Nghiên cứu công nghệ xử lý màu sắc bề mặt cho ván sàn công nghiệp

Về công nghệ tạo màu sắc cho gỗ, ván mỏng và sợi gỗ đã được các nước trên thế giới quan tâm đi vào nghiên cứu và ứng dụng các công trình đó, Italy là quốc gia đầu tiên ở Châu Âu sáng chế

NGUYỄN VĂN DIỄN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ MÀU SẮC BỀ MẶT

CHO VÁN SÀN CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2010

NGUYỄN VĂN DIỄN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ MÀU SẮC BỀ MẶT

CHO VÁN SÀN CÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy

Mã số: 60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS,TS Phạm Văn Chương

ĐẶT VẤN ĐỀ

Gỗ là một loại vật liệu tự nhiên có thể tái sinh và sử dụng tuần hoàn, có hoa văn và màu sắc đẹp Màu sắc gỗ là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng và tính chất bề mặt của gỗ, cũng là một trong những chỉ tiêu đánh giá giá trị sử dụng của gỗ, nó không chỉ tương quan chặt chẽ với thị giác và cảm giác tâm lý của con người mà còn có khả năng phản ánh tính chất của loại gỗ và chất lượng của gỗ

Gỗ mọc nhanh rừng trồng, không những có nhiều yếu điểm về độ bền so với

gỗ rừng tự nhiên, mà còn thường có tính thẩm mỹ không cao, màu sắc, vấn thớ xấu Bởi thế, chúng chủ yếu được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghệ sản xuất ván nhân tạo, bột giấy hoặc sử dụng vào những việc không đòi hỏi cao về thẩm mỹ

sản xuất chế biến gỗ, vấn đề cải tiến, khắc phu ̣c các nhược điểm của gỗ rừng trồng nâng cao tính thẩm mỹ của gỗ phu ̣c vu ̣ cho nguyên liê ̣u sản xuất đồ nô ̣i thất thêm đa

dạng và phong phú đòi hỏi các nhà khoa ho ̣c cần quan tâm Ván sàn là mô ̣t loa ̣i sản phẩm lát sàn trang trí cho các ngôi nhà sang tro ̣ng, ta ̣o cảm giác thân thiện, gần gũi

nhiên có màu sắc, vân thớ đẹp, nhờ vậy mà sản phẩm có giá trị thương phẩm cao, rất được người sử dụng ưa chuộng

nhiên không còn là nguồn nguyên liệu mục tiêu của công nghiệp chế biến gỗ hiện đại, thay vào đó, nguồn nguyên liệu được sử dụng chủ yếu là từ rừng trồng Để có được những loại gỗ quý, gỗ có màu sắc, vân thớ đẹp làm nguyên liệu cho công nghệ sản xuất ván sàn nói chung và ván sàn công nghiê ̣p nói riêng, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng quả là vấn đề rất khó giải quyết

Vàn sàn công nghiê ̣p ra đời nhằm giải quyết vấn đề nguyên liê ̣u và ha ̣ giá

tấm trang sức có in hoa văn vân thớ gỗ ra đời Mă ̣c dù vâ ̣y, những tấm trang sức này không có được xúc cảm bề mặt như gỗ tự nhiên Ở một số nước có nền công nghiệp chế biến gỗ phát triển như: Mỹ, Đức, Italia, Nhật, Trung Quốc…, các nhà sản xuất

đã tìm đến công nghệ ta ̣o màu sắc cho ván sàn công nghiê ̣p để khắc phục điều đó, kết quả thu được là rất khả quan

Tại Việt Nam một số năm gần đây, nhu cầu sử dụng ván sàn công nghiê ̣p

nhập khẩu hàng năm đều tăng Các cơ sở sản xuất ván sàn công nghiê ̣p trong nước

đa phần phải sử dụng nguyên liệu gỗ nhập khẩu từ nước ngoài (Lào, Malaisia,

hầu như không được sử dụng

Để có thể sử dụng hiệu quả nguyên liệu gỗ mọc nhanh rừng trồng trong lĩnh vực sản xuất ván công nghiê ̣p thì việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ ta ̣o màu ván

sàn công nghiê ̣p, nhằm đa da ̣ng hóa màu sắc và vân thớ cũng như cải thiê ̣n tính chất

cơ lý của gỗ tự nhiên là không thể bỏ qua Hiê ̣n nay, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ ta ̣o màu ván sàn công nghiê ̣p, song, chỉ công bố dưới dạng giới thiệu tóm tắt kết quả, giới thiệu sản phẩm thương mại, phần chi tiết công nghệ được giữ kín, hơn nữa, những kết quả ấy chỉ phù hợp với điều kiện sản xuất và nguyên liệu của họ Ở Việt Nam, hiện nay chưa có nghiên cứu nào về lĩnh vực xử lý

nguyên liệu gỗ mọc nhanh rừng trồng trong sản xuất ván sàn công nghiê ̣p còn rất hạn chế, hầu như không có

Xuất phát từ những lý do trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu công nghệ xử lý màu sắc bề mặt cho ván sàn công nghiệp”, nhằm có được những

căn cứ khoa học xác đáng, thúc đẩy phát triển công nghệ ta ̣o màu cho ván sàn công

nhanh rừng trồng trong nước

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Khái niệm ván sàn công nghiệp, màu sắc

1.1.1 Khái niệm ván sàn công nghiệp (Laminated flooring) [6]

Ván sàn gỗ công nghiệp là loại vật liệu composite gỗ dạng lớp Thông thường ván sàn gỗ công nghiệp có cấu tạo từ 4 lớp như sau:

Thứ nhất là lớp vật liệu đặc biệt (Melamine resins) trong suốt, có tác dụng ổn định lớp bề mặt, tạo lớp bề mặt vững chắc, chống nước, chống xước, chống va đập, chống phai màu, chống sự xâm nhập của các vi khuẩn và mối mọt, chống lại các tác dụng của hóa chất, dễ dàng lau chùi và bảo dưỡng

Thứ hai là lớp tạo vân gỗ bằng giấy trang sức hoặc ván mỏng, tạo màu sắc Lớp này được lớp thứ nhất bảo vệ nên luôn giữ được màu sắc và vân gỗ không thay đổi trong suốt quá trình sử dụng

Thứ ba là lớp lõi có thể được làm từ HDF, MDF, ván ghép thanh,…

nước Lớp này thường được làm từ ván mỏng

1.1.2 Khái niệm màu sắc[22]

Do vật thể phản xạ, phát xạ hoặc cho sóng ánh sáng xuyên qua mà thị giác sản sinh một ấn tượng nhờ các tế bào thị giác trên võng mạc được gọi là màu sắc

Màu sắc bề mặt có ảnh hưởng đến giá trị của ván sàn công nghiệp: Ván sàn nói chung và ván sàn gỗ công nghiệp nói riêng khi chưa được trang sức bề mặt thì chất lượng bề mặt kém Do vậy, chúng ta phải trang sức bề mặt để nâng cao chất lượng cũng như giá trị sử dụng của loại ván này Trang sức bề mặt cụ thể trong đề

tài này là tạo màu sắc, sau đó phủ sơn PU để nâng cao chất lượng bề mặt ván

1.2 Lịch sử nghiên cứu về xử lý tạo màu sắc cho gỗ

1.2.1 Trên thế giới

Tạo màu cho gỗ đã xuất hiện từ rất xa xưa cách đây hơn 5000 năm, các chất tạo màu cho gỗ chủ yếu là các chất nhuồm màu chủ yếu cho vải, sợi có nguồn gốc từ tự nhiên [30] Ở các nước Châu Âu, họ cũng đã nghiên cứu nhiều các lĩnh vực về tạo

màu sắc cho các loại gỗ lá kim và ở các nước Châu Á lĩnh vực tạo màu càng được chú trọng, do đặc tính đa chủng loại của các loại gỗ cho nên màu sắc của gỗ cũng rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên các công trình nghiên cứu chỉ mang tính thăm

dò và được ứng dụng trong nước, không công bố kết quả, công nghệ xử lý tạo màu sắc cho gỗ bằng các hướng nghiên cứu khác nhau cụ thể:

1.2.1.1 Các lĩnh vực nghiên cứu về xử lý màu sắc cho gỗ

Từ những công trình đã nghiên cứu về lĩnh vực tạo màu sắc cho gỗ ở các nước trên thế giới Mãi tới năm 1856, ở Châu Âu, màu nhuộm tổng hợp đầu tiên ra đời, được phát minh bởi William Henry Perkin, kéo theo đó là sự xuất hiện của các xưởng nhuộm thủ công sử dụng màu nhuộm tổng hợp Đến cuối thế kỷ XIX, hàng loạt các máy nhuộm vải sợi thế hệ đầu tiên ra đời Theo đó, công nghệ tẩy trắng, nhuộm màu ngày càng phát triển và mở rộng ứng dụng cho nhiều loại vật liệu [30]

Sử dụng phương pháp hoá học làm thay đổi màu sắc gỗ đầu tiên, được David Ekaman – người Thuỵ Điển nghiên cứu thành công vào năm 1866 Trước đó, màu sắc gỗ mới chỉ được thay đổi trên bề mặt bằng cách phủ lên đó một lớp trang sức mỏng, thông dụng là cánh kiến đỏ Sự ra đời của phương pháp hoá học làm thay đổi màu sắc gỗ đã đánh dấu sự trưởng thành của ngành tẩy trắng, xử lý màu gỗ, làm cho các sản phẩm gỗ ngày càng phong phú, đa dạng và đặc biệt có màu sắc sáng đẹp hơn, phục vụ nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người [21]

Ngày nay, công nghệ xử lý tạo màu cho gỗ đã thực sự phát triển, đã có rất nhiều chủng loại sơn màu được tổng hợp từ nhiều nguồn gốc khác nhau (hóa học và

tự nhiên), bằng nhiều phương pháp khác nhau với nhiều công năng và màu sắc vô cùng phong phú và đa dạng Có loại sơn tạo ra các loại vân thớ và tuỳ thuộc vào phương thức trang sức khác nhau, với các mục tiêu sử dụng cho từng mục đích riêng mà người ta có thể tạo các màu sắc khác nhau cho sản phẩm và những chất tạo màu có nguồn gốc tự nhiên đến nay vẫn còn được sử dụng

Về công nghệ tạo màu sắc cho gỗ, ván mỏng và sợi gỗ đã được các nước trên thế giới quan tâm đi vào nghiên cứu và ứng dụng các công trình đó, Italy là quốc gia đầu tiên ở Châu Âu sáng chế ra công nghệ nhuộm màu ván mỏng Tới những năm

60 của thế kỷ XIX, Nhật Bản cũng bắt đầu tiến hành nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này Cho đến nay, trên thế giới, công nghệ xử lý màu sắc cho gỗ không còn là mới mẻ, nó đã nhanh chóng lan rộng tới các nước: Đức, Mỹ, Anh, Pháp, Trung Quốc, Indonesia, Philippin [21]

Duzce University, Faculty of Technical Education, Department of Furniture and

Technical Education, Department of Furniture and Decoration 70850

of application methods and species of wood on color changes of varnishes” đã nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp trang sức và loại gỗ đến chất lượng màu sắc bề mặt gỗ Nhóm tác giả đã chứng minh, phương pháp trang sức và loại gỗ ảnh hưởng rõ nét đến chất lượng màu sắc trang sức

Scott A Mueller, Engineering Technician USDA Forest Service, Forest Products Laboratory One Gifford Pinchot Drive Madison, WI 53726–2398 (2007) trong công trình nghiên cứu “Improving the color stability of wood-plastic composite through fibre pre-treatment” đã nghiên cứu biến tính màu cho sợi để tăng khả năng ổn định màu sắc của vật liệu composite gỗ - nhựa trong điều kiện sử dụng ngoài trời

Carla D Blengeri Oyarce (2006), đã thực hiện luận án Tiến sĩ với đề tài

“Modification of woos color via electroheating technology”, tác giả đã nghiên cứu

công nghệ biến tính màu sắc của gỗ Pinus ponderosa Đó là một công trình nghiên

cứu sâu về quá trình biến đổi màu sắc thông qua các phản ứng lý – hóa của gỗ mà không sử dụng hóa chất xử lý

Trong những năm gẫn đây, ở Trung Quốc một số tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu lĩnh vực nhuộm màu cho gỗ bằng hoá chất như: Trần Quế Hoa (2000)

đã thí nghiệm công nghệ nhuộm màu ván mỏng gỗ Dương Tạp chí Khai phá khoa học kỹ thuật Lâm nghiệp; Trần Ngọc Hòa, Lục Nhân Thư, Lý Tông Nhiên (2000)

Nhóm tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nhuộm thêm vào trong nhuộm màu ván mỏng gỗ Bào Đồng Tạp chí Công nghiệp gỗ; Đoàn Tân Phương (2002) đã công bố Kỹ thuật điều khiển màu sắc gỗ Bắc Kinh: Nhà xuất bản công nghiệp vật liệu xây dựng Trung Quốc; Cố Ly Lài, Tưởng Ly Hồng, Triệu Du Lâm (2001) Nhóm tác giả đá nghiên cứu tiến hành thực nghiệm nhuộm màu bằng thuốc nhuộm tính axit đối với gỗ Tạp chí Công nghiệp vật liệu nhuộm

1.2.1.2 Các nghiên cứu về đánh giá màu sắc cho gỗ

Phương pháp đo lường màu sắc được phân thành phương pháp thị giác và phương pháp vật lý Phương pháp thị giác căn cứ vào thị giác, so sánh các mẫu màu tiêu chuẩn, để chỉ ra các giá trị sắc màu, độ sáng và độ bão hòa màu Phương pháp vật lý là phương pháp được sử dụng phổ biến, có thể dùng máy đo màu hoặc máy

đo quang phổ để xác định Từ những thập niên 60 của thế kỷ 20, các nhà khoa học

Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản đã tiến hành nghiên cứu tìm cách đo lường định lượng màu sắc gỗ và đã thu được những thành tựu đáng khích lệ

Năm 1967, học giả người Mỹ Sullivan đã dùng phương pháp đo quang phổ để tiến hành đo lường định lượng màu gỗ, và tiến hành phân tích tham số màu sắc của một loại gỗ, thảo luận về đặc trưng màu sắc của gỗ Năm 1969, Mosiem đã tiến

hành đo màu ván mỏng gỗ Thông Hỏa Cự (Thông bó đuốc - Pinus taeda Linn)

Năm 1970, Nelson đã đo được các tham số định lượng màu gỗ lõi của một số loại

gỗ Australia Năm 1979, Beckwith đã tiến hành đo quang phổ đối với 22 loại mẫu

gỗ thương phẩm lá rộng, căn cứ vào đường cong quang phổ của từng loại gỗ, dùng chương trình vi tính xác định 3 giá trị độ sáng, tọa độ màu, bước sóng chính và độ bão hòa màu Năm 1987, học giả người Nhật Kitamura Yoshi đã dùng máy đo màu quang điện để đo màu 51 tiêu bản vật liệu thương phẩm của Nhật Bản và thế giới và

đo màu của 31 loại ván mỏng trang sức, và đã đưa ra được phạm vi phân bố màu gỗ trên hệ màu không gian L*a*b* của CIE (1976) Học giả G.Janin của Pháp đã từng tiến hành nghiên cứu về màu và sự biến màu của các loại gỗ của Pháp đặc biệt là những loại gỗ đẹp dùng trong trang trí, như Hạnh đào Năm 1988, học giả Vetter R.E người Đức đã tiến hành đo màu định lượng đối với 58 loại gỗ Lưu vực Amazon

(Nam trung Mỹ), năm 1990 lại tiến hành đo màu đối với 98 loại gỗ Amazon, dùng biểu màu hệ thống CIE (1931) xác định độ sáng Y, tọa độ x,y của màu, và lấy kết quả đó làm hệ thống màu sắc tiêu chuẩn của Đức (DIN), hệ thống màu Munsell The Maracle of Science (2009), trong công trình nghiên cứu “Determination

of color L*a*b by spectrocolorimeter”, đã nghiên cứu xác định màu sắc theo hệ thống màu L*a*b CABOT Corperation (2009), đã thực hiện công trình “Color Measurement for Carbon Black Filled Plastics” bằng sử dụng hệ màu L*a*b

Đo màu gỗ ở Trung Quốc tương đối muộn, năm 1990, Trương Tường đã bình luận một cách giản lược tới phương pháp biểu trưng định lượng màu gỗ, tiến hành

đo lường và phân tích một cách tỉ mỉ 22 loại gỗ lá rộng và lá kim trong nước theo

hệ màu L*a*b* của CIE (1976) và CIE (1931)

1.2.1.3 Các nghiên cứu ảnh hưởng của gỗ đến màu sắc

Nhiều nghiên cứu về màu sắc gỗ đã được thực hiện, các nghiên cứu của: Moon (1948), Onodera (1959), Nakamura và Takackio (1960), Loos và Coppock (1964), Moslemi (1967), Sullivan (1967), Beckwith (1974), Tolvaj and Faix (1995), Janin et al (2001) đã đưa ra phương pháp nghiên cứu, khảo sát, đo đạc màu sắc gỗ một cách khoa học Các nghiên cứu của: Charrier et al (1992), Bekhta và Niemz (2003), Hon và Minemura (1991), Jämsä và Viitaniemi (2001), Mayes và Oksanen (2002), McGinnes và Rosen (1984), Militz (2002) Mononen et al (2002), Rappold

và Smith (2004), Smith et al (2003), Smith và Herdman (1998), Smith và Montoney (1998), Sundqvist (2002), Sundqvist và Morén (2002), Syrjänen (2001), Terziev và Boutelje (1998), Yeo và Smith (2004) đã cho thấy tác động của xử lý nhiệt đối lưu đến màu sắc gỗ Ảnh hưởng của các chất chiết suất, tinh dầu trong gỗ đến màu sắc gỗ đã được Rapp và Sailer nghiên cứu và công bố năm 2001 Các nghiên cứu của: Burtin et al (1998), Dawson và Torr (1992), Hon và Minemura (1991), Kawamura et al (1996, 1998), Mitsui et al (2001, 2004), Ota et al (1997), Saudermann và Schlumbom (1962), Tolvaj và Faix (1995), Wiberg (1996) đã chứng minh được sự tác động của ánh sáng chiếu xạ, tia cựu tím tới màu sắc của gỗ Tác động của thuốc bảo quản đến màu sắc gỗ đã được Shibamoto et al nghiên cứu năm

1960 Các nghiên cứ của: Brauner và Conway (1964), Brauner và Loos (1967), Burtin et al (2000), Chen và Workman (1980), Morita và Yamazumi (1987) đã cho thấy tác động của độ ẩm tới màu sắc của gỗ Ishiguri et al (2003) đã nghiên cứu sự thay đổi màu sắc gỗ khi có sự tác động của khói hun; Nelson et al (1969), Phelps et

al (1983) đã nghiên cứu về sự biến đổi màu sắc gỗ ở các vị trí sinh trưởng khác nhau Các nghiên cứu của: Bourgois et al (1991), Dellus et al (1997), Hon và Minemura (1991), Kondo và Imamura (1985), Sundqvist et al (2003) đã làm sáng

tỏ ảnh hưởng của các thành phần hoá học trong gỗ tới màu sắc của gỗ Grelier et al (1997), Hon (1995), Kai et al (1985) đã nghiên cứu về nhuộm màu gỗ, nhuộm màu ván mỏng, ổn định màu gỗ bằng hoá chất Carla D Blengeri Oyarce (2006) đã nghiên cứu thay đổi màu gỗ bằng phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với điện phân gỗ trong dung dịch NaCl

1.2.1.4 Các nghiên cứu khác về màu sắc gỗ

Ở Châu Âu các công ty và các nhà khoa ho ̣c như: Berridge Manufacturing Company (2009), đã xây dựng bảng tiêu chuẩn màu sắc theo phương pháp so màu;

VP Building Wall and roof color Company (2004), đã xây dựng tiêu chuẩn màu sắc cho sản phẩm gỗ dùng trong kiến trúc; American Federal Standard (1989), đã xây dựng bộ tiêu chuẩn về màu sắc; Metal Seler Company (2009), đã xây dựng bảng hướng dẫn tra màu theo 3 tham số: SR = Solar Reflectance; TE = Thermal Emittance và SRI = Solar Reflectance Index

Tại Trung Quốc các nhà khoa ho ̣c đã có những nghiên sự phối màu và đo

đo màu phối màu bằng máy tính Tạp chí Công nghiệp thuốc nhuộm; Lý Kiên, Đổng Ngọc Khố (1992) đã nghiên cứu Đặc tính môi trường thị giác học của vật liệu

gỗ Tạp chí Vật liệu gỗ Trung Quốc; Lý Kiên, Lưu Nhất Tinh, Đoàn Tân Phương (1998) Nhóm tác giả đã công bố tài liệu về Sơn gỗ và lượng vật lý thị giác NXB Đại học lâm nghiệp Đông Bắc

Với những nghiên cứu một cách khoa học, công nghệ tạo màu sắc gỗ nói chung và tạo màu sắc cho ván sàn công nghiệp nói riêng tại các nước đã và đang

phát triển rất mạnh Ở một số nước Châu Âu, Châu Á như: Đức, Italy, Pháp, Nhật Bản, Trung Quốc đã có các phòng thí nghiệm riêng cho vấn đề xử lý màu sắc cho

gỗ và họ có các thiết bị đánh giá về màu sắc của gỗ

1.2.2 Tại Việt Nam

Kỹ thuật làm thay đổi màu sắc cổ truyền đã xuất hiện từ khá lâu tại nước ta, chủ yếu là nhuộm bông vải sợi và sản phẩm mây tre đan bằng các chất nhuộm từ thảo mộc Thay đổi màu gỗ mới chỉ được biết tới qua các biện pháp bảo quản gỗ, tre ngâm gỗ trong nước vôi, ngâm ở dưới ao hồ mục đích là bảo quản chống mối mọt sâm hại và làm sậm màu hơn gỗ, tre Đầu tiên, người ta ngâm là để làm cho gỗ có

độ bền tốt hơn, về sau, vì ngâm mà gỗ có màu giống như màu của một số loại gỗ quý, từ đó mục đích ngâm cũng thay đổi dần Tuy vậy, phương pháp đó cũng chưa

đa dạng được màu sắc bởi nó rất thụ động, chỉ tạo ra được một loại màu sậm hơn cho tre, gỗ

Tới năm 1899, người Pháp đưa công nghệ nhuộm màu vải sợi bằng phương pháp công nghiệp đầu tiên ở Việt Nam (nhà máy dệt Nam Định) [30] Từ đó, các loại màu nhuộm đã được du nhập vào nước ta ngày càng nhiều hơn Nhưng, nhuộm màu gỗ thì cơ bản không có gì thay đổi, gỗ vẫn thường được trang sức bằng cánh kiến hoặc sơn son thếp vàng Chỉ có các sản phẩm thủ công mây tre đan, đay, giấy

là được thừa hưởng đáng kể

Ngày nay do chịu tác động, ảnh hưởng mạnh của các nền công nghiệp chế biến gỗ tiên tiến, công nghệ tạo màu gỗ đã dần hình thành và phát triển Thành công lớn nhất phải kể đến là tẩy trắng, nhuộm màu gỗ Cao su, làm đồ mộc xuất khẩu, tiếp theo là tạo màu cho các sản phẩm mộc từ gỗ rừng trồng và sản phẩm ván nhân tạo Các sản phẩm từ gỗ tự nhiên khác có thể dùng các chất vô cơ như nước vôi để làm sám màu gỗ, làm cho gỗ giống các loại gỗ quý như gỗ gụ, mun , chủ yếu sử dụng làm các sản phẩm mộc giả cổ

Trong công nghệ sản xuất ván sàn công nghiệp, tạo màu sắc hầu như chưa được ứng dụng, bởi các nghiên cứu khoa học về vấn đề này còn quá ít, ngay cả nghiên cứu về tạo màu gỗ cũng còn rất hạn chế Trên thị trường hiện nay, các nhà

sản xuất đã đưa ra các sản phẩm trang sức tạo màu sắc cho các loại ván sàn công nghiệp, ván sàn từ gỗ tự nhiên và các sản phấm mộc bằng các loại sơn khác nhau

và rất đa dạng Các sản phẩm trang sức này, nhờ chủ yếu vào kinh nghiệm của người thợ, các gam màu tạo ra thông qua nhu cầu thị hiếu của thị trường tiêu thụ sản phẩm, không áp dụng một kết quả nghiên cứu xử lý màu sắc cụ thể nào Gần đây, năm 2002 - 2005, đề tài "Nghiên cứu công nghệ và thiết bị biến tính gỗ có khối lượng riêng thấp thành nguyên liệu chất lượng cao" của PGS,TS Trần Văn Chứ đã được thực hiện theo chương trình Nghiên cứu chế biến và bảo quản nông lâm sản của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Trong đề tài này, một số nghiên cứu

về công nghệ tẩy trắng, nhuộm màu ván mỏng (ván bóc) đã được thực hiện, kết quả bước đầu thu được là rất khả quan Tiếp đó là Thạc sĩ Võ Thành Minh đã thực hiện

đề tài Tiến sĩ, trường Đại học Lâm Nghiệp năm 2006 - 2009 đã “Nghiên cứu về các biện pháp công nghệ nâng cao chất lượng đồ mộc truyền thống” và một số đề tài nghiên cứu tốt nghiệp, nghiên cứu khoa học của sinh viên trường Đại học Lâm nghiệp cũng được thực hiện theo hướng này Tuy nhiên, điều kiện và phương pháp nghiên cứu, kiểm tra, đánh giá còn hạn chế, bởi vậy, kết quả thu được mới chỉ dừng lại ở mức tham khảo mà chưa thể ứng dụng thực tiễn Riêng về lĩnh vực xử lý tạo màu cho ván sàn công nghiệp bằng phương pháp trang sức có màng phủ trong suốt, đến nay chưa có đề tài nghiên cứu nào trong nước được thực hiện Do đó, tôi chọn hướng đề tài “xử lý tạo màu sắc bề mặt cho ván sàn công nghiệp” được tạo ra từ gỗ Keo lá tràm, nhằm cải thiện tính chất về màu sắc, nâng cao tính thẩm mỹ cho gỗ rừng trồng hiện nay

1.3 Định hướng nghiên cứu

Thông qua tìm hiểu về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước như đã giới thiệu ở phần tổng quan về vấn đề nghiên cứu cho thấy:

Trên thế giới, các nghiên cứu về tạo màu sắc gỗ, từ các sản phẩm từ gỗ tự nhiên và gỗ nhân tạo mục đích là nâng cao chất lượng thẩm mỹ của gỗ đang rất được quan tâm, coi trọng Nhờ có các nghiên cứu này, nhiều công nghệ mới, cải tạo chất lượng gỗ, đặc biệt là chất lượng thẩm mỹ của gỗ đã được áp dụng một cách

hiệu quả nâng cao giá trị sử dụng gỗ nói chung và gỗ mọc nhanh rừng trồng nói riêng cho ngành chế biến gỗ

Tại Việt Nam, những nghiên cứu về lĩnh vực tạo màu cho các sản phẩm gỗ còn quá ít Trước tình hình gỗ tự nhiên ngày càng cạn kiệt, nguồn nguyên liệu truyền thống cho sản xuất ván sàn từ gỗ tự nhiên và các sản phẩm đồ mộc sẽ không còn, vấn đề sử dụng gỗ rừng trồng làm nguyên liệu thay thế sẽ là tất yếu Thực tế, hướng sử dụng ván sàn từ các loại ván nhân tạo có trang sức bề mặt để trang trí sàn nhà với chất lượng thẩm mỹ thấp đã là giải pháp tiết kiệm gỗ Song, nếu như ván công nghiệp này cũng được sản xuất từ những loại gỗ rừng trồng, nhưng sử dụng công nghệ xử lý màu sắc tác động, nâng cao chất lượng thẩm mỹ thì điều đó còn có

ý nghĩa hơn rất nhiều lần Để làm được điều này, cần phải xác định rõ một số định hướng nghiên cứu như sau:

- Tiến hành nghiên cứu điều tra, tìm ra những loại màu sắc của ván sàn đang được thị trường Việt Nam ưa chuộng, phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước và đặc biệt là phù hợp với những loại gỗ rừng trồng của nước ta

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ tới chất lượng màu sắc của ván sàn công nghiệp sau khi tạo màu sắc để có thể tiến tới, đưa ra được những quy trình công nghệ với những thông số phù hợp nhất, tạo ra ván sàn công nghiệp có màu sắc đẹp, chất lượng cao

- Nghiên cứu các biến số của màu sắc, thông qua các nồng độ màu từ đó tìm các nồng độ thích hợp cho màu mục tiêu nhờ hỗ trợ của phần mềm Adobe Photoshop CS2

- Nghiên cứu nâng cao chất lượng thẩm mỹ của ván sàn công nghiệp từ gỗ mọc nhanh rừng trồng, không những khắc phục yếu điểm về màu sắc mà tiến tới khắc phục những nhược điểm về cấu tạo của gỗ như vân thớ, giác lõi, của chúng, thông qua công nghệ sản xuất ván sàn công nghiệp từ nguyên liệu gỗ mọc nhanh rừng trồng

- Nghiên cứu mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ trang sức tạo màu cho ván sàn công nghiệp và đa dạng hóa sản phẩm mộc trên thị trường

1.4 Mục tiêu, nội dung, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát: Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn để tạo màu sắc bề

mặt cho ván sàn gỗ công nghiệp

1.4.2 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu công nghệ tạo màu ván sàn gỗ công nghiệp

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ đơn chất màu đến màu sắc bề mặt ván sàn gỗ công nghiệp được sản xuất từ gỗ Keo lá tràm

- Xác định nồng độ màu phù hợp so với màu mục tiêu

- Tiến hành tạo màu cho ván sàn công nghiệp từ gỗ Keo lá tràm bằng phương pháp trang sức có màng phủ trong suốt

- Đề xuất quy trình công nghệ tạo màu hợp lý trong điều kiện công nghệ và sản xuất của Việt Nam

- Đánh giá khả năng tạo màu đã tạo ra từ quy trình thực nghiệm

1.4.3 Phạm vi nghiên cứu

1.4.3.1 Các yếu tố cố định

Nguyên vật liệu nghiên cứu:

- Ván sàn: sử dụng trong nghiên cứu đối với loại ván sàn công nghiệp có

chiều dày 15 mm (ván nền: 01 lớp có chiều dày 7 mm và ván bóc: 04 lớp 2 mặt có

chiều dày 2 mm) làm từ loại gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) có độ tuổi từ 10

- 15 năm

- Chất tạo màu trang sức: Chất màu (tinh màu nước), sơn PU, sơn lót, dung

môi được sử dụng trong đề tài có dạng lỏng của Công ty trách nhiệm hữu hạn

Nhật Vỹ Được pha trong 1 lít dung dịch pha chất màu có thể phun cho 10 m2

ván sàn công nghiệp

+ Tinh màu: vàng, nâu đen, cánh gián non (1 ml; 2 ml; 3 ml; 4 ml; 5 ml); + Sơn PU: Bóng, cứng và dung môi (995 – 999 ml);

+ Sơn lót: 100 ml và dung môi 300 ml

Phương pháp và trang thiết bị trang sức:

- Phương pháp trang sức: Dùng phương pháp trang sức có màng phủ

trong suốt

- Thiết bị trang sức: Bằng máy nén khí và súng phun màu tại Trung tâm

thí nghiệm thực hành - Khoa Chế biến Lâm sản - Trường Đại học Lâm nghiệp trong điều kiện các thông số kỹ thuật như sau:

1.4.3.2 Các yếu tố thay đổi

Chạy các biến màu với nồng độ: Cánh gián non (0.1%; 0.2%; 0.3%; 0.4%; 0.5%), Nâu đen (0.1%; 0.2%; 0.3%; 0.4%; 0.5%), Vàng (0.1%; 0.2%; 0.3%; 0.4%; 0.5%) Thay đổi từng màu cụ thể, riêng biệt (cánh gián non, nâu đen, vàng) để tìm các trị số màu của các màu Từ đó xây dựng quan hệ để làm cơ sở tính toán nồng độ để pha màu mục tiêu theo yêu cầu đặt ra thông qua thực nghiệm kiểm chứng

1.4.3.3 Các nội dung đánh giá màu sắc ván sàn công nghiệp gồm:

Các chỉ tiêu về đo màu các chỉ số và đánh giá độ bền màu, khả năng bám dính của màng phủ lên bề mặt ván sàn công nghiệp

1.4.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.4.1 Phương pháp kế thừa

Phương pháp kế thừa được ứng dụng để giải quyết các vấn đề sau:

- Kế thừa các kết quả nghiên cứu về công nghệ tạo màu để lựa chọn các thông

số công nghệ xử lý màu sắc cho ván sàn công nghiệp từ gỗ Keo lá tràm trong nội dung 1 và 2

- Kế thừa các kết quả nghiên cứu về công nghệ tạo màu ván mỏng để xác định các phạm vi điều kiện biên của thực nghiệm trong nội dung 3

- Kế thừa các lý luận khoa học về màu sắc, về cấu tạo gỗ, về cơ chế sản sinh màu sắc trong quá trình tạo màu cũng như các phương pháp kiểm tra, xử lý số liệu

để giải thích, đánh giá các kết quả nghiên cứu thu được từ thực nghiệm trong nội dung 3

1.4.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được ứng dụng trong việc tạo ván sàn công nghiêp, tạo màu sắc bề mặt và tạo các mẫu kiểm tra, đánh giá cho ván sàn công nghiệp

Thực nghiệm tạo màu ván sàn công nghiệp để tiến hành phân tích xử lý thống

kê toán học bằng Microsoft Excel và Quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m bằng phần mềm OPT

với các chỉ số màu sắc thông qua hệ thống đo màu trên máy tính của phần mền Photoshop CS2 và chất lượng màu sắc để giải quyết nội dung 3, 4, 5 và 6

1.4.4.3 Phương pháp so sánh

Sử dụng các tiêu chuẩn đã được công bố thông qua kết quả thực nghiệm để so

sánh và đánh giá kết quả thực nghiệm

Màu sắc của ván sàn công nghiê ̣p được khảo sát qua các chỉ số L* (độ sáng), a* và b* theo hệ thống CIE bằng phần mềm Photoshop CS2 đảm bảo theo các tiêu chuẩn: JIS Z 8722, ASTM E 308, ASTM E 313, ASTM D 1925

Phương pháp đo màu bề mặt ván

Để khảo sát được

màu bề mặt của ván sàn

công nghiệp, các điểm đo

trên ván được xác định theo

vùng có màu sắc đặc trưng

như ở hình 1.1

Mỗi giá trị ghi biểu

sẽ được kiểm tra ở 9 điểm

trên vùng màu đặc trưng rồi

lấy giá trị đại diện là giá trị

*)(

*)

Phương pháp tính độ chênh lệch màu này được ứng dụng cho kiểm tra: độ lệch màu giữa các mẫu tạo màu với mẫu chưa tạo màu (đối chứng), độ lệch màu giữa mẫu thí nghiệm kiểm chứng và mục tiêu, độ lệch màu giữa mẫu trước và sau khi chiếu sáng (neon và tự nhiên) đó là: độ lệch màu mẫu sau 60 ngày so với mẫu ban đầu, độ chênh lệch màu của mẫu sau chiếu rọi 100 giờ bằng ánh sáng Neon so với mẫu ban đầu

- Phép thử biến màu do ánh sáng Neon và biến màu tự nhiên được thí nghiệm, kiểm tra đánh giá, tham khảo theo tiêu chuẩn: ISO 105-B02 và IUF 402



Hình 1.1 Vị trí đo màu trên bề mặt ván sàn

Phương pháp đo độ lệch màu giữa 2 mẫu màu (kiểm tra biến màu)

Phương pháp này ứng dụng để kiểm tra các loại biến màu do chiếu rọi đèn Neon và ánh sáng tự nhiên

Trên bề mặt mẫu thí nghiệm, đưa chuột đo tới vị trí mẫu ván kiểm chứng, lấy chỉ số màu Sau đó đưa chuột đo tới các vị trí đo trong vùng biến màu của mẫu mục tiêu, lấy chỉ số màu Rồi tính toán các giá trị ΔE*, ΔL*,Δa*Δb*

Thí nghiệm kiểm tra biến màu màu do ánh sáng

Tham khảo tiêu chuẩn ISO 105-B02 và IUF 402, tiến hành kiểm tra biến màu của ván sau 100 giờ chiếu rọi bằng ánh sáng Neon

với các điều kiện thí nghiệm như sau:

- Nguồn sáng: đèn chiếu Neon có công suất

40w đặt cách nhau 10 cm

- Mẫu ván sàn được treo dọc ở giữa đèn sao

cho góc từ nguồn sáng tới điểm sẽ đo màu so với

Sau 100 giờ chiếu rọi, ván sàn được đem đi

đo màu và so sánh các chỉ số đo được với chỉ số

màu đã đo ban đầu để tính toán sai lệch màu ΔE*

Sai lệch ΔE*  3 (mắt thường không nhận biết được) là màu sắc biến đổi rất ít, hầu như không thay đổi và được coi là ván không biến màu

Thí nghiệm kiểm tra biến màu tự nhiên

Ván kiểm tra biến màu tự nhiên trong thí nghiệm của đề tài là ván được đo màu lần thứ nhất rồi để sau 60 ngày thì đo lại lần 2 Mức độ chênh lệch màu giữa 2 lần đo được, nếu lớn hơn 3 (mắt thường có thể phân biệt) là ván có biến màu và ngược lại

Thực tế, một số tiêu chuẩn như AATCC, IUF, thì biến màu tự nhiên phải được đo nhiều lần: lần 2 đo sau 15 ngày, lần 3 đo sau 60 ngày, lần 4 đo sau 6 tháng Tuy nhiên, do điều kiện thời gian không cho phép, chúng tôi chỉ tiến hành đo lần 2 sau 60 ngày

Trong kiểm tra biến màu tự nhiên, đánh giá trực quan cũng được ứng dụng để đánh giá mức độ đồng đều của sự biến màu

- Phương pháp kiểm tra độ bền bám dính màng phủ

Khi kiểm tra khả năng bám dính của màng phủ PU (Poly Ureathan) lên bề mặt cho ván sàn công nghiệp bằng PU được thực hiện theo tiêu chuẩn GB/T 15102 – 94 Công cụ thí nghiệm là dao kẻ ô có cấu tạo và cách đặt lực như hình 1.3

Các thông số của dao như sau:

Tiến hành kẻ 100 ô vuông có kích thước 1 x 1 mm, mỗi đường kẻ dài 35 mm Sau đó kiểm tra số ô bong và rách mép, tính tỷ lệ phần trăm số ô bong trên tổng số ô

đã chia và so sánh với tiêu chuẩn để đánh giá

Các cấp theo tiêu chuẩn được phân ra như sau:

Cấp1: Vết cắt nhẵn bóng không có ô bong

Cấp 2: Góc giữa hai đường giao nhau của vết cắt có bong, dọc theo vết cắt có

ô bong nhưng rất ít

Cấp 3: Dọc vết cắt có ô bong gián đoạn hoặc liên tục

Cấp 4: Có số ô bong nhỏ hơn 50% trên tổng số ô chia, bong màng lớn

Cấp 5: Các ô bong trên 50% trên tổng số ô chia, bong toàn bộ

1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

1.5.1 Ý nghĩa khoa học

Thông qua viê ̣c nghiên cứu, những tác động, ảnh hưởng của tỷ lê ̣ pha trô ̣n

được đánh giá và làm sáng tỏ bằng những luận cứ khoa học, từ đó có được cơ sở, căn cứ để định hướng nghiên cứu, tìm ra bản chất và phát triển mở rộng vấn đề nghiên cứu Các nghiên cứu về ta ̣o màu ván sàn nói chung và ván sàn công nghiê ̣p nói riêng đều là tiền đề của quá trình nghiên cứu về công nghệ sản xuất ván sàn, bởi trong công nghệ này, để có được màu sắc, vân thớ ván theo ý muốn thì việc tạo ra màu sắc ván sàn công nghiê ̣p một cách chủ động là không thể thiếu

Nghiên cứu về xử lý màu sắc cho ván sàn công nghiê ̣p là một lĩnh vực nghiên cứu khá mới mẻ, phương pháp nghiên cứu mà luận văn áp dụng sẽ là cơ sở tham khảo, giúp các nhà khoa học khắc phục nhược điểm, phát huy ưu điểm của phương pháp để có được các kết quả chính xác hơn, khoa học hơn trong nghiên cứu

Luận văn nêu ra các vấn đề cốt yếu về lý thuyết về ta ̣o màu và phương pháp đánh giá màu sắc thông qua ứng du ̣ng công nghê ̣ phần mềm của máy tính Tạo lập

cơ sở, căn cứ lý thuyết để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao đáp ứng tốt đối với những yêu cầu của ván sàn công nghiê ̣p dùng cho ván tổ hợp từ các loại gỗ mọc nhanh rừng trồng ở Viê ̣t Nam

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Từ những tìm hiểu ở các điều kiện thực tiễn sản xuất trong nước của các

mô hình công nghệ khá phổ biến, không quá phức tạp, các cơ sở sản xuất có thể theo đó khảo nghiệm, ứng dụng ngay công nghệ này một cách hiệu quả

Nghiên cứu ảnh hưởng, tìm ra mối tương quan giữa các tỷ lê ̣ tinh màu với các chỉ số màu sắc và chất lượng bề mă ̣t ván sàn công nghiê ̣p sẽ giúp các nhà sản xuất có được căn cứ để lựa chọn các thông số công nghệ phù hợp với mục đích sản xuất của mình Từ đó, việc ứng dụng công nghệ được dễ dàng hơn, thuận lợi hơn, góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ trong thực tiễn sản xuất

Sau khi kết thúc quá trình nghiên cứu luâ ̣n văn, công nghệ ta ̣o màu ván sàn công nghiê ̣p có thể ứng dụng và mang la ̣i hiệu quả sử dụng các loại gỗ rừng trồng cũng như hiệu quả kinh tế trong sản xuất sẽ nâng lên đáng kể

Nghiên cứu về công nghệ xử lý màu sắc bề mă ̣t cho ván sàn công nghiêp

nghiên cứu ứng du ̣ng công nghê ̣ máy tính để phối màu cho gỗ nói chung và ván sàn công nghiê ̣p nói riêng Giúp các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất ứng dụng tốt để cải thiện chất lượng thẩm mỹ của gỗ mọc nhanh rừng trồng, qua đó mở rộng phạm vi

sử dụng chúng trong nhiều lĩnh vực hơn nữa, góp phần tháo gỡ tình hình thiếu hụt nguyên liệu cho công nghệ sản xuất chế biến gỗ

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Lý thuyết về màu sắc và phương pháp biểu diễn, đo màu sắc

2.1.1 Màu sắc và quang phổ của ánh sáng nhìn thấy

Ánh sáng là một loại bức xạ điện từ nằm trong một phạm vi bước sóng nhất định Phạm vi độ dài bước sóng của bức xạ điện từ rất rộng, ánh sáng có thể làm cho mắt người có thể nhìn thấy được gọi là ánh sáng nhìn thấy Sóng càng ngắn, năng lượng của sóng ánh sáng càng lớn Độ lớn của năng lượng sóng điện từ trong

tự nhiên có quan hệ giảm dần như sau:

Tia vũ trụ (năng lượng lớn nhất)  tia tử ngoại   tia Rơnghen X  tia cực tím  ánh sáng nhìn thấy  tia hồng ngoại  sóng ra đa  sóng vô tuyến Khoa học cũng chứng minh ánh sáng chính là một dạng năng lượng được bức

xạ dưới dạng sóng lan tỏa với vận tốc 300.000 km/giây Ánh sáng có màu khác nhau là do bước sóng khác nhau Quang phổ mà mắt người nhìn thấy được chỉ là một khe rất hẹp trên thang sóng điện từ, trải từ sắc tím thẫm 380 nm (nanomét, đơn

vị đo chiều dài bằng 1 phần triệu milimét) đến sắc đỏ thẫm 780 nm [23],[28],[29]

Đối với nhà nghiên cứu, sản xuất thiết bị đo màu hàng đầu thế giới Hunter, bước sóng của ánh sáng nhìn thấy được lấy từ 400 - 700 nm (hình 2.1)

Ánh sáng mặt trời Mức

Bước sóng khác nhau của ánh sáng nhìn thấy dẫn đến cảm giác màu sắc của mắt người cũng khác nhau Độ dài bước sóng từ dài đến ngắn của ánh sáng đơn sắc tương ứng với cảm giác màu sắc là từ đỏ đến tím Bước sóng của các ánh sáng màu này như sau:

Ánh sáng của cùng một bước sóng là một loại màu sắc được gọi là ánh sáng đơn sắc Thông thường mọi người nhìn thấy được trong giới tự nhiên đều là ánh sáng phức tạp còn ánh sáng đơn sắc rất ít khi gặp Ánh sáng mặt trời chiếu rọi vào các vật thể khác nhau thể hiện màu sắc cũng khác nhau Nguyên nhân bởi vì vật thể hấp thụ có tính chọn lọc thành phần quang phổ và phản xạ cũng vậy Đặc tính quang phổ của bản thân vật thể là nguyên nhân chủ yếu sản sinh ra các màu sắc khác nhau của nó Ánh sáng sau khi chiếu rọi lên vật thể, một bộ phận bị phản xạ, một bộ phận bị hấp thụ, một bộ phận thì thấu qua Màu sắc chủ yếu của vật trong suốt là tổ thành quang phổ thấu qua quyết định Màu sắc của vật thể không trong suốt thì do tổ thành quang phổ phản xạ nó quyết định

Nếu có thể đem ánh sáng của các loại độ dài bước sóng trong quang phổ nhìn thấy hoàn toàn bị phản xạ thì màu sắc của vật thể cũng có màu trắng tương tự như giấy trắng Ngược lại, với ánh sáng của các loại bước sóng mà vật thể hoàn toàn có thể hấp thụ thì màu sắc của nó chính là màu đen của các con chữ chì in trên giấy trắng Các loại màu sắc của gỗ chính là tính chọn lọc hấp thụ một bộ phận bước sóng dài của ánh sáng, phản xạ những bước sóng còn lại mà hình thành quang phổ nhìn thấy không đồng nhất phản ảnh vào mắt con người ta

Tính lựa chọn hấp thụ của vật chất đối với quang phổ nhìn thấy được quyết định bởi đặc tính của điện tử lớp ngoài cùng của nguyên tử vật chất ấy, tức là căn cứ vào trạng thái chuyển động của điện tử lớp ngoài có thể hấp thụ năng lượng lớn nhỏ khác nhau (ánh sáng có bước sóng cố hữu), tồn tại một tính chất của điện tử có thể nhảy từ quỹ đạo ở trạng thái năng lượng cơ bản đến quỹ đạo có năng lượng cao hơn Trạng thái chuyển động của điện tử được quyết định bởi sự sai khác của cấu tạo phân tử, tức là kết cấu phân tử khác nhau của một vật chất nào đó mà trạng thái chuyển động điện tử khác nhau của phân tử đó, do đó sẽ hấp thụ ánh sáng bước sóng khác nhau Bởi vì vật chất khác nhau hấp thụ quang phổ sóng điện từ khác nhau do đó mà có màu sắc khác nhau [31]

Năng lượng ánh sáng E (J) và bước sóng  (m) có quan hệ tỷ lệ nghịch theo phương trình sau:



c h

lập điện tử với tập đoàn màu sắc

2.1.2 Phương pháp biểu diễn màu sắc

Do vật thể phản xạ, phát xạ hoặc cho sóng ánh sáng xuyên qua mà thị giác sản sinh một ấn tượng nhờ các tế bào thị giác trên võng mạc được gọi là màu sắc

Màu sắc có thể phân thành 2 loại: màu có sắc và màu không sắc Màu không sắc là chỉ màu trắng và màu đen cùng các loại màu xám tro đậm nhạt hợp thành một

hệ thống gọi là hệ thống trắng đen Màu không sắc chỉ có sự sai khác về độ sáng Màu có sắc chỉ các loại màu nằm ngoài hệ thống màu trắng đen Màu có sắc

có 3 thuộc tính gồm: Sắc màu (H - Hue), sắc độ (S - Saturation) và độ sáng (B - Brightness) [26]

Sắc màu (H) còn được gọi là sắc điệu, sắc tướng, nó đặc trưng để phân biệt giữa các màu với nhau, ví như đỏ, nâu, vàng, lục, lam Ánh sáng đơn sắc với các bước sóng khác nhau thì có sắc điệu khác nhau Sắc điệu của các vật thể phát quang được quyết định bởi sự tổ thành quang phổ bức xạ của nó Sắc điệu của vật thể không phát quang được quyết định bởi sự tổ thành quang phổ của nguồn chiếu sáng

và phản xạ quang phổ của bản thân nó

Sắc độ (S) còn được gọi là độ bão hoà hoặc độ thuần khiết của màu sắc, các loại ánh sáng đơn sắc trong quang phổ nhìn thấy là sắc độ rất bão hoà, sắc độ của nó

là 100% Sắc độ của vật thể quyết định bởi đặc trưng phản xạ (hay thấu xạ) của vật thể đó Nếu vùng quang phổ của vật thể phản xạ quang là rất hẹp thì sắc độ của nó

sẽ cao

Độ sáng (B) là chỉ cảm giác sáng tối của vật thể do mắt người nhận biết, độ sáng của vật thể phát quang (tự phát sáng như đèn điện) càng cao thì độ sáng cũng càng cao, tỷ lệ phản xạ của vật không phát quang càng cao độ sáng cũng càng cao Trên cơ sở 3 thuộc tính của màu sắc như vậy, nhiều hệ thống màu sắc đã ra đời với mục đích biểu diễn, mô tả màu sắc một cách đầy đủ nhất, khắc phục những hạn chế của việc sử dụng ngôn ngữ mô tả màu

2.1.2.1 Hệ thống màu Munsell

Hệ thống màu Munsell do nhà mỹ thuật Mỹ Munsell sáng lập ra vào năm

1905 Ông lấy trục không gian 3 chiều để biểu thị 3 thuộc tính cơ bản của màu sắc,

đó là: sắc màu (H), độ sáng (V), độ màu (C) (hình 2.2)

Hệ thống màu Munsel hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới để làm phương pháp phân loại và xác định màu sắc bề mặt Đặc biệt, dựa theo hệ thống này

đã có rất nhiều những thành quả nghiên cứu trên phương diện phối màu trong thiết

Hệ thống màu ra đời sớm nhất với những lý giải khoa học hợp lý và hiệu quả phải kể đến là hệ thống màu Munsell Trong hệ thống này, sắc màu được biểu diễn bằng những ký tự viết tắt của 5 màu cơ bản: R - đỏ; B - xanh lam; G - xanh lục; Y - vàng; P - tím, các màu trung gian (thứ cấp) được biểu diễn bằng cách ghép các ký tự này với nhau và ghi số mức thứ cấp ở đằng trước Độ sáng của màu được chia thành

10 cấp (từ 0 - 9), độ bão hoà của màu được ghi thành các cấp độ từ nhỏ đến lớn (cấp

độ nhỏ nhất là 1, cấp độ lớn nhất tuỳ theo vật chất màu mà định đoạt)

Trong nghiên cứu khoa học, các hệ thống màu sử dụng thường được xây dựng một cách chính xác trên cơ sở sắc phổ của màu Năm 1931, Hiệp hội chiếu

sáng quốc tế CIE (Commission Internationale de L'Eclairage) đã đưa ra phương pháp biểu diễn màu sắc theo 3 chỉ số XYZ có quan hệ mật thiết với bước sóng ánh sáng nhìn thấy như ở hình 2.3 [26],[28]

Năm 1958, Hunter đưa ra hệ màu Lab, thiết kế thiết bị đo màu hiển thị theo các chỉ số L (Lightness) là trị số độ sáng của màu có giá trị từ 0 tới 100, a là chỉ số sắc phổ theo trục chuyển màu từ sắc xanh lục (Green) tới sắc đỏ (Red), b là chỉ số sắc phổ theo trục chuyển màu từ sắc xanh lam (Blue) tới sắc vàng (Yellow) như hình 2.4 Các chỉ số này có quan hệ chặt chẽ với giá trị XYZ của CIE Năm

1976, CIE đưa ra hệ thống màu chuẩn L*a*b*, L*hC* tương tự Lab (hình 2.5) được

sử dụng chính thức trong hệ thống tiêu chuẩn quốc tế ngày nay Các quan hệ L,a,b

và L*,a*,b* với X,Y,Z được quy đổi như sau:

Hình 2.3 Quan hệ giữa XYZ với phổ

ánh sáng

Z

X

Y

Hình 2.5 Hệ thống màu CIE L*a*b*

Trong hệ thống này, sắc sai ΔE* hay còn gọi là độ chênh lệch màu giữa 2 mẫu đo được tính theo công thức: (minh hoạ hình 2.6)

Trong đó:

ΔL* = L*2 - L*1

Hiện nay, các hệ thống màu sắc đã được Hiệp hội màu sắc quốc tế ICC

(International Color Consortium) quản lý và thiết lập mối quan hệ giữa các hệ màu

thành một hệ thống tiêu chuẩn thống nhất Các giá trị đặc trưng màu được chuyển đổi qua nhau theo một mối tương quan chặt chẽ, giúp cho việc quản lý, sản xuất các thiết bị có liên quan như máy đo màu, màn hình, máy in được tiêu chuẩn hoá [28]

Hình 2.6 Minh hoạ độ lệch màu ΔE*

2.1.2.3 Hệ màu HSB

Hệ màu HSB phản ánh 3 giá trị đặc trưng của màu (H, S, B):

- Sắc màu (Hue), được ký hiệu là H, là màu được phản chiếu hoặc được truyền qua một đối tượng Nó được số hoá dưới dạng một vị trí trên vòng tròn màu

cũng được nhận biết bằng tên của màu

- Độ bão hoà (Saturation),

được ký hiệu là S, là chỉ cường độ hay

độ tinh khiết của màu Độ bão hoà thể

hiện lượng màu xám tương thích với

màu sắc, được tính theo tỷ lệ % từ 0%

(xám) - 100% (bão hoà hoàn toàn)

trên vòng tròn màu chuẩn Độ bão hoà

tăng từ tâm ra ngoài

- Độ sáng (Brightness), được ký hiệu là B, là độ sáng hay độ tối tương đối của một màu, được tính theo tỷ lệ % từ 0% (đen) – 100% (trắng)

Khi đo màu trên các thiết bị đo màu bằng kỹ thuật số, có thể dùng mô hình màu HSB để xác định một màu được đo bằng các chỉ số H, S, B

Dùng mô hình màu HSB có thể ấn định được màu trên mô hình (ảnh màu) theo 3 giá trị H, S, B nhưng không có sẵn chế độ để hiệu chỉnh màu trên ảnh màu

trên cơ sở 3 màu cơ bản

(Red - đỏ, Green - xanh lục,

Blue - xanh lam)

Một tỷ lệ % lớn của

Hình 2.7 Sơ đồ màu HSB

Hình 2.8 Nguyên lý hệ màu cộng dùng cho màn hình

(monitor)

phổ quang có thể được thể hiện bằng cách hoà trộn các ánh sáng màu đỏ (Red), màu lục (Green), màu lam (Blue), được gọi là các màu RGB, theo các tỷ lệ và cường độ khác nhau Các màu RGB kết hợp tạo nên màu trắng nên còn được gọi là các màu cộng Các màu cộng được sử dụng cho hệ chiếu sáng, video và màn hình (monitor)

Chế độ RGB sử dụng mô hình màu RGB để gán giá trị cường độ vào mỗi điểm ảnh (pixel) trong giải từ 0 (đen) đến 255 (trắng) cho từng thành phần RGB trong một ảnh màu Khi giá trị của ba thành phần bằng nhau là một màu xám trung tính Khi giá trị của ba thành phần bằng nhau và bằng 255 là một màu trắng tinh khiết Khi giá trị là 0, kết quả là một màu đen tinh khiết Các ảnh RGB sử dụng ba màu hay kênh để tái tạo lên đến 16,7 triệu màu trên màn hình Mặc dù, RGB là một

mô hình màu chuẩn, dãy màu chính xác được thực hiện có thể thay đổi nhưng phụ thuộc vào thiết bị hiển thị

2.1.2.5 Hệ màu CMYK

Trong công nghệ in kỹ thuật số, hệ thống màu CMYK được sử dụng phổ biến nhằm thuận lợi cho quá trình tính toán, pha màu, tổng hợp màu từ các màu riêng lẻ Cho đến nay hê ̣ màu CMYK đang được sử du ̣ng cho phôi màu trong công nghê ̣

in màu

Mô hình màu CMYK dựa

vào chất lượng hấp thụ ánh sáng

của mực được in trên giấy Về lý

thuyết, các sắc tố màu lục lam

(Cyan), tím (Magenta) và vàng

(Yellow) tinh khiết được kết hợp

để hấp thụ tất cả ánh sáng và tạo

ra màu đen nên được gọi là màu

trừ Bởi vì, mực in có chứa tạp chất nên khi ba màu này kết hợp với nhau tạo thành màu đen bùn, nên người ta dùng thêm mực màu đen (K) để tạo màu đen thực

Trong chế độ CMYK của phần mềm Photoshop, mỗi pixel được gán một giá trị % cho từng mục xử lý Các màu sáng nhất được gán các giá trị % nhỏ, các màu

Hình 2.9 Nguyên lý của hệ màu trừ trên máy in

càng đen thì tỷ lệ % càng cao Trong các ảnh, màu trắng tinh khiết được tạo khi bốn thành phần có giá trị bằng 0 Việc chuyển một ảnh RGB thành CMYK sẽ tạo ra một bảng tách màu Mặc dù, CMYK là một hệ màu chuẩn nhưng dãy màu chính xác phụ thuộc vào máy in và điều kiện in

2.1.2.6 Hệ thống màu Ostwald [22]

Màu sắc lập thể Ostwald là do nhà

hóa học người Đức Ostwald kiến lập vào

năm 1920 Ông cho rằng, tất cả các màu

sắc đều được hỗn hợp từ những màu

thuần khiết (C) với các màu trắng (W) và

đen (B) tạo thành, mối quan hệ giữa 3 thứ

đó với nhau là: khối lượng màu trắng +

khối lượng màu đen + khối lượng màu

thuần khiết = 100 (tổng lượng màu) Màu lập thể Ostwald lấy 8 màu cơ bản làm cơ

sở đó là: vàng, da cam, đỏ, tím, lam – tím, lam, lục và vàng - lục, mỗi màu sắc cơ bản lại được chia tiếp ra thành 3 phần, từ đó hình thành vòng tròn màu có 24 sắc màu Mỗi sắc màu cơ bản lại được dùng các ký hiệu, như: 2Y, 2R,… để biểu thị

Các sắc màu được sử dụng các chữ số từ 1 đến 24 biểu thị, như hình 2.10

2.1.2.7 Hệ thống màu của Sở nghiên cứu màu sắc Nhật Bản[22]

Năm 1951, Sở nghiên cứu màu

sắc Nhật Bản đã chế định ra một hệ màu

tiêu chuẩn — “tiêu chuẩn của màu sắc”

Nó lấy 6 sắc màu: đỏ, da cam, vàng, lục,

lam và tím làm cơ sở, đồng thời điều tiết

thành một vòng tròn màu có 24 sắc màu,

phương pháp biểu thị là: 1 đỏ; 2 vàng -

đỏ; 3 đỏ - da cam; 4 da cam; 5 vàng –

hơi pha da cam; 6 vàng - da cam; 7 đỏ -

hơi pha vàng; 8 vàng; 9 lục – vàng; 10 vàng - lục; 11 vàng – hơi pha lục; 12 lục;

Hình 2.11 Vòng tròn màu của Sở nghiên

cứu màu sắc Nhật Bản

Hình 2.10 Vòng tròn màu Ostwald

Lam - tím

Lục

Vàng lục

Tím Lam - tím

13 lam – hơi pha lục; 14 lam - lục; 15 lục – hơi pha lam; 16 lam; 17 tím – hơi pha lam; 18 lam – tím; 19 lam – hơi pha tím; 20 tím; 21 tím; 22 tím – hơi pha đỏ;

23 đỏ - tím; 24 tím – hơi pha đỏ (hình 2.11)

2.1.3 Sự phối hợp màu sắc (tổng hợp màu sắc)

Các màu được pha trộn từ hai màu trở lên sẽ tạo ra một màu mới có mối quan

hệ nhất định với tỷ lệ các màu sinh ra nó, trừ trường hợp các chất màu này có phản ứng hoá học với nhau, tạo ra thành phần phát màu mới

a Mô hình màu cộng (additive color model)

Khi kết hợp các ánh sáng màu hay các màu có tính chất tự phát sáng (như ánh sáng đèn), màu thu được sẽ là màu tổng hợp có đầy đủ thành phần sóng ánh sáng

mà mỗi màu đem lại được gọi là sự phối hợp tăng màu hay tổng hợp màu kiểu cộng Nếu đem các màu cơ bản (trong từng hệ màu) kết hợp với nhau, ta sẽ thu được ánh sáng trắng (hình 2.12a)

Hình 2.12 Sự phối hợp màu sắc (tổng hợp màu sắc)

Màu cộng là nền tảng của mọi màu sắc, vì bắt nguồn từ nguyên lý cảm nhận màu của mắt Võng mạc trong đáy mắt người có những tế bào hình nón nhạy cảm với các màu đỏ (red), lục (green) và lam (blue) Các tế bào này truyền tín hiệu riêng

lẻ đến não bộ, ở đó hình ảnh được tổng hợp thành tất cả màu sắc Ngoài ra còn có tế bào hình que nhạy cảm với các sắc độ sáng tối của màu sắc

Năm 1704, nhà bác học nổi tiếng người Anh Isaac Newton đã phân giải được ánh sáng trắng thành 7 sắc cầu vồng là tím - chàm - lam - lục - vàng - cam - đỏ,

trong đó tím, chàm, vàng, cam có thể tạo ra từ đỏ, lục và lam Do đó đỏ, lục và lam được xem là 3 màu căn bản (primary colors) để tạo ra bất kỳ màu sắc nào khác

b Mô hình màu trừ (subtractive color model)

Trái với mô hình màu cộng, mô hình màu trừ là khi kết hợp các chất màu không tự phát sáng, màu thu được sẽ là màu tổng hợp hấp thụ hết các thành phần sóng ánh sáng mà mỗi màu thành phần hấp thụ Như vậy, nếu đem các màu cơ bản của chất màu loại này kết hợp với nhau, ta sẽ thu được màu đen (hình 2.12b) Kiểu phối hợp màu như vậy được gọi là phối hợp giảm màu hay tổng hợp màu kiểu trừ [26],[28],[31]

Như vậy, rõ ràng sự pha trộn màu sắc (phối hợp màu sắc) trong công nghệ công nghệ sản xuất ván sàn công nghiệp, màu bằng chất màu thông thường chính là

sự phối hợp giảm màu (tổng hợp màu kiểu trừ) Ở đây cũng có nghĩa là nếu chúng

ta pha tinh màu (vàng, nâu đen, cánh gián non, ) hoà trộn các điểm màu, màu thu được sẽ có vùng bước sóng hạn chế dần, thông thường độ sáng sẽ giảm dần

2.1.4 Phương pháp đo màu sắc

Phương pháp đo màu sắc có phương pháp đo thị giác (phương pháp đo chủ quan) và phương pháp đo vật lý (phương pháp đo khách quan) [21],[23],[25],[31] Phương pháp đo màu thị giác là do thị giác của người bình thường trong điều kiện quy định nghiêm khắc (ví như độ chiếu sáng, bối cảnh, cự ly, góc độ), đem vật cần đo so sánh với màu đã biết, từ đó mà chỉ ra màu sắc của vật

Phương pháp đo màu vật lý là dùng máy đo màu sắc xác định 3 giá trị kích

Hiện nay, các thiết bị đo màu khá đa dạng Song, chủ yếu thiết bị đo được chia thành 2 loại: loại đo theo nguyên lý khúc xạ dùng để đo màu của các loại dung dịch màu hoặc vật liệu màu trong, loại đo theo nguyên lý phản xạ dùng để đo màu của các vật thể rắn, màu đục Ngoài ra, thiết bị còn được phân thành loại thiết bị cầm tay, thiết bị chuyên dùng (gắn cho robot), Có thiết bị chỉ đo được các chỉ số màu theo một hệ màu nào đó, có loại có thể chuyển đổi theo các hệ màu khác nhau,

có loại hiện đại hơn còn được gắn các cảm biến nhiệt, ẩm để cảnh báo về độ chính

xác của phép đo Thông thường, các thiết bị đo màu đều được thiết kế, sản xuất theo tiêu chuẩn đo lường quốc tế và có chứng chỉ kiểm định đi kèm

Các thông số kỹ thuật cần quan tâm đối với thiết bị đo màu là: dải bước sóng ánh sáng mà thiết bị có thể đo được, kích thước vùng đo (hình tròn), các chỉ số màu

có thể xuất báo cáo, các tiêu chuẩn thiết kế, độ chính xác

và lấy trị số màu sắc của gỗ thông qua việc đo 9 điểm liền kề trên một vùng màu (hình vuông) để xác định giá trị màu sắc trung bình của gỗ, đồng thời đưa ra khuyến

hoặc gỗ sớm gỗ muộn phân biệt thì cần thiết phải tách riêng để khảo sát Ngoài ra

có thể sử dụng phương pháp phân tích màu trên máy tính để thấy được quan hệ, tỷ

lệ các điểm màu xuất hiện trên bề mặt gỗ

2.2 Các yếu tố ảnh huởng đến quá trình tạo màu ván sàn

2.2.1 Nguyên liệu gỗ

Các loại gỗ khác nhau có tính chất khác nhau đáng kể Sự khác nhau này chỉ

có thể được giải thích một cách khoa học và cặn kẽ khi dựa vào đặc điểm cấu tạo của các loại gỗ

Trong công nghệ xử lý màu cho ván sàn công nghiệp với lớp mặt làm từ gỗ, tất cả những vấn đề từ đặc điểm cấu tạo, tính chất, thành phần hoá học của gỗ đều cần được quan tâm một cách tỷ mỷ, nhờ đó mới có thể hạn chế được khuyết tật,

nâng cao chất lượng sản phẩm trong gia công chế biến cũng như trong quá trình sử dụng [8],[9],[17]

Sau đây là một số đặc điểm và tính chất cơ bản của gỗ có tác động tới công nghệ tạo màu ván sàn công nghiệp (có lớp mặt từ nguyên liệu gỗ) cần quan tâm:

2.2.1.1 Đặc điểm cấu tạo của gỗ

Cấu tạo gỗ là nhân tố chủ yếu nhất ảnh hưởng đến tính chất gỗ Cấu tạo và tính chất liên quan mật thiết với nhau Cấu tạo có thể xem là biểu hiện bên ngoài của tính chất Những hiểu biết về cấu tạo là cơ sở để giải thích bản chất các hiện tượng nảy sinh trong quá trình gia công, chế biến, và sử dụng gỗ

Tính không đồng nhất giữa các loài gỗ xảy ra do sự khác biệt về cấu tạo và liên quan đến các tính chất vật lí và cơ học là rất rõ ràng Sự khác biệt giữa cây này với cây khác và giữa các vị trí khác nhau trên cùng một cây có thể nhận thấy từ sự sinh trưởng nhanh hoặc chậm, hoặc như sự không giống nhau về khối lượng thể tích giữa các mẫu gỗ Chỉ với những thay đổi nhỏ về chiều dầy vách tế bào, chiều dài sợi, đường kính tế bào, tỉ lệ cellulose-lignin, hoặc tổ thành của các loại tế bào đều gây ra những khác biệt đáng kể về tính chất cũng như màu sắc của gỗ [35]

Tất cả các thông số chế độ xử lý màu sắc cho ván sàn công nghiệp đều phải được lựa chọn dựa vào những đặc điểm cấu tạo của gỗ Ví dụ: gỗ có giác lõi phân biệt, gỗ có lỗ mạch nhỏ, không có lỗ thông ngang, tia ít, hẹp, thì cần có các thay đổi công nghệ, nồng độ chất màu, phương pháp tạo màu

2.2.1.2 Tính chất vật lý của gỗ

Màu sắc của gỗ: Màu sắc của gỗ có ý nghĩa rất lớn trong sử dụng và định

loại gỗ Các đặc tính màu của gỗ phụ thuộc vào các thành phần hoá học của gỗ có phản ứng với ánh sáng Do vậy, phản ứng giữa các thành phần hoá học của gỗ với ánh sáng, nhiệt, và các chất hoá học sẽ làm thay đổi màu sắc của gỗ

Các tế bào gỗ có hình sợi, mảnh và được xếp có trật tự theo một hướng nhất định Vì thế, màu của gỗ sẽ khác nhau đôi chút tuỳ thuộc hướng ánh sáng chiếu vào

Độ sáng thấp nhất khi ánh sáng chiếu song song với chiều dọc thớ Độ sáng lớn nhất khi ánh sáng chiếu vuông góc với chiều của các sợi gỗ

Gỗ chưa phơi sấy (còn tươi/ ướt) chứa một lượng nước tự do đáng kể trong các ruột tế bào Khi đó ánh sáng chiếu vào sẽ bị khúc xạ một lượng nhỏ khi đi qua vách tế bào Độ sáng của gỗ chưa qua phơi sấy thấp hơn so với gỗ đã phơi sấy Nếu bề mặt gỗ không phẳng nhẵn, thì sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng trên bề mặt trở nên rộng hơn, điều này làm cho độ sáng tăng

Mùi của gỗ: Gỗ có mùi là do các chất tích đọng trong gỗ lõi hoặc do sự phát

triển của nấm, mốc, vi khuẩn Các nguyên nhân làm cho gỗ có mùi gồm thứ nhất đó

là do các vi sinh vật hoạt động trong gỗ, thứ hai là do sự tồn tại của các chất có mùi (thơm) trong gỗ, thứ ba là do sự phân huỷ các chất dinh dưỡng dự trữ trong ruột tế bào Mùi thơm của gỗ có thể có lợi hoặc không có lợi với các mục đích sử dụng cụ thể Thông thường, ván lạng được sử dụng để trang sức trên bề mặt sản phẩm, tiếp xúc gần gũi với người sử dụng, bởi vậy vấn đề này càng cần được quan tâm hơn

Thớ gỗ: Thớ gỗ thẳng hoặc xoắn là một chỉ tiêu quan trọng để lựa chọn

nguyên liệu cho mục đích xử lý tạo màu cho ván sàn bởi nó sẽ tạo cho bề mặt ván

có thớ thẳng hoặc xiên Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4358-86 đã quy định rõ độ xiên thớ của ván mỏng loại C không quá 10%, loại B không quá 7%, loại A không quá 5%

Khối lượng thể tích: Khối lượng thể tích gỗ là khối lượng gỗ có trong một

Khối lượng thể tích ảnh hưởng đến sức hút ẩm, sức co dãn, khả năng chịu lực, tính chất nhiệt, tính chất điện, tính chất âm thanh, Vì thế, khối lượng thể tích được xem là một chỉ tiêu quan trọng làm cơ sở lựa chọn các giải pháp gia công chế biến và sử dụng gỗ một cách hợp lí

Gỗ có khối lượng thể tích thấp có các ưu điểm như lực cắt nhỏ, khả năng cách nhiệt và âm tốt, hệ số phẩm chất cao, gỗ ít biến dạng, gỗ dễ sấy, Ngược lại, gỗ có khối lượng thể tích lớn sẽ tăng chi phí gia công, thời gian sấy, thời gian xử lí bề mặt,

Độ ẩm: Độ ẩm gỗ được xác định bằng tỉ lệ phần trăm (%) giữa lượng nước có

trong gỗ so với khối lượng gỗ khô kiệt (gỗ sấy tới độ ẩm bằng 0%) Độ ẩm gỗ có

ảnh hưởng rất lớn đến khối lượng thể tích và khả năng chịu lực của gỗ Trong phạm

vi độ ẩm bão hoà, độ ẩm gỗ càng tăng thì khả năng chịu lực của gỗ giảm Đối với màu sắc gỗ, độ ẩm càng cao, màu sắc của gỗ sẽ sẫm hơn khi độ ẩm thấp [33]

Tỉ lệ co rút: Tỉ lệ co rút được xác định từ trạng thái khô tươi/ướt đến trạng

thái gỗ khô kiệt là tỉ lệ phần trăm (%) giữa lượng co rút và kích thước gỗ ban đầu

Tỷ lệ co rút của gỗ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công nghệ xử lý màu sắc cho ván sàn Gỗ đem vào bóc thường là gỗ ướt, tươi, sau quá trình gia công, sấy, sản phẩm cuối là ván khô, chiều dày thành phẩm của ván là ván sau khi đã được sấy khô tới độ ẩm quy định (10±2%) Do đó, tính toán chiều dày ván ướt sẽ bóc để có được chiều dày ván thành phẩm như ý, với sai số chiều dày cho phép không phải là đơn giản

2.2.1.3 Tính chất cơ học của gỗ

Trong sản xuất ván sàn công nghiệp, tính chất cơ học của gỗ khác nhau sẽ cần

có những chế độ gia công bóc gỗ khác nhau, áp suất ép phải được lựa chọn sao cho khi ép lớp ván mỏng lên trên nền ván, các tổ chức, kết cấu của gỗ không bị phá vỡ Tính chất cơ học đặc trưng cho khả năng chống chịu tác động của ngoại lực gây biến dạng ván (võng uốn…) hoặc phá huỷ kết cấu của ván Nó phụ thuộc nhiều vào khối lượng thể tích và độ ẩm của ván mỏng và gỗ

Có một số cơ sở để tin rằng tính chất đàn hồi của gỗ, cũng như các tính chất khác, có liên quan đến sự sắp xếp của các mixencellulose Garland (1939) cho rằng

độ cứng của gỗ, sức chịu kéo và nén tuy ở mức nhỏ hơn nhưng đều liên quan đến chiều hướng của các mixencellulose Khi gỗ khô, sức chịu nén và độ cứng tăng lên, hơn thế nữa khi các mixencellulose của vách tế bào bị nghiêng lệch thì sự thay đổi các tính chất này là rõ rệt hơn

2.2.1.4 Thành phần hoá học của gỗ

Thành phần hoá học của gỗ có vai trò rất lớn trong công nghệ tạo màu ván sàn công nghiệp Thành phần hoá học của gỗ chủ yếu là các polyme có cấu trúc rất phức tạp Các polyme của gỗ có thể được phân thành ba loại chính: cellulose, hemicellulose, và lignin Cellulose là thành phần quan trọng nhất trong gỗ Nó tạo

ra khả năng chịu lực cho gỗ Hemicellulose là một nhóm các hợp chất tương tự cellulose, nhưng có khối lượng phân tử thấp hơn Lignin khá bền vững và khó tách lọc, hơn nữa nó tồn tại dưới nhiều dạng Lignin là một polyme vô định hình có vai trò như một chất gắn kết các tế bào với nhau Lignin cũng có trong các vách tế bào tạo cho gỗ có độ cứng chắc Lignin chiếm giữ một số khoảng không giữa các mixencellulose Tỉ lệ lignin nhiều nhất là ở màng giữa và lớp ngoài của vách thứ sinh; lignin tập trung nhiều nhất ở các khoảng gian bào (khoảng trống giữa các góc

của các tế bào), và các vách xuyên tâm có nhiều lignin hơn các vách tiếp tuyến

2.2.1.5 Khả năng thẩm thấu của gỗ

Khả năng thẩm thấu của gỗ, đặc biệt với thuốc bảo quản, chất màu và các thành phần của dung môi, có ý nghĩa to lớn trong sử dụng gỗ Cần phải thấy rằng khả năng thẩm thấu theo chiều dọc thớ chắc chắn là lớn hơn nhiều so với chiều ngang thớ Khả năng thẩm thấu của gỗ lõi nhỏ hơn gỗ giác một hệ số là 10 hoặc lớn hơn, và không bị ảnh hưởng nhiều bởi điều kiện phơi sấy

Sự khác nhau về khả năng thẩm thấu của gỗ giác một phần được giải thích là

do sự khác nhau về kích thước của các lỗ thủng nhỏ trên màng lỗ thông ngang, và

có lẽ còn do sự tồn tại của các ống dẫn nhựa dọc có thể đã làm tăng khả năng thẩm thấu của gỗ Các nhân tố khác có thể cũng liên quan đến khả năng thẩm thấu của gỗ lõi như các chất chiết xuất

2.2.2 Cơ chế phát màu của gỗ

Bề mặt gỗ có tính chất hấp thụ và phản xạ ánh sáng nhìn thấy, do đó mà ta có thể nhìn được màu sắc gỗ là đỏ, nâu, vàng hay lục Màu sắc của gỗ do loài cây khác nhau, hoặc cho dù có cùng loài cây nhưng do khu vực phân bố khác nhau, điều kiện lập địa, tuổi cây và các điều kiện khác có sự sai lệch mà khác nhau; có thể là cùng trên một cây gỗ mà chỉ do vị trí có sự sai khác, như gỗ giác, lõi mà màu sắc cũng có

sự khác nhau Tại các mặt cắt khác nhau thì màu sắc cũng có sự biến đổi Bề mặt của

gỗ khác với kim loại, nó được tổ thành bởi sự sắp xếp không cùng một phương thức của các loại tế bào, do đó, cho dù cùng trên một mặt gỗ, các khe kẽ của tế bào và các phần của nó có sự sai khác mà màu sắc có sự sai khác [21],[32]

Màu của đa số các chất được quyết định bởi sự chuyển điện tích từ nguyên tử của nguyên tố này sang nguyên tử của nguyên tố khác Trong phân tử những chất có màu, mức năng lượng của các electron phân bố khá gần nhau Các halogen có nhiều electron như: clo, bromide, đều có màu Những nguyên tố nitơ, hydro, flo, không

có màu vì chúng không hấp thụ lượng tử ánh sáng trông thấy để thực hiện bước chuyển dịch electron

Năng lượng ánh sáng va đập vào phân tử các chất trong gỗ làm cho các phân

tử chuyển động (chủ yếu là chuyển động quay) và làm tăng năng lượng dao động của các phân tử riêng biệt Phần năng lượng chính được dùng để chuyển electron từ mức năng lượng cơ bản sang mức năng lượng cao hơn

2.2.2.1 Sự sản sinh màu sắc gỗ

Vật chất phát màu của gỗ

Qua nhiều nghiên cứu đã tổng kết [21],[27],[29],[32], vật chất phát màu chủ yếu của gỗ gồm 3 thành phần chính là: lignin, chất chiết xuất và thành phần tro trong gỗ

Lignin: Cellulose và Hemicellulose không hấp thụ ánh sáng nhìn thấy, nó

phản xạ hầu hết các ánh sáng chiếu tới Lignin hấp thụ ánh sáng có bước sóng dưới 500nm, còn lại là ánh sáng phản xạ cho ra một màu sắc xác định Các cầu nối C = O

và C = C trong lignin, với  hạt điện tử trong kết cấu nối đôi này có tính linh hoạt rất cao, năng lượng kích phát nhỏ, làm cho lignin có thể hấp thụ ánh sáng từ vùng tia tím đến vùng ánh sáng nhìn thấy, từ đó, gỗ phát sinh màu sắc

Như vậy, Lignin chính là nguyên nhân chủ yếu làm cho gỗ sản sinh màu sắc

Các chất chiết xuất từ gỗ: Có thể nhận thấy rằng chất chiết xuất bao gồm

một loại chất trung gian trong hoạt động sống của cây hoặc là sản phẩm đồng hóa cuối cùng để trở thành dinh dưỡng Vật chất có chứa gốc Phenol trong chất chiết xuất và chất màu có thể hấp thụ ánh sáng bước sóng lớn hơn 500nm, từ đó làm cho

gỗ sản sinh màu sắc

Thành phần tro trong gỗ: Hàm lượng chất tro của gỗ chủ yếu gồm các loại

Acid Silic, Cacbonat Canxi và Oxalac Canxi tồn tại trong tế bào phân bố tập trung

thành các điểm làm cho bề mặt gỗ xuất hiện các điểm màu Các điểm màu là hiện tượng dị thường trong quá trình hoạt động sống của cây dẫn đến

Quá trình lõi hóa của gỗ: Gỗ được phân thành gỗ giác và lõi Thông thường,

gỗ lõi màu đậm, gỗ giác màu nhạt Gỗ lõi là do sự chuyển hóa từ gỗ giác mà thành Quá trình lõi hóa của gỗ là một quá trình sinh hóa vô cùng phức tạp Trong quá trình này, các tế bào sống của gỗ dần dần bị thiếu Oxy mà chết đi, trong các ống dẫn hình thể bít, hệ thống dẫn nước bị tắc nghẽn trong khoang bào hàm chứa gỗ, canxi, cacbonat sắc tố, tanin làm cho gỗ lõi hình thành các loại màu sắc và biến đổi độ cứng, tỷ trọng tăng lên, độ thẩm thấu giảm xuống, tính bền lâu cũng tăng theo

2.2.2.2 Các nhân tố vật lý ảnh hưởng tới màu sắc gỗ

Phương chiếu của ánh sáng [21]: Khi ánh sáng chiếu lên bề mặt của gỗ một

bộ phận bị phản xạ, một bộ phận chui vào và bị hấp thụ Ánh sáng không bị hấp thụ vào tế bào thì thông qua tán sắc phản xạ và truyền dẫn mà tái thứ phát Màu sắc của

gỗ là ấn tượng trên võng mạc của mắt người nhìn dẫn đến của ánh sáng bị hấp thụ vào gỗ Hình dạng của tế bào gỗ là sợi Cellulose mảnh về một phương nào đó, nó được sắp xếp thành tầng Cho nên phương chiều ánh sáng chiếu vào khác nhau thì

sự biểu hiện màu sắc của nó cũng có chút sai khác Căn cứ vào hệ thống màu

vào phương hướng sắp xếp tầng dẫn đến màu sắc của gỗ có sự thay đổi (hình 2.16)