Вимірювання кольору та шкали його оцінки

Як оцінити колір на основі вимірювання? Що таке рейтингові шкали і чим вони відрізняються? На ці питання ми відповімо в цій і наступній статті.

Робота та будова спектрофотометра

Прилад для вимірювання кольору став дуже популярним, коли з’ясувалося, що він дозволяє точно визначити колір досліджуваної речовини, тобто за допомогою цифр. Великою перевагою спектрофотометра є швидкість аналізу та простота підготовки проб. Спектрофотометр вимірює, скільки світла, пропущеного через зразок, він поглинув. Механізм роботи цього пристрою заснований на законі Ламберта-Бера, який визначає залежність між поглиненим світлом і трьома факторами, такими як концентрація речовини, довжина шляху, який проходить світло при проходженні через аналізовану речовину. , і коефіцієнт екстинкції досліджуваної речовини. Довжина шляху відома під час кожного вимірювання і дорівнює ширині вимірювальної кювети. Спектрофотометр складається з декількох елементів:

• джерело світла, яким зазвичай є дейтерієва або воднева лампа,
• монохроматор, вибираючи з усього спектру тільки потік випромінювання обраної довжини хвилі, а потім пропускаючи це світло через кювету, що містить аналізований зразок,
• кювета мірна – ємність, в яку наливають досліджувану речовину,
• детектор, роль якого полягає в перетворенні електромагнітного випромінювання в електричний сигнал. Найчастіше це фотоелементи і фотопомножувачі.

Вимірювання можна розпочати після розміщення тестового зразка в кювету, а потім кювету в спектрофотометр. Світло, випромінюване джерелом, проходить через призму або дифракційну решітку (дисперсійний елемент у монохромі). Відповідна довжина хвилі, обрана монохроматором, спрямовується на кювету, в якій знаходиться зразок. Далі світло проходить через досліджувану рідину і потрапляє на детектор, який відображає результат аналізу на екрані приладу. Колір сухих зразків і твердих речовин, для яких вимірюється відбите світло, а не світло, що проходить, оцінюється дещо іншим способом. Цей метод, який широко використовується, зокрема, виробниками фарби та лаку, буде розглянуто в наступній статті. В даний час спектрофотометри використовуються практично на кожному промисловому підприємстві, де необхідний точний контроль і аналіз колірних відмінностей. Спектрофотометри замінюють усі попередні методи вимірювання кольору у відділах контролю якості. Завдяки цим пристроям можна контролювати відмінності, що виникають для окремих зразків з різних виробничих партій. Варто підкреслити, що ці пристрої адаптуються до постійно змінюваних правил щодо використання кольорів і технологій.

Шкали оцінки кольорів

Рідини і покривні матеріали істотно відрізняються. З цієї причини шкали оцінки кольорів їхніх зразків будуть різними для прозорих, прозорих рідин і різними для покриттів і покривних речовин. Для оцінки прозорих зразків використовуються шкали Гарднера та APHA – Hazen, а також інші, наприклад шкала Saybolt. Колір непрозорих матеріалів можна оцінити за шкалою Хантера та CIELab. Вимірювання та оцінка кольору за допомогою згаданих вище шкал дозволяє визначити якість продукції, виражену числовими значеннями. Вимірюючи колір світла, що проходить крізь зразок, можна отримати подробиці щодо кожного продукту, включаючи фарби, ліки, хімікати та навіть продукти харчування. Варто відзначити, що завдяки знанню колірної шкали можна підібрати правильні інструменти для роботи з вимірювання кольору.

Рейтинг кольорів прозорих рідин

Шкала APHA-Хейзена

Назва цієї шкали походить від перших літер Американської асоціації громадського здоров’я, яка є організацією, яка відповідає за впровадження візуальної колірної шкали як методу оцінки якості води. Шкала APHA, також відома як шкала Хазена, використовується для оцінки зразків масел, нафтопродуктів, а також розчинників, пластмас і фармацевтичних препаратів. Це візуальний метод оцінки, заснований на кольорах рідких візерунків платино-кобальтового розчину. На цій шкалі значення дистильованої води дорівнює 0, а значення 500 ppm платино-кобальтового розчину дорівнює 500. Калібрувальна крива складається з розведення розчину Pt-Co (концентрація: 500 ppm). Залежно від зразка колір варіюється від прозорого і безбарвного до жовтого. Кольори продукту за шкалою APHA-Hazen можна визначити за допомогою спектрофотометра. У кількісному показнику визначають слідову жовтизну. Цей метод також можна використовувати як візуальний індикатор деградації зразка після впливу світла, тепла та наявності домішок. Прикладами продуктів PCC Group, для яких цей параметр вимірюється в рамках контролю якості, є: EXOplast OTE3, ROKAnol IT10, ROKAmer G5000E.

Шкала Гарднера

Шкала Гарднера створена для оцінки кольорів прозорих виробів коричневого та жовтого кольорів. За допомогою цього методу перевіряються такі речовини, як лаки, масла, смоли, а також жирні кислоти. Шкала Гарднера дозволяє оцінити освітлення кольору зразка внаслідок процесів, що викликають зміну речовини. Ця зміна кольору вимірюється, а потім на основі вимірювання можна оцінити вік, метод обробки речовини або вплив світла. Шкала Гарднера складається з 18 стандартних розчинів. Сьогодні цей метод оцінки кольору масел та інших коричнево-жовтих, прозорих речовин не є популярним. Його замінили спектрофотометричне вимірювання, яке є точним і має набагато меншу похибку, ніж суб’єктивна оцінка дослідника. За допомогою шкали Гарднера здійснюється контроль якості таких продуктів, як ROKAdis 900, EXOdis PC950, ROKAdis PC440.

Шкала Сейболта

Третьою шкалою оцінки кольору прозорих зразків є шкала Сейболта. Використовується для визначення якості фармацевтичних продуктів, а також продуктів нафтохімічного походження, таких як гас, дизельне паливо, незабарвлений бензин, нафтовий віск. Використовуючи метод Сейболта, можна оцінити жовтизну легкої речовини за шкалою від -16 (що означає сильне забарвлення) до +30 (що означає безбарвну речовину). Візуальна оцінка за шкалою Сейболта може містити велику похибку внаслідок відмінностей у інтерпретації кольорів, умов освітлення та навколишнього середовища. Через неточність і неоднозначність рейтингу цей метод також був замінений автоматичними вимірюваннями на спектрофотометрі.

Резюме

Основна мета аналізу кольору за допомогою колірної шкали полягає в вимірюванні домішок, присутніх у зразку. Проте аналізований колір речовини не є достатньою інформацією для ідентифікації забруднення та оцінки якості продукту. Додатковим параметром є результат вимірювання матовості. Деякі спектрофотометри оснащені елементами, що дозволяють вимірювати матовість і колір, що дозволяє постійно контролювати якість продукції. З цієї причини спектрофотометри є одним із пристроїв, які зазвичай зустрічаються в лабораторіях контролю якості.