Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ và thời gian ngâm tẩm hóa chất nhuộm màu đến các chỉ số màu sắc và chất lượng ván lạng

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÝ TUẤN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ VÀ THỜI
GIAN NGÂM TẨM HOÁ CHẤT NHUỘM MÀU ĐẾN CÁC
CHỈ SỐ MÀU SẮC VÀ CHẤT LƯỢNG VÁN LẠNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Tây - 2007


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÝ TUẤN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ VÀ THỜI
GIAN NGÂM TẨM HOÁ CHẤT NHUỘM MÀU ĐẾN CÁC
CHỈ SỐ MÀU SẮC VÀ CHẤT LƯỢNG VÁN LẠNG
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: TS. Trần Văn Chứ

Hà Tây - 2007


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Lịch sử nghiên cứu về nhuộm màu gỗ và nhuộm màu ván mỏng
1.1.1. Trên thế giới
Theo các chứng cớ khảo cổ cho thấy, nhuộm màu đã xuất hiện tại Trung
Quốc, Ấn Độ và vùng Trung Đông (Ai cập, Iran và những vùng đất giữa hai quốc
gia này) cách đây hơn 5000 năm [51]. Các chất nhuộm thời đó được sử dụng để
nhuộm màu cho vải, sợi và có nguồn gốc từ tự nhiên, chủ yếu từ thực vậy, trên các
phần: rễ, lá, quả, rễ của cây.
Khoảng năm 105 sau Công nguyên, ở Trung Quốc, Thái Luân phát minh ra
giấy làm từ bột gỗ, kỹ thuật làm trắng (lọc trắng), nhuộm màu bột giấy từ đó ra đời.
Giấy nhuộm màu được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, nhưng quan trọng nhất và có ý
nghĩa nhất, tác động đến công nghệ nhuộm màu bột giấy và về sau công nghệ
nhuộm màu gỗ phát triển, phải kể đến là sự phân biệt địa bị xã hội qua màu sắc,
Hoàng tộc thời đó rất coi trọng màu vàng. Nhuộm giấy, lúc bấy giờ cũng chỉ sử
dụng chất nhuộm từ tự nhiên, thảo mộc là chủ yếu.
Một thời gian sau, kỹ thuật tẩy trắng, nhuộm màu giấy được mở rộng tới
Trung Đông và sau cùng vươn tới tận Châu Âu. Lúc này, chất tẩy trắng sử dụng hầu
hết là các chất có nguồn gốc từ thiên nhiên với tính khử để loại trừ các chất màu,
chất nhuộm màu cũng được lấy từ thiên nhiên [38].
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, cơng nghệ tẩy trắng, nhuộm
màu ngày càng phát triển và mở rộng ứng dụng cho nhiều loại vật liệu [51].
Sử dụng phương pháp hoá học làm thay đổi màu sắc gỗ đầu tiên, được David
Ekaman – người Thuỵ Điển nghiên cứu thành cơng 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, thơng 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, nhuộm 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 [38].


5

Ngày nay, nhuộm màu gỗ đã thực sự phát triển, đã có rất nhiều chủng loại
chất nhuộm màu được tổng hợp từ nhiều nguồn gốc khác nhau, bằng nhiều phương
pháp khác nhau với nhiều công năng và màu sắc vô cùng phong phú và đa dạng. Có
loại chất nhuộm làm nổi rõ vân thớ gỗ, có loại làm mờ, có loại cho màu xanh, co
loại màu đỏ, thậm chí cả màu tím cũng có thể sử dụng... Chất nhuộm màu tổng hợp
có dạng vơ cơ, hữu cơ, hay kết hợp vơ cơ và hữu cơ, có chất nhuộm tính axit, có
chất nhuộm tính bazơ, có chất nhuộm tan trong nước, có loại tan trong dầu, trong
cồn... và những chất nhuộm có nguồn gốc tự nhiên đến nay vẫn cịn được sử dụng.
Về công nghệ nhuộm màu ván mỏng (chỉ chung cho ván được sản xuất bằng
phương pháp bóc hoặc lạng), 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 nhuộm màu ván mỏng khơng cịn là mới mẻ, nó đã nhanh chóng lan rộng
tới các nước: Đức, Mỹ, Anh, Pháp, Trung Quốc, Indonesia, Philippin...[38].
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, 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


6

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...
Với những nghiên cứu một cách khoa học, bài bản như vậy, cơng nghệ
nhuộm màu gỗ nói chung và nhuộm màu ván mỏng nói riêng tại các nước phát triển
rất mạnh. Các tập đồn, nhà máy có quy mơ sản xuất lớn như: Alpilignum (Italy),
Zhangjiagang (Trung Quốc)... đã có cả những phịng thí nghiệm riêng, chun
nghiên cứu để phát triển, hồn thiện cơng nghệ của mình.
1.1.2. Tại Việt Nam
Mặc dù phương pháp kỹ thuật nhuộm màu 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. Nhuộm màu gỗ mới chỉ được biết tới qua các biện pháp ngâm
gỗ trong nước vôi làm gỗ sậm màu hơn. Thoạt 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
q, từ đó mục đích ngâm cũng thay đổi dần. Tuy vậy, phương pháp đó cũng chưa
được thừa nhận là nhuộm màu gỗ bởi nó rất thụ động, chỉ tạo ra được một loại màu
sậm hơn cho 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) [51]. Từ đó, các
loại màu nhuộm đã được du nhập vào nước ta ngày càng nhiều hơn. Nhưng, nhuộm
màu gỗ thì cơ bản khơng 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, cơng nghệ nhuộm 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. Trước đây, cây Cao su sau khi lấy mủ (nhựa) thì khơng cịn biết sử dụng vào


7

đâu, nhưng nay, gỗ cây Cao su có giá trị không kém giá trị khai thác từ nhựa của
chúng. Ở các làng nghề, các loại gỗ bình thường đã được xử lý nhuộm, tạo vân để
có được hình thức bề mặt giống như các loại gỗ quý (như Mun), chủ yếu sử dụng
làm các sản phẩm mộc giả cổ.
Trong công nghệ sản xuất ván mỏng (ván bóc, ván lạng), nhuộm màu hầu
như chưa được ứng dụng, bởi các nghiên cứu khoa học về vấn đề này cịn q ít,
ngay cả nghiên cứu về nhuộm màu gỗ cũng còn rất hạn chế. Gần đây, năm 20022005, đề tài "Nghiên cứu công nghệ và thiết bị biến tính gỗ có khối lượng riêng thấp
thành nguyên liệu chất lượng cao" của 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 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 nhuộm màu ván lạng, đến nay chưa có đề tài nghiên cứu
nào trong nước được thực hiện.
1.2. Định hướng nghiên cứu
Qua tìm hiểu về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước như trên cho thấy:
Trên thế giới, các nghiên cứu về màu sắc gỗ, về nhuộm màu gỗ, nhuộm màu
ván mỏng, nâng cao chất lượng thẩm mỹ của gỗ 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.
Tại Việt Nam, những nghiên cứu về lĩnh vực này cịn q ít. Trước tình hình
gỗ tự nhiên ngày càng cạn kiệt, nguồn nguyên liệu truyền thống cho sản xuất ván
lạng 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 lạng để trang trí bề mặt ván nhân tạo, gỗ có chất
lượng thẩm mỹ bề mặt thấp đã là giải pháp tiết kiệm gỗ. Song, nếu như ván lạng
này cũng được sản xuất từ những loại gỗ rừng trồng, nhưng sử dụng công nghệ
nhuộm tác động, nâng cao chất lượng thẩm mỹ thì điều đó cịn 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:


8

- Tiến hành nghiên cứu, tìm ra những loại thuống nhuộm màu có màu sắc đẹp
đẹp hơn, đa dạng hơn, phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước và đặc biệt là phù
hợp với những loại gỗ rừng trồng trong nước.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố cơng nghệ tới chất lượng ván sau khi
nhuộm để có thể tiến tới, đưa ra được những quy trình cơng nghệ với những thông
số phù hợp nhất, tạo ra ván có màu sắc đẹp, chất lượng cao mà khơng ảnh hưởng tới
khả năng sử dụng chúng trong các công đoạn gia công, chế biến tiếp sau.
- Nghiên cứu nâng cao chất lượng thẩm mỹ của ván lạng từ gỗ mọc nhanh
rừng trồng, không những khắc phục yếu điểm về màu sắc mà tiến tới khắc phục
những nhược điểm về vân thớ của chúng, thông qua công nghệ sản xuất ván lạng kỹ
thuật.
- Nghiên cứu mở rộng phạm vi ứng dụng của ván lạng nhuộm màu trong
nhiều lĩnh vực như: làm đồ thủ công mỹ nghệ, làm tranh ghép gỗ,...
1.3. Mục tiêu, nội dung, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát
- Xác định những yếu tố công nghệ ảnh hưởng chất lượng sản phẩm gỗ ván
lạng nhuộm màu từ gỗ Keo lá tràm rừng trồng.
- Nâng cao hiệu quả và mở rộng phạm vi sử dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng
theo hướng sản xuất ván lạng trang trí bề mặt.
- Đa dạng hố các loại hình sản phẩm từ gỗ mọc nhanh rừng trồng, góp phần
đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng đối với ván lạng gỗ.
Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá được sự ảnh hưởng của nồng độ và thời gian ngâm tẩm hoá chất

nhuộm màu tới các chỉ số màu sắc và chất lượng ván lạng từ gỗ Keo lá tràm.
- Đưa ra được quy trình cơng nghệ nhuộm màu cho ván lạng từ gỗ Keo lá
tràm phù hợp với điều kiện sản xuất thực tiễn trong nước.
1.3.2. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu cơng nghệ nhuộm màu ván mỏng, ván lạng gỗ.
- Tiến hành tạo và nhuộm màu ván lạng gỗ Keo lá tràm bằng Kali DiChromat
(K2Cr2O7), qua đó, nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ và thời gian ngâm tẩm
hoá chất nhuộm màu tới các chỉ số màu sắc và độ bền ván lạng sau khi nhuộm.


9

- Đánh giá khả năng sử dụng của ván lạng nhuộm màu đã tạo ra từ quy trình
thực nghiệm.
- Tìm ra quy trình cơng nghệ nhuộm màu hợp lý trong điều kiện công nghệ và
sản xuất của Việt Nam.
1.3.3. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ và thời gian ngâm tẩm hoá chất
nhuộm màu tới các chỉ số màu sắc và độ bền ván lạng trên cơ sở cố định các yếu tố
công nghệ sau:
+ Nguyên liệu: Ván lạng từ gỗ Keo lá tràm có chiều dày 0,5mm
+ Phương pháp ngâm: ngâm thường ở điều kiện áp suất, nhiệt độ mơi trường
+ Loại hố chất: Kali Di Chromat (K2Cr2O7)
Các yếu tố thay đổi là:
+ Nồng độ hoá chất: thực nghiệm ở 3 cấp 5%, 10% và 15%
+ Thời gian ngâm: thực nghiệm ở 3 cấp 2 giờ, 6 giờ và 10 giờ
- Các nội dung đánh giá chất lượng ván lạng gồm: Các chỉ tiêu về độ bền màu
và khả năng dán dính, khả năng bám dính của màng phủ lên bề mặt ván nhuộm.
1.3.4. Phương pháp nghiên cứu
1.3.4.1. 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 ván lạng để lựa chọn các
thông số công nghệ xử lý nguyên liệu, tạo ván lạng từ gỗ Keo lá tràm.
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu về công nghệ nhuộm ván mỏng để xác định
các phạm vi điều kiện biên của thực nghiệm.
- Kế thừa các lý luận khoa học về màu sắc, về cấu tạo gỗ, về cơ chế hố lý
của q trình nhuộm 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.
1.3.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được ứng dụng trong việc tạo ván,
nhuộm màu ván và tạo các mẫu kiểm tra chất lượng ván lạng.
Thực nghiệm nhuộm màu ván lạng được tiến hành theo mơ hình quy hoạch
thực nghiệm để xác lập mối tương quan giữa nồng độ, thời gian ngâm hoá chất với


10

các chỉ số màu sắc và chất lượng ván. Kết quả thu được từ thực nghiệm được xử lý
bằng phần mềm OPT của Viện Cơ điện và chế biến nông sản.
Phương pháp nghiên cứu theo quy hoạch thực nghiệm là phương pháp nghiên
cứu thực nghiệm tiên tiến. Nội dung của phương pháp này là xác định ảnh hưởng
của một số yếu tố đầu vào (biến số) tới tham số đầu ra của quá trình nghiên cứu.
Các tham số đầu ra được ký hiệu là Yi và các yếu tố đầu vào (tác nhân gây ảnh
hưởng) được ký hiệu là Xi. Đây là các yếu tố có thể được lượng hố, đo đếm và
điều khiển được. Đối với các tham số đầu ra, nếu khơng biết trước dạng biến thiên
của nó thì cần thực hiện từ quy hoạch thực nghiệm bậc nhất, sau đó kiểm tra mơ
hình thu được bằng các tiêu chuẩn thống kê, nếu khơng phù hợp thì chuyển sang
quy hoạch thực nghiệm bậc hai hoặc các dạng quy hoạch khác phù hợp hơn [5],
[21], [22], [25].
Trong đề tài này, qua tham khảo các kết quả nghiên cứu đã được cơng bố

[38], [46], chúng ta có thể dự đốn được dạng biến thiên của yếu tố Yi theo Xi trong
miền thực nghiệm có dạng bậc hai. Có nghĩa là chúng ta chủ động lựa chọn mơ hình
tương quan, thơng qua kết quả thí nghiệm kiểm tra các điều kiện về sự đồng nhất
của các phương sai, ý nghĩa của các hệ số của mơ hình và sự tương thích của mơ
hình. Từ đó, khẳng định sự tồn tại, tương thích của mơ hình tương quan.
Phương trình tương quan bậc hai có dạng:
n

n

n

Y  b0   bi xi   bij xi x j
i 1

(1.1)

i 1 i 1

Hiện nay có nhiều dạng kế hoạch thực nghiệm bậc hai như: kế hoạch Keeferi
J; kế hoạch trực giao; Box Wilson; kế hoạch H.O Harley [25]. Tuỳ theo yêu cầu của
thí nghiệm và số yếu tố ảnh hưởng mà lựa chọn kế hoạch thực nghiệm cho phù hợp.
Số lượng thí nghiệm được tính theo cơng thức:
N = N1 + N  + N0
Trong đó:

(1.2)
n

N1 - các thí nghiệm phần nhân (N1 = 2 );

N - các thí nghiệm phần mở rộng (N = 2.n);
N0 - các thí nghiệm ở tâm (N0 =1);
n - số yếu tố ảnh hưởng.

Kế hoạch thực nghiệm bậc hai được thực hiện ở các mức: Mức trên (+1); mức
dưới (-1); mức trung gian (0); và các mức sao mở rộng (+) , (-).


11

Tay đòn điểm sao  là khoảng cách từ tâm thí nghiệm tới các điểm sao được
tính theo cơng thức sau:


Trong đó:





2 n p2 2 n p  2n  1  2 n p1

(1.3)

n - số yếu tố ảnh hưởng;
p - số yếu tố rút gọn.

Ma trận thực nghiệm: Ma trận thực nghiệm với quy hoạch thực nghiệm bậc
hai là một bảng bao gồm các giá trị yếu tố ảnh hưởng được mã hoá dưới dạng toạ
độ: +1, -1, 0, +, - với số hàng bằng số thí nghiệm N, số cột bằng số yếu tố ảnh

hưởng và tổ hợp chập đơi của chúng.
Xử lý kết quả thí nghiệm: Tương tự như quy hoạch thực nghiệm bậc nhất, số
liệu thực nghiệm và các hệ số của phương trình hồi quy thu được phải được kiểm
tra theo những tiêu chuẩn thống kê. Theo kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao
các hệ số của phương trình hồi quy được tính bằng các công thức sau [5], [25]:
N

n

N

b0  k1  yu  k 2  xiu2 . yu
u 1

(1.4)

i 1 u 1

N

bi  k3  xiu Yu

(1.5)

u 1
N

bij  k4  xiu x ju yu

(1.6)

u 1
N

n

N

N

bii  k5  xiu2 yu  k6  xiu2 yu  k2  yu
u 1

i 1 u 1

(1.7)

u 1

Trong phần mềm OPT, các hệ số: k1; k2; k3; k4; k5; k6 đã được tính sẵn nhờ
đó, các hệ số b0; bi; bii; bij và mơ hình tốn học được xác định.
Tính đồng nhất của các phương sai được kiểm tra theo tiêu chuẩn Kohren,
phương sai đồng nhất khi và chỉ khi thoả mãn điều kiện:
G p  Gb

(1.8)

Trong đó: Gp - giá trị tính toán; Gb - giá trị tra bảng.
Ý nghĩa của các hệ số hồi quy b0; bi; bii; bij được kiểm tra theo tiêu chuẩn
Student, các hệ số của phương trình hồi quy có ý nghĩa khi:

bi  t.Sbi hoặc T  tb

Trong đó: T - giá trị tính tốn; tb - giá trị tra bảng

(1.9)


12

Tính tương thích của mơ hình tốn học được kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher,
mơ hình được xem là tương thích khi:
Fp  Fb

(1.10)

Trong đó: Fp - giá trị tính toán; Fb - giá trị Fisher tra bảng.
Trên cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm, trong đề tài này, chúng tôi áp
dụng kế hoạch thực nghiệm trung tâm hợp thành trực giao với các yếu tố đầy đủ để
xác định sự ảnh hưởng của 2 yếu tố thời gian ngâm hoá chất và nồng độ của hoá
chất đến các chỉ số màu sắc của ván. Có nghĩa là p = 0 và n = 2 thay vào công thức
1.3, ta có - = -1; + = +1 (ma trận siêu vng theo kế hoạch H.O Harley). Do đó,
ta có bảng thực nghiệm theo phần mềm xử lý OPT như ở bảng 1.1. Trong đó, có 9
thí nghiệm phải thực hiện và mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
Bảng 1.1. Bảng kế hoạch thực nghiệm
Stt

X1

X2

Y1

Y2

Y3

1

-1

-1

Y11

Y21

Y31

2

+1

-1

Y12

Y22

Y32

3

-1

+1

Y13

Y23

Y33

4

+1

+1

Y14

Y24

Y34

5

-1

0

Y15

Y25

Y35

6

+1

0

Y16

Y26

Y36

7

0

-1

Y17

Y27

Y37

8

0

+1

Y18

Y28

Y38

9

0

0

Y19

Y29

Y39

Ghi chú

Nhân của kế
hoạch

Các điểm sao

(phần mở rộng)

Tâm quy hoạch

Ở đây, X1 là biến thời gian ngâm với các trị số được mã hoá -1, 0, +1 tương
đương với các giá trị thực là 2, 6 và 10 giờ; X2 là nồng độ hoá chất với các trị số
được mã hoá -1, 0, +1 tương đương với các giá trị thực là 5, 10 và 15%; Y là các
yếu tố bị ảnh hưởng (các chỉ số màu sắc của ván) mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần, do đó
sẽ có 3 giá trị của Y là Y1, Y2 và Y3.


13

Số lần lặp của mỗi thí nghiệm có thể được tính theo cơng thức 1.11 như sau:
K

V 2 .2
2

(1.11)

Trong đó: K - số lần lặp lại; V - hệ số biến động (S%);  - độ tin cậy của phép
đo, tra bảng III [25];  - sai số phép đo (%)
Như vậy, trong đề tài này, chúng tôi sẽ tiến hành thực nghiệm theo các mức
và ma trận thực nghiệm như ở bảng 1.2 và 1.3.
Bảng 1.2. Mức, bước thay đổi các biến số
Các mức

Giá trị mã

Mức trên

Giá trị thực
X1 (giờ)

X2 (%)

+1

10

15

Mức giữa

0

6

10

Mức dưới

-1

2

5

Bảng 1.3. Ma trận quy hoạch thực nghiệm

No

Dạng mã

Dạng thực

X1

X2

Thời gian (giờ)

Nồng độ (%)

1

-1

-1

2

5

2

+1

-1

10

5

3

-1

+1

2

15

4

+1

+1

10

15

5

-1

0

2

10

6

+1

0

10

10

7

0

-1

6

5

8

0

+1

6

15

9

0

0

6

10

1.3.4.3. Phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả thực nghiệm
- Màu sắc của ván được khảo sát qua các chỉ số L* (độ sáng), a* và b* theo
hệ thống CIE bằng thiết bị đo màu Datacolor Microflash 200d đảm bảo theo các
tiêu chuẩn: JIS Z 8722, ASTM E 308, ASTM E 313, ASTM D 1925.
- Phép thử biến màu do ánh sáng được thí nghiệm, kiểm tra đánh giá, tham
khảo theo tiêu chuẩn: ISO 105-B02 và IUF 402


14

- Các phép thử biến màu do hoá chất được thí nghiệm, kiểm tra đánh giá,
tham khảo theo các tiêu chuẩn: ISO 105-A02, ISO 105-A03, IUF 131, IUF 132,
IUF 202, IUF 203, IUF 205 và GB4893.1-85
- Phương pháp thử độ bền màu sau khi ngâm nước được thí nghiệm, kiểm tra
đánh giá, tham khảo theo tiêu chuẩn: IUF 205
- Phương pháp kiểm tra độ bền dán dính của ván lên bề mặt ván dăm được

tiến hành theo tiêu chuẩn ngành 04TCN2-1999 bằng thiết bị thí nghiệm chun
dùng DYNATEST có độ chính xác tới 0,01kN.
- Phương pháp kiểm tra độ bền bám dính màng phủ khi trang sức cho ván
lạng bằng PU được thực hiện theo tiêu chuẩn GB/T 15102 – 94.


15

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1. Cơ sở khoa học về màu sắc và phương pháp biểu diễn, đo đạc 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 vơ tuyến.
Qua một số nghiên cứu về bước sóng ánh sáng nhìn thấy [39],[48],[49] thì
phạm vi bước sóng từ 380 - 780nm là ánh sáng nhìn thấy. 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 - 700nm (hình 2.1).
Tia cực tím

Ánh sáng nhìn thấy

Mức
năng
lượng

Ánh sáng mặt trời

Tia hồng ngoại

Bước sóng (nm)
Hình 2.1. Bước sóng và quan hệ mức năng lượng của ánh sáng nhìn thấy
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


16

tương ứng với cảm giác màu sắc là từ đỏ đến tím. Bước sóng của các ánh sáng màu
này như sau:
Màu đỏ: 770 - 620nm
Màu da cam: 620 - 590nm
Màu vàng: 590 - 560nm
Màu vàng lục (lá mạ): 560 - 530nm
Màu lục (xanh lá cây): 530 - 500nm
Màu lam da trời: 500 - 470nm
Màu lam tràm: 470 - 430nm
Màu tím: 430 - 380nm
Việc phân chia này chỉ là đưa ra phạm vi tương đối. Trên thực tế, màu sắc của
quang phổ đơn sắc là liên tục và tiệm biến, nó không tồn tại một gianh giới rõ ràng.
Một chùm ánh sáng trắng thơng qua lăng kính phân giải thành quang phổ màu sắc
khác nhau gọi tắt là tán sắc.
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 cịn 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 hồn tồn 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 hồn tồn 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 cịn lại mà hình thành quang phổ
nhìn thấy khơng 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 ngồi cùng của nguyên tử vật chất ấy, tức là căn cứ
vào trạng thái chuyển động của điện tử lớp ngồi có thể hấp thụ năng lượng lớn nhỏ


17

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 [52].
Năng lượng ánh sáng E (J) và bước sóng  (m) có quan hệ tỷ lệ nghịch theo
phương trình sau:

E h

Trong đó:

c


(2.1)

h - là hằng số Plăng (6.626.10-34. J. S);
c - là tốc độ của ánh sáng (2.998. 108m/s).

Các tính chất hữu cơ thơng thường mặc dù trong nguyên tử hàm chứa rất
nhiều điện tử nhưng đại đa số không liên quan đến sự sản sinh màu sắc, đó là bởi vì
đa số các điện tử cần một năng lượng rất lớn để nhảy từ mức độ năng lượng này
sang mức độ năng lượng khác. Thông thường, các chất hữu cơ nằm trong phạm vi
bước sóng ngắn của quang phổ nhìn thấy và khu vực tử ngoại sẽ sản sinh hấp thụ
sóng điện từ. Điện tử của các loại nguyên tử các chất hữu cơ tổ thành nên gỗ, trong
phạm vi quang phổ nhìn thấy có thể sản sinh sự hấp thụ chọn lọc, bởi vì trong đó có
quan hệ mật thiết với màu sắc hàm chứa  điện tử C=C, C=O và -OR, -NR2-CR cô
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 khơng 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 Brightniss) [43].
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


18

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 cịn được gọi là độ bão hồ hoặc độ thuần khiết của màu sắc, các
loại ánh sáng đơn sắc trong quang phổ nhìn thấy là sắc độ rất bão hồ, 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, mơ tả màu sắc một cách đầy đủ nhất, khắc phục những
hạn chế của việc sử dụng ngôn ngữ mô tả màu.
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) (hình 2.2).

Hình 2.2. Hệ thống màu Munsell

19

Như vậy, với hệ thống màu Munsell, một màu đã được mơ tả khá hồn chỉnh
bằng các ký hiệu đại diện. Ví dụ: màu đỏ với độ sáng là 7, độ bão hoà 5 sẽ được ghi
là 5R7/8. Hệ thống màu Munsell hiện đang được sử dụng phổ biến trong thiết kế
kiến trúc và nội thất [39],[52].
Ngày nay, với sự tiến bộ vượt bậc của
khoa học kỹ thuật hiện đại, nhiều ngành lĩnh

Z

vực sử dụng đến hệ thống màu sắc, mỗi lĩnh
vực phát triển đều có riêng cho mình một hệ
thống màu phù hợp, nhằm sử dụng thuận lợi

Y

X

trong công việc đặc thù của mình. Trong
cơng nghệ máy tính, hệ thống màu RGB
được phát triển cho việc hiển thị màu sắc
màn hình số hố trên cơ sở 3 màu cơ bản
(Red - đỏ, Green - xanh lục, Blue - xanh

Hình 2.3. Quan hệ giữa XYZ
với phổ ánh sáng

lam). Trong công nghệ in kỹ thuật số, hệ
thống màu CMYK được sử dụng phổ biến

nhằm thuận lợi cho q trình tính tốn, pha
màu, tổng hợp màu từ các màu riêng lẻ...
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 [43],[48].
Năm 1958, Hunter đưa ra hệ màu Lab,

Hình 2.4. Hệ thống màu
thiết kế thiết bị đo màu hiển thị theo các chỉ
HunterLab
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*

20

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:
L = 100(Y/Yn)1/2
a = Ka(X/Xn-Y/Yn)/(Y/Yn)1/2
b = Kb(Y/Yn-Z/Zn)/(Y/Yn)1/2
L* = 116(Y/Yn)1/3 - 16

L* = 116(Y/100)1/3 - 16

a* = 500[(X/Xn)1/3 - (Y/Yn)1/3]

a* = 500[(X/98.072)1/3 - (Y/100)1/3]

b* = 200[(Y/Yn)1/3 - (Z/Zn)1/3]

b* = 200[(Y/100)1/3 - (Z/118.225)1/3]

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 cơng thức: (minh hoạ hình 2.6)
ΔE* =

(L*) 2  (a*) 2  (b*) 2

(2.2)

Trong đó:
ΔL* = L*2 - L*1

L*1 - Độ sáng màu của mẫu thứ nhất
L*2 - Độ sáng màu của mẫu thứ hai
Δa* = a*2 - a*1
a*1 - Chỉ số a* của mẫu thứ nhất
a*2 - Chỉ số a* của mẫu thứ hai
Δb* = b*2 - b*1
b*1 - Chỉ số b* của mẫu thứ nhất
b*2 - Chỉ số b* của mẫu thứ hai

Hình 2.6. Minh hoạ độ lệch màu ΔE*


21

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 hố [48].
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 hố học với nhau, tạo ra thành phần phát màu mới.
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 2.7a).
Ngược lại, 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 2.7b). Kiểu phối hợp màu như vậy được gọi là phối
hợp giảm màu hay tổng hợp màu kiểu trừ [43],[48],[52].

a) Tổng hợp màu kiểu cộng

b) Tổng hợp màu kiểu trừ

Hình 2.7. Sự phối hợp màu sắc (tổng hợp màu sắc)
Như vậy, rõ ràng sự pha trộn màu sắc (phối hợp màu sắc) trong công nghệ
nhuộm màu bằng chất màu thơng thường chính là sự phối hợp giảm màu (tổng hợp
màu kiểu trừ). Ở đây cũng có nghĩa là nếu chúng ta nhuộm chồng các lớp màu lên


22

nhau hay hoà trộn các điểm màu, màu thu được sẽ có vùng bước sóng hạn chế dần,
thơng 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) [38],[39],[41],[52].
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
thích của vật thể cần đo đưa ra các chỉ số L*, a*, b*, hoặc H*, C*, ΔE*ab,...
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. Ngồi ra, thiết bị cịn 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 thơng 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 trịn), các chỉ số màu
có thể xuất báo cáo, các tiêu chuẩn thiết kế, độ chính xác...
Ứng dụng đo màu gỗ
Hiện nay, chưa có tiêu chuẩn chính thức quy định cho việc đo, xác định màu
của gỗ nên các tiêu chuẩn ISO 105-A01 đến ISO 105-A05 quy định phương pháp
đo màu vải sợi vẫn được các nhà khoa học sử dụng để đo màu sắc của gỗ
[38],[39],[41],[52].
Vì bề mặt gỗ có màu sắc khơng đồng nhất, các điểm màu có trị số biến động
lớn, trong khi các thiết bị đo màu chỉ có thể đo được trong phạm vi nhất định
(thường lớn nhất là Φ10mm) nên để khảo sát, đo đạc được màu của gỗ, cần đo và
xác định giá trị trung bình sao cho giá trị này là tiêu biểu nhất cho màu sắc của gỗ.
Trong nghiên cứu về màu sắc gỗ, Loos (1964) [52] đã đưa ra phương pháp đo
và lấy trị số màu sắc của gỗ thông qua việc đo 9 điểm liền kề trên một vùng màu


23

(hình vng) để xác định giá trị màu sắc trung bình của gỗ, đồng thời đưa ra khuyến
nghị: khi sắc sai giữa các điểm đo quá lớn (ΔE*ab > 15) như ở các loại gỗ có giác lõi
hoặc gỗ sớm gỗ muộn phân biệt thì cần thiết phải tách riêng để khảo sát. Ngồi 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. Gỗ và cơ chế phát màu của gỗ
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 sản xuất ván lạng gỗ, tất cả những vấn đề từ đặc điểm cấu
tạo, tính chất, thành phần hố 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 [18],[20],[33].
Sau đây là một số đặc điểm và tính chất cơ bản của gỗ có tác động tới cơng
nghệ tạo ván lạng và nhuộm màu 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 ngồi
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 cơng, chế biến, và sử dụng gỗ.
Tính khơng 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 khơng 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 [59].
Tất cả các thông số chế độ gia công ván lạng, nhuộm màu ván lạng đều phải
được lựa chọn dựa vào những đặc điểm cấu tạo của gỗ. Ví dụ: gỗ có lỗ mạch nhỏ,
khơng có lỗ thơng ngang, tia ít, hẹp, thời gian thấm thuốc nhuộm sẽ phải dài hơn...


24

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 đơi 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 vng 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 khơng 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 khơng có lợi với các mục đích sử dụng cụ
thể. Thơng 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 sản xuất ván lạng 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 loại C không quá 10%, loại B không quá 7%, loại A khơng q 5% [32].
Khối lượng thể tích: Khối lượng thể tích gỗ là khối lượng gỗ có trong một
đơn vị thể tích ở một trị số độ ẩm cụ thể, đơn vị tính là g/cm3, hoặc kg/m3.
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


25

khối lượng thể tích lớn sẽ tăng chi phí gia cơng, thời gian sấy, thời gian xử lí hố
chất, thời gian hấp và luộc gỗ,...
Độ ẩm: Độ ẩm gỗ được xác định bằng tỉ lệ phần trăm (%) giữa lượng nước có
trong gỗ so với khối lượng gỗ khơ 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 hồ, 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 [55].
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 sản xuất
ván lạng. Gỗ đem vào lạng thường là gỗ ướt, tươi, sau quá trình gia cơng, sấy, sản
phẩm cuối là ván khơ, chiều dày thành phẩm của ván là ván sau khi đã được sấy
khơ tới độ ẩm quy định (10±2%). Do đó, tính tốn chiều dày ván ướt sẽ lạng để có
được chiều dày ván thành phẩm như ý, với sai số chiều dày cho phép khơng phải là
đơn giản.
2.2.1.3. Tính chất cơ học của gỗ
Trong sản xuất ván lạng, tính chất cơ học của gỗ khác nhau sẽ cần có những
chế độ gia công cắt lạng khác nhau, với ván lạng kỹ thuật, áp suất ép phải được lựa
chọn sao cho khi ép lớp, các tổ chức, kết cấu của gỗ khơng bị phá vỡ. Tính chất cơ
học đặc trưng cho khả năng chống chịu tác động của ngoại lực gây biến dạng hoặc
phá huỷ gỗ. Nó phụ thuộc nhiều vào khối lượng thể tích và độ ẩm của 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. Tính chất hố học của gỗ
Tính chất hố học của gỗ có vai trị rất lớn trong cơng nghệ nhuộm màu ván
lạng gỗ. 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


26

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 vơ định hình có vai trị 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, thuốc nhuộm màu
và các hố chất biến tính, 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 thơng 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.

3.2.2. 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 lồi 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 [38],[54].
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