01.测试背景
某被发泡PE袋单独包装的铝材零件放置在包装纸箱中执行温湿度可靠性试验(条件为95度24h/2cycle),测试完成后样品表面出现褐色脏污不良,参图1。脏污可用溶剂擦拭变浅,但不能完全去除,猜测脏污可能与包装有关联。故对相关样品进行分析,查找脏污原因及异常发生机理,方便改善。
图1-铝材包装可靠性测试及测试后表面脏污
02.分析流程或实验方案
分析流程 | 测试项目 | 测试设备 |
产品调研 | 产品工艺调查 | / |
产品装箱情况调查 | / | |
表面观察 | 表面分析 | 扫码电子显微镜 |
截面观察 | 截面腐蚀观察 | 金相显微镜 |
异物分析 | 元素分析 | EDS |
官能团成份 | FTIR | |
成分解析 | PY-GCMS | |
结果 | 结果分析 | / |
03.测试结果
3.1-不良处放大观察(显微镜及SEM)
3.2-不良处放大观察及元素分析(SEM+EDS)
C | AL | 总的 | |
位置1 | 100 | 100 | |
位置2 | 100 | 100 |
正常处表面10000X观察及元素含量
C | O | AL | 总的 | |
位置1 | 29.06 | 18.73 | 52.20 | 100 |
位置2 | 26.73 | 16.84 | 56.44 | 100 |
异常处表面10000X观察及元素含量
结论:不良位置表面有明显异物,放大观察为蜂窝状,表面元素呈现为有机物。产品正常位置为铝,表面未进行其它处理(阳极)。
3.3-异物取样成分分析(PY-GCMS)
1. 因脏污无法单独取样进行成分分析,故对不良位置进行混合取样(刮取表面),进行PY-GCMS分析;
2. 因脏污与包装材料关联,故对包材进行同等分析对比。
A.脏污:发现其裂解产物中有环硅氧烷结构物质存在
B.粉红发泡PE膜:发现其裂解产物中同样有环硅氧烷结构物质存在
C.白色珍珠棉:发现其裂解产物中同样有环硅氧烷结构物质存在
D.外包装纸箱:发现其裂解产物中同样有环硅氧烷结构物质存在
结论:脏污裂解产物中有环硅氧烷类物质,该物质在几种包材中都有侦测到,且根据分析数据显示粉红色发泡PE膜信号最强。
3.4-包材主成分分析(FTIR)
对几种包材进行主成分分析,其成分见下表所示;
其它辅助成分无法用FTIR分析。
样品名称 | 主要成分 |
1#纸盒 | 纤维素 |
2#白色泡棉 | 聚乙烯(PE) |
3#粉色泡棉 | 聚乙烯(PE) |
4#粉色袋子 | 高密度聚乙烯(HDPE) |
04.分析讨论
1. 不良产品表面为明显异物,且成分主要为有机物;
2. 异物不良与包装材料有关联;
3. 异物可擦拭但不能完全去除,可能已腐蚀产品表面(产品表面未阳极,故不耐酸碱等);
4. 异物中发现环硅氧烷结构物质,该物质在包材中同样发现,且粉红色发泡PE膜较明显;
05.结论
产品为Al材,表面不耐酸碱及其它溶剂,在包裹发泡PE膜或是装箱泡棉袋的密封空间中进行温湿度试验,因为这些PE发泡产品在配方中会加入一些有机物质(润滑剂、增塑剂、发泡剂、染色剂等),这类物质不能承受高温,在高温下挥发或析出粘附在产品表面,造成产品表面污染或者腐蚀。
06.改善建议
建议改善包材选材和设计。