Schnell und Präzise: DSC und PeakSeparation zur Identifizierung von Polymeren in Verpackungsfolien

Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse der 1. und 2. Aufheizung. In beiden Aufheizungen wurden mehrere überlagerte Peaks zwischen 108 °C und 121 °C detektiert. Dies deutet bereits daraufhin, dass mehrere Polymere vorliegen, wobei der Temperaturbereich typisch für verschiedene Polyethylene niedriger DichteDie Massen-Dichte ist definiert als Verhältnis zwischen Masse und Volumen.Dichte ist.

In der ersten Aufheizung wurde zusätzlich ein Peak bei 176 °C detektiert, der auf die Anwesenheit von EVOH (Polyethylenvinylalkohol) schließen lässt. EVOH ist auch als Barriere-Kunststoff bekannt, der durch seine Undurchlässigkeit – u.a. gegen Sauerstoff – in der Verpa­ckungsindustrie weit verbreitet ist. Seine Schmelztemperaturen und SchmelzenthalpienDie Schmelzenthalpie einer Substanz, auch bekannt als latente Wärme, stellt ein Maß der Energiezufuhr dar, typischerweise Wärme, welche notwendig ist, um eine Substanz vom festen in den flüssigen Zustand zu überführen. Der Schmelzpunkt einer Substanz ist die Temperatur, bei der die Substanz von einem festen (kristallinen) in den flüssigen Zustand (isotrope Schmelze) übergeht.Schmelztemperatur ist abhängig vom Ethylen-Anteil – eine Schmelztemperaturen und SchmelzenthalpienDie Schmelzenthalpie einer Substanz, auch bekannt als latente Wärme, stellt ein Maß der Energiezufuhr dar, typischerweise Wärme, welche notwendig ist, um eine Substanz vom festen in den flüssigen Zustand zu überführen. Der Schmelzpunkt einer Substanz ist die Temperatur, bei der die Substanz von einem festen (kristallinen) in den flüssigen Zustand (isotrope Schmelze) übergeht.Schmelztemperatur von 176 °C entspricht einem Ethylen-Anteil zwischen 35 Mol-% und 38 Mol-% [1].

In der zweiten Aufheizung ist der Peak bei 176 °C zu niedrigerer Temperatur (159 °C) verschoben. Diese Verschiebung geht vermutlich auf das Schmelzen einer Mischpha­se zurück, die sich zwischen Poly­ethylen und EVOH gebildet hat.

Der breite Effekt zwischen 230 °C und 280 °C wird im Folgenden näher untersucht. Dazu wurde die in der Abbildung 2 gemessenen Verbundfolie in zwei Schichten getrennt: eine fle­xible, aluminiumfarbige Folie und eine zweite, dünnere, bedruckte Folie. Zwischen beiden Schichten lag zusätzlich eine Papierschicht.

Die beiden Folien um die Papier­schicht wurden getrennt voneinan­der gemessen. Die DSC-Kurven sind in Abbildung 3 dargestellt.

Die bedruckte Folie (blaue Kurve, Abbildung 3) zeigt – mit Ausnahme des in Abbildung 2 bei 253.9 °C detektierten Peaks – die gleichen Effekte wie das komplette Verbundmate­rial. Im Gegensatz dazu weist die aluminiumfarbige Folie (schwarze Kurve) nur einen Peak bei 255 °C (1. Aufheizung) bzw. 248 °C (2. Auf­heizung) auf. Dieser Temperaturbe­reich ist typisch für das Schmelzen von PET.

Mit diesen Ergebnissen lässt sich für die Zusammensetzung der Ver­bundfolie schlussfolgern: Die dün­nere, bedruckte Folie besteht aus verschiedenen Polyethylenen sowie aus EVOH; die aluminiumfarbige aus PET. Die Farberscheinung der PET-Schicht deutet auf eine Aluminium­beschichtung hin, die beispielsweise als Lichtschutz in der Verpackung zum Einsatz kommen kann [2]. Der Aluminium-Schmelzpeak (660,4 °C) befindet sich außerhalb des ge­messenen Temperaturbereichs und wurde deshalb nicht detektiert.

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_{Literature:
[1] Barrier Resins | Properties, Process­ing & Handling of EVOH, Pt. 1, Gene Medlock, February 02, 2015 http://bit.ly/17Ous83
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Verbundfolie}