Według dostępnych opracowań globalny rynek klejów przemysłowych w ubiegłym roku miał osiągnąć wartość ponad 70 mld dol. Motorami wzrostu i popytu były budownictwo, motoryzacja i przemysł opakowaniowy. Rośnie też udział klejów w lotnictwie, energetyce wiatrowej i medycynie1.
Obok klejów hybrydowych i poliuretanowych coraz większą popularnością cieszą się rozwiązania ekologiczne na bazie wody i naturalnych żywic, a na stałym poziomie utrzymuje się na tym rynku wykorzystanie klejów termotopliwych2.
Spektroskopia Ramana a kontrola jakości produkcji ciągłej
Niezależnie od rodzaju kleju i jego składu niezmienne pozostaje oczekiwanie jego najwyższej jakości. Rozwiązaniem opracowywanym przez Gekko Photonics, które można stosować w diagnostyce produkcji w postaci monitoringu ciągłego (ang. CM, continuous monitoring) jest autorski, modułowy spektrometr Ramana, opracowany i wykonany przez zespół inżynierów z wrocławskiej spółki.
– Spektroskopia sprawdza się doskonale w procesie kontroli jakości produkcji klejów. Badając i analizując rozproszenie, i to bardzo szczególne, bo nieelastyczne: ramanowskie, otrzymujemy wiele ważnych informacji bezpośrednio związanych ze składem chemicznym, wewnętrzną strukturą produktu i jego właściwościami chemicznymi – zapewnia dr Bartosz Kawa, chief technology oficer spółki Gekko Photonics i dodaje: – Wiele klejów i żywic jest produkowana w procesie polikondensacji, część polimeryzuje w czasie utwardzania. I to właśnie widzimy – zmianę wiązań chemicznych.
To z kolei pozwala na optymalizację warunków produkcji/wytwarzania i uzyskanie powtarzalnych parametrów produktu końcowego.
– Dzięki zastosowaniu tej techniki jesteśmy w stanie również łatwiej i szybciej niż przy użyciu innych metod zidentyfikować zanieczyszczenia, które mogą wpływać na jakość kleju i trwałość połączeń. Nie tylko te widoczne od razu, ale i takie, które pojawiają się z czasem, ponieważ w połączeniu z określonymi warunkami użytkowania prowadzą do osłabienia wiązania – przekonuje Bartosz Kawa.
Po nitce do kłębka – analiza w czasie rzeczywistym
W planowaniu produkcji i procesów chemicznych najczęściej ufa się analizom teoretycznym prowadzonym na podstawie dostępnej wiedzy chemicznej. Jednak wiele tych analiz opiera się o założenia i przewidywania. A te nie zawsze są prawdziwe.
Nie jest to zaskakujące. – Rzeczywiście, w trakcie procesu produkcji pobiera się kilka próbek i to one są badane w laboratoriach. Stosunkowo niewiele parametrów kontrolowanych jest w czasie rzeczywistym. Głównie są to temperatura, ciśnienie, pH, czasem zmienne nieco bardziej zaawansowane, ale w praktyce dzieje się to bardzo rzadko – mówi dr Karolina Orłowska, chief scientific officer z Gekko Photonics. Tymczasem urządzenie Spectrally, monitorujące wybrane składniki, dokonuje niezbędnych analiz kilka czy nawet kilkanaście razy na minutę; w trakcie kilkugodzinnego procesu przekłada się to na ponad tysiąc punktów pomiarowych. – Czy wyniki rzeczywiście potwierdzają, że w procesie dobrze przewidujemy, co się dzieje? – zastanawia się dr Orłowska i wyjaśnia: – Jak się okazuje, niekoniecznie. W procesach produkcyjnych nie miesza się małych objętości. Najczęściej reaktory produkcyjne wytwarzają „jedynie” kilkadziesiąt ton. Co za tym idzie – sam proces mieszania może mieć wpływ na prowadzenie procesu, a Spectrally jak najbardziej może kontrolować produkcję ciągłą. Oczywiście tu też istotne są proporcje poszczególnych składników, które determinują właściwości produktu końcowego. Bo nawet tak ważny parametr, jakim jest lepkość, zależy od dokładnego składu. W dużej mierze jest jego konsekwencją.
Warto zaufać technologii w badaniu produkcji klejów
Do badania produkcji klejów Gekko Photonics z Wrocławia proponuje wykorzystanie sondy urządzenia Spectrally, która jest włączana do instalacji wytwarzającej klej z użyciem trójnika. – Prawie zawsze jesteśmy pytani o to, czy klej nie zaklei naszej sondy. Nie! A po procesie zawsze jest ona automatycznie czyszczona odpowiednim rozpuszczalnikiem (czasem jest nim po prostu woda). I taki system, w którym sonda jest automatycznie wysuwana z pętli cyrkulacyjnej, przemywana strumieniem rozpuszczalnika, a na koniec wraca w docelowe miejsce pomiarowe, też zapewniamy – rozwiewa wątpliwości ekspertka z Gekko Photonics.
Chociaż powszechnie spektroskopia Ramana kojarzona jest ze złożonymi wykresami, w przypadku współpracy z wrocławską spółką efektem prowadzonych badań są przetworzone – dzięki zaawansowanym algorytmom – opracowania, które w sposób bardzo czytelny opisują stan produktu. Dzięki temu w sytuacji jakiegokolwiek zagrożenia producent jest w stanie zareagować błyskawicznie i uratować szarżę produkcyjną.
– Doskonale zdajemy sobie sprawę, że na świecie nie ma rozwiązań idealnych – twierdzi dr Bartosz Kawa. – Niemniej opracowanie algorytmów dla procesu konkretnej produkcji pozwala na utrzymanie pomiarów na poziomie niepewności rzędu ułamków procenta. Dodatkowo konstrukcja sondy wykorzystuje pomiar referencyjny, więc jeśli cokolwiek wydarzy się w układzie pomiarowym, urządzenie to od razu wykryje. Jest zatem szereg zabezpieczeń, które mogą tę wiarygodność potwierdzić – podsumowuje.
Spectrally – i co dalej w optymalizacji produkcji?
Urządzenie weryfikuje, czy proces przebiega pomyślnie, czy też powinien zostać bezzwłocznie przerwany, tak aby produkt końcowy miał gwarantowaną i powtarzalną jakość. – Często na nieprawidłowość w procesie można zareagować jeszcze w czasie jego trwania. A dzięki temu, nie tylko nie traci się surowców. Dla substancji chemicznych utylizacja też jest dodatkowym kosztem. Zatem z jednej strony wykorzystujemy surowce, nie marnujemy ich, z drugiej nie dopłacamy za utylizację partii produkcyjnej.
– Jesteśmy świadomi, że w produkcji występują bardzo różne zjawiska. Ba, wiemy też, że nie na wszystkie mamy wpływ. Spektroskopia Ramana może wskazać, co i w którym momencie najczęściej zwyczajnie się psuje. Czasem daje to możliwość naprawienia produkcji w toku, kiedy jednak zmiana jest subtelna, można przyjrzeć się procesowi i wprowadzić poprawki na przyszłość. Często wykrywa się w ten sposób nieprawidłowości w obrębie surowca (np. niewłaściwe jego stężenie jeśli ten dostarczany jest do procesu w formie roztworu). Błąd, który może umknąć ludzkiemu oku, urządzeniu umknąć nie powinien. Dla inżynierów procesu spektroskopia Ramana to przede wszystkim ogromne pole do optymalizacji, czyli, mówiąc językiem biznesu, powtarzalnych oszczędności – podsumowuje Karolina Orłowska z Gekko Photonics.
1, 2 Kleje przemysłowe – ciekawostki z rynku i przemysłu, https://www.stockwatch.pl/wiadomosci/kleje-przemyslowe-ciekawostki-z-rynku-i-przemyslu,notatki,340008, dostęp: 9.03.2026.
