常見白度標(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)，相對三維色差公式比如Hunter Lab或CIE L*a*b*來說更容易理解和接受，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，比如兩個樣品在比對白度時，他們在光澤、表面紋理、透明度和其它物理特性上的趨勢要和測量指標(biāo)對應(yīng)起來，而且這些樣品必須是無彩色接近白色的，那些有顏色的產(chǎn)品不適合白度，測量起來是沒有意義的。

      完美的白我們稱為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，最常用的白度是E313白度，來源于ASTM E313標(biāo)準(zhǔn)（白色不透明物質(zhì)白度和黃度的標(biāo)準(zhǔn)測試方法），其和CIE的差異參見ASTM E313-20，也可以聯(lián)系上海韻鼎公司了解詳情。

常用白度標(biāo)準(zhǔn)：

1、塑料2913-82塑料白度試驗方法

●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
●半透明塑料片測試方法，5塊厚度2mm*50*50，墊白，正反測量。

2、GB7974-02，紙、紙板和紙漿亮度（白度）的測定 漫射/垂直法

●GB7973規(guī)定，D65條件下，主波長457±0.5nm藍(lán)光的內(nèi)反射因素（試樣層數(shù)達(dá)到不透明時的反射率），熒光樣品會＞100%。熒光亮度是因為熒光增白劑（FWA）的影響下R457白度。
●儀器要求模擬D65，裝有紫外調(diào)節(jié)/截止濾光鏡（控制紫外穩(wěn)定性必備）。
●要求三級熒光標(biāo)準(zhǔn)，不確定三級的具體標(biāo)準(zhǔn)，但熒光標(biāo)準(zhǔn)是必須的。

3、GB9338-08，熒光增白劑 相對白度的測定 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，受最大反射波長影響）、三刺激值XYZ
●規(guī)定了白度的范圍，但對熒光儀器沒有規(guī)定，對校正沒有說明

4、GB17644-08，紡織纖維白度色度試驗方法

其中WI公式沿用的是Hunter白度公式，光學(xué)結(jié)構(gòu)是0°/d，試樣盒離測量孔的距離未描述

5、GB23774-09，無機化工產(chǎn)品白度測定的通用方法

●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)果計算里描述三種白度

l   藍(lán)反白度：w=0.925Z+1.16
l   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T^w10，Tw＞0，越大越綠，Tw＜0時，絕對值越大越紅。完全漫反射體的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，并指定WGII某型號白度計

10、GBT5950-08建筑材料與非金屬礦產(chǎn)品白度測量方法

●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)，計算方法相同，廣泛應(yīng)用于各個行業(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)作為計算，顏色的三刺激值性質(zhì)決定了對白度的貢獻(xiàn)。Ganz白度的貢獻(xiàn)是當(dāng)測量熒光樣品時，儀器光源的衰減或結(jié)構(gòu)的不同帶來了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）可用于測量紙張的白度測試，根據(jù)TAPPI文件T452在 400 nm至510 nm范圍內(nèi)計算457 nm 白度。HunterLab 的分光光度計測量結(jié)果與符合TAPPI的儀器上進(jìn)行的測量結(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457±2nm，半寬度為44nm的藍(lán)光條件下測定的反射因數(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)光白度儀的相對光譜響應(yīng)分布；●λ，波長。

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值計算得到。

●W^H=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量

●Wz=0.847Z(C/2°)，●W^z.₁₀=0.932Z₁₀(D65/10°)，Z%=100ZCIE/Z_n

6、Tint白度

●T^w，10=900（0.3138-x¹⁰）-650（0.3310-y¹⁰）

7、Taube白度

●ASTM E313 1973年用過的公式，WTB=4B-3G，現(xiàn)使用較少

8、Y亮度，同XYZ里的Y

同一個樣品，不同測量指數(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，無需外接電腦，操作方便，價格便宜。

臺式白度儀Agera

0°/45°光學(xué)幾何，可直接使用，無需外接電腦，操作方便?？尚?zhǔn)熒光比例。

在線白度測量儀SpectraTrend HT

SpectraTrend HT在線白度儀設(shè)計堅固耐用，可適用于各種工廠的嚴(yán)酷環(huán)境。在線測量系統(tǒng)給您提供連續(xù)的產(chǎn)品顏色信息，使您快速決定優(yōu)化生產(chǎn)加工過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大量節(jié)省時間和人工成本。自動校準(zhǔn)、啟動、測量、上傳數(shù)據(jù)、左右掃描或固定位置掃描、實時顯示產(chǎn)品色差和長期趨勢監(jiān)控。

 積分球式白度儀色差儀

通過去除鏡面反射模式，可以滿足短纖維的白度測試，最新修訂的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)于此的要求，對于含熒光白度的樣品，需要配熒光校正板。