3. Tính toán màu và công nghệ phối ghép màu
3.4.Thực hành phối màu thuốc nhuộm bằng máy đo màu
Trong thực tế, các màu thuốc nhuộm thường là hữu hạn trong khi đó nhu cầu về màu sắc của sản phẩm dệt luôn thay đổi theo thị hiếu hoặc mốt thời trang của người tiêu dùng. Vì vậy công việc phối ghép màu để tạo nên màu mới là công việc thường xuyên của nhà kỹ thuật nhuộm.
Nguyên tắc phối ghép màu từ thuốc nhuộm kỹ thuật đã được đề cập ở mục 2.3.3, chương 1 (trang 36).
3.4.1. Các bước phối ghép màu
Phối màu bằng phương pháp thủ công yêu cầu có rất nhiều kinh nghiệm và hiểu biết về sự tương tác giữa vật liệu, chất trợ, thuốc nhuộm và quá trình nhuộm của các nhà kỹ
thuật nhuộm màu.
Ngày nay, cùng với sự phát triển tương đối hoàn thiện của máy đo màu và kết hợp với phần mềm tính toán nồng độ nhuộm cần thiết cũng như hiệu chỉnh đơn nhuộm một cách tựđộng đã làm giảm bớt rất nhiều khó khăn trong lĩnh vực phối màu. Tính toán đơn nhuộm bằng máy đo màu và phần mềm phối màu được bắt đầu từ những năm bảy mươi của thế kỷ XX và ngày càng được phổ biến rộng rãi nhờ những ưu việt của nó. Để có thể
sử dụng phần mềm phối màu thì công việc đầu tiên và không thể thiếu là người sử dụng phải xây dựng cơ sở dữ liệu màu.
Tất cả những thông số về thuốc nhuộm, cụ thể là số liệu về độ phản xạ (hấp thụ), độ
bền màu, giá cả... của một loạt các nồng độ từ thấp đến cao của mỗi một thuốc nhuộm đơn
được nhập lưu giữ trong máy tính. Sự chuẩn bị thông số các thuốc nhuộm đơn được gọi là quá trình chuẩn bị cơ sở dữ liệu. Màu mẫu chuẩn được xác định thông qua máy so màu, kết quả cho ra là đường cong phản xạ theo bước sóng và các giá trị L*, a*, b*. Dựa vào cơ
sở dữ liệu có sẵn, máy tính sẽ tính toán các khả năng kết hợp có thể của các thuốc nhuộm
đơn với một tỷ lệ nhất định rồi cho ra kết quả của mẫu mô phỏng sao cho các trị số L*, a*, b* phù hợp với mẫu chuẩn. Các khả năng kết hợp sẽ được biểu diễn trong một bảng cùng với các chỉ số về sai lệch ánh màu, độ lệch về cường độ màu, giá cả...
Qua đó người sử dụng có thể lựa chọn đơn nhuộm phù hợp nhất tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể.
a. Phương pháp chuẩn bị cơ sở dữ liệu
Quá trình chuẩn bị cơ sở dữ liệu (hay còn gọi là ngân hàng màu) là quá trình nhuộm một chuỗi các màu đơn nối tiếp nhau từ nồng độ thấp đến nồng độ cao cho cùng một loại vật liệu. Khi chọn điều kiện nhuộm cho các màu đơn này thì yêu cầu các điều kiện nhuộm phải thật sát so với điều kiện thực tế sản xuất.
Số lượng các nồng độ cho mỗi thuốc nhuộm đơn thường là từ 6 - 18 nồng độ tùy theo từng phần mềm cụ thể. Nồng độ cao nhất được chọn tùy thuộc vào thực tế sản xuất và thay đổi theo từng loại thuốc nhuộm khác nhau. Nồng độ thấp nhất không nên chọn quá thấp vì màu của vật liệu có thể không thay đổi với nồng độ đó.
Khi tính toán đơn nhuộm, một yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phối màu là vật liệu nền vì sự hấp thụ ánh sáng của chúng cũng cần phải tính đến. Vật liệu nền là một mẫu được chuẩn bị cùng với quá trình chuẩn bị ngân hàng màu với nồng độ thuốc nhuộm là 0%.
Giá trị độ phản xạ của mẫu trong vùng từ 400 - 700 nm được xác định bởi máy đo màu, lập thành một đường cong gọi là đường cong phản xạ. Dựa vào số liệu của độ phản xạ R, hệ số K/S của mẫu nhuộm được xác định theo công thức:
S K = 2R R) (1− 2
b. Nguyên lý xác định đơn nhuộm cho màu phối bằng máy tính
Nguyên lý xác định đơn nhuộm bằng máy tính dựa vào lý thuyết của Kubelka - Munk.
Theo định luật Kubelka - Munk hệ số K/S của vật liệu đã được nhuộm tính theo công thức: S K = 2R R) (1− 2 (1.2) trong đó: R - giá trịđộ phản xạ; K - hệ số hấp thụ của vật liệu; S - hệ số khuếch tán - tán xạ.
Trong trường hợp vài được nhuộm người ta biểu thị K/S theo công thức: S K = VL VL S K + VL S K C (1.3) trong đó: KVL, SVL - hệ số hấp thụ và tán xạ của vật liệu; K, C - hệ số hấp thụ và nồng độ của thuốc nhuộm.
Theo công thức trên, nếu trừđi giá trị K/S của vật liệu chưa nhuộm thì hệ số K/S của riêng thuốc nhuộm trên vật liệu được xác định theo công thức:
TN S K ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = VL S K C (1.4)
Trong trường hợp vật liệu được nhuộm bởi i thuốc nhuộm đơn thì hệ số hấp thụ của vật liệu được xác định theo công thức:
S K = VL VL S K + VL i i S C K Σ (1.5)
trong đó: Ki, Ci - hệ số hấp thụ và nồng độ của thuốc nhuộm i.
Khi tính toán đơn nhuộm đầu tiên, máy đo màu sẽđo các giá trị phản xạ của mẫu và chuyển vào lưu giữ trong phần mềm. Trước khi phối màu, vật liệu nền cũng được đo để
xác định giá trị
VL VL S K (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hợp lại với nhau theo các tỷ lệ để xác định giá trị TN S K ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝
⎛ của thuốc nhuộm. Giá trị K/S
của mẫu mô phỏng trên máy tính được xác định theo công thức ( 1.5) và các giá trị phản xạ của mẫu mô phỏng được tính toán dựa vào công thức (1.2). Các giá trị phản xạ của mẫu mô phỏng, các giá trị L*, a*, b* sẽ được so sánh với mẫu chuẩn. Nếu sai lệch, máy tính sẽ thay đổi nồng độ các thuốc nhuộm đơn cho đến khi có được một tỷ lệ thuốc nhuộm thích hợp.
3.4.2. Các loại máy đo màu
Máy đo màu quang phổ sử dụng có thể do nhiều hãng chế tạo (Orintex, Datacolor Spectral Flash 600, X-Rite (CFS 57, SP, 68), GretagMachbet, Macbeth Color Eye (7000 A, 3.100), Minolta 3.700d, v.v.
Máy có nhiệm vụ đo màu và truyền kết quả đo vào máy vi tính. Ngoài ra đầu đo có khả năng phân tích, so sánh màu sắc và hiển thị kết quảđộc lập với máy tính. Một số đặc
điểm chung của máy đo màu: - Góc đo hình học. - Đường kính mắt đo. - Các điều kiện chiếu sáng. - Góc quan sát: 2o và 10o. - Miền quang phổ: 380 - 760 nm. - Khoảng rộng băng đo. - Miền đo. - Thời gian đo. - Thời gian sử dụng đèn chiếu. - Nhiệt độ môi trường làm việc. - Nhiệt độ môi trường bảo quản. - Kích thước.
Sau khi đo mẫu, đầu đo chuyển tín hiệu vào phần mềm để xử lý kết quả đo.
3.4.3. Phần mềm phối màu
Chức năng quan trọng nhất của phần mềm là phối màu thuốc nhuộm và hiệu chỉnh
đơn nhuộm gắn với các chỉ tiêu so sánh giữa mẫu chuẩn và mẫu phối bằng máy như thông qua giá trị ΔE chỉ số về sai lệch ánh màu (metamerism), khả năng hiệu chỉnh đơn nhuộm, giá cả.
Có thể kết nối với các máy đo màu bất kỳ.
Chương trình phần mềm phải giao diện với người sử dụng một cách tiện lợi, dễ hiểu và dễ thao tác..
a. Xây dựng cơ sở dữ liệu màu
Để có thể phối màu bằng máy tính thì bước đầu tiên phải xây dựng cơ sở dữ liệu màu. Máy tính dựa trên cơ sở dữ liệu màu để tính toán đơn nhuộm. Do vậy quá trình xây dựng ngân hàng màu phải được tiến hành một cách cẩn thận, sau mỗi mẫu phải kiểm tra
b. Phương pháp đánh giá độ đều màu
Các mẫu nhuộm sau khi sấy khô trong một khoảng thời gian nhất định phải được kiểm tra độ đều màu. Độ đều màu được đánh giá trên cơ sở đo giá trị ΔE giữa các điểm trên một mẫu màu. Mẫu đều màu khi giá trị ΔE < 1 và với những mẫu có ΔE > 1 thì mẫu
đó được coi là loang màu. Đối với những mẫu nhuộm loang thì phải tiến hành nhuộm lại cho đến khi giá trị ΔE đo đạt được theo quy định.
Khi kiểm tra độđều của mẫu nhuộm cần chú ý những điểm sau:
• Chuẩn bị mẫu đo: Mẫu được gấp thành nhiều lớp và đảm bảo bề mặt phải phẳng. Tiến hành đo đạc lấy giá trị chuẩn tại ba điểm trên mẫu, các giá trị so sánh được so với giá trị chuẩn và ghi lại giá trị ΔE.
• Các điều kiện đo màu được chọn cho quá trình đo như sau: - Loại ánh sáng chuẩn: cốđịnh.
- Góc đo hình học: cốđịnh. - Góc quan sát chuẩn: cốđịnh. Xin xem thêm mục 4, chương IV.
Mẫu chuẩn Cơ sở dữ liệu Kết hợp Mẫu Đo màu Đường cong phản xạ và các giá trị L*, a*, b* Nhuộm thử Tỷ lệ thuốc nhuộm lần 1 Đơn hiệu chỉnh Nhuộm thử Đơn nhuộm So sánh So sánh ΔE < 1 ΔE < 1 ΔE > 1 So sánh ΔE < 1 ΔE < 1 ΔE > 1
c. Kiểm tra độ lặp lại
Sau khi kiểm tra động đều màu của lần nhuộm thứ nhất, tiếp tục nhuộm mẫu lần thứ
hai để kiểm tra độ lặp lại. Trong lần nhuộm thứ hai tiến hành kiểm tra lặp lại tại một số
nồng độ thuốc nhuộm. Qui trình công nghệ của lần nhuộm thứ hai giống hệt như qui trình nhuộm mẫu lần thứ nhất. Sau đó tiến hành kiểm tra độđều của mẫu nhuộm lần thứ hai. Độ
lặp lại giữa hai lần nhuộm thoả mãn khi giá trị ΔE đo được nhỏ hơn 1. Nếu giá trị ΔE của một mẫu nào đó lớn hơn 1 thì phải tiến hành nhuộm lại lần thứ ba để so sánh với hai lần trước. Chuẩn bị mẫu đo và các điều kiện đo màu khi kiểm tra độ lặp lại được chọn giống như khi đánh giá độ đều màu.
d. Tính toán tỷ lệ thuốc nhuộm cho màu phối
Sau khi hoàn thành việc xây dựng cơ sở dữ liệu màu, có thể sử dụng phần mềm để (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thiết lập các đơn công nghệ phối màu.
Trong số các đơn nhuộm mà máy đưa ra với giá trị sai màu cho phép, cần lựa chọn dựa trên các tiêu chí phù hợp về giá trị chi phí, công thức nhuộm theo yêu cầu khách hàng v.v.
Xin xem thêm mục b, 3.4.1, chương I.
3.4.4. Các phương pháp đánh giá sự sai lệch màu
Mắt người dễ nhận rõ trước tiên là sự sai khác về ánh màu, sau đó là cường độ màu và cuối cùng mới là độ sáng. Chính vì vậy mà các hệ thống tính toán màu sẽđưa ra những sự sai lệch khác nhau để dẫn đến sự chấp nhận tùy theo yêu cầu cụ thể.
Qui ước theo CIELAB: Thể hiện bởi hình hộp vuông; các giá trị ΔL, Δa, Δb có thể có những số liệu bị ra ngoài sự cảm nhận của mắt người nên khó có thể chấp nhận.
Qui ước theo CIELCH: Thể hiện bởi hình hộp ép xung quanh điểm chuẩn; nó nằm trong hệ toạ độ cực nên hộp có thể quay trong định hướng theo góc ánh màu ΔH, các giá trị ΔC, ΔH, ΔL xích gần hơn tới sự chấp nhận của quan sát mắt người. Điều đó giảm bớt những bất đồng giữa người quan sát và máy đo được các giá trị chuẩn.
ΔH (metamerism): = Hue
ΔH > 0 qui định quay ngược chiều kim đồng hồ, có nghĩa là khi đó ánh màu dịch chuyển từđỏ sang vàng đến lục, lam.
ΔH < 0 qui định quay theo chiều kim đồng hồ, có nghĩa là khi đó ánh màu sẽ dịch chuyển từđỏ sang lam đến lục, vàng.
Qui ước theo CMC: Đây không phải là không gian màu nhưng nó là một hệ thống cho phép sự sai lệch màu dựa trên không gian màu CIELCH. Cơ sở của nó dựa vào sự
thoả thuận cho phép tùy thuộc vào sự cần thiết để quan sát sai lệch màu. Trong đó có tính
đến yếu tố thương mại C1, người ta qui định nếu C1 = 0,5 thì hình elip nhỏ, nếu C1 = 1 thì hình elip sẽ lớn hơn đảm bảo độ chính xác cao hơn, khi đó ΔE nhỏ hơn 1 sẽ chấp nhận độ
sai lệch màu, nếu ΔE lớn hơn 1 sẽ không cho phép.
CMC (2:1): Thể hiện sự sai khác về độ sáng gấp hai lần sự sai khác về cường độ
màu, điều này cho phép đạt kết quả tốt nhất trong đánh giá so sánh màu giữa máy và mắt người.
Qui ước theo CIE1994 giống như CMC, trong đó người sử dụng phải kiểm tra tỷ lệ
giá trị độ sáng k1 và giá trị cường độ màu kc cùng các yếu tố thương mại cf như CMC; sự
phẩm có bề mặt thô ráp không đều, còn CIE1994 được sử dụng cho các bề mặt nhẵn đều và mịn như các sản phẩm in hoặc sơn phủ v.v.
Kết luận
• Mặt dù có nhiều qui ước về sự sai lệch màu nhưng không có một hệ thống nào hoàn hảo, sự chấp nhận tốt nhất khi hệ thống mô tả sự sai khác giống như mắt người cảm nhận được. Có thể so sánh các phương pháp đánh giá như trong bảng 1.4.
Bảng 1.4
Phương pháp đánh giá Tỷ lệ sai khác so với quan trắc, %
CIELAB 75 CIELCH 85
CMC (2:1) 95
CIE1994 95
• Khi quyết định tính toán về sự sai khác màu cần phải xem xét các nguyên tắc sau: - Lựa chọn phương pháp phù hợp, đơn giản nhất trong việc tính toán và sử dụng chúng một cách cốđịnh.
- Luôn luôn xác định một cách chính xác việc tính toán đã được thực hiện như thế
nào.
Không bao giờ được sửa đổi giữa những sự sai khác màu đã được tính toán bằng những sai số tương ứng thông qua việc sử dụng các yếu tố trung bình. Sử dụng các sự sai khác màu chỉ khi sự xấp xỉ đầu tiên đã được thiết lập cho đến khi chúng được ấn định bằng sựđiều chỉnh bằng thị giác. Phải luôn nhớ rằng không ai có thể chấp nhận hay phản (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đối màu sắc chỉ dựa vào các con số vì chúng chỉ là cách để nhận ra là nó đã được tính toán mà thôi.
Chương II
TỔNG HỢP THUỐC NHUỘM
l. PHÂN LOẠI THUỐC NHUỘM THEO CẤU TẠO HOÁ HỌC
Trước đây thuốc nhuộm được phân loại theo nguồn gốc của chúng như: thuốc nhuộm vô cơ, thuốc nhuộm hữu cơ, thuốc nhuộm từ nguồn thực vật, thuốc nhuộm từ
nguồn động vật v.v.
Từ khi hoá học hữu cơ phát triển, các học thuyết về cấu tạo của các hợp chất hữu cơ
ra đời và đặc biệt là các lý thuyết về màu sắc phát triển đã khẳng định sự liên quan giữa cấu tạo hợp chất với màu sắc thì sự phân loại thuốc nhuộm theo đặc trưng của các hệ
mang màu trong phân tử thuốc nhuộm càng được thể hiện rõ nét.
Sự phân loại này giúp cho các nhà sản xuất thuốc nhuộm dễ dàng định hướng phương pháp tổng hợp các loại thuốc nhuộm, mặt khác nó còn giúp cho những người sử
dụng thuốc nhuộm nắm vững các tính chất hoá học của thuốc nhuộm.
Phương pháp phân loại hoá học chia thuốc nhuộm hữu cơ thành các lớp thuốc nhuộm như sau.