Quality Control of Lubricants

Význam tématu

Kontrola kvality maziv je klíčová pro zajištění dlouhé životnosti strojních komponent a optimálního výkonu zařízení. Tradiční chemické a fyzikální metody vyžadují časově i materiálově náročné přípravy vzorků a využívají významné objemy reagencií.

Cíle a přehled studie

Studie se zabývá možností použití spektroskopie v oblasti viditelného a blízkého infračerveného záření (Vis-NIR) pro simultánní stanovení čtyř klíčových parametrů maziv: čísla kyselosti (AN), viskozity, obsahu vlhkosti a barevného čísla. Cílem je porovnat rychlost, přesnost a efektivitu této metody s referenčními normovými postupy (ASTM D664, D445, D6304, D1500).

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhala bez jakékoli chemické přípravy vzorků pomocí přístroje XDS RapidLiquid Analyzer v transmisním režimu na rozsahu 400–2500 nm při kontrolované teplotě 40 °C. Vzorky byly jednoduše načteny v jednorázových skleněných vialkách o optické dráze 8 mm. Pro sběr dat a vývoj kalibračních modelů bylo využito softwarové prostředí Vision Air Complete.

• XDS RapidLiquid Analyzer (400–2500 nm, transmisní měření, teplotní kontrola 40 °C)
• Jednorázové skleněné vialky 8 mm
• Software Vision Air Complete pro akvizici dat a tvorbu predikčních modelů

Hlavní výsledky a diskuse

Byly vytvořeny predikční modely, jejichž kvalita byla hodnocena koeficientem determinace (R2) a střední chybou křížové validace (SECV).

• Číslo kyselosti (AN): R2 = 0,898, SECV = 0,439 mg KOH/g
• Viskozita: R2 = 0,987, SECV = 1,84 cSt
• Obsah vlhkosti: R2 = 0,907, SECV = 0,0062 %
• Barevné číslo: R2 = 0,700, SECV = 0,916

Predikční modely pro AN, viskozitu a vlhkost vykazují velmi dobré až vynikající výsledky. Model pro barevné číslo je v porovnání o něco méně přesný, přesto pro rutinní kontrolu postačuje.

Čas na výsledek u Vis-NIR spektroskopie je vždy méně než jedna minuta, zatímco referenční metody trvají:

• Číslo kyselosti (titrace): 5 min
• Viskozita (viskometrie): 4 min
• Vlhkost (KF titrace): 5 min
• Barevné číslo (UV-Vis): 1 min

Přínosy a praktické využití metody

Vis-NIR spektroskopie nabízí významné zkrácení času analýzy, snížení nákladů na spotřební materiál a eliminaci chemikálií. Metoda umožňuje rychlou kontrolu kvality přímo v laboratoři či na výrobní lince a minimalizuje riziko kontaminace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší nasazení Vis-NIR spektroskopie v on-line monitoringu procesů, vývoj víceparametrických modelů zahrnujících rozšířenou škálu maziv a adaptace algoritmů strojového učení pro zlepšení predikční přesnosti. Dále je perspektivní integrace do digitálních platforem pro řízení kvality.

Závěr

Studie prokázala, že Vis-NIR spektroskopie s XDS RapidLiquid Analyzer je rychlou, bezchemickou a spolehlivou alternativou k tradičním metodám stanovení klíčových parametrů maziv. Kombinace vysoké přesnosti a minimálních nároků na vzorky z ní činí praktický nástroj pro moderní laboratoře a průmyslové provozy.

Reference

• AN-NIR-041 Quality Control of Lubricants, Metrohm AG
• ASTM D664 – Standard Test Method for Acid Number
• ASTM D445 – Standard Test Method for Kinematic Viscosity
• ASTM D6304 – Standard Test Method for Water in Petroleum Products
• ASTM D1500 – Standard Test Method for Color of Petroleum Products