Kautschukrohstoffe schnell und sicher identifizieren

Weit und breit das gleiche Material im Wareneingang. Transparentes oder naturfarbenes Granulat, oder – wie oft in der Kautschukindustrie – gelbliches und weißes Pulver. Doch wie schnell hier Unterschiede feststellen? In diesem Beispiel zeigen wir, wie sich Vulkanisationsbeschleuniger verschiedener Hersteller (MBT-OP, MBTS-OP und MBT-P) sicher unterscheiden lassen.

In der Gummiindustrie dominiert schwarz die Fertigprodukte – und ist somit nicht für NIR geeignet. Die Rohstoffe in der Kautschukindustrie sind jedoch oftmals sehr gelbliche und weiße Pulver. Diese Pulver optisch zu unterscheiden ist unmöglich, auch übliche Testverfahren zur Bestimmung kommen hier an ihre Grenzen oder benötigen schlicht zu viel Zeit, um im Wareneingang zum Einsatz zu kommen. Zeit ist Geld – natürlich auch hier.

Doch kann NIR in wenigen Sekunden diese Pulver auseinander halten? Und wenn ja, wie sicher? Das war die Frage des Kunden, der uns den Vulkanisationsbeschleuniger MBT-OP von 3 verschiedenen Herstellern, sowie MBTS-OP und MBT-P in Präparategläsern zur Verfügung stellte.

Vermessen

Zum Vermessen wird der Scanner umgedreht und die Präparategläser auf den Scanner gestellt und durch den Glasboden gemessen. In der Darstellung der Rohspektren zeigen sich keine Unterschiede.

Unterschiede werden in Differenz- und Clusterdarstellung klar sichtbar

Differenzdarstellung

In der Differenzdarstellung werden die relativen Unterschiede zwischen den Spektren dargestellt. Die Rohspektren derselben Probe werden in Gruppen zusammengefasst und farblich gekennzeichnet.

Die Differenzdarstellung zeigt:

1. Die größten Unterschiede aller Rohstoffe finden sich bei ca. 1.100 nm
2. Es lassen sich 4 Gruppen sicher unterscheiden
   • In Lila Richon MBT-OP
   • In Blau Huxia MBT-OP
   • In Grün Double-Vigour MBTS-OP, dass sich klar von allen anderen unterscheidet
   • In Rot und Gelb Double-Vigour MBT-OP und Double-Vigour MBT-P, die sich nicht unterscheiden lassen

Die Differenzdarstellung zeigt, dass die größten Unterschiede aller Rohstoffe sich bei ca. 1.100 nm befinden.

Clusterdarstellung

Für die Clusterdarstellung werden die Rohspektren in eine abstrahierte Darstellung transformiert. Proben mit geringer Varianz werden räumlich nah beieinander dargestellt. D.h. es können selbst bei großen Datenmengen schnell die zusammengehörenden Messungen identifiziert werden bzw. unbekannte Kunststoffe einer bekannten Gruppe zugeordnet werden.

Unterschiede in den Spektren werden aufsummiert. Proben die sich nur an einer Wellenlänge unterscheiden können in der Clusterdarstellung als eine Gruppe erscheinen. Proben die sich an mehreren Stellen im Spektrum unterscheiden, werden klar als eigene Gruppen dargestellt:

Double-Vigour MBTS-OP in Grün unterscheidet sich in der Differenzdarstellung fast über den ganzen Wellenlängenbereich von allen anderen Proben. Passend dazu werden alle Double-Vigour MBTS-OP Referenzen weitab von allen anderen als Cluster dargestellt.

Fazit

• NIR eignet sich perfekt für die sichere Unterscheidung dieser pulverförmigen Rohstoffe. Die geringe Streuung der Messung lässt selbst kleinste Unterschiede klar erkennen.
• Einzig zwei Proben sind sich im Bereich von 900 nm bis 1.700 nm so stark ähnlich, dass sie zu einer Gruppe zusammengefasst werden.

Verwendete Hard- und Software

Portabler NIR Scanner

• Solid Scanner

Software zur Analyse der NIR Spektren

• Softwaremodul Visualisierung
• Softwaremodul Chargenkontrolle

Zubehör

• Präparategläser

Für den operativen Einsatz empfiehlt sich weiterhin das Softwaremodul Identifikation. Damit werden neue Messungen automatisch der richtigen Referenz zugeordnet.

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