ISO/TR 10688:2015
(Main)Paper, board and pulps — Basic terms and equations for optical properties
Paper, board and pulps — Basic terms and equations for optical properties
ISO/TR 10688:2015 provides a summary of the formulae used for determining the optical properties of pulp, paper and board. This Technical Report is to be used in conjunction with the particular International Standards for the determination of the desired optical properties. ISO/TR 10688:2015 provides the information necessary for those involved in development of software for computation of optical properties in accordance with current ISO standards.
Papiers, cartons et pâtes — Équations et termes de base pour propriétés optiques
L'ISO/TR 10688:2015 fournit un récapitulatif des formules utilisées pour déterminer les propriétés optiques des pâtes, papiers et cartons. Le présent Rapport technique doit être utilisé conjointement aux Normes internationales particulières relatives à la détermination des propriétés optiques souhaitées. L'ISO/TR 10688:2015 fournit les informations nécessaires aux personnes impliquées dans le développement de logiciels de calcul des propriétés optiques conformément aux normes ISO en vigueur.
General Information
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TECHNICAL ISO/TR
REPORT 10688
First edition
2015-11-15
Paper, board and pulps — Basic terms
and equations for optical properties
Papiers, cartons et pâtes — Équations et termes de base pour
propriétés optiques
Reference number
ISO/TR 10688:2015(E)
©
ISO 2015
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ISO/TR 10688:2015(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions . 1
2.1 Brightness . 1
3 Calculations. 9
3.1 Colour appearance, tristimulus values . 9
3.2 Reflectance factor, Y-value, opacity, transmittance .13
3.2.1 Reflectance factor, R .13
3.2.2 Luminous reflectance factor, R .
y 13
3.2.3 Y-value (C/2°).14
3.2.4 Opacity .14
3.2.5 Transmittance from luminous reflectance factor measurements .14
3.3 Brightness .14
3.4 Light-scattering and light-absorption coefficients .15
3.4.1 Conditions for the Kubelka-Munk theory .15
3.4.2 Calculations of s and k.16
3.5 Chromaticity coordinates .17
3.6 Dominant wavelength .18
3.7 CIELAB colour space coordinates .18
3.8 Colour differences in CIELAB colour space .20
3.9 CIE-whiteness and Tint .21
3.9.1 CIE tint .21
3.9.2 CIE-whiteness, W .21
3.10 Fluorescence component .22
3.11 Metamerism index .23
3.12 Yellowness index .23
Bibliography .24
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ISO/TR 10688:2015(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 6, Paper, board and pulps.
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ISO/TR 10688:2015(E)
Introduction
International Standards published by ISO/TC 6 for the determination of optical properties include a
lot of definitions and formulae which are used to perform optical measurements and calculations on
papers and boards.
It is very valuable for the pulp and paper industry utilizing these International Standards to have access
to a single document which gathers together all the various formulae required for the calculation of
these optical properties. This Technical Report is based on a SCAN-test document first published in
1994 and revised in 2003.
This Technical Report includes not only formulae but also the values of various constants which appear
in these formulae. It is particularly valuable to have the various formulae but also these constants
standardized and gathered into a single document when new software programs are being developed
either by an instrument manufacturer or in an independent laboratory to ensure that exactly the same
expressions are used for such calculations in all the laboratories worldwide when measurements are
made in accordance with the ISO/TC 6 standards.
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TECHNICAL REPORT ISO/TR 10688:2015(E)
Paper, board and pulps — Basic terms and equations for
optical properties
1 Scope
This Technical Report provides a summary of the formulae used for determining the optical properties
of pulp, paper and board. This Technical Report is to be used in conjunction with the particular
International Standards for the determination of the desired optical properties.
This Technical Report provides the information necessary for those involved in development of
software for computation of optical properties in accordance with current ISO standards.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1 Brightness
2.1.1
ISO brightness, R457
diffuse blue reflectance factor, UV level C
intrinsic diffuse radiance (reflectance) factor measured with a reflectometer having the characteristics
described in ISO 2469, equipped with a filter or corresponding function having an effective wavelength
of 457 nm and a half bandwidth of 44 nm, and adjusted so that the UV content of the irradiation incident
upon the test piece corresponds to that of the CIE illuminant C
Note 1 to entry: The filter function is described more fully by the weighting function factors given in
ISO 2470-1, Annex A.
[SOURCE: ISO 2470-1:2009, 3.4, modified]
2.1.2
D65 brightness, R457
D65
diffuse blue reflectance factor, UV level D65
intrinsic diffuse radiance (reflectance) factor measured with a reflectometer having the characteristics
described in ISO 2469, equipped with a filter or corresponding function having an effective wavelength
of 457 nm and a half-peak bandwidth of 44 nm, and adjusted so that the UV content of the irradiation
incident upon the test piece corresponds to that of the CIE standard illuminant D65
Note 1 to entry: The filter function is described more fully by the weighting function factors given in ISO 2470-2,
Annex A and Table A.1.
[SOURCE: ISO 2470-2:2008, 3.4, modified]
2.2
CIE colour matching functions
R()λ
functions in the CIE 1931 standard colorimetric system describing the tristimulus values X, Y, Z for
monochromatic colour stimuli of equal radiance and where the wavelength λ is a variable
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ISO/TR 10688:2015(E)
2.3
CIE colour matching functions
xy()λλ,(10 )(,z λ)
10 10
functions in the CIE 1964 standard colorimetric system describing the tristimulus values X , Y , Z
10 10 10
for monochromatic colour stimuli of equal radiance and where the wavelength λ is a variable
2.4
chromaticity coordinates
ratio of each of a set of three tristimulus values to their sum
Note 1 to entry: As the sum of the three chromaticity coordinates is equal to one, two of them are sufficient to
define a chromaticity.
Note 2 to entry: In the CIE standard colorimetric systems, the chromaticity coordinates are represented by the
symbols x, y, z and x , y , z .
10 10 10
[SOURCE: CIE S 017/E:2011 ILV, 17-145]
2.5
CIELAB colour space
three-dimensional approximately uniform colour space, produced by plotting in rectangular
coordinates L*, a*, b* quantities defined by the formulae given in 3.7
Note 1 to entry: The quantity L* is a measure of the lightness of the test piece, where L* = 0 corresponds to black
and L* = 100 is defined by the perfect reflecting diffuser. Visually, the quantities a* and b* represent respectively
the red-green and yellow-blue axes in colour space, such that
— +a* is a measure of the degree of redness of the test piece,
— –a* is a measure of the degree of greenness of the test piece,
— +b* is a measure of the degree of yellowness of the test piece, and
— –b* is a measure of the degree of blueness of the test piece.
If both a* and b* are equal to zero, the test piece is grey.
[SOURCE: ISO 5631-3:2014, 3.6, modified]
2.5.1
CIELAB colour (C/2°)
***
(,La ,)b
L*, a* and b* values of the sample according to the CIELAB 1976 system, evaluated according to the
CIE 1931 (2°) standard colorimetric observer and the CIE illuminant C
2.5.2
CIELAB colour (D65/10°)
***
(,La ,)b
L*, a* and b* values of the sample according to the CIELAB 1976 system, evaluated according to the
CIE 1964 (10°) standard colorimetric observer and the CIE standard illuminant D65
2.5.3
CIELAB colour (D50/2°)
***
(,La ,)b
L*, a* and b* values of the sample according to the CIELAB 1976 system, evaluated according to the
CIE 1931 (2°) standard colorimetric observer and the CIE illuminant D50
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ISO/TR 10688:2015(E)
2.5.4
CIELAB colour difference
*
ΔE
ab
distance in the CIELAB colour space between two colour stimuli
2.6
effective residual ink concentration
ERIC number
ratio of the light absorption coefficient of pulp or paper containing ink to the light absorption coefficient
of the ink itself, both being determined at a wavelength of 950 nm
Note 1 to entry: The ERIC number is dimensionless.
[SOURCE: ISO 22754:2008, 3.6]
2.7
fluorescence component
F or F for specified CIE illuminant
B,S W,S
S
fluorescence component is used as a measure of the extent to which the brightness (F ) or whiteness
B
(F ) of the material is affected by emission from added fluorescent whitening agent (FWA) when the
W
light source of the specified CIE illuminant (S = C or D65) emits UV radiation
Note 1 to entry: Relevant standards: ISO 2470-1, ISO 2470-2, ISO 11475, ISO 11476.
Note 2 to entry: Examples of codification:
— F : fluorescence component calculated for C/2° brightness measurement;
B C
— F : fluorescence component calculated for D65/10° whiteness measurement.
W, D65
2.8
fluorescent whitening agent
FWA
fluorescing materials absorbing ultraviolet light and converting it into visible blue light
Note 1 to entry: The fluorescing light adds to light reflected by the pulp in the blue range and compensates for the
absorbed share of the light.
Note 2 to entry: The absorption maximum of the usual FWAs is around 360 nm in the UV range and their
maximum of emission is in the blue range of the visible light at approximately 440 nm. By this fact, the yellow tint
of the bleached pulp is compensated and seen by the human eye as white.
Note 3 to entry: FWAs in paper can only be effective when they are exposed to a light source with an adequate
component of UV light. Light emitted by incandescent lamps and some LEDs have practically no UV component, ie
radiation with a wavelength of less than 400 nm. FWAs are not sufficiently activated by such light sources. Daylight
does contain an adequate UV component although the intensity of the light and the relative contribution of the UV
component depends on the time of day, time of the year, geographical standpoint, weather conditions, etc.
Note 4 to entry: This term is often equivalent to optical brightening agent (OBA) (2.25).
[SOURCE: Bayer Blankophor — fluorescent whitening agents for the paper industry]
2.9
gloss
mode of appearance by which reflected highlights of objects are perceived as
superimposed on the surface due to the directionally selective properties of that surface
[SOURCE: CIE S 017/E:2011 ILV, 17-500]
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2.10
illuminant
radiation with a relative spectral power distribution defined over the wavelength range that influences
object colour perception
Note 1 to entry: In everyday English, this term is not restricted to this sense, but is also used for any kind of light
falling on a body or scene.
[SOURCE: CIE S 017/E:2011 ILV, 17-554]
2.11
light-scattering coefficient
s
fraction of the spectral radiant flux diffusely incident on a differential layer within a material that is
reflected when the flux passes through the layer, divided by the thickness of the layer
Note 1 to entry: The flux referred to is a radiant flux across the differential layer.
Note 2 to entry: It is assumed that no reflection occurs at the boundaries of the material.
Note 3 to entry: In a two-flux system, the scattering coefficient is equal to the net transfer of flux from the
stronger flux to the weaker flux in a differential layer within a material divided by the product of the thickness of
the layer and the difference between the fluxes.
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.7]
2.12
light-scattering coefficient by reflectance factor measurements
s
v
coefficient calculated by application of the Kubelka-Munk equations to
luminance factor data weighted with respect to the CIE illuminant C, obtained in an instrument having
a specified geometry and calibrated in a specified manner, on the basis of grammage
2
Note 1 to entry: s is expressed in square metres per kilogram (m /kg).
v
2.13
light scattering coefficient at 950 nm by reflectance factor measurements
s
950
coefficient calculated by application of the Kubelka-Munk equations to
reflectance factor data obtained at a wavelength of 950 nm in an instrument having a specified
geometry and calibrated in a specified manner and taking into consideration the grammage
2
Note 1 to entry: Units: m /kg.
Note 2 to entry: The relevant equations are given in ISO 22754, Clause 9.
[SOURCE: ISO 22754:2008, 3.4, modified]
2.14
light-absorption coefficient
k
fraction of the spectral radiant flux diffusely incident on a differential layer within a material that is
absorbed when the flux passes through the layer, divided by the thickness of the layer
Note 1 to entry: The flux referred to is a radiant flux across the differential layer.
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.6]
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ISO/TR 10688:2015(E)
2.15
light-absorption coefficient by reflectance factor measurements
k
v
coefficient calculated by application of the Kubelka-Munk equations to
luminance factor data weighted with respect to the CIE illuminant C, obtained in an instrument having
a specified geometry and calibrated in a specified manner, on the basis of grammage
2
Note 1 to entry: k is expressed in square metres per kilogram (m /kg).
v
Note 2 to entry: light-scattering coefficient (2.11) and light-absorption coefficient (2.14) are strictly applicable to
monochromatic light but, for the purpose of this International Standard, the relevant light absorption and
scattering coefficients apply to broad-band radiation. In research work, s and k can and should be determined
v v
at the relevant wavelength for the study concerned. As general descriptions of a given paper, they are defined
here in relation to the V()λ function and the CIE illuminant C.
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.9, modified]
2.16
light absorption coefficient at 950 nm by reflectance factor measurements
k
950
coefficient calculated by application of the Kubelka-Munk equations to
reflectance factor data obtained at a wavelength of 950 nm in an instrument having a geometry
according to ISO 2469 and having been calibrated as specified in ISO 2470-1 and ISO 11475 and taking
into consideration the grammage
2
Note 1 to entry: Units: m /kg.
Note 2 to entry: The relevant equations are given in ISO 22754, Clause 9.
[SOURCE: ISO 22754:2008, 3.5]
2.17
luminance factor (C), R
y
luminous reflectance factor, Y(C/2°)-value
reflectance factor defined with reference to the spectral luminous efficiency function V()λ and the
CIE illuminant C
Note 1 to entry: The visual efficiency function describes the sensitivity of the eye to light so that the luminance
factor corresponds to the attribute of visual perception of the reflecting surface.
Note 2 to entry: For computational purposes, the V()λ function is identical to the CIE 1931 colour matching
function y()λ .
Note 3 to entry: The luminance factor (C) is also known as the Y(C/2°)-value. In previous editions of ISO 9416 and
ISO 2471, it was referred to as the luminous reflectance factor.
Note 4 to entry: The CIE term “luminance factor” is a more general term since it does not specify the illuminant
or observer condition.
2.18
single-sheet luminance factor (C)
R
y,0
luminance factor (C) of a single sheet of paper with a black cavity as backing
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.3, modified]
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ISO/TR 10688:2015(E)
2.19
intrinsic luminance factor (C)
R
y,∞
luminance factor (C) of a layer or pad of material thick enough to be opaque, i.e. such that increasing
the thickness of the pad by doubling the number of sheets results in no change in the measured
reflectance factor
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.4, modified]
2.20
spectral luminous efficiency
V()λ for photopic vision
ratio of the radiant flux at wavelength λ to that at wavelength λ , such that both produce equally
m
intense luminous sensations under specified photometric conditions, and λ is chosen so that the
m
maximum value of this ratio is equal to one
Note 1 to entry: Function describing the sensitivity to light of the human eye at different wavelengths.
Note 2 to entry: λ =555nm.
m
Note 3 to entry: For computational purposes, the V()λ function is identical with the y()λ function for the
CIE 1931 (2°) standard observer.
[SOURCE: CIE S 017/E:2011, 17-1222]
2.21
metameric colour stimuli
spectrally different colour stimuli that have the same tristimulus values in a specified colorimetric system
Note 1 to entry: Equivalent term: “metamers”.
Note 2 to entry: The corresponding property is called “metamerism”.
[SOURCE: CIE S 017/E:2011: ILV, 17-768 and 17-769]
2.22
metamerism index
degree of colour mismatch, calculated in the form of a colour difference, caused by substituting a
test illuminant (observer) of different relative spectral composition (responsivity) for the reference
illuminant (observer)
Note 1 to entry: The colour difference is evaluated using a CIE colour difference formula and it should be clearly
stated which formula has been used.
[SOURCE: CIE S 017/E: 2011: ILV, 17-770]
2.23
diffuse reflectance factor
diffuse radiance factor
for the purpose of this Technical Report, only diffuse reflectance factor is considered.
Note 1 to entry: For non-fluorescent materials, the diffuse radiance factor, β, is simply the diffuse reflectance
factor, R.
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ISO/TR 10688:2015(E)
2.23.1
diffuse reflectance factor
R
ratio of the radiation (reflectance) reflected and emitted from a body to that reflected from the perfect
reflecting diffuser under the same conditions of diffuse illumination and normal detection
Note 1 to entry: The ratio is often expressed as a percentage.
Note 2 to entry: In the context of ISO 2469 and related standards, the irradiation is diffuse and the direction of
detection is perpendicular to the surface of the specimen (d:0 geometry).
A gloss trap ensures that there is negligible irradiation from directions close to the direction of detection.
Note 3 to entry: This term is often expressed simply as reflectance factor.
[SOURCE: ISO 2469:2014, 3.5, modified]
2.23.2
intrinsic diffuse reflectance factor
R
∞
diffuse reflectance factor of a layer or pad of material thick enough to be opaque, i.e. such that increasing
the thickness of the pad by doubling the number of sheets results in no change in the measured diffuse
reflectance factor
Note 1 to entry: The diffuse reflectance factor of a single non-opaque sheet is dependent on the background and
is not a material property.
[SOURCE: ISO 2469:2014, 3.6, modified]
2.23.3
spectral diffuse reflectance factor
R()λ
R()λ
i
reflectance factor expressed as a function of wavelength
Note 1 to entry: In this Technical Report, a wavelength-specific reflectance factor is indicated as R()λ . In
computational contexts, the reflectance factor variable is denoted R()λ .
i
2.24
opacity
ratio of the single-sheet luminous reflectance factor (C), R , to the intrinsic luminous reflectance
y,0
factor, R , of the same sample
y,∞
Note 1 to entry: The single-sheet reflectance factor is defined as the reflectance factor of a single sheet of paper
with a black cavity as backing.
2.25
optical brightening agent
OBA
see fluorescent whitening agent (2.8)
Note 1 to entry: This term is often equivalent to fluorescent whitening agent (FWA).
2.26
source
object that produces light or other radiant flux
[SOURCE: CIE S 017/E:2011, 17.1202]
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ISO/TR 10688:2015(E)
2.27
CIE tint, T and T
W W,10
green/red tint
measure of the deviation from CIE whiteness of the test material towards the green or red region
Note 1 to entry: The deviation is expressed as CIE tint units.
Note 2 to entry: A positive value of T or T indicates a greenish tint and a negative value indicates a reddish tint.
w w,10
Note 3 to entry: T refers to C/2° conditions and T refers to D65/10° conditions.
w w,10
2.28
transmittance
τ
ratio of the transmitted radiant or luminous flux to the incident flux under given conditions
(CIE Publ 17.4 - 845-04-59)
[SOURCE: ISO 22891:2013, 3.6]
2.29
regular transmittance
τ
r
ratio of the regularly transmitted part of the (whole) transmitted flux to the incident flux
(CIE S 0117/E:2011 ILV, 17-1079)
[SOURCE: ISO 22891:2013, 3.7]
2.30
diffuse transmittance
τ
d
ratio of the diffusely transmitted part of the (whole) transmitted flux to the incident flux
(CIE S 017/E: 2011 ILV, 17-308)
Note 1 to entry: ττ=+τ
rd
[SOURCE: ISO 22891:2013, 3.8]
2.31
transmittance from luminous reflectance factor measurement
T
y
transmittance obtained by measurement of reflectance factors and subsequent calculation as
defined in ISO 22891
2.32
tristimulus values
X, Y, Z
X , Y , Z
10 10 10
amounts of the three reference colour stimuli, in a given chromatic system, required to match the
stimulus considered
Note 1 to entry: Depending on the observer conditions, the tristimulus values are represented differently.
Note 2 to entry: In ISO 5631-1, the CIE 1931 (2°) standard observer and the CIE illuminant C are used to define
the trichromatic system.
Note 3 to entry: In ISO 5631-2, the CIE 1964 (10°) standard observer and the CIE standard illuminant D65 are
used to define the trichromatic system.
Note 4 to entry: In ISO 5631-3, the CIE 1931 (2°) standard observer and the CIE illuminant D50 are used to define
the trichromatic system.
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ISO/TR 10688:2015(E)
Note 5 to entry: The tristimulus values (X, Y, Z) without subscript are used for the CIE 1931 (2°) standard
observer. The subscript 10 is used for the CIE 1964 (10°) standard observer
[SOURCE: ISO 5631-3:2014, 3.5, modified]
2.33
dominant wavelength
λ
d
wavelength of the monochromatic stimulus that, when additively mixed in
suitable proportions with the specified achromatic stimulus, matches the colour stimulus considered in
the CIE 1931 x, y chromaticity diagram
Note 1 to entry: Unit: nm.
Note 2 to entry: In the case of purple stimuli, the dominant wavelength is replaced by the complementary wavelength
[SOURCE: eILV of the Jan 2014 CIE website, 17.345]
2.34
CIE-whiteness
W
measure of CIE whiteness derived from the CIE tristimulus values determined under the conditions
specified in relevant International Standard (ISO 11475, ISO 11476)
Note 1 to entry: The CIE whiteness is expressed in CIE whiteness units.
Note 2 to entry: The observer and illuminant should be specified as a suffix, e.g. W .
D6510
Note 3 to entry: If the sample is fluorescent, the UV content in the radiation falling on the sample should
correspond to UV(D65) or UV(C) conditions, respectively, to meet the requirements of ISO 11475 or ISO 11476.
Note 4 to entry: For paper and board and for outdoor daylight conditions, W , i.e. D65/10° is used, and for
D6510
indoor illumination conditions, W , i.e. C/2°, is used.
C2
2.35
yellowness index
YI
measure of the extent to which a nearly achromatic stimulus deviates in yellowness from an achromatic
stimulus having the same Y-value
3 Calculat
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 10688
Première édition
2015-11-15
Papiers, cartons et pâtes —
Équations et termes de base pour
propriétés optiques
Paper, board and pulps — Basic terms and equations for optical
properties
Numéro de référence
ISO/TR 10688:2015(F)
©
ISO 2015
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ISO/TR 10688:2015(F)
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ISO/TR 10688:2015(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Termes et définitions . 1
2.1 Degré de blancheur . 1
3 Calculs . 9
3.1 Apparence de couleur, composantes trichromatiques . 9
3.2 Facteur de réflectance, valeur Y, opacité, transmittance .13
3.2.1 Facteur de réflectance, R .13
3.2.2 Facteur de réflectance lumineuse, R .
y 13
3.2.3 Valeur Y (C/2°) .14
3.2.4 Opacité .14
3.2.5 Transmittance à partir de mesurages du facteur de réflectance lumineuse .14
3.3 Degré de blancheur .15
3.4 Coefficient de diffusion et d’absorption de la lumière .16
3.4.1 Conditions pour la théorie de Kubelka-Munk .16
3.4.2 Calculs de s et k .16
3.5 Coordonnées trichromatiques .18
3.6 Longueur d’onde dominante .18
3.7 Coordonnées dans l’espace chromatique CIELAB .19
3.8 Différences de couleur dans l’espace chromatique CIELAB.21
3.9 Degré de blanc et teinte CIE .22
3.9.1 Teinte CIE .22
3.9.2 Degré de blanc CIE, W .22
3.10 Composante de fluorescence .23
3.11 Indice de métamérisme .23
3.12 Indice de jaunissement .24
Bibliographie .25
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ISO/TR 10688:2015(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO, participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer
un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos -
Informations supplémentaires
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 6, Papiers, cartons et pâtes.
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
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ISO/TR 10688:2015(F)
Introduction
Les Normes internationales publiées par l’ISO/TC 6 relatives à la détermination des propriétés optiques
contiennent de nombreuses définitions et formules qui sont utilisées pour réaliser les mesurages
optiques et les calculs sur des papiers et cartons.
Il est très utile pour l’industrie des pâtes et papiers d’utiliser ces Normes internationales pour avoir
accès à un seul document regroupant l’ensemble des diverses formules requises pour le calcul de ces
propriétés optiques. Le présent Rapport technique est basé sur une norme d’essai SCAN initialement
publiée en 1994 et révisée en 2003.
Le présent Rapport technique contient non seulement les formules, mais aussi les valeurs de
différentes constantes qui apparaissent dans ces formules. Il est particulièrement utile de disposer
des différentes formules, mais également de ces constantes, normalisées et réunies dans un seul
document lorsque de nouveaux logiciels sont développés par un fabricant d’appareils ou un laboratoire
indépendant afin de s’assurer que des expressions exactement identiques soient utilisées pour ces
calculs dans tous les laboratoires du monde lorsque des mesurages sont effectués conformément aux
normes élaborées par l’ISO/TC 6.
© ISO 2015 – Tous droits réservés v
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RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 10688:2015(F)
Papiers, cartons et pâtes — Équations et termes de base
pour propriétés optiques
1 Domaine d’application
Le présent Rapport technique fournit un récapitulatif des formules utilisées pour déterminer les
propriétés optiques des pâtes, papiers et cartons. Le présent Rapport technique doit être utilisé
conjointement aux Normes internationales particulières relatives à la détermination des propriétés
optiques souhaitées.
Le présent Rapport technique fournit les informations nécessaires aux personnes impliquées dans le
développement de logiciels de calcul des propriétés optiques conformément aux normes ISO en vigueur.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
2.1 Degré de blancheur
2.1.1
degré de blancheur ISO, R457
facteur de réflectance diffuse dans le bleu, niveau d’UV C
facteur de luminance (réflectance) diffuse intrinsèque, mesuré avec un réflectomètre présentant les
caractéristiques décrites dans l’ISO 2469, équipé d’un filtre ou doté d’une fonction correspondante,
ayant une longueur d’onde efficace de 457 nm et une largeur de bande à mi-hauteur de 44 nm et réglé de
manière que la teneur en UV du rayonnement incident arrivant sur l’éprouvette corresponde à celle de
l’illuminant CIE C
Note 1 à l’article: Les facteurs de la fonction de pondération donnés dans l’ISO 2470-1, Annexe A, décrivent plus
précisément la fonction du filtre.
[SOURCE: ISO 2470-1:2009, 3.4, modifiée]
2.1.2
degré de blancheur D65, R457
D65
facteur de réflectance diffuse dans le bleu, niveau d’UV D65
facteur de luminance (réflectance) diffuse intrinsèque, mesuré avec un réflectomètre présentant les
caractéristiques décrites dans l’ISO 2469, équipé d’un filtre ou doté d’une fonction correspondante,
ayant une longueur d’onde efficace de 457 nm et une largeur de bande à mi-hauteur de 44 nm et réglé de
manière que la teneur en UV du rayonnement incident arrivant sur l’éprouvette corresponde à celle de
l’illuminant normalisé CIE D65
Note 1 à l’article: Les facteurs de la fonction de pondération donnés dans l’ISO 2470-2, Annexe A et Tableau A.1,
décrivent plus précisément la fonction du filtre.
[SOURCE: ISO 2470-2:2008, 3.4, modifiée]
2.2
fonctions colorimétriques CIE
R()λ
fonctions dans le système colorimétrique normalisé CIE 1931 décrivant les composantes
trichromatiques X, Y, Z pour des stimuli de couleur monochromatique de luminance équivalente et dans
lesquelles la longueur d’onde λ est une variable
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ISO/TR 10688:2015(F)
2.3
fonctions colorimétriques CIE
xy()λλ,(10 )(,z λ)
10 10
fonctions dans le système colorimétrique normalisé CIE 1964 décrivant les composantes
trichromatiques X , Y , Z pour des stimuli de couleur monochromatique de luminance équivalente
10 10 10
et dans lesquelles la longueur d’onde λ est une variable
2.4
coordonnées trichromatiques
rapport de chacune des trois composantes trichromatiques à leur somme
Note 1 à l’article: La somme des trois coordonnées trichromatiques étant égale à 1, deux suffisent pour définir
une chromatiсité.
Note 2 à l’article: Dans les systèmes colorimétrique normalisés CIE, les coordonnées trichromatiques sont
représentées par les symboles x, y, z et x , y , z .
10 10 10
[SOURCE: CIE S 017/E:2011 ILV, 17-145]
2.5
espace chromatique CIELAB
espace chromatique à trois dimensions approximativement uniforme, obtenu en portant en coordonnées
rectangulaires les grandeurs L*, a*, b* définies par les formules données en 3.7
Note 1 à l’article: La grandeur L* est une mesure de la clarté de l’éprouvette, où L* = 0 correspond au noir et
L* = 100 est définie comme étant le diffuseur parfait par réflexion. Visuellement, les grandeurs a* et b*
représentent respectivement les axes rouge-vert et jaune-bleu de l’espace chromatique, de telle sorte que:
— +a* est une mesure de la composante monochromatique rouge de l’éprouvette,
— –a* est une mesure de la composante monochromatique verte de l’éprouvette,
— +b* est une mesure de la composante monochromatique jaune de l’éprouvette, et
— –b* est une mesure de la composante monochromatique bleue de l’éprouvette.
Si a* et b* sont tous les deux égaux à zéro, l’éprouvette est grise.
[SOURCE: ISO 5631-3:2014, 3.6, modifiée]
2.5.1
couleur CIELAB (C/2°)
***
(,La ,)b
coordonnées L*, a* et b* de l’échantillon selon le système CIELAB 1976, évaluées en utilisant l’observateur
colorimétrique normalisé CIE 1931 (2°) et l’illuminant CIE C
2.5.2
couleur CIELAB (D65/10°)
***
(,La ,)b
coordonnées L*, a* et b* de l’échantillon selon le système CIELAB 1976, évaluées en utilisant l’observateur
colorimétrique normalisé CIE 1964 (10°) et l’illuminant normalisé CIE D65
2.5.3
couleur CIELAB (D50/2°)
***
(,La ,)b
coordonnées L*, a* et b* de l’échantillon selon le système CIELAB 1976, évaluées en utilisant l’observateur
colorimétrique normalisé CIE 1931 (2°) et l’illuminant CIE D50
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2.5.4
différence de couleur CIELAB
*
ΔE
ab
distance dans l’espace chromatique CIELAB entre deux stimuli de couleur
2.6
concentration effective en encre résiduelle
nombre ERIC
rapport du coefficient d’absorption de la lumière de pâtes ou de papiers contenant de l’encre au
coefficient d’absorption de la lumière de l’encre proprement dite, chacun étant déterminé à une longueur
d’onde de 950 nm
Note 1 à l’article: Le nombre ERIC est sans dimension.
[SOURCE: ISO 22754:2008, 3.6]
2.7
composante de fluorescence
F ou F pour un illuminant CIE spécifié S
B,S W,S
la composante de fluorescence est utilisée comme une mesure de l’importance de la modification du
degré de blancheur (F ) ou du degré de blanc (F ) du matériau par l’émission d’un agent d’azurage
B W
fluorescent (FWA) ajouté lorsque la source lumineuse de l’illuminant CIE spécifié (S = C ou D65) émet
un rayonnement UV
Note 1 à l’article: Normes pertinentes: ISO 2470-1, ISO 2470-2, ISO 11475, ISO 11476.
Note 2 à l’article: Exemples de codification:
— F : composante de fluorescence calculée pour le mesurage du degré de blancheur C/2°;
B C
— F : composante de fluorescence calculée pour le mesurage du degré de blanc D65/10°.
W, D65
2.8
agent d’azurage fluorescent
FWA
matériaux fluorescents absorbant la lumière ultraviolette et en la transformant en lumière bleue visible
Note 1 à l’article: La lumière émise par fluorescence s’ajoute à la lumière réfléchie par la pâte dans le domaine
bleu et compense la part absorbée de la lumière.
Note 2 à l’article: L’absorption maximale des agents d’azurage fluorescents courants se situe à environ 360 nm dans
le domaine UV et leur émission maximale se situe dans le domaine bleu de la lumière visible à environ 440 nm. De
ce fait, la teinte jaune de la pâte blanchie est corrigée et perçue comme blanche par l’œil humain.
Note 3 à l’article: Dans le papier, les agents d’azurage fluorescents ne peuvent être efficaces que lorsqu’ils sont
exposés à une source lumineuse ayant une composante adéquate de lumière UV. La lumière émise par les lampes
à incandescence et certaines LED ne comporte pratiquement aucune composante UV, c’est-à-dire un rayonnement
ayant une longueur d’onde inférieure à 400 nm. Les agents d’azurage fluorescents ne sont pas suffisamment
activés par de telles sources lumineuses. La lumière du jour présente une composante UV adéquate bien que
l’intensité de la lumière et la contribution relative de la composante UV dépendent du moment de la journée, de la
période de l’année, de la situation géographique, des conditions météorologiques, etc.
Note 4 à l’article: Ce terme est souvent équivalent à agent d’azurage optique (OBA) (2.25).
[SOURCE: Bayer Blankophor — agents d’azurage fluorescents pour l’industrie papetière]
2.9
brillant
aspect dans lequel on perçoit des reflets lumineux d’objets comme superposés à la
surface par suite des propriétés directionnelles sélectives de cette surface
[SOURCE: CIE S 017/E:2011 ILV, 17-500]
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2.10
illuminant
rayonnement dont la répartition spectrale relative d’énergie est définie dans le domaine des longueurs
d’onde capables d’influencer la perception de la couleur des objets
Note 1 à l’article: En anglais courant, ce terme n’est pas limité à ce sens particulier mais il est aussi utilisé pour
n’importe quelle lumière tombant sur un objet ou une scène.
[SOURCE: CIE S 017/E:2011 ILV, 17-554]
2.11
coefficient de diffusion de la lumière
s
fraction du flux énergétique spectral incident de façon diffuse sur une couche différentielle à l’intérieur
d’un matériau qui est réfléchie lorsque le flux passe traverse la couche, divisée par l’épaisseur de la couche
Note 1 à l’article: Le flux auquel il est fait référence est un flux énergétique traversant la couche différentielle.
Note 2 à l’article: Il est supposé qu’aucune réflexion ne se produit aux limites du matériau.
Note 3 à l’article: Dans un système à deux flux, le coefficient de diffusion est égal au transfert net de flux entre le
flux le plus puissant et le flux le plus faible dans une couche différentielle à l’intérieur d’un matériau, divisé par le
produit de l’épaisseur de la couche et de la différence entre les flux.
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.7]
2.12
coefficient de diffusion de la lumière par mesurages du facteur de réflectance
s
v
coefficient calculé sur la base du grammage en appliquant les équations
de Kubelka-Munk aux données du facteur de luminance pondérées par rapport à l’illuminant CIE C,
obtenues sur un appareil ayant une géométrie spécifiée et étalonné d’une manière spécifiée
2
Note 1 à l’article: s est exprimé en mètres carrés par kilogramme (m /kg).
v
2.13
coefficient de diffusion de la lumière à 950 nm par mesurages du facteur de réflectance
s
950
coefficient calculé en tenant compte du grammage en appliquant les
équations de Kubelka-Munk aux données du facteur de réflectance obtenues à une longueur d’onde de
950 nm sur un appareil ayant une géométrie spécifiée et étalonné d’une manière spécifiée
2
Note 1 à l’article: Unités: m /kg.
Note 2 à l’article: Les équations appropriées sont données dans l’ISO 22754, Article 9.
[SOURCE: ISO 22754:2008, 3.4, modifiée]
2.14
coefficient d’absorption de la lumière
k
fraction du flux énergétique spectral incident de façon diffuse sur une couche différentielle à l’intérieur
d’un matériau qui est absorbée lorsque le flux passe traverse la couche, divisée par l’épaisseur de la couche
Note 1 à l’article: Le flux auquel il est fait référence est un flux énergétique traversant la couche différentielle.
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.6]
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ISO/TR 10688:2015(F)
2.15
coefficient d’absorption de la lumière par mesurages du facteur de réflectance
k
v
coefficient calculé sur la base du grammage et en appliquant les équations
de Kubelka-Munk aux données pour le facteur de luminance pondérées par rapport à l’illuminant CIE C,
obtenues sur un appareil ayant une géométrie spécifiée et étalonné d’une manière spécifiée
2
Note 1 à l’article: k est exprimé en mètres carrés par kilogramme (m /kg).
v
Note 2 à l’article: coefficient de diffusion de la lumière (2.11) et coefficient d’absorption de la lumière (2.14)
s’appliquent strictement à une lumière monochromatique mais, pour les besoins de la présente Norme
internationale, les coefficients pertinents d’absorption et de diffusion de la lumière s’appliquent aux rayonnements
à large bande. Dans les travaux de recherche, s et k peuvent et devraient être déterminés à la longueur d’onde
v v
pertinente pour l’étude considérée. En tant que descripteurs généraux d’un papier donné, ils sont définis ici en
relation avec la fonction V()λ et l’illuminant CIE C.
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.9, modifiée]
2.16
coefficient d’absorption de la lumière à 950 nm par mesurages du facteur de réflectance
k
950
coefficient calculé en tenant compte du grammage et en appliquant les
équations de Kubelka-Munk aux données obtenues pour le facteur de réflectance à une longueur d’onde
de 950 nm, sur un appareil ayant une géométrie conforme à l’ISO 2469 et ayant été étalonné comme
spécifié dans l’ISO 2470-1 et l’ISO 11475
2
Note 1 à l’article: Unités: m /kg.
Note 2 à l’article: Les équations appropriées sont données dans l’ISO 22754, Article 9.
[SOURCE: ISO 22754:2008, 3.5]
2.17
facteur de luminance (C), R
y
facteur de réflectance lumineuse, valeur Y(C/2°)
facteur de réflectance défini par rapport à la fonction d’efficacité lumineuse relative spectrale V()λ et à
l’illuminant CIE C
Note 1 à l’article: La fonction d’efficacité visuelle décrit la sensibilité de l’œil à la lumière, de sorte que le facteur
de luminance corresponde à l’attribut de la sensation visuelle de la surface réfléchissante.
Note 2 à l’article: A des fins de calcul, la fonction V()λ est identique à la fonction colorimétrique y()λ de la CIE 1931.
Note 3 à l’article: Le facteur de luminance (C) est également connu comme la valeur Y(C/2°). Dans les éditions
précédentes de l’ISO 9416 et de l’ISO 2471, il était appelé facteur de réflectance lumineuse.
Note 4 à l’article: Le terme de la CIE «facteur de luminance» est un terme plus général car il ne spécifie pas les
conditions d’illuminant ni d’observateur.
2.18
facteur de luminance (C) d’une feuille unique
R
y,0
facteur de luminance (C) d’une feuille unique de papier posée sur un fond noir
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.3, modifiée]
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ISO/TR 10688:2015(F)
2.19
facteur de luminance intrinsèque (C)
R
y,∞
facteur de luminance (C) d’une couche de matériau ou d’une liasse suffisamment épaisse pour être
opaque, c’est-à-dire telle que l’augmentation de l’épaisseur de la liasse en doublant le nombre de feuilles
la constituant n’engendre aucune modification du facteur de réflectance mesuré
[SOURCE: ISO 9416:2009, 3.4, modifiée]
2.20
efficacité lumineuse relative spectrale
V()λ en vision photopique
rapport du flux énergétique de longueur d’onde λ au flux de longueur d’onde λ , les deux rayonnements
m
produisant des sensations lumineuses également intenses dans des conditions photométriques
spécifiées et λ étant choisie de façon que la valeur maximale de ce rapport soit égale à un
m
Note 1 à l’article: Fonction décrivant la sensibilité à la lumière de l’œil humain à différentes longueurs d’onde.
Note 2 à l’article: λ =555nm.
m
Note 3 à l’article: A des fins de calcul, la fonction V()λ est identique à la fonction y()λ pour l’observateur de
référence (2°) CIE 1931.
[SOURCE: CIE S 017/E:2011, 17-1222]
2.21
stimuli de couleur métamères
stimuli de couleur de compositions spectrales différentes qui ont les mêmes composantes
trichromatiques dans un système colorimétrique spécifié
Note 1 à l’article: Terme équivalent: «métamères».
Note 2 à l’article: La propriété correspondante est appelée «métamérisme».
[SOURCE: CIE S 017/E:2011: ILV, 17-768 et 17-769]
2.22
indice de métamérisme
degré de décalage de couleur, calculé sous la forme d’une différence de couleur, provoqué par le
remplacement de l’illuminant (observateur) normalisé par un illuminant (observateur) d’essai ayant
une composition (sensibilité) spectrale différente
Note 1 à l’article: La différence de couleur est évaluée en utilisant une formule de différence de couleur de la CIE
et il convient d’indiquer clairement la formule qui a été utilisée.
[SOURCE: CIE S 017/E: 2011: ILV, 17-770]
2.23
facteur de réflectance diffuse
facteur de luminance énergétique diffuse
pour les besoins du présent Rapport technique, seul le facteur de réflectance diffuse est pris en compte
Note 1 à l’article: Pour les matériaux non fluorescents, le facteur de luminance énergétique diffuse, β, est
simplement le facteur de réflectance diffuse, R.
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ISO/TR 10688:2015(F)
2.23.1
facteur de réflectance diffuse
R
rapport du rayonnement (réflectance) réfléchi et émis par un corps au rayonnement réfléchi par le
diffuseur parfait par réflexion, dans les mêmes conditions d’éclairage diffus et de détection normale
Note 1 à l’article: Ce rapport est souvent exprimé sous forme de pourcentage.
Note 2 à l’article: Dans le cadre de l’ISO 2469 et des normes connexes, l’irradiation est diffuse et la direction de
détection est perpendiculaire à la surface de l’éprouvette (géométrie d:0).
Un piège à brillant permet de s’assurer que l’irradiation provenant de directions proches de la direction de
détection est négligeable.
Note 3 à l’article: Ce terme est souvent simplement désigné par facteur de réflectance.
[SOURCE: ISO 2469:2014, 3.5, modifiée]
2.23.2
facteur de réflectance diffuse intrinsèque
R
∞
facteur de réflectance diffuse d’une couche de matériau ou d’une liasse suffisamment épaisse pour être
opaque, c’est-à-dire que l’augmentation de l’épaisseur de la liasse, en doublant le nombre de feuilles la
constituant, n’engendre aucune modification du facteur de réflectance diffuse mesuré
Note 1 à l’article: Le facteur de réflectance diffuse d’une feuille unique non opaque dépend du fond et n’est pas
une propriété du matériau.
[SOURCE: ISO 2469:2014, 3.6, modifiée]
2.23.3
facteur de réflectance diffuse spectrale
R()λ
R()λ
i
facteur de réflectance exprimé en fonction de la longueur d’onde
Note 1 à l’article: Dans le présent Rapport technique, un facteur de réflectance spécifique à une longueur d’onde
est désigné par R()λ . Dans des contextes de calcul, la variable facteur de réflectance est désignée par R()λ .
i
2.24
opacité
rapport du facteur de réflectance lumineuse (C) d’une feuille unique, R , au facteur de réflectance
y,0
lumineuse intrinsèque, R , du même échantillon
y,∞
Note 1 à l’article: Le facteur de réflectance lumineuse d’une feuille unique est défini comme le facteur de
réflectance d’une feuille unique de papier posée sur un fond noir.
2.25
agent d’azurage optique
OBA
voir agent d’azurage fluorescent (2.8)
Note 1 à l’article: Ce terme est souvent équivalent à agent d’azurage fluorescent (FWA).
2.26
source
objet produisant une lumière ou un autre flux énergétique
[SOURCE: CIE S 017/E:2011, 17.1202]
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ISO/TR 10688:2015(F)
2.27
teinte CIE, T et T
W W,10
teinte vert/rouge
mesure de la déviation de degré de blanc CIE du matériau soumis à l’essai vers la région du vert ou du
rouge
Note 1 à l’article: La déviation est exprimée en unités de teinte CIE.
Note 2 à l’article: Une valeur positive de T ou T indique une teinte tirant sur le vert, et une valeur négative
w w,10
une teinte tirant sur le rouge.
Note 3 à l’article: T se rapporte aux conditions C/2° et T se rapporte aux conditions D65/10°.
w w,10
2.28
transmittance
τ
rapport du flux énergétique ou lumineux transmis au flux incident dans les conditions données
(Publication CIE 17.4 — 845-04-59)
[SOURCE: ISO 22891:2013, 3.6]
2.29
transmittance régulière
τ
r
rapport de la partie régulièrement transmise du flux (total) transmis, au flux incident
(CIE S 0117/E:2011 ILV, 17-1079)
[SOURCE: ISO 22891:2013, 3.7]
2.30
transmittance diffuse
τ
d
rapport de la partie transmise par diffusion du flux (total) transmis, au flux incident
(CIE S 017/E: 2011 ILV, 17-308)
Note 1 à l’article: ττ=+τ
rd
[SOURCE: ISO 22891:2013, 3.8]
2.31
transmittance à partir du mesurage du facteur de réflectance lumineuse
T
y
transmittance obtenue par mesurage des facteurs
...
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