PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI MÀU SẮC BẰNG THIẾT BỊ QUANG PHỔ (SPECTROPHOTOMETER)

       Tầm quan trọng của kiểm soát màu sắc

      Thử nghiệm đánh giá sự thay đổi màu sắc của vật liệu là một bước quan trọng để kiểm tra độ bền màu, khả năng chống chịu môi trường và chất lượng của sơn. Xác định màu sắc, dung sai màu và đánh giá sự khác biệt màu sắc là một bước quan trọng trong kiểm soát chất lượng sản phẩm, đặc biệt trong các ngành công nghiệp như sơn phủ, chế tạo nhựa, in ấn, dệt nhuộm, may mặc, thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, sản xuất ô tô và vật liệu xây dựng. Việc sử dụng thiết bị quang phổ (spectrophotometer) tiên tiến giúp đảm bảo tính nhất quán và độ chính xác trong quá trình sản xuất, tránh các sai lệch không mong muốn về màu sắc.

      Thiết bị sử dụng

      Trong các bài thử nghiệm về màu sắc, máy quang phổ kế (spectrophotometer) xách tay X-Rite Ci62 được chúng tôi sử dụng để đo lường và phân tích màu sắc.

      Máy đo màu quang phổ là loại thiết bị đo và so màu ứng dụng công nghệ cao cấp nhất, dựa vào cường độ ánh sáng với một hàm màu sắc. Máy đo màu quang phổ thực hiện phép đo màu trên toàn dải quang phổ, sử dụng nhiều cảm biến màu (hơn 40 cảm biến màu sắc) để tách chùm ánh sáng phản xạ hoặc ánh sáng truyền qua thành các bước sóng. Sau đó, thiết bị sẽ đo phản xạ quang phổ của vật ở mỗi bước sóng trên dải quang phổ khả kiến mà mắt nhìn được (dải phổ 400-700nm) và tạo ra bộ dữ liệu dưới dạng kỹ thuật số về màu sắc dựa trên tọa độ của các tham số trong không gian màu, đây là những dữ liệu ngoài tầm quan sát và xử lý của mắt con người. Công nghệ này tiên tiến và phức tạp hơn nhiều so với với quy trình xử lý, tính toán dựa trên ba màu sắc cơ bản (đỏ, xanh lá cây và xanh lam) của máy đo màu thông thường (colorimeter).

      Máy quang phổ kế xác tay X-rite Ci62 có khả năng đo màu trên nhiều loại bề mặt khác nhau và được trang bị tấm chuẩn màu đen - trắng theo các tiêu chuẩn ASTM, ISO và DIN, giúp đảm bảo kết quả đo chính xác và nhất quán.
 

 
     Máy X-RITE Ci62 sử dụng công nghệ quang phổ kế phản xạ, với dải bước sóng từ 400 – 700 nm và độ phân giải quang phổ 10 nm. Thiết bị có nguồn sáng LED trắng mô phỏng ánh sáng tiêu chuẩn D65, A, TL84 và góc đo 45°/0°, giúp mô phỏng điều kiện quan sát của mắt người. Đường kính khẩu độ đo từ 4 mm đến 8 mm, phù hợp với nhiều loại vật liệu. Ngoài ra, máy còn hỗ trợ các hệ tọa độ màu như CIE Lab, LCh, XYZ, Hunter Lab, Yxy, giúp phân tích màu sắc một cách chính xác. Giao diện kết nối USB, Bluetooth cho phép tích hợp dễ dàng với phần mềm quản lý màu sắc, thuận tiện cho quá trình kiểm soát và lưu trữ dữ liệu.

        Chế độ đo SPIN hay SPEX?

       Bề ngoài bề mặt có thể thay đổi nhận thức của bạn về màu sắc. Hãy nghĩ đến một tạp chí bóng bẩy. Nếu ánh sáng đang chiếu trực tiếp trên trang, bạn có thể cần phải nghiêng tạp chí và thay đổi góc phản chiếu để nhìn rõ màu sắc. Tương tự như vậy, bề mặt có kết cấu có thể có màu khác với bề mặt nhẵn của cùng một vật thể. Máy quang phổ hình cầu có thể cung cấp các phép đo phản xạ theo hai cách: bao gồm phản xạ gương (Specular Included – SPIN hoặc SCI) và loại trừ phản xạ gương (Specular Included – SPEX hoặc SCE). Để bao gồm độ bóng trong phép đo, cổng phản chiếu sẽ đóng lại. Để loại trừ độ bóng, cổng phản chiếu mở ra để cho thành phần phản chiếu thoát ra để nó không được bao gồm trong phép đo.

     Vì máy quang phổ xác định các giá trị quang phổ của màu bằng cách chiếu ánh sáng lên bề mặt và đo độ phản xạ, nên việc chọn đúng dụng cụ và chế độ đo thích hợp là rất quan trọng. Những lựa chọn này sẽ xác định xem mẫu màu có vượt qua hay không dung sai và kết quả tương quan như thế nào với việc kiểm tra trực quan. 

• Để đo màu bao gồm ảnh hưởng của bề mặt và độ bóng, hãy đo SPEX

Chế độ đo loại trừ phản xạ gương (SPEX) tương tự như cách mắt con người cảm nhận màu sắc ở chỗ các đặc điểm bề mặt trở thành một phần của màu sắc mà chúng  ta nhìn thấy. Nói cách khác, bề mặt bóng thường sẽ có cảm giác màu sắc tối hơn bề mặt mờ cùng màu. Khi cổng Specular mở, thay vì phản xạ trở lại bề mặt mẫu, ánh sáng từ phần đó của thành quả cầu sẽ được dẫn vào bẫy đen và bị mất khỏi phép đo. Bề mặt càng bóng thì tỷ lệ màu sẽ quay trở lại bộ thu quang của thiết bị càng ít.

• Để loại trừ ảnh hưởng của bề mặt và độ bóng, hãy đo SPIN

      Chế độ đo bao gồm phản xạ gương (SPIN) sẽ thu thập dữ liệu màu sắc thực từ mẫu, bất kể hình thức bề mặt ra sao. Đo chế đội SPIN phủ nhận ảnh hưởng của bề mặt mẫu mà chỉ tập trung và đo màu sắc, tương tự như cách mắt bạn nhìn thấy hình ảnh tạp chí mà không có sự phản chiếu bóng. 
Một số tiêu chuẩn áp dụng trong đo và so sánh màu sắc

Quá trình thử nghiệm tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế sau:

• ASTM D2244-22: Phương pháp đánh giá sự khác biệt màu sắc bằng hệ CIE Lab.
• ASTM D1729: Điều kiện ánh sáng quan sát màu sắc.
• ASTM D4086: Đo màu của vật liệu sơn và chất phủ.
• ASTM E284: Thuật ngữ đo màu sắc và diện mạo bề mặt.
• ASTM E308: Phương pháp đo tọa độ màu theo hệ CIE.
• ASTM E805: Hướng dẫn đo màu bằng quang phổ kế phản xạ.
• ASTM E1164: Quy trình đo lường màu sắc bằng quang phổ kế với ánh sáng chuẩn.
• DIN 6176: Đánh giá sự sai lệch màu sắc trong công nghiệp.

Quy trình thử nghiệm

• Chuẩn bị mẫu thử: Mẫu sản phẩm cần đo màu được làm sạch và đặt vào thiết bị theo đúng hướng dẫn kỹ thuật.
• Hiệu chuẩn thiết bị: Máy quang phổ kế được hiệu chuẩn bằng tấm chuẩn màu đen-trắng để đảm bảo độ chính xác của phép đo.
• Tiến hành đo màu: Thiết bị sẽ quét và phân tích màu sắc theo không gian màu tiêu chuẩn như CIE Lab.
• So sánh và đánh giá: Kết quả đo được so sánh với mẫu chuẩn để xác định mức độ sai lệch màu sắc theo các chỉ số như ΔE (Delta E) – đại lượng biểu thị sự khác biệt màu sắc giữa hai mẫu.
• Báo cáo kết quả: kết quả báo cáo chi tiết về sự sai lệch màu sắc.

Lợi ích của thử nghiệm

• Độ chính xác cao: Giúp kiểm soát dung sai màu chặt chẽ hơn
• Linh hoạt và tiện lợi: Máy xách tay nhỏ gọn, dễ sử dụng tại hiện trường
• Tăng hiệu suất sản xuất: Giảm sai lỗi màu sắc, hạn chế sản phẩm bị loại bỏ
• Tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế: Đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt trong kiểm soát màu sắc
• Dễ dàng phân tích và báo cáo dữ liệu: Tích hợp với phần mềm phân tích giúp lưu trữ, so sánh và xử lý kết quả nhanh chóng.

Ứng dụng của thử nghiệm trong các ngành công nghiệp

Thử nghiệm xác định dung sai màu và đánh giá sự khác biệt màu sắc của Phòng thí nghiệm Trung tâm Nhiệt đới Việt-Nga được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

• Ngành sơn và chất phủ: Đảm bảo sự đồng nhất màu sắc giữa các lô sơn, lớp phủ bảo vệ.
• Ngành nhựa và cao su: Kiểm soát màu sắc của sản phẩm nhựa trong công nghiệp ô tô, đồ gia dụng và bao bì.
• Ngành dệt may: Đảm bảo màu vải đồng nhất theo yêu cầu thiết kế và tiêu chuẩn xuất khẩu.
• Ngành ô tô: Kiểm tra màu sắc của sơn xe, nội thất và các linh kiện nhựa.
• Ngành in ấn và bao bì: Đảm bảo chất lượng màu sắc trên các sản phẩm in ấn, tem nhãn, bao bì sản phẩm.
• Ngành vật liệu xây dựng: Đánh giá màu sắc của gạch men, đá ốp lát, kính xây dựng để đảm bảo sự đồng bộ trong kiến trúc.