Pomiar połysku produktów kosmetycznych – teoria i praktyka

W obecnych czasach najskuteczniejszą i zarazem najprostszą metodą kontroli wyglądu, a co za tym idzie i stopnia połysku jest instrumentalna technika pomiarowa. W artykule przybliżone zostaną aspekty teorii pomiaru połysku oraz kwestie, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze oprzyrządowania do kontroli jakości połysku.

Teoria pomiaru połysku

Połysk stanowi wizualną cechę obiektu, zależną od jego powierzchni. Jest on tym lepiej dostrzegalny, im bardziej kierunkowo oświetlana jest badana powierzchnia. Błyszczyk sprawi, że nasze usta będą wyglądać na mokre i będą miały bardzo gładką powierzchnię. Światło padające jest bezpośrednio odbijane przez powierzchnię próbki, prawie w całości w głównym kierunku odbicia, zgodnie z zasadą równości kątów padania i odbicia promienia. Tę zasadę ukazuje rys.1.

Matowa pomadka zawiera dodatki matujące, które wytwarzają wizualne wrażenie mikroszorstkości, rozpraszając światło we wszystkich kierunkach. Im bardziej jednorodne jest rozproszenie światła, tym mniej intensywne będzie odbicie w głównym kierunku. To skutkuje wrażeniem coraz głębszego matu (rys.2).

Urządzenia pomiarowe do badania połysku

Normy międzynarodowe definiują pomiar odbicia zwierciadlanego za pomocą miernika połysku. Natężenie światła jest mierzone w wąskim zakresie kąta odbicia (rys.3).

Źródło światła, symulujące iluminant CIE C, umieszcza się w ogniskowej soczewki kolimacyjnej. Soczewka detektora z otworem w płaszczyźnie ogniskowej uzupełnia podstawową konstrukcję optyczną. Intensywność światła odbitego zależy od materiału i kąta oświetlenia. Wyniki pomiarów odnoszą się do ilości światła odbitego od wzorca (czarnego, wypolerowanego szkła) o określonym współczynniku załamania światła. Wartość miary dla tego zdefiniowanego standardu jest równa 100 jednostkom połysku. Materiały o wyższym współczynniku załamania światła mogą mieć wartość pomiarową powyżej 100 jednostek połysku (GU).

Międzynarodowe normy odnoszące się do pomiaru połysku

ISO 2813 Determination of Specular Gloss of Non-Metallic Paint Films at 20°, 60°, 85°

ASTM D523 Standard Test Method for Specular Gloss

Jak wcześniej wspomniano, kąt oświetlenia ma duży wpływ na wynik pomiaru połysku. W celu uzyskania wyraźnego rozróżnienia w całym zakresie pomiarowym od wysokiego połysku do matowego wystandaryzowane zostały trzy geometrie, czyli trzy różne zakresy (rys.4).

Dlaczego trzy różne zakresy połysku?

Pojedyncza geometria pomiaru, przykładowo 60°, może nie zapewniać dobrej korelacji z wrażeniem wizualnym przy porównywaniu różnych poziomów połysku. Dlatego międzynarodowe normy przewidują pomiar pod trzema różnymi kątami padania, mianowicie 20°, 60° i 85°. Każda z trzech geometrii wykorzystuje tę samą aperturę źródła, ale inną aperturę receptora. Wybór geometrii zależy od tego, czy dokonuje się oceny połysku produktów o wysokim połysku, średnim czy matowym. Geometria 60° służy do porównywania większości próbek i określania, kiedy geometria 20° lub 85° może być bardziej odpowiednia. Geometria 20° jest rekomendowana do porównywania i pomiarów próbek o wartościach połysku 60° wyższych niż 70 GU. Geometria 85° jest natomiast zalecana do pomiarów próbek o wartości połysku 60° niższych niż 10 GU.

Poniższy rys.5 obrazuje przeprowadzone badanie. W badaniu 13 próbek o wzrastającym poziomie połysku (od 1 – próbka matowa, do 13 – próbka o najwyższym stopniu połysku) poddano ocenie wizualnej oraz pomiarom przy użyciu trzech określonych geometrii. Przedstawione na wykresie krzywe obrazują korelację wyniku pomiaru z oceną wizualną. W miejscach, gdzie krzywe wykazują strome nachylenie (liniowość), odczyt połyskomierza dobrze korelował z oceną wizualną. Podczas gdy w części spłaszczenia krzywej (braku liniowości) wynik pomiaru nie wykazywał dobrej korelacji z oceną wizualną. Wykres ten bardzo dobrze obrazuje powyżej przedstawioną zasadę stosowania odpowiedniej geometrii pomiarowej przy określonej wartości połysku próbki.

MicroTRIgloss – odpowiedź na wyzwania związane z pomiarem połysku w branży kosmetycznej

Uniwersalnym rozwiązaniem do jednoczesnego pomiaru we wszystkich trzech geometriach pomiarowych jest nowy połyskomierz microTRIgloss niemieckiej firmy BYK Gardner. Urządzenia pomiarowe serii micro-gloss zyskały globalną renomę w wielu sektorach produkcyjnych dzięki swojej doskonałej czułości pomiarowej oraz trwałości w użytkowaniu (producent deklaruje 10 lat gwarancji na źródło światła). Dodatkowym atutem urządzań mictroTRIgloss jest możliwość doposażenia w szereg akcesoriów do pomiaru produktów kosmetycznych, takich jak: szminki, pudry i cienie czy mokre wymalowania (rys.6).

Autoryzowanym dystrybutorem opisanych w artykule urządzeń oraz innych przyrządów pomiarowych marki BYK Gardner jest firma PTH Eurotom Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie.

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 1/2023