在20世紀70年代光澤度儀（光澤計）開始流行。德國設備制造商開始大規(guī)模生產(chǎn)光澤計和標準板并以合理的價格銷售，這些光澤計和標準板適用于生產(chǎn)線使用。這些儀器是基于那個時代造紙工業(yè)使用的實驗室儀器。由于技術(shù)革新和更嚴格的審美需求，光澤單位（GU）的偏差顯著降低。一些儀器制造商聲稱他們的光澤計能精確至0.1GU，而應用規(guī)范往往指出1GU的范圍是驗收標準。這些標準現(xiàn)實嗎？為了回答這個問題，我們先了解一下國際標準（ISO和ASTM）中光澤度的定義，以及參考實驗室的測量情況。

光澤定義

要定義一個光澤單位，我們需定義一些參考點。這些標準中定義的光澤參考點是0GU和100GU參考標準。0GU參考標準是完全無光表面，反射為零。100GU的參照標準是基于黑色或石英玻璃。折射率是當光以特定波長從一種介質(zhì)傳遞到另一種介質(zhì)產(chǎn)生的角度變化，用于計算表面的反射率。通過使用菲涅耳方程可完成計算。這看起來似乎相當不錯，但在定義所使用的波長時存在著缺陷。ASTM和ISO用來定義100GU的參考標準時所使用的光譜線的波長不同。ISO采用d線（氦），而ASTM指的是D1-線（鈉）。這實際上有1.7納米的差異，但在標準化方面是一個重要的偏差，可能會導致意想不到的結(jié)果。

在一般情況下僅使用兩個參考點，這對于標準來說是非常薄弱的基礎。此外，這兩個點之間的線性關系只是基于假設。沒有方法來驗證這種假設的線性關系，因為還沒有被定義更多的參考點，因此是不可用的。

表面粗糙度

人們還發(fā)現(xiàn)了第二個沒有規(guī)定的參數(shù)。校準標準板的表面粗糙度不是菲涅爾公式的一部分，在相關的標準中也沒有考慮粗糙度。有些標準規(guī)定了平整度，測量光澤度的置信水平是多少？

但是粗糙度最多規(guī)定為“高度拋光”（這個高有多高呢？）。然而表面粗糙度確實影響表面的反射。儀器制造商用光澤校準板來證實在整個光澤度范圍內(nèi)用相同材料制備的產(chǎn)品的線性關系，但是表面的精加工情況各有不同，如粗糙度和紋理。

嚴格地說，按照菲涅耳公式和標準的定義，這些校準板應該具有相同的光澤值。然而，當由參考實驗室（NIST或BAM）測量時，他們會給出不同值。于是問題出現(xiàn)了，“難道表面粗糙度會影響光澤值？”答案是明確的：是的，確實是，并且影響顯著。

表1給出了幾個全球標準中使用的主要參數(shù)。由于這種差異造成的光澤值的差異最多可高達幾個光澤單位。

圖1給出了光澤度和粗糙度之間的關系。表面越粗糙，光澤度越低。該圖是光澤度與Ra值（表面粗糙度的算術(shù)平均值）的關系圖。所有數(shù)據(jù)都是從具有相同的折射率、用相同材料制成的黑玻璃板上得到的。

缺乏統(tǒng)一性

表面粗糙度和譜線波長這兩個問題是光澤度標準板統(tǒng)一的兩個系統(tǒng)性問題，這使得其操作時不可能同時符合多個標準。光澤計的幾何形狀和設計，通常適合于可在多個標準范圍內(nèi)運行。然而當按目前定義的標準板進行光澤計的校準時可能會產(chǎn)生問題，如表1所示。即使NIST和BAM著兩個主要的參考實驗室，彼此也不一致。NIST參照ASTM標準，而BAM參照ISO標準。

標準之間缺乏統(tǒng)一性的原因很難解釋。文獻研究并沒有發(fā)現(xiàn)有關光澤/反射與表面粗糙度關系的任何重要研究。對涂層進行了一些研究，但是通常限于霧影、鮮映性和桔皮——所有重要參數(shù)，但都沒有經(jīng)定義的參考標準值。說的委婉一些，光澤度標準至少值得商榷。

針對光與表面粗糙度的關系，進行了一些科學研究，如貝克曼-基爾霍夫散射理論。但沒有統(tǒng)一的理論能夠與菲涅爾公式聯(lián)系起來。科學地研究兩種理論是否可以結(jié)合起來創(chuàng)造出一種有關光澤度校準板的最終明確定義，以便測定統(tǒng)一的ISO和ASTM的絕對值。

除了光澤度標準板定義上的不確定性，還存在其它問題。每個人都想要他們的方法具有可追溯性這一點存在著嚴重危險。所有經(jīng)過認可的實驗室都需要將他們的標準板定期送去進行校準，需要追溯至參考標準。參考標準肯定應該比校準標準板具有更高的確定性。這將意味著使用的參考標準板需要每年定期進行檢查。

許多按照ISO17025認可的校準實驗室都能校準用戶標準板，這些標準板與各市售的光澤計一起提供，用另外的市售光澤計進行核查。這種光澤計本身是用BAM認證的標準板校準。在相關的100GU的范圍內(nèi)，BAM的不確定度高達±1GU。由于這一點，加上用于核查的市售光澤計的再現(xiàn)性和準確度，很容易造成高達幾個光澤單位的誤差。

BAM和NIST的主要參考標準板應根據(jù)其折射率進行檢查。在過去15年中，從未有過這兩個主要實驗室之間的交叉檢查。許多有關光澤度參考標準板方面的關系不太清楚，需要進一步理清楚，如粗糙度和光澤度之間的關系、譜線波長和校準線之間假定的線性關系。

目前的情況是ISO重新修訂ISO2813光澤度標準的動機之一。為了將標準正式提升為下一層次的工作文件，ISO需要進行循環(huán)試驗或?qū)嶒炇议g研究（ILS）。在這項研究中選擇一些領先品牌的市售光澤計。研究證明，實驗室間研究（ILS）中所使用的儀器數(shù)據(jù)表中指出的重復性和再現(xiàn)性數(shù)值不太現(xiàn)實。此外這些重復性和再現(xiàn)性數(shù)值所基于的數(shù)據(jù)隨著時間的推移都丟失了。基于標準循環(huán)試驗的測試結(jié)果，ISO已經(jīng)決定在ISO2813即將推出的版本中說明這些新的重復性（r）和再現(xiàn)性（R）水平，該水平是目前高端專業(yè)光澤計的可行性水平（表2）。

結(jié)論

ISO進行了更新ISO2813標準的第一步，但這只解決了問題的一部分。主要的問題是使用基準標準板。所有的數(shù)據(jù)都是從目前僅有的一種參考標準、沒有證據(jù)證明石英玻璃的假設線性關系。理想的情況是開發(fā)和定義一系列可靠的參考材料，在一系列范圍內(nèi)而不是僅僅一兩個點來證明光澤度參考值。一系列的參考文獻也將證明或反駁校準線的假設線性關系。似乎需要進行深入的科學研究來定義粗糙度和波長的影響，以便開發(fā)出一種基準標準使ISO和ASTM保持一致，并且不會留下任何問題。理想的情況是這些基準標準的精度水平至少是目前市售光澤計的十倍以上。

對行業(yè)來說，在全球范圍內(nèi)對光澤度定義的科學研究將會很有意義的。對所有有關光澤度的規(guī)范應檢查其可行性和正確性。雖然光澤度是很多行業(yè)在質(zhì)量控制方面公認接受的外觀標準，對光澤度標準的最新披露要求我們重新思考獲得準確結(jié)果的方法。