Dye, diethylene glycol, water, and surfactant content in ink

Význam tématu

V průmyslu výroby inkoustů pro psací potřeby je klíčové udržet stabilní složení přípravků pro zajištění konzistentní kvality, výkonu a spolehlivého chování inkoustu. Tradiční mokrochemické analýzy jsou časově i materiálově náročné a vyžadují odbornou obsluhu. Nasazení viditelné a blízké infračervené spektroskopie (Vis-NIR) umožňuje rychlou, bezkontaktní a víceparametrovou analýzu v jediném měření, čímž otevírá možnosti pro rutinní kontroly i v prostředí s méně zkušenými uživateli.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem Application Note NIR-26 je demonstrovat schopnost Vis-NIR spektroskopie kvantifikovat čtyři fundamentální složky inkoustu pro kulové pero: barvivo, diethylen-glykol (DEG), povrchově aktivní látku a vodu. Studie porovnává výsledky Vis-NIR s referenčními mokrochemickými metodami a hodnotí predikční modely vyvinuté pomocí chemometrie.

Použitá metodika a instrumentace

Spektroskopická měření probíhala na analyzátoru NIRS DS2500 v režimu transflekce. Vzorky inkoustů byly umístěny v opticky ploché křemenné kyvetě s odrazným zlatým filmem. Spektra byla pořízena v rozsahu 400–2350 nm a dále zpracována softwarem Vision pro vývoj PLS modelů.
Seznam použité instrumentace:

• NIRS DS2500 Analyzer (Metrohm 2.922.0010)
• Opticky plochá transflekční kyveta (Metrohm 6.7401.000)
• Zlatý difuzní reflektor 1 mm (Metrohm 6.7420.000)
• Vision 4.03 chemometrický software (Metrohm 6.6069.102)

Hlavní výsledky a diskuse

Modely vykázaly vysokou shodu s referencí:

• Barvivo (420–800 nm): R2=0,996, SEC≈0,08 %, SEV≈0,095 %
• DEG (2220–2300 nm): R2=0,993, SEC≈0,50 %, SEV≈0,59 %
• Povrchově aktivní látka (1350–2350 nm): R2=0,977, SEC≈0,037 %, SEV≈0,132 %
• Voda (1300–1550 nm): R2=0,991, SEC≈0,56 %, SEV≈0,96 %

Predikce byly ověřeny na osmi nezávislých vzorcích srovnávaných proti referenčním hodnotám a prokázaly minimální odchylky.
Významnou výhodou je možnost proměnlivého předzpracování spekter (derivace, SNV) ke zlepšení robustnosti modelů.

Přínosy a praktické využití metody

Vis-NIR analýza umožňuje rychlé vícepoložkové stanovení inkoustových přísad v řádu sekund až minut bez potřeby drahých chemikálií a složitého vzorkování. Metoda je vhodná pro výrobní kontrolu i výzkum nových formulací a může být provozována méně zkušeným personálem.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj spočívá v rozšíření spektrálních rozsahů a pokročilých chemometrických postupech (např. intervalová PLS, strojové učení). Integrace Vis-NIR senzorů do výrobních linek pro online monitoring složení inkoustu slibuje zvýšení efektivity kvality a úsporu nákladů.

Závěr

Application Note NIR-26 potvrzuje, že Vis-NIR spektroskopie je spolehlivou a rychlou alternativou k tradičním mokrochemickým metodám pro kvantifikaci barviva, DEG, surfaktantu a vody v inkoustech. Přesnost a jednoduchost použití podporují její zavedení do rutiního QA/QC v inkoustářském průmyslu.

Reference

• Near-Infrared Spectroscopy Application Note NIR-26, Metrohm AG