Färgmätning och dess betygsskalor

Hur bedömer man färgen utifrån måttet? Vilka är betygsskalorna och hur skiljer de sig åt? Vi kommer att svara på dessa frågor i denna och nästa artikel.

Funktion och konstruktion av spektrofotometern

Färgmätinstrumentet blev mycket populärt när det stod klart att det gör det möjligt att bestämma färgen på testämnet på ett noggrant sätt, dvs med hjälp av siffror. Den stora fördelen med spektrofotometern är analyshastigheten och enkelheten i provberedningen. Spektrofotometern mäter hur mycket ljus som överförs genom provet den har absorberat. Funktionsmekanismen för denna enhet är baserad på Lambert-Beers lag, som bestämmer förhållandet mellan det absorberade ljuset och tre faktorer, såsom koncentrationen av ämnet, längden på vägen som ljuset färdas när det passerar genom det analyserade ämnet och testämnets extinktionskoefficient. Banlängden är känd vid varje mätning och är lika med mätkyvettens bredd. Spektrofotometern består av flera element:

• ljuskälla, som vanligtvis är en deuterium- eller vätelampa,
• monokromator, som från hela spektrat endast väljer strålningsflödet för den valda våglängden och sedan sänder detta ljus genom kyvetten som innehåller det analyserade provet,
• mätkyvett – en behållare i vilken testämnet hälls,
• detektor, vilken roll är att omvandla elektromagnetisk strålning till en elektrisk signal. Oftast är dessa fotoceller och fotomultiplikatorer.

Mätningen kan starta efter att testprovet placerats i kyvetten och sedan kyvetten i spektrofotometern. Ljuset som sänds ut från källan passerar genom ett prisma eller ett diffraktionsgitter (spridningselement i monokromet). Den lämpliga våglängden som väljs av monokromatorn riktas till kyvetten i vilken provet är placerat. Därefter passerar ljuset genom den analyserade vätskan och faller på detektorn, som visar analysresultatet på enhetens skärm. Färgen på de torra prover och fasta ämnen för vilka det reflekterade ljuset, inte det genomgående ljuset, mäts, utvärderas på ett något annat sätt. Denna metod, som ofta används, bland annat av färg- och lacktillverkare, kommer att diskuteras i nästa artikel. För närvarande används spektrofotometrar i nästan alla industriföretag, där noggrann övervakning och analys av färgskillnader behövs. Spektrofotometrar ersätter alla tidigare färgmätningsmetoder på kvalitetskontrollavdelningar. Tack vare dessa anordningar är det möjligt att övervaka skillnader som uppstår för enskilda prover från olika produktionssatser. Det är värt att betona att dessa enheter anpassar sig till ständigt föränderliga regler för användning av färger och teknologier.

Färgbedömningsskalor

Vätskor och täckmaterial skiljer sig markant. Av denna anledning kommer färgskalorna för deras prover att vara olika för transparenta, klara vätskor och olika för beläggningar och täckande ämnen. För att betygsätta genomskinliga prover används Gardner och APHA – Hazen skalor såväl som andra, som Saybolt-skalan. Färgen på icke-transparenta material kan bedömas med Hunter-skalan och CIELab. Färgmätning och klassificering med hjälp av de ovan nämnda skalorna gör det möjligt att bestämma produktkvaliteten uttryckt med numeriska värden. Genom att mäta färgen på ljuset som passerar genom provet är det möjligt att få detaljer om varje produkt, inklusive färger, mediciner, kemikalier och till och med livsmedel. Det är värt att notera att tack vare kunskapen om färgskalan är det möjligt att välja rätt verktyg för att arbeta för färgmätning.

Färgklassificering av klara vätskor

APHA-Hazen skala

Namnet på denna skala kommer från de första bokstäverna i American Public Health Association, som är den organisation som ansvarar för att implementera den visuella färgskalan som en metod för att bedöma vattenkvaliteten. APHA-skalan, även känd som Hazen-skalan, används för att utvärdera prover av oljor, petroleumderivat, såväl som lösningsmedel, plaster och läkemedel. Detta är en visuell bedömningsmetod baserad på färgerna på vätskemönstren i platina-koboltlösningen. På denna skala är värdet för destillerat vatten 0, och värdet på 500 ppm platina-koboltlösning är 500. Kalibreringskurvan är gjord genom att späda en Pt-Co-lösning (koncentration: 500 ppm). Beroende på provet varierar färgen från transparent och färglös till gul. Produktfärger klassade på APHA-Hazen-skalan kan bestämmas med en spektrofotometer. I den kvantitativa indikationen bestäms spårgulhet. Denna metod kan också användas som en visuell indikator på provnedbrytning efter exponering för ljus, värme och närvaron av föroreningar. Exempel på produkter från PCC Group för vilka denna parameter mäts som en del av kvalitetskontrollen är: EXOPlast OTE3, ROKAnol IT10, ROKAmer G5000E.

Gardner skala

Gardnerskalan skapades för att utvärdera färgerna på transparenta produkter av brun och gul färg. Med denna metod testas ämnen som lacker, oljor, hartser samt fettsyror. Gardnerskalan gör det möjligt att bedöma ljusningen av ett provs färg på grund av processer som orsakar en förändring i substansen. Denna färgförändring mäts och sedan är det utifrån mätningen möjligt att bedöma ämnets ålder, bearbetningsmetod eller ljusexponering. Gardnervågen är gjord av 18 standardlösningar. Idag är denna klassificeringsmetod för färgen på oljor och andra brungula, transparenta ämnen inte populär. Den har ersatts av spektrofotometermätning, som är exakt och har mycket mindre fel än forskarens subjektiva bedömning. Med hjälp av Gardnerskalan utförs kvalitetskontrollen för produkter som ROKAdis 900, EXOdis PC950, ROKAdis PC440.

Saybolt skala

Den tredje skalan för att betygsätta färgen på genomskinliga prover är Saybolt-skalan. Det används för att bestämma kvaliteten på farmaceutiska produkter såväl som produkter av petrokemiskt ursprung, såsom fotogen, dieselbränslen, ofärgade bensin, petroleumvaxer. Med Saybolt-metoden är det möjligt att betygsätta gulheten hos en lätt substans på en skala från -16 (vilket betyder stark färgning) till +30 (vilket betyder en färglös substans). Visuell bedömning på Saybolt-skalan kan ha ett stort fel, vilket beror på skillnader i tolkningen av färger, ljusförhållanden och miljön. På grund av felaktigheten och tvetydigheten i betyget har denna metod även ersatts av automatiska spektrofotometermätningar.

Sammanfattning

Huvudsyftet med färganalys med hjälp av en färgskala är att mäta de föroreningar som finns i provet. Ämnets analyserade färg är dock inte tillräcklig information för att identifiera kontaminering och bedöma produktkvalitet. Den komplementära parametern är resultatet av dimmighetsmätningen. Vissa spektrofotometrar är utrustade med element som möjliggör mätning av dis och färg, vilket möjliggör en konstant kontroll av produktionens kvalitet. Av denna anledning är spektrofotometrar en av de enheter som vanligtvis finns i kvalitetskontrolllaboratorierna.