Determinazione delle 
proprietà ottiche della carta
   
 

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Le più importanti proprietà ottiche della carta sono determinate in base a misure di indice riflettometrico.

Tali misure possono acquistare significato e valore numerico differenti secondo le condizioni di prova, tra queste sono particolarmente importanti le caratteristiche geometriche e spettrali dell’apparecchio di misura e il campione di riferimento.

Come campione di riferimento si assume il diffusore perfetto. In considerazione della difficoltà di riferire direttamente le misure al diffusore perfetto ed al fine di assicurarsi che misure effettuate in laboratori differenti siano in accordo fra loro, la taratura degli apparecchi viene effettuata secondo il seguente schema:

__ Un ristretto numero di laboratori di riferimento provvede alla taratura di campioni primari rispetto al diffusore perfetto, mediante apparecchi di riferimento.

__ In ciascun paese un laboratorio autorizzato provvede alla taratura ed al periodico invio agli utilizzatori di serie di campioni secondari tarati rispetto ai campioni primari mediante apparecchi di riferimento. 

Gli apparecchi di riferimento utilizzati in ciascun paese dai rispettivi laboratori autorizzati dovranno essere mantenuti in taratura gli uni rispetto gli altri. 

Oggetto e campo di applicazione: 

Nel presente metodo si prescrivono le caratteristiche ottiche e geometriche degli apparecchi per la misura dell’indice riflettometrico ed i procedimenti da seguire per la loro taratura. 

Il metodo si applica a carte, cartoni e materie prime fibrose e non fibrose. 

Le misure dell’indice riflettometrico possono essere utilizzate per la valutazione di un ampio gruppo di proprietà ottiche. A seconda della proprietà che si intende misurare, si modificano le caratteristiche spettrali globali dell’apparecchio, le condizioni relative alla provetta da misurare ed il metodo di calcolo dei valori numerici, come specificato nei metodi particolari relativi alle singole proprietà ottiche. 

1.  Il termine (indice riflettometrico) corrisponde al termine (diffuse ISO reflectance factor) adottato dalla international organization for standardization.

  1. Per l’Italia il laboratorio autorizzato è il centro di sperimentazione grafica E.N.C.C. Via Assisi 163-00181 Roma.

 Definizioni: 

Indice riflettometrico IR. Rapporto, moltiplicato per 100, tra l’energia raggiante riflessa da un corpo a quella riflessa dal diffusore perfetto nelle condizioni di illuminazione e di ricezione specificate nel presente metodo e nelle condizioni di distribuzione spettrale globale relativa fissate metodi particolari per ciascun tipo di misura. Per specificare le particolari condizioni di misura utilizzate, verranno aggiunti opportuni termini alla dizione generica indice riflettometrico. 

Indice riflettometrico intrinseco (a spessore infinito) IR00. Indice riflettometrico di uno strato di materiale, eventualmente costituito da uno o più fogli, avente spessore sufficiente a renderlo opaco. 

Indice riflettometrico su fondo nero IR0. Indice riflettometrico di un singolo foglio posto su un fondo nero. 

Fattore di trasmissione T. Rapporto tra il flusso luminoso trasmesso da un corpo ed il flusso che esso riceve. 

Lunghezza d’onda effettiva di un apparecchio λeff. Lunghezza d’onda di una luce monocromatica per la quale il fattore di trasmissione di un particolare filtro di taratura sia uguale al fattore di trasmissione dello stesso filtro di taratura, determinato con l’apparecchio in questione, nelle condizioni di prova. Il filtro di taratura sopra citato deve manifestare un fattore di trasmissione spettrale, lineare nel campo di lunghezza d’onda coperto dall’apparecchio e rappresentabile quindi mediante un’equazione del tipo: 

T = a + b λ («a» e «b» costanti) 

Diffusore perfetto Campione di riferimento del primo livello, costituito da un diffusore ideale che riflette la luce totalmente ed uniformemente nello spazio ed al quale si attribuisce per definizione un indice riflettometrico pari a 100. 

Campione primario di riferimento. Campione di riferimento del secondo livello, tarato rispetto al diffusore perfetto e costituito da una pasticca di solfato di bario. 

Campioni secondari di riferimento. Campioni di riferimento del terzo livello , tarati rispetto al campione primario e generalmente costituiti da mazzette di carte selezionate. 

Campioni di lavoro. Campioni tarati rispetto ai campioni secondari ed utilizzati per il normale lavoro di routine; essi sono generalmente costituiti da piastrine di vetro opale. 

Principio: 

Il metodo si basa sulla misura dell’indice riflettometrico, nelle condizioni sperimentali determinate dall’impiego di un particolare tipo di riflettometro e dall’inserimento di opportuni filtri lungo il percorso della luce. 

La specificazione del livello di ciascun campione di riferimento è in accordo con le recenti proposte suggerite in materia della ISO. 

Apparecchi e materiali: 

Apparecchi e campioni di riferimento. 

Apparecchio di riferimento. E’ indispensabile che tale apparecchio sia sempre in perfetto stato e venga mantenuto in taratura con gli apparecchi di riferimento degli altri paesi mediante un regolare scambio di campioni secondari. 

Campione primario di riferimento. 

E’ costituito da una pasticca di solfato di bario pressato.

L’indice riflettometrico intrinseco della polvere di solfato di bario con cui è preparato il campione primario, deve essere certificato da un laboratorio di riferimento, che ne esegue la misura mediante apparecchio di riferimento tarato rispetto al diffusore perfetto. 

Campioni secondari di riferimento. 

Sono costituiti da mazzette di carta selezionate, e vengono distribuiti dal laboratorio autorizzato. 

Devono essere disponibili campioni secondari idonei per le diverse proprietà ottiche. Per ciascuna di esse, il laboratorio autorizzato fornirà un gruppo di campioni i cui valori siano scalati nel normale campo di misura. Su richiesta, il laboratorio potrà fornire campioni secondari idonei per campi di misura inconsueti. 

L’indice riflettometrico dei campioni secondari deve essere certificato dal laboratorio autorizzato che ne esegue la misura, rispetto al campione primario, mediante apparecchio di riferimento. 

I campioni secondari devono essere maneggiati con attenzione, proteggendo la superficie di misura da qualsiasi forma di contaminazione; devono essere conservati nell’oscurità, preferibilmente in un involucro di plastica. 

Apparecchi e campioni di lavoro. 

Apparecchi di lavoro 

Riflettometri aventi essenzialmente le stesse caratteristiche geometriche, fotometriche e spettrali dell’apparecchio di riferimento. 

Campioni di lavoro. 

Tali campioni, che devono essere almeno due per apparecchio, sono generalmente costituiti da piastrine di vetro opale; tuttavia possono essere utilizzati campioni di altro materiale sufficientemente stabile, purché presentino una superficie non lucida e di colore bianco neutro. 

Essi vengono periodicamente tarati rispetto ai campioni secondari e sono utilizzati per la normale taratura degli apparecchi di lavoro. Ciò al fine di limitare l’uso dei campioni secondari, consentendone una migliore conservazione. 

Per ottenere una maggiore precisione, per ciascuna proprietà ottica, ci si può riferire al campione secondario che abbia l’indice riflettometrico più prossimo al campo di misura delle provette in esame. Per tanto ai campioni di lavoro possono essere assegnati valori differenti secondo il tipo di misura e il particolare intervallo considerato. 

Condizioni e procedimento di prova: 

Condizioni di prova. 

Si eseguono le misure nelle condizioni di temperatura e di umidità relative prescritte nel metodo (condizionamento della carta e del cartone per le prove). 

Taratura dei campioni di lavoro. 

S’inseriscono lungo il percorso  della luce i filtri prescritti per la misura della particolare proprietà ottica. 

Utilizzando il procedimento appropriato al particolare tipo di strumento, si determina l’indice riflettometrico di uno dei campioni di lavoro rispetto ai valori dichiarati di ciascuno dei campioni secondari compresi nel normale campo di misura. 

Si annota ciascun valore ottenuto, approssimando a meno di 0’1 unità: tali valori dovrebbero essere contenuti in un intervallo non superiore a 0’3 unità. Si calcola la media del gruppo di valori. 

Si ripete questo procedimento per il secondo campione di lavoro. 

Ad intervalli di tempo sufficientemente frequenti per assicurare la costanza delle condizioni di misura, si puliscono i campioni di lavoro e se ne ripete la taratura rispetto ai campioni secondari. 

Impiego dei campioni di lavoro. 

I campioni di lavoro sono generalmente due: uno è impiegato per la taratura dell’apparecchio nel corso delle misurazioni e l’altro solo per il controllo giornaliero del primo. Nel caso si manifesti una qualsiasi variazione nella relazione riscontrata tra i valori dei due campioni questi devono essere nuovamente puliti e tarati rispetto ai campioni secondari. 

Pulitura dei campioni di lavoro. 

E’ della massima importanza che i campioni di lavoro siano mantenuti in uno stato di perfetta pulizia. Ogni qualvolta se ne ravvisi l’opportunità, essi devono essere puliti secondo il seguente procedimento. 

Si lava con acqua distillata e un detergente privo di sostanze fluorescenti, usando contemporaneamente una soffice spazzola. 

Si risciacqua bene in acqua distillata e si asciuga con tamponi di carta da filtro esente da sbiancanti ottici. 

Si lascia in essiccatore fino a secchezza. 

Avvertenze:

Il procedimento descritto presenta il vantaggio di attribuire a ciascun campione di lavoro un unico valore di taratura, valido in tutta l’estensione del normale campo di misura. Qualora si desideri, per particolari motivi, ottenere una maggiore precisione, è preferibile effettuare la taratura dei campioni di lavoro rispetto al campione secondario più prossimo al valore presentato della provetta in esame. 

Nel caso si adoperi un campione secondario relativo ad un campo di misura inconsueto , il valore ricavato per ciascun campione di lavoro deve essere utilizzato come tale, senza mediarlo con i valori ricavati tramite il gruppo dei normali campioni secondari. Si consiglia altresì di utilizzare in tal caso campioni di lavoro aventi un indice riflettometrico prossimo al particolare campo di misura. 

 

Apparecchio di riferimento per la misura dell’indice riflettometrico  

La responsabilità per la manutenzione e l’impiego dell’apparecchio di riferimento deve essere delegata ad un laboratorio autorizzato. Le principali caratteristiche geometriche, fotometriche e spettrali di questo apparecchio sono definite nei paragrafi seguenti. 

Caratteristiche geometriche. 

La provetta e la superficie di riferimento sono illuminate con luce emessa da una lampada ad incandescenza e diffusa mediante una sfera di integrazione. 

La superficie totale delle aperture della sfera non deve superare il 10 % della superficie della sfera. 

La luce riflessa dal bordo dell’apertura contro la quale si appoggia la provetta non deve in alcun modo raggiungere direttamente il ricettore. 

L’osservazione della provetta è effettuata in direzione normale. Solo i raggi riflessi entro un cono solido, il cui vertice cada al centro dell’apertura alla quale viene applicata la provetta e il cui semi-angolo al vertice non superi i 4°, dovrebbero raggiungere il ricettore. 

L’apparecchio deve risultare altresì corredato da un dispositivo antiriflessi, costituito da un anello nero fissato sull’apertura del ricettore. Il diametro interno dell’anello è uguale all’apertura del ricettore; il diametro esterno sottende, rispetto al centro dell’apertura alla quale viene applicata la provetta, un semi angolo di 15,5 = 0,5 gradi, in modo da schermare la luce che provenendo dalle pareti della sfera inciderebbe sulla provetta con un semi angolo compreso tra 4 e 15 gradi. 

La superficie di misura delle provette è circolare, con un diametro non inferiore a 30 mm. 

Caratteristiche fotometriche. 

Il fotometro, sia esso meccanico o elettronico, deve essere di precisione tale che l’errore di non-linearità fotometricha che rimane dopo taratura non dia luogo a errori sistematici superiori a 0,3 unità di indice riflettometrico. 

Caratteristiche spettrali. 

Le caratteristiche spettrali sono dovute principalmente ai filtri inseriti lungo il percorso della luce. Esse sono anche modificate dalle caratteristiche del ricettore, dalle caratteristiche del rivestimento della sfera e dalle altre parti dell’apparecchio. Poiché i filtri da utilizzare sono prescritti nei rispettivi metodi di prova per la determinazione della proprietà ottiche in base alla misura dell’indice riflettometrico, le caratteristiche spettrali globali non sono riportate in questo metodo. La distribuzione energetica spettrale relativa dalla radiazione incidente sulla provetta è indicata nella tabella 1. 

TABELLA 1

Distribuzione energetica spettrale relativa E ( λ ) della radiazione incidente sulla provetta:

 

Lunghezza d’onda nm

E (λ) unità arbitrarie

Lunghezza d’onda nm

E (λ) unità arbitrarie

350

375

400

425

450

475

500

525

550

575

600

6

14

26

40

58

78

100

120

138

156

177

625

650

675

700

725

750

775

800

825

850

200

219

238

258

276

292

307

318

324

326

 

La stabilità delle caratteristiche spettrali può essere controllata utilizzando adatti campioni secondari colorati o filtri. Campioni secondari contenenti opportune sostanze fluorescenti possono essere utilizzati per controllare le condizioni del rivestimento della sfera di integrazione che deve essere rinnovato quando necessario. 

La distribuzione spettrale specificata non contiene la parte ultra-violetta della luce diurna, cosicché, se eventuali sostanze fluorescenti ( per es. sbiancanti ottici ) sono incorporate nella carta, esse possono non essere completamente eccitate. 

Un apparecchio che risponde ai requisiti prescritti dalla presente norma è costituito dalla ditta Zeiss sotto il nome commerciale di Elrepho.

Definizione n. 4530-080 del vocabulaire international de l’Eclairage, 3a edizione.
 

Servizio di taratura: 

Il laboratorio autorizzato distribuirà, in base ad un accordo, campioni secondari di carta, il cui indice riflettometrico sarà esattamente determinato con l’apparecchio di riferimento rispetto ad un campione primario di solfato di bario preparato secondo quanto descritto in appendice C. 

La carta con cui sono preparati i campioni secondari dovrà avere le seguenti proprietà. 

Il suo indice riflettometrico non deve cambiare durante un ragionevole periodo di tempo. 

Essa deve risultare priva di difetti ed uniforme rispetto all’indice riflettometrico. 

Essa deve avere una superficie liscia, ma non molto lucida, salvo che per particolari applicazioni.

Solamente nel caso in cui essa debba essere utilizzata per il controllo delle caratteristiche spettrali, potrà contenere sostanze fluorescenti. 

Campione primario di solfati di bario pressato – preparazione delle pasticche: 

Apparecchiatura e materiali. 

Solfato di bario. 

Il solfato di bario utilizzato deve essere della massima purezza e di qualità conveniente per il particolare uso. I laboratori di riferimento devono essere in accordo sull’indice riflettometrico del solfato di bario. 

Le tarature basate sull’impiego solfato di bario devono essere effettuate mediante pasticche di solfato di bario pressato, ottenute mediante la sostanza in polvere munita di certificato di taratura, rilasciato da un laboratorio di riferimento e valido per una geometria ottica corrispondente a quella precisata nell’appendice A. 

Pressa per polveri. 

Si utilizza una pressa per polveri in grado di produrre, con circa 12 grammi di solfato di bario, una pasticca avente approssimativamente 45 mm di diametro e 5 mm di spessore. Le pasticche devono essere sostenute da adatti supporti e la superficie di misura viene formata a contatto con la superficie smerigliata di una piastrina di vetro. L’apparecchio deve essere tale che le superfici in contatto con la pasticca non ruotino durante la sua formazione e che la pasticca insieme al suo supporto possa essere tolta senza danno alla pressa dopo la pressatura. 

Cucchiaio di porcellana. 

Spazzola soffice. 

Detergente privo di sostanze fluorescenti. 

Acetone, puro per analisi. 

Preparazione della pasticca di solfato di bario. 

Tutte le parti della pressa e i suoi accessori devono essere asciutte e pulite meticolosamente, prima della preparazione di ciascun pasticca. In particolare la piastrina di vetro smerigliato deve essere lavata con la spazzola utilizzando il detergente e l’acqua distillata; viene risciacquata con acqua distillata e successivamente con acetone; infine viene essiccata all’aria.