Pengujian NIR Real-Time Mengurangi Biaya Kontrol Kualitas hingga 90 Persen

Pengukuran near-infrared (NIR) real-time telah melampaui lingkup produsen resin besar ke pemroses kecil, kompounder, dan daur ulang. Perangkat NIR modern lebih ringan, lebih murah, dan lebih mudah digunakan dari pada sebelumnya.

John Bogart, Managing Director Kett US di Villa Park, Calif., mengatakan perusahaan saat ini menyediakan hampir 200 instrumen untuk analisis kelembapan dan komposisi—termasuk berbagai sistem NIR yang melayani kompounder, daur ulang, pencetak injeksi, ekstruder film dan lembar, dan termoformer.

Misalnya, analis kelembapan NIR portabel Kett KJT130 dijual sekitar $16.000.

Pengujian polimer tradisional—baik pemeriksaan kelembapan cepat atau profil kimia lengkap—memerlukan persiapan sampel, reagen, dan jam laboratorium. Analisis kelembapan dapat memakan waktu 5–15 menit, sementara tes kimia yang lebih detail mungkin memerlukan 24–48 jam.

“Beralih dari metode konvensional ke spektroskopi NIR mengurangi biaya pengujian hingga 90 persen,” jelas Bogart. “Penghematan berasal dari menghilangkan bahan habis pakai, mengurangi tenaga kerja, dan memotong kebutuhan akan tes ulang yang disebabkan oleh kesalahan manusia.”

Dalam perbandingan biaya sederhana, tarif tenaga kerja $20 per jam setara dengan sekitar $28 untuk anggaran satu jam. Jika tes kelembapan saja memakan waktu 30 menit staf, biayanya $28. Tes NIR, sebaliknya, hanya memakan waktu 6 detik (atau dapat berjalan secara online terus-menerus). Komitmen waktu 0,16 persen ini menerjemahkan menjadi pengurangan biaya tenaga kerja sebesar 98,84 persen. Unit NIR desktop oleh karena itu hanya mengukur sekitar $12 per hari bisnis dalam tenaga kerja, versus $28 untuk tes tradisional.

Bahkan ketika mempertimbangkan harga beli instrumen baru, pelanggan melihat pengematan harian yang mengurangi biaya pengujian setidaknya 90 persen, menurut Bogart. “Itu sebabnya bahkan perusahaan kecil harus mempertimbangkan untuk beralih ke teknologi ini.”

Pengukuran NIR real-time menawarkan pemantauan kontinu dan jaminan kualitas instan, memungkinkan inspeksi produk 100 persen. Data tiba cukup cepat untuk operator memperbaiki drift proses segera, meningkatkan konsistensi batch, hasil, dan mengurangi limbah material.

Cara Kerjanya

Spektroskopi NIR memancarkan cahaya dalam rentang 700–2.500 nanometer ke dalam sampel padat, lumpur, atau cair dan mengukur seberapa banyak cahaya yang terserap pada setiap panjang gelombang. Sidik jari optik yang dihasilkan mengungkapkan komposisi kimia sampel setelah instrumen dikalibrasi terhadap standar laboratorium atau produksi.

Teknologi ini serbaguna: unit handheld, desktop, online atau inline dapat dipasang di dalam mixer, ekstruder, saluran pneumatik atau vakum, atau bahkan sistem alir pipa menggunakan senter fiber-optik.

Tidak semua aplikasi memerlukan sistem NIR paling canggih dan mahal. “Jangan beli Lamborghini untuk Ford,” ujar Bogart. “Pilih meter kelembapan untuk pemeriksaan sederhana, analis komposisi untuk detail tambahan, atau mesin spektrum penuh hanya ketika Anda memerlukan rentang analisis tambahan.”

Bagi banyak produsen polimer, meter kelembapan sudah cukup. Analis komposisi menambahkan kemampuan untuk mendeteksi minyak residu, pelarut, atau aditif lain, dan sistem spektrum penuh menyediakan data paling komprehensif.

Perangkat yang Tepat untuk Pekerjaan

Perangkat NIR berbasis filter—seperti meter kelembapan dan analis komposisi—memblokir cahaya visibel dan hanya mengizinkan panjang gelombang inframerah yang dipilih. Mereka lebih sederhana, lebih murah, lebih mudah dikalibrasi, dan lebih robust, tetapi tidak dapat mengukur sebanyak parameter unit spektrum penuh.

Tes loss-on-drying tradisional adalah gravimetrik, memerlukan persiapan sampel, memakan waktu 15 menit hingga beberapa jam, dan merusak sampel. Sebaliknya, meter kelembapan NIR memberikan pengukuran instan, non-destruktif, dan sering kali non-kontak, menjadikannya ideal untuk memeriksa bahan baku atau setiap titik di garis produksi di mana kontrol kelembapan yang presisi krusial.

Analis kelembapan NIR desktop berkisar dari $10.000 hingga $12.000, sementara unit portabel berbiaya sekitar $16.000. Unit online yang pas di belt konveyor berjalan antara $12.000 dan $25.000, dan unit inline—yang digunakan di dalam ekstruder atau mixer—berkira-kira $25.000.

Analis komposisi adalah tingkat di atasnya, mengukur beberapa komponen (misalnya, kelembapan, minyak, pelarut) menggunakan sekitar enam hingga tujuh panjang gelombang. Mereka menggantikan metode loss-on-drying, Karl Fischer, ekstraksi Soxhlet, dan cromatografi gas yang memakan waktu. Analis komposisi inline biasanya dijual untuk $28.000–$29.000.

Aplikasi umum termasuk memverifikasi bahan baku plastik daur ulang untuk minyak atau pelarut residu, mengukur tebal lapisan atau film, dan melakukan pemeriksaan dalam proses pada produk masuk, menengah, atau jadi. Karena mereka dapat mendeteksi berbagai organik—air, total lemak/minyak, protein, gula, serat, pelarut—analis komposisi sangat berharga untuk troubleshooting kegagalan dan pengembalian.

Pengujian Spektrum Penuh untuk Analisis Kompleks

Perangkat NIR spektrum penuh memindai lebih dari 500 panjang gelombang, memungkinkan deteksi berbagai properti setelah dikalibrasi dengan baik. Mereka dapat mengukur kelembapan, densitas, viskositas, laju alur leleh (MFR), dan konsentrasi grup fungsional secara real-time.

Unit ini populer dalam polimerisasi emulsi (ladek, cat, getah, perekat, lem) dan polimer suspensi (buih polimer). Analis komposisi online seperti Kett BSR1700 dijual untuk $28.000–$29.000 dan cocok untuk pemasangan belt konveyor.

Karena perangkat spektrum penawarkan rentang parameter yang dapat diukur paling luas, mereka memiliki harga lebih tinggi—biasanya $40.000 hingga $60.000—dan memerlukan kalibrasi yang lebih kompleks, tetapi esensial ketika satu tes harus menangkap beberapa komponen kimia atau aditif khusus.

Dengan mengintegrasikan sistem NIR yang tepat ke dalam alur kerja Anda, Anda dapat mencapai analisis yang cepat dan akurat, mengurangi biaya tenaga kerja dan bahan habis pakai, dan pada akhirnya meningkatkan kualitas produk dan keuntungan.