Kleurmeting en de beoordelingsschalen

Hoe de kleur beoordelen op basis van de meting? Wat zijn de beoordelingsschalen en hoe verschillen ze? Deze vragen beantwoorden we in dit en het volgende artikel.

Werking en constructie van de spectrofotometer

Het kleurmeetinstrument werd erg populair toen duidelijk werd dat het de kleur van de teststof op een nauwkeurige manier, dus met getallen, kan bepalen. Het grote voordeel van de spectrofotometer is de snelheid van analyse en eenvoud van monstervoorbereiding. De spectrofotometer meet hoeveel licht door het monster is geabsorbeerd. Het werkingsmechanisme van dit apparaat is gebaseerd op de wet van Lambert-Beer, die de relatie bepaalt tussen het geabsorbeerde licht en drie factoren, zoals de concentratie van de stof, de lengte van het pad dat licht aflegt wanneer het door de geanalyseerde stof gaat , en de extinctiecoëfficiënt van de teststof. De padlengte is bij elke meting bekend en is gelijk aan de breedte van de meetkuvet. De spectrofotometer bestaat uit verschillende elementen:

• lichtbron, meestal een deuterium- of waterstoflamp,
• monochromator, waarbij uit het gehele spectrum alleen de stralingsflux van de geselecteerde golflengte wordt geselecteerd en dit licht vervolgens door de cuvet wordt geleid die het geanalyseerde monster bevat,
• meetkuvet – een container waarin de teststof wordt gegoten,
• detector, welke rol het is om elektromagnetische straling om te zetten in een elektrisch signaal. Meestal zijn dit fotocellen en fotomultiplicatoren.

De meting kan beginnen nadat het testmonster in de cuvet is geplaatst en vervolgens de cuvet in de spectrofotometer. Het licht dat door de bron wordt uitgezonden, gaat door een prisma of diffractierooster (dispersie-element in het zwart-wit). De juiste golflengte geselecteerd door de monochromator wordt gericht op de cuvet waarin het monster zich bevindt. Vervolgens gaat het licht door de geanalyseerde vloeistof en valt op de detector, die het analyseresultaat op het scherm van het apparaat weergeeft. De kleur van de droge monsters en vaste stoffen waarvoor het gereflecteerde licht, niet het passerende licht, wordt gemeten, wordt op een iets andere manier beoordeeld. Deze methode, die veel wordt gebruikt door oa verf- en lakfabrikanten, wordt in het volgende artikel besproken. Momenteel worden spectrofotometers gebruikt in bijna elke industriële onderneming, waar nauwkeurige monitoring en analyse van kleurverschillen nodig zijn. Spectrofotometers vervangen alle eerdere kleurmeetmethoden in kwaliteitscontroleafdelingen. Dankzij deze apparaten is het mogelijk om verschillen te monitoren die optreden voor individuele monsters uit verschillende productiebatches. Het is de moeite waard om te benadrukken dat deze apparaten zich aanpassen aan de voortdurend veranderende regelgeving met betrekking tot het gebruik van kleuren en technologieën.

Kleurbeoordelingsschalen

Vloeistoffen en bekledingsmaterialen verschillen aanzienlijk. Om deze reden zullen de kleurbeoordelingsschalen van hun monsters anders zijn voor transparante, heldere vloeistoffen en verschillend voor coatings en dekkende stoffen. Om transparante monsters te beoordelen, worden Gardner- en APHA-Hazen-schalen gebruikt, evenals andere, zoals de Saybolt-schaal. De kleur van niet-transparante materialen kan worden beoordeeld met behulp van de Hunter-schaal en CIELab. Kleurmeting en beoordeling met behulp van de bovengenoemde schalen maken het mogelijk om de productkwaliteit te bepalen, uitgedrukt in numerieke waarden. Door de kleur te meten van het licht dat door het monster gaat, is het mogelijk om details over elk product te verkrijgen, inclusief verf, medicijnen, chemicaliën en zelfs voedsel. Het is vermeldenswaard dat dankzij de kennis van de kleurenschaal, het mogelijk is om de juiste hulpmiddelen te kiezen om te werken voor het meten van kleur.

Kleurclassificatie van heldere vloeistoffen

APHA-Hazen schaal

De naam van deze schaal komt van de eerste letters van de American Public Health Association, de organisatie die verantwoordelijk is voor de implementatie van de visuele kleurenschaal als methode om de waterkwaliteit te beoordelen. De APHA-schaal, ook bekend als de Hazen-schaal, wordt gebruikt om monsters van oliën, aardoliederivaten, evenals oplosmiddelen, kunststoffen en farmaceutische producten te evalueren. Dit is een visuele beoordelingsmethode op basis van de kleuren van de vloeibare patronen van de platina-kobaltoplossing. Op deze schaal is de waarde van gedestilleerd water 0 en de waarde van 500 ppm platina-kobaltoplossing is 500. De kalibratiecurve wordt gemaakt door een Pt-Co-oplossing te verdunnen (concentratie: 500 ppm). Afhankelijk van het monster varieert de kleur van transparant en kleurloos tot geel. Productkleuren beoordeeld op de APHA-Hazen-schaal kunnen worden bepaald met behulp van een spectrofotometer. In de kwantitatieve indicatie wordt sporengeelheid bepaald. Deze methode kan ook worden gebruikt als een visuele indicator van monsterdegradatie na blootstelling aan licht, hitte en de aanwezigheid van onzuiverheden. Voorbeelden van PCC Group-producten waarvoor deze parameter wordt gemeten als onderdeel van kwaliteitscontrole zijn: EXOplast OTE3, ROKAnol IT10, ROKAmer G5000E.

Gardner schaal

De Gardner-schaal is gemaakt om de kleuren van transparante producten van bruine en gele kleur te evalueren. Met deze methode worden stoffen zoals vernissen, oliën, harsen en vetzuren getest. De Gardner-schaal maakt het mogelijk om de verheldering van de kleur van een monster te beoordelen als gevolg van processen die een verandering in de substantie veroorzaken. Deze kleurverandering wordt gemeten en op basis van de meting is het mogelijk om de leeftijd, verwerkingsmethode van de stof of blootstelling aan licht te beoordelen. De Gardner weegschaal is gemaakt van 18 standaardoplossingen. Tegenwoordig is deze beoordelingsmethode van de kleur van oliën en andere bruingele, transparante stoffen niet populair. Het is vervangen door spectrofotometermeting, die nauwkeurig is en een veel kleinere fout bevat dan de subjectieve beoordeling van de onderzoeker. Met behulp van de Gardner-schaal wordt de kwaliteitscontrole uitgevoerd voor producten zoals ROKAdis 900, EXOdis PC950, ROKAdis PC440.

Saybolt-schaal

De derde schaal voor het beoordelen van de kleur van transparante monsters is de Saybolt-schaal. Het wordt gebruikt om de kwaliteit van farmaceutische producten te bepalen, evenals producten van petrochemische oorsprong, zoals kerosine, dieselbrandstoffen, onbevlekte benzine, petroleumwassen. Met behulp van de Saybolt-methode is het mogelijk om de geelheid van een lichte stof te beoordelen op een schaal van -16 (wat sterke verkleuring betekent) tot +30 (wat een kleurloze substantie betekent). Visuele beoordeling op de Saybolt-schaal kan een grote fout bevatten, als gevolg van verschillen in de interpretatie van kleuren, lichtomstandigheden en de omgeving. Vanwege de onnauwkeurigheid en ambiguïteit van de beoordeling is deze methode ook vervangen door automatische spectrofotometermetingen.

Samenvatting

Het belangrijkste doel van kleuranalyse met behulp van een kleurenschaal is het meten van de onzuiverheden die in het monster aanwezig zijn. De geanalyseerde kleur van de stof is echter niet voldoende informatie om contaminatie te identificeren en de productkwaliteit te beoordelen. De complementaire parameter is het resultaat van de waasmeting. Sommige spectrofotometers zijn uitgerust met elementen die de meting van waas en kleur mogelijk maken, wat een constante controle van de kwaliteit van de productie mogelijk maakt. Om deze reden zijn spectrofotometers een van de apparaten die vaak worden aangetroffen in de laboratoria voor kwaliteitscontrole.