A resistência a arranhões dos componentes automotivos moldados por injeção desempenha um papel importante na aparência dos automóveis. A microscopia confocal é uma maneira rápida de extrema precisão para quantificar o efeito de aditivos que aumentam a resistência aos riscos.
Pesquisadores da Croda International usaram o microscópio confocal Olympus LEXT™ OLS5000 para demonstrar o efeito positivo dos aditivos em testes de riscos padronizados. Essa abordagem apresentou melhorias significativas em relação à precisão, variabilidade do operador e velocidade. Os plásticos são usados na produção de vários componentes de automóveis por causa da versatilidade, longevidade e baixo custo. As melhorias nas propriedades dos materiais poliméricos — combinadas com o um impulso na direção de materiais mais leves em carros — levaram a uma maior diversificação nos plásticos utilizados na fabricação de automóveis. Muitos desses componentes são nitidamente visíveis, o que significa que a aparência desempenha um papel importante na estética e no valor de um carro. Materiais resistentes a riscos ajudam os automóveis a manter seu valor após uso prolongado, minimizando a influência do desgaste na aparência do carro. A composição precisa do material determinará a resistência a arranhões, testes detalhados podem demonstrar o nível de resistência a arranhões de um material específico. | CrodaA Croda Internacional PLC é uma fornecedora líder em aditivos migrantes que aumentam a resistência a arranhões em plástico. Esses aditivos são materiais de origem biológica, derivados de plantas que são misturadas com polímeros em pequenas quantidades, normalmente até 1%. Após a moldagem por injeção, esses aditivos se acumulam na superfície, formando uma fina película que atenua o efeito dos arranhões.  |
Figura 1
Visualização de dados de teste de arranhões com o software LEXT
 Figura 2 Placas de polímeros para teste de arranhões. | Martin comenta: “O teste deixa uma arranhão e dois montes, um de cada lado — efeito semelhante ao ocorrido ao passar o arado em um terreno” (figura 2). Depois que a amostra foi riscada, a profundidade, a largura e o perfil das placas do material são medidos para determinar as diferenças entre as composições. A configuração original da Crado utilizou um microscópio de materiais de campo amplo para medir a largura do arranhão e um interferômetro de luz branca para determinar a profundidade, visualizando o perfil do risco. No entanto, essa abordagem demorou muito, principalmente por causa da complexidade da configuração e da análise dos resultados com o interferômetro. Além disso, o uso da interferometria foi associada à alta variabilidade entre os usuários e os artefatos nos perfis de superfície. |
Inspeções de arranhões na CrodaComo fornecedor de aditivos resistentes a riscos, a Croda realiza testes frequentes de riscos para mostrar o efeito de seus produtos nas propriedades dos plásticos. Martin Read é responsável pela equipe de aplicações de aditivos de polímero da Croda e cientista responsável pela análise anti-arranhões. Falando sobre a variedade de materiais, Martin explica: “Testamos tudo, desde materiais transparentes, como aqueles utilizados em controles de gestos e em superfícies que escondem sensores, até as chamadas superfícies de ‘piano preto’, as quais possuem brilho muito elevado. Essas superfícies apresentam alto risco de micro riscos de limpeza e polimento.” Para demonstrar o efeito dos aditivos na resistência a riscos, os pesquisadores produzem placas de composição variada e fazem arranhões com uma ferramenta padronizada com força definida de 1 a 20 N. Figura 2 Placas de polímeros para teste de arranhões. (Figura 2). Martin acrescenta: “O teste deixa uma arranhão e dois montes, um de cada lado — efeito semelhante ocorrido ao passar o arado em um terreno.” Depois que a amostra é riscada, a largura e o perfil do material são medidos para determinar as diferenças entre as composições. A configuração original da Crado utilizou um microscópio de materiais de campo amplo para medir a largura do arranhão e um interferômetro de luz branca para determinar a profundidade, visualizando o perfil do risco. No entanto, essa abordagem demorou muito, principalmente por causa da complexidade da configuração e da análise dos resultados com o interferômetro. Além disso, o uso da interferometria foi associada à alta variabilidade entre os usuários e os artefatos nos perfis de superfície.  Figura 3 O microscópio LEXT OLS5000, da Olympus, pode criar rapidamente mapas tridimensionais precisos de uma amostra após um teste de arranhão. | Para obter dados mais precisos e acelerar o fluxo de trabalho, os pesquisadores realizaram testes com o microscópio confocal LEXT™ OLS5000 (figura 3), da Olympus, para medir todos os parâmetros relevantes com um único aparelho. O microscópio LEXT OLS5000 une rápida velocidade de varredura com recurso de fornecimento detalhado e quantificável de dados para uma grande variedade de amostras tridimensionais.  Sobre o microscópio confocal Os microscópios confocais de varredura a laser, como o LEXT OLS5000 — da Olympus —, oferecem melhor resolução quando comparados à microscopia de campo amplo e permitem a realização de medições tridimensionais precisas. Enquanto os microscópios de campo amplo iluminam toda a amostra de uma única vez, os microscópios confocais usam aberturas para detectar luz de um ponto tridimensional bem definido e descartam toda luz fora do foco. Em seguida, os algoritmos de varredura criam mapas tridimensionais precisos apropriados para uma variedade de visualizações e medições. Melhorando as inspeções de risco com a microscopia confocalCom o microscópio LEXT OLS5000, os pesquisadores da Croda conseguiram melhorar a precisão dos resultados em mais de uma ordem de grandeza. O aprimoramento da precisão é mais evidente na avaliação da profundidade do perfil do arranhão, que pode ser medido até 10 nm mais próximo. |
 Figura 4 A visualização de um pedaço é uma maneira intuitiva de demonstrar o resultado de um teste de risco e de realizar medições. |  Figura 5 Um mapa detalhado sem artefatos facilita a determinação de todos os parâmetros necessários. |
Martin comenta: “Como o sistema LEXT™ pode fazer medições tridimensionais precisas, podemos simplesmente ver um pedaço através do risco e medir a profundidade, é muito fácil” (figura 4). Um dos principais desafios na medição da profundidade e do perfil do risco com a interferometria é a presença de picos no perfil dos materiais, como o polipropileno. Esses artefatos podem interferir nas medições e são causados por que o interferômetro não detecta a superfície. Martin explica: “Como o polipropileno possui estrutura porosa, o interferômetro não detecta a superfície — ela aparece diretamente.” Quando as mesmas amostras foram medidas com o microscópio LEXT, os pesquisadores conseguiram obter imagens mais uniformes da superfície arranhada que fornecem uma representação precisa do arranhão e facilita a medição (figura 4). Medições rápidas e precisasQuando se trata de velocidade de imagens, medições e análises, as melhorias foram ainda mais significativas. Os pesquisadores da Croda descobriram que, com o microscópio LEXT OLS5000 para as duas medições — largura e profundidade —, poderiam realizar inspeções de 10 a 100 vezes mais rápidas quando comparado com a interferometria. “Para medir um arranhão, tivemos que configurar o interferômetro da maneira mais natural possível”, diz Martin, “e preparar essa configuração é muito difícil”. Demoramos quase uma hora para realizar uma medição. Com a microscopia confocal, pudemos medir e processar 10 arranhões em uma superfície de plástico em 2 minutos”. | “Vendo a rapidez com que o microscópio Olympus mediu e processou o arranhão, me sinto até constragido de pensar quanto tempo passei usando o sistema antigo.” Dimitris Vgenopoulos, Cientista de aplicações A variabilidade entre os operadores também é um desafio importante para a interferometria. Como Martin ressalta, “com a técnica antiga, as quatro pessoas do nosso departamento poderiam obter resultados diferentes com a mesma amostra. ” Os métodos automatizados do microscópio LEXT OLS5000 para medir e analisar uma amostra reduzem o risco de erro humano, simplificando e padronizando o fluxo de trabalho. |
ResumoOs aditivos resistentes a riscos melhoram a aparência de um carro, garantem e permitem que os carros mantenham seu valor por mais tempo. As medições precisas nos testes de raspagem são um meio de validação confiável de verificar o efeito positivo desses aditivos. A abordagem original da Croda para medições de risco, com microscopia óptica e interferometria, é muito demorada quando comparada com o tempo e aos artefatos nos perfis da superfície. Com o microscópio confocal LEXT OLS5000, da Olympus, os pesquisadores da Croda aumentaram a precisão das medições e reduziram a variabilidade do operador em relação ao microscópio óptico e a interferometria. Eles também conseguiram realizar medições de 10 a 100 vezes mais rápidas, isso indica que o microscópo LEXT aumentou a eficiência da inspeção e a qualidade dos dados. | AutorMarkus Fabich |
