CNS 12885-2005 Pulp paper and paperboard - Measurement of diffuse blue reflectance factor (ISO brightness)《纸浆、纸与纸板扩散蓝光反射率（ISO白度）测定法》.pdf

1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 85.040 P311612885經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 80 年 6 月 25 日 94 年 7 月 12 日 (共 8 頁 )紙漿、紙與紙板擴散藍光反射率 （ISO 白度）測定法 Pulp, paper and paperboard Measurement of diffuse blue reflectance factor(ISO brightness) 1. 適用範圍： 本標準規定以擴散藍色光反射率之方法測定紙漿、紙及紙板之 ISO 白度。本標準僅限適用於

2、測定白色或近乎白色的紙漿、紙與紙板，對含有螢光劑以增進其視白度的試樣亦可測定。試驗時為了測定設備的標準化及使用各種不同儀器能得到一致的測定值，必須使用螢光校正板調整照射光中紫外光的能量。 備考：以調整後符合 CIE 標準光源 D65 之儀器所測得的白度，因其光源具有較本標準規定之 CIE 標準光源 C 有較高的紫外光含量，故其測定值非屬本標準的範圍，亦即非 ISO 白度，該白度值可稱為 D65 白度。 2. 用語釋義 2.1 反射率， R：一物體於相同條件下與一完美 擴散反射面所反射輻射量之比率，以百分率表示。 2.2 本襯反射率， R ：將一層或一疊同質材料，其厚度足使之為不透明，亦即倍增層

3、或疊的厚度時，所測得之反射率測值不變，則以當時之反射率稱之。 2.3 擴散藍光反射率 (ISO 白度 )， R457：依據本標準附錄 A 所示之規格配備 CIE 標準 C 光源，以濾鏡或具相對應功能且具有 457 nm 有效波長及 44 nm 波半高寬的反射率計，或儀器照射於試樣上光線的紫外光含量能調整使之相等於 CIE 標準 C 光源者，各儀器測定之試樣本襯反射率值稱之。 備考 1. 附錄 A 說明關於反射率計的規範，附錄 B 說明校正作業，附錄 C 說明測定 ISO 白度儀器的光譜特徵。濾鏡的功能函數可由附錄 C 之表 C.1之權重函數更詳盡說明之。附錄 D 說明紫外線校正作業。 2. 具

4、濾鏡之反射率計之整體功能依據附錄 C 及其中表 C.1 有更詳細的規定。 3. 原理：試樣置於標準儀器的擴散光照明下，其於試樣表面法線方向 (或稱之表面垂直方向 )反射的光線，或使之通過一特別界定的玻璃濾鏡，然後以光電管測定其量，或以不同複數有效波長光二極體矩陣測定其反射率。白度值隨即直 接由光電管顯示，或由光二極體輸出的值經過適當的權重函數計算而得。 2 CNS 12885, P 3116 4. 儀器 4.1 反射率計：本儀器需具有測定藍色光反射率之機能，其幾何形狀、光譜與光學特性等均應符合本標準附錄 A 之說明，且須經本標準附錄 B 之規定校正。 備考 1. 當使用濾鏡式反射率計時，照射於

5、試樣上的光線應具有相當於 CIE 標準 C 光源規定之紫外光含量。 2. 當使用短區間分光反射率計 (abridged spectrophotometer)進行測定時，儀器應具有阻斷 395 nm 以下波長之可調整濾鏡。此濾鏡並應以第 4.2.2節規定之 IR 3 螢光校正標準板，使入射光的紫外線含量符合 CIE 標準C 光源。為達此一目的，須具備有 ISO/TC6 授權的實驗室所認證已知ISO 白度之校正標準板。 4.2 校正標準板：以適當頻度使用 IR 3 校正標準板，以確保儀器之準確校正，以及正確調整紫外光含量。 4.2.1 IR 3 無螢光校正標準板：由經 ISO/TC6 授權實驗室依

6、第 4.3 節規定之標準板做為光度校正用之標準。 4.2.2 IR 3 螢光校正標準板：用於調整入射於試驗片上，照明光線的紫外線含量，具有如附錄 D 規定之 ISO 白度值。 4.3 標準板 4.3.1 無螢光標準板：為蛋白石玻璃或瓷質平滑板，依附錄 B 規定校正之。 4.3.2 螢光標準板：通常為性質穩定之塑膠板，依附錄 B 規定校正之。 4.4 標準黑體 (black cavity)：為黑色內襯之有開口筒形或球形體，其於所有波長與其公稱反射率值 (0 %)的差異不超過 0.2%。 備考： 標準黑體應保存在潔淨之環境下，且開口面朝下放置，或蓋上保護蓋保存。 5. 採樣 5.1 以本標準測定紙

7、或紙板白度時，試樣應依 CNS 1351紙、紙板及紙漿樣本之調製與試驗之標準狀態之規定選取；以本標準測定紙漿白度時，試樣應依CNS 2952試驗用紙漿之取樣法之規定選取。 5.2 紙漿試樣製備：依 CNS 12426紙漿供光學性質測定之試樣製備法之規定製備紙片，試驗時去除保護之濾紙，並將試片集為一疊，試片之毯面朝上。紙片尺寸夠大者得裁切成數張試片。 5.3 紙或紙板試樣製備：避免紙面含水印、摺痕、皺紋、污點等顯著之缺陷，將紙樣裁切為 75 mm 150 mm 之長方形試片，集合至少 10 張試片於一疊，毯面朝上。試片數目應達到當倍增試片張數時，不影響所測得反射率之程度。試片疊之上下端宜加放一片

8、紙片或濾紙作為保護。試片應避免沾污或不必要暴露於光或熱之下。於最上試片的一角標註試樣編 號及其毯面。如毯面與網面可予區分，則毯面朝上。如雙網紙機所抄之紙，應確保紙樣的同一面朝上。 3 CNS 12885, P 3116 6. 步驟 6.1 依儀器商的說明校正儀器。以無螢光的 ISO 第三階 (IR 3)校正標準板，或一已依 IR 3 標準校正之標準板進行校正。如採用短區間分光光度計為測定儀器，且如測試試樣含有螢光成分時，應以 ISO 第三階 (IR 3)螢光與無螢光規定之校正標準板依儀器製造商說明來調整照明之紫外線含量。 6.2 從墊層移除保護紙片，於不碰觸試片測試區情況下，依適於使用儀器的步

9、驟，並配合標準板，測定試片毯面之本襯藍光反射率。讀取並記錄該值，精確至 0.05 %，此即為 ISO 白度。 6.3 將測過的試片移至墊層底端，依序測定次一張試片的本襯藍光反射率，直到所有試片均測畢，所測之試片不得少於 10 張。或於紙漿試樣時，直到最後一張試片測畢為止。 6.4 如有需要，翻轉試片墊層並針對網面重複測定步驟。 備考： 測定含螢光試樣時，於加裝光源可阻斷 420 nm 濾鏡，測定試樣非螢光基質的 ISO 白度，並可藉以計算出螢光增白劑對白度的貢獻。 7. 報告 7.1 分別計算紙漿、紙或紙板試樣兩面的平均擴散藍光反射率 (ISO 白度 )(%)，精確至 0.05 %。 備考：

10、非螢光紙品測定值的變異係數約為 0.3 %。含螢光劑紙品於照明調整紫外線含量後測定值的變異未知。 7.2 報告中應述明下列事項。 7.2.1 試驗日期與試驗地點。 7.2.2 引用之國家標準。 7.2.3 試樣的種類及名稱。 7.2.4 須測定試樣各面或兩面的擴散藍光反射率 (ISO 白度 )平均值，精確至 0.05 %。 7.2.5 使用儀器的名稱及類別。 7.2.6 其他之特殊事項。 引用標準： CNS 1351 紙、紙板及紙漿樣本之調製與試驗之標準狀態 CNS 2952 試驗用紙漿之取樣法 CNS 12426 紙漿供光學性質測定之試樣製備法 4 CNS 12885, P 3116 附錄

11、A 測定擴散反射率之儀器規範 茲將本標準適用儀器之幾何形狀、光學特性與光譜特性等規定如下： A1. 幾何特性：試片與校正標準板應接受由積分球 (integrating sphere)所產生的擴散光照明。球之內徑為 150 mm，且內部塗布有光譜上無選擇 性的白色擴散光性塗料。積分球的 構造應於測試試片同時，可於球內表面一小區域以目視或物理光度計作參考測試 。積分球應配備濾鏡，以避免試片或參考區域被光源直接照明。積分球開孔之面積與球內其他非反射區域，應不超過球之內表面總面積的 13 %。 受光器的開孔應由黑色環包圍，外徑為 (80.21)mm 試片開口中下突的半角為(15.50.5)。黑環的作用

12、為光澤袪除器 (gloss trap)，使由試片之 鏡面反射光線不致到達受光器。 試片開孔應設計使試片本身成為積分球內壁的延伸。試片開孔之周邊厚度應不超過 1.5 mm。試片的測試區域應為直徑 (30 1)mm 之圓形。試片開孔的直徑應較測試區域大 ( 34 mm)，以確保不會有光線由試片開孔的邊環，或距離環邊 1 mm以內之試片反射進入球內。試片應由垂直方向檢視，僅有以試片開孔為錐頂之錐形反射光束，其半角不大於 4，得落於受光器上 (如圖 1)。 A2. 光學特性：儀器的光學準確性應為校正後，其與光學線性的殘餘偏誤不超過 0.3 %反射率之系統性偏差。為求減少線性誤差至最小，儀器可於測試區以

13、適當的 IR 3校正標準板校正之。 A3. 光譜特性 ：濾鏡式反射率計之光譜特性係由插入濾鏡於光束間，並結合受光器、積分球內 襯、光源燈泡、及儀器其他光學部分的特性而決定。濾鏡的選擇應使整體儀器的特性與擬測定的特定光學性質測定法所規定的光譜函數相符合。 短區間分光光度計之光譜特性係由個別受光器於其所指定代表的公稱波長、各受光器相關頻寬、及用於後續計算之數學函數賦予數值的正確性所決定。儀器應包含均勻跨越 400 nm 700 nm 波長範圍，且不少於 16 具之受光器。 依 CIE 標準觀察函數規定之三刺激值進行測定時，應採用附錄 C 表 C.1 中 10 nm權重值或 20 nm 權重值間距之

14、值。三刺激值應由直接加總這些表列數值而獲得，而不宜試圖作內插估算。 備考： 目前尚無可供校正以消除光譜特性誤差的步驟。光譜特性可利用適當著色的 IR 3 校正標準板檢驗。針對特定目的，必須要求儀器間的讀值彼此密合時，或可採用產品導向的 IR 3 校正標準板對應於特定參考儀器，以分別校正所用的各儀器。關於測定含螢光染料或增白劑的材料，需有可設定投射於試片上之光線光譜能量分布於特定紫外線含量的方法，如配置適當的阻斷濾鏡以排除紫外線的輻射，因此容許含或不含紫外線的測定也是合理的對策。 5 CNS 12885, P 3116 圖 1 ISO 白度測定器示意圖 試樣測試開口 試樣 試樣 試樣測試開口光澤

15、袪除器擋板 試樣感光開口光澤袪除器 擋板光源入射開口入射開口 正面 側面參考標準片 光澤袪除器試樣感光開口 光澤袪除器 參考用受光開口 6 CNS 12885, P 3116 附錄 B 校正作業 本作業說明一系列三階層的校正標準板： (IR 1)為一完美擴散反射面，使用其作為終極校正標準板完全符合國際照明委員會 (Commission Internationale de lEclairage, CIE)於 1969 年作成的建議；為使工作儀器測定的反射率能與此終極校正標準板相關，須透過校正標準板第二、三階機構的運作，故有下列步驟： B.1 標準化及授權之實驗室 特定實驗室，其配備能執行絕對反射

16、率測定者；其他實驗室具備必要的技術能力，並維持如同附錄 A 規定之特性的儀器者，則依照 ISO 4094 的規定指定為授權實驗室。 標準化實驗室發行 ISO 第二階校正標準板 (IR 2)；而授權實驗室則可因應工作實驗室的需求，發行 ISO 第三階校正標準板 (IR 3)；工作實驗室以此標準定期校正其標準板。 標準化實驗室應於不超過五年期間更換第二階校正標準板，使其測定值能維持穩定。授權實驗室被同樣要求，即更換第三階校正標準板，惟期間不超過二年。遵照此程序可達到 CNS 標準於特定光學性質測定之報告項所規定的精確度 。 B.2 IR 3 校正標準板 IR 3 校正標準板應具備下列性質： (1)

17、 於適當照顧 下，其反射率應於合理期間內，以及儀器的精確度範圍內保持恆定。 (2) 應為潔淨、不透明及具有均勻的反射率。 (3) 應為平滑之表面，除非應用於特定作業外，應不具高光澤度。 (4) 應儘可能避 免含螢光物質；除非是特別挑選供作螢光激發程度檢驗與調整之標準者。 B.3 說明：關於本標準所涉及的光學性質測定，應注意下列事項。 (1) 擴散 係指試樣的散漫照明，乃經由積分球達成者。須認知其他標準，如CNS 1466 係採用不同的光學幾何構造，且不同幾何通常會產生不同的數值。 (2) 本標準所用 之儀器應配備有光澤袪除器，如此鏡面反射之成分得予以排除。遵守 這一點甚為重要，具有光澤度的試驗

18、如未裝光澤袪除器，其所測得的反射率值差異可能達 1%。 7 CNS 12885, P 3116 附錄 C 測定 ISO 白度儀器的光譜特徵 C.1 濾鏡式反 射率計：反射率計之有效波長為 (457.0 0.5)nm，此波長係以燈泡、積分球、玻璃光學組件、濾鏡 與光電感應器的組合而成。所用之濾鏡應符合表 C.1所示之反射率計相對光譜分布函數 F( )。 F( )為下列參數的乘積： (1)由積分球逸出光通量的相對光譜分布； (2)玻璃光學組件的相對光譜透射度； (3)R457濾鏡之相對光譜透射度； (4)光電感應器之相對光譜反應度，以上皆為波長的函數。 C.2 短區間分光光度計：短區間分光光度計測

19、定 10 nm 20 nm 區間之光度，其於不同波長的權重值見表 C.1，不適用內插中間值計算 ISO 白度。本標準適用的一些白色或近白色紙品，通常不需進一步以表列函數計算。 表 C.1 測定 ISO 白度之反射率計應具備的相對光譜分布函數 F( )(1) 波長 (nm) F( ) 5 nm權重值 F( ) 10 nm權重值 F( ) 20 nm權重值 400 1.0 0.107 1.0 0.213 1.0 0.425 405 2.9 0.309 410 6.7 0.715 6.7 1.430 415 12.1 1.291 420 18.2 1.942 18.2 3.885 18.2 7.72

20、8 425 25.8 2.752 430 34.5 3.680 34.5 7.346 435 44.9 4.780 440 57.6 6.145 57.6 12.295 24.469 445 70.0 7.467 450 82.5 8.010 82.5 17.609 455 94.1 10.038 460 100.0 10.668 100.0 21.345 100.0 42.463 465 99.3 10.593 470 88.7 9.462 88.7 18.933 475 72.8 7.734 480 53.1 5.665 53.1 11.334 53.1 22.548 485 34.0 3

21、.627 490 20.3 2.166 20.3 4.333 495 11.1 1.184 500 5.6 0.597 5.6 1.195 5.6 2.378 505 2.2 0.235 510 0.3 0.032 0.3 0.064 總和 937.4 100.000 468.5 100.000 235.5 100.000 註 (1) F( )曲線下超過 700 nm 之部分應小到不致使試樣發生紅外線螢光之程度。 8 CNS 12885, P 3116 附錄 D 紫外線校正作業 D.1 通則：本 標準所述之特殊校正標準板，乃須用以調整照射於試片入射光之紫外線含量使其符合 CIE 標準 C 光源

22、之規定者。為求做到這點，須依下列步驟進行。 D.2 標準化實驗室：配備齊全，能以雙單色器法 (2- monochromator method)進行初級光譜螢光度測定之實驗室，並由 ISO/TC6 依據 ISO 4094 之規定指定為標準化實驗室者。此實驗室可發售 ISO 第二階校正標準板 (IR 2)予授權之實驗室 (見 D.3節 )。這些校正標準板應標示於 CIE 標準 C 光源下的光譜分光總放射明度率。 D.3 授權實驗室 D.3.1 必須具備技術能力及維護符合本標準所規定的校 正儀器之能力，並被ISO/TC6 依據 ISO 4094 之規定指定為授權實驗室。 備考：授權實驗室預期與依 I

23、SO 2459 標準之要求授權者相同，但因對儀器要求的差異，其條件可能與標準化實驗室未盡相同。 D.3.2 授權實驗室於計算其 IR 2 校正標準板之 ISO 白度，並用該值調整其校正儀器之紫外光含量之前，應作必要的調整以校正其儀器， 使之與標準化實驗室的基本光度層次差異 (basic photometric level)，以及與本標準所規定授權實驗室之規定層次差異相符。計算時應以附錄 C 所列之 10 nm 權重值進行。 D.3.3 授權實驗室應採取步驟以確認，並補救 IR 2 校正標準板可能受到標準化實驗室的方向性效應之影響，並將此校正值轉換至擴散照 明儀器時，據以選定適當的數值。 D.4

24、 IR 3 螢光校正標準板 D.4.1 IR 3 螢光校正標準板：由光學性質均勻之白紙構成，其放射明度率均一，並經充分熟成，使其具光學穩定性，即於 4 6 個月期間， ISO 白度降低程度不超過 0.1%者。 D.4.2 IR 3 螢光校正標準板：此標準板為不透明之紙疊，並具有平滑且不光澤之表面。此紙疊並應以適當的保護層覆蓋。 備考： 螢光片與瓷板為適當的標準板，但有證據顯示這些材質不適合， IR 3螢光校正標準板僅以白紙為限。 D.4.3 積分球對螢光放射的影響：因螢光放射進入積分球之相 互作用效應，會使白度尺標產生輕微的非線性現象，因此 IR 2 與 IR 3 校正標準板應具有 ISO白度 (955) %，以及具有 (102) % ISO 螢光增白成分。 D.5 說明：本校正步驟僅針對白紙含有於可見光譜藍光區 (400 nm 500 nm)產生螢光之螢光增白劑者。對其他光譜發生螢光者，則無法提供有效的調整。