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常見(jiàn)白度標(biāo)準(zhǔn)、公式和推薦白度儀的分析研究
背景
白度在很多行業(yè)都被作為很重要的指標(biāo)，制造商們認(rèn)為白度是單一的指數(shù)，相對(duì)三維色差公式比如Hunter Lab或CIE L*a*b*來(lái)說(shuō)更容易理解和接受，所以，出現(xiàn)了很多描述白色程度的公式。為了更好地描述白色，這些白度公式或指數(shù)必須能代替樣品的特征，比如兩個(gè)樣品在比對(duì)白度時(shí)，他們?cè)诠鉂伞⒈砻婕y理、透明度和其它物理特性上的趨勢(shì)要和測(cè)量指標(biāo)對(duì)應(yīng)起來(lái)，而且這些樣品必須是無(wú)彩色接近白色的，那些有顏色的產(chǎn)品不適合白度，測(cè)量起來(lái)是沒(méi)有意義的。
wanmei的白我們稱為PRD（perfect Reflecting Diffuser），WI值是100，Tint指數(shù)是0。MgO和BaSO4是高反射的物質(zhì)，比較接近PRD，但也有更好的物質(zhì)替代。
不同的白度應(yīng)用在不同的行業(yè)或領(lǐng)域中，zui常用的白度是E313白度，來(lái)源于ASTM E313標(biāo)準(zhǔn)（白色不透明物質(zhì)白度和黃度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法），其和CIE的差異參見(jiàn)ASTM E313-20，可以聯(lián)系韻鼎了解詳情。
常用白度標(biāo)準(zhǔn)：
1、塑料2913-82塑料白度試驗(yàn)方法
●45/0，孔徑＞20mm直徑，457藍(lán)光白度，適合含熒光樣品，光源含紫外—未提及紫外數(shù)據(jù)穩(wěn)定性●半透明塑料片測(cè)試方法，5塊厚度2mm*50*50，墊白，正反測(cè)量。
2、GB7974-02，紙、紙板和紙漿亮度（白度）的測(cè)定 漫射/垂直法
●GB7973規(guī)定，D65條件下，主波長(zhǎng)457±0.5nm藍(lán)光的內(nèi)反射因素（試樣層數(shù)達(dá)到不透明時(shí)的反射率），熒光樣品會(huì)＞100%。熒光亮度是因?yàn)闊晒庠霭讋‵WA）的影響下R457白度?！駜x器要求模擬D65，裝有紫外調(diào)節(jié)/截止濾光鏡（控制紫外穩(wěn)定性需要）?！褚笕?jí)熒光標(biāo)準(zhǔn)，不確定三級(jí)的具體標(biāo)準(zhǔn)，但熒光標(biāo)準(zhǔn)是必須的。
3、GB9338-08，熒光增白劑 相對(duì)白度的測(cè)定 儀器法
●修改采用ISO105-J02：1997，紡織品色牢度白度●FWA定義：一種熒光染料，在UV照射下，可激發(fā)出藍(lán)紫光與基質(zhì)上黃光互補(bǔ)而具有增白效果●選用指數(shù)和參考指標(biāo)：白度（W10，就是行業(yè)統(tǒng)稱的CIE白度，與E313白度幾乎一樣）、Tint（色調(diào)系數(shù)，表示白色材料色光偏向的數(shù)值，受最大反射波長(zhǎng)影響）、三刺激值XYZ●規(guī)定了白度的范圍，但對(duì)熒光儀器沒(méi)有規(guī)定，對(duì)校正沒(méi)有說(shuō)明
4、GB17644-08，紡織纖維白度色度試驗(yàn)方法
其中WI公式沿用的是Hunter白度公式，光學(xué)結(jié)構(gòu)是0°/d，試樣盒離測(cè)量孔的距離未描述
5、GB23774-09，無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品白度測(cè)定的通用方法
●粉體產(chǎn)品白度●D65或A光源，0/d或d/0，457白度●標(biāo)準(zhǔn)白板要求是氧化鎂和硫酸鋇●結(jié)果計(jì)算里描述三種白度
l 藍(lán)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 熒光樣品顏色的測(cè)量方法
●規(guī)定了幾何條件為45°/0°、0°/45°和d/8°三種●熒光樣品的白度包含兩種公式
l CIE白度l Tint淡色調(diào)指數(shù)
7、GBT17749-2008 白度的表示方法
●白度定義：白度W或W10，淡色調(diào)指數(shù)Tint，Tw或Tw10，Tw＞0，越大越綠，Tw＜0時(shí)，絕對(duì)值越大越紅。*漫反射體的Tw=0●非熒光白度，使用的XYZ參照GB3979的光譜得到W或Tw●熒光白度，按GB9340的光譜得到W或Tw●W的公式-- Y+800(Xn-X)+1700(yn-y)，實(shí)際是CIE白度●Tw的公式—900/1000（xn-x）-650（yn-y）●規(guī)定了適用范圍：W：（40，5Y-280），Tw（-3，3）
8、GB13176.1洗衣粉白度的測(cè)定
●Ganz白度，0/d、d/0、45/0、0/45●顯示用白度W和Tw配合使用
9、QBT2317牙膏用天然碳酸鈣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
●甘茨白度，并要求II某型號(hào)白度計(jì)
10、GBT5950-08建筑材料與非金屬礦產(chǎn)品白度測(cè)量方法
●用W和Tw公式，推薦d/0和0/d結(jié)構(gòu)，描述了其它色差公式
常見(jiàn)的白度公式
1、CIE白度（WI CIE）相當(dāng)于 ASTM 方法 E313 中公布的白度指數(shù)，計(jì)算方法相同，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中。
●WIE313=4Z%-3Y●WICIE=Y+800(Xn-X)+1700(yn-y)，這里xn=0.3101，yn=0.3162(C/2°)、xn=0.3138，yn=0.3309(D65/10°)
2、甘茨白度(WI GANZ)的計(jì)算類似于CIE白度的二維公式，以物體顏色的三刺激值為依據(jù)作為計(jì)算，顏色的三刺激值性質(zhì)決定了對(duì)白度的貢獻(xiàn)。Ganz白度的貢獻(xiàn)是當(dāng)測(cè)量熒光樣品時(shí)，儀器光源的衰減或結(jié)構(gòu)的不同帶來(lái)了WI和Tint指數(shù)的不同，Ganz白度則提供了連續(xù)穩(wěn)定的測(cè)量。
●W=DY+Px+Qy+C（D65/10）●Y和xy是三刺激值和色品坐標(biāo)，DPQC是系數(shù)，D=1，P=-1868.322，Q=-3695.690，C=1809.441
3、藍(lán)光白度（457Bt）可用于測(cè)量紙張的白度測(cè)試，根據(jù)TAPPI文件T452在 400 nm至510 nm范圍內(nèi)計(jì)算457 nm 白度。HunterLab 的分光光度計(jì)測(cè)量結(jié)果與符合TAPPI的儀器上進(jìn)行的測(cè)量結(jié)果一致。
●Wb=R457=KbΣR(λ)F(λ)△(λ)●Wb、R457，藍(lán)光白度，儀器光譜響應(yīng)在有效波長(zhǎng)457±2nm，半寬度為44nm的藍(lán)光條件下測(cè)定的反射因數(shù)；●Kb，規(guī)劃系數(shù)，=ΣF(λ)△(λ)；●R(λ)，樣品的光譜反射因數(shù)；●F(λ)，藍(lán)光白度儀的相對(duì)光譜響應(yīng)分布；●λ，波長(zhǎng)。
4、亨特白度(Hunter)基于HunterLab公司發(fā)明的L,a,b色立體空間的L,a,b值計(jì)算得到。
●WH=100-[(100-L)2+a2+b2]1/2，●WH=L-3b
5、Z%白度，通常用于紙張亮白度的測(cè)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年用過(guò)的公式，WTB=4B-3G，現(xiàn)使用較少
8、Y亮度，同XYZ里的Y
同一個(gè)樣品，不同測(cè)量指數(shù)下，數(shù)值不同。如下表所示。
推薦幾款白度指數(shù)儀：
小型臺(tái)式白度指數(shù)儀ColorFlex EZ
45o/0o光學(xué)結(jié)構(gòu)，31.8mm孔徑向上，內(nèi)置系統(tǒng)，可直接使用，無(wú)需外接電腦，操作方便，價(jià)格便宜。
臺(tái)式白度儀Agera
0°/45°光學(xué)幾何，可直接使用，無(wú)需外接電腦，操作方便?？尚?zhǔn)熒光比例。
在線白度測(cè)量?jī)xSpectraTrend HT
SpectraTrend HT在線白度儀設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用，可適用于各種工廠的嚴(yán)酷環(huán)境。在線測(cè)量系統(tǒng)給您提供連續(xù)的產(chǎn)品顏色信息，使您快速?zèng)Q定優(yōu)化生產(chǎn)加工過(guò)程，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大量節(jié)省時(shí)間和人工成本。自動(dòng)校準(zhǔn)、啟動(dòng)、測(cè)量、上傳數(shù)據(jù)、左右掃描或固定位置掃描、實(shí)時(shí)顯示產(chǎn)品色差和長(zhǎng)期趨勢(shì)監(jiān)控。
積分球式白度儀色差儀
通過(guò)去除鏡面反射模式，可以滿足短纖維的白度測(cè)試，最新修訂的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)于此的要求，對(duì)于含熒光白度的樣品，需要配熒光校正板。
對(duì)于如上的拼湊式的統(tǒng)計(jì)，各個(gè)行業(yè)在用白度的公式其實(shí)是不統(tǒng)一的，但也有交集。其中d/0°是比較標(biāo)準(zhǔn)的去除鏡面反射模式，與45°/0°以及0°/45°很接近?？紤]到市場(chǎng)上近乎所有的儀器廠家吧，能符合標(biāo)準(zhǔn)，并統(tǒng)一起來(lái)的方法其實(shí)也是比較清晰的。
下一期，ASTM E313的翻譯稿。