Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất bề mặt giấy đến thông số truyền mực trong in offset

Trang 4 - Đề tài đã sử dụng các phương pháp hiển vi quang học và hiển vi điện tử quét bề mặt để khảo sát bề mặt giấy và độ dày lớp mực.- Xác định lượng mực lý tưởng khi in thích hợp với

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Giấy

Giấy là vật liệu quan trọng trong in offset, do vậy cấu trúc của giấy quan trọng trong nguyên lí in cũng như khả năng tương tác hóa lý giữa mực và giấy Với đề tài nghiên cứu này, giấy sẽ được dùng làm vật liệu in trên thiết bị in thử nhằm giả lập quy trình in offset Từ đây, nghiên cứu sâu hơn về tính chất bề mặt và khả năng nhận mực của giấy trong quá trình in

Thành phần chính của giấy bao gồm:

- Xenlulô (Cellulose): thành phần chính trong giấy Xenlulô không hoà tan trong các dung môi thông thường, dễ hút nước và trương nở trong nước Tỉ lệ Xenlulô rất khác nhau tùy theo các nguồn gỗ đầu vào làm giấy Công thức: (C6H10O5)n, với n0 – 10.000 (mức độ polymer hóa)

- Hemi Xenlulô: tương tự như Xenlulô nhưng có mức độ polymer hóa nhỏ hơn Khác với Xenlulô, Hemi Xenlulô hoà tan trong kiềm, trương nở mạnh trong nước và làm cho các sợi liên kết với nhau chặt chẽ hơn trong thành phần giấy

- Lignin: cứng và khó hòa tan Theo thời gian lignin sẽ bị ngả vàng Đây là thành phần luôn có trong giấy nhưng là thành phần không mong muốn Do vậy, trong quá trình làm giấy sẽ loại bỏ lignin để cho giấy trắng hơn, bền hơn

- Chất kết dính: là chất dùng để kết dính các sợi giấy lại với nhau trong quá trình sản xuất giấy, có thể là chất gốc tự nhiên hoặc hóa học

- Các chất phụ gia: bao gồm các hợp chất bổ sung để cải thiện tính chất và hiệu suất của giấy in và để phân loại giấy tùy vào mục đích của người tiêu dùng ví dụ như

5 chất làm trắng, chất làm mịn, chất chống thấm, vv Thêm các chất phụ gia nhằm có được chất lượng sản phẩm tốt

Hình 2 2 Mô phỏng cấu trúc các thớ sợi Cellulose

1.1.2.1 Tính chất về cấu trúc

- Độ dày Độ dày là thông số quan trọng đối với vật liệu dạng tấm Trong điều kiện xác định, cùng với sự tăng chiều dày giúp giảm độ xuyên thấu Giấy in thông thường có độ dày: 0.03 – 0.25 mm Khi giấy được sử dụng trong quá trình in, cần quan tâm đến thông số độ dày như là thông số kỹ thuật đầu vào để thích hợp với cấu trúc sản phẩm cũng như là kiểm soát chất lượng

- Định lượng Định lượng là khối lượng của một mét vuông giấy Đơn vị là g/m 2 Giấy in thông thường có định lượng 20 – 200 g/m 2 Độ dày và định lượng có liên quan nhau Đây là thông số kỹ thuật sẽ được bên nhà cung cấp giấy ghi chú Mỗi loại giấy ứng với định lượng nhất định sẽ được dùng làm vật liệu cho sản phẩm phù hợp

Do sự sắp xếp có hướng của các sợi xenlulo trên lưới trong quá trình làm giấy của máy xeo giấy Điều này làm cho giấy luôn có hướng song song (hướng xớ giấy) và hướng vuông góc Với sự sắp xếp này làm cho giấy có một số tính chất như sau: o Độ bền của hướng song song cao hơn hướng vuông góc

6 o Độ trương nở khi tiếp xúc với nước của hướng song song thấp hơn hướng vuông góc Sự lựa chọn hướng giấy ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng và tính mỹ thuật của sản phẩm in

Các tính chất quang học quan trọng của giấy bao gồm: màu sắc, độ sáng, độ trắng và độ bóng Các tính chất này bị ảnh hưởng bởi bột giấy, các vật liệu thô sử dụng trong tráng phủ và công nghệ sản xuất giấy Tính chất quang học của giấy liên quan đến sự phản xạ, hấp thụ hoặc truyền qua của ánh sáng khi xảy ra sự tương tác giữa ánh sáng với giấy Trong quá trình thực nghiệm, những thông số liên quan đến tính chất quang học của giấy cần được đo và kiểm soát để đảm bảo màu sắc trên tờ in đúng với màu tham chiếu

Màu sắc của giấy ảnh hưởng đến khả năng tái tạo màu Màu giấy là thông số cần kiểm soát trong việc xác định giấy thuộc loại nào trong tiêu chuẩn ISO 12647 – 2 Giả định khi không thể in thử trực tiếp trên giấy in thật được thì trong in thử phải giả lập được màu giấy Có như vậy, thì tờ in thử mới có thể làm bài mẫu cho in sản lượng

Mỗi loại giấy có mặt trên thị trường đều có màu trắng để đáp ứng khả năng in Tuy nhiên, có giấy màu trắng ngả xanh hoặc ngả vàng, vì thế cần xác định thông số về màu để đạt được khả năng phục chế màu tối ưu

Hình 2 3 Màu sắc giữa 2 loại giấy a) Giấy Couche b) Giấy Ivory

- Độ sáng (Brightness) Độ sáng được định nghĩa là phép đo sự phản xạ của ánh sáng màu xanh (Blue) từ bề mặt của giấy, ánh sáng màu Blue này có bước sóng chính xác tại 457nm Việc lựa chọn bước sóng này là do mắt người nhạy với ánh sáng màu Blue

Giá trị độ sáng có giá trị từ 0 đến 100% Tuy nhiên, trong một số trường hợp giá trị độ sáng của giấy vượt quá 100% Nguyên nhân là do trong quá trình sản xuất giấy, các tác nhân làm sáng quang học (optical brightening agents (OBAs)) thường được thêm vào để cải thiện độ sáng của giấy Vai trò OBA là phản xạ ánh sáng UV (cực tím) từ nguồn sáng, cụ thể là ánh sáng nhìn thấy trong vùng phổ ánh sáng xanh (Blue) Kết quả là ánh sáng (nhìn thấy) phản xạ từ bề mặt của giấy cao hơn so với ánh sáng màu Blue phát ra từ nguồn sáng, dẫn đến giá trị độ sáng vượt quá 100%

Mực in

Mực in là vật liệu quan trọng trong việc tái tạo màu sắc khi in Do đó, việc lựa chọn loại mực phù hợp với loại vật liệu và máy in được chú trọng Nếu lựa chọn không đúng sẽ dẫn đến chất lượng in không đạt yêu cầu, khả năng tái tạo màu kém

1.2.1 Thành phần của mực in Offset

- Chất tạo màu (pigment, lắc màu): tạo màu cho mực Tính chất: không tan trong dầu liên kết và các dung môi thông thường Chúng đóng vai trò như chất phân tán

- Dầu liên kết: là pha lỏng của mực in Tùy thuộc vào phương pháp in khác nhau mà mực có thành phần khác nhau Dầu liên kết đóng vai trò như môi trường phân tán (thường là nhựa hoặc polymer, chất hòa tan và dung môi) Đây cũng là thành phần quyết định mọi đặc tính in của mực (truyền, chảy như thế nào; khô ra sao…)

- Chất phụ gia: giúp điều chỉnh các tính chất của mực in: tăng/giảm tốc độ khô, độ nhớt, độ dính…

Có rất nhiều yêu cầu trong quá trình in và các đặc tính tự nhiên của vật liệu in, nên tỷ lệ phần trăm các thành phần trong mực in sẽ khác nhau Hơn nữa, những yêu cầu đặc thù cho quá trình in Offset phải được tính toán từ khâu pha mực đến đến khâu sản xuất

Mực in lý tưởng khi nó hấp thụ toàn bộ 1/3 dải quang phổ và phản xạ 2/3 dải quang phổ còn lại Thông qua kính lọc ta có thể đo được sự hấp thụ đó Tuy nhiên, trên thực tế không có mực in lý tưởng Mực in thực tế không tinh khiết, chúng luôn bị nhiễm bẩn

Hình 2 6 Phổ phản xạ mực in a) Mực in lý tưởng b) Mực in thực tế

Do dầu liên kết là trong suốt va không có màu nên thông thường các tính chất màu thường phụ thuộc nhiều vào tính chất pigment Những tính chất cụ thể là: Màu và tone màu (Hue); Độ sáng (Brightness); Độ bão hòa (Saturation); Độ bóng (Gloss)

Là giá trị rất quan trọng trong quá trình in, tuy nhiên độ dày lớp mực in thường rất nhỏ Độ đậm phụ thuộc vào tính chất pigment, cấu trúc hóa học của chúng, độ phân tán và nồng độ của chúng có trong mực Phụ thuộc vào độ dày lớp mực và khả năng nhận mực của từng loại giấy

- Độ nhớt Đại lượng đặc trưng cho lực ma sát nội trong sự chảy của chất lỏng, lớp chảy nhanh lôi kéo lớp chảy chậm, lớp chảy chậm kìm hãm lớp chảy nhanh do lực hút phân tử (Hình 2.4)

Bảng 2 3 Mô hình tính giá trị độ nhớt theo Newton Đối với mực in hoạt động của chất lỏng Newton bị lệch khi có mặt của pigment do sự liên kết hạt bằng các liên kết hóa học và tương tác vật lý trong suốt quá trình chảy

Và đối với độ nhớt của hệ mực đặc (mực in Offset) còn gọi là chất lỏng không Newton, độ nhớt có tính xúc biến Độ nhớt sẽ giảm đi khi lực tác dụng và thời gian tác dụng lực tăng lên, khi bỏ ngoại lực độ nhớt sẽ dần tăng trở lại Độ nhớt có thể xác định theo cách tuyệt đối (bằng các máy đo độ nhớt, cốc đo độ nhớt) hoặc theo cách tương đối (so sánh độ nhớt của 2 mực với nhau) Đơn vị đo: 1 P = 1 g/(cm.s) (P: Poise – đặt theo tên Jean Louis Marie Poiseuille) Tương đương trong hệ SI:

1 cP = 1 mPaãs = 0.001 Paãs (một chất lỏng cú độ nhớt là 1 Pa.s cú nghĩa là nếu chất lỏng đó được đặt giữa 2 đĩa và đĩa trên được đẩy đi bằng 1 lực 1Pa (1N/m2) thì đĩa đó sẽ dịch chuyển 1 khoảng cách bằng độ dày lớp chất lỏng trong thời gian là 1 giây)

Giá trị độ mịn được thể hiện thông qua kích thước của pigment (giữ vai trò chất tạo màu cho mực in) và sự phân bố của pigment theo kích thước Độ mịn của mực in là thông số quan trọng trong quá trình chế tạo mực in và ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng sản phẩm in: độ đồng đều của lớp mực in; độ bền của cao su, bản in,… Độ mịn của mực in cũng ảnh hưởng đến việc chọn vật liệu in cho phù hợp (sự bằng phẳng của giấy in) Độ mịn được đo thông qua thước đo độ mịn nhằm đánh giá kích thước và độ phân tán của pigment

Các đặc tính của mực sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến các hệ số nhận mực mà đề tài đang hướng tới Chúng quyết định khả năng nhận mực, khả năng tái tạo màu của mực trên các loại giấy khác nhau Các giá trị màu sắc sẽ phụ thuộc lớn bởi các đặc tính mực in Vậy nên khảo sát các đặc tính mực là yếu tố không thể thiếu để đánh giá khả năng nhận mực cũng như rộng hơn là quản lý chất lượng tờ in.

Phân tích sự truyền mực

Sự truyền mực của phương pháp in offset là quá trình truyền hình ảnh gián tiếp từ cao su lên tờ in Hệ số nhận mực được xác định là tỉ số giữa lượng mực in truyền lên tờ in so với lượng mực có trên khuôn in Những loại giấy khác nhau về tính chất bề mặt thì lượng mực được truyền sẽ khác nhau Với loại giấy ít tráng phủ hoặc không tráng phủ, khả năng hấp thụ mực cao hơn do cấu trúc giấy, điều này được yêu cầu in với lượng mực cao hơn

Không chỉ tính chất bề mặt giấy ảnh hưởng lên hệ số truyền mực mà tính chất mực in cũng đóng vai trò quan trọng đến quá trình nhận mực của giấy Nó sẽ tăng khi độ nhớt mực in tăng Nhưng độ nhớt mực in cũng không được quá cao vì trong thời gian in ngắn, mực in không kịp che phủ những chỗ không bằng phẳng của bề mặt giấy Nhưng nếu mực in có độ nhớt quá thấp sẽ xuất hiện khả năng bị lem mực trong quá trình in

Khả năng truyền mực lên các loại giấy khác nhau thì sẽ khác nhau Do cấu trúc bề mặt giấy không hoàn toàn bằng phẳng và có các lỗ mao quản Vậy nên việc thẩm thấu lớp mực sẽ không đồng đều hoàn toàn trên bề mặt các loại giấy Phân tích sự truyền mực dựa trên các thông số: độ dày lớp mực, lượng mực truyền, hệ số nhận mực Dựa vào đó chúng ta có thể ước lượng được lượng mực phủ trên bề mặt các loại giấy Đánh giá các giá trị tương quan để đảm bảo chất lượng tờ in Đồng thời chúng ta có thể dựa vào đó để xây dựng phương trình truyền mực để giảm thiểu lượng mực sử dụng nhưng vẫn đạt chất lượng tối ưu nhất.

Các giá trị cần kiểm soát trên tờ in

- Nguyên lí đo mật độ phản xạ

Nguyên lý của phép đo mật độ (Density) là so sánh cường độ ánh sáng đến bề mặt của một vật thể với cường độ ánh sáng phản xạ hoặc hấp thụ từ bề mặt đó Đo mật

15 độ nhằm kiểm soát giá trị mật độ của mực trong quá trình in Từ đây, xây dựng mối tương quan giữa mật độ và độ dày lớp mực

Hình 2 7 Nguyên lý đo mật độ phản xạ màu Cyan

- Sự tương quan giữa mật độ và độ dày lớp mực

Khi đo mật độ tại vùng tông nguyên với giá trị mật độ D, ta sẽ nhận biết độ dày lớp mực một cách gián tiếp Khi lớp mực mỏng thì giá trị D thấp và lớp mực dày thì giá trị D cao Tại các vùng tông nguyên của tờ in và bài mẫu, nếu giá trị mật độ tương tự nhau thì màu sắc sẽ ổn định Hình vẽ dưới đây cho thấy rằng với độ dày lớp mực tăng, sự phản xạ ánh sáng giảm và giá trị mật độ tăng

Hình 2 8 Hình vẽ mối tương quan chặt chẽ giữa mật độ và độ dày lớp mực

1.4.2 Các thuộc tính về màu sắc

Hiệp hội màu Quốc tế CIE (CIE là viết tắt của Commission International de l’Éclairage - Ủy ban Đo lương và Chiếu sáng Quốc tế, được thành lập năm 1930) giải thích về ba thuộc tính của màu sắc:

Tên cơ bản của màu là tông màu của một màu Những tông màu cơ bản (Red – Đỏ cờ , Orange – Cam, Yellow – Vàng, Green – Xanh lá, Blue – Xanh dương, Indigo – Xanh chàm, Violet - Tím) kết hợp với các giá trị: Tint (màu cộng với tỷ lệ màu trắng), Shade (màu cộng với tỷ lệ của màu đen) và Tone (màu cộng với tỷ lệ của màu đen và màu trắng)

Hình 2 9 Sự khác biệt về tông màu

- Độ bão hòa (Saturation) Độ bão hòa là sự tinh khiết của một màu dựa trên mức độ hiện diện của màu đen, trắng và xám Độ bão hòa màu hay còn gọi là độ tinh khiết của một màu ở độ sáng nhất định trong không gian màu CIE 1931 Độ bão hòa của một màu được xác định bởi sự kết hợp giữa cường độ ánh sáng và mức độ phân bố của nó trên quang phổ có các bước sóng khác nhau Một màu càng thuần khiết bao nhiêu thì nó càng rực rỡ bấy nhiêu

Ví dụ màu xanh xám có độ bão hoà thấp trong khi màu xanh ngọc bích lại có độ bão hoà màu cao hơn Một màu sẽ trở nên thuần khiết hơn hay độ bão hoà cao hơn khi nó có ít màu xám Đồng nghĩa với sự tồn tại ít thành phần của tông màu đối lập hơn hiện diện trong một màu nào đó

Hình 2 10 Sự khác biệt về độ bão hòa – Độ bão hòa tăng dần từ trái sang phải

- Độ sáng (Brightness) Độ sáng của một màu là giá trị màu trắng có trong màu đó cao hay thấp Độ sáng của màu càng cao thì giá trị mực trắng càng nhiều Độ tối càng cao thì giá trị mực đen càng lớn

Hình 2 11 Sự khác nhau về độ sáng – Độ sáng của màu tăng dần từ trái sang phải

1.4.3 Không gian màu tham chiếu

CIE L*a*b* là một trong các dạng không gian màu độc lập với thiết bị được xác nhận bởi CIE Không gian màu CIE L*a*b* hiện nay là một trong những không gian màu phổ biến nhất để đo màu của vật thể, dùng ba thuộc tính cơ bản của màu sắc – Tông màu, độ bão hòa và độ sáng Mỗi trục không gian màu L*a*b* đại diện cho một thuộc tính dễ nhận biết của màu sắc

Hình 2 12 Mô hình giản lược của không gian màu CIELAB

Trong đó, L* đại diện cho độ sáng, a* và b* chỉ hướng màu; L0: màu trắng hoàn toàn, LP màu xám, L=0: màu đen hoàn toàn; +a* là hướng màu đỏ cờ, -a* là hướng màu xanh lục; +b* chỉ hướng màu vàng, -b* chỉ hướng màu xanh tím Ở tâm trục là không màu Khi giá trị a* và b* tăng, độ bão hòa tăng Và khi giá trị a* và b* giảm, độ bão hòa giảm

Hình 2 13 Khoảng phục chế màu lý tưởng của không gian màu CIELAB với các màu có độ bão hoà cao nhất, các màu này gọi là các màu phổ 1.4.3.2 Không gian màu CIE xyz (1931)

Không gian màu CIE xyz năm 1931 được tạo ra từ 3 thành phần X, Y, Z Biểu diễn tất cả các sắc độ màu mà mắt người có thể nhìn thấy được Trong đó, các màu phổ là các màu có độ bão hoà tối đa có thể phục chế được cho một tông màu Chúng nằm trên đường biên của biểu đồ màu CIE

Hình 2 14 Biểu đồ khoảng phục chế màu được xây dựng từ hàm tổng hợp màu

Khoảng sai biệt màu là khoảng cách giữa hai giá trị màu trong không gian màu hoặc khoảng chênh lệch giữa giá trị màu đo được và giá trị màu tham chiếu

∆𝑬 = √(∆𝑳 ∗ ) 𝟐 + (∆𝒂 ∗ ) 𝟐 + (∆𝒃 ∗ ) 𝟐 Trong đó, ∆𝐿 ∗ , ∆𝑎 ∗ , ∆𝑏 ∗ là giá trị sai biệt giữa màu chuẩn và màu đo được

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Tình hình trong nước

Hiện tại với phạm vi trong nước, sự ảnh hưởng giữa tính chất bề mặt giấy ảnh hưởng đến thông số truyền mực trong in offset chưa được nghiên cứu sâu và chưa có nhiều báo cáo thực nghiệm cụ thể Hai khái niệm tính chất bề mặt giấy, thông số truyền mực và mối tương quan của chúng chỉ mới được lồng vô lý thuyết trong các giáo trình đại học Cũng một phần do giấy trên thị trường hiện nay rất đa dạng gây khó khăn trong việc kiểm soát chất lượng sản phẩm in Vì vậy phạm vi tiếp cận với đề tài này trong nước còn hạn chế

Tình hình ngoài nước

Mối tương quan giữa tính chất bề mặt giấy ảnh hưởng đến thông số truyền mực là đề tài chưa phổ biến những đã được tiếp cận và đang có chiều hướng phát triển, đã có vài bài báo khoa học trên thế giới đã nghiên cứu liên quan đến đề tài này

Vào ngày 14/02/2019, bài nghiên cứu khoa học “Effect of the paper surface properties on the ink transfer parameters in offset printing” được thực hiện bởi nhóm nhà nghiên cứu Tomislav Cigula, Tamara Tomašegović và Tomislav Hudik Đề tài được dịch với nghĩa: “phân tích ảnh hưởng của các đặc tính bề mặt của giấy đến thông số truyền mực” Nghiên cứu bao gồm xác định các tính chất bề mặt giấy như năng lượng tự do bề mặt, độ nhẵn và độ bóng của một số loại giấy tiêu chuẩn và tiến hành in với nhiều lượng mực khác nhau Sau đó, đo và đánh giá kết quả tờ in bao gồm giá trị mật độ, màu sắc và độ bóng; quan sát hiện tượng mottling Kết quả của nghiên cứu này cho thấy, in với lượng mực in khác nhau dẫn đến sai lệch màu sắc, một trong số đó nằm ngoài dung sai in theo tiêu chuẩn ISO Sự khác biệt về màu sắc giữa giấy tráng phủ và các giấy không tráng phủ không thể quan sát được bằng mắt thường Độ bóng được đo trên các bản in thu được bằng mực in đã chọn cao hơn mực in trên giấy chưa in tương ứng và mức tăng tỷ lệ thuận với đến độ bóng ban đầu của loại giấy đó Hơn nữa, hiện tượng mottling giảm với khi in với lớp mực dày Từ đó, đưa ra kết luận mặc dù các tính chất bề mặt giấy như độ bóng, năng lượng bề mặt và độ nhẵn không thuộc những thông số theo ISO quy định nhưng qua thực nghiệm này đã chứng minh sự ảnh hưởng đến chất

21 lượng sản phẩm in Do đó, với lượng giấy đa dạng trên thị trường hiện nay nên tính đến các tham số này để tinh chỉnh quá trình sản xuất in ấn nhằm đáp ứng những thách thức dự kiến về chất lượng, kinh tế và môi trường

Tiếp đến ngày 6/8/2020, nhóm nhà nghiên cứu khác bao gồm Cem Aydemir, Nemanja Kašiković, Csaba Horvath và Stefan Durdevic đã thực hiện đề tài về sự ảnh hưởng của tính chất bề mặt giấy đến sự thay đổi màu sắc, độ bóng trên tờ in và độ bền sáng với tựa đề “Effect of paper surface properties on ink color change, print gloss and light fastness resistance” Trong nghiên cứu này, chứng minh sự ảnh hưởng bề mặt giấy bao gồm độ nhám (roughness) và độ nhẵn (smoothness) đến độ thấm ướt, độ bóng trên tờ in, sự sai biệt màu sắc và độ bền sáng Thực nghiệm được tiến hành trên 4 loại giấy có tính chất bề mặt khác nhau được in cùng màu mực Kết quả của nghiên cứu cho thấy, sự sai biệt màu tăng khi năng lượng bề mặt và độ nhẵn của giấy giảm Và độ bóng trên tờ in giảm nếu độ nhám của giấy cao Độ bóng đạt tối đa khi giấy có năng lượng bề mặt và độ nhẵn cao nhất Về độ bền màu, sự thay đổi màu được gây ra bởi đặc tính giấy Sự thay đổi này không tỷ lệ thuận với độ nhám bề mặt của giấy, nên vì thế chứng minh rằng khác nhau về tính chất bề mặt và cấu trúc giấy có thể hiệu quả về độ bền màu của mực Qua đây, kết luận rằng độ nhám của giấy là một tính năng rất quan trọng cho chất lượng in và đã được đánh giá theo sự thay đổi màu sắc, in bóng và tiêu chí độ bền ánh sáng của mực in

Nhìn chung, tính chất bề mặt giấy đã được chứng minh và có sự ảnh hướng lớn đến chất lượng sản phẩm in Bên cạnh đó sự tương quan giữa giấy và truyền mực cũng đã được làm rõ Tuy nhiên, phạm vi đề tài chưa phổ biến nên còn nhiều vấn đề chưa được khai thác một cách triệt để Vì thế, đây là tiền đề cho sinh viên nghiên cứu và tiếp tục phát triển đề tài Qua những gì nghiên cứu từ đề tài trên, tham khảo phương pháp thực nghiệm và cách ước tính lượng mực cho mỗi lần in để tiến hành quy trình in thử đạt kết quả như mong muốn sớm nhất.

QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

Tóm tắt quy trình

Hình 3 1 Tóm tắt quy trình thực nghiệm

Phân tích quy trình

1 Chuẩn bị vật liệu Chuẩn bị loại giấy và mực

2 Phân loại giấy theo ISO 12647-2:

- Xác định định lượng giấy

- Đo OBA Dựa theo các thông số đã xác định bên trên và thực hiện đối chiếu với thông số Phụ lục A_Bảng A.1 theo ISO 12647-2:2013 để phân loại giấy

- Quan sát bề mặt giấy

3 Xác định tính chất mực in

Hình 3 2 Quy trình in thử o Với lượng mực sử dụng lần lượt cho mỗi lần in ứng với từng loại giấy là 0.15 cm 3 (S1), 0.2 cm 3 (S2), 0.25 cm 3 (S3), 0.3 cm 3 (S4), 0.35 cm 3 (S5)

Vì thế, cần chuẩn bị 20 tờ cho mỗi loại giấy để in Kích thước mỗi tờ in: 6 x 27.5 (cm) o Lực ép in: 350 N/m 2 ; Tốc độ in: 0.3 m/s

5 Phân tích sự truyền mực

- Tính hệ số nhận mực

- Tính độ dày lớp mực

- Chụp tách lớp độ dày lớp mực

6 Đo các giá trị trên tờ in C-M-Y-K

- Đo phổ => Xác định tọa độ màu

- Tính độ bão hòa => Đánh giá khả năng tái tạo màu

- Đo màu (giá trị Lab) => Tính ∆𝐸

7 Xây dựng mối tương quan

- Mật độ và độ dày

- Mật độ và lượng mực truyền

- Độ dày và độ bão hòa

- Lượng mực truyền và độ sáng (L)

8 Chọn lọc mẫu in Với 5 loại giấy đã được in 4 màu, chọn ra những loại giấy đạt màu in so với ISO 12647-2:2013 (dựa trên ∆𝐸) Sau đó, xét với mỗi màu in, tại lượng mực đạt ∆𝐸 thấp nhất nhằm mục đích sử dụng lượng mực đó với lớp mực in thứ nhất khi in chồng màu

9 In R-G-B In chồng lớp mực in thứ hai lên lớp mực in thứ nhất với quy trình in tương tự Công đoạn 4

Với lượng mực của lớp mực in thứ hai được sử dụng lần lượt cho mỗi lần in ứng với từng loại giấy là 0.1 cm 3 (S1), 0.15 cm 3 (S2), 0.2 cm 3 (S3), 0.25 cm 3 (S4), 0.3 cm 3 (S5), 0.35 cm 3 (S6)

10 Đo các giá trị trên tờ in R-G-B

- Đo màu (giá trị Lab) => Tính ∆𝐸

- Đo phổ => Xác định tọa độ màu

- Tính độ bão hòa => Đánh giá khả năng tái tạo màu

Bảng 3 1 Phân tích quy trình thực nghiệm

Phương pháp thực hiện

3.3.1 Phương pháp đo trên giấy và tờ in

3.3.1.1 Quan sát bề mặt giấy

Mỗi loại giấy được quan sát bề mặt dưới kính hiển vi OLYMPUS DP22 (thông số thiết bị tại Bảng 3.4.3 )

- Bước 1: Chuẩn bị 5 loại giấy Cắt mẫu của loại giấy cần quan sát với kích thước 10 x 10 (mm)

- Bước 2: Lần lượt chọn thấu kính với các cấp độ phóng đại 5 lần (5x), 10 lần (10x),

- Bước 3: Canh chỉnh tiêu cự thích hợp và canh chỉnh mẫu nằm trong vùng quan sát rõ nhất

- Bước 4: Chụp mẫu và phân tích

Hình 3 3 Mẫu giấy đang được quan sát dưới mức độ phóng đại 10 lần

3.3.1.2 Chụp và phân tích độ dày lớp mực bằng phương pháp chụp bằng kính hiển vi điện tử quét bề mặt

Phương pháp này sử dụng kính hiển vi điện tử (thông số thiết bị tại Bảng 3.4.4 ) nhằm quan sát độ dày lớp mực in trên giấy và phân tích hình ảnh bằng phần mềm Origin

- Bước 1: Tờ in sẽ được ngâm trong thủy ngân lỏng để làm cứng bề mặt (tránh hiện tượng giấy bị cong vênh)

- Bước 2: Tiến hành chụp mặt cắt của tờ in sẽ dưới kính hiển vi, hình ảnh được lưu dưới dạng file tif

- Bước 3: Hình ảnh được mở bằng phần mềm ImageJ và phân tích hình ảnh

Hình 3 4 Ảnh chụp mặt cắt tờ in Yellow với lượng mực 0.3 cm 3 trên giấy loại 1

- Bước 4: Tại phần mềm ImageJ, thiết lập thụng số độ dày (àm) tương ứng với số lượng Pixels trên ảnh như Hình 3.5 thiết lập với khoảng cách 10 micromet là 503 pixels

Hình 3 5 Thiết lập thông số độ dày tại ImageJ

- Bước 5: Tiến hành đo độ dày tại các vị trí khác nhau (20 vị trí như Hình 3.6 )

Hình 3 6 Đo độ dày tại 20 vị trí khác nhau

- Bước 6: Tính độ dày trung bình và ghi nhận kết quả

3.3.1.3 Đo độ bóng Đo độ bóng bằng máy đo Elcometer 406L (thông số thiết bị tại Bảng 3.4.2 )

- Bước 1: Đặt máy đo vào tấm canh chỉnh, nhấn phím C (máy này chỉ đo với góc 60 o )

Hình 3 7 Canh chỉnh máy đo độ bóng

- Bước 2: Đặt giấy/tờ in lên tấm bảng đen

- Bước 3: Định vị máy đo bằng cách sử dụng các mũi tên phía trước và mặt bên thẳng hàng với vùng cần đo

- Bước 4: Nhấn và nhả phím Read thì giá trị độ bóng lúc này được hiển thị trên màn hình

Giá trị màu Lab trên các tờ in được đo bằng máy TECHKON SpectroDens (thông số thiết bị tại Bảng 3.4.1 )

- Bước 1: Căn chỉnh thiết bị Sau đó, thiết lập chế độ CIE L*a*b* (nguồn sáng D50/ góc quan sát 2 o / Điều kiện đo M1 )

- Bước 2: Đặt tờ in lên tấm bảng đen

- Bước 3: Đặt thiết bị lên vùng in và nhấn nút xanh lá để tiến hành đo

- Bước 4: Giá trị L*a*b* sẽ hiển thị trên màn hình thiết bị Để đảm bảo rằng việc in trên từng loại giấy tuân theo tiêu chuẩn ISO 12647-2:2013 Giá trị chênh lệch màu (ΔE) được tính toán từ các phép đo giá trị L*a*b* trên mỗi tờ in

Hình 3 8 Màn hình hiển thị giá trị L*a*b* của màu Yellow lượng mực 0.15 cm 3 trên máy TECHKON SpectroDens 3.3.1.5 Đo mật độ quang học

Giá trị mật độ quang học trên các tờ in được đo bằng máy TECHKON SpectroDens (thông số thiết bị tại Bảng 3.4.1 )

- Bước 1: Căn chỉnh thiết bị Sau đó, thiết lập chế độ Automatic Density (đo mật độ tự động)

- Bước 2: Đặt tờ in lên tấm bảng đen

- Bước 3: Đặt thiết bị lên vùng in và nhấn nút xanh lá để tiến hành đo

- Bước 4: Giá trị mật độ sẽ hiển thị trên màn hình thiết bị

3.3.2 Đo độ nhớt của mực in Độ nhớt được đo bằng thiết bị Broofield LVDV-E (thông số thiết bị tại Bảng 3.4.5 )

- Bước 1: Lấy khoảng 500-600 ml mực in, đặt vào bình ủ nhiệt ở 25 o C trong vòng 1 tiếng Sau đó khuấy đều trong vòng 5 phút

- Bước 2: Cân chỉnh thiết bị ổn định (giọt nước phải nằm ở tâm vòng tròn)

- Bước 4: Chọn và gắn kim đo lên máy, cài đặt thông số phù hợp tại “Spindle” Kim đo được gắn vào đầu máy theo chiều kim đồng hồ Kim đo phải được nhúng màu mực đến vạch trên kim

- Bước 5: Cài đặt tốc độ quay của máy tại nút “Speed”

- Bước 6: Bật nút cho máy chạy, đọc giá trị độ nhớt, giá trị độ nhớt chỉ được chấp nhận khi tỉ số (Giá trị độ nhớt đo/ Giá trị độ nhớt tối đa của thang) ≥10%

- Bước 7: 10 phút sau tiến hành ghi lại các giá trị độ nhớt lại

- Bước 8: Kết thúc đo tiến hành tháo kim, vệ sinh máy bằng dung môi làm sạch Làm tương tự như trên cho các màu mực còn lại

3.3.3 Phương pháp tính các đặc tính truyền mực

3.3.3.1 Tính hệ số truyền mực

Hệ số nhận mực là tỷ số lượng mực truyền lên tờ in so với lượng mực có trên khuôn in

- Bước 1: Cân lô cao su khi chưa có mực

- Bước 2: Cân lô cao su trước khi in

- Bước 3: Cân lô cao su sau khi in

- Bước 4: Hệ số nhận mực được tính tại Excel theo công thức:

M0: Khối lượng lô cao su khi chưa có mực (g)

M1: Khối lượng lô cao su trước in (g)

M2: Khối lượng lô cao su sau in (g)

Hình 3 9 Khối lượng lô cao su (a): Khối lượng khi chưa có mực (b): Khối lượng trước khi in (c): Khối lượng sau khi in

3.3.3.2 Xác định trọng lượng mực

- Bước 1: Cân Pipette trước khi có mực

- Bước 2: Cho 1 ml mực vào Pipette

- Bước 3: Cân Pipette khi có 1 ml mực (trừ bì) Lúc này xác định được trọng lượng mực

3.3.3.3 Tính độ dày lớp mực Độ dày lớp mực được tính khi nhập dữ liệu và công thức tại Excel

- Bước 1: Tính lượng mực truyền tại Excel dựa trên công thức:

- Bước 2: Từ trọng lượng mực và lượng mực truyền đã xác định, tính độ dày lớp mực theo công thức: Độ dày lớp mực (àm) = 𝑳ượ𝒏𝒈 𝒎ự𝒄 𝒕𝒓𝒖𝒚ề𝒏

M1: Khối lượng lô cao su trước in (g)

M2: Khối lượng lô cao su sau in (g)

S: Diện tích vùng in (cm 2 )

3.3.3.4 Đo phổ màu Đo quang phổ màu bằng máy đo TECHKON SpectroDens tích hợp với phần mềm TECHKON Spectro Connect 2.9

Hình 3 10 Đo phổ trên các tờ in C-M-Y-K

- Bước 1: Căn chỉnh thiết bị Sau đó, thiết lập chế độ Remission Curve (nguồn sáng D50 góc quan sát 2 o )

- Bước 2: Đặt tờ in lên tấm bảng đen

- Bước 3: Đặt thiết bị lên vùng in và nhấn nút xanh lá để tiến hành đo

- Bước 4: Dữ liệu phổ đo được hiển thị trên màn hình thiết bị và được nhập trực tiếp vào Excel với các giá trị ứng với bước sóng từ 400 đến 700 nm

Hình 3 11 Màn hình máy đo TECHKON SpectroDens khi đo giá trị phổ phản xạ 3.3.3.5 Xác định tọa độ màu trong không gian màu

Sử dụng phần mền Origin 2022 để chuyển giá trị quang phổ thành toạ độ màu trong không gian màu CIE 1931

- Bước 1: Tại phần mềm Origin, nhập dữ liệu phổ từ Excel

- Bước 2: Dùng biểu đồ Chromaticity Diagram để biểu diễn các tọa độ màu của từng lượng mực S1, S2, S3, S4, S5

Hình 3 12 Xác định tọa độ màu Cyan in trên giấy loại 1 tại phần mềm Origin 2022

3.3.3.6 Tính độ bão hoà của mực in

Hình 3 13 Không gian màu CIE 1931 khi xác định độ bão hòa điểm A

- Bước 1: Xác định tọa độ điểm trắng W (0.33;0.33) trong không gian màu CIE 1931

- Bước 2: Xác định tọa độ điểm A (từ dữ liệu phổ đo được) là tọa độ màu trên tờ in tương ứng với lượng mực đã được xác định

- Bước 3: Dùng công cụ đường thẳng nối từ điểm W đến điểm A cho đến khi đường thẳng cắt đường biên của không gian màu CIE 1931 tại điểm D

- Bước 4: Xác định tọa độ điểm D

- Bước 5: Tính độ bão hòa tại Excel thông qua các tọa điểm W, A, D đã xác định theo công thức: Độ bão hòa (CP) = 𝑾𝑨

Tọa độ điểm trắng W = (xW;yW)

Toạ độ màu A = (xA;yA)

Toạ độ điểm đạt khoảng phục chế màu tối đa D = (xD,yD) Độ bão hòa = 0% tại điểm trắng Độ bão hòa = 100% tại khoảng phục chế màu tối đa.

Thiết bị thực nghiệm

Thông số, đơn vị TECHKON SpectroDens

Nguồn sáng LED, hỗ trợ với điều kiện đo M0, M1, M2, M3

Kính lọc DIN 16536, DIN 16536 NB, ISO/ANSI T, ISO/ANSI

I, ISO E; spectral density Dmax Mục đích sử dụng Đo màu, đo phổ, đo giá trị mật độ

Bảng 3 2 Thông số máy đo quang phổ TECHKON SpectroDens

Hình 3 14 Máy đo quang phổ TECHKON SpectroDens

Thông số, đơn vị Elcometer 406L

Kích thước đĩa cân, mm 140

Mục đích sử dụng Đo độ bóng giấy trước và sau khi in

Bảng 3 3 Thông số máy đo độ bóng Elcometer 406L

Hình 3 15 Máy đo độ bóng Elcometer 406L

3.4.3 Kính hiển vi quang học

Thông số, đơn vị Kính hiển vi OLYMPUS DP22

34 Độ phân giải tối đa, pixels 1920 (W) x 1440 (H)

Kớch thước điểm ảnh, àm 3.69 x 3.69

Mục đích sử dụng Quan sát bề mặt giấy

Bảng 3 4 Thông số kính hiển vi OLYMPUS DP22

Hình 3 16 Kính hiển vi OLYMPUS DP22

3.4.4 Kính hiển vi điện tử quét bề mặt

Thông số, đơn vị SU 3900 Đường kính mẫu chụp, mm 300 Chiều cao mẫu chụp, mm 130 Mục đích sử dụng Chụp mặt cắt mẫu giấy

Chụp mặt cắt tờ in

Bảng 3 5 Thông số kính hiển vi điện tử quét bề mặt SU 3900

Hình 3 17 Kính hiển vi điện tử SU 3900

Thông số, đơn vị Broofield LVDV-E

Thang đo độ nhớt, cP 15 – 2.000.000 Tốc độ, vòng/phút 0.3 – 100 Độ chính xác, % ± 1.0 Độ lặp lại, % 0.2

Mục đích sử dụng Đo độ nhớt mực in

Bảng 3 6 Thông số máy đo độ nhớt Broofield LVDV-E

Hình 3 18 Máy đo độ nhớt Broofield LVDV-E

Thông số, đơn vị SHINKO DJ-600

Kích thước đĩa cân, mm 140 Mục đích sử dụng Xác định định lượng giấy

Cân lô cao su Xác định trọng lượng mực

Bảng 3 7 Thông số cân điện tử SHINKO DJ-600

Hình 3 19 Cân điện tử SHINKO DJ-600

Thông số, đơn vị IGT Ink Pipette

Vạch chia nhỏ nhất, ml 0.05

Dung tích lượng mực truyền, ml 0.1 - 0.001

Mục đích sử dụng Cấp đúng lượng mực cần dùng trong quá trình in thử

Bảng 3 8 Thông số Pipette chấm mực

Thông số kỹ thuật, đơn vị IGT Orange Proofer M Độ rộng đế lót, mm 50 Áp lực in, Newton 100 – 900

Tốc độ trục cấp mực, m/s 0.3

Theo tiêu chuẩn ASTM 7680, ISO 12647, ISO 2834, ISO 2846

Vật liệu Giấy, kim loại, nhựa,…

Bảng 3 9 Máy in thử IGT Orange Proofer M

Hình 3 21 Máy in thử IGT

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

Vật liệu đầu vào

4.1.1.1 Phân loại giấy theo ISO 12647-2:2013

- Tham chiếu theo ISO 12647-2:2013 ( Phụ lục A_Bảng A.1 ) Đặc tính

Loại bề mặt Tráng thủ bóng Cán láng không tráng phủ Tráng phủ cải tiến Không tráng phủ cải tiến Tráng phủ mờ tiêu chuẩn Định lượng, g/m²

Thành phần Thành phần Thành phần Thành phần Thành phần L* a* b* L* a* b* L a* b* L* a* b* L* a* b* 93,07 0,87 3,48 88,80 3,23 14,94 93,4 1,70 2,84 75,28 0,74 0,32 56,78 1,61 5,69 Đế đen 93 1 -5 87 0 -2 90 0 -2 86 -1 2 88 0 -1

Phân loại PS1 PS6 PS2 PS7 PS4

Bảng 4 1 Thông số giấy đo được và phân loại giấy dựa trên ISO

Nhận xét: Dựa vào các đặc tính (định lượng, độ trắng, độ bóng, màu giấy và tính huỳnh quang), Các mẫu giấy từ loại 1-5 có các giá trị tham chiếu gần nhất theo tiêu chuẩn ISO 12467-2: 2013 tương ứng với : loại 1 – PS1, loại 2 – PS6, loại 3 – PS2, loại

4.1.1.2 Quan sát bề mặt từng loại giấy in

Thực hiện với phương pháp xem bề mặt giấy bằng kính hiển vi quang học, với mức độ phóng đại lên 5 lần (5x), 10 lần (10x) và 20 lần (20x), ghi nhận được hình ảnh bề mặt giấy như các hình ảnh bên dưới

Hình 4 1 Bề mặt giấy loại 1

Hình 4 2 Bề mặt giấy loại 2

Hình 4 4 Bề mặt giấy loại 3

Hình 4 3 Bề mặt giấy loại 4

Hình 4 5 Bề mặt giấy loại 5

- Giấy loại 1: giấy tráng phủ bóng, lớp tráng phủ dày nên khi quan sát dưới kính hiển vi ở cả ba cấp độ phóng đại đều không thể thấy được các sợi xenlulozo

- Giấy loại 2: giấy không tráng phủ nên có thể quan sát rõ các sợi xenlulozo ở cả ba cấp độ

- Giấy loại 3: giấy tráng phủ, lớp tráng phủ tương đối nên tại cấp độ phóng đại 20 lần mới có thể quan sát được các sợi xenlulozo

- Giấy loại 4: giấy không tráng phủ, quan sát rõ sự sắp xếp các thớ sợi

- Giấy loại 5: giấy tráng phủ mờ, lớp tráng phủ tương đối nên tại cấp độ phóng đại

10 lần thấy được các sợi xenlulozo

4.1.1.3 Ảnh chụp mặt cắt giấy bằng kính hiển vi điện tử quét bề mặt

Mặt cắt của giấy loại 1 được chụp dưới kính hiển vi và hình ảnh bên dưới ( Hình

4.6 ) được phân tích tại phần mềm ImageJ để quan sát rõ về độ dày lớp tráng phủ và lớp đế giấy (phương pháp thực hiện tại Mục 3.3.1.2 )

Hình 4 6 Phân tích mặt cắt giấy loại 1 bằng phần mềm ImageJ

Kết quả phân tích: cho thấy khi lấy trung bình 10 lần đo thì độ dày lớp tráng phủ của giấy loại 1 là 4.5 àm Việc quan sỏt bằng phương phỏp này giỳp ta thấy rừ được lớp tráng phủ và lớp xenlulozo

Màu mực Cyan Magenta Yellow Black Độ nhớt (cP) 159420 220260 124600 230201

Bảng 4 2 Độ nhớt của 4 loại mực in

Nhận xét: Sắp xếp độ nhớt theo thứ tự giảm dần: Black > Magenta > Cyan > Yellow

Bài in C, M, Y, K

Hình 4 7 Bài in C,M,Y,K với 5 lượng mực (cm 3 ) tăng dần từ trái sang phải

4.2.1 Phân tích sự truyền mực

- Đồ thị biễu diễn hệ số nhận mực (Bảng số liệu tại Phụ lục B_Bảng B.10 )

Biểu đồ biểu diễn hệ số nhận mực của 5 loại giấy tương ứng với mỗi màu từ lượng mực in S1, S2, S3, S4 và S5

Giấy loại 2 (PS6) có hệ số nhận mực cao nhất trong 5 loại giấy Do giấy không tráng phủ nên khả năng thấm hút cao nhất vì thế nhận mực nhiều hơn so với các loại giấy còn lại Khi giấy nhận được lượng mực đến mức tối đa thì dù lượng mực tăng thì hệ số nhận mực vẫn giảm dần Dựa vào tính chất mực in, mực có độ nhớt cao nhất là màu đen Vì thế hệ số nhận mực đối với mực đen thấp hơn so với 3 loại mực còn lại ở cả 5 loại giấy

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5

Hình 4 8 Biểu đồ biểu diễn hệ số nhận mực

- Khảo sát dựa trên phương pháp tính (Mục 3.3.3.3) o Đồ thị biểu diễn độ dày lớp mực (Bảng số liệu tại Phụ lục B_Bảng B.5-B.7) o Kết quả phân tích

Quan sát Hình 4.9 , biểu đồ 4 màu in ta thấy độ dày lớp mực của giấy loại 2

(PS6) khi in cùng một lượng mực ở nhiều giá trị khác nhau thì độ dày lớp mực luôn lớn nhất trong 5 loại giấy Khi in tại lượng mực lớn nhất, độ dày lớp mực trung bình trên giấy loại 2 khoảng 6-8 àm cao hơn cỏc loại giấy trỏng phủ từ 2-4 àm Nguyờn nhõn do bề mặt và cấu trúc của giấy không tráng phủ nên mực tiếp xúc trực tiếp với các thớ sợi dẫn đến mực sẻ lọt và thẩm thấu qua các khe hở sợi xenlulozo nên nhận mực nhiều và có độ dày đạt cao nhất

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5 Độ dày lớp mực màu MAGENTA

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5 Độ dày lớp mực màu YELLOW

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5 Độ dày lớp mực màu CYAN

LOẠI 1 LOẠI 2 LOẠI 3 LOẠI 4 LOẠI 5 Độ dày lớp mực màu BLACK

Hình 4 9 Đồ thị biễu diễn độ dày lớp mực

Tại lượng mực 0.3 và 0.35 cm 3 , độ dày lớp mực ở giấy tăng rất ít và có xu hướng giảm Nguyên nhân là mực in trên giấy đã bão hoà, khi in tiếp thì giấy cũng không nhận thêm được mực nữa

Qua đó cho thấy, bề mặt giấy ảnh hưởng lớn đến khả năng nhận mực của giấy Hơn nữa, để chứng minh độ dày lớp mực khi in là đúng thì tiến hành xác định bằng hai cách khác nhau: tính theo công thức lý thuyết và chụp ảnh tờ in bằng kính hiển vi điện tử quét bề mặt Chọn giấy loại 1 (PS1) màu in Yellow đại diện cho 5 loại giấy đi chụp bằng phương pháp hiển vi điện tử quét bề mặt Qua đó, phân tích độ dày lớp mực trên ảnh SEM (Scanning Electron Microscope) bằng phần mền ImageJ

Hình 4 10 Ảnh SEM (mặt cắt) độ dày lớp mực Yellow tương ứng với lượng mực thay đổi trên giấy loại 1 (PS1) a) Lượng mực 0.15 cm 3 b) Lượng mực 0.2 cm 3 c) Lượng mực 0.3 cm 3 d) Lượng mực 0.35 cm 3

- Đối chiếu độ dày lớp mực với phương pháp chụp bằng kính hiển vi điện tử quét bề mặt (Mục 3.3.1.2)

Tờ in màu Yellow trên giấy loại 1 (PS1) từ lượng mực S1 đến S5 được chụp tách lớp với kính hiển vi điện tử quét bề mặt và phân tích hình ảnh bằng phần mềm ImageJ, trong đó độ dày tại lượng mực S3 không chụp được

Chụp ảnh hiển vi điện tử quột bề mặt (àm) 1.87 2.84 3.71 4.53 Độ dày bằng phương phỏp tớnh (àm) 1.30 2.06 3.44 3.84

Bảng 4 3 So sánh độ dày lớp mực giữa hai phương pháp o Đồ thị so sánh

Hình 4 11 Đồ thị so sánh giữa hai phương pháp xác định độ dày lớp mực o Kết quả

Qua đồ thị trên cho thấy rằng, độ dày lớp mực màu Yellow khi in trên giấy loại

1 (PS1) tại các lượng mực có giá trị gần bằng nhau khi xác định bằng hai phương pháp khác nhau Chứng tỏ việc tính độ dày lớp mực dựa trên công thức và khối lượng lô cao su là đúng

4.2.2 Khảo sát sự tương quan giữa mật độ và độ dày lớp mực Đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa mật độ và độ dày lớp mực trên mỗi loại giấy tương ứng với Hình (a), (b), (c), (d) và (e) Với các ký hiệu tương ứng với 5 lượng

45 mực in (S1, S2, S3, S4 và S5) và xây dựng đường cong đi qua các điểm tiệm cận để biểu diễn sự tương quan giữa mật độ và độ dày lớp mực (giá trị mật độ tại Phụ lục C_Bảng

C.1 ; giá trị độ dày lớp mực tại Phụ lục B_Bảng B5-B8 )

Hình 4 12 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mật độ và độ dày lớp mực

Giấy loại 2 (PS6) đạt độ dày lớp mực cao nhất (≈ 8.5 àm) và mật độ thấp nhất (Dmax ≈ 1.4) ở cả 4 màu mực Có thể giải thích rằng, giấy loại 2 là loại giấy không tráng phủ nên giấy sẽ thấm hút dung môi vào mao mạch giấy kèm theo pigment nên dẫn đến mật độ pigment trên bề mặt giấy giảm so với những loại giấy tráng phủ

Qua đồ thị biễu diễn sự tương quan giữa mật độ và độ dày của 5 loại giấy tương ứng với 4 màu mực cho thấy độ dày lớp mực càng tăng thì giá trị mật độ càng cao Có thể giải thích rằng, với độ dày lớp mực tăng, sự phản xạ ánh sáng giảm và giá trị mật độ tăng

4.2.3 Tọa độ màu và độ bão hòa

Tọa độ màu (x;y) được thể hiện trong không gian màu CIE 1931, ứng với giá trị quang phổ của từng màu trong khoảng bước sóng 400 – 700 nm (bảng số liệu tại

- Không gian màu biểu diễn o Màu Magenta

Hình 4 13 Tọa độ màu Magenta trong không gian màu CIE 1931 o Màu Yellow

Hình 4 14 Tọa độ màu Yellow trong không gian màu CIE 1931 o Màu Cyan

Hình 4 15 Tọa độ màu Cyan trong không gian màu CIE 1931

- Kết quả phân tích o Qua đồ thị biểu diễn tọa độ của màu Magenta trên 5 loại giấy trong không gian màu CIE 1931 ( Hình 4.13 ), ta nhận thấy tọa độ tại lượng mực S5 của giấy loại 1 (PS1) và và loại 5 (PS4) đạt mức cao nhất và nằm gần đường biên của không gian màu hơn so với các lượng mực còn lại Giấy loại 2 (PS6) có tọa độ màu tại lượng mực S5 xa đường biên hơn so với S5 của các giấy còn lại Đồng thời ta thấy các tọa độ màu Magenta khi in trên 5 loại giấy đều ngả nhiều về đỏ khi lượng mực tăng o Qua đồ thị biểu diễn độ tinh khiết của màu Yellow trên 5 loại giấy trong không gian màu CIE 1931 ( Hình 4.14 ), giấy loại 1 (PS1) và loại 3 (PS2) tại lượng mực S5 có tọa độ màu nằm gần đường biên không gian màu so với loại giấy còn lại Và tọa độ màu nằm xa đường biên nhất tại S5 khi in trên giấy loại 2 (PS6) Đồng thời ta thấy các tọa độ màu Yellow khi in trên 5 loại giấy đều bắt đầu ngả đỏ tại lượng mực S4, S5 o Qua đồ thị biểu diễn độ tinh khiết của màu Cyan trên 5 loại giấy trong không gian màu CIE 1931 ( Hình 4.15 ), tọa độ màu tại lượng mực S5 trên giấy loại

1 (PS1)gần đường biên của không gian màu nhất, tiếp theo đó là giấy loại 4 (PS7) và 5 (PS4) Và tọa độ màu nằm xa đường biên nhất tại S5 khi in trên giấy loại 2 Đồng thời khi lượng mực tăng, màu Cyan có xu hướng ngả sang Blue

Trong không gian màu của cả ba bài in CMY trong không gian màu CIE 1931

Màu Yellow tại 5 giá trị lượng mực khác nhau thì tọa độ màu trong không gian màu gần đường biên nhất Chứng tỏ màu Yellow là màu có độ tinh khiết cao nhất trong tất cả các màu Và tọa độ màu càng gần đường biên của không gian màu khi lượng mực tăng

Chứng tỏ khi lượng mực càng tăng, độ bão hòa càng tăng Và Yellow có độ bão hòa cao nhất

4.2.4 Đánh giá khả năng tái tạo màu trên 5 loại giấy Đánh giá khả năng tái tạo màu trên từng loại giấy bằng cách biểu diễn các điểm với tọa độ có độ bão hòa cao nhất

- Không gian màu biểu diễn khả năng tái tạo màu của mỗi loại giấy

Hình 4 16 Khả năng tái tạo màu trên từng loại giấy

- Không gian màu biểu diễn khả năng tái tạo 5 loại giấy

Hình 4 17 Không gian màu CIE 1931 biểu diễn khả năng tái tạo màu 5 loại giấy

Bài in R, G, B

Hình 4 24 Bài in R,G,B với 6 lượng mực (cm 3 ) của lớp mực in thứ hai tăng dần từ trái sang phải

4.3.1 Phân tích sự truyền mực

- Đồ thị biểu diễn hệ số nhận mực (Bảng giá trị tại Phụ lục D_Bảng D.7 )

Biểu đồ biểu diễn hệ số nhận mực đối với lớp mực in thứ hai của giấy loại 1 và giấy loại 3 tương ứng với mỗi màu từ lượng mực in S1, S2, S3, S4 ,S5 và S6

Hình 4 25 Biểu đồ biểu diễn hệ số nhận mực đối với lớp mực in thứ hai

Hệ số nhận mực khi in lớp mực thứ hai trên giấy loại 1 và loại 3 đạt cao nhất là 55% khi in chồng màu Hệ số nhận mực của giấy khi in lớp mực đầu tiên tối đa là 70 – 80% Đồng nghĩa với việc lớp mực thứ hai được chấp nhận bởi lớp mực thứ nhất thấp hơn so với khả năng lớp mực thứ nhất bám trên giấy

4.3.2 Khảo sát giá trị sai biệt màu Để khảo sát giá trị sai biệt màu, đồ thị được tạo nên với trục tung là giá trị sai biệt màu (Delta E) và trục hoành là lượng mực truyền Các tọa độ điểm biểu diễn tương ứng với lượng mực S1 đến S6 của lớp mực in thứ hai Giá trị sai biệt màu của bài in R,G,B trên giấy loại 1 và giấy loại 3 so với chuẩn tham chiếu ISO 12647-2:2013 (giá trị sai biệt màu tại Phụ lục E_Bảng E.1-E.3 ; giá trị lượng mực truyền tại Phụ lục D_Bảng D.4-D.6 )

Hình 4 26 Giá trị sai biệt màu R,G,B trên giấy loại 1 và loại 3 o Khi in M/C để tạo ra bài in màu Blue, giá trị sai biệt màu đạt nhỏ nhất tại lượng mực S1 của lớp mực in thứ hai (Magenta) với giá trị sai biệt màu:

Vậy khi in với lớp mực in thứ nhất (Cyan) với lượng mực S1 (0.15 cm 3 ) và lớp mực in thứ hai (Magenta) với lượng mực S1 (0.1 cm 3 ) trên giấy loại 3 là thích hợp để tạo nên màu Blue đạt màu theo tiêu chuẩn ISO và giấy loại 1 không đạt màu theo tiêu chuẩn ISO o Khi in Y/C để tạo ra bài in màu Green, giá trị sai biệt màu đạt nhỏ nhất tại lượng mực S2 của lớp mực in thứ hai (Yellow) với giá trị sai biệt màu:

Vậy khi in với lớp mực in thứ nhất (Cyan) với lượng mực S1 (0.15 cm 3 ) và lớp mực in thứ hai (Yellow) với lượng mực S2 (0.15 cm 3 ) trên giấy loại 1 và giấy loại 3 là không thích hợp để tạo nên màu Green đạt theo tiêu chuẩn ISO o Khi in Y/M để tạo ra bài in màu Red, giá trị sai biệt màu đạt nhỏ nhất tại lượng mực S3 của lớp mực in thứ hai (Yellow) với giá trị sai biệt màu:

Vậy khi in với lớp mực in thứ nhất (Magenta) với lượng mực S1 (0.15 cm 3 ) và lớp mực in thứ hai (Yellow) với lượng mực S3 (0.2 cm 3 ) trên giấy loại 1 và giấy loại 3 là không thích hợp để tạo nên màu Red đạt theo tiêu chuẩn ISO

Kết luận: Qua phân tích kết quả, mặc dù khi in lớp mực thứ nhất, màu của lớp mực in thứ nhất đạt so với ISO 12647 – 2: 2013 (∆𝐸 ≤ 5) Tuy nhiên khi in lớp mực in thứ hai tương ứng với lượng mực tương tự để tạo nên bài in chồng màu có thể không đạt màu theo ISO Vì thế, cần khảo sát nhiều lượng mực hơn đối với lớp mực thứ hai để lựa chọn thích hợp để tạo ra màu R,G,B đúng

4.3.3 Tọa độ màu trong không gian màu CIE 1931

- Đồ thị biểu diễn tọa độ điểm theo lượng mực giấy loại 1 và loại 3

Tọa độ màu (x;y) được thể hiện trong không gian màu CIE 1931, ứng với giá trị quang phổ của từng màu trong khoảng bước sóng 400 – 700 nm (bảng số liệu tại

Phụ lục E_Bảng E.4-E.6 ) o Màu Red

Hình 4 27 Tọa độ màu Red trong không gian màu CIE 1931 o Màu Green

Hình 4 28 Tọa độ màu Green trong không gian màu CIE 1931 o Màu Blue

Hình 4 29 Tọa độ màu Blue trong không gian màu CIE 1931

- Kết quả phân tích o Quan sát các điểm màu Red (Y/M) trong không gian màu ( Hình 4.27 ) trên giấy loại

1 và loại 3, tọa độ màu Red ngả Yellow khi lượng mực tăng Vì lượng mực của lớp mực Yellow (lớp mực in thứ hai) tăng lên, vì thế ngả sang phổ của màu in thứ hai o Quan sát các điểm màu màu Green (Y/C) trong không gian màu ( Hình 4.28 ) trên giấy loại 1 và loại 3, tọa độ màu Green ngả Yellow nhiều từ lượng mực S4 và tọa độ màu Green ngả Blue với lượng mực S1 Vì lượng mực của lớp mực Yellow (lớp mực in thứ hai) tăng lên, vì thế ngả sang phổ của màu in thứ hai

67 o Quan sát các điểm màu màu Blue (M/C) trong không gian màu ( Hình 4.29 ) trên giấy loại 1 và loại 3, tọa độ màu Blue bắt đầu ngả Red từ lượng mực S1 Vì lượng mực của lớp mực Magenta (lớp mực in thứ hai) tăng lên, vì thế ngả sang phổ của màu in thứ hai

Qua đây khẳng định rằng, màu sắc trên bài in sẽ ngả về màu của lớp mực có lượng mực nhiều hơn

4.3.4 Đánh giá khả năng tái tạo màu Đánh giá khả năng tái tạo màu trên giấy loại 1 và giấy loại 3 bằng cách biểu diễn các điểm với tọa độ có giá trị sai biệt màu nhỏ nhất (so với ISO 12647-2:2013)

- Không gian màu biểu diễn khả năng tái tạo màu của giấy loại 1 và giấy loại 3

Hình 4 30 Không gian màu biểu diễn khả năng tái tạo màu trên giấy loại 1 và giấy loại 3

Hình 4 31 Không gian màu so sánh khả năng tái tạo màu giấy loại 1 và giấy loại 3

Khi so sánh khả năng tái tạo màu trên giấy loại 1 và giấy loại 3, nhận thấy khả năng tái tạo màu trên giấy loại 1 cao hơn so với giấy loại 3.

Xây dựng phương trình truyền mực

- Đồ thị biểu diễn phương trình truyền mực Đồ thị biểu diễn phương trình truyền mực tương ứng với trục hoành là lượng mực sử dụng (giá trị tại Phụ lục B_B.1-B.4 ) và trục tung là độ dày lớp mực (giá trị tại

Phụ lục B.5-B.7 ) Với các điểm được tạo thành tương ứng với lượng mực từ S1 đến

S5 Đường cong đi qua các điểm tiệm cận tạo nên phương trình truyền mực với hệ số tương ứng bảng bên dưới ( Bảng 4.3 )

Hình 4 32 Phương trình truyền mực của 4 màu trên 5 loại giấy

Màu in Magenta Cyan Yellow Black y o -3.01964 ±

Bảng 4 4 Chú thích biến số trong phương trình truyền mực

Phương trình hồi quy phi tuyến tính có dạng: y = yo + B1*x^1 + B2*x^2 Phương trình hồi quy phi tuyến tính dự đoán được độ dày và lượng mực khi in

Phân tích các giá trị trong phương trình: o yo là biến giới hạn nằm trong dung sai cho phép o B1 và B2 là hệ số trước biến x và x^2 o Phương trình có độ tin cậy càng cao thì mối quan hệ giữa các biến độc lập (yo, x) và biến phụ thuộc (B1,B2) càng chặt chẽ Giá trị độ tin cậy lớn hơn 50% thì phương trình truyền mực có ý nghĩa

Qua phương trình truyền mực của 4 màu C,M,Y,K nhận thấy giá trị độ tin cậy của mỗi phương trình đều lớn hơn 50% Do đó, phương trình có thể ứng dụng

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

NHỮNG VẤN ĐỀ CHƯA THỰC HIỆN ĐƯỢC

- Không đo được chính xác giá trị độ nhẵn, chỉ quan sát rõ bề mặt mỗi loại giấy dưới kính hiển vi quang học

- Dự đoán và sử dụng 5 lượng mực (S1 = 0.15 cm 3 , S2 = 0.2 cm 3 , S3 = 0.25 cm 3 , S4

= 0.3 cm 3 và S5 = 0.35 cm 3 ) cho bài in C, M, Y, K có bước nhảy lớn Do đó, nhận thấy sự biến đổi không nhiều Vì thế, có thể ở những lượng mực khác tạo ra được bài in có giá trị sai biệt màu nhỏ hơn (so với ISO 12647-2:2013) Tương tự với lớp

71 mực in thứ hai dùng cho bài in R, G, B (S1 = 0.1 cm 3 , S2 = 0.15 cm 3 , S3 = 0.2 cm 3 , S4 = 0.25 cm 3 , S5 = 0.3 cm 3 và S6 = 0.35 cm 3 ) cũng gặp vấn đề tương tự.