فناوری تست نمونه لاستیکی

1. معرفی

1.1 اهمیت و زمینه های کاربردی گسترده لاستیک

لاستیک یک ماده خام صنعتی بسیار مهم است که به طور گسترده در زندگی روزمره و تولید صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. لاستیک یک ماده ضروری برای ساخت انواع لاستیک ها، ساخت نوارهای آب بندی، لایه های عایق سیم و کابل و غیره است زیرا دارای انعطاف پذیری، مقاومت در برابر سایش، عایق بودن و سایر کیفیت ها می باشد. استفاده از کالاهای لاستیکی با پیشرفت علم و فناوری، از جمله طیف گسترده ای از بخش ها، در حال گسترش است. لوازم خودرو، هوافضا، پزشکی و الکتریکی.

1.2 ضرورت تست موثر کیفیت لاستیک

بهره وری و کیفیت محصول بخش های پایین دستی به طور مستقیم تحت تأثیر عملکرد و کیفیت کالاهای لاستیکی قرار دارد. به همین دلیل، آزمایش دقیق و کامل کیفیت لاستیک ضروری است. در حالی که شاخص‌های عملکرد اساسی لاستیک را می‌توان با استفاده از روش‌های آزمایش فیزیکی و شیمیایی معمولی به‌دست آورد، سرعت تشخیص ضعیف و مخرب آن را به چالش می‌کشد تا نیازهای تولید صنعتی معاصر را برآورده کند. بنابراین توسعه فناوری تشخیص لاستیک جدید، سریع، غیر مخرب و بسیار حساس به منظور تضمین ثبات کیفیت کالاهای لاستیکی و افزایش بهره‌وری بخش‌های پایین دستی به شدت مورد نیاز است.

2. روش های سنتی تشخیص فیزیکی و شیمیایی

2.1 روش های سنتی تشخیص لاستیک

(1) آزمایش فیزیکی: برای ارزیابی کیفیت مکانیکی لاستیک، روش‌ها شامل اندازه‌گیری چگالی، آزمایش کشش و تست سختی است.

(2) آزمایش شیمیایی: روش های مورد استفاده برای تعیین ترکیب شیمیایی و ساختار لاستیک شامل آنالیز عنصری، آنالیز حرارتی، طیف سنجی مادون قرمز و غیره است.

شاخص‌های عملکرد اساسی لاستیک را می‌توان با استفاده از این رویکردها به‌دست آورد، اما آنها دارای معایبی از قبیل سرعت‌های پایین تشخیص و نیاز به آماده‌سازی نمونه مخرب هستند که انجام الزامات نظارت بر زمان واقعی تولید صنعتی معاصر را چالش برانگیز می‌کند.

2.2 در حال ظهور فن آوری های تشخیص پیشرفته در سال های اخیر

فناوری‌های جدید غیر مخرب، سریع و بسیار حساس تشخیص لاستیک اخیراً در تلاش برای فراتر رفتن از معایب تکنیک‌های تشخیص مرسوم ظاهر شده‌اند. این فناوری ها در درجه اول عبارتند از:

(1) فن آوری طیف سنجی مادون قرمز: ترکیب شیمیایی لاستیک را می توان با انجام تجزیه و تحلیل کمی و کیفی روی لاستیک با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز به سرعت مشخص کرد.

(2) فناوری طیف‌سنجی رامان: اطلاعات شیمیایی غنی‌تر ممکن است با انجام شناسایی شیمیایی و تجزیه و تحلیل ساختاری لاستیک با استفاده از اثر پراکندگی رامان به دست آید.

(3) فناوری طیف‌سنجی فلورسانس: شناسایی سریع بر اساس ویژگی‌های فلورسنت برخی از اجزای لاستیکی.

با استفاده از فناوری طیف‌سنجی نزدیک به مادون قرمز، می‌توان اجزای لاستیک را به سرعت و بدون مخرب تجزیه و تحلیل کرد.

این فناوری‌های تشخیص نوری جدید توسعه‌یافته ابزارهای نظارت بر کیفیت لاستیکی آنلاین و بلادرنگ را ارائه می‌دهند.

3. نظارت بر کیفیت لاستیک بر اساس فناوری تشخیص نوری

3.1 اصول و ویژگی های فناوری نوری

اصول فناوری نوری

برهم کنش نور و ماده پایه و اساس فناوری های تشخیص نوری است. مواد لاستیکی به انواع پدیده های نوری از جمله جذب، پراکندگی، بازتاب و انتقال حساس هستند. کیفیت لاستیک را می توان با ارزیابی این ویژگی های نوری ارزیابی کرد، زیرا آنها ارتباط نزدیکی با ترکیب شیمیایی و ویژگی های فیزیکی مواد دارند.

مشخصات فنی نوری

• غیر مخرب: آزمایش نوری برای آزمایش های غیر مخرب مناسب است زیرا به مواد لاستیکی آسیب نمی رساند.
• سرعت: فناوری تشخیص نوری برای ارزیابی سریع کیفیت مناسب است زیرا می تواند یافته های تشخیص را به موقع ارائه دهد.
• حساسیت بالا: برای کنترل دقیق کیفیت ایده آل است زیرا می تواند حتی کوچکترین تغییرات را نیز انجام دهد.
• تشخیص چند پارامتری: اطلاعات کاملی از مواد ارائه می دهد و قادر است چندین ویژگی فیزیکی و شیمیایی را به طور همزمان تشخیص دهد.

3.2 استفاده از فناوری طیف سنجی مادون قرمز در تشخیص لاستیک

مقدمه ای بر فناوری طیف سنجی مادون قرمز:

ساختار مولکولی مواد ممکن است به طور موثر با استفاده از فناوری طیف‌سنجی مادون قرمز تجزیه و تحلیل شود. با اندازه گیری میزان جذب نور مادون قرمز، می توان ساختار شیمیایی و جزئیات ساختاری آن را تعیین کرد.

کاربرد فناوری طیف سنجی مادون قرمز در آزمایش لاستیک:

تجزیه و تحلیل ساختار شیمیایی: طیف‌سنجی مادون قرمز ممکن است برای شناسایی گروه‌های عاملی و پیوندهای شیمیایی لاستیک استفاده شود.

با استفاده از تجزیه و تحلیل افزودنی، لاستیک را برای نرم کننده ها، آنتی اکسیدان ها و سایر مواد شیمیایی تجزیه و تحلیل کنید.

نظارت بر پیری و زوال: از تجزیه و تحلیل تغییرات طیفی برای ردیابی پیری و تخریب لاستیک استفاده کنید.

کنترل کیفیت فرآیند تولید لاستیک در زمان واقعی برای تضمین یکنواختی محصول به عنوان کنترل کیفیت شناخته می شود.

3.3 آماده سازی نمونه و جمع آوری داده های طیفی

تنظیمات نمونه:

نمونه های لاستیکی باید برش، آسیاب یا حل شوند تا برای بررسی طیف سنجی آماده شوند.

جمع آوری داده های طیفی:

هنگام جمع آوری داده ها، از طیف سنج مادون قرمز استفاده کنید و محدوده طول موج و وضوح مناسب را انتخاب کنید.

تکنیک های تهیه و تجزیه و تحلیل داده های طیفی

پیش پردازش داده های طیفی:

شامل عملیاتی از جمله کاهش نویز، هموارسازی طیفی، عادی سازی و تصحیح پس زمینه است.

روش تحلیل:

از تکنیک های کمومتری برای تجزیه و تحلیل داده ها مانند رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR)، تجزیه و تحلیل مؤلفه های اصلی (PCA) و غیره استفاده کنید.

3.4 موارد کاربردی معمولی

مشاهده پیری لاستیک:

با استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز، ویژگی‌های طیفی نمونه‌های لاستیک را در طول زمان ردیابی کنید تا سطح پیری را ارزیابی کنید.

به تحلیل اضافه می شود

برای اطمینان از صحت فرمولاسیون، از فناوری طیف‌سنجی مادون قرمز برای شناسایی و تعیین کمیت مواد افزودنی خاص در لاستیک استفاده کنید.

مورد کنترل کیفیت:

در خط تولید، به کیفیت لاستیک در زمان واقعی توجه داشته باشید و برای رسیدگی به هرگونه تغییر در فرآیند سریع عمل کنید.

عیب یابی:

تجزیه و تحلیل داده های طیفی لاستیکی ممکن است برای تشخیص مسائلی مانند تف کردن یخ زدگی، تف کردن موم و سایر مسائل مربوط به تولید استفاده شود.

4. کاربرد فناوری طیف سنجی رامان در تشخیص لاستیک

4.1 اصول و مزایای فناوری طیف سنجی رامان

اصل فناوری طیف‌سنجی رامان:

پدیده پراکندگی رامان که توسط دانشمند هندی سی وی رامان کشف شد، پایه و اساس طیف سنجی رامان است. اکثر نوری که به یک مولکول برخورد می کند با همان فرکانس پراکنده می شود، پدیده ای که به عنوان پراکندگی ریلی شناخته می شود. با این حال، بخش کمی از نور پراکنده خواهد شد، زیرا پراکندگی رامان، فرآیند تغییر فرکانس نور پراکنده در اثر تماس با سطوح انرژی ارتعاشی مولکول‌ها است. این عامل انتقال انرژی است.

مزیت - فایده - سود - منفعت:

• غیر مخرب: اطلاعات ممکن است بدون تخریب یا تغییر نمونه به دست آید.
• ویژگی مولکولی: ظرفیت ارائه جزئیات جامع در مورد حالت های ارتعاشی یک مولکول.
• تشخیص سریع: می توان به سرعت جزئیات ساختاری و ترکیب شیمیایی نمونه را مشخص کرد.
• سازگاری: الزامات کم در فرم نمونه، مناسب برای نمونه های جامد، مایع و گاز.

تهیه نمونه و جمع آوری داده ها

آماده سازی نمونه:

نمونه های لاستیکی اغلب به تمیز کردن، خشک کردن، و شاید برش یا سنباده زدن نیاز دارند تا سطح صافی ایجاد کنند.

به منظور تسهیل آزمایش‌های طیف‌سنجی رامان، لاستیک ممکن است برای استفاده‌های خاص حل یا نازک شود.

جمع آوری داده ها:

پس از اسکن مواد با طیف سنج رامان، توان لیزر و طول موج مناسب را انتخاب کنید.

طیف های پراکندگی رامان را جمع آوری کنید و به قدرت نور پراکنده در اعداد موج های مختلف توجه کنید.

اجزای لاستیکی کیفی و کمی و تجزیه و تحلیل داده ها

تفسیر اطلاعات:

با بررسی قله های متمایز در طیف رامان، می توان پیوندهای شیمیایی و گروه های عاملی موجود در لاستیک را تعیین کرد.

برای انجام یک مطالعه کیفی از اجزای تشکیل دهنده، پایگاه داده طیف رامان مواد شیمیایی شناخته شده را مقایسه کنید.

هم از نظر کمی و هم کیفی:

نسبت شدت قله های متمایز در تجزیه و تحلیل کمی استفاده می شود.

برای افزایش دقت تجزیه و تحلیل کمی، از تکنیک های کمومتری مانند حداقل مربعات جزئی (PLS) و تجزیه و تحلیل اجزای اصلی (PCA) استفاده کنید.

موارد استفاده رایج

پیری لاستیک و نظارت بر تخریب:

برای ارزیابی پیری و زوال عملکرد، تغییرات شیمیایی در لاستیک را در طول زمان با استفاده از طیف‌سنجی رامان ردیابی کنید.

تجزیه و تحلیل مواد افزودنی لاستیک:

از طیف‌سنجی رامان برای تعیین محل و اندازه‌گیری افزودنی‌های لاستیکی مانند نرم‌کننده‌ها و آنتی‌اکسیدان‌ها استفاده کنید.

تضمین کیفیت لاستیک:

در خط تولید، از فناوری طیف‌سنجی رامان برای نظارت بر کیفیت محصول در زمان واقعی استفاده می‌شود.

شناسایی مواد لاستیکی:

برای تمایز بین انواع مختلف مواد لاستیکی یا منابع، از طیف‌سنجی رامان استفاده کنید.

5. کاربرد سایر فناوری های تشخیص نوری در تشخیص لاستیک

طیف سنجی درخشندگی

فناوری پشت اصل طیف‌سنجی فلورسانس:

اصل پشت فناوری طیف‌سنجی فلورسانس این است که موادی که توسط نور پرانرژی تحریک شده‌اند در نهایت نور کم‌انرژی آزاد می‌کنند. نوع، کمیت و محیط فلوروفورها در یک ماده را می‌توان با استفاده از طیف‌سنجی فلورسانس تعیین کرد.

استفاده در فرآیند تست لاستیک:

• با استفاده از شناسایی فلوروفور، افزودنی ها یا ناخالصی های فلورسنت را در لاستیک شناسایی کنید.
• نظارت بر پیری: تغییرات در ویژگی های فلورسانس می تواند نشان دهد که لاستیک چقدر قدیمی است.
• شناسایی عیوب: طیف‌سنجی فلورسانس ممکن است نقص‌های کوچک مواد را شناسایی کند.
• ترک خوردگی استرس محیطی: به نحوه شکستن و ترک خوردن لاستیک در پاسخ به استرس محیطی توجه می کند.

سود:

حساسیت بالا است و می تواند غلظت های بسیار کمی از مواد فلورسنت را پیدا کند.

انتخابی، به سختی تحت تأثیر نویز پس زمینه قرار می گیرد و صرفاً به مواد فلورسنت واکنش نشان می دهد.

تکنیک طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک

فناوری پشت اصل طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک:

فرآیندی که به نام طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک شناخته می‌شود، مواد را با استفاده از نور در ناحیه مادون قرمز نزدیک، که معمولاً در محدوده طول موج 780 تا 2500 نانومتر است، تجزیه و تحلیل می‌کند. این روش می تواند به نمونه نفوذ کند و اطلاعات شیمیایی و فیزیکی ارائه دهد زیرا به آب و پیوندهای شیمیایی خاص بسیار حساس است.

استفاده در فرآیند تست لاستیک:

• ترکیب شیمیایی لاستیک را با در نظر گرفتن انواع پلیمرها، پرکننده ها و نرم کننده ها تجزیه و تحلیل می کند.
• لاستیک حساسیت زیادی به آب دارد و این امکان را به شما می دهد که میزان رطوبت آن را با دقت تخمین بزنید.
• نظارت بر فرآیند: تغییرات شیمیایی در طول تولید لاستیک به صورت آنلاین پیگیری می شود.
• با اطمینان از رعایت الزامات کالاهای لاستیکی، کیفیت را کنترل کنید.