國際標準ISO105-Z10[22]做了稍許改進，兩種方式的實質相同。相關研究認為此類方法雖便捷、快速，但測試結果不夠精準，建議僅作為參考使用

三、染料強度：力份測量方法