Sustainable Testing of Paint and Coatings

Význam tématu

Painty a nátěrové hmoty plní ochranné, estetické a funkční úlohy v široké škále aplikací. Výroba těchto komplexních produktů neustále roste a klade čím dál náročnější požadavky na kvalitu a udržitelnost testovacích metod. Vis-NIR spektroskopie představuje efektivní a ekologickou alternativu k časově náročným mokrým chemickým postupům.

Cíle a přehled studie

Cílem dokumentu je prezentovat uplatnění Vis-NIR spektroskopie pro optimalizaci a zefektivnění kvalitativních a kvantitativních analýz v průmyslu nátěrových hmot během různých výrobních etap:

• Identifikace a kvantifikace barviv a pigmentů
• Stanovení klíčových přísad včetně driers, surfaktantů a antioxidantů
• Detekce volných aminoskupin v binderech
• Analýza parametrů viskozity, hustoty a obsahu rozpouštědel

Použitá metodika a instrumentace

Vis-NIR spektroskopie využívá neinvazivní interakci viditelného a blízkého infračerveného záření se vzorkem. Metoda umožňuje současné stanovení fyzikálních i chemických parametrů bez nutnosti přípravy vzorku:

• Měření probíhá inline, online, at-line i offline s dobou analýzy řádově vteřin
• Spektrální rozsah 400–2500 nm pro detekci barevných i chemických skupin
• Kvantifikace založená na multivariantní kalibraci metodou PLS
• Referenční metody zahrnují ASTM postupy, titrace, chromatografii a colorimetrii

Hlavní výsledky a diskuse

Praktické aplikace demonstrují vysokou přesnost a robustnost Vis-NIR spektroskopie:

• Kvantifikace barviv v inkoustech: korelační koeficient R2=0,99, st.chyba <0,1 %
• Analýza paint driers: predikce specifické hmotnosti a viskozity s R2>0,95
• Stanovení aminoskupin v dipovacích nátěrech: R2=0,97 pro obsah volných amin
• Detekce ko-rozpouštědel ve vodných nátěrech: propylheptylalkohol a butylglykol s chybou <1 %

Přínosy a praktické využití metody

Vis-NIR spektroskopie přináší řadu výhod pro QA/QC v průmyslu nátěrových hmot:

• Rychlá a současná detekce více parametrů v jednom měření
• Eliminace chemikálií, snížení provozních nákladů a ekologická šetrnost
• Neinvazivní metoda zkracující dobu analýzy na sekundy
• Vysoká propustnost vzorků a snížení potřeby školení personálu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší rozšíření Vis-NIR spektroskopie včetně:

• Integrace inline měření v plně automatizovaných výrobních linkách
• Vývoje nových kalibrací pro inovační materiály a složky
• Využití strojového učení pro optimalizaci předpovědních modelů
• Modulárních přístupů kombinujících Vis-NIR s dalšími analytickými metodami

Závěr

Vis-NIR spektroskopie se ukazuje jako efektivní, rychlá a udržitelná metoda pro komplexní testování surovin, mezivýrobků i finálních produktů v průmyslu nátěrových hmot. Díky svým mnoha výhodám má potenciál postupně nahradit tradiční mokré a časově náročné metody.

Reference

1. Detiveaux S., Bangert C. The State of the Global Coatings Industry: Products Finishing. 2016.
2. IHS Markit. Paint and Coatings Industry Overview. Chemical Economics Handbook. 2016.
3. Koleske J. Paint and Coating Testing Manual. ASTM International, 2012.
4. Metrohm. AN-NIR-026: Kvantifikace barviv v inkoustech. 2016.
5. Gupta A. Determination of optimal quantities of different types of driers. Int J Eng Sci Technol. 2013;5(4):1–13.
6. Metrohm. AN-NIR-033: Analýza parametrů paint driers. 2016.
7. Metrohm. AN-NIR-030: Stanovení aminoskupin v dipovacích nátěrech. 2016.
8. Stoye D., Freitag W. Paints, Coatings, and Solvents. Wiley-VCH, 1998.
9. Metrohm. AN-NIR-029: Analýza ko-rozpouštědel ve vodných nátěrech. 2016.