Блескомер (также глоссометр ) — это прибор, который используется для измерения зеркального блеска отражения поверхности . Блеск определяется путем проецирования луча света с фиксированной интенсивностью и углом на поверхность и измерения количества отраженного света под равным, но противоположным углом.
Для измерения блеска доступно несколько различных геометрий, каждая из которых зависит от типа измеряемой поверхности. Для неметаллов, таких как покрытия и пластики, количество отраженного света увеличивается с увеличением угла освещения, поскольку часть света проникает в материал поверхности и поглощается им или диффузно рассеивается им в зависимости от его цвета. Металлы имеют гораздо более высокое отражение и, следовательно, менее зависимы от угла.
Существует множество международных технических стандартов, определяющих метод использования и спецификации для различных типов глянцемеров, используемых для различных типов материалов, включая краску, керамику, бумагу, металлы и пластик. Многие отрасли промышленности используют глянцемеры в своем контроле качества для измерения глянца продукции, чтобы обеспечить последовательность в своих производственных процессах. Автомобильная промышленность является основным пользователем глянцемеров, и их применение простирается от заводских цехов до ремонтных мастерских.
Из множества международных публикаций, касающихся измерения блеска, самые ранние зарегистрированные исследования (воспринимаемые и инструментальные) приписываются Ингерсоллу [1] , который в 1914 году разработал средство для измерения бликов бумаги. «Глариметр» Ингерсолла, самый ранний известный прибор, разработанный для измерения блеска, был основан на принципе поляризации света при зеркальном отражении. Прибор использовал углы падения и наблюдения 57,5° и использовал контрастный метод для вычитания зеркального компонента из общего отражения с помощью поляризующего элемента. Ингерсолл успешно подал заявку и запатентовал этот прибор несколько лет спустя в 1917 году.
В 1922 году Джонс [2] во время своего исследования глянца фотографической бумаги с использованием гониофотометрии разработал глоссметр на основе своего исследования, который обеспечивал более тесную корреляцию с оценками глянца, присвоенными визуальной оценкой. Глоссметр Джонса использовал геометрическую конфигурацию 45°/0°/45°, при которой поверхность освещалась под углом 45°, и два угла падающего отражения измерялись и сравнивались при 0° (диффузное отражение) и 45° (диффузное плюс зеркальное отражение). Джонс был первым, кто подчеркнул важность использования гониофотометрических измерений в исследованиях глянца.
Ранние работы Пфунда [3] в 1925 году привели к разработке «глоссиметра» с переменным углом для измерения зеркального блеска, который был позже запатентован в 1932 году. Прибор Пфунда позволял изменять угол измерения, но сохранял угол зрения в соответствии с углом освещения. Отраженный свет измерялся с использованием пирометрической лампы в качестве фотометра. «Глоссиметр» был первым, в котором в качестве основы для настройки отражательной способности использовались стандарты черного стекла. Поскольку угол был переменным, этот инструмент также можно было использовать для измерения блеска или зеркального блеска под углами, близкими к скользящим.
В это время растущий интерес к этой области привел к ряду подобных исследований другими людьми, каждый из которых имел свой собственный метод измерения блеска, большинство из которых были опубликованы в виде технических статей в научных журналах того времени. Некоторые из них также привели к патентам.
В 1937 году Хантер в рамках исследовательского проекта для Национального бюро стандартов США подготовил статью о методах определения блеска. В этой статье он обсудил инструменты, которые были доступны в то время (включая упомянутые ранее) в отношении классификации шести различных типов блеска. В этой статье Хантер также подробно изложил общие требования к стандартизированному блескомеру. Стандартизация измерения блеска была проведена Хантером и ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам), которые разработали стандартный метод испытаний ASTM D523 для зеркального блеска в 1939 году. Он включал метод измерения блеска под углом зеркала 60°. Более поздние издания Стандарта (1951 г.) включали методы измерения при 20° (высокий блеск) и 85° (матовый или низкий блеск). ASTM имеет ряд других стандартов, связанных с блеском, разработанных для применения в определенных отраслях.
В лакокрасочной промышленности измерения зеркального блеска проводятся в соответствии с международным стандартом ISO 2813. Этот стандарт эквивалентен национальным стандартам ASTM D523 (США), BS 3900, часть 5 (Великобритания); DIN 67530 (Германия), NFT 30-064 (Франция), AS 1580 (Австралия), JIS Z8741 (Япония).
Типичный блескомер состоит из фиксированной механической сборки, включающей стандартизированный источник света, который проецирует параллельный луч света на измеряемую тестовую поверхность, и фильтрованный детектор, расположенный для приема лучей, отраженных от поверхности. Метод ASTM гласит, что освещение должно быть определено таким образом, чтобы комбинация источник-детектор была спектрально скорректирована для получения световой эффективности CIE, V(?), с источником света CIE SC. [4]
Ряд приборов коммерчески доступны, которые соответствуют вышеуказанным стандартам с точки зрения геометрии измерения. Приборы калибруются с использованием эталонных стандартов, которые обычно изготавливаются из высокополированного, плоского, черного стекла с показателем преломления 1,567 для линии натрия D, и им присваивается значение блеска 100 для каждой геометрии. [5]
Блескомер обеспечивает количественный способ измерения интенсивности блеска, гарантируя последовательность измерения путем определения точных условий освещения и наблюдения. [6] Конфигурация как источника освещения, так и углов приема наблюдения позволяет проводить измерения в небольшом диапазоне общего угла отражения. Результаты измерений блескомера связаны с количеством отраженного света от черного стеклянного стандарта с определенным показателем преломления. Отношение отраженного к падающему свету для образца по сравнению с отношением для стандарта блеска регистрируется как единицы блеска (GU).
Угол измерения относится к углу между падающим светом и перпендикуляром. Три угла измерения (20°, 60° и 85°) указаны для покрытия большинства промышленных покрытий. Угол выбирается на основе ожидаемого диапазона блеска, как показано в следующей таблице.
Например, если измерение, выполненное под углом 60°, больше 70 GU, угол измерения следует изменить на 20°, чтобы оптимизировать точность измерения. На рынке доступны три типа инструментов: инструменты с одним углом 60°, комбинация 20° и 60° и один тип, который объединяет 20°, 60° и 85°.
Для других материалов используются два дополнительных угла. Угол 45° указан для измерения керамики, пленок, текстиля и анодированного алюминия, а 75° — для бумаги и печатных материалов.
Шкала измерения блескомера, единицы блеска (GU), представляет собой шкалу, основанную на тщательно отполированном эталонном черном стекле с определенным показателем преломления, имеющем зеркальную отражательную способность 100GU под указанным углом.
Этот стандарт используется для установления верхней точки калибровки 100 с нижней конечной точкой, установленной на 0 на идеально матовой поверхности. Эта шкала подходит для большинства неметаллических покрытий и материалов (краски и пластики), поскольку они обычно попадают в этот диапазон. Для других материалов, обладающих высокой отражающей способностью (зеркала, покрытые/необработанные металлические компоненты), могут быть достигнуты более высокие значения, достигающие 2000 единиц блеска. Для прозрачных материалов эти значения также могут быть увеличены из-за множественных отражений внутри материала. Для этих применений обычно используют процентное отражение падающего света, а не единицы блеска
Каждый блескомер настраивается производителем на линейный характер во всем диапазоне измерений путем калибровки по набору эталонных калибровочных плиток, прослеживаемых до Федерального института исследований материалов BAM или аналогичных организаций.
Для поддержания производительности и линейности блескомера рекомендуется использовать проверочную стандартную плитку. Эта стандартная плитка имеет назначенные значения единиц блеска для каждого угла измерения, которые также прослеживаются до национальных стандартов, таких как Федеральный институт исследований материалов BAM. Прибор калибруется по этому проверочному стандарту, который обычно называют «калибровочной плиткой» или «калибровочным стандартом». Интервал проверки этой калибровки зависит от частоты использования и условий эксплуатации блескомера.
Было замечено, что стандартные калибровочные плитки, хранящиеся в оптимальных условиях, могут загрязняться и изменяться на несколько единиц блеска в течение нескольких лет. Стандартные плитки, которые используются в рабочих условиях, требуют регулярной калибровки или проверки производителем прибора или специалистом по калибровке блескомера.
Период в один год между стандартными повторными калибровками плитки следует рассматривать как минимальный период. Если калибровочный стандарт в какой-либо момент времени поцарапается или повредится, потребуется немедленная повторная калибровка или замена, поскольку блескомер может давать неверные показания.
Международные стандарты утверждают, что именно плитка является калиброванным и прослеживаемым артефактом, а не блескомер. Однако производители часто рекомендуют также проверять прибор, чтобы убедиться в его работе на частоте, зависящей от условий эксплуатации.
Блескомер — полезный инструмент для измерения блеска поверхности. Однако он нечувствителен к другим распространенным эффектам, которые снижают качество внешнего вида, таким как матовость и апельсиновая корка.
Дымка вызвана микроскопической структурой поверхности, которая слегка изменяет направление отраженного света, вызывая блум рядом с углом зеркального отражения (глянца). Поверхность имеет меньший отражательный контраст и неглубокий молочный эффект.
Апельсиновая корка возникает из-за неровной поверхности, образованной крупными поверхностными структурами, искажающими отраженный свет.
Две высокоглянцевые поверхности могут быть идентичными по результатам измерений с помощью стандартного блескомера, но визуально могут сильно отличаться. Существуют приборы для количественной оценки апельсиновой корки путем измерения отчетливости изображения (DOI) или качества отраженного изображения (RIQ) и мутности.
Блескомер принят во многих отраслях промышленности, от бумажных фабрик до автомобилестроения, и используется на каждом этапе производственного процесса от получения товара до окончательной проверки. Примеры включают: краски; порошковые и деревянные покрытия; добавки; чернила; пластмассы; автомобилестроение, производство стекла и яхт; аэрокосмическая промышленность, полированный камень и металл; бытовая электроника; анодированные металлы.