Pengukuran Warna untuk Pengisi dan Bubuk Mineral Industri

Warna merupakan parameter kualitas penting untuk banyak pengisi dan bubuk mineral industri berwarna putih dan terang, terutama ketika digunakan dalam aplikasi yang sensitif terhadap penampilan seperti cat, pelapis, plastik, kertas, kosmetik dan material hasil rekayasa.

Tergantung pada jenis mineral dan aplikasi penggunaan akhir, variasi dalam kecerahan, keputihan, kekuningan, atau warna keseluruhan dapat memengaruhi penilaian produk, spesifikasi pelanggan, dan tampilan produk jadi. Pengukuran warna objektif memberikan metode yang konsisten bagi produsen dan pemasok mineral untuk memantau variasi ini dan membandingkan batch produksi dengan standar yang telah ditetapkan.

Mengapa Warna Penting dalam Pengisi Mineral Industri

Bahan pengisi mineral industri dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik, kimia, fungsional, dan optik. Oleh karena itu, pentingnya warna bervariasi tergantung pada material dan aplikasi yang dimaksud.

Kalsium karbonat banyak digunakan sebagai bahan pengisi dan pelapis mineral dalam kertas, cat, pelapis, plastik, dan produk lainnya. Berbagai tingkatan dapat bervariasi dalam hal kecerahan, keputihan, kekuningan, dan kecerahan tergantung pada faktor-faktor seperti sumber mineral, metode pemrosesan, karakteristik partikel, dan perlakuan permukaan. Kalsium karbonat yang dilapisi dan tidak dilapisi juga mungkin memiliki karakteristik penampilan yang berbeda dan harus dievaluasi sesuai dengan spesifikasi produk masing-masing.

Prinsip yang sama berlaku untuk pengisi mineral industri lainnya. Talk dan kaolin digunakan dalam aplikasi di mana penampilan dan konsistensi material jadi mungkin penting. Untuk mineral seperti barit, silika, dan kuarsa, pentingnya warna lebih bergantung pada aplikasinya. Grade berwarna putih atau terang yang digunakan dalam produk yang sensitif terhadap penampilan mungkin memerlukan kontrol warna yang lebih ketat, sedangkan warna mungkin kurang penting ketika mineral dipilih terutama karena sifat fungsionalnya.

Pada berbagai jenis mineral, pengotor alami, kadar air, kondisi pemrosesan, dan perlakuan permukaan dapat menghasilkan perubahan terukur antar batch dalam hal kecerahan, keputihan, kekuningan, atau corak warna.

Alih-alih menerapkan satu target warna universal untuk berbagai mineral dan tingkatan, produsen sebaiknya menetapkan standar dan toleransi yang sesuai berdasarkan material, metode pemrosesan, aplikasi penggunaan akhir, dan persyaratan pelanggan.

Parameter Warna Utama untuk Pengendalian Mutu Mineral

Tergantung pada jenis mineral dan spesifikasi pelanggan, parameter yang relevan dapat mencakup CIE L*a*b*, Hunter Lab, Indeks Keputihan (WI) atau Indeks Kekuningan (YI) yang ditentukan, kecerahan ISO, dan nilai perbedaan warna seperti ΔE. Persamaan yang berlaku, iluminan, pengamat, geometri pengukuran, mode instrumen, dan prosedur persiapan sampel harus didokumentasikan karena hasil yang diperoleh dalam kondisi berbeda mungkin tidak dapat dibandingkan secara langsung.

Ruang warna CIE L*a*b* dinyatakan secara numerik. L* mewakili kecerahan, a* mewakili posisi pada sumbu merah-hijau, dan b* mewakili posisi pada sumbu kuning-biru. Untuk pengisi mineral berwarna putih dan terang, L* dapat digunakan untuk memantau perubahan kecerahan, sedangkan a* dan b* dapat membantu mengidentifikasi pergeseran halus ke arah merah, hijau, kuning, atau biru. Nilai b* negatif menunjukkan pergeseran ke arah biru, sedangkan nilai b* positif menunjukkan pergeseran ke arah kuning.

Hunter Lab adalah ruang warna lain yang dapat digunakan jika diperlukan oleh spesifikasi produk atau sistem kontrol kualitas yang ada. Penggunaan Hunter Lab tidak selalu diperlukan selain CIE L*a*b*; ruang warna yang tepat bergantung pada spesifikasi yang diikuti.

Indeks keputihan (WI) yang ditentukan dapat membantu mengevaluasi material yang mana keputihan merupakan persyaratan kualitas, sedangkan indeks kekuningan (YI) yang ditentukan dapat mengukur pergeseran kekuningan pada material putih atau hampir putih yang sesuai. Rumus yang berlaku harus dinyatakan karena perhitungan keputihan yang berbeda belum tentu dapat dipertukarkan. Nilai WI atau YI yang dihitung menggunakan rumus yang berbeda tidak boleh dibandingkan secara langsung kecuali kesetaraan antara metode tersebut telah ditetapkan. Indeks ini umumnya harus digunakan dalam batasan metode yang berlaku dan untuk membandingkan spesimen dari material yang sama dan penampilan yang serupa.

Kecerahan ISO dapat ditentukan untuk pengisi mineral yang dipasok untuk aplikasi terkait kertas atau bila dipersyaratkan oleh spesifikasi pelanggan. Ini adalah indeks kecerahan standar dan tidak boleh dianggap setara dengan Indeks Keputihan karena kecerahan dan keputihan mengevaluasi aspek penampilan material yang berbeda. Untuk bubuk mineral, metode pengujian dan prosedur persiapan sampel yang berlaku harus disepakati dengan pelanggan.

Nilai perbedaan warna seperti ΔE dapat digunakan untuk membandingkan sampel produksi dengan referensi yang disetujui. Untuk bubuk mineral berwarna putih dan terang, nilai ΔL*, Δa*, dan Δb* individual juga harus ditinjau karena menunjukkan apakah perbedaan tersebut disebabkan oleh perubahan kecerahan atau pergeseran ke arah merah, hijau, kuning, atau biru. Rumus perbedaan warna dan penerimaan yang dipilih toleransi nilai ΔE*ab harus ditentukan berdasarkan spesifikasi produk atau pelanggan. ΔE*ab mungkin cukup untuk perbandingan batch rutin, sedangkan ΔE94 atau ΔE00 dapat digunakan jika diperlukan oleh pelanggan atau aplikasi tertentu.

Sebuah instrumen oleh karena itu, alat yang dipilih untuk kontrol kualitas mineral rutin harus mendukung ruang warna, indeks, dan rumus perbedaan warna yang dibutuhkan, sekaligus memungkinkan kondisi pengukuran tetap konsisten di seluruh sampel.

Persiapan Sampel yang Konsisten Sangat Penting

Pengukuran serbuk memerlukan kontrol yang cermat terhadap persiapan sampel. Hasil spektrofotometri dapat bervariasi tergantung pada kepadatan serbuk, kedalaman sampel, pengemasan, karakteristik partikel, dan kondisi permukaan. Oleh karena itu, penyajian sampel yang konsisten sangat penting.

Faktor-faktor seperti jumlah bubuk, kedalaman sampel, jenis wadah, metode pengisian, metode pengemasan, kondisi permukaan, dan prosedur pengukuran harus distandarisasi sedapat mungkin. Hal ini membantu memastikan bahwa perbedaan yang diamati mewakili material itu sendiri dan bukan variasi yang muncul selama persiapan sampel.

Ukuran partikel dan keseragaman sampel juga perlu dipertimbangkan. Untuk bubuk dengan partikel yang lebih besar atau tampilan yang kurang seragam, area pengukuran yang lebih besar dapat memberikan rata-rata yang lebih baik di seluruh sampel dan meningkatkan pengulangan hasil.

Bila diperlukan, beberapa pengukuran yang diambil pada posisi sampel yang berbeda dapat memberikan nilai rata-rata yang lebih representatif. Jumlah dan lokasi pengukuran harus tetap konsisten di seluruh sampel.

Konica Minolta CM-16d untuk Pengukuran Bubuk Mineral Industri

Untuk pengukuran warna rutin pada bubuk mineral, Spektrofotometer Konica Minolta CM-16d dapat digunakan dengan Attachment Material Granular CM-A184.

CM-A184 menyajikan sampel bubuk dan butiran secara konsisten, mendukung prosedur pengukuran standar ketika sampel produksi dibandingkan dengan standar referensi yang disetujui.

Tergantung pada metode yang dipilih, CM-16d dapat melaporkan CIE L*a*b*, Hunter Lab, WI berdasarkan ASTM E313-73 atau ASTM E313-98, YI berdasarkan ASTM E313-73 atau ASTM D1925, CIE WI/Tint, kecerahan ISO berdasarkan ISO 2470, dan nilai perbedaan warna termasuk ΔE*ab, ΔE94, dan ΔE00.

Pengguna harus memastikan bahwa persamaan, iluminan, dan pengamat yang dipilih sudah benar. geometri pengukuran,Mode SCI atau SCE, dan prosedur persiapan sampel sesuaikan dengan spesifikasi produk atau pelanggan yang berlaku.

CM-16d memiliki waktu pengukuran sekitar 0,7 detik, mendukung pengukuran kontrol kualitas rutin yang efisien ketika beberapa sampel atau batch produksi perlu dievaluasi. Desainnya yang ringkas dan portabel memberikan fleksibilitas untuk digunakan di laboratorium kontrol kualitas dan lingkungan produksi yang sesuai.

Untuk material mineral yang kasar atau sangat tidak seragam, area pengukuran harus dipertimbangkan dengan cermat. Instrumen yang menawarkan area pengukuran lebih besar seperti Spektrofotometer Konica Minolta CM-5 dalam konfigurasi area luas yang sesuai dapat memberikan rata-rata yang lebih representatif.

Mendukung Kualitas Mineral yang Konsisten

Pengukuran warna objektif memberikan data terukur kepada produsen dan pemasok mineral untuk memantau tampilan produk, mempertahankan mutu yang telah ditetapkan, dan mengidentifikasi variasi antar batch produksi.

Untuk kalsium karbonat, talk, kaolin, semen putih, dan bahan mineral putih atau berwarna terang lainnya, parameter warna dan kondisi pengukuran yang sesuai harus dipilih berdasarkan bahan, aplikasi, dan spesifikasi pelanggan yang berlaku, bukan menerapkan kriteria yang sama untuk setiap produk.

Hubungi Konica Minolta Sensing untuk mempelajari lebih lanjut tentang solusi pengukuran warna untuk aplikasi mineral industri.