Úvod
Při rutinních aplikacích v oblasti vstupní kontroly nebo zajištění kvality se klade důraz spíše na stanovení charakteristických hodnot než na identifikaci materiálu. Proto se známé materiály hodnotí vždy stejnými postupy, aby bylo možné je porovnat s referenčními materiály a vyhodnotit standardy kvality. To umožňuje včas identifikovat a vytřídit šarže materiálů, které nesplňují požadavky.
Po zavedení Identify, termoanalytické databáze NETZSCH Proteus® , lze neznámé vzorky rychle a spolehlivě rozpoznat a identifikovat [1]. Tato databáze může samozřejmě také posoudit známé vzorky z hlediska toho, jak moc se jejich tepelné chování podobá chování zadržených vzorků nebo referenčních látek. Toto porovnání podobnosti bere v úvahu různé efekty - většinou automaticky vyhodnocované - a také posuzuje zkoumaný vzorek s ohledem na to, zda byly skutečně zjištěny všechny efekty typické pro tento materiál. Tento přístup je výhodný zejména pro identifikaci směsí a směsných poměrů [2].
Další možnost hodnocení vzorků nabízí vyhodnocovací software NETZSCH Proteus® s vytvořením nových metod měření. V této aplikační poznámce bude popsáno, jak se metody měření - spolu se zmíněnými kritérii kvality - programují a jak je lze použít pro účely vyhodnocení.
Programování metody měření
Metody měření slouží jako šablona pro rutinní úlohy, při nichž se pro různé vzorky, které je třeba vyšetřit, použijí stejné podmínky měření a stejný program měření. Pro programování metod měření existuje několik možností.
A) Stejně jako u individuálního měření jsou všechny parametry měření naprogramovány v měřicím softwaru, ale spíše jako metody než jako soubory měření. Tyto metody lze kdykoli znovu použít jako šablonu pro tento druh měření. Dále lze metodu otevřít, změnit a znovu uložit pod jiným názvem.
B) Metoda měření se nevytváří v měřicím programu, ale ve vyhodnocovacím programu softwaru NETZSCH Proteus® . Jako šablona pro metodu zde slouží již existující měření. Do metody se tak převezmou jednotlivé kroky zpracování, které byly provedeny u již existujícího měření ve vyhodnocovacím softwaru - např. výběr jednotlivých segmentů, vyhlazení dat měření, výběr zobrazeného rozsahu měření, vyhodnocení výsledků, jako je plocha píku, nebo stanovení teploty skelného přechodu. Pokud je na základě této metody provedeno další měření vzorku, jsou všechny kroky vyhodnocení automaticky implementovány po ukončení měření.
C) Jak je popsáno v bodě B), metoda je vytvořena na základě již existujícího měření včetně vyhodnocovacích kroků. Navíc jsou stanovena kritéria kvality, která hodnotí i výsledky vzorku získané po měření a vyhodnocení. Tímto způsobem lze zajistit, aby všechna měření mohla být provedena s identickým měřicím programem a za identických podmínek měření, aby na všechna data měření byly aplikovány identické vyhodnocovací kroky, aby všechny výsledky měření vycházely z identických vyhodnocovacích rozsahů (poloh kurzorů) a aby vyhodnocení výsledků byla založena na identických kritériích, a byla tak ideálně vhodná pro porovnání.
Výsledky a diskuse
Tavné chování různých vzorků polypropylenu bylo pro účely vyhodnocení analyzováno pomocí přístroje NETZSCH DSC 214 Polyma. Byl tak vybrán srovnávací vzorek, který sloužil jako referenční vzorek pro všechny následující vzorky. Čočka granulátu tohoto srovnávacího vzorku byla podélně rozříznuta na polovinu a hladkým řezným povrchem přenesena do hliníkového kelímku NETZSCH Concavus® .
Vzorek o hmotnosti 5,319 mg byl dvakrát zahřát na teplotu 200 °C při rychlosti zahřívání a ochlazování 10 K/min. Chování při tání druhého segmentu ohřevu je znázorněno na obr. 1. Vyhodnocená entalpie tání 98,2 J/g a vrcholová teplota 164,2 °C představují referenční hodnoty, na jejichž základě byla stanovena kritéria kvality pro následující zkoumání.
Obrázek 2 ukazuje, jak lze vytvořit metodu měření pomocí vyhodnocovacího softwaru NETZSCH Proteus® , přičemž vytvoření metody vychází z aktuálního stavu vyhodnocení. Kromě toho lze definovat kritéria kvality pro vyhodnocované výsledky. Jako příklad jsme je nastavili na ± 2 K pro teplotu vrcholu a ± 5 % pro entalpii tání. Obrázek 3 ukazuje potřebné položky v softwaru.
Pomocí takto vytvořené měřicí metody bylo na přístroji NETZSCH DSC 214 Polyma vybaveném zásobníkem na vzorky ASC vyšetřeno dalších 10 vzorků polypropylenu. Již v průběhu měření lze získat informaci o tom, zda zkoumané vzorky splňují stanovená kritéria kvality, či nikoli. Symbol v protokolu historie automatického podavače vzorků (obr. 4) označuje, že kritéria jsou splněna; symbol naopak označuje vzorky, které nesplňují definované požadavky alespoň pro jedno kritérium.
Prezentace výsledků - vyhodnocovaná automaticky po každém měření - neobsahuje žádné zvláštní oznámení pro případy, kdy jsou splněna všechna kritéria kvality. Pokud se však vyhodnocená hodnota nachází mimo definované rozsahy, následuje za prezentovaným výsledkem vykřičník. Výsledek měření zobrazený na obrázku 5 tedy splňuje kritérium špičkové teploty, nikoli však kritérium entalpie tání.
Souhrn výsledků pro všechny vzorky polypropylenu je uveden pro entalpii tání na obrázku 6 a pro teplotu vrcholu na obrázku 7.
Bod barevného přechodu z modré do červené znázorňuje spodní hranici pro každé kritérium kvality; horní hranice nebyla překročena v žádném z příkladů měření. Rychle je vidět, že vzorky polypropylenu PP#5, PP#6 a PP#10 nesplňují kritéria kvality kvůli příliš nízkým entalpiím tání. To může být způsobeno například rozdílným množstvím inertních plniv, což může následně vést ke změnám mechanických vlastností. Na druhou stranu bylo zjištěno, že vrcholové teploty jsou v mezích kritérií kvality u všech vzorků s výjimkou vzorku PP#8, který vykazuje příliš nízkou hodnotu. Důvody mohou spočívat v příměsích a nečistotách, jako jsou jiné polyolefiny.
Souhrn
Vyhodnocovací software NETZSCH Proteus® nabízí řadu možností, pokud jde o automatickou analýzu vzorků a automatické vyhodnocení výsledků měření.
Díky zavedení Identify, první termoanalytické databáze, je nyní poprvé možné komplexně vyhodnotit výsledky měření s ohledem na teplotu a intenzitu detekovaných signálů a také s ohledem na případnou absenci signálů, které by jinak byly pro příslušný materiál charakteristické.
Možnosti automatického vyhodnocování výsledků diskutované v této práci jsou naproti tomu založeny na jednotlivých naměřených hodnotách, jako je teplota píku nebo entalpie tání. Tyto případy samozřejmě ilustrují tento přístup pouze jako příklady. Podobným způsobem je zcela možné pomocí kritérií kvality zdůvodnit i jiné naměřené hodnoty, jako je teplota skelného přechodu amorfních látek nebo extrapolovaný počátek počínající reakce. Ta lze samozřejmě přenést i na další materiály, jako jsou kovy, léčiva nebo potraviny. Vzhledem k tomu, že kritéria kvality lze volit libovolně, lze zkoumané materiály hodnotit velmi selektivně - například pomocí velmi přísných kritérií. Tato práce tedy ukázala, že software NETZSCH Proteus® umožňuje nejen automatizované měření a vyhodnocování vzorků, ale také velmi individuální, pro daný vzorek specifické úpravy automatického vyhodnocení výsledků.