Proposição de modelos de regressão para previsão de propriedades de tintas da cadeia produtiva da indústria gráfica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oshiro, Eduardo Hideki
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11975
Resumo: Quality control of inks is very important during and after the manufacturing process and is also meaningful in the consumer industries or paint applicators. For this reason, an opportunity was noticed for the development of a method of determining the properties of a solvent based ink of the printing industry. The analytical method proposed was through the infrared spectroscopy and multivariate calibration. The ink used in the project is employed in the rotogravure printing process. This process is used for printing many quantities of printing materials at high speed. It is usually applied in the production of packaging and magazines. The fallowing quality control parameters: viscosity, density and solids of black and white inks were analyzed by the reference methods according ASTM standards. Prediction models for these parameters were developed through Fourier transform infrared spectrometer with attenuated total reflectance sampling accessory (FT-MID-IR ATR) and the multivariate calibration, the partial least squares regression (PLSR). Pre-treatments in the spectra (1st and 2nd derivatives with Savitzky-Golay) were tested and also the models with spectra without treatments. The best results were found according to the parameter and ink tested, for viscosity of black ink the model without treatment was used, for viscosity of white ink the 2nd derivative was used. And for density and solids, unique models were developed to be used in black and white inks, the 1st derivative was the best option in both cases. The best models and latent variables were selected through the evaluation of the root mean square errors values of calibration, validation and cross validation (RMSEC, RMSEV and RMSECV), as well as the determination coefficients (R2) obtained from predicted x reference results. The set of validation samples showed a good quality of the results, according to the p-value. Although there are many articles related to prediction of chemical physics characteristics of fuels and derivatives using infrared spectroscopy and the chemometric tool, few studies with this approach to inks have been found in the literature. The following advantages of the developed method can be highlighted: low sample volume (0.1 mL - 1 drop), rapid analysis (2 minutes) and the low waste amount.
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The ink used in the project is employed in the rotogravure printing process. This process is used for printing many quantities of printing materials at high speed. It is usually applied in the production of packaging and magazines. The fallowing quality control parameters: viscosity, density and solids of black and white inks were analyzed by the reference methods according ASTM standards. Prediction models for these parameters were developed through Fourier transform infrared spectrometer with attenuated total reflectance sampling accessory (FT-MID-IR ATR) and the multivariate calibration, the partial least squares regression (PLSR). Pre-treatments in the spectra (1st and 2nd derivatives with Savitzky-Golay) were tested and also the models with spectra without treatments. The best results were found according to the parameter and ink tested, for viscosity of black ink the model without treatment was used, for viscosity of white ink the 2nd derivative was used. And for density and solids, unique models were developed to be used in black and white inks, the 1st derivative was the best option in both cases. The best models and latent variables were selected through the evaluation of the root mean square errors values of calibration, validation and cross validation (RMSEC, RMSEV and RMSECV), as well as the determination coefficients (R2) obtained from predicted x reference results. The set of validation samples showed a good quality of the results, according to the p-value. Although there are many articles related to prediction of chemical physics characteristics of fuels and derivatives using infrared spectroscopy and the chemometric tool, few studies with this approach to inks have been found in the literature. The following advantages of the developed method can be highlighted: low sample volume (0.1 mL - 1 drop), rapid analysis (2 minutes) and the low waste amount.O controle de qualidade de tintas é imprescindível durante e após seu processo de fabricação e também muito importante nas indústrias consumidoras ou nas aplicadoras de tintas, pois visa a melhoria e a padronização, assegurando a qualidade e a consistência do processo e do produto. A partir desta motivação foi observada uma oportunidade para o desenvolvimento de método visando a determinação de propriedades de tinta à base de solventes da indústria gráfica. O método analítico foi proposto ao utilizar espectroscopia do infravermelho e calibração multivariada. A tinta utilizada neste projeto é empregada no processo de impressão rotogravura. Este processo é utilizado para tiragens altas, e imprime em alta velocidade. Costuma ser aplicado na produção de embalagens e revistas. Os parâmetros de qualidade: viscosidade, densidade e sólidos de tintas preta e branca foram obtidos pelos métodos de referência seguindo normas da ASTM. Os modelos de previsão desses parâmetros foram desenvolvidos a partir dos espectros de infravermelho médio por transformada de Fourier utilizando o dispositivo de reflexão total atenuada (FT-MID-IR ATR) e através da calibração multivariada de regressão por quadrados mínimos parciais (PLSR). Pré-tratamentos nos espectros (1a e 2a derivadas com alisamento Savitzky-Golay) foram testados além de modelos com os espectros brutos (sem tratamentos). Os melhores resultados encontrados variaram de acordo com o parâmetro e a tinta testada, sendo que para viscosidade na tinta preta o modelo sem tratamento foi adotado, já na tinta branca a 2ª derivada foi escolhida. Para densidade e sólidos, foram desenvolvidos modelos únicos para se utilizar nas tintas preta e branca, a 1ª derivada foi a melhor opção em ambos os casos. Os melhores modelos e a quantidade de variáveis latentes foram escolhidos através da avaliação dos valores de root mean square error of calibration (SEC), validação e validação cruzada (RMSEC, RMSEV e RMSECV), além dos coeficientes de determinação (R2) obtidos pelos resultados previstos versus os de referência. O conjunto de amostras de validação comprovou a boa previsão dos resultados, conforme valor-p. Apesar de existirem muitos artigos relacionando a previsão de parâmetros físico-químicos de combustíveis e derivados, utilizando espectroscopia no infravermelho e ferramentas quimiométricas, poucos estudos com esta abordagem para tintas foram encontrados na literatura. As seguintes vantagens do método desenvolvido podem ser destacadas: baixo volume de amostra necessária (0,1 mL – 1 gota), alta frequência de amostragem (2 minutos) e o fato de não gerar altos volumes de resíduos.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTinta de ImpressãoPlsrQuimiometriaPropriedades da TintaPrinting InkChemometricsInk propertiesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::INSTRUMENTACAO ANALITICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICAProposição de modelos de regressão para previsão de propriedades de tintas da cadeia produtiva da indústria gráficaProposition of regression models for prediction of ink properties of the printing industry production chaininfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600cc86aeec-dd0e-4a5e-9ae0-d3a038091433reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdfDissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdfDissertação Final Mestrado Eduardo Oshiroapplication/pdf3102737https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11975/1/Dissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdfd6dbb757c2b6c3130fcf43b710a04e81MD51Carta orientador dissertação mestrado.pdfCarta orientador dissertação mestrado.pdfCarta_Orientador_Aprovação_Dissertaçãoapplication/pdf995435https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11975/2/Carta%20orientador%20disserta%c3%a7%c3%a3o%20mestrado.pdf3464952882c16e8db8fb8adf372c80e4MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11975/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTDissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdf.txtDissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdf.txtExtracted texttext/plain103622https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11975/4/Dissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdf.txt2bca5c39f549e46400beff9f9027e5d6MD54Carta orientador dissertação mestrado.pdf.txtCarta orientador dissertação mestrado.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11975/6/Carta%20orientador%20disserta%c3%a7%c3%a3o%20mestrado.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILDissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdf.jpgDissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9806https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11975/5/Dissertacao_Mestrado_EHOshiro_final.pdf.jpg1ad6ee3ca1f337a628feea8fc94fcad5MD55Carta orientador dissertação mestrado.pdf.jpgCarta orientador dissertação mestrado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11519https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11975/7/Carta%20orientador%20disserta%c3%a7%c3%a3o%20mestrado.pdf.jpg449eadcd09db0434b80f09e3e2107cdfMD57ufscar/119752023-09-18 18:31:45.31oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/11975Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:45Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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