Dbamy o Twoją prywatność

Używamy plików cookie, aby strona działała poprawnie, mierzyć ruch i personalizować marketing tylko za Twoją zgodą.

Opracowała dr. inż. Karolina Orłowska

CASE STUDY

Kontrola jakości żywic alkidowych w czasie rzeczywistym: korelacja lepkości i liczby kwasowej z widmem Ramana

W produkcji żywic alkidowych liczą się minuty – im szybciej wykryjesz odchylenia jakości, tym mniej kosztownych korekt i strat materiału. W Gekko Photonics pokazaliśmy, że spektroskopia Ramana w połączeniu z zaawansowaną chemometrią pozwala wyznaczać lepkość i liczbę kwasową w czasie zbliżonym do rzeczywistego.

Wprowadzenie i kontekst projektu

W przypadku żywic alkidowych w rozpuszczalnikach kluczowe parametry jakościowe – lepkość oraz liczba kwasowa – są najczęściej weryfikowane metodami laboratoryjnymi, na próbkach pobieranych po filtracji. Takie podejście zapewnia precyzję, ale wprowadza istotne opóźnienie pomiędzy produkcją a decyzją jakościową.

Celem projektu było sprawdzenie, czy platforma Spectrally oparta o spektroskopię Ramana może przejąć rolę szybkiego i powtarzalnego „czujnika jakości”, który dostarcza wynik w krótkim czasie i stanowi podstawę do automatyzacji kontroli jakości oraz docelowo stabilizacji procesu.

Wyzwanie biznesowe

  • Brak informacji o jakości produktu w czasie rzeczywistym – wyniki z laboratorium pojawiają się z opóźnieniem.
  • Ryzyko wykrycia odchyleń dopiero po zakończeniu wytwarzania partii, co może generować straty i wydłużać zwolnienie produktu.
  • Złożona matryca żywicy i rozpuszczalników powoduje nakładanie się sygnałów w widmie i utrudnia proste przypisanie pojedynczego pasma do jednego parametru.
  • W środowisku procesowym obecne są rozpuszczalniki łatwopalne, dlatego przyszłe wdrożenie musi uwzględniać wymagania dla stref zagrożonych wybuchem.

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

  • Ocenić wykonalność pomiaru lepkości i liczby kwasowej na podstawie widma Ramana dla żywic alkidowych w rozpuszczalnikach.
  • Zbudować wstępny model chemometryczny do predykcji parametrów jakościowych.
  • Określić docelową koncepcję wdrożenia, z preferowanym pomiarem in-line po filtracji, bezpośrednio w rurociągu.
  • Ustalić kierunek dalszej walidacji modelu dla predykcji wartości pośrednich.

Zastosowane rozwiązanie i podejście projektowe

Przeprowadziliśmy pomiary wykonalności w konfiguracji at-line na platformie Spectrally, rejestrując widma Ramana dla próbek o zróżnicowanej matrycy i wykonując powtórzenia w celu potwierdzenia powtarzalności. Zoptymalizowaliśmy akwizycję do czasów integracji poniżej 1 s, a widma uśrednialiśmy wieloskanowo, aby poprawić stosunek sygnału do szumu.

Ze względu na złożoność widm zastosowaliśmy podejście oparte na analizie całego widma oraz przetestowaliśmy dwa typy modeli predykcyjnych: regresję liniową i model oparty o sieć neuronową. Docelowo rekomendujemy pomiar in-line z montażem sondy za węzłem filtracji, co zapewnia ciągły odczyt, szybką reakcję technologiczną i gotowość do dalszej automatyzacji procesu.

Rezultaty i korzyści

  • Wyniki wykazały wysoki potencjał technologii Ramana w połączeniu z chemometrią do monitoringu parametrów jakościowych żywic alkidowych.
  • Uzyskano współczynnik determinacji R² > 0,99 dla lepkości oraz liczby kwasowej.
  • Przewidywany rząd niepewności pomiarowej dla lepkości wyniósł około ±0,25 Pa·s, z możliwością dalszej poprawy po rozszerzeniu bazy próbek.
  • Decyzja jakościowa może zostać przyspieszona z godzin do sekund lub kilkudziesięciu sekund, co przesuwa model pracy z kontroli reaktywnej na proaktywne monitorowanie procesu.
  • Rekomendowanym kolejnym krokiem jest rozszerzenie zestawu kalibracyjnego i walidacja w warunkach zbliżonych do procesowych.

Skontaktuj się z nami

Dowiedz się ile możesz zaoszczędzić na swoim procesie ze Spectrally.

Kontakt

dr inż. Maciej Jaworski

Jeśli mierzą się Państwo z podobnym wyzwaniem w zakresie kontroli procesów chemicznych, stabilizacji jakości lub monitoringu reakcji w czasie rzeczywistym, porozmawiajmy o rozwiązaniu dopasowanym do Państwa warunków technologicznych.

Kliknij tutaj i sprawdź, czy badamy Twój związek chemiczny