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常见白度标准、公式和推荐白度仪的分析研究

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2022/9/27 14:14:27

背景

     白度在很多行业都被作为很重要的指标,制造商们认为白度是单一的指数,相对三维色差公式比如Hunter Lab或CIE L*a*b*来说更容易理解和接受,所以,出现了很多描述白色程度的公式。为了更好地描述白色,这些白度公式或指数必须能代替样品的特征,比如两个样品在比对白度时,他们在光泽、表面纹理、透明度和其它物理特性上的趋势要和测量指标对应起来,而且这些样品必须是无彩色接近白色的,那些有颜色的产品不适合白度,测量起来是没有意义的。
     wanmei的白我们称为PRD(perfect Reflecting Diffuser),WI值是100,Tint指数是0。MgO和BaSO4是高反射的物质,比较接近PRD,但也有更好的物质替代。
     不同的白度应用在不同的行业或领域中,zui常用的白度是E313白度,来源于ASTM E313标准(白色不透明物质白度和黄度的标准测试方法),其和CIE的差异参见ASTM E313-20,可以联系韵鼎了解详情。

常用白度标准:

1、塑料2913-82塑料白度试验方法

●45/0,孔径>20mm直径,457蓝光白度,适合含荧光样品,光源含紫外—未提及紫外数据稳定性●半透明塑料片测试方法,5块厚度2mm*50*50,垫白,正反测量。

2、GB7974-02,纸、纸板和纸浆亮度(白度)的测定 漫射/垂直法

●GB7973规定,D65条件下,主波长457±0.5nm蓝光的内反射因素(试样层数达到不透明时的反射率),荧光样品会>100%。荧光亮度是因为荧光增白剂(FWA)的影响下R457白度。●仪器要求模拟D65,装有紫外调节/截止滤光镜(控制紫外稳定性需要)。●要求三级荧光标准,不确定三级的具体标准,但荧光标准是必须的。

3、GB9338-08,荧光增白剂 相对白度的测定 仪器法

●修改采用ISO105-J02:1997,纺织品色牢度白度●FWA定义:一种荧光染料,在UV照射下,可激发出蓝紫光与基质上黄光互补而具有增白效果●选用指数和参考指标:白度(W10,就是行业统称的CIE白度,与E313白度几乎一样)、Tint(色调系数,表示白色材料色光偏向的数值,受最大反射波长影响)、三刺激值XYZ●规定了白度的范围,但对荧光仪器没有规定,对校正没有说明

4、GB17644-08,纺织纤维白度色度试验方法

其中WI公式沿用的是Hunter白度公式,光学结构是0°/d,试样盒离测量孔的距离未描述

5、GB23774-09,无机化工产品白度测定的通用方法

●粉体产品白度●D65或A光源,0/d或d/0,457白度●标准白板要求是氧化镁和硫酸钡●结果计算里描述三种白度
l   蓝反白度:w=0.925Z+1.16l   甘茨白度:w=Y+800(0.3138-x)+1700(0.3310-y)l   建材白度:Wj=Y+400x-1000y+205.5

6、GBT 9340-2009 荧光样品颜色的测量方法

●规定了几何条件为45°/0°、0°/45°和d/8°三种●荧光样品的白度包含两种公式
l   CIE白度l   Tint淡色调指数

7、GBT17749-2008 白度的表示方法

●白度定义:白度W或W10,淡色调指数Tint,Tw或Tw10,Tw>0,越大越绿,Tw<0时,绝对值越大越红。*漫反射体的Tw=0●非荧光白度,使用的XYZ参照GB3979的光谱得到W或Tw●荧光白度,按GB9340的光谱得到W或Tw●W的公式-- Y+800(Xn-X)+1700(yn-y),实际是CIE白度●Tw的公式—900/1000(xn-x)-650(yn-y)●规定了适用范围:W:(40,5Y-280),Tw(-3,3)

8、GB13176.1洗衣粉白度的测定

●Ganz白度,0/d、d/0、45/0、0/45●显示用白度W和Tw配合使用

9、QBT2317牙膏用天然碳酸钙行业标准

●甘茨白度,并要求II某型号白度计

10、GBT5950-08建筑材料与非金属矿产品白度测量方法

●用W和Tw公式,推荐d/0和0/d结构,描述了其它色差公式

常见的白度公式

1、CIE白度(WI CIE)相当于 ASTM 方法 E313 中公布的白度指数,计算方法相同,广泛应用于各个行业中。

●WIE313=4Z%-3Y●WICIE=Y+800(Xn-X)+1700(yn-y),这里xn=0.3101,yn=0.3162(C/2°)、xn=0.3138,yn=0.3309(D65/10°)

2、甘茨白度(WI GANZ)的计算类似于CIE白度的二维公式,以物体颜色的三刺激值为依据作为计算,颜色的三刺激值性质决定了对白度的贡献。Ganz白度的贡献是当测量荧光样品时,仪器光源的衰减或结构的不同带来了WI和Tint指数的不同,Ganz白度则提供了连续稳定的测量。

●W=DY+Px+Qy+C(D65/10)●Y和xy是三刺激值和色品坐标,DPQC是系数,D=1,P=-1868.322,Q=-3695.690,C=1809.441

3、蓝光白度(457Bt)可用于测量纸张的白度测试,根据TAPPI文件T452在 400 nm至510 nm范围内计算457 nm 白度。HunterLab 的分光光度计测量结果与符合TAPPI的仪器上进行的测量结果一致。

●Wb=R457=KbΣR(λ)F(λ)△(λ)●Wb、R457,蓝光白度,仪器光谱响应在有效波长457±2nm,半宽度为44nm的蓝光条件下测定的反射因数;●Kb,规划系数,=ΣF(λ)△(λ);●R(λ),样品的光谱反射因数;●F(λ),蓝光白度仪的相对光谱响应分布;●λ,波长。

4、亨特白度(Hunter)基于HunterLab公司发明的L,a,b色立体空间的L,a,b值计算得到。

●WH=100-[(100-L)2+a2+b2]1/2,●WH=L-3b
5、Z%白度,通常用于纸张亮白度的测量
●Wz=0.847Z(C/2°),●Wz.10=0.932Z10(D65/10°),Z%=100ZCIE/Zn
6、Tint白度
●Tw,10=900(0.3138-x10)-650(0.3310-y10)
7、Taube白度
●ASTM E313 1973年用过的公式,WTB=4B-3G,现使用较少
8、Y亮度,同XYZ里的Y
同一个样品,不同测量指数下,数值不同。如下表所示。


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推荐几款白度指数仪:

小型台式白度指数仪ColorFlex EZ


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45º/0º光学结构,31.8mm孔径向上,内置系统,可直接使用,无需外接电脑,操作方便,价格便宜。
台式白度仪Agera


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0°/45°光学几何,可直接使用,无需外接电脑,操作方便。可校准荧光比例。
在线白度测量仪SpectraTrend HT


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SpectraTrend HT在线白度仪设计坚固耐用,可适用于各种工厂的严酷环境。在线测量系统给您提供连续的产品颜色信息,使您快速决定优化生产加工过程,保证产品质量,大量节省时间和人工成本。自动校准、启动、测量、上传数据、左右扫描或固定位置扫描、实时显示产品色差和长期趋势监控。
积分球式白度仪色差仪


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通过去除镜面反射模式,可以满足短纤维的白度测试,最新修订的标准有关于此的要求,对于含荧光白度的样品,需要配荧光校正板。

对于如上的拼凑式的统计,各个行业在用白度的公式其实是不统一的,但也有交集。其中d/0°是比较标准的去除镜面反射模式,与45°/0°以及0°/45°很接近。考虑到市场上近乎所有的仪器厂家吧,能符合标准,并统一起来的方法其实也是比较清晰的。
下一期,ASTM E313的翻译稿


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