Właściciele nowych aut mogą potwierdzić, że pierwsze rysy i uszkodzenia bolą najbardziej. Dbanie o wygląd samochodu jest ważne nie tylko z powodu estetyki, ale też jego wartości w momencie odsprzedaży lub oddawania pojazdu w rozliczeniu. By zapobiec szpecącym zarysowaniom i zminimalizować uszkodzenia plastikowych elementów, producenci samochodów stosują w komponentach formowanych wtryskowo tworzywa polimerowe odporne na zarysowania.
Poznajmy więc firmę Croda International PLC — lidera wśród producentów i dostawców dodatków zwiększających odporność tworzyw sztucznych na zarysowania. Ważną częścią procesu realizowanego w firmie Croda jest dokładne zmierzenie tego, o ile dane dodatki zwiększają odporność tworzyw. W tym celu przeprowadza się tzw. próby zarysowania.
Croda szuka wydajniejszych i dokładniejszych narzędzi do prób zarysowania
Naukowcy w firmie Croda używali wcześniej do badań materiałowych mikroskopu szerokiego pola, za pomocą którego mierzyli szerokość zarysowania, i interferometru światła białego umożliwiającego określenie głębokości — rozwiązania te były dla nich jednak zbyt czasochłonne i charakteryzowały się za dużą zmiennością. W celu usprawnienia testów firma Croda zdecydowała się spróbować mierzyć zarówno szerokość, jak i głębokość zarysowań za pomocą naszego mikroskopu konfokalnego LEXT™ OLS5000.
Poprosiliśmy Martina Reada, który w firmie Croda kieruje zespołem ds. zastosowań dodatków do tworzyw polimerowych i jest głównym badaczem odporności na zarysowania, oraz jego współpracowników, by opowiedzieli nam o wynikach tego przedsięwzięcia.
Codzienna praca badacza odporności na zarysowania
W firmie Croda do obowiązków badacza odporności na zarysowania należy wykonywanie tabliczek z tworzywa sztucznego wzbogaconego o różne dodatki, a następnie niszczenie ich wielokrotnym rysowaniem. Cały proces musi być oczywiście kontrolowany, dlatego rysy wykonuje się za pomocą zestandaryzowanego narzędzia działającego określoną siłą — od 1 do 20 niutonów (N).
Martin tłumaczy: „Narzędzie zostawia rysę i dwa kopczyki usypane po obu jej stronach — zupełnie jak pług orzący pole”.
Następie badacze mierzą głębokość i szerokość powstałych zarysowań, a także profil tabliczek, by określić stopień zniszczenia każdej z nich i występujące miedzy nimi różnice.
Przewaga laserowego skaningowego mikroskopu konfokalnego nad interferometremLicząc na uzyskanie bardziej precyzyjnych danych i przyspieszenie procesu, badacze postanowili spróbować mierzyć szerokość i głębokość rys wyłącznie za pomocą mikroskopu konfokalnego OLS5000. Laser mikroskopu LEXT charakteryzuje duża szybkość skanowania, co pozwala w krótkim czasie wykonać precyzyjne ilościowe mapy 3D próbki. |  Szybkie i dokładne mierzenie rys na tabliczkach polimerowych przy użyciu mikroskopu LEXT OLS5000 |
Badacze firmy Croda przekonali się, że mikroskop OLS5000 znacząco przyspiesza wykonywanie takich zadań jak obrazowanie, pomiary i analizy. Inspekcja trwała od 10 do 100 razy krócej niż w wypadku korzystania z interferometru. „By zmierzyć rysę, musieliśmy ustawić najniższą rozdzielczość interferometru, a uzyskanie takiej konfiguracji jest wyjątkowo trudne”, wyjaśnia Martin. „Wykonanie jednego pomiaru trwało około godziny. Stosując mikroskopię konfokalną, możemy zmierzyć i obrobić dane 10 rys na powierzchni tworzywa w ciągu 2 minut”.
Naukowcy z radością odkryli też, że mikroskop LEXT pomaga zwiększyć precyzję wyników — za jego pomocą głębokość i profil rys można określać co do 10 nm. „LEXT oferuje dokładne pomiary w 3D, co pozwala obejrzeć przekrój rysy i dużo łatwiej zmierzyć jej głębokość”, komentuje Martin.
Szczegółowa mapa 3D bez artefaktów ułatwia określenie wszystkich parametrów.
Mikroskop LEXT okazał się pomocny nawet w wypadku tak nieprzyjaznych dla badaczy materiałów jak polipropylen. Martin wyjaśnia: „Polipropylen ma strukturę porowatą, dlatego interferometr nie wykrywa powierzchni, lecz patrzy niejako przez nią”. Korzystając z mikroskopu LEXT OLS5000, badacze mogli uzyskać wygładzony obszar powierzchni i dokładne odwzorowanie zarysowania, które można było zmierzyć później z większą precyzją.
Dobre wieści dla firmy Croda to także dobre wieści dla branży motoryzacyjnej
W firmie Croda wykazano, że mikroskop LEXT usprawnia przeprowadzanie inspekcji, zwiększając ich szybkość i dokładność. Dimitris Vgenopoulos, współpracownik Martina i badacz w zakresie zastosowań, podsumowuje to tak: „Szybkość, z jaką działa mikroskop firmy Olympus jest niemal irytująca, bo przypomina mi, ile czasu marnowałem, pracując ze starym systemem”.
Taki wzrost produktywności jest dobrą wiadomością dla producentów, a w konsekwencji także i dla właścicieli pojazdów. Mikroskop LEXT OLS5000 pozwala na dokładniejsze badanie wszystkich ważnych dodatków do tworzyw, dzięki czemu kierowca ma pewność, że jego nowemu autu nie straszne są zarysowania!
Pełną notę aplikacyjną można przeczytać tutaj.
Powiązane treści
Mierzenie chropowatości przy użyciu skaningowych laserowych mikroskopów LEXT
5 rzeczy, które trzeba wiedzieć o metrologii powierzchni
Mikroskop laserowy LEXT OLS5000 i analiza 3D jakości wykonania przełącznika drzwi pojazdu
