Introdução a Espectrofotometria da refletância aplicada à medição de cor

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SENAI CETIQT
Centro de Tecnologia da Indústria Química e Têxtil
Engenharia Química
Introdução a Espectrofotometria da refletância aplicada à medição de cor
Priscila Spata e Rafaela Naegele
Objetivo
	Verificar as funcionalidades dos equipamentos e softwares e utilizar os conhecimentos obtidos pela metodologia para medir as amostras apresentadas.
Introdução
 Contextualização
A espectrofotometria é um método utilizado para medir o quanto uma substância absorve a luz. Mede-se a intensidade de quando um feixe de luz passa através da amostra, ou seja, é um método que estuda a interação da luz com a matéria e a partir desse princípio permite é possível realizar diversas análises, pois cada amostra absorve, transmite ou reflete luz ao longo de um determinado intervalo de comprimento de onda. 
Através da colorimetria, pode-se expressar a cor de uma forma numérica, onde utiliza-se o espectrofotômetro para medição por refletância de uma amostra. Esta forma numérica de se obter a cor é possível, desde que se trabalhe com valores padronizados quanto as fontes luminosas, geometrias de observação e sensibilidade média do olho humano.
Cada objeto possui um poder individual de absorção, sendo assim possível captar e absorver determinadas faixas do espectro de luz. A luz que não é absorvida é refletida. Os raios de luz refletida não possuem cor, apenas possuem as informações de composição espectral. A cor das substancias se deve a absorção de certos comprimentos de ondas da luz branca que incididos sobre a amostra, deixando transmitir ao observador apenas os comprimentos que não foram absorvidos, assim produzindo a sensação de cor.
Quanto mais concentrada for a amostra, maior será a absorção de luz. Por outro lado, a cor da amostra é determinada pela cor da luz transmitida.
O resultado obtido através da espectrofotometria é dado por um gráfico que é conhecido como espectro. Nele estão contidas as informações de intensidade por comprimento de ondada fonte de luz. Dentro dessa faixa de comprimento desejada é possível realizar medições, onde essa medida torna-se mais eficaz e específica, pois não há um número de dados excessivos para obter o resultado esperado.
Para realizar as medições num espectrofotômetro é sempre necessário realizar a calibração do instrumento utilizando padrões previamente conhecidos. Ele realiza a medição da quantidade de fótons (a intensidade da luz) absorvida depois de passar pela amostra. Alguns componentes são comuns a todos os espectrofotômetros como a luz que é fornecida por uma lâmpada é fracionada pelo prisma (monocromador) nos comprimentos de onda que a compõem (luzes monocromáticas).
CIE L*a*b e L*c*h
A CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) uma organização sem fins lucrativos, considerada uma autoridade na ciência da luz e da cor, definiu os espaços de cores CIE XYZ, CIE L*a*b*, incluindo o CIE L*C*h, para comunicar e expressar a cor dos objetos. Estes sistemas permitem aos usuários avaliar atributos de cor, identificar inconsistências, e comunicar os seus resultados de maneira numérica e precisa.
CIE L*a*b
Em 1976 a CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) especificou dois espaços de cores; um deles foi intencionado para uso com cores com iluminação própria (ex.: monitor de televisão) e o outro foi intencionado para uso com cores de superfície, O último é conhecido como espaço de cores CIE 1976
O CIELAB permite a especificação de percepções de cores em termos de um espaço tridimensional. 
A axial L é conhecida como luminosidade e se estende de 0 (preto) a 100 (branco). As outras 2 coordenadas a* e b* representam respectivamente avermelhar – esverdear e amarelar – azular.
L* = Luminosidade (+ mais claro, - mais escuro)
a* = coordenada vermelho/verde (+a indica vermleho e –a indica verde)
b* = coordenada amarelo / azul (+b indica amarelo e –b indica azul)
Figura 1: Espaço de cor L*a*b
CIE L*c*h
Neste espaço de cor, L* indica luminosidade, C* representa a saturação, e h é o ângulo de tonalidade. O valor de saturação C*, representa a distância do eixo de luminosidade (L*) e inicia em zero no centro. O ângulo de tonalidade começa no eixo +a*, e se movimenta em sentido anti-horário. É expresso em graus (por exemplo, 0° é vermelho e 90° é amarelo).
L* = luminosidade
c* = Saturação
h = tonalidade
Figura 2: Espaço de cor L*c*h
Iluminantes
D 65 
Iluminante padrão D65: Luz do dia média (incluindo a região de comprimento de onda ultravioleta) com uma temperatura de cor correlacionada de 6504K
A 
Iluminante padrão A: luz incandescente com uma temperatura de cor correlacionada de 2856K
CWF 
Iluminante padrão C: Luz do dia média (não incluindo a região de comprimento de onda ultravioleta) com uma temperatura de cor correlacionada de 6774K
Figura 3:Iluminantes
Observador 10º
Devido ao observador padrão 1931 de 2 graus não ser apropriado para julgamento visual de cores em áreas maiores a CIE definiu um segundo jogo de funções de observador em 1964 conhecido com dado suplementar de observador baseado em experimentos de igualação de cores com um campo de 10 graus equivalente a visualização de uma pequena área de 8,8mm a uma distância do comprimento de um braço (50cm).
Materiais e Métodos:
Materiais:
Computador
Espectrofotômetro de refletância colorimétrica da marca Konica Minolta
Amostras para calibração de tecidos branco e preto
Amostras de tecidos das cores verde, laranja, azul e amarelo
Software SpectraMatch
Métodos:
Foram utilizados um espectrofotômetro de refletância juntamente com o programa SpectraMatch para a medição colorimétrica das amostras de verde, laranja, azul e amarelo.
Primeiramente, foi utilizado uma amostra padrão de branco e preto para a calibração do aparelho.
Posteriormente foi feita a medição das amostras, onde durante a medição o instrumento não pode ser movimentado.
Houve mudança nos iluminantes e foi utilizado os espaços Lab e LCh.
Figura 4: Foto dos aparelhos utilizados
Figura 5:Fotos das amostras de azul e verde utilizadas
Figura 6: Foto das amostras de amarelo e vermelho utilizadas
Análise dos Resultados:
Através da medição das amostras com o espectrofotômetro de refletância colorimétrica e com o uso do software SpectraMatch foi possível encontrar os resultados abaixo:
Figura 7: Resultado amostra verde pelo software
Figura 8:Resultado amostra preto pelo software
Figura 9: Resultado amostra laranja pelo software
Figura 10: Resultado mostra branco pelo software
Figura 11:Resultado amostra azul pelo software
Figura 12: Resultado amostra amarela pelo software
As diferenças do amarelo, laranja, azul e verde e iluminantes:
L*a*b
Amarelo
A amostra de amarelo possui: 
1) L 85,64 em iluminante D65 – 10º , a* de 2,48 e b* de 91,54 
2) L 89,51 em iluminate A – 10º , a* de 11 e b* de 89,69
3) L 89,11 em iluminante CWF -10º , a* de 0,02 e b* 102,39
Isso significa que:
É realmente uma amostra de amarelo porque o b está positivo e com um valor muito alto onde fica o amarelo nas coordenadas cromaticas, e o a+ indica que ele tem muito pouco de vermelho.
O 3 seria o mais amarelo porque tem muito pouco de a+ (que seria o vermelho) e o b+ dele é o maior indicando muito amarelo. Já o 2 indica que esse amarelo tem mais vermelho porque o a+ é maior, quase que um tom laranja. O 1 é um meio termo desses.
O L do 2 indica que ele é o mais claro e o L do 1 o mais escuro.
Laranja
A amostra de Laranja possui: 
1) L 52,65 em iluminante D65 – 10º , a* de 62,82 e b* de 90,62
2) L 62,66 em iluminate A – 10º , a* de 57,83 e b* de 107,88
3) L 57,69 em iluminante CWF -10º , a* de 46,30 e b* 99,31
Isso significa que:
É realmente uma amostra de laranja porque o b está positivo e com um valor mt alto onde fica o amarelo nas coordenadas cromaticas, e o a+ muito alto indica que ele tem muito de vermelho.
O 1 seria o mais alaranjadomais forte e com mais fundo de vermelho, porque tem muito de a+ (vermelho) e o b+ dele é o maior indicando muito amarelo. Já o 2 indica que tem muito b+ (amarelo) e menos vermelho (a+). E 3 indica menos vermelho (a+) e menos amarelo (b+) em comparação aos demais, é um meio termo desses.
O L do 1 indica que ele é o mais escuro e o L do 2 o mais claro.
Azul
A amostra de azul possui: 
1) L 33,42 em iluminante D65 – 10º , a* de 8,54 e b* de -56,99 
2) L 26,20 em iluminate A – 10º , a* de -17,89 e b* de -67,44
3) L 26,59 em iluminante CWF - 10º , a* de 9,64 e b* -70,78
Isso significa que:
É realmente uma amostra de azul o porque o b está muito baixo ou negativo onde fica o azul nas coordenadas cromaticas.
O 3 seria o mais azul porque tem o b negativo (azul) e de maior valor, e com a positivo com um pouco de vermelho. Já o 1 indica que é menos azul porque o b- é menor, e tem o a+ puxando um pouco para o vermelho. O 2 é o meio termo de azul mas tem o a- indicando mais verde. 
O L do 2 indica que ele é o mais escuro e o L do 1 o mais claro.
Verde
A amostra de Verde possui: 
1) L 47,97 em iluminante D65 – 10º , a* de -44,97 e b* de 16,71 
2) L 44,42 em iluminate A – 10º , a* de -42,33 e b* de 6,91
3) L 45,51 em iluminante CWF - 10º , a* de -32,80 e b* 15,41
Isso significa que:
É realmente uma amostra de verde porque o a está negativo onde fica o verde nas coordenadas cromaticas, e o b+ indica que ele tem muito pouco de amarelo.
O 1 seria o mais verde tem o a- (verde)maior e o b+ maior indicando um pouco de amarelo. Já o 3 indica émenos verde porque o a- tem o menor valor, indicando até um leve tom de verde azulado devido ao b+ ter um valor um pouco alto. O 2 é um meio termo desses.
O L do 2 indica que ele é o mais escuro e o L do 1 o mais claro.
L*c*h
Amarelo
A amostra de amarelo possui: 
1) L 85,64 em iluminante D65 – 10º , c* de 91,58 e h* de 88,45 
2) L 89,51 em iluminate A – 10º , c* de 90,36 e h* de 83,01
3) L 89,11 em iluminante CWF - 10º , c* de 102,39 e h* de 89,99
Isso significa que:
O 2 é o mais claro devido o L ser maior e o 1 é o mais escuro devido o L ser menor.
O 3 é o mais saturado porque seu c é maior e o 2 o menos saturado porque seu c é menor.
Laranja
A amostra de Laranja possui: 
1) L 52,65 em iluminante D65 – 10º , c* de 110,26 e h* de 55,27
2) L 62,66 em iluminate A – 10º , c* de 122,40 e h* de 61,80
3) L 57,69 em iluminante CWF - 10º , c* de 109,58 e h* 65,01
Isso significa que:
O 2 é o mais claro devido o L ser maior e o 1 é o mais escuro devido o L ser menor.
O 2 é o mais saturado porque seu c é maior e o 3 o menos saturado porque seu c é menor.
Azul
A amostra de azul possui: 
1) L 33,42 em iluminante D65 – 10º , c* de 57,62 e h* de 278,52 
2) L 26,20 em iluminate A – 10º , c* de 69,77 e h* de 255,14
3) L 26,59 em iluminante CWF - 10º , c* de 71,44 e h* 277,76
Isso significa que:
O 1 é o mais claro devido o L ser maior e o 2 é o mais escuro devido o L ser menor.
O 3 é o mais saturado porque seu c é maior e o 1 o menos saturado porque seu c é menor.
Verde
A amostra de Verde possui: 
1) L 47,97 em iluminante D65 – 10º , c* de 47,98 e h* de 159,62 
2) L 44,42 em iluminate A – 10º , c* de 42,89 e h* de 170,73
3) L 45,51 em iluminante CWF - 10º , c* de 36,23 e h* 154,84
Isso significa que:
O 1 é o mais claro devido o L ser maior e o 2 é o mais escuro devido o L ser menor.
O 3 é o mais saturado porque seu c é meior e o 2 o menos saturado porque seu c é menor.
Conclusão:
A cor é um importante atributo para a indústria, principalmente a alimentícia, de cosméticos e a têxtil. A indústria faz um controle rigoroso durante cada etapa da produção, os instrumentos de medição colorimétrica são utilizados para verificar a cor do ingrediente e avaliar a eficiência de processos pra obter ou manter a cor do produto desejada. 
Em todas as áreas de ciência e da engenharia a medição tem um papel muito relevante já que da sua confiabilidade dependem os processos de manufatura e está presente em todos os inter-relacionamentos humanos. Se não houvesse sistemas para padronização em massa, a vida moderna seria mais difícil. Por isso os ensaios da medição colorimétrica são importantes, pois controlam a consistência da cor, uniformidade, brancura, saturação, cromaticidade, entre outros, e consequentemente melhoram a qualidade do produto até chegar ao consumidor.
Referências Bibliográficas
<http://sensing.konicaminolta.com.br/2015/08/compreendendo-o-espaco-de-cor-cie-lch/>(Acesso em 29 de Agosto de 2019)
<http://sensing.konicaminolta.com.br/2013/11/entendendo-o-espaco-de-cor-lab/>(Acesso em 29 de Agosto de 2019)
<http://sensing.konicaminolta.com.br/2015/06/compreenda-os-iluminantes-padrao-na-medicao-de-cor/> (Acesso em 29 de Agosto de 2019)
	10	/04/2019