fréttir

Við notum vafrakökur til að bæta upplifun þína. Með því að halda áfram að vafra um þessa síðu samþykkir þú notkun okkar á vafrakökum. Meiri upplýsingar.
Þegar tilkynnt er um umferðarslys og eitt ökutækið fer af vettvangi, er það oft rannsóknarstofum sem sjá um að endurheimta sönnunargögnin.
Leifar af sönnunargögnum eru meðal annars brotið gler, brotnir aðalljós, afturljós eða stuðarar, svo og hjólför og leifar af málningu. Þegar ökutæki rekst á hlut eða manneskju er líklegt að málningin berist yfir í formi bletta eða flísar.
Bílamálning er yfirleitt flókin blanda af mismunandi innihaldsefnum sem borin eru á í mörgum lögum. Þó að þessi flækjustig flæki greiningu, þá veitir hún einnig mikið af hugsanlega mikilvægum upplýsingum til að bera kennsl á ökutæki.
Raman-smásjá og Fourier-umbreytingarinnrauð (FTIR) eru nokkrar af helstu aðferðunum sem hægt er að nota til að leysa slík vandamál og auðvelda skaðlausa greiningu á tilteknum lögum í heildarhúðunarbyggingu.
Greining á lakkflögum hefst með litrófsgögnum sem hægt er að bera beint saman við samanburðarsýni eða nota í tengslum við gagnagrunn til að ákvarða gerð, gerð og árgerð ökutækisins.
Konunglega kanadíska riddaralögreglan (RCMP) heldur úti einum slíkum gagnagrunni, Paint Data Query (PDQ) gagnagrunninum. Hægt er að nálgast þátttöku rannsóknarstofnana hvenær sem er til að aðstoða við viðhald og stækkun gagnagrunnsins.
Þessi grein fjallar um fyrsta skrefið í greiningarferlinu: að safna litrófsgögnum úr málningarflögum með FTIR og Raman smásjá.
FTIR gögnum var safnað með Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR smásjá; öll Raman gögn voru söfnuð með Thermo Scientific™ DXR3xi Raman smásjá. Lakkflísar voru teknar af skemmdum hlutum bílsins: ein flís af hurðarspjaldinu, hin af stuðaranum.
Staðlaða aðferðin við að festa þversniðssýni er að steypa þau með epoxy, en ef plastefnið kemst inn í sýnið geta niðurstöður greiningarinnar breyst. Til að koma í veg fyrir þetta voru málningarstykkin sett á milli tveggja laga af pólý(tetraflúoretýleni) (PTFE) í þversniði.
Fyrir greiningu var þversnið málningarflísins aðskilið handvirkt frá PTFE-inu og flísin sett á baríumflúoríð (BaF2) glugga. FTIR kortlagning var framkvæmd í ljósgeislunarham með því að nota 10 x 10 µm2 ljósop, fínstilltan 15x hlutgler og þétti og 5 µm bil.
Sömu sýnin voru notuð fyrir Raman greiningu til að tryggja samræmi, þó að þunnt BaF2 gluggaþversnið sé ekki krafist. Það er vert að taka fram að BaF2 hefur Raman topp við 242 cm-1, sem má sjá sem veikan topp í sumum litrófum. Merkið ætti ekki að tengjast málningarflögum.
Raman-myndir voru teknar með því að nota pixlastærðir á bilinu 2 µm og 3 µm. Litrófsgreining var framkvæmd á helstu íhlutatoppunum og auðkenningarferlið var auðveldað með notkun aðferða eins og fjölþáttaleita samanborið við hefðbundnar bókasöfn.
Rice. 1. Skýringarmynd af dæmigerðu fjögurra laga bílamálningarsýni (vinstri megin). Þversniðsmyndband af málningarflögum teknum úr bílhurð (hægri megin). Mynd: Thermo Fisher Scientific – Efnis- og byggingargreining
Þó að fjöldi laga af málningarflögum í sýni geti verið breytilegur, þá eru sýnin yfirleitt um það bil fjögur lög (Mynd 1). Lagið sem borið er beint á málmundirlagið er lag af rafdráttargrunni (um það bil 17-25 µm þykkt) sem verndar málminn fyrir umhverfinu og þjónar sem festingarflötur fyrir síðari málningarlög.
Næsta lag er viðbótargrunnur, kítti (u.þ.b. 30-35 míkron þykkt) til að veita slétt yfirborð fyrir næstu málningarlög. Þá kemur grunnhúðin eða undirlagið (u.þ.b. 10-20 µm þykkt) sem inniheldur litarefni grunnmálningarinnar. Síðasta lagið er gegnsætt verndarlag (u.þ.b. 30-50 míkron þykkt) sem veitir einnig glansandi áferð.
Eitt helsta vandamálið við greiningu á lakksporum er að ekki eru öll lakklög á upprunalega bílnum endilega til staðar sem lakkflögur og lýti. Þar að auki geta sýni frá mismunandi svæðum haft mismunandi samsetningu. Til dæmis geta lakkflögur á stuðara samanstaðið af stuðaraefni og lakk.
Sýnileg þversniðsmynd af málningarflögum er sýnd á mynd 1. Fjögur lög eru sýnileg á sýnilegu myndinni, sem samsvarar þeim fjórum lögum sem greind voru með innrauðri greiningu.
Eftir að allt þversniðið hafði verið kortlagt voru einstök lög greind með FTIR myndum af ýmsum toppsvæðum. Dæmigert litróf og tengdar FTIR myndir af fjórum lögum eru sýndar á mynd 2. Fyrsta lagið samsvaraði gegnsæju akrýlhúð sem samanstóð af pólýúretan, melamíni (toppur við 815 cm-1) og stýreni.
Annað lagið, grunnlagið (litlagið) og glæra lagið eru efnafræðilega svipuð og samanstanda af akrýl, melamíni og stýreni.
Þótt þau séu svipuð og engir sértækir litarefnistoppar hafi fundist, sýna litrófin samt sem áður mun, aðallega hvað varðar styrkleika toppa. Litróf lags 1 sýnir sterkari toppa við 1700 cm-1 (pólýúretan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) og 762 cm-1.
Hámarksstyrkur í litrófi lags 2 eykst við 2959 cm⁻¹ (metýl), 1303 cm⁻¹, 1241 cm⁻¹ (eter), 1077 cm⁻¹ (eter) og 731 cm⁻¹. Litróf yfirborðslagsins samsvaraði litrófi bókasafns alkýðplastefnis byggt á ísóftalsýru.
Síðasta lagið af grunnmálningu með rafeindahúð er epoxy og hugsanlega pólýúretan. Niðurstöðurnar voru að lokum í samræmi við þær sem almennt finnast í bílalökkun.
Greining á hinum ýmsu íhlutum í hverju lagi var framkvæmd með því að nota FTIR bókasöfn sem eru fáanleg í verslunum, ekki gagnagrunna fyrir bílalakk, svo þó að samsvörunin sé dæmigerð er hún ekki endilega algild.
Notkun gagnagrunns sem er hannaður fyrir þessa tegund greiningar mun auka sýnileika jafnvel á gerð, gerð og árgerð ökutækisins.
Mynd 2. Dæmigert FTIR litróf fjögurra greindra laga í þversniði af flísóttri bílhurðarmálningu. Innrauðar myndir eru búnar til úr tindsvæðum sem tengjast einstökum lögum og lagðar ofan á myndbandsmyndina. Rauðu svæðin sýna staðsetningu einstakra laga. Með ljósopi upp á 10 x 10 µm2 og þrepastærð upp á 5 µm nær innrauða myndin yfir svæði sem er 370 x 140 µm2. Mynd eftir: Thermo Fisher Scientific – Efnis- og byggingargreining
Á mynd 3 sést myndbandsmynd af þversniði af málningarflögum á stuðara, þar sem að minnsta kosti þrjú lög eru greinilega sýnileg.
Innrauðar þversniðsmyndir staðfesta tilvist þriggja aðgreindra laga (mynd 4). Ytra lagið er glært lag, líklega pólýúretan og akrýl, sem var samræmt þegar það var borið saman við litróf glærra lagna í viðskiptalegum réttarlæknisfræðilegum rannsóknarsöfnum.
Þótt litróf grunnhúðunarinnar (litarhúðunarinnar) sé mjög svipað og litróf glæru húðunarinnar, þá er það samt nógu greinilegt til að greina það frá ytra laginu. Það er verulegur munur á styrkleika tindanna.
Þriðja lagið getur verið stuðaraefnið sjálft, sem samanstendur af pólýprópýleni og talkúmi. Talkúm má nota sem styrkjandi fylliefni fyrir pólýprópýlen til að auka byggingareiginleika efnisins.
Báðar ytri lögin voru í samræmi við þau sem notuð eru í bílamálningu, en engir sértækir litarefnistoppar fundust í grunnlaginu.
Hrísgrjón. 3. Myndbandsmósaík af þversniði af málningarflögum teknum af stuðara bíls. Mynd eftir: Thermo Fisher Scientific – Efni og byggingargreining
Rice. 4. Dæmigert FTIR litróf af þremur greindum lögum í þversniði af málningarflögum á stuðara. Innrauðar myndir eru búnar til úr tindsvæðum sem tengjast einstökum lögum og lagðar ofan á myndbandsmyndina. Rauðu svæðin sýna staðsetningu einstakra laga. Með ljósopi upp á 10 x 10 µm2 og skrefastærð upp á 5 µm nær innrauða myndin yfir svæði sem er 535 x 360 µm2. Mynd: Thermo Fisher Scientific – Efnis- og byggingargreining
Raman-myndgreiningarsmásjá er notuð til að greina röð þversniða til að fá frekari upplýsingar um sýnið. Hins vegar er Raman-greiningin flókin vegna flúrljómunar sem sýnið gefur frá sér. Nokkrar mismunandi leysigeislar (455 nm, 532 nm og 785 nm) voru prófaðir til að meta jafnvægið milli flúrljómunarstyrks og Raman-merkisstyrks.
Til að greina málningarflögur á hurðum fást bestu niðurstöðurnar með leysigeisla með bylgjulengd 455 nm; þótt flúrljómun sé enn til staðar er hægt að nota grunnleiðréttingu til að vinna gegn henni. Þessi aðferð tókst þó ekki á epoxy-lögum þar sem flúrljómunin var of takmörkuð og efnið var viðkvæmt fyrir leysigeislaskemmdum.
Þó að sumir leysir séu betri en aðrir, þá hentar enginn leysir fyrir epoxygreiningu. Raman þversniðsgreining á málningarflögum á stuðara með 532 nm leysi. Flúrljómunarframlag er enn til staðar, en fjarlægt með grunnlínuleiðréttingu.
Rice. 5. Dæmigert Raman litróf fyrstu þriggja laga úr bílhurðarflís (hægra megin). Fjórða lagið (epoxy) tapaðist við framleiðslu sýnisins. Litrófin voru leiðrétt til að fjarlægja áhrif flúrljómunar og tekin með 455 nm leysi. Sýnt var svæði sem var 116 x 100 µm2 með pixlastærð upp á 2 µm. Þversniðsmyndbandsmósaík (efst til vinstri). Fjölvíddarmynd af Raman kúrfuupplausn (MCR) (neðst til vinstri). Mynd eftir: Thermo Fisher Scientific – Efniviður og byggingargreining
Raman-greining á þversniði af bílhurðarmálningarstykki er sýnd á mynd 5; þetta sýni sýnir ekki epoxylagið þar sem það tapaðist við undirbúning. Hins vegar, þar sem Raman-greining á epoxylaginu reyndist vera vandamál, var þetta ekki talið vandamál.
Stýren er ríkjandi í Raman-rófi lags 1, en karbónýl-toppurinn er mun minni en í innrauðu litrófinu. Í samanburði við FTIR sýnir Raman-greiningin marktækan mun á litrófi fyrsta og annars lagsins.
Næsta Raman-samsvörun við grunnlakkinn er perýlen; þó að þetta sé ekki nákvæm samsvörun, þá eru afleiður af perýleni þekktar fyrir að vera notaðar í litarefnum í bílalökkun, svo það gæti táknað litarefni í litarlaginu.
Yfirborðslitrófin voru í samræmi við ísóftalísk alkýð plastefni, en þau greindust einnig með títaníumdíoxíði (TiO2, rútil) í sýnunum, sem var stundum erfitt að greina með FTIR, allt eftir litrófsmörkum.
Rice. 6. Dæmigert Raman litróf af málningarflögum á stuðara (hægra megin). Litrófin voru leiðrétt til að fjarlægja áhrif flúrljómunar og tekin með 532 nm leysi. Sýnt var svæði sem var 195 x 420 µm2 með pixlastærð upp á 3 µm. Þversniðsmyndbandsmósaík (efst til vinstri). Raman MCR mynd af hluta þversniðs (neðst til vinstri). Mynd eftir: Thermo Fisher Scientific – Efniviður og byggingargreining
Á mynd 6 eru sýndar niðurstöður Raman-dreifingar á þversniði af málningarflögum á stuðara. Viðbótarlag (lag 3) hefur fundist sem ekki hefur verið greint áður með FTIR.
Næst ytra laginu er samfjölliða af stýreni, etýleni og bútadíeni, en einnig eru vísbendingar um nærveru viðbótar óþekkts efnisþáttar, eins og sést af litlum óútskýranlegum karbónýltopp.
Litróf grunnhúðarinnar gæti endurspeglað samsetningu litarefnisins, þar sem litrófið samsvarar að einhverju leyti ftalósýanín efnasambandinu sem notað er sem litarefni.
Þetta áður óþekkta lag er mjög þunnt (5 µm) og að hluta til úr kolefni og rútíli. Vegna þykktar lagsins og þeirrar staðreyndar að erfitt er að greina TiO2 og kolefni með FTIR, kemur það ekki á óvart að þau greindust ekki með IR-greiningu.
Samkvæmt niðurstöðum FT-IR var fjórða lagið (efni stuðarans) greint sem pólýprópýlen, en Raman-greiningin sýndi einnig fram á að einhver kolefni var til staðar. Þó ekki sé hægt að útiloka að talkúm hafi sést í FITR, er ekki hægt að gera nákvæma greiningu þar sem samsvarandi Raman-toppurinn er of lítill.
Bílamálning er flókin blanda af innihaldsefnum og þó að þetta geti veitt miklar persónugreinanlegar upplýsingar, gerir það greiningu að mikilli áskorun. Hægt er að greina lakkflísar á áhrifaríkan hátt með Nicolet RaptIR FTIR smásjánni.
FTIR er eyðileggjandi greiningartækni sem veitir gagnlegar upplýsingar um hin ýmsu lög og íhluti bílalakka.
Þessi grein fjallar um litrófsgreiningu á málningarlögum, en ítarlegri greining á niðurstöðunum, annað hvort með beinum samanburði við grunsamleg ökutæki eða í gegnum sérstaka litrófsgagnagrunna, getur veitt nákvæmari upplýsingar til að para sönnunargögnin við uppruna þeirra.