Wie beurteilt man fluoreszierende Weißtöne?

By Ken Butts

 

Dies ist die Artikelversion unseres Webinars „Beurteilung von fluoreszierenden weißen Materialien“. Es ist Teil unserer On-Demand-Reihe zu den Grundlagen des digitalen Farbmanagements. Greifen Sie hier auf alle 12 Lektionen zu.

 

Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum Ihre weiße Kleidung unter Schwarzlicht zu leuchten scheint oder warum manche weiße Materialien einfach weißer aussehen als andere?  Was Sie erleben, ist der Effekt von fluoreszierenden Weißtönen.

 

Was ist ein fluoreszierendes weißes Material?

 

Ein fluoreszierendes weißes Material ist ein Material, das mit speziellen Chemikalien behandelt wurde, die als optische Aufheller (OBAs) oder manchmal auch als fluoreszierende Aufheller (FWAs) bezeichnet werden.  Da OBAs auch auf farbige Materialien angewendet werden können, ist dies der allgemeinere Begriff von beiden.

 

Der Durchschnittsverbraucher sucht nach weißer Kleidung, die ein frisches, sauberes Erscheinungsbild hat, und dies kann bei einigen Materialien, insbesondere Baumwolle, schwierig zu erreichen sein.  Auch nachdem Baumwolle gebleicht wurde, kann sie immer noch ein stumpfes, gelbliches Erscheinungsbild haben, das sie schmutzig aussehen lässt.  Der beste Weg, gebleichte Baumwolle „weißer“ zu machen, ist, das stumpfgelbe Erscheinungsbild zu „verstecken“.  Ein wenig Farbwissenschaft kann helfen, zu verstehen, wie dies mithilfe von OBAs erreicht wird.  Weiße Materialien erscheinen gelb oder schmutzig, weil sie blaue Energie von der Lichtquelle absorbieren und gelbe Energie reflektieren.  Um diesem Effekt entgegenzuwirken, könnten wir mehr blaue Energie „hinzufügen“, und das Ergebnis sollte sein, dass das Material weißer, d. h. sauberer und heller aussieht, als es tatsächlich ist.  Der OBA macht genau das – er fügt blaue Energie hinzu, indem er unsichtbare ultraviolette (UV) Energie, die wir nicht sehen können, in sichtbare blaue Energie umwandelt, die wir sehen können.

 

[Sie haben eine Frage an unsere Farbexperten? Setzen Sie sich hier mit uns in Verbindung]

 

Beurteilung von fluoreszierenden Weißtönen in einer Lichtkabine

 

Ein wichtiger Punkt, den man bei der Beurteilung einer weißen Probe, die mit einem OBA behandelt wurde, beachten sollte, ist, dass sich das endgültige Erscheinungsbild der Probe ändert, wenn sich die Menge der in der Lichtquelle vorhandenen UV-Energie verändert.  Das bedeutet, dass wir bei der Auswahl der Lichtquelle, die für die Beurteilung der weißen Probe verwendet wird, sehr vorsichtig sein müssen.  Normales Tageslicht von der Sonne oder von einer Tageslichtquelle in einer Lichtkabine ist reich an UV-Energie, d. h. viel mehr als z. B. bei einer fluoreszierenden Lichtquelle.  Wenn wir ein fluoreszierendes Weiß in einer Lichtkabine beurteilen und eine Glüh- oder Leuchtstofflichtquelle verwenden und dann die Probe in einer Tageslichtquelle betrachten, sollten wir feststellen, dass die Probe in der Tageslichtquelle viel heller und weißer erscheint.

 

Es kann jedoch sein, dass die Tageslichtquelle in der Lichtkabine nicht die gleiche Menge an UV-Energie enthält, wie sie in normalem Sonnenlicht oder in einer anderen Lichtkabine vorkommt. In diesem Fall wird unsere visuelle Bewertung inkonsistent sein.  Es ist wichtig, mit dem Hersteller Ihrer Lichtkabine zu sprechen und herauszufinden, ob der UV-Gehalt der Tageslichtquelle kontrolliert wird und dem normalen Tageslicht entspricht.  Die Beurteilung von fluoreszierendem Weiß ist am effektivsten, wenn Sie mit einer Lichtkabine arbeiten, die über eine Tageslichtquelle verfügt, die der im normalen Tageslicht vorhandenen UV-Energiemenge nahe kommt.

 

lightbulb test from popular mechanics article
 

[Bildquelle: Popular Mechanics]

 

So führen Sie effektive Messungen von fluoreszierenden Weißtönen durch

 

Aufgrund der Herausforderungen bei der konsistenten visuellen Bewertung von weißen Materialien ist es oft effektiver, den Weißgrad mit einem Spektralphotometer zu bewerten.  Mit einem Spektralphotometer wird gemessen, wie viel Energie des sichtbaren Lichts von einem Material reflektiert wird. Dies wird dann als prozentualer Reflexionsgrad (% R) im Wellenlängenbereich von 400–700 Nanometern (nm) angegeben.  OBAs absorbieren ultraviolette (UV) Energie im Bereich des elektromagnetischen Spektrums unterhalb von 400 Nanometern und strahlen diese Energie im sichtbaren Teil des Spektrums wieder aus.  Wenn Sie ein fluoreszierendes Weiß mit einem Spektralphotometer messen würden, würden Sie sehen, dass der Reflexionsgrad im kurzwelligeren blauen Bereich größer als 100 % ist. Das ist die „zusätzliche“ blaue Energie, die das gelbe Erscheinungsbild des Materials „versteckt“.  Wie bei der visuellen Bewertung kann der Aufhellungseffekt jedoch variieren, je nachdem wie viel UV-Energie in der Lichtquelle des Spektralphotometers vorhanden ist.

 

graph related to measuring fluorescent whites
 

Um eine fluoreszierende weiße Probe effektiv zu messen, müssen wir die Menge an UV-Energie kontrollieren, die in der Lichtquelle vorhanden ist.  Für nicht fluoreszierende Materialien folgen wir dem Standardkalibrierungsprozess, bei dem eine Schwarzfalle und eine Weißkachel verwendet werden.  Diese beiden Kalibrierungstools sind nur für die Kalibrierung des sichtbaren Teils des Spektrums vorgesehen und helfen uns nicht, die Menge der UV-Energie in der Blitzlampe des Instruments zu kontrollieren.  Die meisten High-End-Tischspektralphotometer verwenden eine Xenon-Blitzröhre.  Eine Xenon-Blitzröhre, die einer Kamera-Blitzröhre sehr ähnlich ist, ist sehr reich an UV-Energie.  Tatsächlich verfügt sie über viel mehr UV-Energie als im normalen Tageslicht vorhanden ist.  Wenn wir also eine fluoreszierende weiße Probe mit 100 % dieser UV-Energie messen würden, würden wir viel mehr blaue Energie von der Probe erhalten, als wir in unserem visuellen Erlebnis sehen würden.  So würden die numerischen Daten auch darauf hindeuten, dass die Probe viel weißer ist, als sie tatsächlich ist.

 

Kalibrierung Ihres Spektralphotometers zur Messung von fluoreszierenden Weißtönen

 

Wie kalibrieren wir also den UV-Anteil des Spektralphotometers?  Eines der am häufigsten verwendeten Tools für die UV-Kalibrierung ist der AATCC Textil-UV-Kalibrierungsstandard (TUVCS).  Bei diesem Referenzgewebe handelt es sich um ein Quadrat aus mehreren Gewebelagen, das mit einem FWA behandelt und anschließend mit einem rückverfolgbaren Instrument beim AATCC gemessen wurde, sodass wir genau wissen, welchen Weißgrad diese Probe haben soll.  Der TUVCS wird dann zur Kalibrierung des UV-Anteils eines Spektralphotometers gemäß AATCC- Beurteilungsverfahren 11 – UV-Energie-Kalibrierungsverfahren für Spektralphotometer für optisch aufgehellte Textilien (AATCC Evaluation Procedure 11 – Spectrophotometer UV Energy Calibration Procedure for Optically Brightened Textiles) verwendet.

 

Mit dieser Methode und der Anleitung des Herstellers Ihres Spektralphotometers stellen Sie sicher, dass der UV-Anteil Ihres Spektralphotometers ordnungsgemäß kalibriert ist.  Beachten Sie unbedingt, dass bei der UV-Kalibrierung mit dem TUVCS auf einem Kugelspektralphotometer die Glanzeinstellung auf „Glanzeinschluss“ (SCI) gesetzt und die große Messblende (LAV) verwendet werden sollte.  Somit können wir sicher sein, dass die von uns ermittelten Ergebnisse auf internationale Standards rückführbar sind und mit den Messungen anderer UV-kalibrierter Spektralphotometer übereinstimmen.  Wenn Sie den UV-Filter kalibriert haben und bereit sind, mit Tools zu arbeiten, empfehle ich Ihnen, sich die Webinar-Version dieses Artikels anzusehen, in der Sie eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung finden (beginnt ab ca. 12 Minuten und 20 Sekunden).  Wir beginnen mit der Messung des Standards und gehen dann dazu über, tatsächlich Proben zu messen und die Ergebnisse zu vergleichen.

 

[Sie haben eine Frage an unsere Farbexperten? Setzen Sie sich hier mit uns in Verbindung]

 

Ein besonderer Hinweis bei der Verwendung des TUVCS: Der Standard hat ein Ausstellungsdatum und ein Ablaufdatum.  Verwenden Sie keinen Standard, der abgelaufen ist, weil Sie dann ungenaue Ergebnisse erhalten.  Achten Sie außerdem darauf, dass Sie den Standard an den Rändern anfassen, um die Oberfläche nicht zu verschmutzen oder zu verfärben. Bewahren Sie den Standard immer in der BHT-freien Tasche auf, in der er geliefert wurde.

 

Settings for measuring fluorescent whites in Datacolor tools
 

Was ist ein Weißgradindex? ?

 

Die Reflexionsdaten für eine fluoreszierende weiße Probe allein geben uns nicht die Informationen, die wir benötigen, um zu wissen, wie weiß eine Probe ist oder um eine Entscheidung über die Annehmbarkeit der Probe zu treffen.  Mit einer speziellen Berechnung kann ein „Weißgradindex“ (WI) für eine Probe erstellt werden, der eine Zahl ist, die darstellt, wie weiß diese Probe ist.  Es gibt mehrere Weißgradindexe, die im Laufe der Jahre entwickelt wurden, wobei zwei der gängigsten der CIE-Weißgradindex und der Ganz-Griesser-Weißgradindex sind.  Typischerweise gilt: Je blauer eine Probe ist, desto höher ist der Weißgradindex, und je gelber sie ist, desto niedriger ist der Weißgradindex.
 

Der WI-Wert für Proben variiert natürlich in Abhängigkeit von der Menge des vorhandenen OBA und der Ausgangsreinheit der Probe, wobei höhere Werte „weißere“ Proben darstellen.  Zusätzlich zum WI bieten diese Formeln in der Regel ein Maß für den Farbton des Weißes, d. h. ob die Probe rötlich oder grünlich gefärbt ist.
 

Berücksichtigen des Alters Ihres Spektralphotometers

 

Mit einem brandneuen Spektralphotometer von Datacolor liegt der typische Bedarf an UV-Filtern meiner Erfahrung nach zwischen 60 und 80 %.  Mit zunehmendem Alter des Instruments muss sich der Filter weiter öffnen, um mehr von der verfügbaren UV-Energie in der Röhre zu nutzen.  Sobald die UV-Filterposition 90 % erreicht hat, was bedeutet, dass etwa 90 % der verfügbaren UV-Energie genutzt werden, ist es an der Zeit, dass Sie sich mit Datacolor in Verbindung setzen, um einen Serviceeinsatz zur Beurteilung des Instruments zu vereinbaren. Irgendwann wird der Filter vielleicht 100 % der UV-Energie durchlassen, aber Sie werden nicht in der Lage sein, den gewünschten Weißgrad des Teststandards zu erreichen.

 

Weitere Hinweise zum Alter des Instruments: In den meisten Versorgungsketten finden Sie Instrumente unterschiedlichen Alters, und wir haben festgestellt, dass mit zunehmendem Alter eines Instruments und abhängig von den Umgebungsbedingungen die Kugel zu vergilben beginnt. Das kann auch der Fall sein, wenn ein Instrument in einer Produktionsumgebung mit luftgetragenen Verunreinigungen betrieben wird.  Bei fluoreszierenden Materialien stellen wir fest, dass die Verfärbung die Konsistenz des gemessenen Reflexionsgrads beeinträchtigen kann.  Wir können einen gewissen Grad dieser Vergilbung mit unserem normalen Kalibrierungsprozess kompensieren.
 

Wenn Sie sich in einer Situation befinden, in der der Farbtonwert Ihrer Messung beträchtlich vom Farbtonwert der Messung einer anderen Person abweicht, dann sollten wir das Alter der Kugeln beurteilen.  Es kann notwendig sein, eine oder beide Kugeln auszutauschen oder neu zu beschichten, um eine bessere Übereinstimmung zwischen den beiden zu erreichen. Solange jeder Instrumente mit Kugeln verwendet, die relativ neu sind oder ersetzt bzw. neu beschichtet wurden, werden sie konsistente Ergebnisse für den Farbtonwert liefern.
 

Zusammenarbeit mit Lieferanten bei fluoreszierenden Weißtönen

 

Der nächste Schritt besteht darin, die Akzeptanzbereiche von Weißgrad- und Farbtonwerten für Ihre Proben zu ermitteln.  Sobald Sie numerische Akzeptanztoleranzen für den Weißgradindex festgelegt haben (dies wird ausführlich im Webinar besprochen) und Sie Ihren Lieferanten gebeten haben, ein UV-kalibriertes Instrument zur Messung seiner Proben zu verwenden, muss er den Weißgrad dieser Proben nicht mehr in der Lichtkabine beurteilen.  Solange der Lieferant die Proben mit dem UV-kalibrierten Instrument genau misst und unter Verwendung Ihrer Toleranzen Pass-/Fail-Ergebnisse erzeugt, kann er diese Proben entweder zuversichtlich einreichen oder nachbearbeiten.

 

[Sie haben eine Frage an unsere Farbexperten? Setzen Sie sich hier mit uns in Verbindung]

 

Was ist, wenn die Probe immer noch zu stumpf oder dunkel aussieht? ?

 

Nach meiner Erfahrung in den letzten 20 Jahren haben einige Kunden ihr Pass-Fail-System auf der Grundlage von Weißgradindex und Farbton eingerichtet und trotzdem festgestellt, dass einige Proben optisch nicht gut aussahen, obwohl sie innerhalb der numerischen Toleranzen lagen. In diesen Fällen kann es hilfreich sein, die Verwendung eines zusätzlichen Farbunterscheidungselements für das Pass-/Fail-System in Betracht zu ziehen.
 

Ich habe festgestellt, dass einige Kunden mit dem CMC-DL-Wert, ein Maß für den Unterschied in der Helligkeit und Dunkelheit zwischen zwei Proben ist, Erfolg hatten. Der Weißgradindex basiert auf dem Bereich zwischen ca. 420 und 460 Nanometern, während der Farbton auf den Zu- und Abnahmen bzw. den hohen und niedrigen Bereichen im Rest der Reflexionskurve basiert. Es kann vorkommen, dass die Kurve einer Probe der Kurve des Standards sehr stark ähnelt, aber deutlich niedriger ist.  Das bedeutet, dass die Probe insgesamt zwar einen akzeptablen Weißgradindex haben mag, aber dunkler aussehen wird.
 

Es ist unbedingt zu beachten, dass wir die Verwendung von DEcmc für Pass-Fail bei fluoreszierenden Weißtönen nicht empfehlen, da es nicht darauf ausgelegt ist, den Einfluss des FWA genau zu erfassen.
 

What if the fluorescent white sample still looks too dull or dark?
 

 

Können Sie fluoreszierende Weißtöne auf einem Monitor sehen?

 

Leider können Monitore fluoreszierende Farben nicht genau wiedergeben. Sie können vielleicht leichte Unterschiede im Farbtonwert oder in der Schattentiefe erkennen, aber es wird einfach nicht so hell sein wie die eigentliche Probe, und in vielen Fällen wird das Weiß auf dem Bildschirm tatsächlich blau aussehen. Daher einfach die Warnung, bei jedem Versuch die Farbbildschirmkomponente zur Beurteilung von fluoreszierenden Weißtönen zu verwenden.
 

Erzielen wiederholbarer Ergebnisse für optisch aufgehellte weiße Materialien

 

Wie wir gesehen haben, ist dies eine Herausforderung – vor allem, wenn Sie eine visuelle Bewertung vornehmen.  Wenn Sie Ihr Spektralphotometer jedoch mit verfügbaren UV-Kalibrierstandards wie dem TUVCS des AATCC kalibriert haben, werden Sie wiederholbare Messergebnisse erhalten.  Nur dann können Sie erfolgreich ein numerisches Pass-Fail-Programm für fluoreszierende Weißtöne erstellen.
 

Wenn Sie Fragen zu diesem Prozess haben, wenden Sie sich hier an unser Expertenteam oder direkt an mich (hier auf LinkedIn).

 

Sie suchen nach weiteren Farbmanagement-Tipps? Entdecken Sie hier unsere zusätzlichen Webinare und lesen Sie hier unsere Artikel.