Quantification of color intensity of diluted textile dye by visible near-infrared spectroscopy

Význam tématu

Barvná intenzita barviv je klíčovým parametrem v textilním průmyslu, ovlivňujícím vzhled a kvalitu finálních produktů. Klasická UV-Vis spektroskopie je standardem, ale využití viditelného a blízkého infračerveného (Vis-NIR) rozsahu umožňuje rychlou, vícerozměrnou analýzu jedním přístrojem s úsporou času a nákladů.

Cíle a přehled studie

• Rozlišit různé typy barviv na základě spektrálních charakteristik.
• Odlišit dodavatele téhož barviva pomocí specifických absorpčních pásem.
• Detekovat příměsi v surových barvivech pro kontrolu kvality.
• Kvantifikovat intenzitu barvy v rozředěných vodných roztocích a porovnat výsledky s referenční UV-Vis metodou.

Použitá metodika a instrumentace

Spektrální data byla získána na přístroji NIRS DS2500 Analyzer (reflexní měření, 400–2500 nm) a NIRS XDS RapidLiquid Analyzer (transmise v 4 mm skleněných nádobkách, 400–2500 nm). Datová předzpracování zahrnovala druhou derivaci spektra pro potlačení posunů báze. Kvantifikace proběhla regresí PLS se 6 faktory v softwaru Vision Air 2.0.

Hlavní výsledky a diskuse

• Během reflexního měření se významné rozdíly dvou barevných typů projevily v oblasti 1570–1720 nm.
• Rozlišení dodavatelů téhož barviva bylo možné vyhodnotit v pásmu 730–830 nm.
• Impurity detekce ukázala odlišnosti v 1750–1800 nm.
• PLS model dosáhl koeficientu determinace R²=0,9846, SEC=108, SECV=126 a SEP=133, což odpovídá přesnosti UV-Vis metody.
• Externí validace potvrdila správnou identifikaci barviva, dodavatele i kvantifikaci barevné intenzity.

Přínosy a praktické využití metody

Vis-NIR spektroskopie umožňuje jediným skenem za ~30 sekund získat data pro více parametrů. Metoda šetří čas a náklady, podporuje kontrolu kvality výroby i surových materiálů a umožňuje rychlou odezvu při odhalování kontaminací.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj inline měření přímo ve výrobní lince, rozšíření databáze spektrálních knihoven pro další typy barviv a materiálů, integrace s procesními řídicími systémy a využití strojového učení pro automatizovanou analýzu složitějších vzorků.

Závěr

Studie prokázala, že Vis-NIR spektroskopie je spolehlivou alternativou k UV-Vis pro kvantifikaci barevné intenzity textilních barviv a navíc poskytuje dodatečné možnosti pro identifikaci typu barviva, dodavatele a detekci příměsí.

Reference

• http://www.essentialchemicalindustry.org/materials-and-applications/colorants.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/Dyeing