ISO 8254-3:2004
(Main)Paper and board — Measurement of specular gloss — Part 3: 20 degree gloss with a converging beam, TAPPI method
Paper and board — Measurement of specular gloss — Part 3: 20 degree gloss with a converging beam, TAPPI method
ISO 8254-3:2004 specifies a method for measuring the specular gloss of paper and board at an angle of 20° to the normal to the paper surface. It is applicable chiefly to highly glossy surfaces, such as cast-coated, lacquered, highly varnished or waxed papers and high-gloss ink films.
Papier et carton — Mesurage du brillant spéculaire — Partie 3: Brillant à 20 degrés avec un faisceau convergent, méthode TAPPI
L'ISO 8254-3:2004 spécifie une méthode de mesure du brillant spéculaire des papiers et cartons à 20° de la normale à la surface du papier. Elle est applicable principalement aux surfaces à haut brillant, telles que papiers couchés, laqués, hautement vernis ou cirés, et aux feuils d'encre à haut brillant.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8254-3
First edition
2004-11-01
Paper and board — Measurement of
specular gloss —
Part 3:
20° gloss with a converging beam, TAPPI
method
Papier et carton — Mesurage du brillant spéculaire —
Partie 3: Brillant à 20° avec un faisceau convergent, méthode TAPPI
Reference number
ISO 8254-3:2004(E)
©
ISO 2004
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ISO 8254-3:2004(E)
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ISO 8254-3:2004(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 8254-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 6, Paper, board and pulps.
ISO 8254 consists of the following parts, under the general title Paper and board — Measurement of specular
gloss:
Part 1: 75° gloss with a converging beam, TAPPI method
Part 2: 75° gloss with a parallel beam, DIN method
Part 3: 20° gloss with a converging beam, TAPPI method
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ISO 8254-3:2004(E)
Introduction
This part of ISO 8254 deals with the assessment of the specular gloss of paper and board at an angle of 20°,
using a converging beam geometry commonly known as the TAPPI method and described in TAPPI T653
([1] in the Bibliography). ISO 8254-1 and ISO 8254-2 deal with the measurement of specular gloss at 75°.
Although the word “measurement” is used, it should be noted that this is strictly speaking only an
“assessment”, because the definition of gloss (see 3.1) relates to a scale of visual perception whereas the
method described uses a physical measurement of mixed regular and diffuse reflection. The exact correlation
between the visual perception and the scale established by the physical measurement is not known. However,
this physical gloss scale has proved to be useful for a number of technical applications and consequently its
standardization is justified.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 8254-3:2004(E)
Paper and board — Measurement of specular gloss —
Part 3:
20° gloss with a converging beam, TAPPI method
1 Scope
This part of ISO 8254 specifies a method for measuring the specular gloss of paper and board at an angle of
20° to the normal to the paper surface. It is applicable chiefly to highly glossy surfaces, such as cast-coated,
lacquered, highly varnished or waxed papers and high-gloss ink films.
[1] [2]
NOTE This part of ISO 8254 has been developed from TAPPI T653 , from ISO 2813 and from ISO 8254-1.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 186, Paper and board — Sampling to determine average quality
ISO 187, Paper, board and pulps — Standard atmosphere for conditioning and testing and procedure for
monitoring the atmosphere and conditioning of samples
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
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
[3]
[CIE Publication No. 17.4:1987, definition 845.04.73 ]
3.2
regular reflection
specular reflection
reflection in accordance with the laws of geometrical optics, without diffusion
[3]
[CIE Publication No. 17.4:1987, definition 845.04.45 ]
3.3
diffuse reflection
diffusion by reflection in which, on the macroscopic scale, there is no regular reflection
[3]
[CIE Publication No. 17.4:1987, definition 845.04.47 ]
© ISO 2004 – All rights reserved 1
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ISO 8254-3:2004(E)
3.4
specular gloss
measured variable equal to 100 times the ratio of the luminous flux reflected by the test-piece surface into a
specified aperture at the specified angle of specular reflection to that reflected by a standard specularly
reflecting surface under the same conditions
4 Principle
Light incident on the test-piece surface at an angle of 20° to the normal and reflected from the surface at an
angle of 20° to the normal into a defined aperture is detected by a photodetector, the output of which is
displayed on a meter. The gloss scale is established by reference to the reflection from a standard black glass
of known refractive index.
5 Apparatus
5.1 Gloss meter
It has the general arrangement and relative dimensions of the principal parts described in Annex A. It consists
of
a) a source of light,
b) a lens giving a converging beam of light incident on the test piece,
c) a suitable device, such as a suction plate to hold the test piece flat, if required, and
d) a photodetector to receive and measure certain of the rays reflected by the test piece.
These components are combined in a light-tight housing that is matte black inside and is structurally and
optically stable at the operating temperature.
5.2 Gloss standards
5.2.1 Primary gloss standard: a flat, clean and polished surface, having a refractive index of 1,540 at
587,6 nm (the helium D-line). This may be shown by the Fresnel equations to measure 100 gloss units on a
scale related to the theoretical primary gloss standard. The theoretical primary specular gloss standard is an
ideal, completely reflecting plane mirror having an assigned gloss value of 2 199 (see [4] in the Bibliography).
5.2.2 High gloss reference standard: a clean plaque of polished black glass for which the 20° specular
reflectance has been computed from its refractive index measured at a wavelength of 587,6 nm.
If the refractive index differs from 1,540, the gloss value shall be calculated as follows;
GK= 100 * (1)
where
22
0,5 0,5
22 2 2 2
nncosεε−− sin n− sinε − cosε
() ()
+
0,5 0,5
22 2 2 2
nncosεε+− sin n− sinε + cosε
() ()
Kn,ε = (2)
()
2 2
0,5 0,5
222 22
1,540 cosεε−−1,540 sin 1,540− sinε− cosε
() ()
+
0,5 0,5
222 22
1,540 cosεε+−1,540 sin 1,540− sinε+ cosε
() ()
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ISO 8254-3:2004(E)
where
n is the refractive index of the glass;
ε is the angle of incidence.
When ε = 20°, the equation reduces to
22
0,5 0,5
22 2
0,9397 0,nn−−117 n−0,117 −0,9397
() ()
Kn(, 20°+) = 10,994 (3)
0,5 0,5
22 2
0,9397 0,nn−−117 n−0,117 +0,9397
() ()
NOTE If the refractive index is known, the gloss value may be calculated by adding or subtracting from 100,0 a value
of 0,29 for each 0,001 departure of the refractive index from the standard value of 1,540. For example, for a glass of
refractive index n = 1,523, the assigned gloss value G would be
0,29 1,540 − n
( )
G =100 −
0,001
= 290n − 346,60 (4)
=95,1
This method is, however, valid only for refractive index values between 1,50 and 1,54. It is not applicable to quartz
standards for which n is about 1,46.
5.2.3 Intermediate gloss standards, having a reflected flux distribution comparable with that of the paper
to be tested. Such standards may consist of ceramic tiles which are sufficiently flat to remain stationary
without rocking when placed in the measurement position and are uniform in gloss over a central region larger
in area than the illuminated area defined by Equations (A.3) and (A.4). Each of these tiles shall be calibrated
against the high gloss reference standard by a technically competent laboratory in an instrument conforming
to 5.1.
5.2.4 Working standards, having reflected flux distributions corresponding to different gloss levels,
calibrated in the instrument concerned against a range of intermediate gloss standards.
Store standards in a closed container when not in use. Keep them away from any dirt which may scratch or
mar their surfaces. Never place standards face down on a surface which may be dirty or abrasive. Always
hold standards by their side edges to avoid transferring oil from the skin to the standard surface. Clean
standards in warm water and mild detergent solution, brushing gently with a soft nylon brush. (Do not use
soap solutions to clean standards.) Rinse in hot running water (temperature near 65 °C) to remove detergent
solution, followed by a final rinse i
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 8254-3
Première édition
2004-11-01
Papier et carton — Mesurage du brillant
spéculaire —
Partie 3:
Brillant à 20° avec un faisceau
convergent, méthode TAPPI
Paper and board — Measurement of specular gloss —
Part 3: 20° gloss with a converging beam, TAPPI method
Numéro de référence
ISO 8254-3:2004(F)
©
ISO 2004
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ISO 8254-3:2004(F)
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Publié en Suisse
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ISO 8254-3:2004(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 8254-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 6, Papiers, cartons et pâtes.
L'ISO 8254 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Papier et carton — Mesurage du
brillant spéculaire:
Partie 1: Brillant à 75° avec un faisceau convergent, méthode TAPPI
Partie 2: Brillant à 75° avec un faisceau parallèle, méthode DIN
Partie 3: Brillant à 20° avec un faisceau convergent, méthode TAPPI
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ISO 8254-3:2004(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 8254 concerne l'évaluation du brillant spéculaire des papiers et cartons à 20° en
utilisant une géométrie de faisceau convergent, couramment appelée la méthode TAPPI et décrite dans
TAPPI T653 ([1] dans la Bibliographie). L'ISO 8254-1 et l'ISO 8254-2 traitent du mesurage du brillant
spéculaire à 75°.
Bien que le mot «mesurage» soit utilisé, il convient de noter qu'il s'agit strictement parlant d'une «évaluation»,
puisque la définition du brillant (voir 3.1) a trait à une échelle de perception visuelle, alors que la méthode
décrite utilise une mesure physique, à la fois de réflexion régulière et de réflexion diffuse. On ne connaît pas
la relation exacte existant entre la perception visuelle et l'échelle déterminée par la mesure physique.
Toutefois, cette échelle physique de brillant s'est révélée utile dans bon nombre d'applications techniques, et
de ce fait sa normalisation est justifiée.
iv © ISO 2004 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 8254-3:2004(F)
Papier et carton — Mesurage du brillant spéculaire —
Partie 3:
Brillant à 20° avec un faisceau convergent, méthode TAPPI
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 8254 spécifie une méthode de mesure du brillant spéculaire des papiers et cartons
à 20° de la normale à la surface du papier. Elle est applicable principalement aux surfaces à haut brillant,
telles que papiers couchés, laqués, hautement vernis ou cirés, et aux feuils d'encre à haut brillant.
[1] [2]
NOTE La présente partie de l'ISO 8254 s'inspire de TAPPI T 653 , de l'ISO 2813 et de l'ISO 8254-1.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 186, Papier et carton — Échantillonnage pour déterminer la qualité moyenne
ISO 187, Papier, carton et pâtes — Atmosphère normale de conditionnement et d'essai et méthode de
surveillance de l'atmosphère et de conditionnement des échantillons
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
brillant
aspect dont sont perçus des reflets lumineux d'objets comme superposés à la surface, par suite des
propriétés directionnelles sélectives de cette surface
[3]
[Publication CIE 17.4:1987, définition 845.04.73 ]
3.2
réflexion régulière
réflexion spéculaire
réflexion obéissant aux lois de l'optique géométrique, sans diffusion
[3]
[Publication CIE 17.4:1987, définition 845.04.45 ]
3.3
réflexion diffuse
diffusion par réflexion dans laquelle, à l'échelle macroscopique, la réflexion régulière ne se manifeste pas
[3]
[Publication CIE 17.4:1987, définition 845.04.47 ]
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ISO 8254-3:2004(F)
3.4
brillant spéculaire
variable mesurée égale à 100 × le rapport du flux lumineux réfléchi par la surface de l'éprouvette, dans une
ouverture spécifiée, selon l'angle spécifié de réflexion spéculaire, au flux réfléchi par une surface de référence
parfaitement réfléchissante dans les mêmes conditions
4 Principe
La lumière incidente arrivant sur la surface de l'éprouvette, selon un angle de 20° par rapport à la normale, est
réfléchie à partir de cette surface, selon un angle de 20° par rapport à la normale, et passe à travers une
ouverture définie, puis est détectée par un photodétecteur qui affiche le résultat sur un indicateur. L'échelle de
brillant est établie par référence à la réflexion d'un verre noir étalon, d'indice de réfraction connu.
5 Appareillage
5.1 Appareil de mesure du brillant
Sa disposition générale et les dimensions relatives de ses parties principales sont décrites dans l'Annexe A. Il
comprend
a) une source de lumière,
b) une lentille, donnant un faisceau convergent de rayonnement incident sur l'éprouvette,
c) un dispositif approprié, tel qu'une plaque à succion pour maintenir l'éprouvette plane, si nécessaire, et
d) un photodétecteur, recevant et mesurant une partie du rayonnement réfléchi par l'éprouvette.
Ces éléments sont combinés dans un boîtier étanche à la lumière, noir et mat à l'intérieur, et dont
l'agencement est mécaniquement et optiquement stable à la température de fonctionnement.
5.2 Étalons de brillant
5.2.1 Étalon primaire de brillant: surface plane, propre et polie, ayant un indice de réfraction de 1,540 à
587,6 nm (la raie D de l'hélium). Ceci peut être représenté par les équations de Fresnel afin de mesurer
100 unités de brillant sur une échelle associée à l'étalon théorique primaire de brillant. L'étalon de brillant
spéculaire primaire théorique est un miroir plan idéal, complètement réfléchissant, auquel on attribue une
valeur de brillant de 2 199 (voir [4] dans la Bibliographie).
5.2.2 Étalon de référence de brillant élevé: plaque propre de verre noir polie, dont le facteur de réflexion
spéculaire à 20° a été calculé à partir de son indice de réfraction, mesuré à la longueur d'onde de 587,6 nm.
Si l'indice de réfraction diffère de 1,540, la valeur de brillant doit être calculée comme suit:
GK= 100 * (1)
2 © ISO 2004 – Tous droits réservés
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ISO 8254-3:2004(F)
où
22
0,5 0,5
22 2 2 2
nncosεε−− sin n− sinε − cosε
() ()
+
0,5 0,5
22 2 2 2
nncosεε+− sin n− sinε + cosε
() ()
Kn,ε = (2)
()
2 2
0,5 0,5
222 22
1,540 cosεε−−1,540 sin 1,540− sinε− cosε
() ()
+
0,5 0,5
222 22
1,540 cosεε+−1,540 sin 1,540− sinε+ cosε
() ()
où
n est l'indice de réfraction du verre;
ε est l'angle d'incidence.
Lorsque ε = 20°, l'équation se réduit à
22
0,5 0,5
22 2
0,9397 0,nn−−117 n−0,117 −0,9397
() ()
Kn(, 20°+) = 10,994 (3)
0,5 0,5
22 2
0,9397 0,nn−−117 n−0,117 +0,9397
() ()
NOTE Si l'indice de réfraction est connu, la valeur de brillant peut être calculée en ajoutant à 100,0, ou en
retranchant de 100,0, une valeur de 0,29 pour chaque écart de 0,001 de l'indice de réfraction, à partir de la valeur normale
de 1,540. Par exemple, pour un verre ayant un indice de réfraction n de 1,523, la valeur de brillant assignée, G, est la
suivante:
0,29 1,540 − n
( )
G =100 −
0,001
= 290n − 346,60 (4)
=95,1
Cette méthode n'est valable toutefois que pour des valeurs de réfraction situées entre 1,50 et 1,54, elle ne s'applique pas
aux étalons de quartz pour lesquels n est d'environ 1,46.
5.2.3 Étalons intermédiaires de brillant, ayant une distribution de flux réfléchi comparable à celle des
papiers à évaluer. Ces étalons peuvent consister en des plaques céramiques, qui sont assez plates pour
demeurer stationnaires sans basculer quand elles sont positionnées pour la mesure, et qui sont uniformes,
quant au brillant, dans une zone centrale d'aire plus grande que l'aire illuminée définie par les Équations (A.3)
et (A.4). Chacune de ces plaques doit être étalonnée par rapport à l'étalon de référence de brillant élevé, par
un laboratoire techniquement compétent, sur un appareil conforme à 5.1.
5.2.4 Étalons de travail, ayant des distributions de flux réfléchi correspondant aux différents niveaux de
brillant, étalonnés avec l'instrument concerné par rapport à une série d'étalons intermédiaires de brillant.
Conserver les étalons dans une boîte fermée lorsqu'ils ne sont pas utilisés. Les maintenir à l'abri de toute
saleté susceptible de rayer ou de détériorer leur surface. Ne jamais faire reposer la face de ces étalons sur
une surface qui pourrait être sale ou abrasive. Toujours tenir les étalons par leurs faces latérales, pour éviter
de contaminer la surface de référence par des marques grasses de la peau. Nettoyer les étalons à l'eau
chaude et avec une solution de détergent doux, en les brossant doucement avec une brosse de nylon souple.
(Ne pas utiliser de savon pour nettoyer les étalons.) Rincer à l'eau chaude courante (température voisine de
65 °C) pour élim
...
Questions, Comments and Discussion
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