Multilayer packaging material analysis using Laser Direct Infrared (LDIR) Imaging

Význam tématu

Multivrstvá laminovaná balicí materiály hrají klíčovou roli v potravinářském, farmaceutickém i průmyslovém sektoru, kde jednotlivé polymerní vrstvy zajišťují mechanickou pevnost, bariérové vlastnosti a chemickou odolnost. Přesné mapování složení a tloušťky vrstev v mikrometrovém měřítku je zásadní pro kontrolu kvality, analýzu poruch a návrh nových obalových materiálů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje aplikaci systému Agilent 8700 Laser Direct Infrared (LDIR) Chemical Imaging pro analýzu vícevrstvých laminátů. Cílem je ukázat rychlý a přesný postup přípravy vzorku, chemické zobrazení vrstev a jejich identifikaci při vysokém prostorovém rozlišení.

Použitá metodika a instrumentace

Systém 8700 LDIR kombinuje vysokomagnifikační viditelný mikroskop s laserovým IR zdrojem a ATR (attenuated total reflectance) kontaktní sondou. Workflow zahrnuje:

• Jednoduchou přípravu řezu laminátu pomocí Agilent Sample Planer mikrořezáku a držáku vzorku.
• Automatizované přiblížení a uvolnění ATR sondy s živou obrazovou zpětnou vazbou pro optimální kontakt.
• Rychlé sběry spekter a chemické zobrazování s rozlišením až 0,2 µm na pixel.

Hlavní výsledky a diskuse

Na modelovém potravinářském laminátu o celkové tloušťce 117 µm byly rozlišeny až šest vrstev včetně 2,6 µm tenké polyuretanové vrstvy. Metoda multi-peak analýzy identifikovala polymery: polyethylen (PE), polyamid (PA), polypropylen (PP), poly(ethylen vinyl alkohol) (EVOH) a polyuretan (PU). Chemické obrazy přesně korelovaly s viditelnými vrstvami a odhalily skryté složení, které nebylo patrné optickou mikroskopií.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Rychlou a jednoduchou přípravu vzorků bez potřeby pryskyřičného zalévání a leštění.
• Přesné měření tloušťek vrstev v rozsahu jednotek mikrometrů.
• Automatizovanou analýzu pro QA/QC, analýzu selhání a reverzní inženýrství obalových materiálů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj chemického zobrazování s vylepšeným časovým rozlišením a vyšším počtem simultánně analyzovaných složek. Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro automatickou identifikaci a kvantifikaci vrstev může dále zrychlit a zjednodušit workflow. Rozšíření metody na nestandardní materiály a kompozity nabídne nové aplikace v biodegradabilních obalech a pokročilých funkcionalizovaných filmech.

Závěr

Agilent 8700 LDIR Chemical Imaging poskytuje jedinečnou kombinaci rychlosti, přesnosti a prostorového rozlišení pro analýzu vícevrstvých laminátů. Intuitivní software a automatizované ATR přiblížení usnadňují využití v rutinní praxi, zatímco vysoká kvalita spekter a obrazů umožňuje spolehlivou identifikaci i nejtenčích vrstev.

Reference

• Agilent Technologies. 2018. Application Brief: Multilayer packaging material analysis using Laser Direct Infrared (LDIR) Imaging. 5994-0312EN.