Misurazione del colore e sue scale di valutazione

Come valutare il colore in base alla misurazione? Quali sono le scale di valutazione e in cosa differiscono? Risponderemo a queste domande in questo e nel prossimo articolo.

Funzionamento e costruzione dello spettrofotometro

Lo strumento di misurazione del colore è diventato molto popolare quando è diventato chiaro che consente di determinare il colore della sostanza nell’esame in modo accurato, cioè utilizzando numeri. Il grande vantaggio dello spettrofotometro è la velocità di analisi e la semplicità di preparazione del campione. Lo spettrofotometro misura la quantità di luce che ha assorbito attraverso il campione. Il meccanismo di funzionamento di questo dispositivo si basa sulla legge di Lambert-Beer, che determina la relazione tra la luce assorbita e tre fattori, come la concentrazione della sostanza, la lunghezza del percorso che la luce percorre quando passa attraverso la sostanza analizzata e il coefficiente di estinzione della sostanza in esame. La lunghezza del percorso è nota durante ogni misurazione ed è uguale alla larghezza della cuvetta di misurazione. Lo spettrofotometro è composto da diversi elementi:

• sorgente luminosa, che di solito è una lampada al deuterio o all’idrogeno,
• monocromatore, selezionando dall’intero spettro solo il flusso di radiazione della lunghezza d’onda selezionata, e poi trasmettendo questa luce attraverso la cuvetta contenente il campione analizzato,
• cuvetta di misurazione – un contenitore in cui viene versata la sostanza in esame,
• rivelatore, il cui ruolo è convertire la radiazione elettromagnetica in un segnale elettrico. Molto spesso si tratta di fotocellule e fotomoltiplicatori.

La misurazione può iniziare dopo aver posizionato il campione di prova nella cuvetta e poi la cuvetta, nello spettrofotometro. La luce emessa dalla sorgente passa attraverso un prisma o reticolo di diffrazione (elemento di dispersione nel monocromo). La lunghezza d’onda selezionata dal monocromatore viene diretta alla cuvetta in cui si trova il campione. Successivamente, la luce passa attraverso il liquido analizzato e cade sul rilevatore, che visualizza il risultato dell’analisi sullo schermo del dispositivo. Il colore dei campioni secchi e dei solidi per i quali viene misurata la luce riflessa, non quella passante, viene valutato in modo leggermente diverso. Questo metodo, comunemente usato, tra l’altro dai produttori di pitture e vernici, sarà discusso nel prossimo articolo. Attualmente, gli spettrofotometri vengono utilizzati in quasi tutte le imprese industriali, dove sono necessari un monitoraggio e un’analisi accurata delle differenze di colore. Gli spettrofotometri sostituiscono tutti i precedenti metodi di misurazione del colore nei reparti di controllo qualità. Grazie a questi dispositivi è possibile monitorare le differenze che si ottengono per i singoli campioni di diversi lotti di produzione. Vale la pena sottolineare che questi dispositivi si adattano alle normative in continua evoluzione in merito all’uso di colori e tecnologie.

Scale di valutazione del colore

I liquidi ei materiali di copertura differiscono in modo significativo. Per questo motivo, le scale di classificazione dei colori dei loro campioni saranno diverse per i liquidi trasparenti e chiari e diverse per i rivestimenti e le sostanze di copertura. Per classificare i campioni trasparenti, vengono utilizzati le scale Gardner e APHA – Hazen così come altre, come la scala Saybolt. Il colore dei materiali non trasparenti può essere valutato utilizzando la scala Hunter e CIELab. La misurazione e la classificazione del colore mediante le scale sopra indicano la trasmissione di determinare la qualità del prodotto espressa da valori numerici. Misurando il colore della luce che passa attraverso il campione, è possibile ottenere dettagli riguardanti ogni prodotto, comprese vernici, medicinali, prodotti chimici e persino alimenti. Vale la pena notare che grazie alla conoscenza della scala dei colori, è possibile scegliere gli strumenti giusti con cui lavorare per misurare il colore.

Classificazione del colore dei liquidi trasparenti

Scala APHA-Hazen

Il nome di questa scala deriva dalle prime lettere dell’American Public Health Association, che è l’organizzazione responsabile dell’implementazione della scala visiva dei colori come metodo di valutazione della qualità dell’acqua. La scala APHA, nota anche come scala Hazen, viene utilizzata per valutare campioni di oli, derivati del petrolio, nonché solventi, plastica e prodotti farmaceutici. Questo è un metodo di valutazione visiva basato sui colori dei modelli liquidi della soluzione di platino-cobalto. Su questa scala, il valore dell’acqua distillata è 0 e il valore della soluzione di platino-cobalto di 500 ppm è 500. La curva di calibrazione è ottenuta diluendo una soluzione di Pt-Co (concentrazione: 500 ppm). A seconda del campione, il colore varia da trasparente e incolore a giallo. I colori dei prodotti classificati sulla scala APHA-Hazen possono essere definiti utilizzando uno spettrofotometro. Nell’indicazione quantitativa si determina il giallo delle tracce. Questo può essere utilizzato anche come indicatore visivo della degradazione del campione dopo metodo alla luce, al calore e alla presenza di impurità. Esempi di prodotti di PCC Group per i quali questo parametro viene misurato come parte del controllo di qualità sono: EXOplast OTE3, ROKAnol IT10, ROKAmer G5000E.

Scala Gardner

La scala Gardner è stata creata per valutare i colori di prodotti trasparenti di colore marrone e giallo. Utilizzando questo metodo, vengono testate sostanze come vernici, oli, resine e acidi grassi. La scala Gardner consente di valutare la brillantezza del colore di un campione a causa di processi che provocano un cambiamento nella sostanza. Questo cambiamento di colore viene misurato e quindi in base alla misurazione è possibile valutare l’età, il metodo di lavorazione della sostanza o alla luce. La bilancia Gardner è composta da 18 soluzioni standard. Oggi, questo metodo di valutazione del colore degli oli e di altre sostanze trasparenti giallo-marroni non è popolare. È stato sostituito dalla misurazione dello spettrofotometro, che è precisa e presenta un errore molto minore rispetto alla valutazione soggettiva del ricercatore. Utilizzando la bilancia Gardner, il controllo di qualità viene eseguito per prodotti come ROKAdis 900, EXOdis PC950, ROKAdis PC440.

Scala Saybolt

La terza scala per valutare il colore dei campioni trasparenti è la scala Saybolt. Viene utilizzato per determinare la qualità dei prodotti farmaceutici e dei prodotti di origine petrolchimica, come cherosene, combustibili diesel, benzina non colorata, cere di petrolio. Utilizzando il metodo Saybolt, è possibile valutare il giallo di una sostanza leggera su una scala da -16 (che significa una forte colorazione) a +30 (che significa una sostanza incolore). La valutazione visiva sulla scala Saybolt può contenere un grande errore, derivante dalle differenze nell’interpretazione dei colori, delle condizioni di luce e dell’ambiente. A causa dell’imprecisione e dell’ambiguità della valutazione, questo metodo è stato sostituito anche da misurazioni spettrofotometriche automatiche.

Sommario

Lo scopo principale dell’analisi del colore utilizzando una scala di colori è misurare le impurità presenti nel campione. Il colore della sostanza analizzata non è tuttavia un’informazione sufficiente per identificare la contaminazione e valutare la qualità del prodotto. Il parametro complementare è il risultato della misurazione della foschia. Alcuni spettrofotometri sono dotati di elementi che trasmettono la misurazione della foschia e del colore, che consente un controllo costante della qualità della produzione. Per questo motivo, gli spettrofotometri sono uno dei dispositivi presenti nei laboratori di controllo qualità.