Opazität verschiedener Papiersorten

Opazität verschiedener Papiersorten

Mich hat interessiert wie durchscheinend eigentlich ein Blatt Papier so ist, deswegen habe ich mir ein Messverfahren dafür ausgedacht und nachgemessen.

Opazität = Undurchsichtigkeit

Opazität kommt vom lateinisch opacus, was abgedunkelt bedeutet. Ein opakes Papier ist also undurchsichtig. Eine Stahlplatte ist also relativ opak, ein Fenster ist nicht opak.

Für Papier ist die Opazität natürlich eine wichtige Eigenschaft, wer möchte beim Lesen schon den Text der Rückseite sehen. Andererseits gehen bestimmte Verarbeitungsschritte und Herstellungstechniken natürlich zwangsweise mit höherer oder geringerer Opazität einher. Bei der Herstellung von Transparentpapier werden die Papierfasern zum Beispiel zwischen Steinmessern plattgequetscht und deswegen besonders durchsichtig.

Das so genannte Streichen eines Papiers, das Beschichten der Oberfläche mit Pigmenten, Bindemitteln und anderen Zusätzen, wird in der Regel die Opazität erhöhen, andererseits fühlen sich nicht so stark gestrichene Papiere für die Hand oft besser an.

Messmethode

Es gibt ja viele Methoden, wie man das machen kann: Mit einem Photometer, einem improvisierten Photometer mit LED und Photodiode, man könnte natürlich auch unter dem Mikroskop über die Belichtungsmessung eine Fotoapparates nachmessen.

Ich dachte mir, dass eine sehr bequeme und leidlich realistische Vorgehensweise die folgende ist:

  1. Papier mit einem schwarzen Viereck bedrucken
  2. Papier falsch herum einscannen
  3. das sich durchzeichnende schwarze Viereck im Vergleich zum umgebenden Papier vermessen

Problem: Geringe Intensität

Natürlich ist die Intensität des durchzeichnenden schwarzen Vierecks sehr gering, für die Messung wäre es schöner, wenn sie etwas höher wäre.

Deswegen habe ich die Seiten auf der Rückseite mit Alufolie abgedeckt, die reflektiert mehr Licht zurück durch das Papier und erhöht so die Intensität der schwarzen Fläche im Vergleich zum umliegenden Papier.

Zusätzlich habe ich den Scan im 48-Bit Modus, also mit 16 Bit pro Kanal durchgeführt, dadurch ist der geringe Unterschied zwischen dunkel durchgezeichnetem Viereck und dem Rest des weißen Papiers besser aufgelöst.

Problem: Tonerauftrag

Natürlich ist nicht garantiert, dass der Toner auch auf allen Papieren gleich stark haftet. Einerseits halte ich das gerade für eine Stärke dieses Verfahrens, denn es geht natürlich nicht um photometrische Messwerte, sondern darum, wie stark sich in der Praxis eine Bedruckung oder Beschriftung durchzeichnet.

Andererseits ist natürlich die Haftung von Toner am Papier keinesfalls repräsentativ für die Haftung von Offsetdruck-Farbe oder Füllhalter-Tinte.

Wie auch immer: Ich habe die Tonerschichten unter dem Mikroskop begutachtet und für die getesteten Papiere den Tonerauftrag für unkritisch befunden.

Problem: Helligkeitsverteilung

Am Rand kann sich das Papier wellen, es hat dann mehr Abstand vom Scanner und wirkt – im Rahmen der hier relevanten minimalen Helligkeitsunterschiede – dunkler.

Ich habe deswegen darauf geachtet, dass das dunkle Viereck weit genug vom Rand entfernt ist und dafür gesorgt, dass die weiße Referenzfläche recht nah am schwarzen Viereck liegt, damit beide Bereich annähernd gleich belichtet werden.

Die Abbildungen weiter unten erlauben es die Helligkeitsverteilung zu beurteilen, du siehst deutlich, dass die Gleichmäßigkeit absolut ausreichend ist.

Berechnung

Den Messwert für die Opazität habe ich berechnet, in dem ich zunächst den Mittelwert über alle Pixel in den jeweiligen Bereichen ermittelt habe. So erhalte ich einen Wert für das dunkle Viereck und einen für das helle Viereck. Der Messwert für die Opazität (eigentlich eher für die Transparenz, der Wert wird größer, wenn die Opazität abnimmt) ergibt sich dann nach:

(1)   \begin{equation*} op = 100-\frac{dunkel}{hell}*100 \end{equation*}

Messung

Die folgende Abbildung zeigt die Scans mit den jeweiligen Rechtecken für das durchgezeichnete dunkle Quadrat (roter Rahmen) und die weiße Papierreferenz (grüner Rahmen).

Natürlich habe ich die hellen Farbwerte gespreizt. Wenn der Zahlenwert 0 dem dunkelsten Wert eines Kanals entspricht, und der Zahlenwert 1 dem hellsten Wert, in RGB also (0,0,0) schwarz wäre und (1,1,1) weiß, dann wären für die folgenden Abbildungen alle Werte unter 0.8 verworfen und die Werte zwischen 0.8 und 1 auf den vollen Bereich [0,1] aufgezogen.

Wichtig ist vielleicht noch anzumerken, dass ich die Farbkorrektur immer gleich vorgenommen habe! Die Abbildungen sollten also – cum grano salis – vergleichbar sein.

Farbe

Der Scanner ist kalibriert, von daher würde ich erwarten, da die Farbe durch die Bildaufbereitung nicht verändert wird, dass die Farbe in den Folgenden Abbildungen einen korrekten Eindruck von der prinzipiellen Farbigkeit der Papiersorte wiedergibt. Natürlich dramatisch verstärkt, im Prinzip aber zutreffend.

Bei zwei besonders weißen Papieren entsteht der Blaustich dadurch, dass der Zusatz von OBAs (Aufhellern die durch blaue Fluoreszenz den Gelbstich kompensieren sollen) natürlich für normale Lichtverhältnisse dosiert ist. Die extremen Lichtverhältnisse  und die starke Durchstrahlung durch die reflektierende Folie auf der Rückseite ruinieren diesen Plan und die OBA-Papiere wirken unter Umständen blaustichig.

Aufnahmen im Einzelnen

Opazitätsanalyse-Übersicht

Ergebnis

PapierTransparenzIndex
PU Zeta matt natur 100 g6.02100.
PU zeta matt weiß 100 g5.8998.
PU Medley Pure white 110 g5.5192.
Zeta matt natur 120 g5.0684.
IGEPA Design Offset natur 100 g/m5.0484.
PU Fly weiß 100 g4.3973.
PU The Tube clay 130 g4.2470.
PU Fly extra 100 g3.8965.
PU Fly weiß 115 g3.5559.
PU Fly extra 115 g3.1953.
Mondo Color Copy 100 g3.1552.
IGEPA Design Offset natur 120 g2.9249.
PU Medley Pure white 135 g2.8648.
PU Fly weiß 130 g2.5743.
PU Fly extra 130 g2.0434.
PU Zeta matt weiß 120 g1.2220.

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