Analisi Termica Livellata Nana delle Pellicole Orientate biassalmente A Più Strati del Polipropilene (BOPP) Facendo Uso della Sonda Termica di nano-TUM dagli Strumenti di Anasys

Argomenti Coperti

Sfondo
Obiettivi
Tecnica Locale di Analisi Termica della Sonda Termica di nano-TUM
Impostazione Sperimentale
Risultati e Discussione
Della Cima Configurazione Giù
Analisi A sezione trasversale
Conclusioni
Ringraziamenti

Sfondo

Le pellicole Orientate biassalmente del polipropilene (BOPP), sia saldabili a caldo che il non calore sigillabile sono utilizzati estesamente nell'industria di imballaggio. Queste pellicole sono uni o strutture a più strati che hanno uno spessore totale tipico di µm soltanto 15-25. Le pellicole a più strati più semplici corrispondono alle strutture del tre-livello: un livello spesso di memoria di omopolimere del polipropilene interposto fra (solitamente vicino a 1 µm) interfaccia sottile due mette a strati. Ogni livello ha suo proprio contributo ai beni della pellicola. Nelle strutture standard del tre-livello, il livello di memoria pricipalmente fornisce la rigidità della pellicola, mentre i livelli dell'interfaccia forniscono i beni della superficie e/o di sigillamento.

Obiettivi

Lo scopo di questo lavoro era duplice:

  • Per studiare i beni termici delle pellicole del tre-livello BOPP ed in particolare usare la sonda termica di nano-TUM per studiare la temperatura di transizione della 1 interfaccia del µm mettono a strati per la prima volta nella sezione trasversale.
  • per studiare l'effetto di invecchiamento sui beni termici delle pellicole di BOPP. Uno scopo supplementare era di paragonare le differenze nella misura ad una sonda del collegare di Wollaston (raggio della sonda di circa 2,5 micron da 25 micron) contro la sonda del nanoscale (raggio della sonda di intorno 20 nanometro) nella sonda termica di nano-TUM.

Tecnica Locale di Analisi Termica della Sonda Termica di nano-TUM

La sonda termica di Nano-TUM è una tecnica locale dell'analisi termica che combina le alte capacità della rappresentazione di risoluzione spaziale di microscopia atomica della forza con la capacità di ottenere la comprensione del comportamento termico dei materiali con una risoluzione spaziale di sub-100nm. (un'innovazione nella risoluzione spaziale ~50x migliora che lo stato dell'arte, con le implicazioni profonde per i campi dei Polimeri e dei Prodotti Farmaceutici). Il suggerimento convenzionale del AFM è sostituito da una sonda termica della sonda di nano-TUM speciali che ha un radiatore miniatura incassato ed è gestito dal hardware e dal software termici specialmente progettati della sonda di nano-TUM. Questa sonda termica della sonda di nano-TUM permette ad una superficie di essere visualizzata a risoluzione del nanoscale con i modi sistematici della rappresentazione del AFM che permette all'utente di selezionare le distribuzioni nello spazio a cui vorrebbero studiare i beni termici della superficie. L'utente poi ottiene questi informazioni applicando il calore localmente via il suggerimento della sonda e misurando la risposta termomeccanica.

Impostazione Sperimentale

I risultati sono stati ottenuti facendo uso di un Esploratore AFM fornito di accessorio dell'analisi (AI) del nano-termale degli Strumenti di Anasys (sonda termica di nano-TUM) ed il AI micro-ha lavorato la sonda a macchina termica. Il sistema termico della sonda di nano-TUM è compatibile con una serie di Microscopi di Scansione disponibili nel commercio della Sonda. Il campione era una pellicola di BOPP fabbricata da Solvay. La versione “fresca„ del campione corrisponde alla pellicola di BOPP come prodotto mentre la versione “invecchiata„ corrisponde alla stessa pellicola temprata a 60°C.

I dati termici della sonda di nano-TUM presentati sono della deformazione a mensola della sonda (mentre in contatto con la superficie del campione) tracciata contro la temperatura di suggerimento della sonda. Questa misura è analoga alla tecnica affermata di analisi termomeccanica (TMA) ed è conosciuta come sonda termica di nano-TUM. Gli Eventi quali la fusione o le transizioni di vetro che provocano ammorbidire del materiale sotto il suggerimento, producono una deformazione discendente della trave a mensola. L'Ulteriore informazione sulla tecnica può essere ottenuta a www.anasysinstruments.com.

Risultati e Discussione

Le pellicole sono state analizzate in due configurazioni: La configurazione verticale o dall'alto in basso e la configurazione di sezione trasversale.

Della Cima Configurazione Giù

Il livello più elevato (quello che la sonda termica sia collocata sopra) della pellicola di BOPP è il livello dell'interfaccia ed ha uno spessore intorno a 1£gm o di di meno. Sotto è il livello di memoria con uno spessore di µm 15-25 e questo è seguito di nuovo dal livello dell'interfaccia.

Figura 1 mostra i risultati di un esperimento di micro-TUM (con una sonda del collegare di Wollaston) eseguito sul campione. La figura contiene i risultati per sia “il fresco„ che “temprati„ o la pellicola “invecchiata„ e mostra la misura di transizione di fase sul livello dell'interfaccia.

Figura 2 manifestazioni i risultati di un esperimento termico della sonda di nano-TUM (con la sonda del nanoscale) eseguito sul campione. La figura evidenzia le differenze fra “il campione fresco„ e “invecchiato„ in termini di misura di transizione di fase del livello dell'interfaccia.

Figura 1. micro-TUM sul campione

Figura 2. sonda termica di nano-TUM sul campione

Ci sono 2 aspetti che chiaramente straordinario quando confrontiamo Figure 1 e 2:

L'infiltrazione principale del livello dell'interfaccia è più bassa con la sonda termica di nano-TUM, intorno a 80oC contro 120°C con i micro-TUM. I micro-TUM mostra un'infiltrazione graduale che comincia approssimativamente alla stessa temperatura come l'infiltrazione principale della sonda termica di nano-TUM. Questa differenza è il più probabilmente dovuto la differenza nel raggio dell'estremità e nell'allungamento delle due sonde. La sonda di micro-TUM è allungamento significativamente più grande e più basso ed in modo da richiede più materiale di fondere e muovere allontanato della sonda. dovuto questo, la sonda termica di nano-TUM ha una sensibilità molto più alta alle più piccole riduzioni della cristallinità (meno materiale deve fondersi affinchè la sonda penetri). È conosciuto che il livello dell'interfaccia ha un vasto endotherm di fusione con il primo inizio di piccolo picco di fusione a circa 50°C e di più grande picco di fusione a circa 110°C. La misura di micro-TUM sta mostrando l'inizio di questo più grande picco di fusione mentre la sonda termica di nano-TUM è sensibile al più piccolo picco iniziale.

Il TM misurato del livello “fresco„ è più basso di quello del livello “invecchiato„ nel caso della sonda termica di nano-TUM mentre questa distinzione non è così chiara nella misura di micro-TUM. Temprando, le lamelle del cristallo diventano più spesse e questa aumenta il loro punto di fusione. Il più alta sensibilità della sonda termica di nano-TUM cattura Ancora più chiaro questa distinzione dei micro-TUM.

Analisi A sezione trasversale

Per questa parte del lavoro, le pellicole di BOPP sono state incassate in epossiresina e una sezione trasversale è stata fatta. Figura 3 manifestazioni qui sotto la sezione trasversale della pellicola di BOPP nella matrice a resina epossidica.

Figura 3. Sezione Trasversale di una Pellicola incassata di BOPP (Topografia e Segnale Sinistri del Sensore di Destra)

Nel Passato, il Barilotto ed i colleghe (2) ha tentato di misurare le temperature di transizione del livello dell'interfaccia nella sezione trasversale ma la mancanza di risoluzione spaziale della tecnica di micro-TUM ha impedito questa accadere. Il miglioramento 100x nella risoluzione spaziale della sonda termica di nano-TUM ora permette questo secondo le indicazioni di Figura 4 e di Figura 5 qui sotto.

Figura 4. Zumma dell'epossidico, pela ed i livelli di memoria che mostrano ai nano-TUM i margini termici della sonda nel livello dell'interfaccia ed in un margine termico della sonda di nano-TUM nella memoria mettono a strati.

Figura 5 Analisi Termica Locale di manifestazioni qui sotto eseguita facendo uso della sonda termica di nano-TUM sull'epossidico, sul nucleo e sui livelli dell'interfaccia. La temperatura di fusione del livello dell'interfaccia correla bene con le misure dall'alto in basso.

Figura 5. temperature di Transizione sui 3 livelli misurati facendo uso della sonda termica di nano-TUM.

Conclusioni

La capacità dell'analisi termica di sub-100nm del sistema termico della sonda di nano-TUM ha permesso per la prima volta alle misure della temperatura di transizione del livello dell'interfaccia nella sezione trasversale delle pellicole di BOPP. È dimostrato chiaramente che il sistema termico della sonda di nano-TUM è più sensibile del sistema di micro-TUM nelle temperature di misurazione di inizio e nelle differenze più chiare evidenziate nelle temperature di transizione per le pellicole fresche e temprate di BOPP.

Ringraziamenti

Il Dott. Antoine Ghanem di Solvay si riconosce gentilmente per la fornitura dei campioni di BOPP.

Sorgente: Strumenti di Anasys

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego gli Strumenti di Anasys

Date Added: Feb 13, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 17:56

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit