Come viene misurata la lucentezza?

Un glossmetro (anche glossmetro) è uno strumento che viene utilizzato per misurare la riflessione speculare (gloss) di una superficie. La lucentezza viene determinata proiettando un raggio di luce a un'intensità e un angolo fissi su una superficie e misurando la quantità di luce riflessa ad un angolo uguale ma opposto.

Come misurare la lucentezza

Sono disponibili diverse geometrie per la misurazione della lucentezza, ciascuna dipendente dal tipo di superficie da misurare. Per i non metalli come i rivestimenti e le plastiche, la quantità di luce riflessa aumenta con l'aumento dell'angolo di illuminazione poiché una parte della luce penetra nel materiale di superficie e viene assorbita o diffusa da esso a seconda del colore. I metalli hanno una riflessione molto più alta e sono quindi meno angolarmente dipendenti.

Sono disponibili molti standard tecnici internazionali che definiscono il metodo di utilizzo e le specifiche per diversi tipi di glossmetro utilizzati su vari tipi di materiali tra cui vernice, ceramica, carta, metalli e plastica. Molte industrie utilizzano i glossmetri nel controllo di qualità per misurare la brillantezza dei prodotti e garantire la coerenza nei loro processi di produzione. L'industria automobilistica è uno dei principali utenti del glossmetro con applicazioni che si estendono dalla fabbrica all'officina.

La costruzione di un glossmetro

Un tipico glossmetro è costituito da un gruppo meccanico fisso costituito da una sorgente di luce standardizzata che proietta un fascio di luce parallelo sulla superficie di prova da misurare e da un rilevatore filtrato posizionato per ricevere i raggi riflessi dalla superficie, Figura 1. Il metodo ASTM afferma che l'illuminazione dovrebbe essere definita in modo tale che la combinazione sorgente-rivelatore sia corretta spettralmente per fornire l'efficienza luminosa CIE, V (l), con l'illuminante CIE SC[i].

Sono disponibili in commercio numerosi strumenti conformi agli standard di cui sopra in termini di geometria di misurazione. Gli strumenti sono calibrati utilizzando standard di riferimento che di solito sono realizzati in vetro nero, piano, altamente lucidato con un indice di rifrazione di 1.567 per la linea Sodium D, a cui viene assegnato un valore di gloss di 100 per ciascuna geometria[ii].

Scelta dell'angolo corretto per la misurazione della brillantezza

L'angolo di misurazione si riferisce all'angolo tra la luce incidente e quella riflessa. Sono specificati tre angoli di misurazione (20 °, 60 ° e 85 °) per coprire la maggior parte delle applicazioni di rivestimenti industriali. L'angolo viene selezionato in base all'intervallo di brillantezza previsto, come mostrato nella tabella seguente.

Ad esempio, se la misurazione effettuata a 60 ° è maggiore di 70 GU, l'angolo di misurazione deve essere modificato a 20 ° per ottimizzare la precisione della misurazione. Sul mercato sono disponibili due tipi di strumenti: strumenti ad angolo singolo 60 ° e un tipo che combina 20 °, 60 ° e 85 °. Per altri materiali vengono utilizzati due angoli aggiuntivi. Un angolo di 45 ° è specificato per la misurazione di ceramiche, film, tessuti e alluminio anodizzato, mentre 75 ° è specificato per la carta.

Capire le unità di lucentezza

La scala di misurazione, Gloss Units (GU), di un glossmetro è una scala basata su uno standard di riferimento in vetro nero altamente lucidato con un indice di rifrazione definito avente una riflettanza speculare di 100GU all'angolo specificato. Questo standard viene utilizzato per stabilire una calibrazione del punto superiore di 100 con il punto finale inferiore stabilito a 0 su una superficie perfettamente opaca. Questa scala è adatta per la maggior parte dei rivestimenti e dei materiali non metallici (vernici e materie plastiche) poiché generalmente rientrano in questo intervallo. Per altri materiali, dall'aspetto altamente riflettente (specchi, componenti in metallo placcato / grezzo), si possono ottenere valori più elevati raggiungendo le 2000 unità di lucentezza. Per i materiali trasparenti, questi valori possono anche essere aumentati a causa di più riflessioni all'interno del materiale.

Glossmetro standard

Confronto degli standard per la misurazione della brillantezza

Calibrazione glossmetro

Ogni glossmetro è impostato dal produttore per essere lineare in tutto il suo intervallo di misurazione calibrandolo su un set di tessere di calibrazione master tracciabili al NIST (National Institute of Standards and Technology).

Per mantenere le prestazioni e la linearità del glossmetro si consiglia di utilizzare una piastrella standard di controllo. Questo riquadro standard ha assegnato valori di unità di brillantezza per ciascun angolo di misurazione che sono anche riconducibili a standard nazionali come il NIST. Lo strumento è calibrato in base a questo standard di controllo, comunemente indicato come "piastrella di calibrazione" o "standard di calibrazione". L'intervallo di controllo di questa calibrazione dipende dalla frequenza di utilizzo e dalle condizioni operative del glossmetro.

Si è visto che le tessere di calibrazione standard mantenute in condizioni ottimali possono essere contaminate e cambiare di poche unità di lucentezza nel corso degli anni. Le piastrelle standard utilizzate in condizioni di lavoro richiedono una calibrazione o un controllo regolari da parte del produttore dello strumento o dello specialista della calibrazione del glossmetro.

Un periodo di un anno tra la ricalibrazione standard delle piastrelle dovrebbe essere considerato come un periodo minimo. Se uno standard di calibrazione si graffia o si danneggia in modo permanente in qualsiasi momento, sarà necessaria una ricalibrazione o una sostituzione immediata poiché il glossmetro potrebbe fornire letture errate.

Gli standard internazionali affermano che è la piastrella il manufatto calibrato e tracciabile e non il glossmetro, tuttavia è spesso consigliato dai produttori che lo strumento venga controllato anche per verificarne il funzionamento su una frequenza dipendente dalle condizioni operative.

Progressi nella misurazione della brillantezza

Il glossmetro è uno strumento utile per misurare la brillantezza di una superficie. Tuttavia, non è sensibile ad altri effetti comuni che riducono la qualità dell'aspetto come foschia e buccia d'arancia.

Haze: causato da una struttura superficiale microscopica che cambia leggermente la direzione di una luce riflessa provocando una fioritura adiacente all'angolo speculare (lucido). La superficie ha un contrasto meno riflettente e un effetto lattiginoso superficiale

Buccia d'arancia: una formazione superficiale irregolare causata da grandi strutture superficiali che distorcono la luce riflessa.

Due superfici lucide possono misurare in modo identico con un glossmetro standard ma possono essere visivamente molto diverse. Sono disponibili strumenti per quantificare la buccia d'arancia misurando Distinctness of Image (DOI) o Reflected Image Quality (RIQ) e Haze.

Maggiori informazioni sulla teoria dei glossmetri sono disponibili qui:

• Perché misurare la lucentezza?
• Come viene misurata la lucentezza?
• Quale standard di lucentezza dovrei usare per misurare la lucentezza?
• Quale differenza nelle unità di brillantezza è visibile all'occhio umano?

Applicazioni del glossmetro

Il glossmetro è utilizzato in molti settori, dalle cartiere all'automotive, e viene utilizzato sia dal produttore che dall'utente.

Esempi inclusi:

• Vernici e rivestimenti
• Rivestimenti in polvere
• Additivi
• Inchiostri
• Plastica
• Rivestimenti, lucidi e pavimenti in legno
• Produzione di yacht
• Produzione e rifinitura automobilistica
• Aerospaziale
• Pietra e metalli lucidati
• Elettronica di consumo
• Metalli anodizzati

Rivestimenti, lucidi e pavimenti in legno

La lucentezza del pavimento in legno duro viene misurata tipicamente a 60 °.

Le linee di finitura dei produttori di pavimenti in legno utilizzano da molti anni misuratori di brillantezza per misurare il livello di brillantezza nel controllo di qualità (QC) per garantire che ottengano sempre una finitura visiva coerente e quantificabile.

I distributori di pavimenti in legno vogliono controllare le loro scorte per mantenere l'integrità della loro allocazione. Quando gli ordini all'ingrosso vengono evasi da due o più cicli di produzione diversi, un misuratore di brillantezza può verificare se la fine di quella tiratura è sufficientemente vicina a una corsa precedente per essere spedita in un cantiere.

I rivenditori di pavimenti in legno confrontano sempre la finitura dei campioni dei loro showroom con il prodotto reale che ricevono da distributori e produttori. I glossmetri possono aiutare a verificare una grave incoerenza che potrebbe avere un impatto negativo sull'installazione del progetto in un secondo momento.

Gli appaltatori che installano pavimenti in legno che eseguono operazioni di levigatura e finitura in loco (addetti alla finitura del sito) devono conoscere il livello di brillantezza del tipo di finitura che stanno utilizzando; uretani a base d'acqua, uretani modificati con olio, olio a penetrazione profonda, vernici di conversione, ecc.

Occasionalmente viene chiesto agli ispettori dei pavimenti in legno di verificare i livelli di lucentezza di due o più lotti o serie in conflitto per stabilire se ci fosse o meno un problema con l'evasione di un ordine precedente. Mescolare le serie di produzione non sempre sembra buono per un consumatore esigente con un occhio acuto. Questo accade più spesso di quanto le persone credano.