黄度也称为黄色指数,用YI表示,是物体表面呈现黄色程度的量化指标。树脂和塑料产品检测居多,也会有其他近白色样品需要检测,例如大米,数值越大,代表越黄。黄度还经常用于分析产品老化实验前后黄度的变化。常用的黄度公式有多种,例如 黄度的标准主要有ASTM E313,ISO17223,GBT39822,HG/T3862等等,ASTM E313 标准中的黄度计算公式等,用于不同应用场景下的黄度量化评估。国内的黄度标准大多溯源到国外标准,需要关注的是测量条件的差异。
常利用分光光度计或色度仪等仪器,测量样品在特定波长范围内的反射光谱或透射光谱,根据不同标准和公式计算得出黄度值。以测量反射光谱为例,仪器光源发出的光照射到样品表面,样品反射的光线被仪器接收并转化为光谱数据,经数据处理和计算得出黄度值。不同仪器的光学结构和测量原理可能有差异,但核心是获取样品的光学特性数据并进行黄度计算。
质量控制与一致性 :在生产过程中,黄度值测量是确保产品质量稳定的关键环节。如在塑料、涂料等行业,黄度值的控制有助于保证产品颜色的一致性,减少批次间差异,提升产品整体质量水平,增强市场竞争力。
产品外观与品质评估 :对于许多消费品,如食品、药品、化妆品等,黄度值影响消费者对产品外观和品质的感知。例如,食用油的黄度值可作为其新鲜度和纯度的指标之一,黄度值异常可能暗示产品变质或掺假,影响消费者购买意愿。
食品行业 :食用油、饮料、食品包装等的黄度值检测至关重要。例如,某些果汁饮料的黄度值能反映其成分和加工工艺,黄度值不合格可能意味着产品不符合质量标准或存在质量问题。
纺织行业 :纺织品的黄度值影响其色泽和外观。在白色或浅色纺织品生产中,控制黄度值有助于保证产品质量和市场竞争力。
塑料与橡胶行业 :塑料制品和橡胶制品的黄度值是衡量其老化程度和质量的重要指标。随着使用时间的增加,塑料和橡胶可能会因氧化、光照射等因素而变黄,通过黄度值测试可评估其耐久性和质量稳定性。
ASTM E313 标准黄度公式 :该公式是广泛应用的黄度计算方法之一,基于样品的三刺激值(X、Y、Z),通过特定的计算公式得出黄度值(Yellowness Index,WI)。其计算公式为:WI=100−(3.3(X−Z)+Y),其中 X、Y、Z 是样品在 CIE 标准照明体和标准观测条件下测得的三刺激值。该公式适用于多种材料和产品的黄度计算,能有效量化样品的发黄程度。
分光光度法 :利用分光光度计测量样品在紫外 - 可见光谱范围内的反射光谱或透射光谱,根据特定的黄度计算公式得出黄度值。此方法具有较高的精度和灵敏度,可提供详细的光谱数据,适用于对黄度要求较高的产品和质量控制严格的行业。
色度法 :使用色度仪测量样品的色度参数,如 L、a、b 值(在 CIELAB 色彩空间中),通过色度参数之间的关系和特定的黄度计算公式计算黄度值。色度法操作简便、快速,适用于大批量样品的黄度快速检测和质量筛选。
在材料光学特性研究中,对于认为是白色的物体,如果它优先吸收短波长区域(380 - 440纳米)的光时,它往往会呈现出黄色外观。这是因为在可见光谱里,短波长区域对应蓝光等,当这些光被吸收较多,相对地长波长光(如黄光等)的视觉占比就会增加,从而使物体看起来发黄。 多年来,科研人员开发出了多种用于衡量黄度的标尺。在众多量化黄度的指标里,最简单的一种(尽管并非总是最佳)是利用Y和Z三刺激值的差值,也就是Y - Z 。三刺激值是CIE(国际照明委员会)为了统一颜色测量而定义的标准值,通过特定的计算方式来量化人眼对颜色的感知。 在实际应用中,针对不同材料黄度测量标准方法:
塑料黄度测量:
ASTM D1925 - 70标准规定了塑料黄度的测定方法,其计算公式为
黄度Yi = 100(1.28X - 1.06Z)/Y
这里的X、Y、Z是基于CIE 1931标准色度系统(2°标准观察者),使用C光源测量得到的三刺激值 。C光源是一种模拟典型日光的标准照明光源,在颜色测量领域被广泛采用。
近白色不透明材料黄度测量:
对于近白色不透明材料,ASTM E313 - 73标准给出了相应的黄度测量方法,计算公式是
黄度Yi = 100(Y - 0.847Z)/Y
同样,此公式中的参数也是基于CIE 1931标准(2°标准观察者),在C光源条件下测得。 这些标准方法为材料黄度的准确测量提供了规范,有助于在材料生产、质量控制等环节确保颜色相关特性的一致性。
1.ASTM E313-2020 :
此标准从98版开始经历了00,05,10,15到现在的20版,计算公式上没有变化,只是一些文字叙述上的更新,早期的ASTM E313-73跟现在的版本计算公式不同,已很少使用,此处不再详解。ASTM E313-20适用于C/2°,D65/2°,C/10°和D65/10°四种光源视角条件下,其公式和系数如下:
通过仪器测量色度计算白度和黄度指数的标准试验规程,规定了使用分光光度计或色度仪测量样品的透射或反射光谱数据,并依据特定公式计算黄度值的方法和步骤,适用于多种材料和产品的黄度测试。
2.GBT39822和ISO17223 :
GBT39822和ISO17223的标准名为:塑料-黄色指数及其变化值的测定。GBT39822-2021标准溯源的是ISO17223-2014标准,两个标准内容基本一致,而他们的公式采用的也是ASTM E313的公式。
3.ASTM D1925和HG/T3862:
ASTM D1925为塑料黄色指数试验方法,HG/T3862为中国化工行业标准中的塑料黄色指数试验方法,两个标准公式相一致,适用于C/2°,公式如下:
由公式我们可以看出其公式与ASTM E313 在C/2°下的公式相似,只是将系数Cx、Cz的小数点进行了四舍五入,只保留了两位。ASTM D1925已经在1995年撤销,统一使用E313标准。
4. GB/T24302
此标准为大米颜色黄度指数测定,适用于D65/10°,公式如下:
我们可以看出其公式与ASTM E313 在D65/10°下的公式相似,也是将系数Cx、Cz的小数点进行了四舍五入,只保留了两位。
综上所述,各标准中黄度的计算公式基本一致,需要关注的是其要求使用的光源视角条件。
仪器因素 :不同品牌、型号的分光光度计或色度仪在光源、光学结构、探测器性能等方面存在差异,可能导致测量结果的偏差。因此,在进行黄度测试时,应选择合适的仪器,并定期对仪器进行校准和维护,确保测量结果的准确性和可靠性。
测量条件 :包括照明光源的类型、观测条件(如积分球的大小、测量角度等)、样品的制备和处理方式等。这些条件会影响样品的光谱测量数据,进而影响黄度值的计算结果。在实际测试中,应严格按照相关标准和规范进行操作,统一测量条件,以保证黄度值的可比性和重复性。
样品状态 :样品的表面状态(如平整度、粗糙度、光泽度等)、厚度、均匀性等因素也会对黄度值产生影响。例如,表面粗糙的样品可能会导致光的散射增加,从而使测量结果出现偏差。因此,在测试前应对样品进行适当的处理和准备,确保样品状态的一致性和稳定性。
01遵循哪个标准
02注意标准中规定的仪器测量结构,光源视角,反射透射等测量条件
03如果标准中没有明确规定测量条件,在上下游使用时,要统一测量结构和光源视角,以便于数据沟通
04关注标准中规定的制样方式,如果没有明确规定,测量时要统一制样方式,例如:透明和半透明片状样品的厚度,粉末类样品是否压片等等
ASTM E313:《通过仪器测量色度计算白度和黄度指数的标准试验规程》ISO 17223:《塑料-黄色指数及其变化值的测定》
GBT39822:《塑料-黄色指数及其变化值的测定》
ASTM D1925:《塑料黄色指数试验方法》
HG/T3862:《塑料黄色指数试验方法》
GB/T24302:《大米颜色黄度指数测定》