Calibración UV y Preguntas Frecuentes sobre Blancura

Datacolor TOOLS permite calcular índices de blancura cuando se usa junto con espectrofotómetros con capacidades de UV tales como Datacolor 600, 650, Elrepho, y Check PRO. Dichos índices son usados principalmente por las industrias textiles y del papel donde la blancura es importante, particularmente cuando se incluyen blanqueadores ópticos en el producto. Un blanqueador óptico aumenta la blancura del papel o textil mediante la absorción de la parte ultravioleta (UV) del espectro de luz y la re-emisión de energía como luz visible. Este fenómeno se conoce como fluorescencia. Debido a que la blancura depende del contenido UV de la luz incidente, los índices de blancura requieren de un control cuidadoso del contenido UV de la fuente de luz del espectrofotómetro. Dos índices de blancura usados comúnmente son los índices de blancura Ganz-Griesser y CIE. Los materiales usados para calibrar blancura a través de estos índices incluyen Hohenstein, AATCC, Paprican, y STFI. Este documento suministrará al usuario con detalles acerca de la terminología, determinación y limitaciones de dichos índices de blancura y los materiales usados como estándares.

1. ¿Qué son los blanqueadores ópticos? Agentes blanqueadores ópticos (OBA por sus siglas en inglés), también conocidos como agentes blanqueadores fluorescentes (FWA por sus siglas en inglés), son químicos que contienen moléculas que presentan fluorescencia. Cuando son adicionados a ciertos materiales blancos le dan al material la apariencia de ser “más blancos que el blanco”

2. ¿Qué es fluorescencia? La luz del día no está limitada a las longitudes de onda del

espectro visible (400 – 700nm). Incluye además radiación del espectro electromagnético completo incluyendo UV. Cuando radiación de la longitud de onda adecuada choca contra una molécula fluorescente, la molécula es excitada y la radiación absorbida por ésta. A medida que la molécula retorna a su estado basal, emite la energía absorbida como luz visible, en lugar de calor. En el caso de los OBA la energía UV es absorbida por las moléculas y re-emitida en la región azul del espectro visible, alrededor de los 450 nm.

Para materiales blancos un incremento de la energía reflejada en la región azul resulta en una apariencia azulada del blanco. Mientras que un blanco azulado es percibido como más limpio, un material que ha envejecido o se ha ensuciado se ve amarillento y es menos aceptable para el ojo. Como resultado de esto el OBA es adicionado comúnmente a las telas blancas y otros materiales para hacerlos lucir más azules o más limpios.

3. ¿A qué se le llama un espectrofotómetro con capacidades UV? Ya que la cantidad de fluorescencia OBA está relacionada directamente con la cantidad de energía absorbida por la molécula fluorescente, un espectrofotómetro con capacidades UV (generalmente con esfera integradora) debe tener una fuente de luz que emita la cantidad adecuada de luz ultravioleta típica de la luz de día normal, esta luz de día ha sido estandarizada como el iluminante CIE D65. Las fuentes de luz en dichos espectrofotómetros (tales como las de xenón pulsado) comienzan con un contenido UV proporcionalmente mayor a D65. Una posición variable del filtro de corte UV se usa para controlar el UV y simular D65. El filtro se coloca al frente del haz antes de que entre la esfera.

4. ¿Qué tan frecuentemente debo reajustar el filtro UV en mi espectrofotómetro para

medir blancura? A medida que la esfera integradora del espectro envejece, la cobertura de sulfato de bario absorbe en mayor proporción la luz emitida por la fuente. Asimismo,

la luz UV emitida por la fuente de luz cambia con el tiempo. Para compensar por esto se deberá ajustar el filtro para controlar la cantidad UV en la fuente. El ajuste del filtro requiere un procedimiento de calibración UV que es independiente de la calibración diaria de su equipo. El filtro no tiene que ser reajustado para medir muestras no fluorescentes. Sin embargo, para medir blancura, deberá recalibrar el filtro UV frecuentemente – Datacolor recomienda semanalmente.

5. ¿Cómo se calibra el filtro UV en la fábrica? Como regla general, Datacolor ya no calibra el filtro UV en fábrica sino que ofrece un servicio de calibración opcional para los instrumentos nuevos con los estándares de blancura que el cliente especifique. Datacolor verifica las capacidades y desempeño del UV en cada espectro, de manera que su instrumento nuevo está garantizado para ser calibrado con cualquiera de los estándares mencionados seguidamente. Es importante que el cliente decida cual de los siguientes métodos de calibración UV se adapta mejor a su aplicación: Blancura Ganz-Griesser usando los estándares de referencia textil Hohenstein, el índice de blancura CIE Whiteness usando los estándares de referencia textil de la AATCC, el índice de blancura CIE usando los estándares apropiados de referencia de papel (Paprican, STFI, u otros), y la Brillantez ISO usando los estándares de papel mencionados anteriormente. (Ver pregunta frecuente # 12.)

6. ¿Cuál es el propósito de la cerámica fluorescente? La cerámica fluorescente se usa como estándar de transferencia o de trabajo para permitirle al usuario actualizar la calibración después de la primera calibración con el estándar de referencia apropiado. La cerámica es útil porque es menos frágil que los especímenes de referencia primario, así que su medición puede ser confiable durante más tiempo. Para usar la cerámica fluorescente, mida sus valores de blancura inmediatamente después de la calibración con su estándar de referencia primario usando la configuración del filtro UV y los valores determinados para su instrumento después de esa calibración. A partir de estas mediciones, Usted podrá asignar hasta 4 valores de blancura diferentes para una placa fluorescente. Los valores son los siguientes: (a) La blancura Ganz-Griesser medida a la configuración de filtro Ganz-Griesser (los parámetros del instrumento heredados de la calibración Hohenstein); (b) El índice de blancura D65/10

o CIE medido a la configuración

del filtro para el estándar de papel (ej, Paprican); (c) la referencia Brillantez ISO a la configuración del filtro a la cual el Indice de blancura CIE es medido a C/2

o; y (d) un valor

legado de Indice de Blancura CIE D65/10o medido a la configuración de filtro de Ganz-

Griesser. [Antes de 2004, solamente el procedimiento Ganz-Griesser era usado para realizar la calibración UV, y en algunos casos ese valor legado se requiere para algunos clientes textiles]

La programación para la calibración UV debe ser integrada con una programación para reemplazo de sus estándares primarios tales como Hohenstein, Paprican, STFI, o AATCC. Generalmente tal reemplazo debe ser realizado anualmente, aunque en algunos casos se recomienda su reemplazo cada 3 meses. En la parte inferior se describe la calibración UV que incorpora el estándar primario (blancura absoluta) y el estándar de transferencia o de trabajo:

1. Ajustar las condiciones de medición del instrumento de acuerdo a las condiciones definidas en la documentación de su estándar de referencia primario.

2. Realizar la calibración normal con los patrones negro y blanco de calibración 3. Realizar la calibración UV usando el estándar primario 4. Caracterizar el estándar de trabajo (cerámica fluorescente). 5. Introducir el valor de blancura obtenido en punto 4 como si fuera su estándar UV 6. Hasta la siguiente Calibración UV absoluta, calibre semanalmente su

instrumento por UV usando el estándar de trabajo.

7. Para la calibración Ganz-Griesser, como debería usar los valores medidos la primera vez con la cerámica fluorescente? Los valores a usar comprenden la opción (a) de la pregunta 5 de este documento. En la configuración de Calibración UV del Datacolor Tools, seleccionar “UV D65/10 (Ganz Griesser).” Introduzca la blancura de Ganz-Griesser. Las constantes del instrumento que ha obtenido de la primera calibración se mostrarán con una opción para ser editadas, pero no lo haga. Con la cerámica fluorescente colocada para su medición, permita a la función de calibración automática ajustar el filtro UV hasta que el valor medido satisfaga un criterio. Siendo estrictos, la calibración del usuario debe ser llevada a cabo con un juego de especímenes de referencia Hohenstein (los cuales tienen un tiempo de vida útil de 90 días). El uso de la cerámica fluorescente asume que las constantes de Ganz-Griesser son las constantes para el instrumento, pero una re calibración verdadera a través de la opción Recalibrar Parámetros en el menú de Ganz-Griesser no asume esto

8. Para la Blancura CIE D65/10o como debería usar los valores medidos la primera

vez con la cerámica fluorescente? Si está interesado en la lectura de papel o cartón bajo iluminación exterior, Ud. Necesita el Indice de Blancura CIE que corresponde al iluminante estándar D65 y observador estándar de 10 grados. En el menú de configuración del instrumento en la “Configuración UV” del Datacolor Tools, seleccione “UV D65/10 (Blancura CIE).” Con la cerámica fluorescente colocada en el instrumento, introduzca los valores de Blancura CIE D65/10 definida por “Paprican” (opción (b) en pregunta frecuente 5), y realice la calibración automática para ajustar el filtro UV hasta que el valor medido alcance el valor objetivo. Para mayor exactitud en las mediciones la re-calibración debe ser realizada con un est{andar de papel Paprican usando el método ISO estándar 11475. Para calibrar con un estándar de papel Paprican, introduzca la blancura CIE de referencia para ese estándar en la casilla donde Ud. Hubiera introducido el valor de referencia de la cerámica fluorescente.

9. Para la Blancura C/2

o CIE como debería usar los valores medidos la primera vez

con la cerámica fluorescente? Si está interesado en la lectura de papel o cartón bajo iluminación interior, Ud. Necesita el Índice de Blancura CIE que corresponde al iluminante estándar C y observador estándar de 2 grados. Para calibrar el filtro UV en su instrumento a C/2

o, seleccione “UV C (ISO Brillantez)” en la configuración de calibración

UV. Si desea actualizar la calibración con la cerámica blanca, introduzca el valor como mostrado en la opción (c) de la pregunta frecuente 5. Si no (o si desea una calibración más rigurosa), entonces tenga disponible un espécimen de referencia Paprican, introduzca su Brillantez ISO en el mismo campo donde el valor de la opción c se hubiera introducido y realice la calibración por el método de los estándares ISO ISO 11476 y 2470. Al finalizar la calibración Ud puede medir tanto Brillantez ISO(también llamada R457 Brillantez) o la blancura CIE a C/2

o con su instrumento. [Nota: Brillantez ISO se

usa para configurar el filtro UV para las mediciones de Blancura CIE a C/2o, pero los dos

números no son iguales. El primero requiere un espectro de Reflectancia e impone una función de peso en la región azul mientras que el último se calcula con valores colorimétricos]

10. ¿Cómo puedo usar la opción de Blancura CIE antigua de la opción d de la

pregunta frecuente 5? el valor denotado “Blancura CIE” or “D65/10 Blancura CIE” bajo la calibración Ganz-Griesser es un valor legado. Este valor fue incluido específicamente para la industria textil cuando la única calibración UV disponible era Ganz-Griesser (antes de 2004). El uso de este valor no se recomienda excepto para comprarlo con usos anteriores de este índice.

11. ¿Cómo procedo si necesito una nueva cerámica fluorescente? Si usted extravía o

daña su cerámica fluorescente, Datacolor ofrece reemplazos pero sus valores de referencia deben ser obtenidos en su espectro particular. Para hacer esto, ordene los estándares de referencia apropiados (e.j., Hohenstein o Paprican), recalibre su

instrumento con estos y registre las lecturas apropiadas para la nueva cerámica fluorescente.

12. ¿Por qué los valores de blancura CIE y Ganz-Griesser/Hohenstein no concuerdan? Paprican, STFI, y otras 3 empresas fabrican estándares de referencia de papel para evaluar la Blancura CIE; Hohenstein fabrica estándares de referencia textiles para ser usados en la evaluación de blancura Ganz-Griesser (GG). Ambas blancuras CIE y GG-Hohenstein consisten en la simulación de D65 a partir de la fuente de luz del espectrofotómetro mediante la interposición de un filtro de corte UV con un corte a 400 nm. En cada caso, el usuario ajusta el filtro UV o la cantidad de interposición guiándose por las mediciones de un estándar de referencia. Debido a que GG y CIE tienen diferentes algoritmos de calibración y agentes fluorescentes diferentes en sus estándares de referencia no hay razón para esperar que produzcan la misma posición del filtro UV. Por lo tanto no se puede justificar comparación entre estos estándares: e.j., Paprican-CIE debe ser usado para papel y Hohenstein-GG debe ser usado para textiles.

13. ¿Es legítimo comparar valores de blancura basados en Hohenstein pre-2005 con pos-2005? Es necesario incluir ajustes al nuevo valor de blancura usando la ecuación: (Wold = 0,95 Wnew + 12). Este ajuste fue necesario para la re calibración de las muestras de referencia Hohenstein referenciadas a NRC en Canadá. Debido a esta situación, el ajuste de Hohenstein no se ha implementado en ninguno de los software Datacolor; los ajustes serán responsabilidad del usuario que intente esta comparación entre valores pos-2005 con pre-2005. Note que antes de Abril 11, 2006, el valor de blancura GG incluido con la cerámica fluorescente está ajustado. Después de esta fecha, el valor reportado de blancura no está ajustado.

14. ¿Es legítimo comparar valores de blancura para diferentes geometrías de

instrumentos? Aún para el mismo modelo de instrumento, diferencias unidad a unidad

puede ocurrir con una tolerancia de 2 unidades de blancura. Al comparar instrumentos con geometría u ópticas diferentes será necesario aumentar esta tolerancia. Se recomienda no comparar valores de blancura entre instrumentos de diferentes geometrías

15. ¿Es legítimo comparar valores de blancura para diferentes aperturas y condiciones especulares para el mismo espectrofotómetro? No. Las calibraciones realizadas para aplicaciones de Blancura/Brillantez deben ser hechas con el mismo tamaño de apertura y para espectrofotómetros d/8 para las mismas condiciones de especularidad.

Las condiciones de medición se hacen mas estrictas si se usa los números de calibración suministrados en un certificado para una cerámica de transferencia. En ese caso, las condiciones de LAV (o XLAV) y la especular excluida deben ser usadas.

En general, Datacolor prefiere LAV y and especular-excluida para la calibración UV y las mediciones, de esta manera se minimiza el efecto de la coloración de la esfera en la medición. Asimismo, LAV incrementa la repetitividad y reproducibilidad de las mediciones en una cadena de suministro

16. ¿Por qué no puedo simplemente tomar mi cerámica fluorescente y usarla para

calibrar otro instrumento? Las mediciones de Blancura Ganz-Griesser dependen de un juego de parámetros que son específicos para cada instrumento. Estos parámetros son calculados duireante la calibración UV absoluta de Ganz-Griesser con los estándares Hohenstein. Es importante comprender que la calibración Ganz-Griesser se lleva a cabo con 4 estándares que tienen grados diferentes de blanqueadores ópticos. Esa calibración determina 3 parámetros de instrumento así como el valor de Blancura. Si

cambia su instrumento, deberá determinar los parámetros nuevamente repitiendo el procedimiento complete de calibración

17. ¿Debería esperar que los resultados de blancura sean tan precisos como otros valores derivados de las mediciones del espectrofotómetro? No. A pesar de la calibración de blancura, el método tiene resultados inherentes que no son tan confiables. Esto ocurre en parte debido a que el ajuste del D65 no alcanza una igualación espectral verdadera y en parte debido a que la muestra perturba el color de la esfera (especialmente en esferas pequeñas donde el tamaño del puerto es una fracción apreciable del tamaño total de la esfera). Debido a estos factores, las tolerancias publicadas para la blancura GG son grandes o menos estrictas. Es importante entender esto y aceptar las limitaciones intrínsecas del método.

18. ¿Dónde puedo encontrar más información acerca de la evaluación de blancura de

Datacolor? Dependiendo del equipo Datacolor que ha comprador consulte el capítulo “UV Calibration and Whiteness Options” en cualquiera de los siguientes manuales en inglés:

Datacolor TOOLS User Guide Part No. 4220-0927M Rev 1, April, 2005 Datacolor CHECK Manual Part No: 4230-0396M, April 2005 Ambos manuals describen el uso de la calibración UV.

19. ¿Dónde puedo comprar los estándares de referencia primarios? Seleccionar de los

hipervínculos de abajo el estándar requerido Para estándar de papel Paprican: www.paprican.ca Para estándar textil Hohenstein: www.hohenstein.de Para estándar textile AATCC: http://www.textileweb.com/Content/news/article.asp?Bucket=Article&DocID=1e93759c-e124-4f6e-b588-cd4b6f7b7d7d&VNETCOOKIE=NO

20. ¿Cuáles son los estándares que aplican a las evaluaciones de blancura y

brillantez? Los siguientes est{andares aplican, alguno de ellos han sido mencionados en las preguntas frecuentes anteriores: ASTM D985-97 Standard Test Method for Brillantez of Pulp, Paper, and Paperboard

(Directional Reflectance at 457 nm) see www.astm.org . ASTM E313-05 Standard Practice for Calculating Yellowness and Whiteness Indices

from Instrumentally Measured Color Coordinates; see www.astm.org . TAPPI T-534 om 92 Brillantez of clay and other mineral products (d/o diffuse); see www.tappi.org . TAPPI TIS 0804-05: Indices for whiteness, yellowness, blue reflectance factor and

luminous (green) reflectance factor; see www.tappi.org . ISO 11475: 1999 Paper and board---Determination of CIE whiteness, D65/10

o (outdoor

daylight); see www.iso.org . ISO 11476: 2000 Paper and board---Determination of CIE whiteness, C/2

o (indoor

illumination conditions) ISO 2470: 1999E Paper, board and pulps---Measurement of diffuse blue reflectance

factor (ISO Brillantez); see www.iso.org . AATCC Test Method 110: 2005 Whiteness of Textiles; see www.aatcc.org .