纺织品白度的正确检测方法及注意要点（R457白度）

转自：中国纤检

1引言

白色是人们生活中喜爱并常见的一种颜色，白色又常是衡量工农业产品质量好坏的一种标志。因此在建材、轻工、纺织、造纸等工业部门，白色程度的评价是广泛遇到的问题。纺织行业评价白度的传统方法是目测法。但目测方法受人的生理、心理、观测光源、观测环境等诸方面的因素影响，很难得到一个统一的评定结果。

为此，国际照明委员会（CIE）一直在力图解决白度的定量评价一致性问题，即用数值表示白色程度的方法，还成立了白度委员会，将白度定义为物体颜色与一个最佳白色接近的程度，并于1983年正式推荐了CIE1982白度公式。并经过大量的实践检验，淘汰了一批误差较大的白度公式，规范出六、七个比较通用准确的白度公式，基本上可以满足多个行业的实际需要。目前国内外生产白度仪器和测色仪器的厂家已经很多，很多企业和计量检定部门也都配置了相应的测量仪器。。经实际调研结果看，从白度计算公式和测量仪器的使用方面，还存在一些问题需要进一步规范，本文即从这几个方面做一探讨。

 2常用的白度计算公式

由于白度是一个复杂的心理物理量，所以几十年来各国研究人员提出了数以百计的白度计算公式，以便使白度的测定结果与人的目测规律相符。其中几种常见白度公式如下：

1）1982年CIE推荐的白度公式

注：当采用D65光源和10°视场时，W10为白度值，Y10为试样的三刺激值；

Tw,10是淡色调指数，正数偏绿，负数偏红，零表示偏蓝（中性）色调；

x10和y10分别为试样的色品坐标。

2）坦伯（TAPPI）白度公式：WT=gZ

式中WT为白度值；Z为试样的三刺激值；g为系数，与所用标准光源及视物范围有关，当采用D65光源和100视场时，g=0.9317。

3）sy白度公式（stensby）：W=L+3a-3b（适用于棉、粘、丝、聚酯、聚丙、烯晴）

式中：W为白度值；L为明度值；a和b分别为色度值。

4）亨特（Hunter）白度公式：Wh=100-[（100-L）2+a2+b2]1/2

式中：Wh为白度值；L为明度值；a和b分别为色度值。

5）蓝光白度公式：R457=0.925*Z+1.16

式中：R457为白度值；Z为试样的三刺激值。

3纺织品白度的检测过程

 3.1测试仪器的选择

能够测量物体颜色三刺激值的仪器均可用于白度的测定。所不同的是仪器可以分成两类：一类是在330~700nm波长范围内能够很好地模拟CIED65标准照明体光谱功率分布的仪器，如光源为氙灯类的仪器，用此类仪器可测量经荧光增白剂处理过的试样。另一类是只在可见光（400~700nm）范围内能够很好地模拟CIED65标准照明体光谱功率分布的仪器，如钨灯类仪器，此类仪器由于紫外光波段的激发能量微弱，不能有效激发试样的荧光部分使之产生幅射功率，因此不能准确地测量出荧光样品的白度值（详见表1的数据及分析）。

   3.2试样类型及检测数据分析

被测试样的表面清洁度、湿度、纺织材料的透光性及是否含有荧光均会影响测量结果。为了与国际标准接轨，参照国际标准ISO-105-J02-1997，对仪器及被测试样从适用性角度进行试验。广泛搜集了毛纺织、棉纺织、晴纶织物、涤纶织物及各种类型的纱线，从其织物类型、荧光效果及仪器的照明/观测条件等方面进行了大量的测试，通过分析试验结果，提出以下操作建议：

(1)同台仪器（或同类型号的仪器）所测试的试样白度值具有可比性。

由于目前国内所使用的白度仪或测色仪都是进口或国产各类型号的仪器，仪器之间存在着一定差异，即仪器本身所采用的光源、照明/观测条件各异，因此使用不同仪器对同一样品进行测试也会出现一定的误差，如表1所示。

表1不同型号仪器的试样白度值对比

表1不同型号仪器的试样白度值对比

注：(a）：温州仪器厂生产的SBD型白度仪（45/0、氙灯）；

(b）：西德Opton白度仪。（d/0、氙灯）；

(c）：美国Datacolor-2000白度仪。（d/0、氙灯）；

(d)：美国ACS-2018电脑测配色仪。（d/8、钨灯）；

(e)：CIE1982白度公式的白度值。

从表1可以看出，选取同一个白度公式（CIE1982白度公式）：未加荧光增白剂的样品（1、3）和加入了荧光增白剂的样品（2、4、5）因测试仪器的光源不同，测试结果产生了较大误差。这是因为氙灯的光谱分布范围是280~780nm，即在紫外区域可以发射出较强的紫外光，当加入荧光增白剂（以下简用FWA表示）的样品在紫外光线的照射下，释放出一定能量的蓝紫光，从而增加了样品表面的光谱功率反射值，使得测试的白度值大大高于使用钨灯（光谱范围380~780nm）仪器的测试白度值。所以说，即使对同一样品、同一个白度公式而言，不同型号仪器测得的白度值也不存在可比性。建议在进行白度评定时，一定要注明仪器的型号及所用光源，测定含有FWA的样品白度时，必须使用光源为氙灯一类的测量仪器（其光谱范围330~700nm）。以便使测量结果更加准确可靠。

另外，由表1数据可知，同样一个样品，如果测量仪器光源为钨灯，波长范围是在可见光（400~700nm）范围内，由于其紫外光波段的激发能量非常微弱，不能有效激发样品的荧光部分使之增加反射能量，导致测量结果偏低，因此不能准确地测量出含荧光样品的白度值。

   (2)在进行样品白度评定时，白度公式必须统一

目前国内外的白度仪或测色仪本身自有的白度公式各异，一般都有六、七个。在造纸行业多用R457白度公式，而纺织行业通常是从仪器所给出的多个白度公式中选择，如R457白度公式、坦伯（TAPPI）白度公式、亨特（Hunter）白度公式、CIE1982白度公式等。选用不同公式的试样白度值见表2。

表2采用不同的白度公式试样白度值对比

表2采用不同的白度公式试样白度值对比

注：(a)：试验样品与表1一致；

(b)：采用R457白度公式的白度值；

(c)：采用坦伯白度公式的白度值；

(d)：采用CIE1982推荐的白度公式的白度值。

从表2可以看出，同一样品选用不同的白度公式其白度值也不同，有时甚至差别较大。这是因为每一个白度公式都有一定的局限性，不可能完全满足各行各业、各类样品的实际测量需求。表2中选取的3个白度公式是实际工作中常用的，具有一定的代表性。只是针对某行业或某一类特定样品，不同白度公式计算出的白度值才具有比较的意义。因此，实际工作中，应尽量选择同一厂家仪器和同一白度公式进行测试工作。

(3)含荧光的试样在测试时应保持测量方向一致

采用照明/观测结构d/8或45/0的仪器进行测试。试验中发现d/8结构的仪器与45/0结构的仪器测量样品时，由于织物组织结构的不同会产生方向上的选择性，即在不同方向上会产生不同的测量结果。如表3所示。

表3含荧光试样（采用d/8与45/0结构的仪器）同位置不同方向的白度值对比

表3含荧光试样（采用d/8与45/0结构的仪器）同位置不同方向的白度值对比

注：(a)：X、Y、Z为颜色三刺激值；

(b)：采用CIE1982白度公式的白度值；

(c)：沿横向测试样品时的取值；

(d)：沿纵向测试样品时的取值。

从表3可以看出，采用ACS-2018(d/8)结构的仪器测试样品的同一位置不同方向（横纵），其三刺激值（XYZ）及白度值（W10）均差别较小，横纵向差别与织物组织几乎无关。而采用SBD（45/0）结构的仪器测试时，横纵向差别会随着织物组织的不同产生较大的误差。因此，采用仪器评定白度时，应注意织物组织结构的方向性，尽量选择同一方向或不同方向的平均值（一般选取四点）进行对比方可做出准确的评定。

4结论

（1）纺织品白度的检测或评定应严格按照使用同一厂家（同一型号）的仪器，同一个白度公式的操作规程进行，并注明仪器的照明/观测结构。

（2）样品测试前，首先在暗室内紫外灯下目测试样，以便确定织物是否含有荧光增白剂，从而选择适当的检测仪器（氙灯类光源）和检测方法。对表面形状不规则的样品需要按照测试要求进行规范处理后，一般应旋转角度三点以上各测量一次，然后取平均值的方法。另外，测试样品前，首先应考核所用仪器的稳定性或重现性。一般情况下，测量标准白板的白度值几次，要求仪器的稳定性或重现性必须小于0.5。环境温度小于30。C，样品本身应干净不潮湿。

（3）白度公式的选择应特别注意，一般情况下，选择CIE1982白度公式时，计算样品的白度值相对而言比较准确。这里需要注意的是：

1）不论Tw,10的允差范围是否符合要求，只要计算出的白度值W10小于40，我们则认为该样品不具备白度评价价值，或者说该样品不是白色样品。

2）当Tw,10的允差范围符合要求,且计算出的白度值W10大于40，这时应观察被测试样的三刺激值Y(Y10)、Z的大小，当Y(Y10)≥Z时，仍然使用CIE1982白度公式计算白度值；当Y(Y10)    3）在测试过程中，因为CIE1982白度公式的要求比较严格，有些目测观察并不很白的样品，有时会出现计算出的白度值W10大于40，同时Tw,10的允差超出范围的情况，从而导致仪器无法输出准确的白度值。这时宜采用坦伯（TAPPI）白度公式或者亨特（Hunter）白度公式计算，而不必考虑Y(Y10)和Z的大小。

在实际检测评定工作中，由于坦伯（TAPPI）白度公式的适用范围较广，国际通用，计算简单方便，准确度较高，计量检定部门也经常采用，因此建议优先选择。R457白度公式与坦伯（TAPPI）白度公式基本类似，所计算出的结果很接近，可采用。亨特（Hunter）白度公式也是国际通用的白度公式，准确度也较高。一般情况下，可以将CIE1982白度公式和坦伯（TAPPI）白度公式、R457白度公式以及亨特（Hunter）白度公式计算的样品白度值同时列出并加以注明，以便对比。而sy白度公式因适用范围较窄，且计算精度不高，所以不建议用于纺织品的白度检定以及医院、宾馆的白色织物洗涤后的检定。

（作者单位：于坤，天津工业大学纺织学院，天津市纺织纤维检验所；王健：天津市纺织服装研究院）