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Das robuste Spektralphotometer Aeros eignet sich zur berührungslosen spektralen Farbmessung von großen, unregelmäßig geformten Proben jeder Art, wie Schüttgut und Kleinteile. Bild: Hunterlab

| von Susanne Zoepf, Marketing, Jansen Hunterlab Europe
  • Spektralphotometrische Messung ist eine berührungslose Methode, um während des Produktionsprozesses von Granulaten die Farbe des Produktes zu überwachen.
  • Das vorgestellte Spektralphotometer vereinfacht die Qualitätskontrolle von Granulat durch zuverlässige Messergebnisse und einfache Handhabung.
  • Automatische Höheneinstellung des Sensors und schnelle Mittelwertbildung aus mehreren Messungen ermöglichen hohe Reproduzierbarkeit bei einfacher Probenvorbereitung.

Verändert sich die Farbe des Endproduktes, gilt es rechtzeitig einzugreifen, um Fehlproduktion zu minimieren und möglichst viel des Produkts zu retten. Dazu müssen Farbveränderungen frühzeitig erkannt werden. Hierbei helfen spezielle Messtechniken, um während der Produktion zuverlässige Kontrollen bei einfacher Handhabung durchzuführen.

Mit einem Spektralphotometer, dessen Sensor über der Probe agiert, lässt sich die Farbe eines Granulates exakt bestimmen. Die berührungslose Messmethode ist sehr anwenderfreundlich und liefert reproduzierbare Messergebnisse mit hoher Wiederholgenauigkeit. Besondere Eigenschaften sind dabei:

Berührungslose Messung

In der Verarbeitung haben einige Produkte die Form von Pellets, Granulat oder Chips, sind also kein flächiger Festkörper. Deshalb wird das Produkt zur Farbmessung in eine Schale gefüllt und die Oberfläche der Partikel als Ganzes betrachtet. Die Messung erfolgt berührungslos von oben. Die automatische Höhenanpassung stellt den optimalen Abstand der Probe zum Sensor sicher.

Einfache Handhabung

In der Probenmessung herrschte lange Uneinigkeit, wie man die Proben aufbereitet, damit die Messungen möglichst stabil und wiederholbar sind. Als mögliche Techniken wurden bisher favorisiert:

  • das Material einfach in die Schale schütten oder mit der Schale schöpfen,
  • eine Schale bis zum Rand füllen und mit dem Lineal randbündig abstreifen,
  • eine Schale befüllen und einige Sekunden auf eine Rüttelplatte stellen.

Praktische Versuche haben gezeigt, dass das simple Befüllen einer Schale ohne randbündiges Abstreifen oder Rütteln die einfachste Methode zur Probenaufbereitung ist. Entgegen der intuitiven Vermutung, dass eine möglichst glatte Oberfläche erforderlich ist, liefert das einfache Befüllen ohne weitere Maßnahmen die exaktesten Ergebnisse mit der höchsten Wiederholgenauigkeit. Durch eine ausreichende Schichtdicke der Probe in der Schale hat die Farbe des Schalenbodens auch bei transluzenten Proben nachweislich keinen Einfluss auf das Messergebnis.

Viele Messungen, große Messfläche

Granulate sind in Größe und Form unregelmäßig. Einzelne Messungen kleiner Oberflächen würden deshalb stark voneinander abweichen. Das Spektralphotometer Aeros von Hunterlab bildet in 5 s den Mittelwert aus 35 Messungen, während sich die Schale unter dem Sensor hindurch dreht. Dabei wird der Sensor exzentrisch und damit der Messfleck nah am Rand positioniert. Somit betrachtet man insgesamt eine Oberfläche bis 177,25 cm2. Ein Abgleich mit Zwischenmessungen ohne Messblitz garantiert, dass die Messung gegenüber dem vorhandenen Umgebungslicht unempfindlich ist.

Empfohlene Einstellungen

Aus einer Vielzahl an optionalen Farbskalen und Indizes hat sich bei der Messung von Granulat folgende Auswahl bewährt:

  • Farbskala: CIE L*a*b* für die vollständige Farbbeschreibung
  • Farbindex: YI E313 (Gelbgrad)
  • Differenzen: ΔE* oder ΔE*2000
  • Lichtart/Beobachterfunktion: D65/10

Beim Abstimmen der Farbe an verschiedenen Standorten sollten unbedingt Messgeräte des gleichen Modells verwendet werden.

Wozu dient der Gelbgradindex E313?

Speziell bei transluzenten Granulaten gibt der Gelbgrad YI E313 sehr gut Aufschluss über den richtigen Verlauf des Produktionsprozesses. Ein Gelbstich bzw. eine Vergilbung des Endproduktes soll im Prozess vermieden werden. Dieser Farbindex YI E313 wurde durch die ASTM für Papier, Farbe und Kunststoff festgelegt und dient der Angabe, wie weit die Farbe einer Probe von einem idealen Weiß oder idealer Farblosigkeit abweicht. Ein höherer Wert des Gelbgrades bedeutet eine stärkere Vergilbung der Probe.

Das einfache Befüllen einer Schale mit dem Granulat, das während der Produktion schnell und sicher möglich ist, führt durch die Mittelwertbildung über eine ausreichend große Messfläche zu wiederholbaren und exakten Ergebnissen bei der Bestimmung der Farbwerte, insbesondere auch des Gelbgrades YI E313 bei transluzenten Proben. Da bei dem Spektralphotometer die Höheneinstellung des Sensors und die Mittelwertbildung automatisiert erfolgen, muss das Bedienpersonal nicht weiter geschult werden. Auch die integrierte QC Software erleichtert die Handhabung. Das Gerät simuliert die menschliche Farbwahrnehmung gemäß CIE-Normvalenzsystem zuverlässig und reproduzierbar. Es ist robust konstruiert, sodass Schmutz, Staub und Flüssigkeit nicht ins Innere gelangen können und die optischen Komponenten geschützt sind. Damit eignet es sich für jeden Standort, ob im Labor oder in der Produktion.

Analytica 2020 Halle A2 – 303

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