Analysis of ink and paint using near-infrared spectroscopy

Význam tématu

Near-infrared spectroscopy (NIR) nabízí rychlou a nedestruktivní analýzu vzorků inkoustů a barev, což je zásadní pro kvalitu surovin i finálních produktů. Díky schopnosti monitorovat klíčové parametry, jako jsou koncentrace barviv, vlhkost, viskozita či přítomnost katalyzátorů, pomáhá minimalizovat výrobní odchylky, snížit riziko vad a zefektivnit kontrolu kvality v reálném čase.

Cíle a přehled studie / článku

Publikace prezentuje pět případových studií využití NIR v průmyslu inkoustů a barev:

• Monitoring síly barviva ve vodných roztocích (dye strength).
• Kvalitativní rozlišení obsahu vlhkosti v práškových pigmentových směsích.
• Stanovení vlhkosti v žlutém pigmentu.
• Sledování barevné síly a viskozity inkoustů.
• Detekce obsahu katalyzátoru v černé základové barvě.

Použitá metodika a instrumentace

Spektroskopie NIR probíhala v rozsahu 1100–2500 nm, v některých aplikacích s rozšířením do viditelné oblasti (VIS). Vzorky byly měřeny ve formě roztoků za použití kyvet, jako prášek nebo pelety v reflektanci, případně v kapalné trase pomocí transmitančního systému.

Seznam klíčové instrumentace:

• Model 5000 NIRSystems s různými moduly (liquid sampling, reflectance detector, rapid content, sample transport).
• NIRS XDS RapidLiquid Analyzer (2.921.1410).
• NIRS XDS SmartProbe Analyzer (2.921.1610) s interaktancí a vláknovými sondami.
• NIRS XDS RapidContent Analyzer (2.921.1110 a 2.921.1120).
• Process Analytics Model 6500 s remote reflectance probe (2.928.0110).

Hlavní výsledky a diskuse

NIR preukázala spolehlivé rozlišení a kvantifikaci klíčových parametrů:

• Dye strength: Kalibrace při 1678 nm dosáhla standardní chyby predikce (SEC) 1 %.
• Vlhkost v pigmentu: Kvalitativní rozdělení hladin vlhkosti v práškových i peletoidních vzorcích pomocí sondy v interaktancii.
• Monitoring vlhkosti v žlutém pigmentu: SEC 0,1 % při 1938–1940 nm pro oba typy vzorkovacích buněk.
• Barevná síla a viskozita inkoustů: PLS kalibrace v oblasti VIS pro sílu barvy (SEC 1,6) a v NIR pro viskozitu (SEC 0,2 %).
• Detekce katalyzátoru v černé barvě: Rozdíly ve spektru kolem 2020 nm indikují přítomnost 4 %, 8 % a 14 % obsahu, i když TiO2 částečně maskuje signál.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace NIR přináší:

• Okamžitou kontrolu procesních a finálních parametrů bez nutnosti destruktivních chemických analýz.
• Snížení času i nákladů spojených s laboratořemi klasických metod.
• Možnost online monitorování a automatizované regulace výroby inkoustů a barev.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj lze očekávat v následujících oblastech:

• Integrace NIR technologií přímo do výrobních linek pro kontinuální kontrolu.
• Využití pokročilých multivariačních metod a strojového učení pro vyšší robustnost calibrací.
• Rozšíření pokrytí viditelné oblasti pro lepší hodnocení barevných parametrů.
• Miniaturizace senzorů a implementace do mobilních zařízení pro terénní analýzy.

Závěr

Předložené studie potvrzují, že NIR spectroskopie je univerzální a efektivní nástroj pro kontrolu kvality inkoustů a barev ve všech fázích výroby. Je schopna rychle detekovat a kvantifikovat klíčové parametry, což vede k vyšší konzistenci produktů a úspoře nákladů.

Reference

Žádné specifické literární odkazy nebyly v textu uvedeny.