常见白度标准、公式和推荐白度仪的分析研究

背景

      白度在很多行业都被作为很重要的指标，制造商们认为白度是单一的指数，相对三维色差公式比如Hunter Lab或CIE L*a*b*来说更容易理解和接受，所以，出现了很多描述白色程度的公式。为了更好地描述白色，这些白度公式或指数必须能代替样品的特征，比如两个样品在比对白度时，他们在光泽、表面纹理、透明度和其它物理特性上的趋势要和测量指标对应起来，而且这些样品必须是无彩色接近白色的，那些有颜色的产品不适合白度，测量起来是没有意义的。

      完美的白我们称为PRD（perfect Reflecting Diffuser），WI值是100，Tint指数是0。MgO和BaSO⁴是高反射的物质，比较接近PRD，但也有更好的物质替代。

      不同的白度应用在不同的行业或领域中，最常用的白度是E313白度，来源于ASTM E313标准（白色不透明物质白度和黄度的标准测试方法），其和CIE的差异参见ASTM E313-20，也可以联系上海韵鼎公司了解详情。

常用白度标准：

1、塑料2913-82塑料白度试验方法

●45/0，孔径＞20mm直径，457蓝光白度，适合含荧光样品，光源含紫外—未提及紫外数据稳定性
●半透明塑料片测试方法，5块厚度2mm*50*50，垫白，正反测量。

2、GB7974-02，纸、纸板和纸浆亮度（白度）的测定 漫射/垂直法

●GB7973规定，D65条件下，主波长457±0.5nm蓝光的内反射因素（试样层数达到不透明时的反射率），荧光样品会＞100%。荧光亮度是因为荧光增白剂（FWA）的影响下R457白度。
●仪器要求模拟D65，装有紫外调节/截止滤光镜（控制紫外稳定性必备）。
●要求三级荧光标准，不确定三级的具体标准，但荧光标准是必须的。

3、GB9338-08，荧光增白剂 相对白度的测定 仪器法

●修改采用ISO105-J02：1997，纺织品色牢度白度
●FWA定义：一种荧光染料，在UV照射下，可激发出蓝紫光与基质上黄光互补而具有增白效果
●选用指数和参考指标：白度（W10，就是行业统称的CIE白度，与E313白度几乎一样）、Tint（色调系数，表示白色材料色光偏向的数值，受最大反射波长影响）、三刺激值XYZ
●规定了白度的范围，但对荧光仪器没有规定，对校正没有说明

4、GB17644-08，纺织纤维白度色度试验方法

其中WI公式沿用的是Hunter白度公式，光学结构是0°/d，试样盒离测量孔的距离未描述

5、GB23774-09，无机化工产品白度测定的通用方法

●粉体产品白度
●D65或A光源，0/d或d/0，457白度
●标准白板要求是氧化镁和硫酸钡
●结果计算里描述三种白度

l   蓝反白度：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 荧光样品颜色的测量方法

●规定了几何条件为45°/0°、0°/45°和d/8°三种
●荧光样品的白度包含两种公式

l   CIE白度
l   Tint淡色调指数

7、GBT17749-2008 白度的表示方法

●白度定义：白度W或W¹⁰，淡色调指数Tint，Tw或T^w10，Tw＞0，越大越绿，Tw＜0时，绝对值越大越红。完全漫反射体的Tw=0
●非荧光白度，使用的XYZ参照GB3979的光谱得到W或Tw
●荧光白度，按GB9340的光谱得到W或Tw
●W的公式-- Y+800(Xⁿ-X)+1700(yⁿ-y)，实际是CIE白度
●Tw的公式—900/1000（xⁿ-x）-650（yⁿ-y）
●规定了适用范围：W：（40，5Y-280），Tw（-3，3）

8、GB13176.1洗衣粉白度的测定

●Ganz白度，0/d、d/0、45/0、0/45
●显示用白度W和Tw配合使用

9、QBT2317牙膏用天然碳酸钙行业标准

●甘茨白度，并指定WGII某型号白度计

10、GBT5950-08建筑材料与非金属矿产品白度测量方法

●用W和Tw公式，推荐d/0和0/d结构，描述了其它色差公式

 常见的白度公式

1、CIE白度（WI CIE）相当于 ASTM 方法 E313 中公布的白度指数，计算方法相同，广泛应用于各个行业中。

●WIE313=4Z%-3Y
●WICIE=Y+800(Xⁿ-X)+1700(yⁿ-y)，这里xⁿ=0.3101，yⁿ=0.3162(C/2°)、xⁿ=0.3138，yⁿ=0.3309(D65/10°)

2、甘茨白度(WI GANZ)的计算类似于CIE白度的二维公式，以物体颜色的三刺激值为依据作为计算，颜色的三刺激值性质决定了对白度的贡献。Ganz白度的贡献是当测量荧光样品时，仪器光源的衰减或结构的不同带来了WI和Tint指数的不同，Ganz白度则提供了连续稳定的测量。

●W=DY+Px+Qy+C（D65/10）
●Y和xy是三刺激值和色品坐标，DPQC是系数，D=1，P=-1868.322，Q=-3695.690，C=1809.441

3、蓝光白度（457Bt）可用于测量纸张的白度测试，根据TAPPI文件T452在 400 nm至510 nm范围内计算457 nm 白度。HunterLab 的分光光度计测量结果与符合TAPPI的仪器上进行的测量结果一致。

●Wb=R457=KbΣR(λ)F(λ)△(λ)
●Wb、R457，蓝光白度，仪器光谱响应在有效波长457±2nm，半宽度为44nm的蓝光条件下测定的反射因数；●Kb，规划系数，=ΣF(λ)△(λ)；●R(λ)，样品的光谱反射因数；●F(λ)，蓝光白度仪的相对光谱响应分布；●λ，波长。

4、亨特白度(Hunter)基于HunterLab公司发明的L,a,b色立体空间的L,a,b值计算得到。

●W^H=100-[(100-L)₂+a₂+b₂]_1/2，●WH=L-3b

5、Z%白度，通常用于纸张亮白度的测量

●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年用过的公式，WTB=4B-3G，现使用较少

8、Y亮度，同XYZ里的Y

同一个样品，不同测量指数下，数值不同。如下表所示。 

推荐几款白度指数仪：

小型台式白度指数仪ColorFlex EZ

45º/0º光学结构，31.8mm孔径向上，内置系统，可直接使用，无需外接电脑，操作方便，价格便宜。

台式白度仪Agera

0°/45°光学几何，可直接使用，无需外接电脑，操作方便。可校准荧光比例。

在线白度测量仪SpectraTrend HT

SpectraTrend HT在线白度仪设计坚固耐用，可适用于各种工厂的严酷环境。在线测量系统给您提供连续的产品颜色信息，使您快速决定优化生产加工过程，保证产品质量，大量节省时间和人工成本。自动校准、启动、测量、上传数据、左右扫描或固定位置扫描、实时显示产品色差和长期趋势监控。

 积分球式白度仪色差仪

通过去除镜面反射模式，可以满足短纤维的白度测试，最新修订的标准有关于此的要求，对于含荧光白度的样品，需要配荧光校正板。