Par Ken Butts
Ceci est la version article de notre webinaire : Évaluation des matériaux blancs fluorescents. Il fait partie de notre série de cours à la demande sur les principes fondamentaux de la gestion des couleurs numériques.
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Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi vos vêtements blancs semblent briller sous une lumière noire, ou pourquoi certains matériaux blancs semblent plus blancs que d’autres ? Ce que vous expérimentez est l’effet des blancs fluorescents.
Qu’est-ce qu’un matériau blanc fluorescent ?
Un matériau blanc fluorescent est un matériau qui a été traité avec des produits chimiques spéciaux appelés agents de blanchiment optique (OBA), ou parfois appelés agents de blanchiment fluorescent (FWA). Comme les OBA peuvent également s’appliquer aux matériaux colorés, il s’agit du terme le plus générique des deux.
Le consommateur moyen recherche des vêtements blancs à l’aspect net et précis, ce qui peut être difficile à obtenir avec certains matériaux, notamment le coton. Même après avoir été blanchi, le coton peut conserver un aspect jaune terne qui lui donne un air sale. La meilleure façon de rendre le coton blanchi « plus blanc » est de « cacher » son aspect jaune terne. Un peu de science des couleurs peut aider à comprendre comment cela est accompli avec les OBA. Les matériaux blancs apparaissent jaunes ou ternes parce qu’ils absorbent l’énergie bleue de la source lumineuse et réfléchissent l’énergie jaune. Pour contrer cet effet, nous pourrions « ajouter » plus d’énergie bleue, et le résultat devrait être que le matériau semble plus blanc, c’est-à-dire plus propre et plus lumineux, qu’il ne l’est en réalité. C’est exactement ce que fait l’OBA : il « ajoute » de l’énergie bleue en convertissant l’énergie ultraviolette (UV) invisible que nous ne pouvons pas voir en énergie bleue visible que nous pouvons voir.
Évaluation des blancs fluorescents dans une armoire à lumière
Un point essentiel à retenir lors de l’évaluation d’un échantillon blanc traité avec un OBA est que la quantité d’énergie UV présente dans la source lumineuse change, l’aspect final de l’échantillon change. Cela signifie que nous devons être très prudents dans le choix de la source lumineuse qui sera utilisée pour évaluer l’échantillon blanc. La lumière du jour normale provenant du soleil ou d’une source de lumière du jour dans une armoire électrique est riche en énergie UV – beaucoup plus qu’une source de lumière fluorescente par exemple. Si nous évaluons un blanc fluorescent dans une armoire à lumière et que nous utilisons une source de lumière incandescente ou fluorescente, puis que nous regardons l’échantillon dans une source de lumière du jour, nous devrions constater que l’échantillon apparaît beaucoup plus lumineux et blanc dans la source de lumière du jour.
La source de lumière du jour dans l’armoire à lumière peut toutefois ne pas contenir la même quantité d’énergie UV que celle que l’on trouve dans la lumière normale du soleil, ou d’une armoire à lumière à une autre, auquel cas notre évaluation visuelle sera incohérente. Il est important de parler avec le fabricant de votre armoire à lumière et de savoir si la teneur en UV de la source de lumière du jour est contrôlée et correspond à la lumière du jour normale. L’évaluation des blancs fluorescents sera plus efficace si vous travaillez avec une armoire à lumière dotée d’une source de lumière du jour qui se rapproche de la quantité d’énergie UV présente dans la lumière du jour normale.
[Image Source : Popular Mechanics]
Comment effectuer des mesures efficaces des blancs fluorescents ?
Étant donné qu’il est difficile d’effectuer des évaluations visuelles cohérentes des matériaux blancs, il est souvent plus efficace d’évaluer la blancheur à l’aide d’un spectrophotomètre. Un spectrophotomètre est utilisé pour mesurer la quantité d’énergie lumineuse visible réfléchie par un matériau, puis la rapporte en pourcentage de réflectance (%R) dans la plage de longueur d’onde de 400 à 700 nanomètres (nm). Les OBA absorbent l’énergie ultraviolette (UV) dans la région du spectre électromagnétique inférieure à 400 nanomètres et réémettent cette énergie dans la partie visible du spectre. Si vous mesuriez un blanc fluorescent sur un spectrophotomètre, vous verriez que la réflectance dans la région bleue à plus courte longueur d’onde est supérieure à 100 % – il s’agit de l’énergie bleue « supplémentaire » qui « cache » l’aspect jaune du matériau. Cependant, comme pour l’évaluation visuelle, l’effet de blanchiment peut varier en fonction de la quantité d’énergie UV présente dans la source lumineuse du spectrophotomètre.
Pour mesurer efficacement un échantillon blanc fluorescent, nous devons contrôler la quantité d’énergie UV présente dans la source lumineuse. Pour les matériaux non fluorescents, nous suivons le
processus d’étalonnage standard qui utilise un piège noir et un carreau blanc. Ces deux outils d’étalonnage sont conçus pour étalonner la partie visible du spectre uniquement, et ils ne nous aident pas à contrôler la quantité d’énergie UV présente dans la lampe flash de l’instrument.
La plupart des spectrophotomètres de bureau haut de gamme utilisent ce que l’on appelle une lampe flash au xénon. Une ampoule de flash au xénon, qui ressemble beaucoup à une ampoule de flash d’appareil photo, est très riche en énergie UV. En fait, elle contient beaucoup plus d’énergie UV que celle présente dans la lumière du jour normale. Ainsi, si nous devions mesurer un échantillon blanc fluorescent en utilisant 100 % de cette énergie UV, nous obtiendrions beaucoup plus d’énergie bleue de l’échantillon que ce que nous verrions dans notre expérience visuelle. Et les données numériques indiqueraient que l’échantillon est beaucoup plus blanc qu’il ne l’est réellement.
Étalonnage de votre spectrophotomètre pour la mesure des blancs fluorescents
Alors comment calibrer la teneur en UV du spectrophotomètre ? L’un des outils les plus couramment utilisés pour l’étalonnage UV est la norme d’étalonnage UV des textiles de l’AATCC (TUVCS). Ce tissu de référence est un carré de plusieurs couches de tissu qui a été traité avec un FWA, puis mesuré sur un instrument traçable à l’AATCC afin que nous sachions exactement quelle est la blancheur de cet échantillon. Le TUVCS est ensuite utilisé pour étalonner la teneur en UV d’un spectrophotomètre conformément à la procédure d’évaluation 11 de l’AATCC – Procédure d’étalonnage de l’énergie UV des spectrophotomètres pour les textiles éclaircis par voie optique.
Cette méthode, ainsi que les conseils du fabricant de votre spectrophotomètre, vous permettront de vous assurer que le contenu UV de votre spectrophotomètre est correctement calibré. Il est important de noter que lors de l’étalonnage des UV avec le TUVCS sur un spectrophotomètre à sphère, le paramètre spéculaire doit être réglé sur « inclus » (SCI) et l’ouverture à grande surface (LAV) doit être utilisée. Nous pouvons alors être sûrs que les résultats que nous produisons sont traçables aux normes internationales et cohérents avec les mesures effectuées sur d’autres spectrophotomètres étalonnés aux UV. Une fois que vous avez étalonné le filtre UV et que vous êtes prêt à commencer à utiliser Tools, je vous recommande de regarder la version webinaire de cet article pour un tutoriel détaillé, étape par étape (à partir d’environ 12 minutes et 20 secondes). Nous commencerons par mesurer la norme, puis nous passerons à la mesure effective des échantillons et à la comparaison des résultats.
Une remarque particulière concernant l’utilisation du TUVCS : Il a une date d’émission et une date d’expiration. Vous ne voulez pas utiliser une norme qui a expiré, car vous obtiendrez des résultats inexacts. Veillez également à manipuler l’étalon par les bords afin de ne pas introduire de saletés ou de décolorations à la surface, et rangez toujours l’étalon dans le sac sans BHT dans lequel il a été livré.
Qu’est-ce qu’un indice de blancheur ?
En soi, les données de réflectance d’un échantillon blanc fluorescent ne nous donnent pas les informations dont nous avons besoin pour savoir à quel point un échantillon est blanc ou pour prendre une décision sur l’acceptabilité de l’échantillon. Un calcul spécifique peut être utilisé pour générer un « indice de blancheur » (WI) pour un échantillon, qui est un nombre qui représente le degré de blancheur de cet échantillon. Plusieurs indices de blancheur ont été développés au fil des ans, dont deux des plus courants sont l’indice de blancheur de la CIE et l’indice de blancheur de Ganz-Griesser. En général, plus un échantillon est bleu, plus l’indice de blancheur est élevé, et plus il est jaune, plus l’indice de blancheur est faible.
La valeur WI des échantillons varie, bien sûr, en fonction de la quantité d’OBA présente et de la pureté de départ de l’échantillon, les valeurs les plus élevées représentant des échantillons plus « blancs ». En plus du WI, ces formules offrent généralement une mesure de la teinte du blanc, c’est-à-dire si l’échantillon est rougeâtre ou verdâtre.
Tenir compte de l’âge de votre spectrophotomètre
Avec un tout nouveau spectrophotomètre de Datacolor, mon expérience m’a montré que le besoin typique en matière de filtres UV se situe entre 60% et 80%. Au fur et à mesure que l’instrument vieillit, il sera nécessaire que le filtre s’ouvre davantage pour utiliser une plus grande partie de l’énergie UV disponible dans l’ampoule. Lorsque la position du filtre UV atteint 90%, ce qui signifie que nous utilisons environ 90% de l’énergie UV disponible, il est temps pour vous de contacter Datacolor pour discuter de la programmation d’une visite de service pour évaluer l’instrument. À un moment donné, le filtre pourra peut-être laisser passer 100 % de l’énergie UV, mais vous ne pourrez pas obtenir la blancheur souhaitée par la norme d’essai.
Une remarque supplémentaire sur l’âge des instruments : Dans la plupart des chaînes d’approvisionnement, vous trouverez des instruments d’âges différents. Nous avons constaté qu’à mesure qu’un instrument vieillit, et en fonction des conditions environnementales, la sphère peut commencer à jaunir. Cela peut également être vrai lorsqu’un instrument est utilisé dans un environnement de production avec des contaminants en suspension dans l’air. Pour les matériaux fluorescents, nous constatons que la décoloration peut affecter la cohérence de la réflectance mesurée. Nous pouvons compenser un certain degré de ce jaunissement avec notre processus normal de calibration.
Si vous vous trouvez dans une situation où la valeur de la teinte de votre mesure diffère considérablement de la valeur de la teinte de la mesure de quelqu’un d’autre, alors nous devons évaluer l’âge des sphères. Il peut être nécessaire de remplacer une ou les deux sphères, ou de les faire recouvrir d’un nouveau revêtement afin d’obtenir une meilleure concordance entre les deux. Tant que tout le monde utilise des instruments dont les sphères sont relativement récentes ou ont été remplacées ou recouvertes d’un nouveau revêtement, ils produiront des résultats cohérents pour la valeur de la teinte.
Travailler avec les fournisseurs sur les blancs fluorescents
L’étape suivante consiste à identifier les plages acceptables de valeurs de blancheur et de teinte pour vos échantillons. Une fois que vous avez établi des tolérances numériques d’acceptabilité pour l’indice de blancheur(que j’examine en détail dans le webinaire) et que vous avez demandé à votre fournisseur d’utiliser un instrument étalonné aux UV pour mesurer ses échantillons, il n’a pas besoin d’évaluer la blancheur de ces échantillons dans l’enceinte lumineuse. Tant qu’ils mesurent les échantillons avec précision à l’aide de l’instrument calibré aux UV et qu’ils génèrent des résultats de type « réussite/échec » en utilisant vos tolérances, ils peuvent alors soumettre ou retravailler ces échantillons en toute confiance.
Que faire si l’échantillon semble encore trop terne ou trop sombre ?
D’après mon expérience des 20 dernières années, certains clients ont mis en place leur système de réussite/échec sur la base de l’indice de blancheur et de la teinte et ont constaté que certains échantillons n’avaient pas un bon aspect visuel, même s’ils étaient dans les limites de leurs tolérances numériques. Dans ces cas-là, il peut être utile d’envisager l’utilisation d’un élément supplémentaire de différence de couleur pour la réussite ou l’échec.
J’ai constaté que certains clients avaient réussi à utiliser la valeur DL du CMC, qui est une mesure de la différence de clarté et d’obscurité entre deux échantillons. L’indice de blancheur est basé sur la zone comprise entre 420 et 460 nanomètres environ, tandis que la teinte est basée sur les augmentations et les diminutions ou les zones hautes et basses dans le reste de la courbe de réflectance. Nous pouvons constater que la courbe d’un échantillon a une forme très similaire à celle de l’étalon, mais qu’elle est nettement plus basse. Cela signifie que, dans l’ensemble, même si l’indice de blancheur est acceptable, l’échantillon aura un aspect plus sombre.
Il est important de noter que nous ne recommandons pas l’utilisation de DEcmc pour la réussite ou l’échec des blancs fluorescents, car il n’est pas conçu pour saisir avec précision l’influence du FWA.
Peut-on voir des blancs fluorescents sur un moniteur ?
Malheureusement, les moniteurs ne peuvent pas afficher les couleurs fluorescentes avec précision. Vous pourrez peut-être remarquer de légères différences dans la valeur de la teinte ou la profondeur de l’ombre, mais il ne sera pas aussi brillant que l’échantillon réel et, dans de nombreux cas, le blanc paraîtra bleu à l’écran. Il convient donc de mettre en garde contre toute tentative d’utilisation de la composante couleur à l’écran pour évaluer le blanc fluorescent.
Obtenir des résultats reproductibles pour les matériaux blancs éclaircis par voie optique
Comme nous l’avons vu, c’est un défi, surtout lorsqu’il s’agit d’une évaluation visuelle. Mais si vous avez étalonné votre spectrophotomètre à l’aide des normes d’étalonnage UV disponibles, comme le TUVCS de l’AATCC, vous obtiendrez des résultats de mesure reproductibles. Ce n’est qu’alors que vous pourrez établir avec succès un programme numérique de réussite et d’échec pour les blancs fluorescents.
Si vous avez des questions sur ce processus, contactez notre équipe d’experts ici ou adressez-vous directement à moi(retrouvez-moi sur LinkedIn ici).
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