berita

Kami menggunakan cookie untuk meningkatkan pengalaman Anda.Dengan terus menjelajahi situs ini, Anda menyetujui penggunaan cookie kami.Informasi lebih lanjut.
Ketika kecelakaan lalu lintas dilaporkan dan salah satu kendaraan meninggalkan lokasi kejadian, laboratorium forensik sering kali ditugaskan untuk memulihkan barang bukti.
Barang bukti yang tersisa antara lain pecahan kaca, lampu depan, lampu belakang, atau bemper pecah, serta bekas selip dan sisa cat.Saat kendaraan bertabrakan dengan benda atau orang, kemungkinan besar cat akan berpindah dalam bentuk noda atau serpihan.
Cat otomotif biasanya merupakan campuran kompleks dari berbagai bahan yang diaplikasikan dalam beberapa lapisan.Meskipun kompleksitas ini mempersulit analisis, kompleksitas ini juga memberikan banyak informasi penting untuk identifikasi kendaraan.
Mikroskop Raman dan Fourier Transform Inframerah (FTIR) adalah beberapa teknik utama yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah tersebut dan memfasilitasi analisis non-destruktif pada lapisan tertentu dalam keseluruhan struktur lapisan.
Analisis keping cat dimulai dengan data spektral yang dapat dibandingkan langsung dengan sampel kontrol atau digunakan bersama dengan database untuk menentukan merek, model, dan tahun kendaraan.
Royal Canadian Mounted Police (RCMP) mengelola salah satu database tersebut, database Paint Data Query (PDQ).Laboratorium forensik yang berpartisipasi dapat diakses kapan saja untuk membantu memelihara dan memperluas database.
Artikel ini berfokus pada langkah pertama dalam proses analisis: mengumpulkan data spektral dari serpihan cat menggunakan mikroskop FTIR dan Raman.
Data FTIR dikumpulkan menggunakan mikroskop FTIR Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™;data Raman lengkap dikumpulkan menggunakan mikroskop Raman Thermo Scientific™ DXR3xi.Serpihan cat diambil dari bagian mobil yang rusak: satu terkelupas dari panel pintu, satu lagi terkelupas dari bemper.
Metode standar untuk menempelkan spesimen penampang adalah dengan menuangnya dengan epoksi, tetapi jika resin menembus spesimen, hasil analisis mungkin terpengaruh.Untuk mencegah hal ini, potongan cat ditempatkan di antara dua lembar poli(tetrafluoroetilen) (PTFE) secara melintang.
Sebelum analisis, potongan melintang kepingan cat dipisahkan secara manual dari PTFE dan kepingan tersebut ditempatkan pada jendela barium fluorida (BaF2).Pemetaan FTIR dilakukan dalam mode transmisi menggunakan aperture 10 x 10 µm2, objektif dan kondensor 15x yang dioptimalkan, dan pitch 5 µm.
Sampel yang sama digunakan untuk analisis Raman untuk konsistensi, meskipun penampang jendela BaF2 yang tipis tidak diperlukan.Perlu dicatat bahwa BaF2 memiliki puncak Raman pada 242 cm-1, yang dapat dilihat sebagai puncak lemah dalam beberapa spektrum.Sinyalnya tidak boleh dikaitkan dengan serpihan cat.
Dapatkan gambar Raman menggunakan ukuran piksel gambar 2 µm dan 3 µm.Analisis spektral dilakukan pada puncak komponen utama dan proses identifikasi dibantu dengan penggunaan teknik seperti pencarian multi-komponen dibandingkan dengan perpustakaan yang tersedia secara komersial.
Beras.1. Diagram contoh tipikal cat otomotif empat lapis (kiri).Video mosaik potongan cat yang diambil dari pintu mobil (kanan).Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Analisis Material dan Struktural
Meskipun jumlah lapisan serpihan cat dalam suatu sampel dapat bervariasi, sampel biasanya terdiri dari sekitar empat lapisan (Gambar 1).Lapisan yang diaplikasikan langsung pada substrat logam adalah lapisan primer elektroforesis (ketebalan sekitar 17-25 µm) yang berfungsi untuk melindungi logam dari lingkungan dan berfungsi sebagai permukaan pemasangan untuk lapisan cat berikutnya.
Lapisan berikutnya adalah primer tambahan, dempul (ketebalan sekitar 30-35 mikron) untuk memberikan permukaan halus untuk rangkaian lapisan cat berikutnya.Kemudian muncul lapisan dasar atau base coat (ketebalan sekitar 10-20 µm) yang terdiri dari pigmen cat dasar.Lapisan terakhir adalah lapisan pelindung transparan (ketebalan sekitar 30-50 mikron) yang juga memberikan hasil akhir mengkilap.
Salah satu masalah utama dengan analisis jejak cat adalah tidak semua lapisan cat pada kendaraan asli terlihat sebagai serpihan dan noda cat.Selain itu, sampel dari daerah berbeda mungkin memiliki komposisi berbeda.Misalnya, serpihan cat pada bemper mungkin terdiri dari bahan bemper dan cat.
Gambar penampang serpihan cat ditunjukkan pada Gambar 1. Empat lapisan terlihat pada gambar tampak, yang berkorelasi dengan empat lapisan yang diidentifikasi dengan analisis inframerah.
Setelah memetakan seluruh penampang, masing-masing lapisan diidentifikasi menggunakan gambar FTIR dari berbagai area puncak.Spektrum representatif dan gambar FTIR terkait dari empat lapisan ditunjukkan pada Gambar.2. Lapisan pertama merupakan lapisan akrilik transparan yang terdiri dari poliuretan, melamin (puncak pada 815 cm-1) dan stirena.
Lapisan kedua, lapisan dasar (warna) dan lapisan bening secara kimiawi serupa dan terdiri dari akrilik, melamin, dan stirena.
Meskipun serupa dan tidak ada puncak pigmen spesifik yang teridentifikasi, spektrumnya tetap menunjukkan perbedaan, terutama dalam hal intensitas puncak.Spektrum lapisan 1 menunjukkan puncak yang lebih kuat pada 1700 cm-1 (poliuretan), 1490 cm-1, 1095 cm-1 (CO) dan 762 cm-1.
Intensitas puncak spektrum lapisan 2 meningkat sebesar 2959 cm-1 (metil), 1303 cm-1, 1241 cm-1 (eter), 1077 cm-1 (eter) dan 731 cm-1.Spektrum lapisan permukaan sesuai dengan spektrum perpustakaan resin alkid berdasarkan asam isophthalic.
Lapisan terakhir primer e-coat adalah epoksi dan kemungkinan poliuretan.Pada akhirnya, hasilnya konsisten dengan hasil yang biasa ditemukan pada cat otomotif.
Analisis berbagai komponen di setiap lapisan dilakukan menggunakan perpustakaan FTIR yang tersedia secara komersial, bukan database cat otomotif, jadi meskipun kecocokannya representatif, namun mungkin tidak mutlak.
Menggunakan database yang dirancang untuk analisis jenis ini akan meningkatkan visibilitas merek, model, dan tahun kendaraan.
Gambar 2. Spektrum FTIR yang representatif dari empat lapisan yang teridentifikasi pada penampang cat pintu mobil yang terkelupas.Gambar inframerah dihasilkan dari daerah puncak yang terkait dengan lapisan individual dan ditumpangkan pada gambar video.Area merah menunjukkan lokasi masing-masing lapisan.Menggunakan aperture 10 x 10 µm2 dan ukuran langkah 5 µm, gambar inframerah mencakup area seluas 370 x 140 µm2.Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Analisis Material dan Struktural
Pada gambar.Gambar 3 menunjukkan gambar video potongan melintang serpihan cat bemper, setidaknya terlihat tiga lapisan.
Gambar penampang inframerah mengkonfirmasi keberadaan tiga lapisan berbeda (Gbr. 4).Lapisan luarnya adalah lapisan bening, kemungkinan besar poliuretan dan akrilik, yang konsisten jika dibandingkan dengan spektrum lapisan bening di perpustakaan forensik komersial.
Meskipun spektrum lapisan dasar (warna) sangat mirip dengan lapisan bening, namun spektrumnya masih cukup berbeda untuk dibedakan dari lapisan luar.Terdapat perbedaan yang signifikan dalam intensitas relatif puncaknya.
Lapisan ketiga dapat berupa bahan bemper itu sendiri, terdiri dari polipropilena dan bedak.Talc dapat digunakan sebagai pengisi penguat polipropilen untuk meningkatkan sifat struktural material.
Kedua lapisan luar tersebut konsisten dengan yang digunakan pada cat otomotif, tetapi tidak ada puncak pigmen spesifik yang teridentifikasi pada lapisan primer.
Beras.3. Video mosaik potongan potongan cat yang diambil dari bemper mobil.Kredit gambar: Thermo Fisher Scientific – Analisis Material dan Struktural
Beras.4. Spektrum FTIR yang representatif dari tiga lapisan yang teridentifikasi pada potongan melintang serpihan cat pada bemper.Gambar inframerah dihasilkan dari daerah puncak yang terkait dengan lapisan individual dan ditumpangkan pada gambar video.Area merah menunjukkan lokasi masing-masing lapisan.Menggunakan aperture 10 x 10 µm2 dan ukuran langkah 5 µm, gambar inframerah mencakup area seluas 535 x 360 µm2.Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Analisis Material dan Struktural
Mikroskop pencitraan Raman digunakan untuk menganalisis serangkaian penampang untuk memperoleh informasi tambahan tentang sampel.Namun, analisis Raman menjadi rumit karena fluoresensi yang dipancarkan sampel.Beberapa sumber laser yang berbeda (455 nm, 532 nm dan 785 nm) diuji untuk mengevaluasi keseimbangan antara intensitas fluoresensi dan intensitas sinyal Raman.
Untuk analisis serpihan cat pada pintu, hasil terbaik diperoleh dengan laser dengan panjang gelombang 455 nm;meskipun fluoresensi masih ada, koreksi basa dapat digunakan untuk mengatasinya.Namun, pendekatan ini tidak berhasil pada lapisan epoksi karena fluoresensinya terlalu terbatas dan materialnya rentan terhadap kerusakan laser.
Meskipun beberapa laser lebih baik dari yang lain, tidak ada laser yang cocok untuk analisis epoksi.Analisis penampang Raman terhadap serpihan cat pada bemper menggunakan laser 532 nm.Kontribusi fluoresensi masih ada, namun dihilangkan dengan koreksi dasar.
Beras.5. Perwakilan spektrum Raman dari tiga lapisan pertama sampel chip pintu mobil (kanan).Lapisan keempat (epoksi) hilang selama pembuatan sampel.Spektrum tersebut dikoreksi pada awal untuk menghilangkan efek fluoresensi dan dikumpulkan menggunakan laser 455 nm.Area seluas 116 x 100 µm2 ditampilkan menggunakan ukuran piksel 2 µm.Mosaik video penampang (kiri atas).Gambar penampang Resolusi Kurva Raman Multidimensi (MCR) (kiri bawah).Kredit Gambar: Thermo Fisher Scientific – Analisis Material dan Struktural
Analisis Raman terhadap potongan melintang potongan cat pintu mobil ditunjukkan pada Gambar 5;sampel ini tidak memperlihatkan lapisan epoksi karena hilang selama persiapan.Namun, karena analisis Raman terhadap lapisan epoksi ditemukan bermasalah, hal ini tidak dianggap sebagai masalah.
Kehadiran stirena mendominasi spektrum Raman lapisan 1, sedangkan puncak karbonil kurang intens dibandingkan spektrum IR.Dibandingkan dengan FTIR, analisis Raman menunjukkan perbedaan yang signifikan pada spektrum lapisan pertama dan kedua.
Raman yang paling mirip dengan lapisan dasar adalah perylene;Meski tidak sama persis, turunan perylene diketahui digunakan dalam pigmen cat otomotif, sehingga mungkin mewakili pigmen pada lapisan warna.
Spektrum permukaan konsisten dengan resin alkid isophthalic, namun mereka juga mendeteksi keberadaan titanium dioksida (TiO2, rutil) dalam sampel, yang terkadang sulit dideteksi dengan FTIR, bergantung pada batas spektral.
Beras.6. Perwakilan spektrum Raman dari sampel serpihan cat pada bemper (kanan).Spektrum tersebut dikoreksi pada awal untuk menghilangkan efek fluoresensi dan dikumpulkan menggunakan laser 532 nm.Area seluas 195 x 420 µm2 ditampilkan menggunakan ukuran piksel 3 µm.Mosaik video penampang (kiri atas).Gambar Raman MCR sebagian penampang (kiri bawah).Kredit gambar: Thermo Fisher Scientific – Analisis Material dan Struktural
Pada gambar.Gambar 6 menunjukkan hasil hamburan Raman pada penampang serpihan cat pada bemper.Telah ditemukan lapisan tambahan (lapisan 3) yang sebelumnya tidak terdeteksi oleh FTIR.
Yang paling dekat dengan lapisan luar adalah kopolimer stirena, etilen, dan butadiena, tetapi terdapat juga bukti adanya komponen tambahan yang tidak diketahui, sebagaimana dibuktikan dengan puncak karbonil kecil yang tidak dapat dijelaskan.
Spektrum lapisan dasar mungkin mencerminkan komposisi pigmen, karena spektrum tersebut sampai batas tertentu berhubungan dengan senyawa ftalosianin yang digunakan sebagai pigmen.
Lapisan yang sebelumnya tidak diketahui ini sangat tipis (5 µm) dan sebagian terdiri dari karbon dan rutil.Karena ketebalan lapisan ini dan fakta bahwa TiO2 dan karbon sulit dideteksi dengan FTIR, tidak mengherankan jika keduanya tidak terdeteksi oleh analisis IR.
Berdasarkan hasil FT-IR, lapisan keempat (bahan bemper) teridentifikasi sebagai polipropilen, namun analisis Raman juga menunjukkan adanya sejumlah karbon.Meskipun keberadaan talk yang diamati pada FITR tidak dapat dikesampingkan, identifikasi yang akurat tidak dapat dilakukan karena puncak Raman yang bersangkutan terlalu kecil.
Cat otomotif merupakan campuran bahan-bahan yang kompleks, dan meskipun hal ini dapat memberikan banyak informasi pengidentifikasi, hal ini juga menjadikan analisis sebagai tantangan besar.Bekas serpihan cat dapat dideteksi secara efektif menggunakan mikroskop Nicolet RaptIR FTIR.
FTIR merupakan teknik analisis non-destruktif yang memberikan informasi berguna tentang berbagai lapisan dan komponen cat otomotif.
Artikel ini membahas analisis spektroskopi lapisan cat, namun analisis hasil yang lebih menyeluruh, baik melalui perbandingan langsung dengan kendaraan yang dicurigai atau melalui database spektral khusus, dapat memberikan informasi yang lebih tepat untuk mencocokkan bukti dengan sumbernya.