Analysis of Discoloration and Coloration Using FTIR and EDX

Význam tématu

Analýza příčin odbarvení a zabarvení materiálů je nezbytná pro udržení kvality produktů v papírenském, plastovém a výrobcích z pryskyřic. Rychlé a přesné určení organických či anorganických zabarvujících látek pomáhá minimalizovat reklamace a optimalizovat výrobní procesy.

Cíle a přehled studie

Studie prezentuje kombinovaný přístup s využitím FTIR spektroskopie a energie disperzní rentgenové fluorescence (EDX) pro bezpředúpravové přímé měření vzorků. Byly prozkoumány tři případy:

• Odbarvení papíru
• Odbarvení živicového produktu
• Zabarvení bílého a zeleného polyetylénového materiálu

Použitá metodika

Pro organické komponenty byl použit FTIR v režimu single‐reflection ATR. K identifikaci anorganických elementů a kvantitativnímu určení stopových kovů sloužila EDX analýza se submillimetrovým měřicím průměrem.

Použitá instrumentace

• FTIR spektrometr IRTracer-100 s ATR modulem MIRacle 10 (diamantová prizma), rozlišení 4 cm-1, 40 akumulací, detektor DLATGS, apodizace Happ-Genzel
• EDX spektrometr EDX-8000 s Rh cílem, provozní napětí 15 nebo 50 kV, vakuová atmosféra, průměr měřené oblasti 1 až 10 mm, doba integrace 60–100 s

Hlavní výsledky a diskuse

V případě papíru vedla analýza rozdílového FTIR spektra k identifikaci parafínového oleje s karbonylovými aditivy (pás kolem 1 750 cm-1). U živicového produktu ukázala EDX analýza zvýšený podíl Al (99,8 %) a Fe (0,2 %) v odbarvené oblasti, což naznačuje fragment slitiny hliníku z výrobního zařízení. Při zabarvení polyetylénu potvrdilo FTIR základní složení (PE) a EDX detekovalo běžné aditiva (Si, P, Al, S) v obou vzorcích a v zelené variantě navíc prvky Cl a Cu, typické pro organický pigment fthalocyanin green.

Přínosy a praktické využití

Kombinované využití FTIR a EDX umožňuje nedeštruktivní, rychlou a přesnou identifikaci příčin barevných odchylek. Metodu lze efektivně aplikovat v laboratořích kvality (QA/QC), výzkumu a výrobním sektoru pro odhalení kontaminantů a optimalizaci surovinových i výrobních procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozvoj mikrospektroskopických adaptací FTIR a EDX pro lokalizované analýzy, integrace hyperspektrálního zobrazování, automatizace zpracování dat a využití strojového učení pro rychlou klasifikaci spektrálních odtisků.

Závěr

Studie dokládá, že FTIR spektroskopie je účinná při odhalování organických příčin barevných defektů, zatímco EDX spolehlivě identifikuje anorganické kontaminanty a pigmenty. Jejich kombinace přináší komplexní, rychlou a nenáročnou diagnostiku barevných vad v průmyslové praxi.

Reference

1. Shimadzu Application News No. X255, First Edition Oct. 2016