Misurare la brillantezza: i glossmetri

Un misuratore di brillantezza, o Glossmetro (da “gloss”, lucido in inglese), è uno strumento che viene utilizzato per misurare la riflessione speculare, dovuta alla brillantezza, di una superficie.

Il glossmetro è uno strumento utilizzato in numerose industrie, dalla carta all’automotive, ed è utilizzato in ogni passo del porcesso manifatturiero dalla materia prima al controllo qualità finale.

La brillantezza viene determinata proiettando un fascio di luce di intensità nota con un certo angolo di incidenza rispetto alla superfice e misurando l’intensità della luce riflessa nell’angolo opposto.

Sono possibili diversi angoli di incidenza per misurare la brillantezza di una superfice, la scelta dei quali dipende dal tipo di superficie da misurare. Per i materiali non metallici, come ad esempio vernici e plastica, maggiore è l’angolo di incidenza maggiore è la luce riflessa: questo è dovuto al fatto che parte della luce viene assorbita dal materiale, o dispersa, a seconda del colore. I metalli invece hanno una riflessione molto più alta, ed è quindi possibile tenere un angolo di incidenza inferiore.

Sono disponibili diversi standard internazionali che definiscono i vari tipi di glossmetri da utilizzare per i vari tipi di materiale, inclusi pitture, ceramica, carta, metalli e plastica. Molte industrie utilizzano il glossmetro come parte del processo di produzione e del controllo qualità, soprattutto l’industria automobilistica ne fa un uso intensivo lungo tutta la filiera, dalla fabbrica al negozio di riparazioni.

Cenni storici

Tra le numerose pubblicazioni a livello internazionale relative alla misura della brillantezza, i primi studi teorici e strumentali sono attribuiti a Ingersoill, che nel 1914 sviluppò uno strumento per misurare la lucentezza della carta: il “Glarimetro” di Ingersoll fu il primo strumento conosciuto sviluppato per misurare la brillantezza di un materiale, ed era basato sul principio che la luce viene polarizzata durante la riflessione speculare. Lo strumento utilizzava una luce incidente con un angolo di 57,5° e utilizzava un metodo di contrasto per sottrarre la componente speculare dalla luce riflessa utilizzando un elemnto polarizzante. Ingersoll completò con successo questo strumento e lo brevettò nel 1917.

Evoluzioni di questo primo prototipo si hanno nel 1922 grazie a Jones e nel 1937 grazie a Hunter.

Struttura

Un tipico glossmetro è costituito da un gruppo meccanico fisso con una sorgente luminosa standardizzata che proietta un fascio parallelo di luce sulla superfice di prova e da un ricevitore filtrato della luce riflessa sul provino.

In commercio sono disponibili diversi glossmetri conformi alle norme di riferimento e con vari angoli di incidenza. Questi strumenti vengono di solito calibrati con standard di riferimento che di solito sono fatti in vetro nero, piano e lucidato, con un indice di rifrazione di 1,567 per la linea del Sodio D, e al quale si assegna un valore di 100GU (gloss unit) per ogni geometria.

Misura e Selezione dell’angolo

Il glossmetro fornisce una modalità di misurazione della brillantezza quantificabile e ripetibile, assicurando la consistenza della misura attraverso una definizione precisa delle condizioni di illuminazione del provino. La configurazione della luce sorgente e del sensore permettono la valutazione di solo una piccola frazione della luce riflessa. I risultati della misura inoltre vengono definiti dal confronto con quantità di luce riflessa su una superfice di vetro nero con un dato indice di rifrazione (vedi sopra): il rapporto tra la luce riflessa del provino e quella dello standard in vetro nero, definisce le unità di brillantezza (GU).

L’angolo di misura si riferisce all’angolo tra la luce incidente e quella riflessa. Per coprire la maggior parte delle applicazione industriali, sono sufficenti 3 angoli: 20°, 60° e 85°. L’angolo di incidenza viene in genere scelto in base alla stima della brillantezza prima di effettuare la misura.

Stima di brillantezza	Valore misurato con geometria 60°	Note
Alta brillantezza	>70 GU	Se la misura supera i 70 GU, cambiare l’angolo di incidenza a 20°
Media brillantezza	10 – 70 GU
Bassa brillantezza	<10 GU	Se la misura è inferiore ai 10 GU, cambiare l’angolo di incidenza a 85°

Oltre a questi 3 tipi di geometria, sono previsti anche un tipo con geometria a 45° per misurare la brillantezza di ceramiche, film, tessili e alluminio anodizzato, e un tipo con geometria a 75° specifico per misurare la brillantezza di carta e materiali da stampa.

I gradi di brillantezza GU, o Gloss Unit

Come detto, per definire i gradi di brillantezza viene utilizzato uno standard di vetro nero con un dato indice di rifrazione e gli viene assegnato il valore di 100 GU, utilizzato quindi come punto superiore di calibrazione, mentre come valore 0 GU viene utilizzato un corpo perfettamente opaco. Questo tipo di scala viene utilizzata in genere per tutti i materiali non metallici, in quanto in genere i loro gradi di brillantezza rientrano in questo range di misura. Per altri materiali invece, ad alta riflettenza, come vetri o metalli lappati, si avranno valori molto alti di brillantezza, arrivando fino a 2000 GU. Ci sono poi i materiali trasparenti, per i quali si può arrivare a valori ancora superiori dati dalle riflessioni multiple del raggio incidente: per questi materiali è più sensato esprimere la brillantezza come % di riflessione piuttosto che come GU.

Comparazione tra i vari standard di riferimento

Standard	20°	60°	85°	45°	75°
	Alta brillantezza	Media Brillantezza	Bassa Brillantezza	Media Brillantezza	Bassa brillantezza
	Rivestimenti, vernici, plastiche e materiali simili			Ceramiche	Carta
ASTM C346				X
ASTM D523	X	X	X
ASTM C584		X
ASTM D2457	X	X		X
BS3900 D5	X	X	X
DIN 67530	X	X	X
DIN EN ISO 2813	X	X	X
EN ISO 7668	X	X	X	X
JI Z 8741	X	X	X	X	X
TAPPI T480					X

Limiti

Il glossmetro è utile per misurare la brillantezza di un materiale, tuttavia non riesce a rilevare alcuni difetti della superficie, che ne pregiudicano la qualità, come ad esempio l’effetto buccia d’arancia e la velatura. Per misurare questi difetti esistono strumenti più avanzati.

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