Di Ken Butts
Questa è la versione dell’articolo del nostro webinar: Valutazione dei materiali bianchi fluorescenti. Fa parte della nostra serie on-demand di Fondamenti di gestione del colore digitale.
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Vi siete mai chiesti perché i vostri abiti bianchi sembrano brillare sotto una luce nera o perché alcuni materiali bianchi sembrano più bianchi di altri? Quello che si verifica è l’effetto dei bianchi fluorescenti.
Che cos’è un materiale bianco fluorescente?
Un materiale bianco fluorescente è un materiale trattato con speciali sostanze chimiche note come agenti sbiancanti ottici (OBA) o, talvolta, come agenti sbiancanti fluorescenti (FWA). Poiché gli OBA possono essere applicati anche ai materiali colorati, è il termine più generico dei due.
Il consumatore medio è alla ricerca di capi di abbigliamento bianchi dall’aspetto nitido e pulito, che può essere difficile da ottenere con alcuni materiali, soprattutto il cotone. Anche dopo essere stato sbiancato, il cotone può avere un aspetto giallo opaco che lo fa sembrare sporco. Il modo migliore per rendere più “bianco” il cotone sbiancato è quello di “nascondere” l’aspetto giallo opaco. Un po’ di scienza del colore può aiutare a capire come si ottiene questo risultato con gli OBA. I materiali bianchi appaiono gialli o opachi perché assorbono l’energia blu della sorgente luminosa
e riflettono l’energia gialla. Per contrastare questo effetto, potremmo “aggiungere” più energia blu e il risultato dovrebbe essere che il materiale appare più bianco, cioè più pulito e luminoso, di quanto non sia in realtà. L’OBA fa proprio questo: “aggiunge” energia blu convertendo l’energia ultravioletta (UV) invisibile che non possiamo vedere in energia blu visibile che possiamo vedere.
Valutazione dei bianchi fluorescenti in una cabina luci
Un punto fondamentale da ricordare quando si valuta un campione bianco trattato con un OBA è che, al variare della quantità di energia UV presente nella sorgente luminosa
, l’aspetto finale del campione cambierà. Ciò significa che dobbiamo prestare molta attenzione alla scelta della sorgente luminosa
da utilizzare per valutare il campione bianco. La normale luce diurna proveniente dal sole o da unasorgente luminosa
di luce diurna in un cabina luci è ricca di energia UV, molto più di una sorgente luminosa
fluorescente, ad esempio. Se stiamo valutando un bianco fluorescente in un cabina luci e utilizziamo una sorgente luminosa
incandescente o fluorescente, e poi osserviamo il campione con unasorgente luminosa
di luce diurna, dovremmo scoprire che il campione appare molto più luminoso e bianco con lasorgente luminosa
di luce diurna.
Tuttavia, lasorgente luminosa
di luce diurna nell’cabina luci potrebbe non contenere la stessa quantità di energia UV che si trova nella normale luce solare, o da un cabina luci all’altro, nel qual caso la nostra valutazione visiva sarà incoerente. È importante parlare con il produttore dell’cabina luci e scoprire se il contenuto di UV dellasorgente luminosa
di luce diurna è controllato e corrisponde alla normale luce diurna. La valutazione dei bianchi fluorescenti è più efficace quando si lavora con una cabina luci dotata di una sorgente luminosa
di luce diurna che approssima la quantità di energia UV presente nella normale luce diurna.
[Fonte: Popular Mechanics]
Come effettuare misurazioni efficaci dei bianchi fluorescenti
A causa delle difficoltà nell’effettuare valutazione visivacoerenti dei materiali bianchi, è spesso più efficace valutare il grado di bianco con uno spettrofotometro. Lo spettrofotometro misura la quantità di energia della luce visibile riflessa da un materiale e la riporta come riflettanza percentuale (%R) nell’intervallo di lunghezza d’onda di 400-700 nanometri (nm). Gli OBA assorbono l’energia ultravioletta (UV) nella regione dello spettro elettromagnetico inferiore a 400 nanometri e la riemettono nella parte visibile dello spettro. Se si misurasse un bianco fluorescente con uno spettrofotometro, si vedrebbe che la riflettanza nella regione del blu a lunghezza d’onda più corta è superiore al 100%: questa è l’energia blu “extra” che “nasconde” l’aspetto giallo del materiale. Come per la valutazione visiva, tuttavia, l’effetto sbiancante può variare a seconda della quantità di energia UV presente nella sorgente luminosa
dello spettrofotometro.
Per misurare efficacemente un campione bianco fluorescente, dobbiamo controllare la quantità di energia UV presente nella sorgente luminosa
. Per i materiali non fluorescenti seguiamo il
processo di calibrazione standard che utilizza una trappola del nero
e una piastrella bianca. Questi due strumenti di calibrazione sono progettati per calibrare solo la porzione visibile dello spettro e non ci aiutano a controllare la quantità di energia UV presente nella lampada flash dello strumento. La
maggior parte degli spettrofotometri da tavolo di fascia alta utilizza la cosiddetta lampada flash allo xeno. Una lampadina flash allo xeno, simile a quella di una macchina fotografica, è molto ricca di energia UV. In effetti, l’energia UV è molto più intensa di quella presente nella normale luce diurna. Quindi, se dovessimo misurare un campione bianco fluorescente utilizzando il 100% dell’energia UV, otterremmo una quantità di energia blu molto maggiore di quella che vedremmo nella nostra esperienza visiva. E i dati numerici indicherebbero che il campione è molto più bianco di quanto non sia in realtà.
Calibrazione dello spettrofotometro per la misurazione dei bianchi fluorescenti
Come si fa a calibrare il contenuto UV dello spettrofotometro? Uno degli strumenti più utilizzati per la calibrazione UV è lo standard di calibrazione UV tessile AATCC (TUVCS). Questo tessuto di riferimento è un quadrato di diversi strati di tessuto che è stato trattato con un FWA e poi misurato con uno strumento tracciabile presso l’AATCC, in modo da sapere esattamente quale dovrebbe essere il grado di bianco di questo campione. Il TUVCS viene quindi utilizzato per calibrare il contenuto UV di uno spettrofotometro secondo la procedura di valutazione AATCC 11 – Procedura di calibrazione dell’energia UV dello spettrofotometro per i tessuti illuminati otticamente.
Questo metodo, insieme alle indicazioni del produttore dello spettrofotometro, assicura che il contenuto UV dello spettrofotometro sia calibrato correttamente. È importante notare che quando si calibra l’UV con il TUVCS su uno spettrofotometro a sfera, l’impostazione speculare deve essere impostata su “incluso” (SCI) e si deve utilizzare l’apertura di visualizzazione a grande area (LAV). Possiamo quindi essere certi che i risultati ottenuti siano riconducibili a standard internazionali e coerenti con le misurazioni effettuate su altri spettrofotometri calibrati UV. Una volta calibrato il filtro UV e pronti a iniziare a usare gli strumenti, vi consiglio di guardare la versione webinar di questo articolo per un’esercitazione dettagliata passo dopo passo (a partire da circa 12 minuti e 20 secondi). Inizieremo con la misurazione dello standard, per poi passare alla misurazione effettiva dei campioni e al confronto dei risultati.
Una nota speciale sull’uso del TUVCS: Ha una data di emissione e una data di scadenza. Non è consigliabile utilizzare uno standard scaduto perché si otterrebbero risultati imprecisi. Inoltre, è necessario assicurarsi di maneggiare lo standard per i bordi, in modo da non introdurre sporco o scolorimento sulla superficie, e conservare sempre lo standard nella busta senza BHT in cui è stato consegnato.
Che cos’è l’indice di bianchezza?
Da soli, i dati di riflettanza di un campione bianco fluorescente non ci danno le informazioni necessarie per sapere quanto è bianco un campione o per prendere una decisione sull’accettabilità del campione. Un calcolo specifico può essere utilizzato per generare un “indice di bianchezza” (WI) per un campione, che è un numero che rappresenta quanto è bianco quel campione. Nel corso degli anni sono stati sviluppati diversi indici di bianco, tra cui i più comuni sono il CIE Whiteness Index e il Ganz-Griesser Whiteness Index. In genere, più un campione è blu, più alto è l’indice di bianco, mentre più è giallo, più basso è l’indice di bianco.
Il valore WI per i campioni varia, ovviamente, a seconda della quantità di OBA presente e della purezza di partenza del campione, con valori più alti che rappresentano campioni più “bianchi”. Oltre al WI, queste formule di solito offrono una misura della tinta del bianco, cioè se il campione è rossastro o verdastro.
Tenere conto dell’età dello spettrofotometro
Con uno spettrofotometro Datacolor nuovo di zecca, la mia esperienza mi dice che il range tipico dei filtri UV è compreso tra il 60% e l’80%. Con l’invecchiamento dello strumento, sarà necessario che il filtro si apra di più per utilizzare una maggiore quantità di energia UV disponibile nel bulbo. Quando la posizione del filtro UV raggiunge il 90%, il che significa che stiamo utilizzando circa il 90% dell’energia UV disponibile, è il momento di contattare Datacolor per discutere la programmazione di un intervento di assistenza per valutare lo strumento. In futuro il filtro potrà consentire il 100% dell’energia UV, ma non sarà in grado di raggiungere il grado di bianco desiderato dallo standard di prova.
Un’altra nota sull’età degli strumenti: Nella maggior parte delle catene di fornitura si trovano strumenti di età variabile e abbiamo visto che con l’invecchiamento e a seconda delle condizioni ambientali, la sfera può iniziare a ingiallire. Questo può essere vero anche quando uno strumento viene utilizzato in un ambiente di produzione con contaminanti presenti nell’aria. Per i materiali fluorescenti, abbiamo riscontrato che la decolorazione può influire sulla coerenza della riflettanza misurata. Possiamo compensare un certo grado di ingiallimento con il nostro normale processo di calibrazione.
Se ci si trova in una situazione in cui il valore di tinta della propria misurazione differisce drasticamente dal valore di tinta della misurazione di qualcun altro, allora dovremmo valutare l’età delle sfere. Potrebbe essere necessario sostituire una o entrambe le sfere o rivestirle per ottenere un migliore accordo tra le due. Se tutti utilizzano strumenti con sfere relativamente nuove o che sono state sostituite o riverniciate, allora produrranno risultati coerenti per quanto riguarda il valore della tinta.
Lavorare con i fornitori sui bianchi fluorescenti
Il passo successivo consiste nell’identificare gli intervalli di accettabilità dei valori di bianco e tinta per i campioni. Una volta stabilite le tolleranze numeriche di accettabilità per l’indice di bianco(che esamino in dettaglio nel webinar), e dopo aver chiesto al fornitore di utilizzare uno strumento calibrato UV per misurare i suoi campioni, il fornitore non deve più valutare il bianco dei campioni nella cabina luci. Finché i campioni vengono misurati accuratamente con lo strumento calibrato UV e generano risultati “pass-fail” in base alle vostre tolleranze, allora possono tranquillamente presentare o rielaborare i campioni.
E se il campione sembra ancora troppo opaco o scuro?
Nella mia esperienza degli ultimi 20 anni, alcuni clienti hanno impostato il loro sistema “pass-fail” in base all’indice di bianco e alla tinta e hanno comunque riscontrato che alcuni campioni non avevano un bell’aspetto visivo, anche se rientravano nelle tolleranze numeriche. In questi casi, può essere utile prendere in considerazione l’uso di un elemento di differenza cromatica aggiuntivo per il passaggio-rifiuto.
Alcuni clienti hanno avuto successo utilizzando il valore CMC DL, che misura la differenza di luminosità e oscurità tra due campioni. L’indice di bianco si basa sull’area compresa tra circa 420 e 460 nanometri, mentre la tinta si basa sugli aumenti e le diminuzioni o sulle aree alte e basse nel resto della curva di riflettanza. Si può scoprire che la curva di un campione ha una forma molto simile alla curva dello standard, ma è sensibilmente più bassa. Ciò significa che, pur avendo un indice di bianco accettabile, il campione avrà un aspetto più scuro.
È importante notare che non raccomandiamo l’uso di DEcmc per il pass-fail dei bianchi fluorescenti, poiché non è stato progettato per catturare accuratamente l’influenza dell’FWA.
È possibile vedere i bianchi fluorescenti su un monitor?
Purtroppo i monitor non sono in grado di visualizzare con precisione i colori fluorescenti. Potreste essere in grado di cogliere alcune lievi differenze nel valore della tinta o nella profondità della sfumatura, ma non sarà così luminoso come il campione reale e in molti casi il bianco sembrerà effettivamente blu sullo schermo. Pertanto, è bene prestare attenzione a qualsiasi tentativo di utilizzare il componente colore su schermo per valutare il bianco fluorescente.
Ottenere risultati ripetibili per materiali bianchi illuminati otticamente
Come abbiamo visto, si tratta di una sfida, soprattutto quando si tratta di una valutazione visiva. Ma se avete calibrato il vostro spettrofotometro utilizzando gli standard di calibrazione UV disponibili, come il TUVCS dell’AATCC, otterrete risultati di misura ripetibili. Solo allora si potrà stabilire con successo un programma numerico “pass-fail” per i bianchi fluorescenti.
Se avete domande su questo processo, contattate il nostro team di esperti qui o direttamente me(mi trovate su LinkedIn qui).
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