Opracowała dr. inż. Karolina Orłowska

CASE STUDY

Ocena wykonalności zastosowania Ramana do rozróżniania partii białych farb i identyfikacji markerów wypełniaczy mineralnych

W ramach studium wykonalności sprawdziliśmy, czy spektroskopia Ramana pozwala szybko i jednoznacznie odróżnić dwie próbki białej farby oraz wskazać, skąd biorą się różnice w składzie. Wynik: Spectrally™ umożliwił pewne rozróżnienie próbek na podstawie ich „odcisku palca” w widmach i zasugerował różnice w zastosowanych wypełniaczach mineralnych.

Wprowadzenie i kontekst projektu

W białych farbach nawet drobne zmiany w recepturze, szczególnie w obszarze wypełniaczy i dodatków mineralnych, potrafią przełożyć się na realne parametry produkcyjne i użytkowe: lepkość, stabilność, krycie, biel czy podatność na sedymentację. Problem zaczyna się wtedy, gdy różnice wychodzą dopiero po zakończeniu partii albo po dłuższym czasie, na przykład w reklamacji.

W Gekko Photonics wykonaliśmy badanie wykonalności na dwóch próbkach białych farb dostarczonych w opakowaniach polietylenowych. Naszym celem było sprawdzenie, czy analizatory Spectrally dadzą szybki, obiektywny i powtarzalny sygnał różnic bez żmudnej preparatyki i bez czekania na zewnętrzne analizy laboratoryjne.

Wyzwanie biznesowe

• Producent potrzebował metody, która szybko odpowie na pytanie, czy dwie farby mają ten sam skład i czy zastosowano te same surowce oraz wypełniacze.
• Brak szybkiej metody rozróżniania partii na wejściu i w trakcie produkcji zwiększał ryzyko przepuszczenia niezgodnego wsadu.
• Zmienność wypełniaczy mineralnych mogła wpływać na właściwości farby mimo identycznego wyglądu wizualnego.
• Potrzebna była metoda odporna na obecność wody i minimalizująca wymagania dotyczące przygotowania próbki.

Poznaj rozwiązania Gekko Photonics

Chcesz dowiedzieć się więcej na temat analizatorów Spectrally™? Skontaktuj się z naszym ekspertem, który na podstawie krótkiej rozmowy doradzi najlepsze możliwości mierzenia Państwa procesu.

Cele projektu

• Zweryfikować, czy można jednoznacznie odróżnić dwie próbki białej farby na podstawie widm Ramana.
• Wskazać markery spektralne, które mogą odpowiadać za różnice w składzie mineralnym.
• Ocenić potencjał wdrożenia kontroli at-line oraz pomiaru in-line w oparciu o Spectrally.

Zastosowane rozwiązanie i podejście projektowe

Badania przeprowadziliśmy z użyciem analizatora Spectrally X1 w dwóch konfiguracjach: z sondą do pomiarów in-line oraz z układem do pomiarów at-line w fiolkach 5 ml. Dzięki temu sprawdziliśmy scenariusz, który można realnie przenieść na produkcję: szybką weryfikację próbki w pobliżu linii oraz pomiar bezpośrednio w strumieniu procesu.

Projekt objął przyjęcie próbek, minimalne przygotowanie do pomiaru, rejestrację uśrednionych widm i interpretację markerów spektralnych. W próbce oznaczonej jako „farba 2” zarejestrowaliśmy pasma około 1100 cm⁻¹ i 750 cm⁻¹, które sugerują różnice w zastosowanych wypełniaczach mineralnych, prawdopodobnie związane z obecnością dolomitu.

Rezultaty i korzyści

• Studium wykonalności potwierdziło, że Spectrally pozwala rozróżnić dwie pozornie podobne białe farby na podstawie widm Ramana.
• Jednoznaczne różnice w widmach umożliwiły identyfikację odmienności składu chemicznego.
• Markery węglanowe zasugerowały różnice w wypełniaczach mineralnych, na przykład obecność dolomitu w jednej próbce.
• Opracowaliśmy gotowy scenariusz wdrożeniowy: szybka kontrola partii at-line oraz wariant in-line do monitoringu w trakcie procesu.
• Rozwiązanie ogranicza ryzyka jakościowe i wspiera lepszą powtarzalność receptury dzięki szybkiej weryfikacji zmian surowcowych.