白度表征的是白色或近白色樣品白的程度,數(shù)值越大,代表越白。白色在色彩空間中處于很狹窄的范圍內(nèi),也可以用我們常用的三維色彩空間L*a*b*來表示,但是人們一般習慣使用白度(WI)這種一維的表示方法來衡量樣品白的程度。白度的表示方法有很多種,不同行業(yè)采用的方法不盡相同,使用較多的方法主要是藍光白度和CIE白度,另外還有甘茨白度、Hunter白度、Berger白度等方法。
下圖為白紙樣品在不同白度方法下的白度數(shù)據(jù):
國際和國內(nèi)的很多標準會引用不同的方法來定標,需要注意的是有些標準即使引用的方法相同,也會由于其規(guī)定的測量條件差異而導(dǎo)致最終結(jié)果的不同,也有的標準中引用了不止一種方法。下面我們來舉例說明:
首先我們來看一下藍光白度,藍光白度是單波段白度公式,測量的是短波段457nm的藍光漫反射因數(shù),用R457表示。
紙張行業(yè)多數(shù)采用藍光白度的方法,但是因為標準的不同,稱呼上也有所差異,例如ISO亮度、D65亮度、TAPPI亮度等,對應(yīng)的標準分別如下:
ISO2470中規(guī)定了使用積分球式儀器來測量,2470-1為室內(nèi)日光條件C光源下測量得到R457,稱為ISO亮度;2470-2為室外日光條件D65光源下測量得到R457,稱為D65亮度。
國標GB/T7974遵循的是ISO2470-2標準,并增加了D65熒光亮度的測量方法,要求儀器具有420nm的UV濾鏡,UV校準條件下得到的R457與420nmUV排除條件下得到的R457的差值為D65熒光亮度。
Tappi亮度有兩個標準,Tappi452要求的是45°/0°儀器測量得到R457;Tappi525要求的是積分球式儀器測量得到R457。
國準GB8940.1規(guī)定的是45°/0°儀器在D65光源條件下測量得到R457
由此我們可以看到,雖然都是紙張白度,也都是采用藍光白度的方法,如果采用的標準不同,其結(jié)果也會有所區(qū)別。造紙廠對白度數(shù)據(jù)的管控要求也都各有千秋,主要取決于各工廠對產(chǎn)品質(zhì)量要求的高低,有些造紙廠要求其白度在標準數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上上下浮動1.5的范圍內(nèi)。愛色麗也提供專門針對造紙行業(yè)的紙張白度測量方案。
另外,鈦白粉行業(yè)也多使用藍光白度,有的鈦白粉企業(yè)要求其藍光白度值≥92.5;標準YS/T469中規(guī)定了氧化鋁,氫氧化鋁采用積分球式儀器在D65/10°條件下其藍光白度,并規(guī)定了白度測定范圍是70-99.9;GB2913規(guī)定了塑料白度試驗方法,采用的也是藍光白度R457。使用藍光白度的標準和行業(yè)還有很多,此處不一一贅述。
CIE白度廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)中,被ISO、ASTM、AATCC、DIN等協(xié)會所接受,與ASTME313-95以后的白度公式相一致,作用于D65光源和C光源下,在紡織行業(yè)、建筑材料、非金屬礦物產(chǎn)品和紙張行業(yè)都有應(yīng)用。ISO11475和ISO11476分別是紙和紙板在室外光(D65/10°)和室內(nèi)光(C/2°)條件下的CIE白度測定。在使用CIE白度時同樣需要關(guān)注要求的光源視角條件,也要注意儀器的結(jié)構(gòu)類型。
CIE白度公式如下:
T-淡色調(diào)指數(shù)
Y-樣品在XYZ色度學系統(tǒng)中的三刺激值中的Y值
x,y-樣品在XYZ色度學系統(tǒng)中的三色坐標中的x,y值
x0,y0-*漫反射體在XYZ色度學系統(tǒng)中相應(yīng)光源視角下的三色坐標中的x0,y0值
下圖為白紙樣品在不同光源視角下的CIE白度數(shù)據(jù)和淡色調(diào)指數(shù):
當CIE 白度大于100時,當?shù){(diào)指數(shù)T大于0時,表明樣品是偏綠向的白,小于0時是偏紅向的白。
甘茨白度是類似于CIE白度的二維公式。GB/T17749、GB/T23774、YS/T469中都有提到,公式如下:
Hunter白度采用的是Hunter色空間坐標來計算。GB/T2015白色硅酸鹽水泥和GB/T13835.7兔毛纖維白度試驗方法都是采納的Hunter白度,公式如下:
白度還有很多其他的標準和方法,我們此處不逐一介紹。在實際應(yīng)用中,任何行業(yè)和企業(yè)在進行白度測量時,都要注意以下幾個方面:
1、 遵循哪個標準。
2、 注意標準中規(guī)定的儀器測量結(jié)構(gòu),光源視角等測量條件。HunterLab可以實現(xiàn)精準的白度測量。
3、如果標準中沒有明確規(guī)定測量條件,在上下游使用時,要統(tǒng)一測量結(jié)構(gòu)和光源視角,以便于數(shù)據(jù)溝通。
4、關(guān)注標準中規(guī)定的制樣方式,如果沒有明確規(guī)定,測量時要統(tǒng)一制樣方式,尤其是一些粉末類樣品,例如鈦白粉是否需要壓片等等。
白度參考標準:
ISO2470-1:《紙、紙板和紙漿藍光漫反射因數(shù)的測定(室內(nèi)日光條件)(ISO亮度)》
ISO2470-2:《紙、紙板和紙漿藍光漫反射因數(shù)的測定(室外日光條件)(D65亮度)》
GB/T7974:《紙、紙板和紙漿藍光漫反射因數(shù)D65亮度的測定(漫射/垂直法,室外日光條件)》
Tappi452:《紙漿、紙、和紙板的亮度(457nm下直接反射)》
Tappi525:《紙漿漫射亮度(d/0°)》
GB8940.1:《紙和紙板白度測定法 45/0定向反射法》
YS/T469:《氧化鋁、氫氧化鋁白度測定方法》
GB2913:《塑料白度試驗方法》
ISO11475:《紙和紙板-CIE白度的測定,D65/10°(室外光)》
ISO11476:《紙和紙板-CIE白度的測定,C/2°(室內(nèi)光)》
ASTM E313: 《通過儀器測量色度計算白度和黃度指數(shù)的標準試驗規(guī)程》
GB/T17749: 《白度的表示方法》
GB/T13025.2 《制鹽工業(yè)通用試驗方法 白度的測定》
GB/T15595 《聚氯乙烯樹脂.熱穩(wěn)定性試驗方法.白度法》
GB/T23774 《無機化工產(chǎn)品白度測定的通用方法》
GB/T26464 《造紙無機顏料亮度(白度)的測定》
GBT/5950 《建筑材料與非金屬礦產(chǎn)品白度測量方法》
GB/T 9338 《熒光增白劑.相對白度的測定儀器法》
GB/T20155 《白色硅酸鹽水泥》
GB/T13835.7 《兔毛纖維試驗方法.第7部分白度》