如何评估荧光白的颜色

通过肯巴茨

这是我们网络研讨会的文章版本：评估荧光白材料。 它是我们点播系列数字色彩管理基础知识的一部分。 在此处访问所有 12 节课。

你有没有想过为什么你的白色衣服在黑光下会发光，或者为什么有些白色的材料看起来比其他的更白？ 您正在体验的是荧光白的效果。

什么是荧光白材料？

荧光白材料是一种已用称为荧光增白剂 (OBA) 或有时称为荧光增白剂 (FWA) 的特殊化学品处理过的材料。 因为 OBA 也可以应用于有色材料，所以它是两者中更通用的术语。

普通消费者正在寻找外观清爽、干净的白色服装，而这在某些材料中很难实现，尤其是棉。 即使在棉花被漂白后，它仍然会呈现暗黄色的外观，使其看起来很脏。 使漂白棉“更白”的最佳方法是“隐藏”暗黄色的外观。 一点色彩科学可以帮助理解如何使用 OBA 来实现这一点。 白色材料呈现黄色或暗淡，因为它们从光源吸收蓝色能量并反射黄色能量。 为了抵消这种影响，我们可以“添加”更多的蓝色能量，结果应该是材料看起来比实际更白，即更干净、更亮。 OBA 就是这样做的——它通过将我们看不到的不可见紫外线 (UV) 能量转换为我们可以看到的可见蓝色能量来“添加”蓝色能量。

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在灯箱中评估荧光白

在评估用 OBA 处理过的白色样品时要记住的一个关键点是，随着光源中存在的紫外线能量量的变化，样品的最终外观也会发生变化。 这意味着我们在选择用于评估白色样品的光源时必须非常小心。 来自太阳或灯箱中日光源的正常日光富含紫外线能量——比荧光光源多得多。 如果我们在灯箱中评估荧光白并使用白炽灯或荧光光源，然后在日光源中观察样本，我们应该会发现样本在日光源中显得更亮更白。

然而，灯箱中的日光源可能不会包含与正常阳光中或从一个灯箱到另一个灯箱中发现的相同数量的紫外线能量，在这种情况下，我们的视觉评估将不一致。 与您的灯箱制造商交谈并了解日光源的紫外线含量是否受到控制并对应于正常日光非常重要。 当您使用的灯箱具有接近正常日光中存在的紫外线能量的日光光源时，评估荧光白将是最有效的。

[图片来源：大众力学]

如何有效测量荧光白

由于对白色材料进行一致的视觉评估存在挑战，因此使用分光光度计评估白度通常更有效。 分光光度计用于测量从材料反射多少可见光能量，然后将其报告为 400-700 纳米 (nm) 波长范围内的百分比反射率 (%R)。 OBA 吸收 400 纳米以下电磁光谱区域中的紫外线 (UV) 能量，并将该能量重新发射到光谱的可见部分。 如果您要在分光光度计上测量荧光白，您会看到较短波长蓝色区域的反射率大于 100% – 这是“隐藏”材料黄色外观的“额外”蓝色能量。 然而，与视觉评估一样，增白效果可能会根据分光光度计的光源中存在多少紫外线能量而有所不同。

为了有效地测量荧光白样品，我们必须控制光源中存在的紫外线能量。 对于非荧光材料，我们遵循使用黑色陷阱和白色瓷砖的标准校准过程。 这两个校准工具旨在仅校准光谱的可见部分，它们不能帮助我们控制仪器闪光灯中存在的紫外线能量。大多数高端台式分光光度计使用所谓的氙气闪光灯。 氙气闪光灯非常像相机闪光灯，具有非常丰富的紫外线能量。 事实上，它具有比正常日光下更多的紫外线能量。 因此，如果我们使用 100% 的紫外线能量来测量荧光白色样品，我们将从样品中获得比我们在视觉体验中看到的更多的蓝色能量。 数字数据表明样品比实际白得多。

校准用于测量荧光白的分光光度计

那么我们如何校准分光光度计的紫外线含量呢？ 紫外线校准最常用的工具之一是AATCC 纺织品紫外线校准标准(TUVCS)。 这种参考织物是由几层织物组成的正方形，经过 FWA 处理，然后在 AATCC 的可追溯仪器上进行测量，以便我们准确知道该样品的白度应该是多少。 然后根据 AATCC 评估程序 11 – 用于光学增亮纺织品的分光光度计紫外能量校准程序，使用 TUVCS 校准分光光度计的紫外线含量。

此方法以及分光光度计制造商的指导将确保您的分光光度计的紫外线含量得到正确校准。 需要注意的是，在球分光光度计上使用 TUVCS 校准 UV 时，镜面反射设置必须设置为“包括”(SCI)，并且应使用大区域视图 (LAV) 光圈。 然后，我们可以确信，我们产生的结果可以追溯到国际标准，并且与其他经紫外线校准的分光光度计的测量结果一致。 校准 UV 过滤器并准备好开始使用工具后，我建议您观看本文的网络研讨会版本，了解详细的分步教程（大约 12 分 20 秒开始）。 我们将从测量标准开始，然后继续实际测量样品并比较结果。

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使用 TUVCS 的特别注意事项：它确实有发行日期和到期日期。 您不想使用已过期的标准，因为您会得到不准确的结果。 您还需要确保处理标准的边缘，以免在表面引入任何污垢或变色，并始终将该标准存放在它所在的不含 BHT 的袋子中。

什么是白度指数？

就其本身而言，荧光白样品的反射率数据并没有为我们提供我们需要了解样品的白度或就样品的可接受性做出决定所需的信息。 可以使用特定的计算来生成样本的“白度指数”（WI），这是一个表示该样本有多白的数字。 多年来已经开发了几种白度指数，其中最常见的两个是 CIE 白度指数和 Ganz-Griesser 白度指数。 通常，样品越蓝，白度指数越高，越黄，白度指数越低。

当然，样品的 WI 值会有所不同，这取决于 OBA 的含量和样品的起始纯度，较高的值代表“更白”的样品。 除 WI 外，这些公式通常提供对白色色调的测量，即样品是否偏红或偏绿。

考虑分光光度计的使用年限

使用Datacolor 的全新分光光度计，我的经验是典型的紫外线过滤范围要求在 60% 到 80% 之间。 随着仪器的老化，过滤器有必要打开更多，以使用灯泡中更多的可用紫外线能量。 一旦紫外线过滤器位置达到 90%，这意味着我们正在使用大约 90% 的可用紫外线能量，您就可以联系 Datacolor 讨论安排服务电话以评估仪器。 在未来的某个时候，过滤器可能会允许 100% 的紫外线能量，但您将无法达到测试标准所需的白度。

关于仪器年龄的更多注意事项：在大多数供应链中，您会发现不同年龄的仪器，我们已经看到随着仪器的老化，并且根据环境条件，球体可能会开始变黄。 当仪器在带有空气污染物的生产环境中运行时，情况也可能如此。 对于荧光材料，我们确实发现变色会影响测量反射率的一致性。 我们可以通过正常的校准过程来补偿某种程度的泛黄。

如果您的测量值与他人测量的色调值有显着差异，那么我们应该评估球体的年龄。 可能需要更换一个或两个球体，或者重新涂覆它们，以便在两者之间获得更好的一致性。 只要每个人都使用具有相对较新或已更换或重新涂层的球体的仪器，那么它们就会产生一致的色调值结果。

与供应商合作开发荧光白

下一步是确定样品的白度和色调值的可接受范围。 一旦您确定了白度指数的数值可接受容差（我在网络研讨会中对此进行了详细审查），并且您已经要求您的供应商使用经紫外线校准的仪器来测量他们的样品，他们实际上不必评估灯箱中这些样品的白度。 只要他们使用经过紫外线校准的仪器准确测量样品，并使用您的公差生成通过失败结果，那么他们就可以自信地提交或返工这些样品。

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如果样品看起来仍然太暗或太暗怎么办？

根据我过去 20 年的经验，一些客户建立了基于白度指数和色调的合格-不合格系统，但仍然发现有些样品在视觉上看起来并不好，即使它们在数值公差范围内。 在这些情况下，考虑使用额外的色差元素来判断是否通过可能会有所帮助。

我发现一些客户使用 CMC DL 值取得了成功，这是衡量两个样品之间明暗差异的指标。 白度指数基于大约 420 到 460 纳米之间的区域，而色调基于反射率曲线其余部分的增加和减少或高和低区域。 我们可能会发现样品的曲线与标准曲线的形状非常相似，但明显更低。 这意味着总体而言，虽然它可能具有可接受的白度指数，但样品看起来会更暗。

需要注意的是，我们不建议将 DEcmc 用于荧光白的通过失败，因为它的设计目的不是准确捕捉 FWA 的影响。

你能在显示器上看到荧光白吗？

不幸的是，显示器不能准确地显示荧光颜色。 您可能会发现色调值或阴影深度的一些细微差异，但它不会像实际样本那样明亮，而且在许多情况下，白色实际上在屏幕上看起来是蓝色的。 因此，请谨慎使用屏幕上的颜色组件来评估荧光白。

为光学增亮的白色材料获得可重复的结果

正如我们所见，这是一个挑战——尤其是在您进行视觉评估时。 但是，如果您使用可用的紫外校准标准（例如 AATCC 的 TUVCS）校准了分光光度计，那么您将获得可重复的测量结果。 只有这样，您才能成功地为荧光白建立数字通过-失败程序。

如果您对该过程有任何疑问，请在此处联系我们的专家团队或直接联系我（在此处的 LinkedIn 上找到我）。

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