Měření barev a jeho hodnotící stupnice

Jak posoudit barvu na základě měření? Jaké jsou ratingové stupnice a jak se liší? Na tyto otázky odpovíme v tomto a příštím článku.

Provoz a konstrukce spektrofotometru

Barvoměr se stal velmi oblíbeným, když se ukázalo, že umožňuje přesné stanovení barvy testované látky, tj. pomocí čísel. Velkou výhodou spektrofotometru je rychlost analýzy a jednoduchost přípravy vzorku. Spektrofotometr měří, kolik světla prošlo vzorkem, který absorboval. Mechanismus činnosti tohoto zařízení je založen na Lambert-Beerově zákoně, který určuje vztah mezi absorbovaným světlem a třemi faktory, jako je koncentrace látky, délka dráhy, kterou světlo urazí při průchodu analyzovanou látkou. a extinkční koeficient zkoušené látky. Délka dráhy je známa během každého měření a rovná se šířce měřicí kyvety. Spektrofotometr se skládá z několika prvků:

• světelný zdroj, kterým je obvykle deuterium nebo vodíková lampa,
• monochromátor, který z celého spektra vybere pouze tok záření zvolené vlnové délky a toto světlo pak propustí kyvetou obsahující analyzovaný vzorek,
• odměrná kyveta – nádoba, do které se nalévá zkoušená látka,
• detektor, jehož úlohou je převádět elektromagnetické záření na elektrický signál. Nejčastěji se jedná o fotobuňky a fotonásobiče.

Měření může začít po umístění zkušebního vzorku do kyvety a poté kyvety do spektrofotometru. Světlo vyzařované ze zdroje prochází hranolem nebo difrakční mřížkou (disperzní prvek v monochromu). Vhodná vlnová délka zvolená monochromátorem je směrována do kyvety, ve které je umístěn vzorek. Dále světlo prochází analyzovanou kapalinou a dopadá na detektor, který zobrazí výsledek analýzy na obrazovce zařízení. Poněkud jiným způsobem se hodnotí barva suchých vzorků a pevných látek, u kterých se měří odražené světlo, nikoli procházející světlo. Tato metoda, běžně používaná mimo jiné výrobci barev a laků, bude probrána v dalším článku. V současné době se spektrofotometry používají téměř v každém průmyslovém podniku, kde je potřeba přesné sledování a analýza barevných rozdílů. Spektrofotometry nahrazují všechny předchozí metody měření barev v odděleních kontroly kvality. Díky těmto zařízením je možné sledovat rozdíly vyskytující se u jednotlivých vzorků z různých výrobních šarží. Je třeba zdůraznit, že tato zařízení se přizpůsobují neustále se měnícím předpisům ohledně používání barev a technologií.

Stupnice hodnocení barev

Kapaliny a krycí materiály se výrazně liší. Z tohoto důvodu budou stupnice barevného hodnocení jejich vzorků jiné pro průhledné, čiré kapaliny a jiné pro nátěry a krycí látky. K hodnocení průhledných vzorků se používají škály Gardner a APHA – Hazen a další, např. škála Saybolt. Barvu neprůhledných materiálů lze hodnotit pomocí Hunterovy stupnice a CIELAb. Měření barev a hodnocení pomocí výše uvedených stupnic umožňuje určit kvalitu produktu vyjádřenou číselnými hodnotami. Měřením barvy světla procházejícího vzorkem je možné získat podrobnosti o každém produktu, včetně barev, léků, chemikálií a dokonce i potravin. Stojí za zmínku, že díky znalosti barevné škály je možné zvolit správné nástroje pro práci pro měření barev.

Hodnocení barvy čirých kapalin

APHA-Hazenova stupnice

Název této stupnice pochází z prvních písmen American Public Health Association, což je organizace, která je zodpovědná za implementaci vizuální barevné stupnice jako metody hodnocení kvality vody. Stupnice APHA, známá také jako Hazenova stupnice, se používá k hodnocení vzorků olejů, ropných derivátů, ale i rozpouštědel, plastů a léčiv. Jedná se o vizuální metodu hodnocení založenou na barvách kapalných vzorů roztoku platiny a kobaltu. Na této stupnici je hodnota destilované vody 0 a hodnota 500 ppm roztoku platiny a kobaltu je 500. Kalibrační křivka je vytvořena zředěním roztoku Pt-Co (koncentrace: 500 ppm). V závislosti na vzorku se barva liší od průhledné a bezbarvé až po žlutou. Barvy produktu hodnocené na stupnici APHA-Hazen lze určit pomocí spektrofotometru. V kvantitativní indikaci se stanovuje stopová žlutost. Tuto metodu lze také použít jako vizuální indikátor degradace vzorku po vystavení světlu, teplu a přítomnosti nečistot. Příklady produktů PCC Group, u kterých je tento parametr měřen v rámci kontroly kvality, jsou: EXOplast OTE3, ROKAnol , ROKAmer G5000E.

Gardnerova stupnice

Gardnerova škála byla vytvořena pro hodnocení barev průhledných produktů hnědé a žluté barvy. Pomocí této metody se testují látky jako laky, oleje, pryskyřice a také mastné kyseliny. Gardnerova stupnice umožňuje hodnotit zjasnění barvy vzorku v důsledku procesů způsobujících změnu substance. Tato změna barvy je měřena a na základě měření je možné posoudit stáří, způsob zpracování látky nebo světelnou expozici. Gardnerova stupnice se skládá z 18 standardních řešení. Dnes tato metoda hodnocení barvy olejů a jiných hnědožlutých průhledných látek není populární. Bylo nahrazeno měřením spektrofotometrem, které je přesné a nese mnohem menší chybu než subjektivní hodnocení výzkumníka. Pomocí Gardnerovy stupnice se kontrola kvality provádí u produktů jako ROKAdis 900, EXOdis PC950, ROKAdis PC440.

Sayboltova stupnice

Třetí stupnicí pro hodnocení barvy průhledných vzorků je Sayboltova stupnice. Používá se ke zjišťování kvality farmaceutických výrobků i výrobků petrochemického původu, jako je petrolej, motorová nafta, nebarvený benzín, ropné vosky. Pomocí Sayboltovy metody je možné hodnotit žlutost světlé látky na stupnici od -16 (což znamená výrazné zbarvení) do +30 (což znamená bezbarvou látku). Vizuální hodnocení na stupnici Saybolt může obsahovat velkou chybu vyplývající z rozdílů ve výkladu barev, světelných podmínek a prostředí. Vzhledem k nepřesnosti a nejednoznačnosti hodnocení byla tato metoda nahrazena také automatickým měřením spektrofotometrem.

souhrn

Hlavním účelem analýzy barev pomocí barevné škály je měření nečistot přítomných ve vzorku. Analyzovaná barva látky však není dostatečnou informací pro identifikaci kontaminace a posouzení kvality produktu. Doplňkovým parametrem je výsledek měření zákalu. Některé spektrofotometry jsou vybaveny prvky umožňujícími měření zákalu a barvy, což umožňuje neustálou kontrolu kvality produkce. Z tohoto důvodu jsou spektrofotometry jedním z přístrojů běžně používaných v laboratořích kontroly kvality.