Quality Control and Failure Analysis of Rubber Samples

Význam tématu

Infračervená (IR) spektroskopie představuje klíčovou technologii pro kontrolu chemické identity a kvality pryžových materiálů během jejich výroby i v rámci zpětné analýzy poruch. Díky charakteristickým spektrálním podpisům lze rychle ověřit složení vstupních surovin, meziproduktů i finálních výrobků bez nutnosti složité přípravy vzorku.

Cíle a přehled studie

Tento příklad aplikace se zaměřuje na dvě hlavní oblasti:

• Kontrolu kvality a identifikaci neznámých pryžových vzorků (např. O-kroužků).
• Analýzu drobných defektů a cizorodých inkluzí v pryži pomocí IR mikroskopie.

Použitá instrumentace

• FTIR spektrometr ALPHA II (Bruker) vybavený ATR modulem (diamantové nebo germanium krystaly).
• FTIR mikroskop LUMOS II (Bruker) pro analýzu vzorků na mikrometrové úrovni.
• Software OPUS pro zpracování, vyhledávání v knihovnách a tvorbu chemických obrazů.

Metodika

Pro rutinní kontrolu kvality se využívá ATR technika, kdy infračervené záření proniká několik mikronů do povrchu vzorku. Protektor diamantu či germania je pevně přitlačen ke vzorku přes tlakový mechanismus. Pro analýzu malých defektů se nasadí FTIR mikroskop LUMOS II, který umožňuje automatizované mřížkové měření (raster). Každému bodu (<50×50 µm) je přiřazeno spektrum a následně matematickými nástroji (integrace, clusterová analýza) se vytvářejí chemické obrazy znázorňující rozložení jednotlivých složek.

Hlavní výsledky a diskuse

• Identifikace neznámého 7mm O-kroužku: via knihovna ~280 referenčních spekter byla s vysokou shodou (hit quality 924/1000) určena jako Nitrilový butadienový kaučuk (NBR).
• Analýza poruchového vzorku: ve vizuálním snímku se objevily drobné bílé inkluze a mírné inhomogenity. Chemické obrazy odhalily:
  
  • PTFE kontaminaci v bílých skvrnách.
  • částice polyamidu v tmavších oblastech.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a bezodpadová kontrola chemického složení pryží.
• Možnost zpětné analýzy konkurenčních materiálů a kvantifikace příměsí či plniv.
• Detekce a lokalizace mikroskopických defektů a kontaminantů bez destrukce vzorku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj spektrálních knihoven a pokročilých algoritmů strojového učení umožní ještě spolehlivější automatickou identifikaci složitých směsí. Integrace FTIR mikroskopie s 3D zobrazováním a korozivzdornými ATR krystaly rozšíří aplikace do oblasti biokompatibilních polymerů nebo kompozitních materiálů s nízkou reflexivitou.

Závěr

FTIR spektroskopie a mikroskopie představují univerzální a efektivní nástroje pro jak rutinní kontrolu kvality pryžových výrobků, tak detailní analýzu příčin výrobních poruch. Díky minimální přípravě vzorku, rychlému vyhodnocení a rozmanitým modulům lze pokrýt širokou paletu aplikací od QA/QC až po výzkum a vývoj.

Reference

Žádné explicitní literární odkazy nebyly v textu uvedeny.