Failure Analysis of Paper: Determination of the Chemical Identity of Impurities and Inclusions

Význam tématu

Moderní papír zahrnuje mnoho organických i anorganických složek, jejichž homogenní rozložení a často nízký vizuální kontrast komplikují odhalení nečistot a defektů. Pro výrobce i výzkumníky je klíčové přesně určit chemické složení inkluzí a kontaminantů, aby bylo možno zlepšit kvalitu produktu, optimalizovat výrobní procesy a efektivně řešit reklamace.

Cíle a přehled studie

Tato application note představuje využití FTIR mikroskopie LUMOS II k lokalizaci a chemické identifikaci nečistot, inkluzí a povrchových defektů v papíru. Studie demonstruje principy maticového i bodového měření a ukazuje, jak pomocí vyhledávání v digitálních knihovnách a analýzy směsí odhalit složení jednotlivých komponent.

Použitá metodika a instrumentace

• FTIR mikroskopie Bruker LUMOS II s automatizovaným kontaktním ATR mod­u­lem
• Technika attenuated total reflection (ATR) pro minimální předúpravu vzorku
• Software OPUS s modulem OPUS/SEARCH pro vyhledávání jednosložkových a vícesložkových spekter
• Spektrální knihovna ATR-COMPLETE pro organické a anorganické materiály

Hlavní výsledky a diskuse

• Analýza povrchové kontaminace: Maticové měření 47×35 bodů (50 × 50 μm) odhalilo směs uhličitanu vápenatého a modifikovaného silikátu (Unisil). Integrace pásu 1100 cm⁻¹ umožnila vytvořit chemickou mapu s vysokým kontrastem.
• Analýza bodového defektu: Mapování plochy 2 × 3 mm s rozlišením 100 × 100 μm identifikovalo polyesterový ester („Struktol“) a polymer ethylen-vinylacetát („Evatane“) jako složky nečistoty. WTA-barevné přiřazení zvýraznilo prostorovou distribuci defektu a plniva vápenatého uhličitanu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá lokalizace a identifikace nečistot a inkluzí bez náročné přípravy vzorků
• Plná automatizace měření prostřednictvím OPUS video-wizardu zajišťuje rutinní použitelnost
• Možnost generovat chemické obrazy pro hodnocení homogenity plniv a kvality povlaků
• Efektivní podpora QA/QC procesů a odhalování příčin výrobních vad

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace FTIR mikroskopie s pokročilou statistikou a strojovým učením pro automatizovanou detekci vad
• Rozšíření spektrálních knihoven o průmyslové polymery, nanomateriály a bioplásty
• Vývoj on-line monitorovacích systémů pro kontinuální kontrolu kvality papírenských linek
• Multimodální analýzy kombinující FTIR s Ramanem nebo elektronovou mikroskopií pro širší materiálové charakterizace

Závěr

FTIR mikroskopie LUMOS II se ukázala jako spolehlivá a efektivní metoda pro detailní analýzu nečistot a defektů v papíru. Díky vysokému prostorovému rozlišení, plné automatizaci a rozsáhlým spektrálním knihovnám umožňuje rychlé a precizní určení chemického složení, což podporuje kvalitu výroby i výzkum v oblasti papírenské technologie.