Kontrola barwy w przemyśle kosmetycznym – na co zwrócić uwagę przy wyborze urządzeń

Kategoria: Badania i rozwój
6 min. czytania

W celu zapewnienia tych założeń producenci kosmetyków kolorowych zobligowani są do prowadzenia kontroli jakości barwy swoich wyrobów wedle założonych, rygorystycznych tolerancji. W obecnych czasach najskuteczniejszą i zarazem najprostszą metodą kontroli barwy są techniki pomiarowe instrumentalne. W artykule przybliżone zostaną kwestie, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze oprzyrządowania do kontroli jakości barwy.

Kolor – ocena wizualna i spektrofotometryczna

Światło odbijające się od otaczających nas przedmiotów buduje w naszych mózgach wrażenie barw. Im bogatsze spektralnie oświetlenie, tym pełniej barwa przedmiotu do nas dociera – naturalne oświetlenie słoneczne jest tu oczywistym wyznacznikiem, ewolucyjnie jesteśmy nań przygotowani. Problem polega na tym, że zmienia się ono nieustannie wraz z pogodą, porą dnia i roku, i trudno polegać na nim w rutynowym badaniu zgodności barw. Opracowano zatem tzw. standardowe iluminanty. Stanowią one charakterystyki spektralne źródeł światła symulujące różne, spotykane na co dzień oświetlenia (pochodzenia naturalnego bądź sztucznego). Powszechnie przyjęto iluminant o symbolu D65 jako standardowe oświetlenie dzienne, najwierniej oddające obserwowane barwy. Inne standardowe iluminanty przedstawione zostały na fot. nr 1

Kontrola subiektywna (wizualna)

Standaryzacja oświetlenia oraz zapewnienie neutralnego barwnie, maksymalnie szarego otoczenia, umożliwia nam wprowadzenie kontroli wizualnej. Służą do tego celu powszechnie dostępne na rynku komory świetlne. Należy jednak pamiętać o pewnym fakcie: im tańsza i prostsza komora, tym bardziej jej światło D65 odbiega swym spektrum od normatywnego, a więc i zdolność oddawania barw pozostaje gorsza. By ocenić tę kluczową cechę komór świetlnych wprowadzono parametr wierności odtwarzania barw CRI (ang. Color Rendering Index), zastępowany obecnie przez MI (ang. Metamerism Index). Parametr ten został opisany w podziale na klasy, gdzie klasa A charakteryzuje się niskim MI w przedziale 0–0.25 dając najlepszą zgodność widmową z D65 i najwyższą wierność odtwarzania barw. Na drodze wieloletniej pracy i doświadczenia takie parametry zostały osiągnięte i wdrożone w urządzeniu byko-spectra pro firmy BYK Gardner (fot. 2).

Warto zwrócić na to uwagę i wyposażyć laboratorium w najlepszą komorę świetlną, zwłaszcza gdy bada się kolory achromatyczne, tzw. trudne, pastelowe, o niskim nasyceniu barwą, także o niskim poziomie jasności – charakterystyczne dla kosmetyków do twarzy jak podkłady lub pudry oraz palety kolorów w typie nude.

Pomimo wypracowania wysokiej jakości źródeł światła i technik ich weryfikacji badanie wizualne nadal pozostaje subiektywne i wpływ błędu obserwatora, zjawisk złudzeń optycznych, a także różnice jakości komór stanowią poważny problem. Wziąwszy pod uwagę powyższe, wiele firm oprócz wyposażenia laboratorium w komorę świetlną decyduje się także na wprowadzenie kontroli spektrofotometrycznej (obiektywnej).

Kontrola obiektywna (instrumentalna / spektrofotometryczna)

Najogólniej ujmując zasadę działania spektrofotometru, można by powiedzieć, iż zamieniają one barwę na liczby. Jednak na początku wynikiem pomiaru jest tzw. krzywa koloru, czyli charakterystyka spektralna barwy badanego przedmiotu, pokazująca udział poszczególnych składowych barw tęczy w badanym kolorze. Spektrofotometry przeliczają te krzywe na trzy współrzędne koloru w trójwymiarowym prostokątnym układzie współrzędnych CIELab: L*, a* i b*. W ten sposób kolor staje się punktem o współrzędnych L*a*b* w przestrzeni CIELab, a różnica kolorów – odległością dwóch punktów w tej przestrzeni. Ta odległość to właśnie owa delta E, z która zmagamy się na co dzień przy pomiarach barwy. Musimy pamiętać, że jest to ogromne uproszczenie, które ma swoje konsekwencje. Po pierwsze: dane wartości L*a*b* dotyczą tylko jednego rodzaju źródła światła oraz określonego kąta obserwatora, dla których pomiar został wykonany. Jeśli użyjemy innego iluminanta lub innego kąta obserwatora, wartości te ulegają zmianie tak, jak inaczej postrzegamy kolor tego samego przedmiotu w różnym oświetleniu. Po drugie: oko ludzkie, a ściślej – nasz mózg, wykazuje różną wrażliwość na różne kolory. Najlepiej ilustruje to barwna rozetka – fot. nr. 3. Jej zrozumienie to klucz do podjęcia optymalnej decyzji o klasie i cenie kupowanego spektrofotometru. Rozetka składa się z elips, a to dlatego, że tolerancje naszego wzroku są w przybliżeniu eliptiodalne. Barwa wewnątrz każdej z elips jest rozróżnialna dla spektrofotometru, lecz jednakowa dla człowieka. I tu tkwi odpowiedź na sakramentalne pytanie o akceptowalną wartość delty E w pomiarze koloru. Odpowiedź ta brzmi: to zależy od koloru. O tym, jak zależy, mówi nam rozetka. Jeśli mamy do czynienia z barwami nasyconymi (obrzeża rozetki, duże pola tolerancji wzroku), to delta E = 2 lub 3, a może nawet więcej, będzie w pełni dopuszczalna i nie spowoduje widocznego odchylenia koloru. Ale gdy będziemy mieli do czynienia z tzw. kolorami achromatycznymi, w okolicy centrum rozetki (małe elipsy tolerancji wizualnej), nawet niewielkie odchylenia barwy będą bardzo szybko zauważalne – kontrolowanie delty E na poziomie 0,5 może okazać się konieczne. Za tak „wyśrubowaną” tolerancją musi iść dokładność i precyzja przyrządu.

Parametry użytkowe spektrofotometrów

By rozsądnie ocenić potrzeby pomiarowe dla naszej kontroli koloru, musimy przeanalizować paletę barw, z którą mamy do czynienia. Jeśli badamy tylko barwy wysoce nasycone, być może przyrząd pomiarowy o niskiej czułości okaże się wystarczający, choć dokładniejsza analiza rozetki w obszarze odcieni pomarańczowych wskaże nam niebezpieczeństwo – tu elipsy tolerancji gwałtownie się zawężają, co oznacza podwyższoną wrażliwość wzroku na zmianę barwy. Jeśli jednak mamy do czynienia z szerszą gamą kolorów, w tym biele, szarości, beże i inne kolory achromatyczne bardzo popularne w sektorze kosmetyków typu make up, musimy sięgnąć po spektrofotometr z wyższej półki. Precyzję pomiaru koloru określają zasadniczo dwa parametry techniczne, które musi nam zadeklarować producent w specyfikacji przyrządu: to powtarzalność i odtwarzalność, podane jako delta E na wzorcowej serii próbek. Im niższa wartość tej delty E, tym dokładniejszy przyrząd. Powtarzalność pokazuje rozrzut odczytów danego przyrządu na tej samej próbce w tym samym miejscu. Odtwarzalność wskaże nam dopuszczalny rozrzut odczytów różnych egzemplarzy tego samego modelu – to tzw. zgodność międzyprzyrządowa. By kontrolować paletę barw zawierającą wspomniane już barwy w typie nude oraz biele, czernie, brązy, powinniśmy wymagać od spektrofotometru powtarzalności nie gorszej niż delta E = 0,01. Odtwarzalność będzie z reguły gorsza. Ale delta E odtwarzalności = 0,1 pozwoli nam stosować w pomiarach wymiennie wiele egzemplarzy danego typu spektrofotometru (np. przyrządy zastępcze na czas serwisu lub kalibracji). Dodatkowo będziemy mogli wprowadzić standardy cyfrowe i zrezygnować z roboczych fizycznych wzorców produkcyjnych. Możliwość tworzenia i pracy ze standardami cyfrowymi sukcesywnie wprowadziła w swoich spektrofotometrach spectro2guide firma BYK Gardner.

Parametry użytkowe spektrofotometrów

By rozsądnie ocenić potrzeby pomiarowe dla naszej kontroli koloru, musimy przeanalizować paletę barw, z którą mamy do czynienia. Jeśli badamy tylko barwy wysoce nasycone, być może przyrząd pomiarowy o niskiej czułości okaże się wystarczający, choć dokładniejsza analiza rozetki w obszarze odcieni pomarańczowych wskaże nam niebezpieczeństwo – tu elipsy tolerancji gwałtownie się zawężają, co oznacza podwyższoną wrażliwość wzroku na zmianę barwy. Jeśli jednak mamy do czynienia z szerszą gamą kolorów, w tym biele, szarości, beże i inne kolory achromatyczne bardzo popularne w sektorze kosmetyków typu make up, musimy sięgnąć po spektrofotometr z wyższej półki. Precyzję pomiaru koloru określają zasadniczo dwa parametry techniczne, które musi nam zadeklarować producent w specyfikacji przyrządu: to powtarzalność i odtwarzalność, podane jako delta E na wzorcowej serii próbek. Im niższa wartość tej delty E, tym dokładniejszy przyrząd. Powtarzalność pokazuje rozrzut odczytów danego przyrządu na tej samej próbce w tym samym miejscu. Odtwarzalność wskaże nam dopuszczalny rozrzut odczytów różnych egzemplarzy tego samego modelu – to tzw. zgodność międzyprzyrządowa. By kontrolować paletę barw zawierającą wspomniane już barwy w typie nude oraz biele, czernie, brązy, powinniśmy wymagać od spektrofotometru powtarzalności nie gorszej niż delta E = 0,01. Odtwarzalność będzie z reguły gorsza. Ale delta E odtwarzalności = 0,1 pozwoli nam stosować w pomiarach wymiennie wiele egzemplarzy danego typu spektrofotometru (np. przyrządy zastępcze na czas serwisu lub kalibracji). Dodatkowo będziemy mogli wprowadzić standardy cyfrowe i zrezygnować z roboczych fizycznych wzorców produkcyjnych. Możliwość tworzenia i pracy ze standardami cyfrowymi sukcesywnie wprowadziła w swoich spektrofotometrach spectro2guide firma BYK Gardner. Rozwiązanie to pozwala na eliminację dodatkowego źródła błędów i wymogów odpowiedniego przechowywania. Standardy cyfrowe wyślemy też łatwo e-mailem naszym partnerom, zleceniodawcom i dostawcom – co usprawnia pracę w całym łańcuchu dostaw, kluczową w erze Przemysłu 4.0.

 

 

 

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 3/2021