Neiegkeeten

Mir benotze Cookien fir Är Erfahrung ze verbesseren. Wann Dir weider op dëser Säit surft, stëmmt Dir eiser Benotzung vu Cookien zou. Méi Informatiounen.
Wann e Verkéiersaccident gemellt gëtt an ee vun de Gefierer vun der Plaz fiert, sinn d'forensesch Laboratoiren dacks domat beoptragt, d'Beweiser ze sammelen.
Zu de Reschter vum Spuermaterial gehéieren zerbrach Glas, zerbrach Scheinwerfer, Réckluuchten oder Stossstangen, souwéi Bremsspuren a Lackreschter. Wann e Gefier mat engem Objet oder enger Persoun kollidéiert, ass et wahrscheinlech, datt d'Lack a Form vu Flecken oder Abschnitzelen ofgeet.
Autolack ass normalerweis eng komplex Mëschung aus verschiddenen Zutaten, déi a verschiddene Schichten opgedroe ginn. Wärend dës Komplexitéit d'Analyse komplizéiert, liwwert se och eng Villzuel vu potenziell wichtegen Informatiounen fir d'Identifikatioun vu Gefierer.
Raman-Mikroskopie a Fourier-Transform-Infrarout (FTIR) sinn e puer vun den Haapttechniken, déi benotzt kënne ginn, fir sou Problemer ze léisen an eng net-destruktiv Analyse vu spezifesche Schichten an der gesamter Beschichtungsstruktur ze erliichteren.
D'Analyse vu Lackchips fänkt mat spektralen Daten un, déi direkt mat Kontrollprouwen verglach kënne ginn oder zesumme mat enger Datebank benotzt kënne ginn, fir d'Mark, de Modell an d'Joer vum Gefier ze bestëmmen.
D'Royal Canadian Mounted Police (RCMP) bedreift eng sou eng Datebank, d'Paint Data Query (PDQ) Datebank. Zougrëff op déi deelhuelend forensesch Labore kann zu all Moment gemaach ginn, fir d'Datebank ze verwalten an auszebauen.
Dësen Artikel konzentréiert sech op den éischte Schrëtt am Analyseprozess: d'Sammlung vu Spektraldaten aus Faarfchips mat Hëllef vun FTIR- a Raman-Mikroskopie.
FTIR-Donnéeë goufe mat engem Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ FTIR-Mikroskop gesammelt; komplett Raman-Donnéeë goufe mat engem Thermo Scientific™ DXR3xi Raman-Mikroskop gesammelt. Lackschnitzelen goufe vu beschiedegten Deeler vum Auto geholl: ee Stéck vum Dierverkleedung ofgebrach, deen aneren vum Stoossfänger.
Déi Standardmethod fir Querschnittsproben ze befestegen ass se mat Epoxy ze gossen, awer wann den Harz an d'Prouf penetréiert, kënnen d'Resultater vun der Analyse beaflosst ginn. Fir dëst ze verhënneren, goufen d'Faarfstécker tëscht zwou Schichten Poly(tetrafluorethylen) (PTFE) an engem Querschnitt placéiert.
Virun der Analyse gouf de Querschnitt vum Faarfchip manuell vum PTFE getrennt an de Chip gouf op e Bariumfluorid (BaF2)-Fënster placéiert. D'FTIR-Mapping gouf am Transmissiounsmodus mat enger 10 x 10 µm2-Apertur, engem optiméierten 15x-Objektiv a Kondensator, an engem Ofstand vu 5 µm duerchgefouert.
Déi selwecht Prouwe goufe fir d'Raman-Analyse benotzt fir Konsistenz ze garantéieren, obwuel kee schmuele BaF2-Fënsterquerschnitt erfuerderlech ass. Et ass derwäert ze bemierken, datt BaF2 e Raman-Peak bei 242 cm-1 huet, wat a verschiddene Spektren als schwaache Peak ka gesi ginn. D'Signal sollt net mat Faarfflacken assoziéiert sinn.
Raman-Biller mat Bildpixelgréissten vun 2 µm an 3 µm erhalen. Spektralanalyse gouf op den Haaptkomponentspëtzen duerchgefouert an den Identifikatiounsprozess gouf duerch d'Benotzung vun Techniken wéi Multikomponentsich am Verglach mat kommerziell verfügbare Bibliothéiken ënnerstëtzt.
Rice. 1. Diagramm vun enger typescher véierschichteger Autolackprobe (lénks). Querschnittsvideomosaik vu Lackschnitzelen, déi vun enger Autodier opgeholl goufen (riets). Bildkredit: Thermo Fisher Scientific – Materialien a Strukturanalyse
Och wann d'Zuel vun de Schichten vu Faarfschlacken an enger Prouf variéiere kann, bestinn d'Prouwe typescherweis aus ongeféier véier Schichten (Figur 1). D'Schicht, déi direkt op de Metallsubstrat opgedroe gëtt, ass eng Schicht elektrophoretesche Primer (ongeféier 17-25 µm déck), déi de Metall virun der Ëmwelt schützt an als Montagefläch fir déi nächst Schichten vu Faarf déngt.
Déi nächst Schicht ass eng zousätzlech Primer, Kitt (ongeféier 30-35 Mikrometer déck), fir eng glat Uewerfläch fir déi nächst Serie vu Faarfschichten ze bidden. Dann kënnt d'Grondschicht oder d'Basisschicht (ongeféier 10-20 µm déck), déi aus dem Basisfaarfpigment besteet. Déi lescht Schicht ass eng transparent Schutzschicht (ongeféier 30-50 Mikrometer déck), déi och eng glänzend Uewerfläch bitt.
Ee vun den Haaptproblemer bei der Analyse vu Lackspueren ass, datt net all Lackschichten um Originalfahrzeug onbedéngt als Lackschichten a Flecken präsent sinn. Zousätzlech kënne Proben aus verschiddene Regiounen ënnerschiddlech Zesummesetzungen hunn. Zum Beispill kënne Lackschichten op engem Stossfänger aus Stossfängermaterial a Lack bestoen.
De sichtbare Querschnittsbild vun engem Faarfchip gëtt an der Figur 1 gewisen. Véier Schichten sinn am siichtbare Bild sichtbar, déi mat de véier Schichten korreléieren, déi duerch Infraroutanalyse identifizéiert goufen.
Nodeems de ganze Querschnitt kartéiert gouf, goufen eenzel Schichten mat Hëllef vun FTIR-Biller vu verschiddene Spëtzberäicher identifizéiert. Representativ Spektren an déi associéiert FTIR-Biller vun de véier Schichten sinn an de Fig. 2 gewisen. Déi éischt Schicht entsprécht enger transparenter Acrylbeschichtung, déi aus Polyurethan, Melamin (Spëtz bei 815 cm-1) a Styrol besteet.
Déi zweet Schicht, d'Basis- (Faarf-) Schicht an déi transparent Schicht si chemesch ähnlech a bestinn aus Acryl, Melamin a Styrol.
Obwuel si ähnlech sinn a keng spezifesch Pigmentpeaken identifizéiert goufen, weisen d'Spektre ëmmer nach Ënnerscheeder, haaptsächlech wat d'Spektintensitéit ugeet. De Spektrum vum Schicht 1 weist méi staark Peaken bei 1700 cm-1 (Polyurethan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) an 762 cm-1.
D'Spëtzintensitéiten am Spektrum vun der Schicht 2 huelen zou bei 2959 cm⁻¹ (Methyl), 1303 cm⁻¹, 1241 cm⁻¹ (Ether), 1077 cm⁻¹ (Ether) an 731 cm⁻¹. De Spektrum vun der Uewerflächenschicht entsprécht dem Bibliothéiksspektrum vun Alkydharz op Basis vun Isophthalsäure.
Déi lescht Schicht vun der E-Coat-Primer ass Epoxy a méiglecherweis Polyurethan. Schlussendlech waren d'Resultater am Aklang mat deenen, déi üblech an Autoslacke fonnt ginn.
D'Analyse vun de verschiddene Komponenten an all Schicht gouf mat kommerziell verfügbare FTIR-Bibliothéiken duerchgefouert, net mat Datebanke fir Autolackéierung, sou datt d'Iwwereneestëmmunge representativ sinn, awer net onbedéngt absolut sinn.
D'Benotzung vun enger Datebank, déi fir dës Zort vun Analyse entwéckelt gouf, erhéicht d'Sichtbarkeet souguer vun der Mark, dem Modell an dem Joer vum Gefier.
Figur 2. Representativ FTIR-Spektre vu véier identifizéierte Schichten an engem Querschnitt vun ofgebrochener Autodierfaarf. Infraroutbiller ginn aus Spëtzregiounen generéiert, déi mat eenzelne Schichten verbonne sinn, an iwwer dem Videobild iwwerlagert. Déi rout Beräicher weisen d'Lag vun den eenzelne Schichten. Mat enger Apertur vun 10 x 10 µm2 an enger Schrëttgréisst vu 5 µm deckt d'Infraroutbild eng Fläch vun 370 x 140 µm2 of. Bildkredit: Thermo Fisher Scientific – Materialien a Strukturanalyse
Op Fig. 3 weist e Videobild vun engem Querschnitt vu Lackschichten vum Stossfänger, op d'mannst dräi Schichten sinn kloer ze gesinn.
Infraroutquerschnittsbiller bestätegen d'Präsenz vun dräi verschiddene Schichten (Fig. 4). Déi baussenzeg Schicht ass eng kloer Beschichtung, wahrscheinlech Polyurethan an Acryl, déi am Verglach mat de Spektre vun de kloere Beschichtungen a kommerziellen forensesche Bibliothéiken konsequent war.
Och wann de Spektrum vun der Basis- (Faarf-) Beschichtung ganz ähnlech wéi dee vun der transparenter Beschichtung ass, ass en ëmmer nach kloer genuch fir vun der baussenzeger Schicht z'ënnerscheeden. Et gëtt bedeitend Ënnerscheeder an der relativer Intensitéit vun de Spëtzen.
Déi drëtt Schicht kann d'Material vum Stossfänger selwer sinn, dat aus Polypropylen an Talkum besteet. Talkum kann als verstäerkende Fëllstoff fir Polypropylen benotzt ginn, fir d'strukturell Eegeschafte vum Material ze verbesseren.
Béid baussenzeg Schichten waren am Aklang mat deene, déi an Autolack benotzt ginn, awer et goufen keng spezifesch Pigmentpeaken an der Primerschicht identifizéiert.
Rice. 3. Videomosaik vun engem Querschnitt vu Lackschnitzelen, déi vun engem Autosstossfänger geholl goufen. Bildkredit: Thermo Fisher Scientific – Materialien a Strukturanalyse
Rice. 4. Representativ FTIR-Spektre vun dräi identifizéierte Schichten an engem Querschnitt vu Lackschnitzelen op engem Stossfänger. Infraroutbiller ginn aus Spëtzregiounen generéiert, déi mat eenzelne Schichten verbonne sinn, an iwwer dem Videobild iwwerlagert. Déi rout Beräicher weisen d'Lag vun den eenzelne Schichten. Mat enger Apertur vun 10 x 10 µm2 an enger Schrëttgréisst vu 5 µm deckt d'Infraroutbild eng Fläch vu 535 x 360 µm2 of. Bildkredit: Thermo Fisher Scientific – Materialien a Strukturanalyse
Raman-Bildgebungsmikroskopie gëtt benotzt fir eng Serie vu Querschnitter ze analyséieren, fir zousätzlech Informatiounen iwwer d'Prouf ze kréien. D'Raman-Analyse ass awer duerch d'Fluoreszenz, déi vun der Prouf ausgestraalt gëtt, komplizéiert. Verschidde verschidde Laserquellen (455 nm, 532 nm an 785 nm) goufen getest, fir d'Gläichgewiicht tëscht der Fluoreszenzintensitéit an der Raman-Signalintensitéit ze evaluéieren.
Fir d'Analyse vu Lackschichten op Dieren ginn déi bescht Resultater mat engem Laser mat enger Wellelängt vu 455 nm erreecht; obwuel d'Fluoreszenz nach ëmmer präsent ass, kann eng Basiskorrektur benotzt ginn, fir se entgéintzewierken. Dës Method war awer net erfollegräich op Epoxyschichten, well d'Fluoreszenz ze limitéiert war an d'Material ufälleg fir Laserschied war.
Obwuel verschidde Laser besser si wéi anerer, ass kee Laser fir Epoxyanalyse gëeegent. Raman-Querschnittsanalyse vu Lackschnitzelen op engem Stossfänger mat engem 532 nm Laser. De Fluoreszenzbäitrag ass nach ëmmer präsent, awer duerch eng Basislinnkorrektur ewechgeholl.
Rice. 5. Representativ Raman-Spektre vun den éischten dräi Schichten vun enger Autodier-Chip-Prouf (riets). Déi véiert Schicht (Epoxy) ass bei der Fabrikatioun vun der Prouf verluer gaangen. D'Spektre goufen un der Basislinn korrigéiert fir den Effekt vun der Fluoreszenz ze läschen a mat engem 455 nm Laser gesammelt. Eng Fläch vun 116 x 100 µm2 gouf mat enger Pixelgréisst vun 2 µm ugewisen. Querschnittsvideomosaik (uewen lénks). Multidimensional Raman-Kurve-Resolutioun (MCR) Querschnittsbild (ënnen lénks). Bildkredit: Thermo Fisher Scientific – Materialien a Strukturanalyse
D'Raman-Analyse vun engem Querschnitt vun engem Stéck Autodierfaarf gëtt an der Figur 5 gewisen; dës Prouf weist d'Epoxyschicht net, well se während der Virbereedung verluer gaangen ass. Well d'Raman-Analyse vun der Epoxyschicht awer problematesch war, gouf dëst net als Problem ugesinn.
D'Präsenz vu Styrol dominéiert am Raman-Spektrum vun der Schicht 1, während de Carbonyl-Peak vill manner intensiv ass wéi am IR-Spektrum. Am Verglach mat FTIR weist d'Raman-Analyse bedeitend Ënnerscheeder an de Spektre vun der éischter an der zweeter Schicht.
Déi Raman-Uewerfläch, déi dem Basislack am nootste passt, ass Perylen; och wann et keng exakt Uewerfläch ass, si Perylen-Derivater bekanntlech a Pigmenter an Autolack benotzt ginn, sou datt et e Pigment an der Faarfschicht duerstelle kéint.
D'Uewerflächenspektre waren am Aklang mat isophthaleschen Alkydharzer, awer si hunn och d'Präsenz vun Titandioxid (TiO2, Rutil) an de Proben nogewise, wat heiansdo schwéier mat FTIR nozeweisen war, ofhängeg vum spektrale Grenzwert.
Rice. 6. Representativt Raman-Spektrum vun enger Prouf vu Lackschnitzelen op engem Stossfänger (riets). D'Spektre goufen no der Basislinn korrigéiert fir den Effekt vun der Fluoreszenz ze läschen a mat engem 532 nm Laser gesammelt. Eng Fläch vun 195 x 420 µm2 gouf mat enger Pixelgréisst vun 3 µm ugewisen. Querschnittsvideomosaik (uewen lénks). Raman MCR-Bild vun engem partielle Querschnitt (ënnen lénks). Bildkredit: Thermo Fisher Scientific – Materialien a Strukturanalyse
Op der Fig. 6 sinn d'Resultater vun der Raman-Streuung vun engem Querschnitt vu Lackschnitzelen op engem Stossfänger ze gesinn. Eng zousätzlech Schicht (Schicht 3) gouf entdeckt, déi virdru net duerch FTIR detektéiert gouf.
Am nootste bei der äusserer Schicht ass e Copolymer aus Styrol, Ethylen a Butadien, awer et gëtt och Hiweiser op d'Präsenz vun enger zousätzlecher onbekannter Komponent, wéi e klenge onerklärleche Carbonylpeak beweist.
De Spektrum vum Grondschicht kéint d'Zesummesetzung vum Pigment reflektéieren, well de Spektrum deelweis der Phthalocyaninverbindung entsprécht, déi als Pigment benotzt gëtt.
Déi bis elo onbekannt Schicht ass ganz dënn (5 µm) a besteet deelweis aus Kuelestoff a Rutil. Wéinst der Déckt vun dëser Schicht an der Tatsaach, datt TiO2 a Kuelestoff schwéier mat FTIR nozeweisen sinn, ass et net iwwerraschend, datt se net duerch IR-Analyse noweisbar waren.
No den FT-IR Resultater gouf déi véiert Schicht (de Bumpermaterial) als Polypropylen identifizéiert, awer d'Raman-Analyse huet och d'Präsenz vun e bësse Kuelestoff gewisen. Och wann d'Präsenz vun Talkum, deen am FITR observéiert gouf, net ausgeschloss ka ginn, kann eng genee Identifikatioun net gemaach ginn, well de korrespondéierende Raman-Peak ze kleng ass.
Autolacke si komplex Mëschunge vun Zutaten, an obwuel dëst vill Identifikatiounsinformatioune liwwere kann, mécht et d'Analyse och zu enger grousser Erausfuerderung. Lackofschnitze kënnen effektiv mam Nicolet RaptIR FTIR Mikroskop detektéiert ginn.
FTIR ass eng net-destruktiv Analysetechnik, déi nëtzlech Informatiounen iwwer déi verschidde Schichten a Komponenten vun Autolack liwwert.
Dësen Artikel behandelt d'spektroskopesch Analyse vu Faarfschichten, awer eng méi grëndlech Analyse vun de Resultater, entweder duerch en direkten Verglach mat verdächtege Gefierer oder duerch speziell spektral Datenbanken, kann méi präzis Informatioune liwweren, fir d'Beweiser mat hirer Quell ofzestëmmen.