Comment évaluer les blancs fluorescents ?

By Ken Butts

 

Le présent document est la transcription sous forme d’article de notre webinaire intitulé : « Évaluation des matériaux blancs fluorescents ». Il fait partie de notre série à la demande sur les principes de base de la gestion numérique des couleurs. Vous pouvez accéder aux 12 leçons ici.

 

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi vos vêtements blancs donnaient l’impression de briller sous une lumière noire, ou pourquoi certains matériaux blancs semblaient plus blancs que d’autres ?  Cette impression que vous avez est due aux blancs fluorescents.

 

Qu’est-ce qu’un matériau blanc fluorescent ?

 

Un matériau blanc fluorescent est un matériau qui a été traité avec des produits chimiques spéciaux connus sous le nom d’agents azurants et parfois aussi appelés agents fluorescents.  Le terme d’agents azurants est le plus générique des deux, car ceux-ci peuvent également être appliqués à des matériaux colorés.

 

Le consommateur moyen recherche des vêtements blancs qui ont un aspect propre et net, ce qui est parfois difficile à réaliser avec certains matériaux, en particulier le coton.  Le coton même blanchi conserve souvent un aspect jaune terne qui lui donne un aspect sale.  La meilleure façon de rendre le coton blanchi « plus blanc » est d’en « cacher » l’aspect jaune terne.  Pour comprendre en quoi les agents azurants permettent d’atteindre cet objectif, il convient de parler brièvement de science des couleurs.  Les matériaux blancs apparaissent comme jaunes ou ternes parce qu’ils absorbent l’énergie bleue de la source lumineuse et renvoient l’énergie jaune.  Pour contrer cet effet, il serait possible « d’ajouter » plus d’énergie bleue, ce qui aurait pour conséquence de faire paraître le matériau plus blanc, c’est-à-dire plus propre et plus brillant, qu’il ne l’est en réalité.  C’est exactement ce que font les agents azurants : ils « ajoutent » de l’énergie bleue en convertissant l’énergie ultraviolette (UV) invisible que nous ne pouvons pas voir en énergie bleue visible que nous pouvons voir.

 

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Évaluer des blancs fluorescents dans une cabine à lumières

 

Lors de l’évaluation d’un échantillon blanc traité avec un agent azurant, il est essentiel de se souvenir que si la quantité d’énergie UV présente dans la source lumineuse change, l’apparence finale de l’échantillon change également.  Cela signifie qu’il faut être très prudent dans le choix de la source lumineuse qui sera utilisée pour évaluer l’échantillon blanc.  La lumière naturelle issue du soleil ou d’une source d’ une cabine est riche en énergie UV, bien plus qu’une source de lumière fluorescente, par exemple.  Si l’on évalue un blanc fluorescent dans une cabine à lumières et que l’on utilise une source de lumière incandescente ou fluorescente, puis que l’on examine l’échantillon sous une source de lumière naturelle, on devrait constater que l’échantillon paraît beaucoup plus lumineux et blanc sous la source de lumière naturelle.

 

La source de lumière naturelle située dans la cabine à lumières peut, cependant, ne pas contenir la même quantité d’énergie UV que celle trouvée dans la lumière naturelle issue du soleil ou varier d’une cabine à une autre. Dans ce cas, l’évaluation visuelle ne sera pas la même.  Il est important de contacter le fabricant de votre cabine à lumières et de déterminer si le contenu UV de la source de lumière naturelle est contrôlé et s’il correspond à la lumière naturelle issue du soleil.  L’évaluation des blancs fluorescents sera d’autant plus efficace que vous travaillez avec une cabine à lumières dont la source de lumière naturelle possède une quantité d’énergie UV proche de celle présente dans la lumière naturelle issue du soleil.

 

lightbulb test from popular mechanics article
 

[Source de l’image : Popular Mechanics]

 

Comment mesurer efficacement les blancs fluorescents

 

En raison des défis que présente la réalisation d’évaluations visuelles cohérentes de matériaux blancs, il est souvent plus efficace d’évaluer la blancheur à l’aide d’un spectrophotomètre.  On utilise un spectrophotomètre pour mesurer la quantité d’énergie lumineuse visible réfléchie par un matériau, puis pour la traduire en un pourcentage de réflectance (% R) dans la gamme de longueurs d’onde allant de 400 à 700 nanomètres (nm).  Les agents azurants absorbent l’énergie ultraviolette (UV) dans la région du spectre électromagnétique située sous la barre des 400 nanomètres et réémettent cette énergie dans la partie visible du spectre.  Si vous deviez mesurer un blanc fluorescent sur un spectrophotomètre, vous verriez que la réflectance dans la région bleue de plus courte longueur d’onde est supérieure à 100 % : il s’agit de l’énergie bleue « supplémentaire » qui « dissimule » l’aspect jaune du matériau.  Cependant et comme pour l’évaluation visuelle, l’effet de blanchiment peut varier en fonction de la quantité d’énergie UV présente dans la source lumineuse du spectrophotomètre.

 

graph related to measuring fluorescent whites
 

Pour mesurer efficacement un échantillon blanc fluorescent, il est impératif de contrôler la quantité d’énergie UV présente dans la source lumineuse.  Pour les matériaux non fluorescents, c’est le processus d’étalonnage standard, qui utilise un piège noir et un carreau blanc, qui est respecté.  Ces deux outils d’étalonnage sont conçus pour n’étalonner que la partie visible du spectre. Ils ne nous aident pas à contrôler la quantité d’énergie UV présente dans la lampe flash de l’instrument.  La plupart des spectrophotomètres de bureau haut de gamme utilisent ce que l’on appelle une ampoule flash au xénon.  Une ampoule flash au xénon ressemble beaucoup à une ampoule flash d’appareil photo et est très riche en énergie UV.  Elle contient en réalité beaucoup plus d’énergie UV que la lumière naturelle.  Donc si l’on mesure un échantillon blanc fluorescent en utilisant 100 % de cette énergie UV, l’énergie bleue obtenue à partir de l’échantillon sera beaucoup plus importante que ce qui serait visuellement constaté.  Et les données numériques indiqueraient alors que l’échantillon est beaucoup plus blanc qu’il ne l’est en réalité.

 

Étalonner votre spectrophotomètre pour mesurer les blancs fluorescents

 

Alors, comment étalonner la teneur en UV du spectrophotomètre ?  L’un des outils les plus couramment utilisés pour l’étalonnage UV est l’étalon UV textile de l’AATCC (« Textile UV Calibration Standard » ou TUVCS).  Ce tissu de référence est un carré de plusieurs couches de tissu qui a été traité avec un agent fluorescent puis mesuré sur un instrument traçable à l’AATCC afin de savoir exactement quelle est la blancheur théorique de cet échantillon.  La norme TUVCS est ensuite utilisée pour étalonner la teneur en UV d’un spectrophotomètre selon la procédure d’évaluation 11 de l’AATCC : « Procédure d’étalonnage de l’énergie UV du spectrophotomètre pour les textiles azurés » (« AATCC Evaluation Procedure 11 – Spectrophotometer UV Energy Calibration Procedure for Optically Brightened Textiles »).

 

Cette méthode, associée aux conseils du fabricant de votre spectrophotomètre, permet de garantir que la teneur en UV de votre spectrophotomètre est correctement étalonnée.  Il est important de noter qu’au cours de l’étalonnage UV au moyen de la norme TUVCS sur un spectrophotomètre à sphère, la composante spéculaire doit être réglée sur « incluse » (SCI) et la grande ’ouverture «LAV » (« Large Area View ») doit être utilisée.  La traçabilité des résultats produits aux normes internationales et leur cohérence avec les mesures effectuées sur d’autres spectrophotomètres étalonnés UV est alors garantie.  Une fois le filtre UV étalonné et si vous êtes prêt à commencer à utiliser Tools, je vous conseille de regarder la version webinaire de cet article pour obtenir un tutoriel détaillé étape par étape (commençant à environ 12 minutes et 20 secondes).  Nous commencerons par mesurer l’étalon fluorescent, puis nous passerons à la mesure de vrais échantillons et à la comparaison des résultats.

 

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Une information importante concernant l’utilisation de la norme TUVCS : elle possède une date d’émission et une date d’expiration.  Il est déconseillé d’utiliser un étalon périmé, car celui-ci vous fournirait des résultats inexacts.  Il est également recommandé de bien manipuler l’étalon par ses bords afin de ne pas introduire de saleté ou de décoloration sur sa surface, et de toujours stocker cet étalon dans le sac sans BHT dans lequel elle a été livrée.
 

Settings for measuring fluorescent whites in Datacolor tools
 

Qu’est-ce qu’un indice de blancheur ?

Seules, les données de réflectance pour un échantillon blanc fluorescent ne nous donnent pas les informations nécessaires pour estimer la blancheur d’un échantillon ou pour prendre une décision quant à l’acceptabilité de l’échantillon.  Un calcul spécifique peut être utilisé pour établir un « indice de blancheur » pour un échantillon, cet indice étant un nombre qui représente la blancheur de cet échantillon.  Plusieurs indices de blancheur ont été développés au fil des ans, deux des plus répandus étant l’indice de blancheur CIE et l’indice de blancheur Ganz-Griesser.  En règle générale, plus un échantillon est bleu plus son indice de blancheur est élevé et plus il est jaune, plus son indice de blancheur est bas.
 

La valeur de l’indice de blancheur pour les échantillons variera, bien entendu, en fonction de la quantité d’agents azurants présents et de la pureté initiale de l’échantillon, des valeurs plus élevées représentant des échantillons « plus blancs ».  En plus de l’indice de blancheur, ces formules proposent généralement une mesure de la teinte du blanc, c’est-à-dire qu’elles indiquent si l’échantillon est plutôt rougeâtre ou verdâtre.
 

Tenir compte de l’âge de votre spectrophotomètre

 

Ce que j’ai constaté avec un spectrophotomètre de Datacolor flambant neuf, c’est que l’exigence typique de la gamme de filtres UV se situe entre 60 % et 80 %.  Plus l’instrument vieillit, plus il devient nécessaire que le filtre s’ouvre davantage pour utiliser plus de l’énergie UV disponible dans l’ampoule.  Lorsque la position du filtre UV atteint 90 %, ce qui signifie que l’on utilise environ 90 % de l’énergie UV disponible, il est temps de contacter Datacolor pour planifier un entretien téléphonique afin d’évaluer l’état de l’instrument. Il arrivera un moment dans le futur où le filtre laissera passer 100 % de l’énergie UV, mais où vous n’arriverez pas à atteindre la blancheur souhaitée pour l’étalon test.

 

Une remarque supplémentaire concernant l’âge de l’instrument : vous pourrez trouver dans la plupart des chaînes d’approvisionnement des instruments d’âges variables et nous avons vu qu’au fur et à mesure qu’un instrument vieillit et en fonction des conditions environnementales, la sphère peut commencer à jaunir. Cela peut également être vrai lorsqu’un instrument est utilisé dans un environnement de production où des contaminants sont présents en suspension dans l’air.  Pour les matériaux fluorescents, nous constatons que la décoloration peut affecter la cohérence de la réflectance mesurée.  Notre processus d’étalonnage normal permet de compenser dans une certaine mesure ce jaunissement.

 

Si vous êtes dans une situation où la valeur de teinte de votre mesure diffère considérablement de celle de quelqu’un d’autre, l’âge des sphères devrait alors être évalué.  Il peut être nécessaire de remplacer l’une des sphères, voire les deux, ou d’appliquer une nouvelle couche de revêtement afin de réduire les écarts entre les mesures. Tant que tout le monde utilise des instruments dont les sphères sont relativement neuves ou que celles-ci ont été remplacées ou repeintes, alors les résultats obtenus pour la valeur de teinte seront cohérents.
 

Travailler avec les fournisseurs sur les blancs fluorescents

 

L’étape suivante consiste à identifier les plages d’acceptabilité des valeurs de blancheur et de teinte de vos échantillons.  Si vous avez établi les tolérances d’acceptabilité numérique pour l’indice de blancheur (que je détaille dans le webinaire) et que vous avez demandé à vos fournisseurs d’utiliser un instrument étalonné aux UV pour mesurer ses échantillons, ceux-ci n’ont en réalité pas besoin d’évaluer la blancheur de ces échantillons dans la cabine à lumières.  Tant qu’ils mesurent les échantillons avec précision à l’aide de l’instrument étalonné aux UV et qu’ils génèrent des résultats de type Bon/Mauvais en s’appuyant sur vos tolérances, ils peuvent alors vous soumettre ou retravailler ces échantillons en toute confiance.

 

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Que faire si l’échantillon semble toujours trop terne ou trop sombre ?

 

D’après mon expérience acquise ces 20 dernières années, certains clients ont établi leur système Bon/Mauvais en fonction de l’indice de blancheur et de la teinte et ont quand même constaté que certains échantillons ne leur semblaient pas bons visuellement même s’ils respectaient leurs tolérances numériques. Dans de tels cas, il peut être utile d’envisager l’utilisation d’un critère colorimétrique supplémentaire pour déterminer ce qui est accepté ou refusé.
 

J’ai constaté que certains clients utilisaient avec succès la valeur CMC DL, qui est une mesure de la différence de clair-obscure entre deux échantillons. L’indice de blancheur est basé sur la zone comprise entre environ 420 et 460 nanomètres, tandis que la teinte est basée sur les augmentations et les diminutions ou les zones haute et basse dans le reste de la courbe de réflectance. Il est possible de constater que la courbe d’un échantillon présente une forme très similaire à la courbe du standard, mais sensiblement plus basse.  Cela signifie que dans l’ensemble, même si son indice de blancheur peut s’avérer acceptable, l’échantillon va paraître plus sombre.
 

Il est important de noter que nous déconseillons l’utilisation de DEcmc pour les tests Bon/Mauvais des blancs fluorescents, car cette valeur n’est pas conçue pour capturer avec précision l’influence des agents fluorescents.
 

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

 

Est-il possible de voir les blancs fluorescents sur un moniteur ?

 

Malheureusement, les moniteurs ne sont pas capables d’afficher les couleurs fluorescentes avec précision. Vous arriverez peut-être à détecter de légères différences au niveau de la valeur de la teinte ou de la clarté, mais cela ne sera tout simplement pas aussi lumineux qu’un vrai échantillon et, dans de nombreux cas, le blanc apparaîtra en réalité bleu à l’écran. Attention donc lors de vos tentatives d’utilisation du composant couleur à l’écran pour évaluer le blanc fluorescent.
 

Obtenir des résultats reproductibles pour des matériaux blancs azurés

 

Comme nous l’avons vu, il s’agit là d’un défi, en particulier lorsque vous faites une évaluation visuelle.  Mais si vous avez étalonné votre spectrophotomètre à l’aide des étalons UV disponibles telles que la norme TUVCS d’AATCC, vous obtiendrez des mesures reproductibles.  Ce n’est qu’à cette condition que vous pourrez réussir à établir un programme Bon/Mauvais numérique pour les blancs fluorescents.

 

Pour toute question sur ce processus, contactez notre équipe d’experts ici ou contactez-moi directement (vous pouvez me trouver sur LinkedIn ici).
 

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