ASTM E313白度：国际通用的白度测量标准

ASTM E313白度作为国际公认的白度测量标准，通过科学量化的方法为各行业提供了统一的白度评价体系。从基础公式到实际应用，从仪器选择到测量技巧，ASTM E313标准建立了一套完整的白度测量方案。

一、ASTM E313白度的定义与起源

ASTM E313白度是美国材料与试验协会制定的一种科学测量白色程度的标准方法。这一标准提供了一套量化材料白度的统一体系，通过精确的数学公式将人眼对白色的主观感知转化为客观数值。ASTM E313白度值已成为国际通用的白度评价指标，广泛应用于造纸、塑料、纺织、涂料等多个行业的质量控制领域。

ASTM E313标准最初发布于20世纪70年代，经过多次修订和完善，最新版本为ASTM E313-20。

该标准的核心价值在于它建立了一套可靠且可重复的白度测量方法，使不同厂商、不同实验室之间的白度数据具有可比性。在此之前，各行业对白度的评价主要依赖主观视觉判断，缺乏统一标准。

ASTM E313白度体系实际上包含白度指数和黄度指数两个互补的指标。

白度指数衡量材料接近理想白色的程度，而黄度指数则量化材料偏离中性白色的程度。这种双向评价体系能够更全面地反映材料的颜色特性，特别适用于评估材料的老化、黄变过程。

从科学原理来看，ASTM E313白度基于CIE颜色空间系统，通过测量材料表面对特定波长光的反射特性来计算白度值。

其测量结果与人眼视觉感知高度一致，保证了数据的实用性和可靠性。

二、ASTM E313白度的计算公式与技术特点

ASTM E313白度计算采用精确的数学公式，其基本表达式为：W = 4Z - 3Y。

其中W代表白度值，Z和Y是CIE XYZ颜色系统中的三刺激值。这一公式的独特之处在于它放大了短波光（蓝光）的贡献，因为人眼对白色材料中的微黄色调特别敏感。

随着技术发展，ASTM E313标准也进行了多次更新，形成了多个版本的白度公式。目前常用的包括E313-73、E313-98、E313-05等。

这些版本在核心算法上保持一致，但在参数设置和适用条件上有所优化，以适应不同行业的具体需求。

与ASTM E313白度密切相关的还有黄度指数公式：YI = (1.28X - 1.06Z)/Y × 100。

黄度指数专门用于量化材料的黄变程度，正值表示材料偏黄，负值表示偏蓝。这一指标对于评估材料老化、氧化程度尤为重要。

ASTM E313白度测量通常需要在标准光照条件下进行，常用的是C光源或D65光源。

仪器的光学几何结构也需标准化，包括45°/0°（45度照射/垂直观测）或d/8°（积分球漫射照明/8度观测）两种主要结构。

这些严格的规定确保了测量结果的准确性和可重复性。

值得注意的是，CIE白度（国际照明委员会标准）与ASTM E313白度具有等效性。

最新版本的ASTM E313白度公式与CIE白度公式一致，使得这两个标准在实际应用中可以互换使用。

这一协调化大大促进了白度测量的国际化统一。

三、ASTM E313白度的实际应用领域

ASTM E313白度在工业生产质量控制中发挥着重要作用。在造纸行业，白度是评价纸张品质的关键指标，直接影响印刷效果和视觉体验。

高级印刷纸的ASTM E313白度通常要求控制在85%以上，而办公用纸则在80-85%之间，以达到视觉效果与视觉舒适度的平衡。

塑料行业广泛使用ASTM E313白度评估产品的老化性和品质一致性。

塑料制品在生产和使用过程中会发生黄变，通过监测ASTM E313黄度指数变化，可以及时调整生产工艺，延长产品寿命。

例如，塑料原料供应商常用ASTM E313标准为客户提供产品质量证明。

在纺织行业，ASTM E313白度是评价织物漂白效果和清洁度的重要指标。

特别是对于白色纺织品，白度值直接影响产品的外观价值和市场接受度。纺织企业通过控制ASTM E313白度值，确保不同批次产品颜色的一致性。

涂料和油墨行业也依赖ASTM E313白度进行质量控制。白色涂料的白度影响其遮盖力和配色准确性，是产品分级的重要依据。

对于需要高白度的应用场景（如高端装饰），ASTM E313白度值成为合同签订和技术协议的关键指标。

此外，食品和医药包装材料的白度测量也常采用ASTM E313标准。

适当的白度可以增强产品的卫生感和品质感，而过高或过低的白度则可能传递负面信息。通过ASTM E313白度控制，可以确保包装材料符合行业规范和消费者预期。

四、ASTM E313白度的测量要点与技巧

要获得准确的ASTM E313白度数据，需遵循严格的测量规范。仪器校准是首要环节，测量前必须使用标准白板对仪器进行校准。

标准白板需妥善保存，定期检定，避免污染和划伤影响校准准确性。

样品制备同样关键。样品表面应平整、清洁、无污染。

对于粉末样品，需使用专用压样器压实至不透明状态；对于片状材料，应确保表面平整无皱褶。

半透明样品需叠加至足够厚度，或使用标准背景，避免背景色干扰测量结果。

环境条件对测量结果有显著影响。实验室应控制温度（23±2℃）和相对湿度（50±5%），避免强光直射和振动干扰。

每次测量应在稳定环境下进行，确保数据可靠性。

对于含荧光增白剂的材料，测量时需要特殊处理。

荧光增白剂会吸收紫外光并发射出蓝光，使材料看起来更白。准确测量这类材料需使用具备紫外调节功能的仪器，并能区分本质白度和荧光增白效果。

ASTM E313标准对此类材料的测量有详细规定。

仪器选择也影响测量结果。根据应用需求，可选择0°/45°结构或积分球式白度计。

0°/45°结构模拟人眼视觉感知，适合常规质量控制；而积分球式仪器能提供更全面的光学信息，适合研发和高精度测量。

五、ASTM E313与其他白度标准的比较

与蓝光白度（如TAPPI T452）相比，ASTM E313白度具有更全面的评价能力。

蓝光白度仅测量457nm波长的蓝光反射率，方法简单快捷，但无法全面反映材料在整个可见光谱范围内的反射特性。

而ASTM E313基于全光谱测量，更能准确反映材料的真实白度。

CIE白度与ASTM E313白度在原理和应用上最为接近。

事实上，最新版本的ASTM E313白度公式已与CIE白度公式统一，两者可视为等效标准。

这使得ASTM E313白度具有国际通用性，便于跨国企业和国际贸易使用。

甘茨白度是另一种广泛应用的白度标准，采用更为复杂的公式体系。

与ASTM E313相比，甘茨白度更适合评估高白度材料，但在常规白度范围内，两者结果具有良好的一致性。

甘茨白度在纺织和造纸行业的一些特定领域有专门应用。

Hunter白度基于HunterLab颜色空间，公式为Wh = L - 3b。

这种方法计算简便，适合快速评估，但精度相对较低。

ASTM E313白度则更为精确，适合高标准的质量控制需求。

选择白度标准时，应考虑行业惯例、产品特性和精度需求。

例如，造纸行业常用蓝光白度，塑料和涂料行业偏好ASTM E313白度，而纺织行业则可能选择甘茨白度。

了解各标准的特点和适用范围，有助于做出合适的选择。