Lakiernictwo i blacharstwo

Każdego roku na rynku pojawiają się nowe modele samochodów, a wraz z nimi nowe kolory. Z producentami samochodów jest trochę jak z projektantami mody - każdy chce czymś zaskoczyć. Nowe kształty, lepszy silnik, a może niepowtarzalny kolor ze specjalnym efektem? I tutaj właśnie zaczynają się kłopoty. Odwzorowanie barwy bardzo często jest trudne, ze względu na różne efekty oraz zmianę koloru wraz ze zmianą kąta padania światła. Aby ułatwić realizację tego zadania coraz częściej firmy związane z branżą motoryzacyjną oferują spektrofotometry - urządzenia służące do pomiaru barwy.

Czym właściwie jest kolor?

Termin „kolor” występuje w powszechnym użytku, można go jednak rozumieć na wiele sposobów. Dla chemików są to pigmenty, barwniki oraz inne podobne substancje. Fizycy natomiast definiując kolor, mierzą jego właściwości optyczne. Dla kolorysty jest to po prostu wrażenie, jakie odbiera jego oko, gdy docierają do niego fale elekromagnetyczne z zakresu widzialnego. W ludzkim oku znajdują się czopki – komórki zbudowane z białka zwanego opsyną, absorbujące fale świetlne o różnych długościach. Mózg potrafi natomiast odbierać i składać informacje przesyłane przez te właśnie komórki przekształcając je w trójwymiarowy obraz. W oku znajdują się tylko trzy rodzaje czopków, dzięki czemu mózg potrafi rozróżnić jedynie kolor czerwony, zielony i niebieski.

W jaki sposób postrzegamy kolory?

Daną barwę możemy zaobserwować poprzez impulsy, które docierając do poszczególnych rodzajów czopków podrażniają je w różny sposób. Szczególnymi przypadkami są czerń i biel. Kolor biały widzimy, jeżeli fale świetlne docierające do oka będą oddziaływały na wszystkie czopki z taką samą intensywnością. Czerń będzie widoczna natomiast jeśli żadne komórki nie zostaną podrażnione. 

Rysunek 1. Absorpcja światła o różnych długościach fali przez czopki 

Udowodniono, że kobiety widzą kolory lepiej niż mężczyźni. Fakt ten wynika z położenia genów odpowiedzialnych za widzenie barw. Geny determinujące widzenie czerwieni i zieleni są położone bardzo blisko siebie na chromosomie X. Jak wiadomo u mężczyzn występuje tylko jeden taki chromosom. Każde uszkodzenie genu ujawnia się natychmiast brakiem prawidłowego rozpoznawania barw. Nie ma możliwości skompensowania defektu przez drugi chromosom X, jak jest to możliwe w przypadku kobiet. Co więcej, u części kobiet występują mutacje powodujące powstanie czterech zamiast trzech rodzajów światłoczułych białek, co w konsekwencji skutkuje zdolnością do lepszego postrzegania kolorów. Fakt ten nie jest cechą wyłącznie ludzką. Większość małp płci męskiej widzi dwubarwnie – posiada jeden chromosom X z jednych rodzajem opsyny. Samice natomiast, posiadając dwa chromosomy X, mogą w drodze dziedziczenia otrzymać nieco różniące się geny opsyny, a wynikiem tego jest widzenie trichromatyczne.

Jak kolory rozróżnia spektrofotometr?

Coraz częściej do badania kolorów oraz rozróżniania barw są używane spektrofotometry. Jak to się dzieje, że urządzenia elektryczne są przystosowane do rozpoznawania kolorów, skoro nie mają światłoczułych komórek ani chromosomu X?

W spektrofotometrach bardzo ważnym elementem budowy jest źródło światła – zazwyczaj jest to dioda LED. Wiązka światła ukształtowana przez diodę trafia na próbkę pod odpowiednim kątem, następnie zostaje odbita i skierowana na rząd czujników. Pomiar spektrofotometryczny wykonywany jest w każdym przedziale długości fal z wysoką dokładnością, a wynik przedstawiany w postaci zestawu liczb opisujących widmo światła widzialnego. Na rynku dostępne są spektrofotometry o różnych geometriach pomiarowych. Wynik obserwacji obiektu jest zależny od warunków oświetleniowych, kąta obserwacji obiektu oraz kąta padania światła. Dla prawidłowego określenia koloru konieczny jest pomiar trójkątowy. Na rynku dostępne są spektrofotometry sześcio- a nawet dwunastokątowe, które czasem są wyposażone w kamerę. Około 80% kolorów pojawiających się na samochodach posiada specjalne efekty, które w zależności od kąta padania światła wykazują różne właściwości.

Rysunek 2. Odbicie światła przez płatki metaliczne.

Rysunek 3. Pomiar wielokątowy spektrofotometrem.

Na powłoce metalicznej światło odbijane jest pod różnymi kątami, ze względu na orientację płatków metalu w warstwie. Przy lakierach efektowych rekomendowane jest zatem użycie spektrofotometrów wielokątowych. Urządzenia te, wyposażone są w funkcje pomiaru grubości ziarna determinowanej przez średnicę cząstek obecnych w powłoce oraz ich orientację. Dodatkowo możliwy jest pomiar tzw. iskrzenia. Wiele spektrofotometrów wyposażonych jest w wewnętrzną, wbudowaną pamięć, która pozwala na przechowywanie pomiarów. Dane pomiarowe mogą być wyświetlane w postaci numerycznej oraz na wykresach lub widmach dla lepszego zobrazowania wyników. Uzyskanie satysfakcjonujących wyników pomiarów możliwe jest przy odpowiednich warunkach środowiskowych.

Czy spektrofotometr zastąpi ludzkie oko?

Pytanie przypomina mi dyskusję na temat inteligencji komputerów. Można więc spokojnie powiedzieć – Nie bójmy się, że maszyny będą postrzegać świat jak ludzie, bójmy się abyśmy nie postrzegali otaczającego świata jak maszyny.

Weronika Stefaniak
Specjalista ds. receptur - kolorystka
Multichem Sp. z o.o. producent lakierów marki Profix