BỘ CÔNG NGHIỆP PHÂN VIỆN DỆT MAY TẠI TP. HỒ CHÍ MINH **************** BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY THỬ ĐỘ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN VĂN CHẤT 7837 07/4/2010 TP. HỒ CHÍ MINH - 2010 TRSI 1/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM PHÂN VIỆN DỆT MAY 345/128A – TRẦN HƯNG ĐẠO – Q1 – TPHCM TEL:08 39201396, FAX:39202215  BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TPHCM 2009 TRSI 2/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP Cơ quan chủ trì: Phân viện dệt may tại TP.HCM Địa chỉ 345/128A Trần Hưng Đạo Q1, TP HCM Tel: 08-39201396 Fax: 08-39202215 Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương Địa chỉ: Số 25 Bà Triệu, Hà Nội Tel: 04-3934935 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy thử bền màu ánh sáng đèn thủy ngân cao áp Mã số: 123.09-RD/HD-KHCN Thời gian thực hiện đề tài: 1/2009 đến 12/2009 Các đơn vị phối hợp thực hiện: Chủ nhiệm đề tài: KS. Nguyễn Văn Chất - phòng NCTH - Phân viện Dệt may Các cộng tác viên: Họ và tên Học hàm, học vị Cơ quan 1 Nguyễn văn Chất KS Cơ khí chế tạo máy Phân viện Dệt May 2 Lê Đại Hưng KS Điện điện tử Phân viện Dệt May 3 Nguyễn Thanh Tuyến KS cơ khí dệt Phân viện Dệt May TRSI 3/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP MỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………………………….……………………… 5 Mục tiêu đề tài………………………………………………………………………………………………………6 Nội dung đề tài…………………………………………………………………………………………… ………6 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………………….…………… ……………7 NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI……………………………………………….…………………………8 I.NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT………………………………………………………………….……… ……8 1. Độ bền màu ánh sáng và phương pháp đánh giá…………………………… ………8 1.1 Nguyên tắc………………………………………………………………………………………………………8 1.2 Phương pháp đánh giá………………………………………………………………….………………8 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu ánh sáng……………….……………………14 2.1 Ảnh hưởng thuốc nhuộm………………………………………………………………………….…14 2.2 Nguyên vật liệu xơ dệt…………………………………………………………………………………16 2.3 Nguồn chiếu sáng……………………………………………………………………………………… …16 3. Đèn cao áp thủy ngân……………………………………………………………….……………………27 3.1 Nguyên lý…………………………………………………………………………………………… …….……28 3.2 Các lọai đèn thủy ngân…………………………………………………………………………………29 4. Các phương pháp xác định độ bền màu ánh sáng ……………………….…….……30 4.1. Phương pháp phơi mẫu dưới ánh sáng ban ngày …………………………………30 4.2. Phương pháp phơi mẫu dưới ánh nắng mặt trời ………………………….….……31 4.3. Phương pháp phơi mẫu với ánh sáng nhân tạo, dùng đèn carbon arc : JIS L 0842-2004, AATCC 16 2004 – Option 1, 2……………………… ……31 4.4. Phương pháp đối với ánh sáng nhân tạo(Sunlight–ánh nắng mặt trời) dùng đèn thủy ngân : BS 1006…………………………………………………….…………….………31 TRSI 4/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP 4.5. Phương pháp đối với ánh sáng nhân tạo(day light -ánh sáng ban ngày) dùng đèn xenon : JIS L 0843-2006, ISO 105 B02- 1994, AATCC 16 2004 option 3,4 ……………………………………………………………………………………………….………………31 5. Các thiết bị thử độ bền màu ánh sáng ………………………………………………………32 5.1. Thiết bị thử độ bền màu ánh sáng Xenon…………………………….…………………32 5.2. Máy thử độ bền màu ánh Carbon( Đèn Carbon) …………………………………33 5.3 Máy thử bền màu ánh sáng nhân tạo đèn cao áp thủy ngân ……… ……34 6. Tiêu chuẩn và phương pháp thử………………………………………………………… ….……36 6.1 TCVN 5823-1994 : Phương pháp xác định độ bền màu đối với ánh sáng nhân tạo, dùng đèn thủy ngân cao áp ……………………………………………………36 6.2 BS 1006-1990 : Color fastness to artificial light Mercury vapour fading lampt test……………………………………………………………………………………………………39 II. CÁC BƯỚC TRIỂN KHAI VÀ THỰC HIÊN………………………………………………44 1. Các dạng máy thử bền màu ánh sáng đèn cao áp thủy ngân hiện có trên thế giới………………………………………………………………………………………………………….…44 2. Lựa chọn dạng máy thiết kế………………………………………………… ………………………46 3. Triển khai thiết kế……………………………………………………………………………………….……46 4. Lắp ráp chạy thử và hiệu chỉnh………………………………………….…………………………51 III.TIẾN HÀNH CHẠY THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ…………………….………56 1. Thử nghiệm mẫu và so sánh kết quả……………………………………………………………56 2. Nhận xét và đánh giá kết quả………………………………………………………… …….……56 KẾT LUẬN………………………………………………………………………………………………………………………59 Phụ lục…………………………………………………………………………………………………… ………………60 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………………………….…………….61 TRSI 5/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP MỞ ĐẦU Khi sử dụng các mặt hàng thường bị phơi ra ánh sáng. Ánh sáng có xu hướng phá hủy các chất dùng để nhuộm màu (thuốc nhuộm) và gây ra sự “phai màu ‘, Các vật liệu dệt đã nhuộm màu sẽ trở nên mờ dần và thay đổi màu sắc . Tất cả mọi sản phẩm trong quá trình sử dụng và bảo quản đều bị tác dụng của ánh sáng . Tuy nhiên những sản phẩm thường xuyên bị chiếu sáng bởi ánh sáng trời hoặc ánh sáng đèn như tranh quảng cáo, cổ động, áp phích, tấm bạt, ghế sofa trên các bãi biển, các loại cờ…yêu cầu chúng cần có độ bền màu ánh sáng cao nhất . Hàng trang trí nội thất, thảm, tranh ảnh cũng bị tác động bởi ánh sáng xuyên qua cửa sổ và do đó cũng bị phai màu. Cửa chớp, mành cửa hoặc kính phản chiếu và màng phim dán lên cửa sổ là những phương tiện tối ưu nhất để lọc tia nắng. Khả năng của vật liệu chống lại sự biến đổi màu khi chịu tác động của ánh sáng tùy thuộc vào rất nhiều yếu tố như là loại thuốc nhuộm, thành phần nguyên liệu dệt ra vải, nguồn sáng …. Nguyên nhân phai màu là gì ? Đó chính là năng lượng mặt trời mà trong đó quan trọng là tia UV . Điều đáng ngạc nhiên là tuy mức độ bức xạ của mặt trời chỉ chiếm 2% năng lượng mặt trời, nhưng lại chiếm 60% nguyên nhân gây phai màu vì ánh sáng là nguyên nhân quan trọng gây ra sự phai màu của vật liệu dệt khi phơi ngoài nắng, sự kiểm tra, thử nghiệm về chỉ tiêu này là rất quan trọng. Để kịp thời dự báo về chất lượng của vật liệu dệt, nhà sản xuất cần được trang bị thiết bị đo bền màu ánh sáng. Hiện nay, ở Việt Nam thiết bị thử độ bền màu ánh sáng được nhập từ các nước trên thế giới với giá thành cao. Phục vụ và đáp ưng nhu cầu này, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu chế tạo máy thử bền màu ánh sáng đèn thủy ngân cao áp. TRSI 6/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP Mục tiêu : 1. Nghiên cứu chế tạo Máy thử bền màu ánh sáng đèn thủy ngân cao áp, phù hợp với : TCVN 5823- 1994, BS 1006 -90 UK TN + Nguồn sáng là đèn thủy ngân 500 W ML ( MBTF ) Mercury Tungsten Color Plus Fluorescence hoặc 400 W ( MBF/U ). + Tuổi thọ làm việc của đèn 2000 giờ. + Làm mát mẫu bằng nước. + Hệ thống kiểm soát thời gian hiển thị Led. + Cho phép lưu và đặt thời gian chạy mẫu. + Số lượng mẫu thử gồm 5 bộ gá mẫu. + Điện áp sử dụng 220 V – 50/60Hz. 2. Thay thế hàng nhập khẩu và đáp ứng nhu cầu thử nghiệm chỉ tiêu độ bền màu ánh sáng đèn thủy ngân cao áp của vật liệu dệt 3. Trang bị cho Trung tâm giám định dệt may - Phân viện dệt may. 4. Thích hợp cho các phòng thử nghiệm vật liệu dệt may và các nhà máy sản xuất Dệt Nhuộm. Nội dung đề tài: 1. Nghiên cứu lý thuyết.  Độ bền màu ánh sáng và phương pháp đánh giá  Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu ánh sáng.  Tìm hiểu Đèn thủy ngân cao áp  Tìm hiểu các phương pháp xác định độ bền màu ánh sáng  Tìm hiểu các thiết bị thử độ bền màu ánh sáng  Tiêu chuẩn thử độ bền màu ánh sáng. TRSI 7/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP 2. Các bước triển khai và thực hiện.  Tìm hiểu các dạng máy thử bền màu ánh sáng hiện có  Lựa chọn dạng máy thiết kế.  Thiết kế máy thử bền màu ánh sáng đèn thủy ngân cao áp  Lắp ráp chạy thử.  Kiểm tra hiệu chuẩn thiết bị.  Lắp ráp cân chỉnh và chạy thử. 3. Chạy thử và đánh giá thiết bị  Thử nghiệm mẫu so sánh.  Nhận xét và đánh giá Phương pháp nghiên cứu: 1. Tiếp cận thông tin trên mạng, các tài liệu từ các hãng cung cấp thiết bị và những tiêu chuẩn cần thiết về thiết bị đo độ bền màu ánh sáng đèn thủy ngân cao áp. 2. Lựa chọn nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật cần thiết cho việc thiết kế. 3. Tiến hành thiết kế dựa trên các thông số đã được lựa chọn. TRSI 8/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI I. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 1. Độ bền màu ánh sáng và phương pháp đánh giá 1.1 Nguyên tắc : Độ bền màu ánh sáng là xác định độ bền màu dưới tác động của nguồn sáng nhân tạo tượng trưng cho ánh sáng tự nhiên ban ngày (D 65 ) của vật liệu dệt ( kể cả vải màu trắng đã xử lý tẩy trắng hoặc tăng trắng quang học). Một mẫu thử ( vật liệu dệt ) được chiếu ánh sáng nhân tạo trong điều kiện qui định, kèm theo bộ len chuẩn. Độ bền màu ánh sáng được đánh giá bằng cách so sánh sự thay đổi màu sắc của mẫu thử so với màu sắc của các mẫu chuẩn đã sử dụng. 1.2 Phương pháp đánh giá : Độ bền màu là một trong những thông số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng vải thành phẩm đã in, nhuộm. Nguyên lý chung của việc đánh giá trên cơ sở phai màu là rất phức tạp. Vì vậy cần sự hổ trợ của một số dụng cụ như thang xám, máy đo màu quang phổ kế phản xạ, bộ len chuẩn cũng như là trình độ của kỹ thuật viên đánh giá . Thực tế có một số mẫu thử khi phơi có thay đổi nhẹ rất nhanh, song lại không tiếp tục thay đổi nữa trong một khoảng thời gian dài sau đó. Những thay đổi nhẹ này chỉ ở mức mà trong điều kiện sử dụng bình thường hiếm khi quan sát thấy. Mức độ thay đổi nhẹ này phải được đưa ra kết quả đánh giá và bổ sung trong ngoặc đơn của bản báo cáo kết quả. Mức độ thay đổi màu không bình thường, đó là sự quang crom hóa. Hiệu ứng này cho thấy khi thuốc nhuộm thay đổi màu nhanh dưới ánh sáng, song khi đưa vào chỗ tối thì ít nhiều lại hoàn toàn trở về màu sắc ban đầu. TRSI 9/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP 1.2.1 Thang thước xám thay đổi màu, ISO 105 A02-2001 : Đánh giá bằng mắt thường. Gồm 5 cặp vật liệu màu xám được đánh số từ 1 tới 5 Cặp số 5 có 2 nửa màu ghi giống nhau, đặt cạnh nhau . Cặp số 1 chỉ ra độ tương phản cao nhất . Giữa cặp số 1 và số 5 có các cặp trung gian là 2, 3 và 4. Mẫu sau khi đã thử nghiệm : được so sánh với mẫu ban đầu và mức độ thay đổi màu của mẫu thử được so sánh với thang thước xám . Khi mẫu thử không thay đổi màu, mẫu thử có độ bền màu đạt cấp 5. Nếu sự thay đổi màu của mẫu thử so với mẫu ban đầu tương ứng với cặp nào đó trong thang xám thì mẫu thử có độ bền phai màu là số của cặp thước xám có độ tương phản tương ứng. 1.2.2 Đánh giá bằng máy đo màu quang phổ kế phản xạ : Theo qui ước CIELAB. (Hệ thống so màu với nguồn sáng chuẩn CIE ) Biểu đồ màu được phát triển vào năm 1931 International Comission for the Illumination (CIE – Comission Internationale pour l'Eclairage) :Hiệp hội chiếu sáng thế giới là một hệ thống duy nhất biểu thị màu bằng phương pháp toán - lý. Theo CIE, mỗi màu được biểu thị bởi 3 màu thành phần X ,Y, Z đo được bằng phương pháp vật lý Được dùng các giá trị biểu đồ đối hợp màu được vẽ thành biểu đồ vị trí cho ba khoảng không gian cho tất cả màu sắc trong hệ quang phổ,  X : đại diện cho thành phần màu đỏ (R),  Y : đại diện cho thành phần xanh lá (G)  Z : đại diện cho thành phần xanh dương (B) [...]... Nguồn sáng : Đèn carbon Hình 19 : Máy thử độ bền màu ánh Carbon MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 34/61 5.3 Máy thử bền màu ánh sáng nhân tạo đèn cao áp thủy ngân Hình 20 : Máy thử bền màu ánh sáng nhân tạo đèn thủy ngân cao áp 500 W Nguyên lý : Mẫu thử được phơi sáng trong ánh sáng nhân tạo mô phỏng theo ánh nắng mặt trời theo điều kiện qui định cùng với bộ len chuẩn Độ bền màu ánh sáng. .. do độ bền màu ánh sáng của sắc tố ( pigment ) tạo ra Một vài loại pigment vô cơ có độ bền màu ánh sáng cực đại Tất cả pigment hữu cơ và đa số pigment vô cơ đều thay đổi dưới tác động của ánh sáng, nhanh hay chậm tùy theo cấp độ  Mực in có tông càng đậm thì độ bền màu ánh sáng càng cao, như: Black > Cyan > Magenta > Yellow MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI  16/61 Độ bền màu ánh sáng. .. soát : 45% cho điều kiện bình thường Nhiệt độ kiểm soát : 50o C cho điều kiện bình thường MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 32/61 5 Các thiết bị thử độ bền màu ánh sáng 5.1 Thiết bị thử độ bền màu ánh sáng Xenon Hình 1 8: Máy thử bền màu ánh sáng đèn Xenon Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn xenon Với nguyên lý hoạt động gần giống với đèn tuýp, bóng xenon không có dây tóc mà thay... THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 35/61 Hình 21 : Máy thử bền màu ánh sáng nhân tạo đèn cao áp thủy ngân 400 W Nguyên lý : Mẫu thử được phơi sáng trong ánh sáng nhân tạo mô phỏng theo ánh nắng mặt trời theo điều kiện qui định cùng với bộ len chuẩn Độ bền màu ánh sáng được ánh giá bằng cách so sánh sự thay đổi màu của mẫu với sự thay đổi màu sắc của mẫu len chuẩn Yêu cầu kỹ thuật : Nguồn sáng : Đèn thủy ngân (Mercury... dệt Loại thuốc Độ bền màu giặt nhuộm Trực tiếp Độ bền màu Hiệu quả ánh sang Yếu Trung bình 1 Rẻ tiền 2 Dễ sử dụng 3 Nâng cao độ bền sau khi xử lý cầm màu MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 15/61 Loại thuốc Độ bền màu giặt nhuộm Độ bền màu Hiệu quả ánh sang Acid Trung bình - Tốt Tốt Thích hợp cho len và tơ tằm Phức kim rất tốt Tốt Thích hợp cho len và nylon loại Độ bền cao, vải dễ bị... thủy ngân  Nguồn sáng phóng điện cường độ cao HID : ( High-intensity discharge lamps ) Bao gồm các loại đèn : Đèn carbon ( Carbon are lamps ) Hình 6 : Đèn Carbon Đèn Halogen kim loại ( Metal halide lamps ) Hình 7 : Đèn Halogen MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 21/61 Đèn thủy ngân ( Mercury- vapor lamps ) Hình 8 : Đèn thủy ngân Đèn Natri (Sodium vapor lamps ) Hình 9 : Đèn Natri Đèn. .. của ánh sáng đèn Volfram, năng lượng tăng khi bước sóng tăng MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 25/61 Đường cong phổ màu vàng : Mô tả sự phân bổ ánh sáng khả kiến từ phổ ánh sáng mặt trời tự nhiên Ánh sáng mặt trời chứa nhiều năng lượng nhất Đường cong phổ màu xanh đậm : đặc trưng cho đèn hơi thủy ngân và biểu hiện một vài chênh lệch đáng kể với phổ ánh sáng mặt trời tự nhiên và đèn. .. chiếu sáng bắc Mỹ (IESNA), nhiệt độ màu là "nhiệt độ tuyệt đối của một vật bức xạ đen có phổ bức xạ giống như phổ của nguồn sáng. " giá trị màu đã được xác định và gọi là "nhiệt độ màu" Hiện nay thường có phần mềm trên máy tính tự động xác định nhiệt độ màu của các loại đèn ghi trong các thông tin chào hàng MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 26/61 Đối với đèn sợi đốt, nhiệt độ màu là... trong các nhà sản xuất mực in hàng đầu trên thế giới ) MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 14/61 2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu ánh sáng : Độ bền màu ánh sáng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, bên cạnh các yếu tố bản chất vật liệu, qui trình nhuộm : loại thuốc nhuộm, ánh màu, độ đậm màu, tác nhân khác nhau trong qui trình Nguồn sáng là yếu tố ảnh hưởng lớn đến vật liệu dệt khi phơi... nghiệm trang bị các thiết bị tự động bao gồm cả thiết bị tắt bật đèn huỳnh quang ba tiếng một lần 3 Đèn cao áp thủy ngân : Nguồn sáng phóng điện trong khí có áp suất cao MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TRSI 28/61 3.1 Nguyên lý Hình 1 5 : Cấu tạo đèn thủy ngân Phần tử phát ánh sáng cũng là ống phóng điện có chứa hai điện cực làm việc và một điện cực khởi động Ống phóng điện được làm từ . ánh sáng đèn thủy ngân cao áp. TRSI 6/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP Mục tiêu : 1. Nghiên cứu chế tạo Máy thử bền màu ánh sáng đèn thủy ngân cao áp, phù hợp với : TCVN. 5.1. Thiết bị thử độ bền màu ánh sáng Xenon…………………………….…………………32 5.2. Máy thử độ bền màu ánh Carbon( Đèn Carbon) …………………………………33 5.3 Máy thử bền màu ánh sáng nhân tạo đèn cao áp thủy ngân ……… ……34. TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP TPHCM 2009 TRSI 2/61 MÁY THỬ BỀN MÀU ÁNH SÁNG ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP Cơ quan chủ trì: