Rapid Quantification of the A:B mix- ratio of a 2K Industrial OEM PU paint prior to autoclave thermal activation

Význam tématu

Průmyslové dvousložkové (2K) polyuretanové nátěry vyžadují přesné poměry složek A a B pro dosažení optimálního vytvrzení a mechanických vlastností finálního laku. Chybný mix ratio vede k defektům povrchu, snížené odolnosti nebo nutnosti nákladných oprav či reklamací. Rychlá a spolehlivá kontrola poměru složek přímo před aplikací tak výrazně snižuje rizika výrobních i servisních nákladů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout a ověřit metodu pro rychlou kvantifikaci složek A a B ve vlhkém nátěru na hliníkovém podkladu pomocí přenosného FTIR přístroje a multivariatního statistického modelu. Studie zahrnovala:

• sběr spekter čistých komponent A a B,
• aplikaci třech odlišných hmotnostních poměrů (2,49:1; 3,06:1; 3,99:1) na kovové vzorky,
• měření spekter před a po termálním vytvrzení (stoving),
• vývoj a validaci PLS1 modelu pro predikci mix ratio.

Použitá metodika a instrumentace

Spektrální data byla pořízena přístrojem Agilent 4300 FTIR s externím reflektančním rozhraním pro 45° spekulární odraz. Parametry měření:

• rozlišení 4 cm⁻¹,
• 64 naskenů na spektrum (cca 40 s na jedno měření),
• kumulace 128 skenů pro detailní analýzu pomalých chemických změn.

K vyhodnocení dat sloužil PLS1 algoritmus v softwaru Microlab Expert, umožňující robustní kvantifikaci s minimalizací chyb a varováním při nesouhlasném produktu.

Hlavní výsledky a diskuse

Na základě 30 spekter ze tří poměrů byla sestavena kalibrační a validační sada. PLS1 model dosáhl:

• koeficientu determinace R² a R lepšího než 0,99,
• Standard Error of Prediction (SEP) 0,036 poměru,
• doba měření jedné vzorky pod 40 s.

Model prokázal schopnost spolehlivě předpovídat mix ratio v rozsahu 2,5–4,0 s přesností ±0,04. Barevné indikátory na displeji FTIR okamžitě signalizují, zda je naměřený poměr v toleranci ±5 % vůči optimálnímu poměru 3:1.

Přínosy a praktické využití metody

V terénu i na výrobních linkách lze bez odkladu kontrolovat správné nastavení robotizovaných i ručních stříkacích systémů. Okamžitý výsledek s barevnou signalizací pomáhá:

• zabraňovat aplikaci nesprávného poměru,
• minimalizovat odpad a náklady na opravy,
• zajišťovat dodržení výrobních specifikací i záručních podmínek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnost rozšíření metody na další dvousložkové systémy či jiné složité formulace. Dále lze zkoumat:

• samotnou automatizaci měření v průběhu nanášení nátěru,
• propojení s průmyslovými řídicími systémy pro okamžité korekce mix ratio,
• pokročilé chemometrické a strojově učené modely pro ještě vyšší robustnost.

Závěr

Vyvinutá metoda založená na přenosném FTIR s externím reflektančním rozhraním a PLS1 chemometrickém modelu umožňuje rychlou (<40 s) a přesnou kvantifikaci komponent A:B vlhkého nátěru. Umožňuje včasnou kontrolu mix ratio před vytvrzením, minimalizuje výrobní a reklamní rizika a podporuje kvalitu průmyslových povrchových úprav.