Mesure des couleurs et ses échelles d’évaluation

Comment évaluer la couleur en fonction de la mesure? Quelles sont les échelles de notation et en quoi diffèrent-elles? Nous répondrons à ces questions dans cet article et le suivant.

Fonctionnement et construction du spectrophotomètre

L’instrument de mesure des couleurs est devenu très populaire quand il est devenu clair qu’il permet de déterminer la couleur de la substance d’essai de manière précise, c’est-à-dire en utilisant des nombres. Le grand avantage du spectrophotomètre est la vitesse d’analyse et la simplicité de préparation des échantillons. Le spectrophotomètre mesure la quantité de lumière transmise à travers l’échantillon qu’il a absorbé. Le mécanisme de fonctionnement de cet appareil est basé sur la loi de Lambert-Beer, qui détermine la relation entre la lumière absorbée et trois facteurs, tels que la concentration de la substance, la longueur du chemin parcouru par la lumière immédiatement traverser la substance analysée et le coefficient d’extinction de la substance d’essai. La longueur du trajet est connue lors de chaque mesure et égale à la largeur de la cuvette de mesure. Le spectrophotomètre se compose de plusieurs éléments:

• source de lumière, qui est généralement une lampe au deutérium ou à l’hydrogène,
• monochromateur, sélectionnant sur l’ensemble du spectre uniquement le flux de rayonnement de la longueur d’onde sélectionnée, puis transmettant cette lumière à travers la cuvette contenant l’échantillon analysé,
• cuve de mesure – un récipient dans lequel la substance d’essai est versée,
• détecteur, dont le rôle est de convertir le rayonnement électromagnétique en un signal électrique. Le plus souvent, ce sont des photocellules et des photomultiplicateurs.

La mesure peut commencer après avoir placé l’échantillon à tester dans la cuvette puis la cuvette, dans le spectrophotomètre. La lumière émise par la source passe à travers un prisme ou un réseau de diffraction (élément de dispersion dans le monochrome). La longueur d’onde appropriée sélectionnée par le monochromateur est dirigée vers la cuvette dans laquelle se trouve l’échantillon. Ensuite, la lumière traverse le liquide analysé et tombe sur le détecteur, qui affiche le résultat de l’analyse sur l’écran de l’appareil. La couleur des échantillons secs et des solides pour la lumière réfléchie et non la lumière qui passe, est évaluée, est d’une manière légèrement différente. Cette méthode, utilisée, entre autres par les fabricants de peintures et de vernis, sera discutée dans le prochain article. Actuellement, les spectrophotomètres sont utilisés dans presque toutes les entreprises industrielles, où une surveillance et une analyse précises des différences de couleur sont nécessaires. Les spectrophotomètres remplacent toutes les méthodes de mesure des couleurs précédentes dans les services de contrôle de la qualité. Grâce à ces appareils, il est possible de surveiller les différences survenant pour des échantillons individuels de différents lots de production. Il convient de souligner que ces appareils s’adaptent aux réponses en constante évolution concernant l’utilisation des couleurs et des technologies.

Échelles d’évaluation des couleurs

Les liquides et les matériaux de revêtement diffèrent revendiqués. Pour cette raison, les échelles d’évaluation des couleurs de leurs échantillons seront différentes pour les liquides transparents et les clairs et différentes pour les revêtements et les substances de revêtement. Pour évaluer les échantillons transparents, les échelles Gardner et APHA – Hazen sont utilisés ainsi que d’autres, telles que l’échelle Saybolt. La couleur des matériaux non transparents peut être testée en utilisant l’échelle Hunter et CIELab. La mesure et l’évaluation des couleurs à l’aide des échelles mentionnées ci-dessus permettent de déterminer la qualité du produit exprimé par des valeurs numériques. En mesurant la couleur de la lumière traversant l’échantillon, il est possible d’obtenir des détails concernant chaque produit, notamment les peintures, les médicaments, les produits chimiques et les mêmes aliments. Il est à noter que grâce à la connaissance de l’échelle des couleurs, il est possible de choisir les bons outils pour travailler la mesure des couleurs.

Indice de couleur des liquides clairs

Échelle APHA-Hazen

Le nom de cette échelle vient des premières lettres de l’Association américaine de santé publique, qui est responsable de la mise en œuvre de l’échelle visuelle des couleurs comme méthode d’évaluation de la qualité de l’eau. L’échelle APHA, également connue sous le nom d’échelle Hazen, est utilisée pour évaluer les échantillons d’huiles, les dérivés du pétrole, ainsi que les solvants, les plastiques et les produits pharmaceutiques. Il s’agit d’une méthode d’évaluation visuelle basée sur les couleurs des motifs liquides de la solution de platine-cobalt. Sur cette échelle, la valeur de l’eau distillée est de 0 et la valeur de 500 ppm de solution de platine-cobalt est de 500. La courbe d’étalonnage est établie en diluant une solution de Pt-Co (concentration: 500- ppm). Selon l’échantillon, la couleur varie du transparent et incolore au jaune. Les couleurs des produits notés sur l’échelle APHA-Hazen peuvent être déterminées à l’aide d’un spectrophotomètre. Dans l’indication quantitative, le jaune de trace est déterminé. Cette méthode peut également être utilisée comme indicateur visuel de la dégradation des échantillons après exposition à la lumière, à la chaleur et à la présence d’impuretés. Des exemples de produits du Groupe PCC pour lesquels ce paramètre est mesuré dans le cadre du contrôle qualité sont: EXOplast OTE3, ROKAnol IT10, ROKAmer G5000E.

Échelle de Gardner

L’échelle Gardner a été créée pour évaluer les couleurs des produits transparents de couleur marron et jaune. En utilisant cette méthode, des substances telles que des vernis, des huiles, des résines ainsi que des acides gras sont testés. L’échelle Gardner permet l’éclaircissement de la couleur d’un échantillon en raison d’un processus provoquant un changement de substance. Ce changement de couleur est mesuré, puis sur la base de la mesure, il est possible que l’âge, la méthode de traitement de la substance ou l’exposition à la lumière. La balance Gardner est composée de 18 solutions standard. Aujourd’hui, cette méthode d’évaluation de la couleur des huiles et autres substances transparentes brun-jaune n’est pas populaire. Elle a été remplacée par la mesure par spectrophotomètre, qui est précise et comporte une erreur beaucoup plus petite que l’évaluation subjective du chercheur. En utilisant l’échelle Gardner, le contrôle qualité est effectué pour des produits tels que ROKAdis 900, EXOdis PC950, ROKAdis PC440.

Échelle Saybolt

La troisième échelle pour évaluer la couleur des échantillons transparents est l’échelle Saybolt. Il est utilisé pour déterminer la qualité des produits pharmaceutiques ainsi que des produits d’origine pétrochimique, tels que le kérosène, les carburants diesel, l’essence non tachée, les cires de pétrole. En utilisant la méthode Saybolt, il est possible d’obtenir le jaunissement d’une substance légère sur une échelle de -16 (ce qui signifie une coloration forte) à +30 (ce qui signifie une substance incolore). L’évaluation visuelle sur l’échelle Saybolt peut comporter une erreur importante, résultant de différences dans l’interprétation des couleurs, des conditions d’éclairage et de l’environnement. En raison de l’inexactitude et de l’ambiguïté de l’évaluation, cette méthode a également été remplacée par des mesures automatiques au spectrophotomètre.

Sommaire

L’objectif principal de l’analyse des couleurs à l’aide d’une échelle de couleurs est de mesurer les impuretés vues dans l’échantillon. La couleur analysée de la substance n’est cependant pas suffisante pour identifier la contamination et évaluer la qualité du produit. Le paramètre complémentaire est le résultat de la mesure de trouble. Certains spectrophotomètres sont fournis permettant de mesurer le trouble et la couleur, ce qui permet un contrôle constant de la qualité de la production. Pour cette raison, les spectrophotomètres sont les appareils utilisés dans les laboratoires de contrôle qualité.