Die Kontrolle durch das menschliche
Auge ist trotz aller technischer
Messmethoden unerlässlich.

Bei der Messung der optischen Papiereigenschaften hängt das Ergebnis stark von der Lichtquelle und vom Betrachter ab. Die Lichtquelle selbst ist auf eine bestimmte in K (Kelvin) angegebene „Lichttemperatur" genormt. Da natürliches Tageslicht je nach Zeit, Ort, Wetter und anderen Einflussfaktoren ein unterschiedliches Spektrum aufweist, wurden repräsentativ für Tageslicht Normlichtarten festgelegt, die standardisierte, reproduzierbare Bedingungen gewährleisten. Ausschließlich unter diesen genormten Bedingungen kann die optische Eigenschaft der Papieroberfläche beurteilt werden.

Die Farbwahrnehmung des Auges ändert sich mit dem Blickwinkel (Objektgröße). Der ursprünglich 1931 von der CIE definierte Normalbeobachter beruht auf einem Sichtfeld von 2°. Im Jahr 1964 wurde zusätzlich ein Normalbeobachter mit einem weiteren Sichtfeld von 10° festgelegt.

Die wichtigsten optischen Charakteristika sind:

• Normlichtart D65
• Normlichtart D50
• Helligkeit und Weißegrad
• L*, a*, b* (CIE-Farbraum)
• Optische Aufheller
• Opazität

Normlichtart D65

Die CIE-Normlichtart D65 entspricht dem mittleren Tageslicht (bedeckter Himmel) mit einer Farbtemperatur von 65 00 Kelvin. Dieses Licht weist einen hohen Blauanteil auf, der für die Herstellung und Beurteilung von hochweißen, aufgehellten Papieren unverzichtbar ist. D65 -Normlicht wird für Aufsichtsvorlagen angewandt.

In den meisten Druckereien ist Normlichtart D50 verbreitet, denn Normlicht D50 ist die verbindliche Basis nach ISO 366 4 für das Vergleichen von Original und Reproduktion, das Abmustern von Vorlagen, Digitalproofs, Andruck und Auflagendruck.

Normlichtart D50

Die CIE-Normlichtart D50 simuliert das Mittagslicht bei direkter Sonneneinstrahlung mit 5000 Kelvin Farbtemperatur. Normlicht D50 wird zur Einschätzung des Druckergebnisses angewandt.

Der sichtbare Lichtbereich liegt zwischen 400 und 700 nm. Ultraviolett liegt unter 400 und Infrarot über 700 nm. Normlicht D50 lässt aufgrund des geringeren Blau- und UV-Anteils eine Differenzierung von Papieroberflächen mit hoher CIE-Weiße nur unzureichend zu. Normlicht D65 erlaubt nur bedingt eine Bewertung des Druckergebnisses wegen des geringeren Rotanteils.

Unterschiedliche Lichtarten und Betrachtungswinkel verursachen demzufolge
auch unterschiedliche Farbmesswerte.

Helligkeit und Weißegrad

Obwohl die Begriffe Helligkeit und Weißegrad manchmal austauschbar verwendet werden, gibt es zwischen den beiden einige Unterschiede hinsichtlich der Beschreibung der Papiereigenschaften.

Helligkeit (L*-Wert) ist die Fähigkeit des Papiers, alle Farben des Lichts gleichmäßig zu reflektieren. Er sagt aus, inwieweit ein Papier sichtbares Licht in allen Wellenlängen reflektiert. Ein wirklich weißes Papier wird einen hohen Reflexionsgrad haben und nicht das Licht einer Wellenlänge stärker reflektieren als das einer anderen. Die meisten weißen Papiersorten haben einen Gesamtreflexionsgrad von 80 - 100 %. Die Helligkeit ist ein wesentlicher Aspekt
für das Farbempfinden und bildet somit eine wichtige Basis für das Colormanagement.

Der CIE-Weißegrad (W10) entspricht einer optischen Erscheinung weißer Papiere mit oder ohne Weißtöner/Aufheller bei Beleuchtung mit einer tageslichtähnlichen Lichtquelle (D65 /10).

Im Gegensatz zur ISO Helligkeit, die auf den blauen Bereich des sichtbaren Spektrums beschränkt ist, basiert der CIE Weißegrad auf den Reflexionen, die über das gesamte Spektrum gemessen werden. Ein blaustichiges Papier wirkt für die meisten Betrachter weißer. Der CIE-Weißegrad ist dem menschlichen Sehvermögen nachempfunden. Er entspricht einem Durchschnittswert, der aus Untersuchungen mit verschiedenen Probanden ermittelt wurde.

L*, a*, b* (CIE-Farbraum)

Dieses Referenzfarbsystem beruht auf der Farbwahrnehmung gegenüberliegender Farben durch das menschliche Auge, die besagt, dass Farben weder gleichzeitig grün und rot, noch gleichzeitig gelb und blau sein können. Damit kann die Position
einer Farbe auf der Rot-Grün-Achse oder der Gelb-Blau-Achse genau durch einen einzelnen Wert beschrieben werden.

Mit Hilfe von drei rechtwinklig aufeinanderstehenden Koordinatenachsen
(L*, a*, b*) werden die Messwerte für den Farbeindruck der Oberfläche angegeben.

L* steht für Helligkeit.
Die Helligkeitsachse geht von 0 = Schwarz bis 100 = perfektes Weiß

a*: Positive a*-Werte sind Rot, negative Werte Grün, 0 = Grau

b*: Positive b*-Werte sind Gelb, negative Werte Blau, 0 = Grau

Optische Aufheller

Optische Aufheller werden in der Papierproduktion als Additive eingesetzt, um hochweißes Papier zu produzieren. Um die Wirkung des Aufhellers bewerten zu können, misst man die Reflexion bei 457 nm mit und ohne UV-Anteil.

Mit Hilfe von optischen Aufhellern (OBA oder FWA) wird unsichtbares ultraviolettes Licht in blaues sichtbares Licht umgewandelt. Damit erhöht sich die Helligkeit L* und der Farbort verschiebt sich zu Blau, d.h. der b*-Wert wird negativer.

Opazität

Opazität ist der Fachbegriff für die Undurchsichtigkeit des Papiers. Physikalisch ausgedrückt ist Opazität die Fähigkeit des Papiers, Licht zu absorbieren und zu reflektieren. Je größer die Lichtundurchlässigkeit, desto höher die Opazität. Papier soll möglichst lichtundurchlässig und damit undurchsichtig sein, damit Text und Bilder der Vorderseite nicht auf die Rückseite durchscheinen.

Licht, das auf der Papieroberfläche auftrifft, wird teils durchgelassen, teils absorbiert, zum größten Teil jedoch zerstreut und reflektiert. Je größer das Reflexionsvermögen des Papiers, desto besser die Opazität. Die Lichtbrechung hängt von der Anzahl der im Papier vorhandenen Faser/Luft- und Pigment/Luft-Übergänge ab.