Hạt nhựa màu, bí mật đằng sau những chiếc túi nhựa đầy màu sắc

Đối với một người tiêu dùng, ngoài chất lượng sản phẩm thì đôi khi hình thức của lớp bao bì bên ngoài cũng ảnh hưởng đến quyết định mua hàng của họ. Một lớp bao bì đẹp và chỉnh chu sẽ đem đến nhiều tín hiệu khả quan cho chất lượng sản phẩm bên trong. Đối với những chiếc túi nhựa, hình thức bên ngoài cũng sẽ quyết định vòng đời của chúng. Nhiều người thường có xu hướng giữ lại để tái sử dụng những chiếc túi dày dặn và có một vẻ ngoài bắt mắt. Điều này là một thành công lớn đối với mục đích quảng bá thương hiệu của bất kỳ doanh nghiệp nào, khi mà những chiếc túi có in logo hay những thông điệp của họ có được khả năng tiếp cận nhiều hơn. Màu sắc của bao bì sẽ luôn là một yếu tố không thể bỏ qua để đạt được những mục tiêu như vậy.

1. Vậy làm thế nào để những chiếc túi nhựa này có được màu sắc như mong muốn?

Rất ít người trong chúng ta ngày nay suy nghĩ nhiều về màu sắc, bởi chúng đã quá quen thuộc, dường như luôn sẵn có và vây quanh cuộc sống của chúng ta. Nếu yêu thích một màu cụ thể, chúng ta hoàn toàn có thể trang bị cho mình gần như tất cả mọi thứ với màu sắc đó, từ màu sơn tường, nội thất cho đến quần áo, điện thoại, xe máy… Có thể chúng ta sẽ nghĩ nhiều đến màu sắc hơn, nếu chúng ta biết được rằng những người sống ở những năm 1900 thực sự có rất ít sự lựa chọn như vậy. Phần lớn các sắc tố tạo nên màu sắc xung quanh chúng ta đều được tìm ra sau thời điểm này.

1. Sắc tố là gì?

Sắc tố hay còn gọi là chất màu (Pigment), chất nhuộm (Dyes) là những chất được trộn lẫn vào vật liệu nhằm thay đổi quá trình hấp thụ và phản xạ bước sóng ánh sáng, dẫn đến việc thay đổi màu sắc của chúng. Điểm khác biệt giữa thuốc nhuộm và sắc tố là thuốc nhuộm có khả năng hòa tan trong nước, còn sắc tố là những vật liệu gần như không hòa tan. Thuốc nhuộm cũng thường là hợp chất hữu cơ với khả năng tạo màu nhẹ, chủ yếu được ứng dụng trong ngành dệt may và giấy. Trong khi đó, sắc tố thường là các hợp chất vô cơ có khả năng pha màu cao, thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như sơn, nhựa, mực in...

Lịch sử của sắc tố có thể xem như gắn liền với lịch sử văn hóa của nhân loại, khi mà việc sử dụng chúng đã bắt đầu từ hàng chục ngàn năm trước, trên các bức họa trong hang động thời tiền sử. Các phương pháp sản xuất sắc tố có chủ đích được cho là phát triển từ thời cổ đại, tại Ai Cập và Babylon. Các bức tường của đền thờ, cũng như các bề mặt bằng gỗ và gốm đã được trang trí bởi các màu sắc vô cơ đơn giản tạo ra từ các oxit kim loại.

Nhu cầu về các chất tạo màu của con người ngày càng phát triển với mức yêu cầu cao hơn, dẫn đến nhiều sắc tố được tìm ra sau đó. Nhưng việc tổng hợp và sản xuất quy mô lớn các sắc tố phát triển mạnh mẽ nhất chỉ từ hai thập kỷ cuối của thế kỷ XX, bởi những nhu cầu tăng cao về mực in cho báo chí, các lớp sơn phủ cho hàng tiêu dùng, ô tô và cả các sản phẩm nhựa.

2. Sắc tố vô cơ và hữu cơ

Dựa trên nguồn gốc các thành phần trong công thức, sắc tố được phân thành hai loại bao gồm sắc tố vô cơ và sắc tố hữu cơ. Với sắc tố hữu cơ, trong phân tử sẽ có sự hiện diện của các liên kết chuỗi hoặc vòng cacbon, và thường được hình thành từ các quá trình sinh học. Trong khi đó, sắc tố vô cơ không có sự hiện diện của nguyên tử carbon trong cấu trúc, và thường được tạo ra từ các quá trình địa chất hoặc tổng hợp từ các phản ứng hóa học.

Sắc tố hữu cơ

Cấu trúc phân tử tương đối đơn giản với các vòng hoặc chuỗi carbon khiến cho sắc tố hữu cơ có tính ổn định và bền màu. Sản phẩm được tạo màu từ chất màu hữu cơ sẽ có màu sắc tươi sáng và độ bóng cao. Tuy nhiên, chúng lại có nhược điểm là dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với dung môi hoặc nhiệt độ cao. Nếu sản phẩm sử dụng màu hữu cơ được để ngoài trời, tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng, nhiệt độ và không khí, chúng thường có xu hướng trở nên xỉn màu và biến mất.

Trước đây, sắc tố hữu cơ chủ yếu có nguồn gốc từ tự nhiên, có thể là động vật hay thực vật nên còn được gọi là sắc tố sinh học. Những nguyên liệu sinh học này được trải qua một quy trình đơn giản bao gồm giặt, sấy khô, tán thành bột và kết hợp nhiều thành phần lại thành một công thức. Nhưng trong thời hiện đại, các sắc tố hữu cơ này chủ yếu được tổng hợp thông qua hóa học hữu cơ, từ than đá và các sản phẩm hóa dầu. Các sắc tố hữu cơ phổ biến là các nhóm quinacridone, phthalocyanine, alizarin, azo….

So với các chất màu vô cơ, việc sử dụng các chất hữu cơ này ít thường xuyên hơn, dẫn đến việc có khá ít các nhà cung cấp chúng trên thị trường và giá thành cũng khá cao.

Sắc tố vô cơ

Nếu sắc tố hữu cơ là đại diện cho sản phẩm của tự nhiên, thì sắc tố vô cơ đại diện cho sản phẩm nhân tạo, với các công thức chủ yếu đến từ phòng thí nghiệm. Các sản phẩm nghiên cứu khoa học như vậy được nghiên cứu để có nhiều đặc tính vượt trội, và mang lại phạm vi kiểm soát tối ưu cho người dùng. Sắc tố vô cơ có thể được sản xuất bằng các phản ứng hóa học đơn giản (ví dụ như oxy hóa), nên có thể mang lại nhiều lợi ích kinh tế ở quy mô sản xuất công nghiệp. Chất màu vô cơ chiếm hơn 90% thị phần chất tạo màu, được thống kê đã vượt mốc khối lượng 12 triệu tấn vào năm 2020. Tuy nhiên, với sản lượng hàng năm khoảng 1 triệu tấn, chất màu hữu cơ cũng là một thị trường không kém phần hấp dẫn.

Các chất màu vô cơ hầu hết đều dễ dàng phân tán trong vật liệu hơn, và bền màu ngay cả khi tiếp xúc với nhiệt độ và ánh sáng mạnh. Hầu hết chúng có nguồn gốc từ các oxit kim loại hay sunfua kim loại.

3. Có tất cả bao nhiêu sắc tố

Nếu tính cả độ sâu và độ ấm của các tông màu khác nhau, thì số màu sắc hiện hữu trong tự nhiên là không thể đo đếm. Mắt người bình thường có thể nhận biết được khoảng 10.000.000 màu, trong khi một máy tính 24bit có thể hiển thị 16.777.215 màu sắc kết hợp khác nhau. Về các sắc tố đã được tìm thấy và sản xuất thương mại hóa, hiên tại có 27.000 chủng loại riêng lẻ đã được liệt kê trong bảng dữ liệu của Color Index International. Đây là một cơ sở dữ liệu tham khảo về các sắc tố màu, được xuất bản lần đầu tiên vào năm 1925, bởi Hiệp hội các nhà nhuộm và nhuộm màu của Vương quốc Anh. Hiện nay, dữ liệu này được quản lý với sự cộng tác của Hiệp hội các nhà hóa học và nhuộm màu Hoa Kỳ, tạo thành chỉ số chính thức của tất cả các chất tạo màu có sẵn trên thị trường.

Không giống như các hệ thống màu khác như Pantone hoặc Hệ thống Munsell, Color Index International phân loại thuốc nhuộm và sắc tố theo thành phần hóa học của chúng, chứ không dựa trên giá trị và sắc độ chính xác của màu. Điều này giúp Chỉ mục màu (hoặc có thể gọi là mã sắc tố) cho chúng ta biết chính xác các đặc tính và cách thức mà chất màu đó sẽ hoạt động.

Khi bạn mua chất màu hay các chế phẩm của chúng như sơn, hạt tạo màu cho nhựa, mực in, …, rất có thể bạn sẽ nhìn thấy mã sắc tố này được in trên nhãn bao bì, và chúng sẽ luôn có ba thành phần bắt buộc:

• Chữ cái đầu tiên thể hiện trạng thái của chất tạo màu. Chất tạo màu rắn sẽ được chỉ định bởi chữ P, thuốc nhuộm là chữ D và chữ S sẽ chỉ định cho thuốc nhuộm dung môi.
• Chữ cái thứ hai thể hiện màu sắc: R (Red - Đỏ), Y (Vàng), B (Xanh lam), Bk (Đen), M (Ánh kim), ...
• Theo sau đó là chữ số được quy định là số thứ tự mà chất màu này được ghi nhận và thêm vào cơ sở dữ liệu. Số lớn hơn sẽ thể hiện sắc tố được thêm vào cơ sở dữ liệu muộn hơn, và số lớn nhất trong bảng thể hiện đây là loại sắc tố được thêm vào mới nhất. Một vài số thứ tự có thể bị bỏ trống là do các sắc tố ở vị trí đó có thể đã trở nên lỗi thời và bị loại bỏ.

Phía sau chuỗi ký tự này còn có thể có thêm một dãy số có năm chữ số (mã CI - số cấu tạo chỉ mục màu), thể hiện chính xác hợp chất hóa học chính xác có trong chất màu đó. Lấy một ví dụ, màu xanh Ultramarine có mã sắc tố là PB 29 (Pigment Blue số thứ tự 29), và số cấu tạo CI 77007 (số cấu tạo 77007 chỉ ra rằng đây là một hợp chất màu vô cơ).

Cần lưu ý rằng, các nhà sản xuất sơn hay hạt tạo màu không bắt buộc phải tiết lộ chất màu nào hiện diện trong sản phẩm của họ của họ. Bạn sẽ không thể tìm thấy mã sắc tố trên một số hỗn hợp sắc tố độc quyền, chẳng hạn như chất màu không chứa Cadmium của hãng Winsor & Newton.

Những nhà sản xuất cũng có thể tự đặt ra những cái tên thương mại riêng cho sản phẩm của họ. Điều này dẫn đến việc cùng một sắc tố có thể có nhiều tên gọi khác nhau, ví dụ như màu xanh Monastral Blue, Monestial Blue, Helio Blue, Phthalo Blue, Thalo Blue, Winsor Blue và Scheveningen Blue đều làm từ kim loại đồng Phthalocyanine, được Color Index International phân loại đơn giản là Pigment Blue 15 (PB 15).

Mặc dù việc tìm hiểu cách mà chất màu hoạt động thông qua công thức và thành phần hóa học của chúng là vô cùng phức tạp, nhưng đây lại là một việc khá hữu ích khi bạn muốn trộn nhiều loại màu sắc với nhau. Bạn có thể dự đoán được phần nào cách mà các chất màu tương tác khi được trộn lẫn, hoặc màu nào sẽ lấn át và có độ che phủ mạnh hơn nhờ các chỉ số độ bền màu và cường độ pha màu có trong bảng dữ liệu. Ngoài ra, dữ liệu của mã sắc tố cũng giúp bạn biết được thành phần hóa học của chúng có an toàn cho những ứng dụng về thực phẩm hoặc y tế, hay thành phần hóa học của chúng có phù hợp với những tiêu chuẩn nào đó hay không.

2. lịch sử sơ lược của màu sắc và một số sắc tố tạo màu phổ biến

1. Sắc tố đen

Sắc tố đen có một lịch sử lâu đời, bắt đầu từ những bức tranh vẽ từ than củi trong những hang động thời kỳ đồ đá. Qua nhiều thế kỷ tìm tòi, con người đã biết cách thay đổi các điều kiện đốt và lựa chọn loại gỗ để tùy chỉnh sắc độ của màu đen này. Than có thể được ép thành thanh khô, hoặc nó có thể được nghiền thành bột và trộn với nước hoặc các chất lỏng khác để tạo ra chất nhuộm màu đen mà ngày nay được gọi là màu đen carbon, với mã sắc tố là PBk 7.

Trong thời kỳ phục hưng, các nghệ sĩ thường làm việc với màu đen thu được từ bồ hóng của đèn dầu, được gọi là sắc tố đen đèn – PBk 6. Sắc tố này có màu đen mờ với tông màu hơi lạnh. Màu đen của đèn cũng được sử dụng trong các ngôi mộ và tranh tường của người Ai Cập, thay thế cho than củi, vốn đậm đặc nhưng lại kém tinh khiết hơn.

Màu đen ngà hay còn gọi là đen xương ban đầu được tạo ra bằng cách cách đun sôi bột vụn có được trong quá trình chế tác ngà voi để loại bỏ chất béo và gelatine, sau đó được nghiền và cô đặc thành dạng cứng và thô hơn để tạo ra màu đen. Việc sản xuất chất màu từ ngà voi đã bị dừng lại vào những năm 1930, và sắc tố này ngày nay chủ yếu được làm từ xương động vật., với tên chỉ mục màu là PBk 9. Sắc tố này bán trong suốt, có độ bền pha màu thấp hơn so với các sắc tố đen dựa trên carbon, nhưng lại có một điểm độc đáo ở một chút tông màu vàng hoặc nâu ẩn sâu bên trong.

PBk 11 là một sắc tố oxit sắt vô cơ, nó khác với tất cả các sắc tố đen kể trên vì không có carbon trong thành phần cấu tạo. PBk 11 có độ bền màu rất cao và gần như không thể phá hủy. Trong một hỗn hợp màu, nó có thể dễ dàng lấn át tất cả các màu khác. PBK 11 còn có tên gọi thương mại là màu đen sao hỏa - Mars black, được lấy tên từ Mars, vị thần chiến tranh trong thần thoại Hy Lạp.

2. sắc tố trắng

Chất màu trắng đầu tiên trong lịch sử được cho là đá phấn canxi cacbonat tự nhiên, là một loại đá vôi đặc biệt mềm, được hình thành từ vỏ và xương của các sinh vật cực nhỏ lắng đọng và nén lại trong hàng triệu năm. Canxi cacbonat (CaCO3) tạo nên màu trắng cũng có thể thu được từ vỏ trứng, vỏ hàu... Trong văn học châu Âu thường có thuật ngữ "màu trắng vỏ sò" dùng để nói về những màu trắng cổ xưa này. Sắc tố trắng tự nhiên với thành phần canxi carbonat vẫn còn được sử dụng cho tới ngày nay, có mã sắc tố là PW 18.

Sắc tố trắng tổng hợp đầu tiên được sản xuất ở quy mô thương mại là màu trắng chì (PW 1), xuất hiện từ khoảng năm 300 trước Công nguyên. Mặc dù được chứng minh là có nhiều độc tính, màu chì trắng vẫn được sử dụng rộng rãi cho tới tận cuối thế kỷ 19, khi mà màu trắng kẽm và trắng titanium ưu việt hơn xuất hiện và thay thế nó. Có rất nhiều tài liệu chi tiết về cách tạo ra chì trắng. Trong quy trình cổ xưa nhất, các thanh chì được tiếp xúc với khói giấm trong các bình đất sét đậy kín. Những chiếc bình này được chôn trong phân hoặc vỏ cây để duy trì nhiệt độ trong vài tháng để chì chuyển hóa thành chì trắng.

Màu trắng kẽm (PW 4) có thành phần oxit kẽm (ZnO) được tạo ra bằng cách đốt cháy kẽm trong môi trường oxy hóa hoặc quặng kẽm trong môi trường khử. Sắc tố này có tính chất đặc biệt là có thể phát ra huỳnh quang màu vàng dưới ánh sáng cực tím sóng dài. Màu trắng kẽm không độc, cũng không bị ảnh hưởng rõ ràng bởi hydro sunfua như màu trắng chì, nhưng độ trắng của chúng rõ ràng thua kém rất nhiều.

Tới năm 1908 tại New York, một nhà luyện kim tên là Auguste Rossi đã phát minh ra một sắc tố màu trắng rực rỡ, chính là titan dioxit (Titanium White – PW 6). Sắc tố này cực kỳ ổn định, nó không bị ảnh hưởng bởi nhiệt, axit loãng hoặc kiềm, ánh sáng hoặc hydro sunfua. Quan trọng hơn hết, màu trắng titan phản xạ khoảng 97% ánh sáng, khiến nó trở thành màu trắng nhất từng được biết đến. Vì lẽ đó, nó nhanh chóng phổ biến trong rất nhiều lĩnh vực. Titan dioxit cũng tạo ra khả năng hấp thụ tia cực tím, giúp cải thiện đáng kể khả năng chịu thời tiết và độ bền cho các ứng dụng dùng ngoài trời.

Phân loại hóa học của titan dioxit, trong nhiều năm được coi là không có vấn đề gì, thậm chí còn được sử dụng rộng rãi trong ngành dược và mỹ phẩm. Tuy nhiên chúng đã trở thành chủ đề thảo luận sôi nổi trong vài năm qua, khi một cơ quan có thẩm quyền của Liên minh Châu Âu đã thay đổi cách phân loại và đánh giá chúng. Các hạt titan dioxit (TiO2) có đường kính khí động học ≤ 10 μm được xem là nguy hiểm khi hít phải.

Trước khi màu trắng titan xuất hiện, sự thống trị trong phân khúc thuộc về màu trắng Lithopone (PW 5). Chúng từng chiếm 60% thị trường về sắc tố trắng, vượt trội hơn cả màu trắng chì và trắng kẽm cộng lại. Lithopone có độ mạnh vừa phải trong các hỗn hợp, không quá mạnh như trắng Titan, nhưng cũng không nhẹ nhàng như trắng kẽm. Đối với những người lo lắng về độ bền của màu trắng kẽm, nhưng không thích độ đậm đặc đến mức mờ đục của trắng titan, sắc tố PW 5 có thể là một lựa chọn thay thế tốt.

3. Sắc tố đỏ

Màu đỏ là một màu gắn liền với tình yêu, sự phấn khích và cả sự nguy hiểm. Màu này cũng tượng trưng cho sự may mắn trong nhiều nền văn hoá phương Đông. Có rất nhiều sắc tố đỏ đã được tìm thấy và hiên diện trong cơ sỡ dữ liệu sắc tố.

Sắc tố đỏ sớm nhất mà loài người phát hiện ra là đất son đỏ, là đất sét đã bị nhuộm màu bởi sắt bị rỉ sét (oxy hóa). Sắc tố oxit sắt đỏ bao gồm khoáng chất hematit với một số khoáng chất phụ như đất sét, đá phấn và thạch anh. Đất son đỏ khác với đất son vàng và đất son nâu ở chỗ chúng không chứa H2O trong cấu trúc hóa học của chúng. Ngày nay, các sắc tố đỏ oxit sắt tổng hợp có mã sắc tố là PR 101. Chúng rất giống về mặt hóa học với oxit sắt đỏ tự nhiên (PR 102), nhưng trong suốt và có màu sắc rực rỡ hơn.

Màu đỏ chì (minium) là một sắc tố có từ thời cổ đại, được coi là một trong những chất màu tổng hợp đầu tiên của con người. Chì đỏ được tạo ra bằng cách nung chì trắng để oxy hóa nó trong nhiệt độ cao. Chúng còn được sử dụng cho tới tận ngày nay, trong những loại sơn chống gỉ cho các kết cấu thép, đặc biệt được sử dụng nhiều trên tàu biển.

Màu đỏ nổi tiếng của Trung Quốc có từ thế kỷ thứ tư trước Công nguyên là Chu sa (Cinnabar), được sử dụng để làm sơn, sơn mài, men gốm và mực thư pháp. Nhiều người lầm tưởng chu sa là một loại thực vật vì đây cũng là một vị thuốc trong y học cổ truyền, nhưng trên thực tế thì chu sa là một loại khoáng vật với thành phần chính sulfide thủy ngân (HgS). Chu sa nhân tạo, được người La Mã sử dụng từ thời Trung cổ. Sắc tố này được đặt tên là Vermillion, có tên chỉ mục màu là PR 106. Vermillion rực rỡ hơn nhiều so với chu sa tự nhiên, nhưng cả hai đều khá độc hại.

Bên cạnh những sắc tố đỏ thu được từ khoáng vật, lịch sử cũng ghi nhận một số sắc tố đỏ hữu cơ thu được từ thực vật như cây kermes, brazilwood hay một số loài cọ ở châu Á. Người Inca cũng có một sắc tố đỏ riêng dùng để nhuộm áo choàng của họ, thu được từ Cochineal - một loài bọ cánh cứng ăn cây xương rồng.

Những màu đỏ lâu đời làm từ chì, thủy ngân, dù độc hại nhưng vẫn được sử dụng phổ biến trong suốt chiều dài lịch sử loài người. Những sự lựa chọn thay thế thực sự chỉ mới xuất hiện được hơn một thế kỷ, với sự phát triển của hóa học hiện đại.

Màu đỏ Cadimi (PR 108) là một sản phẩm kép của quặng kẽm. PR 108 có thể bao gồm nhiều sắc thái đỏ khác nhau, ví dụ Cadmium Red Light nghiêng về màu cam nhiều hơn, trong khi Cadmium Red Deep hơi có màu hạt dẻ.

Các sắc tố đỏ Naphthol PR 5, PR 9, PR 112, PR 170 và PR 188 là một nhóm lớn các sắc tố đỏ hữu cơ tổng hợp. Trong khiPR 5 có thể đóng vai trò là màu đỏ chính, có tông trung bình trong bảng màu, thì PR 9 có nhiều sắc cam hơn. PR112 có màu cam sáng nhẹ nhàng, PR 170 bao gồm Naphthol Red Light có màu đỏ cam và Naphthol Red Deep nghiêng về màu tím.

Alizarin Crimson (PR 83) có màu đỏ đậm, lạnh và có cường độ pha màu cao. Pha trộn PR 83 với màu xanh Viridian (PG 18) hoặc xanh Phthalo (PG 7) sẽ tạo ra nột màu đen rất sâu. PR 122 – Quinacridone Magenta là màu đỏ rực rỡ pha với tông xanh khiến chúng gần như chuyển sang màu tím. Cùng họ Quinacridone còn có màu đỏ PR 202 xanh hơn một chút so với PR 122, PR 206 - Quinacridone Maroon có màu đỏ chuyển sang màu nâu đất, trong khi
PR 207 - Quinacridone Scarlet có màu đỏ san hô sáng.

4. Sắc tố vàng

Trong tất cả các nhóm sắc tố, màu vàng là nhóm lớn và đa dạng nhất vì có rất nhiều vật chất trong tự nhiên có thể tạo ra màu sắc này.

Sắc tố màu vàng lâu đời nhất trên những bức tranh hang động thời tiền sử, là đất son vàng, cũng là đất sét vụn được nhuộm màu nhờ những oxit sắt. Chúng vẫn còn được sử dụng cho tới tân ngày nay, với mã sắc tố là PY 43 chỉ định cho oxit sắt màu vàng tự nhiên và PY 42 cho đất son vàng tổng hợp. Cả màu vàng đất son tự nhiên và tổng hợp đều là những màu tuyệt vời trong nghệ thuật, vì chúng sẽ tạo ra những màu xanh lá cây trông rất tự nhiên khi được trộn với các sắc tố xanh lam.

Trong ác nền văn minh ban đầu ở Châu Á, Ai Cập và Hy Lạp, loài người đã sử dụng một chất màu vàng có tên là Orpiment, được tổng hợp bằng cách thăng hoa hỗn hợp lưu huỳnh và một phần nhỏ oxit asen. Người Babylon thì sử dụng màu vàng Napoli, được điều chế bằng cách nung nóng hỗn hợp các oxit của chì và antimon. Màu vàng Napoli hiện nay có mã sắc tố là PY 41.

Một màu vàng nổi tiếng khác là màu vàng Ấn Độ, được cho là làm từ sỏi bàng quang của những con bò ăn lá xoài. Tuy nhiên màu vàng Ấn Độ nguyên bản có từ thế kỷ 15 đã không còn tồn tại. Màu vàng Ấn Độ ngày nay là màu vàng Diarylide (PY 83).

Thế kỷ 19 đã chứng kiến ​​sự ra đời của các chất màu vô cơ hiện đại hơn như màu vàng crom (chì cromat), vàng Cadmium (PY 35 và PY 37), vàng Niken (PY 53 và PY 150), ...

Một số sắc tố vàng khác có thể kể đến bao gồm: nhóm màu vàng Hansa (PY 3) có màu vàng lục sáng, PY 65 có màu vàng đậm và PY 97 vàng trung bình, màu vàng chanh Bari Chromat (PY 31), Stronti cromat (PY32), vàng coban (PY 40), vàng arylide (PY73 và PY74), vàng Isoindolinone (PY 110), vàng Diazo (PY 128), vàng Quinophthalone (PY 138), vàng Benzimidazolone (PY 151, PY154 và PY175), …

5. Sắc tố lam

Màu lam bao gồm xanh da trời và xanh nước biển đều là những màu rất hiếm trong tự nhiên. Có chưa tới 1/10 các loài thực vật có màu này, và ở động vật thì lại càng hiếm thấy hơn nữa. Ngay cả khi chúng có màu xanh lam, điều đó cũng không phải là do chúng thực sự có sắc tố xanh, mà thực ra chúng đã thực hiện các thủ thuật ánh sáng để đạt được.

Đối thực vật, màu xanh lam đạt được bằng cách trộn hoặc thay đổi các sắc tố tự nhiên, phổ biến nhất là cách thay đổi độ axit trên sắc tố đỏ anthocyanin như ở hoa phi yến, hoa chuông, hoa cẩm tú cầu.

Thay vì pha trộn hoặc thay đổi sắc tố, màu xanh lam ở nhiều loài động vật được tạo ra bởi các cấu trúc trên cơ thể chúng có khả năng thay đổi bước sóng ánh sáng. Ví dụ, loài bướm Morpho có màu xanh do vảy cánh của nó được tạo thành các đường vân khiến ánh sáng bị bẻ cong, khiến cho bước sóng ánh sáng duy nhất mà nó phản xạ là màu xanh lam. Ngoại lệ duy nhất trong tự nhiên là loài bướm Obrina Olivewing, loài động vật duy nhất được cho là có sắc tố xanh thực sự.

Nguyên liệu thô của sắc tố xanh đầu tiên của loài người là “lapis lazuli”, một loại đá quý có nguồn gốc từ các mỏ ở Afghanistan. "Lapis" có nghĩa là "đá" trong tiếng Latinh, "lazuli" xuất phát từ tiếng Ba Tư "lazuward", nghĩa là "xanh da trời". Màu xanh được tạo ra từ loại đá này được gọi là Ultramarine Blue, là một sắc tố hoàn hảo nhất, với chất lượng của nó được cho là độc nhát và không thể bị vượt qua. Tên chỉ mục màu PB 29 được chỉ định cho cả sắc tố xanh Ultramarine tự nhiên và tổng hợp, nhưng Ultramarine Blue tự nhiên ngày nay thực sự đã cạn kiệt. Loại đá Lapis lazuli có chứa các anion lưu huỳnh được giữ trong một mạng tinh thể có trật tự. Các anion lưu huỳnh này lại có các hạt điện tích di động từ phân tử này sang phân tử khác, truyền dọc theo bề mặt, giúp tạo nên một hiệu ứng về không gian và một màu xanh sâu thẳm.

Sắc tố xanh Ultramarine tổng hợp được phát hiện vào năm 1826 bởi nhà hóa học người Pháp Jean-Baptiste Guimet. Ông đã tạo ra một sắc tố giống hệt về mặt hóa học với đá lapis lazuli, bằng cách đun nóng kaolinite, natri cacbonat và lưu huỳnh. Ultramarine tổng hợp thường có màu xanh lam đỏ ấm áp, thậm chí còn sống động hơn so với xanh ultramarine tự nhiên nhưng không tinh khiết và có chiều sâu bằng.

Lapis lazuli rất quý và đắt đỏ. Đối mặt với nhu cầu về một sắc tố xanh sẵn có và giá cả phải chăng, người Ai Cập đã phát minh ra chất màu tổng hợp đầu tiên trên thế giới: màu xanh Ai Cập. Canxi silicat đồng được nung ở nhiệt độ cực cao, tạo ra một hợp chất màu xanh lam giống như thủy tinh. Khi được nghiền thành bột và trộn với chất kết dính, chúng sẽ tạo ra một loại chất màu bền bỉ theo thời gian.

Ở bên kia đại dương, người Maya cổ đại cũng tìm ra màu xanh lam của riêng họ: màu xanh Maya. Các nhà khoa học đều bối rối về nguồn gốc về màu xanh rực rỡ này. Cho đến tận những năm 1960, nhà khoa học mới được xác định được nguồn gốc của sắc tố này. Nó được tạo ra bằng cách trộn một loại đất sét hiếm (attapulgite hoặc palygorskite) với thuốc nhuộm từ một loại cây thuộc họ chàm.

Năm 1704 tại Berlin, sắc tố hiện đại hiện đại đầu tiên là được một người sản xuất thuốc nhuộm tên là Diesbach tình cờ phát hiện ra: màu xanh Phổ - Prussian Blue (PB 27), còn được gọi là xanh Berlin. Sắc tố được tạo ra từ ferrocyanua sắt này nhanh chóng trở nên phổ biến, đơn giản vì chúng rẻ hơn nhiều so với các màu xanh trước đó.

Màu xanh lam đậm Phthalocyanine được bán dưới dạng thương mại lần đầu vào năm 1935 với tên thương mại là Monastral Blue hay Phthalocynanine Blue. Đây là một sắc tố xanh trong suốt, có độ bám màu cao và đáng tin cậy. PB15 được chia làm 2 loại: PB 15:1 – Phthalocyanine Blue Red Shade nghiêng về màu đỏ và ấm hơn, trong khi PB 15:3 – Phthalocyanine Green Shade có sắc thái gần giống với màu xanh lục.

Màu xanh Mangan (PB 33) được tạo ra bằng cách nung hỗn hợp natri sunfat, thuốc tím và bari nitrat ở nhiệt độ cao. Sắc tố này có tính trơ, không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, nhiệt, axit hoặc kiềm. Sắc tố xanh Mangan hiện nay đã bị ngừng sản xuất do những lo ngại về ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình sản xuất.

Màu lam phổ biến nhất là màu xanh cô ban (coban nhôm oxit), bao gồm một loạt các sắc tố như PB 28 có màu lam hơi nghiêng về màu lục, PB 29 sẫm màu hơn một chút, PB 35 có màu xanh da trời, PB 36 là màu lam có ánh màu xanh lục, trong khi PB 74 có chứa một ít sắc đỏ. Các loại khoáng chất coban khác nhau đã được dùng từ thời cổ đại để tạo màu cho thủy tinh và gốm sứ, nhưng sắc tố xanh coban tổng hợp đầu tiên được tìm ra vào năm 1802 bởi Louis Jacques Thénard. Ông đã phát hiện ra rằng, sự kết hợp giữa oxit coban và oxit nhôm tạo ra một sắc tố xanh lam có độ ổn định cao. Trong tất cả các sắc tố xanh, xanh coban là sắc tố duy nhất có độ mờ đục.

Tới năm 2009, hơn hai thế kỷ từ khi màu xanh lam cuối cùng được phát hiện (màu xanh coban), con người mới tìm được một sắc tố xanh lam mới, và cũng là sắc tố xanh cuối cùng cho tới thời điểm hiện tại. Đó là màu xanh YinMn (PB 86), được một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Bang Oregon tình cờ phát hiện. Sắc tố này được đặt tên từ các nguyên tố bên trong nó bao gồm Yttrium (Y), Indium (In) và Mangan (Mn).

6. Sắc tố xanh lá cây

Màu xanh lá cây là màu phổ biến nhất mà chúng ta thấy trên trái đất. Nhiều người trong chúng ta sẽ nghĩ rằng vì đây là một màu phong phú trong tự nhiên, nên việc tạo ra màu này sẽ rất dễ dàng, nhưng sự thật lại hoàn toàn ngược lại. Con người đã thực sự đã tìm kiếm sắc tố xanh lá cây trong nhiều thế kỷ. Chất tạo màu xanh lá cây trong tự nhiên thực sự rất ít và khó tiếp cận. Những màu lục từ tự nhiên thường bị chuyển sang màu nâu chỉ trong một thời gian ngắn.

Những người thợ nhuộm vải trong nhiều thế kỷ đã tạo ra màu xanh lá bằng cách nhuộm vải màu vàng trước, sau đó nhuộm lại chúng bằng màu xanh lam. Họ phải làm gấp đôi công việc so với những màu khác, và một lỗi nhỏ nhất trong cả hai quy trình cũng sẽ làm hỏng kết quả cuối cùng. Đạt được màu xanh lá cây đẹp và nhất quán qua nhiều mẻ nhuộm đã từng là một kỳ tích thực sự vào thời đó.

Chất màu xanh lục đầu tiên trên trái đất được cho là xuất hiện trên những bức tranh trong lăng mộ của người Ai Cập cổ đại. Chúng được tạo ra từ một loại khoáng chất hiếm và đắt, có tên là malachite. Chúng có xu hướng bị chuyển sang màu đen nhanh chóng.

Người La Mã cổ đại đã tìm ra một giải pháp tốt hơn. Họ ngâm các tấm đồng trong rượu và thu được một sắc tố màu xanh lá cây qua quá trình phong hóa của kim loại, được gọi là màu xanh Verdigris. Verdigris đã được sử dụng trên các bức tranh tường ở Pompeii, trong suốt thời kỳ Phục hưng và trên các bản thảo thời trung cổ. Sắc tố này vẫn được sử dụng rộng rãi suốt nhiều thế kỷ cho đến khi các màu mới như màu xanh ngọc lục bảo, xanh Coban và xanh Viridian được phát hiện.

Năm 1775, nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele đã phát minh ra một phương pháp tạo ra sắc tố xanh lục từ arsenite, một hợp chất hóa học của asen. Tuy nhiên, vẻ đẹp sống động của chúng cũng mang đến một chất độc nguy hiểm. Một câu chuyện nổi tiếng của sắc tố này, là nó đã được cho là nguyên nhân dẫn đến cái chết của Napoléon. Giấy dán tường trong căn phòng lưu vong của ông có màu xanh lục của Scheele. Màu xanh này phổ biến đến mức chúng vẫn còn được sử dụng, sau khi người ta đã biết rằng chúng độc hại.

Vào cuối thế kỷ 19, một sắc tố cũng vừa đẹp lại vừa độc tương tự như màu xanh của Scheele đã được tạo ra, có tên là Paris Green. Do sự sống động của nó, màu này đặc biệt phổ biến với các nghệ sĩ trường phái ấn tượng.

Màu xanh ngọc lục bảo được pha chế lần đầu tiên vào năm 1814 tại Schweinfurt (do đó chúng còn có tên là màu xanh Schweinfurt). Sắc tố này được tạo thành từ kim loại đồng axeto-arsenit. Màu xanh Viridian được cấp bằng sáng chế vào năm 1859, là một ôxít crom (Cr2O3) có màu lục trong suốt. Chúng nổi tiếng là một màu xanh lá mát mẻ pha chút màu lam, từng được Vincent van Gogh sử dụng trong nhiều tác phẩm của ông. Ngày này, màu xanh Viridian có mã sắc tố là PG 18, được cung cấp bởi 6 nhà sản xuất bột màu trên toàn thế giới.

Màu xanh lục coban được điều chế bằng cách nung nóng hỗn hợp oxit kẽm và dung dịch muối coban. Sắc tố này được nhà hóa học Thụy Điển Rinmann phát hiện vào năm 1780, nhưng phải đến khi nguyên liệu oxit kẽm trở nên sẵn có vào giữa thế kỷ 19 thì việc sản xuất thương mại chúng mới trở nên phổ biến. Chúng còn được gọi là là màu xanh Rinman hoặc màu xanh kẽm. Màu xanh lục coban có nhiều dải màu từ đậm đến nhạt khác nhau, ví dụ như sắc tố PG 19 có màu lục nhạt gần giống xanh ngọc lam, PG 50 có dải màu từ xanh mòng két đến xanh lục hơi vàng...

Một màu lục khác, màu xanh oxit crom PG 17, đậm đặc, mờ đục và hơi xỉn màu, được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1798. Hiện nay trên thế giới có khoảng 20 nhà sản xuất cung cấp sắc tố này. Đây là một màu khá thú vị, có lẽ là sắc tố xanh lá cây bền nhất từng được biết đến. PG 17 cũng có độ phản xạ cao trong phạm vi hồng ngoại gần, giống như độ phản xạ hồng ngoại của cây xanh, nên chúng trở thành sắc tố chính được sử dụng trong các loại sơn ngụy trang quân sự.

Màu xanh trái đất PG 23, còn được gọi là Terre Verte hoặc Verona Green, có phạm vi từ xanh lục bóng xanh dương đến xanh lục bóng vàng. Màu xanh Terre Verte trông rất tự nhiên, trong suốt và có độ ngả màu thấp, được tạo thành từ đất sét silic và một số loại khoáng chất. Màu sắc của PG 23 thay đổi từ vàng sang xanh lam, xanh lục, tùy thuộc vào sự biến đổi địa chất của loại đất sét nguyên liệu. Vì nguồn cung cấp sắc tố tự nhiên phần lớn đã cạn kiệt, các nhà sản xuất ngày nay hầu như đều cung cấp màu xanh Terre Verte bằng các sắc tố khoáng thay thế như oxit sắt hoặc oxit crom...

Màu xanh Phthalocyanine PG 7, được tạo ra bằng cách clo hóa đồng phthalocyanine, là một màu lục mượt mà pha chút tông màu lam. Đây là chất chất tạo màu công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay nhờ độ bền màu cao, được cung cấp bởi 60 nhà sản xuất bột màu trên toàn thế giới. PG 36 cũng là một màu xanh Phthalocyanine nhưng có nhiều sắc vàng và tươi sáng hơn. Chúng còn được gọi là Phthalo Green Yellow Shade, được tạo ra bằng cách xử lý đồng phthalocyanine với brom. Cả PG 36 và PG 7 đều chứa clo khá độc hại, nhưng lại là những chất màu phổ biến nhất nhờ vẻ đẹp về màu sắc mà chúng mang lại. PG 50 là một màu xanh phổ biến tiếp đến, cũng là một loại hỗn hợp độc hại của coban, titan, niken và kẽm oxit.

Màu xanh lục là một màu rất đặc biệt, vì mặc dù chúng trông rất gần gũi với tự nhiên, thường được sử dụng để đại diện cho các sứ mệnh về môi trường, nhưng lại là một màu sắc khó tiếp cận và nguy hiểm nhất.

7. Sắc tố cam

Realgar được cho là sắc tố màu cam đầu tiên, với thành phần chủ yếu là asen và được sử dụng từ thời Byzantium cổ đại. Mãi đến thế kỷ 19, sự phát triển của các chất màu làm từ Cadmium mới mang đến những lựa chọn mới cho các sắc tố màu cam. Và đến giữa thế kỷ 20 mới xuất hiện thêm các sắc tố hữu cơ hiện đại như màu cam Benzymidazolone, Pyrrole, Quinacridone…

Một số sắc tố cam phổ biến có thể kể đến như: Beta Naphthol Scarlet (PO 5) có màu đỏ hơi pha chút cam, cam Monoazo (PO 17) hơi nghiêng về màu vàng, màu cam Cadmium (PO 20) ấm và sáng, màu cam Benzimidazolone (PO 36) nghiêng nhiều về màu đỏ mạnh, nổi tiếng về độ sống động và độ bền ánh sáng tuyệt vời. PO 62 cũng thuộc nhóm màu cam hữu cơ Benzimidazolone, nhưng có xu hướng nghiêng về màu vàng hơn một chút so với PO 36. Quinacridone (PO 48) là một màu nâu cam pha chút vàng nhạt, màu cam Niken (PO 59) trong suốt và rực rỡ, …

8. Sắc tố tím

Trong tiếng Anh, có hai từ để diễn tả màu tím là Violet và Purple, và chỉ có ký tự "V" trong từ violet được sử dụng trong mã sắc tố. Nguyên nhân có lẽ vì Violet mới thực sự là màu tím, là một phần của quang phổ ánh sáng khả kiến, còn Purple thì không. Điều này có nghĩa là khi chúng ta nhìn thấy màu tím “Violet”, chúng ta thực sự thấy màu tím. Nhưng khi chúng ta nhìn thấy màu tím “Purple”, thực ra là chúng ta đang thấy cùng lúc của màu lam và màu đỏ. Màu tím Violet nghiêng về màu xanh nhiều hơn, và Purple nghiêng về màu đỏ nhiều hơn.

Thật khó có thể tưởng tượng rằng tổ tiên thời tiền sử của chúng ta chưa bao giờ nhìn thấy màu tím, nhưng thực sự đây một màu hiếm gặp trên cả trái cây, hoa và động vật. Vì màu tím hiếm gặp, khó sản xuất và đắt đỏ nên nó được coi là màu sắc của sự kỳ lạ và bí ẩn, và cũng là màu tượng trưng cho hoàng gia trong các chế độ quân chủ cổ đại.

Màu tím Tyrian được coi là một trong những loại thuốc nhuộm cổ xưa quý giá nhất có từ thời trung cổ, làm từ hỗn hợp dịch tiết của hai loài ốc sên buccinum và purpura, có nguồn gốc từ biển Địa Trung Hải. Quá trình điều chế màu tím tự nhiên này đòi hỏi sự kiên nhẫn rất lớn, và phải mất hàng nghìn con ốc sên chỉ để nhuộm chỉ bộ quần áo. Đến thời kỳ phục hưng, khi người châu Âu tiếp xúc với các nền văn hóa từ Tân thế giới, họ đã học hỏi phương pháp chiết xuất sắc tố từ loài côn trùng Cochineal để tạo ra màu tím. Axit carminic mà loài côn trùng này tạo ra có màu đỏ thẫm, sẽ chuyển sang màu tím khi tiếp xúc với chất kiềm.

Năm 1856, William Henry Perkins tình cờ tìm thấy một màu tím mới, khi ông đang điều chế một loại thuốc điều trị bệnh sốt rét. Ông đã nhanh chóng đăng ký sở hữu trí tuệ và đưa chúng vào thương mại với tên màu tím hoa cà (Mauveine). Sắc tố này nhanh chóng trở thành một xu hướng trong thời trang cao cấp tại Anh thời bấy giờ.

Màu tím coban cũng được công bố không lâu sau đó, vào năm 1859. Sắc tố này được tạo ra bằng cách kết tủa muối coban hòa tan với dinatri photphat, sau đó rửa sạch kết tủa rồi đun nóng. Ngày nay, có nhiều sắc tố tím coban với những sắc độ và tính chất riêng biệt, ví dụ như sắc tố PV 14 đem đến dải màu từ tím đỏ đến hồng nhạt, hay PV 49 có màu nhạt hơn đôi chút so với PV 14.

Một trong những màu tím yêu thích trên bảng màu của các nghệ sĩ là màu tím siêu xanh Ultramarine violet (PV 15), được tạo ra bằng cách nung sắc tố Ultramarine Blue với amoni clorua. Ultramarine Violet cung cấp một màu tím độc đáo, rất sạch và sáng, bán trong suốt với ánh sáng khả kiến ​​và trong suốt với quang phổ hấp thụ cận hồng ngoại (NIR).

Màu tím mangan (PV 16) được sản xuất lần đầu vào năm 1868, là một sắc tố hơi xỉn màu, rất hữu ích trong việc làm giảm sắc độ trong hỗn hợp. Khi pha trộn với màu lục Viridian (PG 18) sẽ tạo ra màu xanh xám mờ.

Màu tím Quinacridone (PV 19) có dải màu trong phạm vi giữa màu tím khói và màu hồng sáng. Một sắc tố tím quinacridone khác là PV 42 có dải màu từ đỏ tím đến hồng sáng. Các sắc tố quinacridone đều có độ bền màu cao, tạo ra những hoa văn tím rất sâu và rực rỡ khi được trộn với màu xanh Ultramarine.

Màu tím Dioxazin bao gồm PV 23 và PV 37, có tông màu ngả nhiều hơn về màu xanh, tạo nên những màu xanh tím mát mẻ có cường độ pha màu cao. Khi trộn nó với oxit sắt đỏ (PR 101) sẽ tạo ra màu nâu đậm.

1. sắc tố nâu

Mặc dù màu nâu có thể bị coi là hơi buồn tẻ và kém sang trọng hơn so với các màu khác, nhưng trong một số trường hợp, nó lại thể hiện sự đơn giản, khỏe khoắn và đáng tin cậy.

Chất màu nâu từ đất sét tự nhiên với thành phần oxit sắt và oxit mangan, cũng xuất hiện trên những bức tranh hang động có từ thời tiền sử. Oxit sắt nâu tự nhiên có mã sắc tố là PBr 7, bao gồm nhiều sắc độ nâu, nâu vàng, nâu đỏ... Mã sắc tố PBr 6 dùng để chỉ những oxit sắt nâu tổng hợp.

Người Hy Lạp và La Mã cổ đại đã sử dụng sắc tố nâu đỏ từ mực của nhiều loại mực nang. Loại màu hữu cơ này đã được sử dụng bởi Leonardo da Vinci, Raphael trong thời kỳ Phục hưng, và bởi nhiều nghệ sĩ khác cho đến tận thời điểm hiện tại.

Màu nâu Van dyck là một sắc tố tự nhiên hữu cơ khác, được tìm thấy trong than nâu, than bùn dưới lòng đất. Màu nâu Van Dyck được biết đến ở châu Âu với tên gọi đất Cologne hoặc đất Cassel, gần như không còn được sản xuất từ thế kỷ 20. Mặc dù vậy, cái tên này vẫn tiếp tục được sử dụng cho các chất màu nâu tổng hợp hiện đại. PBr 42 có thể tái tạo lại màu nâu Van Dyck bằng cách trộn màu đen ngà voi với màu đỏ Venice, hoặc trộn màu đỏ cadmium với màu xanh coban.

Thuốc nhuộm màu nâu tự nhiên còn có thể thu được quả óc chó, vỏ hạt dẻ, lá phong, rễ củ cải đỏ, vỏ cây bạch dương, bã cà phê, rễ cây bồ công anh...

Các sắc tố nâu vô cơ hiện đại hơn có thể kể đến như PBr 8 - màu nâu Mangan có dải màu từ nâu đỏ đến nâu đen, màu nâu vàng nhạt Florence – PBr 9, màu nâu đỏ nhạt PBr 11 làm từ sắt magie oxit, màu nâu đỏ disazo PBr 23, màu nâu vàng Chrome Antimon Titanat PBr 24, màu nâu đỏ đậm Benzimidazolone PBr 25, màu nâu sẫm Thioindigoid PBr 27...

10. Các sắc tố đặc biệt khác

Các sắc tố đặc biệt được chia thành 2 nhóm: nhóm sắc tố hiệu ứng (bao gồm sắc tố kim loại, sắc tố phát quang...) và nhóm sắc tố chức năng (bao gồm sắc tố quang điện, sắc tố nhiệt sắc, phản xạ hồng ngoại...)

• Sắc tố nhôm là một sắc tố nổi bật trong nhóm sắc tố hiệu ứng. Bột màu nhôm được sử dụng trong nhiều loại hạt màu và sơn để mang lại giá trị thẩm mỹ, vẻ sang trọng và hiệu ứng ánh sáng.
• Sắc tố huỳnh quang có đặc tính thu thập ánh sáng ban ngày để tạo ra hiệu ứng phát sáng rực rỡ trong bóng tối. Chúng có thể được sử dụng để tăng khả năng hiển thị của các bản in, hay tạo ra các dấu hiệu đặc biệt.
• Các sắc tố hồng ngoại thay đổi từ không màu sang có màu đậm khi tiếp xúc với tia cực tím có trong tia mặt trời hoặc các loại đèn chiếu tia UV. Sắc tố này vô cùng hiệu quả cho việc in tem chống hàng giả lên bao bì nhựa.
• Các sắc tố nhiệt sắc hay còn gọi là sắc tố đổi màu, tạo ra sự thay đổi màu sắc có thể đảo ngược ở các phạm vi nhiệt độ khác nhau. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng in ấn, quảng cáo, đồ chơi và cả hàng dệt may…

3. Các phương pháp tạo màu cho nhựa

Các chất tạo màu cho nhựa có thể được sản xuất với nhiều phương pháp, những hình dạng, nguyên lý hoạt động khác nhau. Có tổng cộng bốn loại phụ gia tạo màu phổ biến được phân loại theo hình dạng vật lý, bao gồm chất màu dạng bột- toner, chất màu rắn- masterbatch, chất tạo màu bán lỏng - color paste và chất màu lỏng. Ngoài bốn loại phụ gia tạo màu này, trên thị trường cũng có nhiều loại hạt nhựa đã được trộn sẵn một số màu cơ bản.

1. Bột màu khô

Chất màu ở dạng bột là chất tạo màu đơn giản và rẻ tiền nhất, không có vấn đề gì quá phức tạp trong quá trình sản xuất. Chỉ cần trộn nó đều với hạt nhựa và đưa vào hệ thống đùn là đã có thể tạo ra được những sản phẩm nhựa có màu. Với dạng hạt mịn, chúng dễ dàng phân tán trong hỗn hợp nguyên liệu chỉ với những bồn trộn đơn giản. Tuy nhiên cũng chính dạng hạt mịn này lại đem lại cho bột màu khô một yếu điểm, đó là chúng dễ bị phát tán vào không khí trong quá trình xử lý, làm ô nhiễm môi trường làm việc và các dây chuyền sản xuất liền kề. Bột màu khô cũng gây khó khăn cho việc cân định lượng một cách chính xác cho từng mẻ nguyên liệu. Vì vậy chúng có vẻ chỉ thích hợp hơn với sản xuất quy mô nhỏ.

Các hạt bột màu khô cũng có thể bị dính trên phễu nguyên liệu mà không chảy xuống hết trục đùn, khiến cho việc vệ sinh hệ thống thể gặp nhiều trở ngại. Những bột màu còn sót lại nếu không được xử lý hoàn toàn sẽ ảnh hưởng đến màu sắc của những lô sản phẩm tiếp sau đó theo một cách không mong muốn.

Bột màu khô có một ưu điểm lớn là được sử dụng trực tiếp để tạo ra các sản phẩm có màu mà không trải qua thêm một giai đoạn gia nhiệt nào khác. Điều này giúp các nhà sản xuất tránh được sự xuống cấp của nhựa do phải chịu gia nhiệt nhiều lần.

2. Chất tạo màu cô đặc dạng viên - masterbatch

Giống như bột màu khô, hạt tạo màu masterbatch cũng cần được trộn bên trong thiết bị trộn nguyên liệu với một tỷ lệ phù hợp. Tuy nhiên do chất màu đã được nén lại, nên hạt màu cô đặc masterbatch có tỷ lệ pha trộn thấp hơn, lại dễ bảo quản và lưu trữ. Đây chính là phụ gia tạo màu cho nhựa tiện lợi và thông dụng nhất hiện nay. Chúng cũng có khả năng phân tán tuyệt vời, tạo ra những sản phẩm màu sắc đồng đều và đẹp mắt, nhưng lại không phải lo lắng về việc rơi vãi, nhiễm bẩn máy móc và môi trường như với bột màu khô.

Chất tạo màu cô đặc masterbatch được tạo ra bằng cách trộn các sắc tố đậm đặc vào vật liệu nhựa nền, sau đó gia nhiệt và tạo hình chúng lại một lần nữa để trở lại thành dạng viên. Khi được sử dụng trong các công đoạn sản xuất sản phẩm nhựa, chúng sẽ được nung chảy ra một lần nữa, để được pha loãng ra để ngấm vào toàn bộ hỗn hợp nguyên liệu. Một bao 25 kg masterbatch là đã có thể tạo màu cho 1 tấn nguyên liệu hạt nhựa.

Hình thức dạng viên nhỏ cùng với tỷ lệ pha trộn đã được nhà sản xuất công bố sẵn giúp các nhà sản xuất đồ nhựa rất dễ dàng kiểm soát các màu sắc trên sản phẩm cuối cùng như họ mong muốn, đồng thời loại bỏ gần như hoàn toàn các yếu điểm của chất màu dạng bột. Trong Masterbatch, các chất phụ gia và sắc tố được bao bọc trong lớp nhựa vật liệu nền, được bảo vệ khỏi các tác nhân gây hư hỏng như độ ẩm, nhiệt độ và tia cực tím, nhờ vậy mà dễ bảo quản hơn.

Một nhược điểm không thể không nhắc tới của hạt màu dạng cô đặc masterbatch chính là "lịch sử nhiệt". Khi được sản xuất ra, cả sắc tố, chất phụ gia và vật liệu nhựa nền trong masterbatch đều đã phải trải qua quá trình nung chảy và làm nguội. Khi được sử dụng để tạo ra sản phẩm, chúng lại phải trải qua một lần, thậm chí có thể là hơn một lần gia nhiệt tương tự như vậy nữa. Một số sắc tố hay chất phụ gia có độ ổn định nhiệt nhẹ, có thể sẽ không chịu nổi một lịch sử nhiệt dày đặc như vậy.

Khi sử dụng masterbatch, cần lưu ý thành phần sắc tố, phụ gia và cả nhựa nền của chúng phải có tính tương thích với loại nhựa nguyên liệu mà chúng sẽ được kết hợp. Lấy một ví dụ, khi bạn sử dụng masterbatch để pha màu cho túi nhựa LDPE với nhiệt độ trục đùn được cài đặt là 120°C, các phụ gia và nhựa nền của masterbatch cũng phải tan chảy được ở ngưỡng nhiệt độ này. Masterbatch không tan chảy hoặc tan chảy quá sớm đều sẽ khiến cho kết quả cuối cùng sẽ là một thất bại. Vật liệu nhựa nền của masterbatch nên là một loại polyme giống hệt hoặc tương thích với loại nhựa nguyên liệu sẽ được sử dụng.

Tuy nhiên các nhà sản xuất đồ nhựa cũng không cần quá bận tâm đến điều này, vì hạt màu dạng cô đặc luôn được cung cấp thông tin nhận dạng phù hợp cũng như các điều kiện, ứng dụng sử dụng thích hợp của nó. Các nhà cung cấp hạt màu masterbatch cũng thường có đội ngũ kỹ thuật hỗ trợ người dùng trong mọi trường hợp. Dù sao đây cũng là một thị trường có sự cạnh tranh rất khốc liệt, với quy mô đã vượt ngưỡng 10 tỷ USD vào năm 2022. Chỉ có một điều nhỏ cần lưu ý thêm rằng, trên các máy sản xuất nhựa quy mô nhỏ có chiều dài trục vít ngắn, các hạt màu masterbatch có thể sẽ không đủ thời gian để tan chảy và phân tán vào nguyên liệu hoàn toàn, khiến cho màu nhựa sẽ không đều. Trong các trường hợp này thì bột màu khô sẽ là một lựa chọn thích hợp hơn.

Tỷ lệ pha trộn thông thường của masterbatch so với nhựa gốc nằm trong khoảng 1–5%, và một số loại masterbatch có thể được sử dụng cùng nhau.

3. Bột màu gốc nước hay chất màu dạng bán lỏng- Color Paste

Bột màu gốc nước được tạo thành từ các sắc tố, phụ gia chế biến và chất độn phân tán. Chúng được nghiền rồi khuấy đều cho đến khi trở thành dạng chất lỏng hơi sệt. Bột màu gốc nước có nồng độ màu cao, kích thước hạt nhỏ, phân bố đồng đều, độ ổn định màu tốt. Sản phẩm nhựa được sản xuất với color paste gần như không có điểm mực bất thường, màu sắc đồng nhất và tươi sáng.

Bột màu gốc nước cũng được sử dụng trực tiếp trong quá trình xử lý tương tự như bột màu khô và masterbatch. Chúng vừa không tạo ra ô nhiễm như bột màu khô, đồng thời có thể giải quyết vấn đề khả năng tương thích và phân tán kém của masterbatch.

Hạn chế lớn nhất hiện nay đối với bột màu gốc nước giá thành cao hơn đáng kể so với những loại còn lại. Trong quá trình sử dụng, trục vít cũng có thể bị trượt nếu lượng màu thêm vào quá lớn. Bột màu gốc nước khi bảo quản lâu sẽ xuất hiện kết tủa, cần khuấy đều trước khi sử dụng.

4. Dung dịch tạo màu - Liquid Masterbatch

Dung dịch màu liquid masterbatch là chất cô đặc sắc tố giống như masterbatch, nhưng chúng ở dạng lỏng và không có nhựa nền. Về cơ bản thì nó khá giống và dễ bị nhầm lẫn với bột màu gốc nước, chỉ khác về độ nhớt.

Masterbatch dạng lỏng này có thể được thêm trực tiếp vào trục vít của máy thổi bằng bơm nhu động. Cách làm như vậy cho phép định lượng chính xác cao và khả năng thay đổi màu sắc nhanh chóng trên dây chuyền sản xuất, không bị gián đoạn bởi khâu vệ sinh máy. Liquid Masterbatch thường được sử dụng để tạo màu nhẹ nhàng, bán trong suốt cho sản phẩm.

Về phương diện tạo màu, có thể nói đây là dòng sản phẩm mang lại hiệu suất cao nhất. Sản phẩm cuối cùng có màu sắc rực rỡ, độ bóng cao hơn, hạn chế tối thiểu các khiếm khuyết. Tỷ lệ pha trộn của loại phụ gia này rất thấp, chỉ từ 0,1 đến dưới 3 % trên lượng nguyên liệu chính. Điều này giúp chúng chiếm rất ít không gian lưu trữ. Nhược điểm lớn nhất của dung dịch tạo màu là giá thành cao nhưng thời hạn sử dụng ngắn hơn nhiều so với những phụ gia khác. Đồng thời chúng cũng cần tới thiết bị chuyên dụng, cụ thể là bơm định lượng để có thể sử dụng được.

5. Hạt nhựa pha màu sẵn

Hạt nhựa pha màu sẵn cũng là một phương thức tạo ra những sản phẩm nhựa có màu nhưng không phải là một dạng chất phụ gia được thêm vào. Chúng là loại hạt nhựa đã được pha màu sẵn, với cùng nồng độ (màu sắc) của các sản phẩm cuối cùng. Các nhà sản xuất đồ nhựa chỉ việc cho chúng vào bồn nguyên liệu mà không cần thêm bất cứ phụ gia nào khác.

Phương pháp tạo màu này sẽ cho ra màu sắc tuyệt đối chính xác và đồng nhất ở bất kỳ thời điểm nào, bởi vì đó là màu mà nhà sản xuất hạt nhựa đã ấn định bằng các thiết bị kiểm soát hiện đại. Loại hạt nhựa này không có nhiều lựa chọn về dải màu sắc mà chỉ tồn tại ở một số màu cơ bản.

Phương pháp sử dụng hạt nhựa pha màu sẵn chỉ phù hợp với những trường hợp cần màu sắc chính xác tuyệt đối, hoặc những doanh nghiệp chỉ có rất ít màu sắc trên sản phẩm của mình. Ví dụ như những công ty sản xuất bạt chống thấm lót hồ sử dụng hạt nhựa HDPE màu đen, hoặc công ty sản xuất ống nước chỉ sử dụng hạt nhựa PVC màu xám. Với những công ty có nhiều dòng sản phẩm với màu sắc khác nhau, việc sử dụng hạt nhựa pha màu sẵn sẽ phải cần đến một diện tích kho bãi rất lớn để lưu trữ nhiều loại hạt nhựa màu khác nhau. Việc này được xem là lãng phí một cách không cần thiết.

Chúng ta cũng sẽ rất dễ nhầm lẫn hạt nhựa nguyên sinh được pha màu sẵn, với hạt nhựa tái chế có màu. Việc pha màu sắc cho hạt nhựa tái chế, trên thực tế là nhằm che mờ những khiếm khuyết bề mặt sản phẩm. Màu sắc của chúng thường có chất lượng rất kém và không có sự đồng nhất. Loại hạt nhựa này có rất nhiều trên thị trường, giá thành cũng rất rẻ, nhưng chủ yếu phục vụ cho thị trường thứ cấp, và không nên được xem như là một trong các phương thức tạo màu cho nhựa.

4. Nhựa có màu sắc liệu có an toàn hay không?

Một kiến thức cơ bản trong ngành nhựa là hầu hết các chất phụ gia (kể cả chất tạo màu) đều sẽ được sử dụng hạn chế. Hầu như không có nhà sản xuất bao bì nhựa nào gợi ý cho khách hàng của mình chọn những loại túi màu, trừ những trường hợp màu sắc đó phục vụ cho những nhiệm vụ thật cần thiết. Các loại nhựa nguyên sinh như Polyetylen (PE), Polypropylen (PP) có thành phần hóa học tinh khiết và đơn giản (chỉ bao gồm nguyên tố hydro và carbon), được đánh giá là an toàn cho sức khỏe con người. Việc thêm vào thành phầm của chúng bất kỳ chất nào mà không có mục đích rõ ràng được cho là quá thừa thãi.

Nhưng những chất phụ gia thường được sử dụng trong bao bì nhựa không chỉ có chất tạo màu, mà còn bao gồm những loại khác. Chúng có tác dụng tăng cường các tính chất của vật liệu nhựa như độ bền, độ dẻo dai, khả năng xử lý. Do tầm quan trọng của các chất phụ gia đối với nhựa, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá tác động của chúng đối với tính năng và sự an toàn của nhựa thành phẩm. Và kết quả cho thấy, việc kết hợp các chất phụ gia vào vật liệu nhựa trong quá trình chế tạo thường ảnh hưởng đến tính lưu biến, tính chất cơ học và quang học theo một cách không thể đoán trước, và đôi khi là theo chiều hướng có hại.

Vào tháng 2 năm 2020, việc phân loại một số dạng titan dioxit (thường dùng để tạo ra sắc tố  màu trắng) là chất nghi ngờ gây ung thư do hít phải đã được công bố. Vào tháng 9 năm 2021, ECHA (Cơ quan Hóa chất Châu Âu - European Chemicals Agency) đã xuất bản hướng dẫn mới để giúp các công ty và chính quyền các quốc gia hiểu cách hỗn hợp có chứa titan dioxit (TiO2) cần được dán nhãn: "Có thể hình thành bụi nguy hiểm do hô hấp khi sử dụng. Không hít thở bụi" (EUH212). Các hỗn hợp lỏng có chứa ít nhất 1 % hạt TiO2 có đường kính khí động học ≤10 μm, cũng cần được dán nhãn với nội dung "Các giọt hô hấp nguy hiểm có thể được hình thành khi phun. Không hít hơi nước hoặc hơi sương" (EUH211).

Tỷ lệ pha trộn chất phụ gia trong nhựa thường rất thấp (dưới 5%). Nhiều người cho rằng với một lượng ít ỏi này, và trong điều kiện bình thường, những chất phụ gia trên vẫn sẽ nằm yên trong nhựa, rất khó để chuyển hóa thành dạng khí hoặc bột để có thể gây tác động đến sức khỏe con người. Nhưng không ai có thể lường trước được rằng trong các điều kiện môi trường đặc biệt, mọi chuyện sẽ khác đi như thế nào. Những chất phụ gia có liên kết với các phân tử nhựa vốn không chắc chắn, sẽ rất dễ bị tách rời trong các điều kiện nhiệt độ cao, ánh sáng mạnh hay trong quá trình phân hủy.

Còn rất nhiều những nghiên cứu khác nghiên cứu về tác động của các chất phụ gia nhựa vẫn đang và sắp được thực hiện. Nhưng có một điều chắc chắn là những tiêu chuẩn về các chất phụ gia này sẽ ngày càng được nâng cao để bảo vệ sức khỏe con người. Cũng trong năm 2021, ECHA cũng đã công bố bản cập nhật lần thứ 25 của quy định Reach. (viết tắt của Registration, Evaluation, Authorisation và Restriction of Chemicals) về các hóa chất được sử dụng trong chuỗi cung ứng và sản phẩm. Trong bản cập nhật này, 8 chất mới có mối quan ngại rất cao (Substances of Very High Concern - SVHC) đã được thêm vào, nâng tổng số chất cấm tăng từ 211 lên 219! Parafin clo hóa chuỗi trung bình (MCCP) cũng nằm trong danh sách. Đây là một chất thường dùng làm phụ gia chống cháy và hóa dẻo trong ngành nhựa, cao su và dệt may!

Để đáp ứng các tiêu chuẩn ngày càng cao như vậy, các hãng phụ gia nhựa cũng không ngừng cho ra các sản phẩm mới với hiệu suất và độ an toàn cao hơn. Nhưng để có được sự chủ động, các nhà sản xuất bao bì nhựa cũng sẽ cần am hiểu tường tận hơn về thành phần nguyên liệu chính, và các chất phụ gia mà mình đang sử dụng. Đồng thời có một nguyên tắc cơ bản, đó là những loại nhựa tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, dược phẩm hay bất kỳ ứng dụng nào liên quan đến sức khỏe con người, thường sẽ được sản xuất mà không có bất kỳ chất phụ gia nào trong thành phần.

Và một xu hướng có thể sẽ không tránh khỏi trong ngành nhựa, là các chất màu hữu cơ sẽ quay trở lại thay thế cho các chất màu vô cơ hiện đại, đặc biệt là những loại chất màu vô cơ kim loại nặng như cadmium hay chì cromat.