Failure analysis of packaging materials

Význam tématu

Vícevrstvé obalové materiály kombinují bariérové folie, lepidla a potisk, přičemž drobné defekty mohou vést k poruchám produktu. FT-IR mikroskopie umožňuje chemickou charakterizaci vad v mikrometrovém měřítku a vizualizaci distribuce jednotlivých komponent.

Cíle a přehled studie

Ukázat možnosti LUMOS II FT-IR mikroskopie a OPUS softwaru při analýze poruch obalových materiálů na třech příkladech: vadná průhledná folie, homogenita nánosu melaminu a poškození chladicího těsnění.

Použitá metodika a instrumentace

• Režimy ATR, transmisní a reflexní měření s laterálním rozlišením až mikrometry
• Automatizované mapování spekter s krokem 32×32 µm
• Jednorozměrné i vícerozměrné datové analýzy: vyhledávání v knihovnách, odečítání rozdílových spekter, mix-analýza, klastrová analýza, PCA, WTA

Použitá instrumentace

• LUMOS II FT-IR mikroskop (integrovaný spektrometr, motorický ATR krystal z germania)
• Softwarové nástroje OPUS 7.5, OPUS/SEARCH a ATR-COMPLETE spektrální knihovna

Hlavní výsledky a diskuse

• Průhledná folie: základní polymer polyvinylidenchlorid-akrylát identifikován knihovnou, defekty obsahují přidaný polyamid a polyetylen.
• Melaminový nátěr: z 1200 spekter vytvořena chemická mapa, klastrová analýza odhalila nepravidelné tmavé oblasti se sníženou vrstvou melaminu a zvýšeným podkladem polypropylen-kopolymerem.
• Chladicí těsnění: PCA rozložila data na komponenty akrylátové vrstvy, studeného těsnění a lokálního defektu; algoritmus WTA je zkombinoval do jednoho přehledného obrázku.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a přesná chemická identifikace složek i smíšených spekter
• Automatizované mapování a vyhodnocení zkracuje čas analýzy
• Grafická chemická zobrazení usnadňují diagnostiku a sledování příčin vad
• Vhodné pro QA/QC kontrolu v balicích provozech, potravinářském či farmaceutickém průmyslu

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace hyperspektrální mikroskopie, umělé inteligence pro automatické rozpoznávání spektrálních vzorců, rozšířené databáze materiálů a použití pro inline kontrolu výrobních linek.

Závěr

LUMOS II FT-IR mikroskop s OPUS softwarem představuje komplexní řešení pro detailní analýzu a vizualizaci defektů v obalových materiálech, což napomáhá rychlé identifikaci příčin poruch a optimalizaci výrobních procesů.

Reference

• Bruker Scientific LLC. Application Note AN M112: Failure analysis of packaging materials, 2021.