Der Yellowness-Index von ASTM International bietet einen messbaren Standard für die Bewertung des Vergilbungsgrads von weißen oder hellen Materialien, wie z. B. Kunststoffen. Dieser Standard bestimmt den Grad der Vergilbung und ermöglicht es Unternehmen, Qualitätskontrollprozesse durchzuführen, um die Produktkonsistenz zu erhalten. Bei der Prüfung wird ein Spektralphotometer zur Quantifizierung der Farbmessung eingesetzt.

Das APHA-Farbsystem ist die gebräuchlichste Skala zur Messung des Gelbwertes von Flüssigkeiten. Es wird von der chemischen Produktion bis zur pharmazeutischen Entwicklung eingesetzt.

Materialien, die eine Beobachtung der Gelbfärbung erfordern

Bei verschiedenen Kunststoffen ist die Beobachtung der Gelbfärbung aufgrund der Veränderungen erforderlich, die diese Materialien bei der Verarbeitung erfahren. Zu diesen Kunststoffen gehören:

  • Polyvinylchlorid (PVC)
  • Polycarbonat (PC)
  • Gereinigte Terephthalsäure (PTA)
  • Polyethylenterephthalat (PET)

Gelbfärbung tritt bei PET aufgrund von Oxidation auf. Mit der zunehmenden Verwendung von recyceltem PET (rPET) müssen die Hersteller die Farbe messen, um der Vergilbung entgegenzuwirken und das richtige Verhältnis von optischen Aufhellern zu bestimmen, das erforderlich ist, um die Vergilbung zu mindern. 

Was ist der Yellowness-Index?

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Der Yellowness-Index (YI) misst die Vergilbung aufgrund von Produktveränderungen. Der ASTM E313 Yellowness Index ist die gängigste Methode zur Bestimmung des Vergilbungsgrades von Materialien wie Kunststoffen. Die Norm enthält definierte Indizes zur Messung der Abweichung vom idealen Weiß. Er wird nach der folgenden Formel berechnet:

YI = (100CxX - CzZ)/Y

Die Variablen X, Y und Z sind CIE-Tristimuluswerte, die die Farbe und deren Wahrnehmung ausdrücken. Cx und Cz hängen von der Lichtart und dem Beobachter ab. Bei der Berechnung wählt der Benutzer die Werte für diese Koeffizienten aus einer Tabelle aus, die den Einstellungen des Spektralphotometers entspricht. Die ASTM E313 fasst die Berechnungen zu einem einzigen Wert zusammen, der den Vergilbungsgrad einer Probe angibt. Je niedriger der Wert ist, desto weniger gelb ist das Material.

Der YI-Wert wird üblicherweise als Unterschied im Gelbwert zwischen einer Produktprobe und dem Original oder der Referenz angegeben und als Delta YI (∆YI) bezeichnet.

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Prüfung auf Vergilbung in Kunststoffen

Sie können den Gelbwert eines Materials mit Hilfe eines Spektralphotometers ermitteln. Diese Lösung erfasst die CIE-Tristimuluswerte und enthält zur Vereinfachung der Berechnungen feste Zahlen für die Lichtart und den Beobachter in der Formel für den Gelbwertindex.

Vorteile der Verwendung des Yellowness-Index

Die Verwendung dieser ASTM-Norm bedeutet, dass die Gelbfärbung von Kunststoffen nach einem festgelegten Leitfaden gemessen wird. Dies ist wichtig, da die Gelbfärbung von unpigmentierten Polymeren oft auf eine Verschlechterung durch Temperatur, UV-Strahlung oder Chemikalien hinweist. Nicht gefärbte Kunststoffe können auch die Qualitätswahrnehmung der Verbraucher beeinflussen und ihre Kaufentscheidungen beeinflussen. Wenn die Gelbfärbung mit einem Spektralphotometer festgestellt wird, können Unternehmen ihre Prozesse oder Rohstoffe anpassen und die Zugabe von optischen Aufhellern regulieren, um die ideale Farbe zu erreichen.

Was ist das APHA-Farbsystem?

Während der Vergilbungsindex für Feststoffe gilt, misst die Farbskala der American Public Health Association (APHA) oder Hazen-Skala die Reinheit von transparenten Flüssigkeiten auf einer Skala von 0 bis 500, wobei 0 die klarste ist. Die Messung basiert auf Verdünnungen von Platin-Kobalt-Lösung (PtCo). Die ASTM-Norm D1209 erstellt einen Test zur Messung klarer Flüssigkeiten in APHA-Einheiten.

Die APHA-Farbskala findet in zahlreichen Branchen Anwendung, darunter in der Erdöl-, Chemie- und Pharmabranche. 

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Test auf Gelbfärbung in Flüssigkeiten

Es gibt keine physikalischen Flüssigkeitsstandards, die speziell für die Überprüfung des Gelbwertindexes von Flüssigkeitsproben im Laufe der Zeit entwickelt wurden. Der Yellowness-Index ist als mathematische Funktion definiert, so dass eine perfekte klare Flüssigkeit mit 100 % Durchlässigkeit, die typischerweise durch eine mit DI-Wasser gefüllte Transmissionszelle repräsentiert wird, einen YI-Wert von 0 aufweist.

Eine gute Umgehungslösung ist jedoch die Verwendung eines sehr stabilen APHA/Pt-Co-Flüssigkeitsstandards im Vergilbungsbereich Ihres Produkts als Anwendungsdiagnose, um Ihre Flüssigkeitsmessung im Laufe der Zeit zu überwachen.

  1. Kaufen Sie einen APHA/Pt-Co 500 Farbstandard, der der ASTM D1209 entspricht. Bereiten Sie einen flüssigen APHA/Pt-Co-Zwischenstandard vor, der in seiner Gelbfärbung Ihrer Probe ähnlich ist, indem Sie einen APHA/Pt-Co 500-Farbstandard mit DI-Wasser gemäß ASTM D1209 verdünnen.
  2. Standardisieren Sie die HunterLab-Kugellösung im TTRAN-LAV-Modus mit Ihrer mit DI-Wasser gefüllten Zelle.
  3. Lesen Sie die mit DI-Wasser gefüllte Küvette als PQ-Schritt (Performance Qualification) nach der Standardisierung ab. Sie sollten CIE L* = 100, a* = 0, b* = 0 und YI = 0,0 erhalten, wenn die Lösung korrekt eingestellt und standardisiert ist.
  4. Lesen Sie die Küvette mit dem flüssigen APHA/Pt-Co-Farbstandard ab und ermitteln Sie den Wert des Gelbwertindex dieser stabilen gelben Flüssigkeit am ersten Tag. Von diesem Zeitpunkt an wird dieser APHA-Pt-Co-Flüssigkeitsfarbstandard nach der Standardisierung als weitere Anwendungsdiagnose abgelesen. Der YI-Wert sollte im Laufe der Zeit eng mit dem Basiswert übereinstimmen.
  5. Erstellen Sie ein Diagramm zur statistischen Prozesskontrolle (SPC) mit den YI-Werten des DI-Wassers und des verdünnten flüssigen APHA/Pt-Co-Farbstandards im Zeitverlauf, um die Leistung der Lösung im gleichen Farbraum wie Ihre Probe aufzuzeichnen.

Messung der Gelbfärbung mit einem Spektralphotometer

HunterLab verfügt über mehr als 70 Jahre Erfahrung in der Spektralphotometrie und marktführende Lösungen für die Messung von Farbe, einschließlich Vergilbung. Wir bieten innovative Optionen für die Kunststoffindustrie und verschiedene Flüssigkeiten, einschließlich Chemikalien und Pharmazeutika. Kontaktieren Sie uns, um mehr über unsere Produkte zu erfahren oder eine Preis- und Bestellberatung in Anspruch zu nehmen.