Kontext des Kunden
Bei weißen Farben können selbst geringfügige Rezepturänderungen, insbesondere im Bereich der Füll- und Mineralstoffe, reale Auswirkungen auf Produktions- und Gebrauchseigenschaften haben: Viskosität, Stabilität, Deckvermögen, Weißgrad oder Neigung zur Sedimentation. Ein Problem entsteht, wenn Unterschiede erst nach Fertigstellung einer Charge oder nach längerer Zeit, beispielsweise bei einer Reklamation, zutage treten.
Bei Gekko Photonics führten wir eine Machbarkeitsstudie an zwei weißen Farbproben durch, die in Polyethylenbehältern geliefert wurden. Unser Ziel war es zu prüfen, ob die Spectrally-Analysatoren ein schnelles, objektives und reproduzierbares Differenzsignal liefern – ohne aufwändige Probenvorbereitung und ohne Warten auf externe Laboranalysen.
Herausforderung.
- Der Hersteller benötigte eine Methode, die schnell die Frage beantwortet, ob zwei Farben die gleiche Zusammensetzung aufweisen und ob dieselben Rohstoffe sowie Füllstoffe verwendet wurden.
- Das Fehlen einer schnellen Methode zur Chargenunterscheidung bei Wareneingang und während der Produktion erhöhte das Risiko, eine nicht konforme Charge durchzulassen.
- Schwankungen bei den mineralischen Füllstoffen konnten die Farbeigenschaften beeinflussen, trotz identischem visuellem Erscheinungsbild.
- Es wurde eine Methode benötigt, die unempfindlich gegenüber Wasser ist und die Anforderungen an die Probenvorbereitung minimiert.
Projektziele
- Zu prüfen, ob zwei weiße Farbproben eindeutig anhand ihrer Raman-Spektren unterschieden werden können.
- Spektrale Marker zu identifizieren, die für Unterschiede in der mineralischen Zusammensetzung verantwortlich sein könnten.
- Das Potenzial für die Implementierung einer at-line-Kontrolle und in-line-Messung auf Basis von Spectrally zu bewerten.
Lösung
Die Untersuchungen führten wir mit dem Spectrally X1 Analysator in zwei Konfigurationen durch: mit einer Sonde für in-line-Messungen und mit einem Aufbau für at-line-Messungen in 5-ml-Fläschchen. Dadurch testeten wir ein Szenario, das real auf die Produktion übertragbar ist: schnelle Probenprüfung in Liniennähe sowie Messung direkt im Prozessstrom.
Das Projekt umfasste die Probenannahme, minimale Vorbereitung für die Messung, Aufnahme gemittelter Spektren und Interpretation spektraler Marker. In der als „Farbe 2” bezeichneten Probe registrierten wir Banden bei etwa 1100 cm⁻¹ und 750 cm⁻¹, die auf Unterschiede in den verwendeten mineralischen Füllstoffen hindeuten, wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Anwesenheit von Dolomit.
Ergebnisse und Vorteile
- Die Machbarkeitsstudie bestätigte, dass Spectrally zwei scheinbar ähnliche weiße Farben anhand ihrer Raman-Spektren unterscheiden kann.
- Eindeutige Unterschiede in den Spektren ermöglichten die Identifizierung abweichender chemischer Zusammensetzungen.
- Karbonat-Marker wiesen auf Unterschiede bei den mineralischen Füllstoffen hin, beispielsweise auf die Anwesenheit von Dolomit in einer Probe.
- Wir entwickelten ein fertiges Implementierungsszenario: schnelle at-line-Chargenkontrolle sowie eine in-line-Variante für das Prozessmonitoring.
- Die Lösung reduziert Qualitätsrisiken und unterstützt dank schneller Verifizierung von Rohstoffänderungen eine bessere Rezepturreproduzierbarkeit.
