Dalam industri polimer modern—mulai dari kemasan makanan, material elektronik, hingga komponen otomotif—struktur multilayer semakin umum digunakan untuk meningkatkan fungsi, kekuatan, dan ketahanan material. Namun, kompleksitas lapisan ini menuntut metode karakterisasi yang presisi untuk memastikan kualitas dan performa produk.
Untuk menghasilkan produk kemasan yang baik, kita perlu memahami ketebalan, komposisi kimia, dan distribusi lapisan sangat penting untuk kontrol kualitas produksi, pengembangan material baru, analisis kegagalan (failure analysis) dan lain-lainnya.
Material multilayer biasanya tersusun dari berbagai jenis polimer yang memiliki fungsi spesifik, seperti:
- PE & PP untuk stabilitas mekanik
- EVOH untuk barrier oksigen
- PET untuk kekuatan termal
- Adhesive tie-layer untuk memastikan kompatibilitas antar lapisan
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk karakterisasi dan analisis multilayer adalah dengan intrumen FTIR Microscope Spectroscopy. Thermo Scientific™ RaptIR+™ FTIR Microscope menghadirkan solusi unggul untuk analisis multilayer polimer secara cepat, akurat, dan nondestruktif.
Gambar 1. Thermo Scientific™ RaptIR+™ FTIR Microscope
Thermo Scientific™ RaptIR+™ FTIR Microscope merupakan jenis FTIR mikroskop terbaru dari Thermo Scientific. FTIR Microscope ini sangat cocok untuk berbagai aplikasi salah satunya farmasi (tablet, partikel), mikroplastik / kontaminan, forensik, restorasi seni, elektronik, dan lain-lain.
Ada beberapa keunggulan Thermo Scientific™ RaptIR+™ FTIR Microscope untuk pengukuran multilayer ataupun aplikasi lainnya :
- Resolusi Optik dan IR Tinggi
- Resolusi visual (kamera / okuler): ~ 1 µm.
- Resolusi inframerah: lebih baik dari 5 µm.
- Mode pengukuran sampel yang Fleksibel
- Mendukung reflectance, transmission, dan ATR (Attenuated Total Reflectance).
- Tukar-otomatis antar mode sampling, sehingga analisis lebih efisien.
- Sensor tekanan ATR built-in untuk mendeteksi kontak ATR secara otomatis dan melindungi sampel.
- Stage yang kuat dan fleksibel
- Panggung open-access (akses terbuka) yang mampu menampung sampel tebal hingga 40 mm dan berat sampai 5 kg.
- Ini memungkinkan analisis sampel besar / berat, misalnya dalam seni restorasi atau material industri.
- Kecepatan Pemetaan Spektrum
- Bisa melakukan pemetaan (mapping) hingga 10 spektrum per detik.
- Membantu mempercepat analisis area besar dan mempercepat workflow.
- Automasi dan Kemudahan Penggunaan
- Nosepiece otomatis dengan beberapa posisi, autofocus, dan auto-illumination (pencahayaan otomatis).
- Aperture (bukaan) dikontrol lewat komputer penuh, memungkinkan pemain mengatur aperture sesuai kebutuhan analisis.
- Kamera resolusi tinggi (5 MP) dan okuler mendukung pencitraan visual detail.
- Software yang sangat Intuitif: OMNIC Paradigm
- Workflow otomatis: analisis partikel mikro, analisis area (point/line/area), validasi metode, dll.
- “Mosaic view”: bisa membuat peta besar dari sampel (mis. 1 cm²) dalam waktu singkat (versi brosur menyebutkan ~20 detik).
- Library/database spektrum polimer yang lengkap > 35.000 spectra
- Algoritma pencocokan otomatis terhadap database/library
7. Pilihan Detektor
-
- Menggunakan detektor LN₂-cooled MCT-A (Mercury Cadmium Telluride) dengan waktu tahan (hold time) hingga 16 jam.
- Ada beberapa pilihan detector (dapat diganti-ganti antar detector) : TE-MCT (tanpa Liquid nitrogen), LN2 MCT-B (range lebih luas), InGaAs NIR
8. Validasi dan Kualifikasi
-
- Tersedia workflow untuk qualification / verifikasi: kompatibel dengan metode farmakopeia (Ph. Eur, JP, CP, USP).
- Menggunakan pelat standar (misalnya polistiren NIST) untuk cek akurasi
Dengan desain mekanik presisi dan integrasi penuh antara mikroskop dan spectrometer, FTIR microscope RaptIR+™ dapat melakukan pemetaan komposisi kimia secara cepat, sangat cocok untuk kebutuhan QC dan R&D. Hal ini mempermudah identifikasi material seperti PE, PP, PET, PA, EVA, dan material barrier lainnya dalam sampel multilayer.
Analisis multilayer dengan FTIR dapat dilakukan dengan tahapan yaitu memotong irisan tipis (cross-section) kemasan polimer kemudian diletakkan didalam holder sample (microcompression cell). Pemotongan sampel multi layer sebaiknya menggunakan Microtome untuk hasil yang lebih baik dan presisi. Setelah itu sampel diletakkannya di bawah FTIR Microscope RaptIR+™ lalu mulai Analisa sampel menggunakan mode transmission.
Gambar 2. Microtome untuk memotong sampel seperti plastic/polimer
Gambar 3. Sample holder untuk sampel potongan polimer
Ada beberapa hal yang bisa diamati menggunakan FTIR Microscope RaptIR+™ diantara lain :
1. Mengamati struktur lapisan secara visual
Gambar 4(a) FTIR Microscope RaptIR+™ melakukan visual mosaic menggunakan lensa objektif 4x. (b) Visual mosaic dilakukan menggunakan lensa objektif 15x setelah mengetahui posisi target sampel pada tampilan 4x. A1 merupakan target area yang akan dianalisa
2. Memetakan distribusi kimia material penyusun
Gambar 5 : Fitur MCR (multivariate curve resolution) FTIR dari sampel polimer multilayer yang dipotong secara cross-section. Tiap warna menunjukkan material polimer yang berbeda. Dari sampel polimer tersebut terdapat 6 lapis dengan 5 material polimer yang berbeda.
3. Mengambil spektrum FTIR pada setiap lapisan secara mikroskopik dan mengidentifikasi material tiap lapisan berdasarkan spektrum secara otomatis.
Gambar 6. Spectrum dari masing-masing lapisan (lapisan 1-6) dan korelasi terhadap FTIR Images yang menunjukkan Lokasi material polimer yang berbeda beda. FTIR juga dapat memberikan estimasi ketebalan masing-masing lapisan dan korelasi terhadap library/database yang ada.
Kesimpulan
Analisis multilayer pada polimer merupakan langkah penting untuk memastikan performa dan kualitas material. Dengan kemampuan optik superior, pemetaan kimia cepat, dan integrasi software canggih dan korelasi dengan database/library, Thermo Scientific™ RaptIR™ FTIR Microscope menjadi alat yang sangat efektif dalam riset dan kontrol kualitas industri polimer modern.
Alphasains Dinamika merupakan distributor peralatan laboratorium seperti FTIR, Raman, Oil & Grease Extractor, GC, GC-MS, Digital Microscope, dll yang memiliki keagenan beberapa brand dari berbagai negara di dunia, baik Asia, Amerika maupun Eropa. Beberapa brand diantaranya adalah Thermo Scientific (US), OSS (US), DeltaPix (Denmark), dan lainnya. Untuk informasi lebih lanjut mengenai produk kami, silahkan kunjungi www.alphasains.com atau email ke sales@alphasains.com
Source: TN53485_EN 0322 – application notes Thermo Scientific