Por Ken Butts
Esta es la versión del artículo de nuestro seminario web: Evaluación de materiales blancos fluorescentes. Forma parte de nuestra serie a la carta de Fundamentos de la gestión digital del color.
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¿Alguna vez se ha preguntado por qué su ropa blanca parece brillar bajo la luz negra, o por qué algunos materiales blancos parecen más blancos que otros? Lo que estás experimentando es el efecto de los blancos fluorescentes.
¿Qué es un material blanco fluorescente?
Un material blanco fluorescente es aquel que ha sido tratado con productos químicos especiales conocidos como agentes blanqueadores ópticos (OBA), o a veces denominados agentes blanqueadores fluorescentes (FWA). Como los OBA también pueden aplicarse a los materiales de color, es el término más genérico de los dos.
El consumidor medio busca prendas blancas que tengan un aspecto nítido y limpio, y esto puede ser difícil de conseguir en algunos materiales, especialmente el algodón. Incluso después de blanquear el algodón, puede tener un aspecto amarillo apagado que lo hace parecer sucio. La mejor manera de hacer que el algodón blanqueado sea más «blanco» es «ocultar» el aspecto amarillo apagado. Un poco de ciencia del color puede ayudar a entender cómo se logra esto con los OBA. Los materiales blancos parecen amarillos o deslucidos porque absorben la energía azul de la fuente de luz y reflejan la energía amarilla. Para contrarrestar este efecto, podríamos «añadir» más energía azul, y el resultado debería ser que el material parece más blanco, es decir, más limpio y brillante, de lo que realmente es. El OBA hace precisamente eso: «añade» energía azul convirtiendo la energía ultravioleta (UV) invisible que no podemos ver en energía azul visible que sí podemos ver.
Evaluación de los blancos fluorescentes en una cabina de luz
Un punto clave que hay que recordar al evaluar una muestra blanca tratada con un OBA es que, al cambiar la cantidad de energía UV presente en la fuente de luz, cambiará el aspecto final de la muestra. Esto significa que debemos ser muy cuidadosos al seleccionar la fuente de luz que se utilizará para evaluar la muestra blanca. La luz natural normal del sol o de una fuente de luz en un armario de luz es rica en energía UV, mucho más que una fuente de luz fluorescente, por ejemplo. Si estamos evaluando un blanco fluorescente en una cabina de luz y utilizamos una fuente de luz incandescente o fluorescente, y luego miramos la muestra en una fuente de luz diurna, deberíamos encontrar que la muestra aparece mucho más brillante y blanca en la fuente de luz diurna.
Sin embargo, es posible que la fuente de luz diurna de la cabina de luz no contenga la misma cantidad de energía ultravioleta que se encuentra en la luz solar normal, o de una cabina de luz a otra, en cuyo caso nuestra evaluación visual será incoherente. Es importante hablar con el fabricante de la cabina de luz y averiguar si el contenido de rayos UV de la fuente de luz diurna está controlado y se corresponde con la luz diurna normal. La evaluación de los blancos fluorescentes será más eficaz cuando se trabaje con una cabina de luz que tenga una fuente de luz diurna que se aproxime a la cantidad de energía UV presente en la luz diurna normal.
[Fuente de la imagen: Popular Mechanics]
Cómo realizar mediciones eficaces de los blancos fluorescentes
Debido a las dificultades para realizar evaluaciones visuales consistentes de los materiales blancos, a menudo es más eficaz evaluar la blancura con un espectrofotómetro. Un espectrofotómetro se utiliza para medir la cantidad de energía de la luz visible que se refleja de un material, y luego informa de ello como porcentaje de reflectancia (%R) en el rango de longitud de onda de 400-700 nanómetros (nm). Los OBA absorben la energía ultravioleta (UV) en la región del espectro electromagnético por debajo de los 400 nanómetros y reemiten esa energía en la parte visible del espectro. Si se midiera un blanco fluorescente en un espectrofotómetro, se vería que la reflectancia en la región azul de longitud de onda más corta es superior al 100%: se trata de la energía azul «extra» que «oculta» el aspecto amarillo del material. Sin embargo, al igual que en la evaluación visual, el efecto de blanqueamiento puede variar en función de la cantidad de energía UV presente en la fuente de luz del espectrofotómetro.
Para medir eficazmente una muestra blanca fluorescente, debemos controlar la cantidad de energía UV que está presente en la fuente de luz. Para los materiales no fluorescentes seguimos el
proceso de calibración estándar que utiliza una trampa negra y una baldosa blanca. Estas dos herramientas de calibración están diseñadas para calibrar únicamente la parte visible del espectro, y no nos ayudan a controlar la cantidad de energía UV presente en la lámpara de flash del instrumento. La
mayoría de los espectrofotómetros de sobremesa de gama alta utilizan lo que se denomina lámpara de flash de xenón. Una bombilla de flash de xenón, que es muy parecida a la bombilla del flash de una cámara, es muy rica en energía UV. De hecho, tiene mucha más energía UV que la presente en la luz del día normal. Por lo tanto, si midiéramos una muestra blanca fluorescente utilizando el 100% de esa energía UV, vamos a obtener mucha más energía azul de la muestra de lo que veríamos en nuestra experiencia visual. Y los datos numéricos indicarían que la muestra es mucho más blanca de lo que realmente es.
Calibrar el espectrofotómetro para medir los blancos fluorescentes
Entonces, ¿cómo calibramos el contenido UV del espectrofotómetro? Una de las herramientas más utilizadas para la calibración UV es el estándar de calibración UV textil de la AATCC (TUVCS). Este tejido de referencia es un cuadrado de varias capas de tejido que ha sido tratado con un FWA y luego medido en un instrumento trazable en la AATCC para que sepamos exactamente cuál es la blancura de esta muestra. El TUVCS se utiliza entonces para calibrar el contenido UV de un espectrofotómetro de acuerdo con el Procedimiento de Evaluación 11 de la AATCC – Procedimiento de Calibración de la Energía UV del Espectrofotómetro para Textiles Ópticamente Brillantes.
Este método, junto con la orientación del fabricante de su espectrofotómetro, garantizará que el contenido de UV de su espectrofotómetro esté correctamente calibrado. Es importante tener en cuenta que cuando se calibra el UV con el TUVCS en un espectrofotómetro de esfera, el ajuste especular debe estar ajustado a «incluido» (SCI) y se debe utilizar la apertura de vista de área grande (LAV). De este modo, podemos estar seguros de que los resultados que producimos son trazables a las normas internacionales y coherentes con las mediciones realizadas en otros espectrofotómetros calibrados para UV. Una vez que hayas calibrado el filtro UV y estés listo para empezar a utilizar las herramientas, te recomiendo que veas la versión del seminario web de este artículo para ver un tutorial detallado paso a paso (a partir de unos 12 minutos y 20 segundos). Empezaremos midiendo el estándar, y luego pasaremos a medir realmente las muestras y a comparar los resultados.
Una nota especial al utilizar el TUVCS: Tiene una fecha de emisión y una fecha de caducidad. No es conveniente utilizar un estándar que haya caducado porque obtendrá resultados inexactos. También deberá asegurarse de manipular el patrón por los bordes para no introducir suciedad o decoloración en la superficie, y guardar siempre ese patrón en la bolsa sin BHT en la que venía.
¿Qué es el índice de blancura?
Por sí solos, los datos de reflectancia de una muestra blanca fluorescente no nos dan la información que necesitamos para saber cuán blanca es una muestra o para tomar una decisión sobre la aceptabilidad de la misma. Se puede utilizar un cálculo específico para generar un «índice de blancura» (WI) para una muestra, que es un número que representa el grado de blancura de esa muestra. Existen varios índices de blancura que se han desarrollado a lo largo de los años, siendo dos de los más comunes el Índice de Blancura CIE y el Índice de Blancura Ganz-Griesser. Normalmente, cuanto más azul es una muestra, mayor es el índice de blancura, y cuanto más amarilla es, menor es el índice de blancura.
El valor de WI para las muestras variará, por supuesto, dependiendo de la cantidad de OBA presente y de la pureza inicial de la muestra, con valores más altos que representan muestras más «blancas». Además del WI, estas fórmulas suelen ofrecer una medida del tinte del blanco, es decir, si la muestra es de color rojizo o verdoso.
Contabilizar la edad de su espectrofotómetro
Con un flamante espectrofotómetro de Datacolor, mi experiencia es que el rango típico de exigencia del filtro UV está entre el 60% y el 80%. A medida que el instrumento envejece, será necesario que el filtro se abra más para utilizar más energía UV disponible en la bombilla. Una vez que la posición del filtro UV alcanza el 90%, lo que significa que estamos utilizando alrededor del 90% de la energía UV disponible, es el momento de ponerse en contacto con Datacolor para discutir la programación de una llamada de servicio para evaluar el instrumento. En algún momento, el filtro puede permitir el 100% de la energía UV, pero no va a ser capaz de lograr la blancura deseada de la norma de ensayo.
Más información sobre la edad de los instrumentos: En la mayoría de las cadenas de suministro encontrará instrumentos de diferentes edades, y hemos visto que a medida que un instrumento envejece, y dependiendo de las condiciones ambientales, la esfera puede empezar a amarillear. Esto también puede ser cierto cuando un instrumento se utiliza en un entorno de producción con contaminantes en el aire. En el caso de los materiales fluorescentes, se observa que la decoloración puede afectar a la consistencia de la reflectancia medida. Podemos compensar cierto grado de ese amarillamiento con nuestro proceso normal de calibración.
Si te encuentras en una situación en la que el valor del tinte de tu medición difiere drásticamente del valor del tinte de la medición de otra persona, entonces debemos evaluar las edades de las esferas. Puede que sea necesario sustituir una o ambas esferas, o hacer que se vuelvan a recubrir para conseguir una mejor concordancia entre ambas. Mientras todos utilicen instrumentos con esferas relativamente nuevas o que hayan sido sustituidas o repintadas, entonces producirán resultados consistentes para el valor del tinte.
Trabajar con los proveedores en los blancos fluorescentes
El siguiente paso es identificar los rangos de aceptabilidad de los valores de blancura y tinte para sus muestras. Una vez que haya establecido las tolerancias numéricas de aceptabilidad para el índice de blancura(que reviso en detalle en el seminario web), y haya pedido a su proveedor que utilice un instrumento calibrado para UV para medir sus muestras, no tienen que evaluar realmente la blancura de esas muestras en la cabina de luz. Siempre que midan las muestras con precisión utilizando el instrumento calibrado por UV y generen resultados de aprobado-desaprobado utilizando sus tolerancias, entonces podrán presentar o reelaborar esas muestras con confianza.
¿Y si la muestra sigue pareciendo demasiado apagada u oscura?
En mi experiencia de los últimos 20 años, algunos clientes han establecido su sistema de aprobación y reprobación basado en el índice de blancura y el tinte y aún así han encontrado que algunas muestras no se veían bien visualmente aunque estuvieran dentro de sus tolerancias numéricas. En esos casos, puede ser útil considerar el uso de un elemento adicional de diferencia de color para el aprobado-desaprobado.
He comprobado que algunos clientes han tenido éxito utilizando el valor CMC DL, que es una medida de la diferencia de luminosidad y oscuridad entre dos muestras. El índice de blancura se basa en la zona comprendida entre los 420 y 460 nanómetros aproximadamente, mientras que el tinte se basa en los aumentos y disminuciones o en las zonas altas y bajas del resto de la curva de reflectancia. Lo que podemos encontrar es que la curva de una muestra tiene una forma muy similar a la curva del estándar, pero es notablemente más baja. Eso significa que, en general, aunque tenga un índice de blancura aceptable, la muestra va a parecer más oscura.
Es importante tener en cuenta que no recomendamos el uso de DEcmc para el paso de los blancos fluorescentes, ya que no está diseñado para capturar con precisión la influencia del FWA.
¿Puedes ver los blancos fluorescentes en un monitor?
Por desgracia, los monitores no pueden mostrar los colores fluorescentes con precisión. Es posible que pueda captar algunas ligeras diferencias en el valor del tinte o en la profundidad de la sombra, pero simplemente no va a ser tan brillante como la muestra real, y en muchos casos el blanco se verá realmente azul en la pantalla. Así que sólo una precaución con cualquier intento de utilizar el componente de color en pantalla para evaluar el blanco fluorescente.
Obtención de resultados repetibles para los materiales blancos blanqueados ópticamente
Como hemos visto, esto es un reto, especialmente cuando se hace una evaluación visual. Pero si ha calibrado su espectrofotómetro utilizando los estándares de calibración UV disponibles, como el TUVCS de la AATCC, obtendrá resultados de medición repetibles. Sólo entonces podrá establecer con éxito un programa numérico de aprobado y suspenso para los blancos fluorescentes.
Si tiene alguna pregunta sobre ese proceso, póngase en contacto con nuestro equipo de expertos aquí o conmigo directamente(encuéntreme en LinkedIn aquí).
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