Inledning
Vid rutinmässiga tillämpningar för inspektion av inkommande gods eller kvalitetssäkring ligger fokus mer på bestämning av karakteristiska värden än på materialidentifiering. Kända material utvärderas därför alltid med samma rutiner för att kunna jämföras med referensmaterial och utvärdera kvalitetsstandarder. Detta gör att materialpartier som inte uppfyller kraven kan identifieras och sorteras bort i tid.
Med introduktionen av Identify, den termoanalytiska NETZSCH Proteus® databasen, kan okända prover identifieras snabbt och tillförlitligt [1]. Naturligtvis kan denna databas också bedöma kända prover med avseende på hur mycket deras termiska beteende liknar det hos kvarvarande prover eller referenssubstanser. Denna likhetsjämförelse tar hänsyn till en mängd olika effekter - som oftast utvärderas automatiskt - och bedömer också provet som ska undersökas med avseende på om alla effekter som är typiska för detta material verkligen upptäcktes. Detta tillvägagångssätt är särskilt fördelaktigt för identifiering av blandningar och blandningsförhållanden [2].
En annan möjlighet att utvärdera prover erbjuds av utvärderingsprogramvaran NETZSCH Proteus® med skapandet av nya mätmetoder. I detta applikationsmeddelande beskrivs hur mätmetoderna - tillsammans med de nämnda kvalitetskriterierna - programmeras och hur de kan användas för utvärderingsändamål.
Programmering av en mätmetod
Mätmetoderna fungerar som en mall för rutinuppgifter där identiska mätförhållanden och ett identiskt mätprogram ska användas för en mängd olika prover som ska undersökas. För programmering av mätmetoder finns det flera möjligheter.
A) Precis som vid en enskild mätning programmeras alla mätparametrar i mätprogramvaran, men som metoder i stället för som mätfiler. Dessa metoder kan när som helst återanvändas som en mall för den här typen av mätning. Dessutom kan man öppna och ändra metoden och spara den igen under ett annat namn.
B) Mätmetoden skapas inte i mätprogrammet, utan i utvärderingsprogrammet i programvaran NETZSCH Proteus® . En redan befintlig mätning fungerar här som mall för metoden. De enskilda bearbetningssteg som utfördes med den befintliga mätningen i utvärderingsprogrammet - t.ex. val av enskilda segment, utjämning av mätdata, val av det avbildade mätområdet, utvärdering av resultat som topparea eller bestämning av glasomvandlingstemperaturen - överförs därmed till metoden. Om ytterligare en provmätning utförs med denna metod, genomförs alla utvärderingssteg automatiskt efter avslutad mätning.
C) Som beskrivet under B) skapas en metod med hjälp av en redan existerande mätning inklusive utvärderingsstegen. Dessutom fastställs kvalitetskriterier som även utvärderar de provresultat som erhålls efter mätning och utvärdering. På så sätt kan det säkerställas att alla mätningar kan utföras med samma mätprogram och under samma mätförhållanden, att samma utvärderingssteg tillämpas på alla mätdata, att alla mätresultat baseras på samma utvärderingsområden (markörernas positioner) och att utvärderingen av resultaten baseras på samma kriterier och därför lämpar sig väl för jämförelser.
Resultat och diskussion
Smältbeteendet hos en mängd olika polypropylenprover analyserades med hjälp av NETZSCH DSC 214 Polyma för utvärderingsändamål. Ett jämförelseprov valdes ut för att fungera som riktmärke för alla efterföljande prover. Granulatlinsen i detta jämförelseprov halverades i längdriktningen och överfördes med den släta snittytan till en NETZSCH Concavus® aluminiumdegel.
Provet, med en vikt på 5,319 mg, upphettades två gånger till 200°C med en uppvärmnings- och kylningshastighet på 10 K/min. Smältbeteendet för det andra värmesegmentet visas i figur 1. Den utvärderade smältentalpin på 98,2 J/g och topptemperaturen på 164,2°C utgör de referensvärden på grundval av vilka kvalitetskriterierna för de följande undersökningarna fastställdes.
Figur 2 visar hur en mätmetod kan skapas med hjälp av utvärderingsprogrammet NETZSCH Proteus® , varvid metodskapandet baseras på det aktuella utvärderingsläget. Dessutom kan kvalitetskriterier definieras för de utvärderade resultaten. Som exempel anger vi dessa till ± 2 K för topptemperaturen och ± 5% för smältentalpin. Figur 3 visar de nödvändiga posterna i programvaran.
Med hjälp av denna mätmetod undersöktes 10 andra polypropylenprover med NETZSCH DSC 214 Polyma utrustad med ASC-provbricka. Redan under mätningen får man en indikation på om de undersökta proverna uppfyller de definierade kvalitetskriterierna eller inte. Symbolen i den automatiska provväxlarens historiklogg (bild 4) indikerar att kriterierna är uppfyllda; symbolen markerar däremot prover som inte uppfyller de definierade kraven för minst ett kriterium.
Presentationen av resultaten - som utvärderas automatiskt efter varje mätning - innehåller ingen särskild notis för de fall där alla kvalitetskriterier är uppfyllda. Om ett utvärderat värde däremot ligger utanför de definierade intervallen, kommer ett utropstecken att följa efter det presenterade resultatet. Det mätresultat som visas i figur 5 uppfyller således kriteriet för topptemperaturen, men inte kriteriet för smältentalpin.
En sammanfattning av resultaten för alla polypropylenprover visas för smältentalpin i figur 6 och för topptemperaturen i figur 7.
Punkten för färgövergången från blått till rött visar den nedre gränsen för vart och ett av kvalitetskriterierna; den övre gränsen överskreds inte i något av mätexemplen. Man kan snabbt konstatera att polypropylenproverna PP#5, PP#6 och PP#10 inte uppfyller kvalitetskriterierna på grund av för låga smältentalpier. Detta kan t.ex. orsakas av olika mängder inerta fyllmedel, vilket i sin tur kan leda till förändringar i de mekaniska egenskaperna. Topptemperaturerna ligger däremot inom kvalitetskriteriernas gränser för alla prover utom prov PP#8, som uppvisar ett för lågt värde. Orsakerna till detta kan ligga i tillsatser och föroreningar som t.ex. andra polyolefiner.
Sammanfattning
Utvärderingsprogramvaran NETZSCH Proteus® erbjuder en mängd olika möjligheter när det gäller automatiserad analys av prover och automatiserad utvärdering av mätresultat.
Med introduktionen av Identify, den första termoanalytiska databasen, är det nu för första gången möjligt att göra en heltäckande utvärdering av mätresultaten med avseende på temperatur och intensitet hos detekterade signaler, och även med avseende på eventuell avsaknad av signaler som annars skulle vara karakteristiska för motsvarande material.
Möjligheterna till automatisk utvärdering av de resultat som diskuteras i detta arbete baseras däremot på enskilda mätvärden, t.ex. topptemperatur eller smältentalpi. Dessa fall illustrerar naturligtvis detta tillvägagångssätt endast som exempel. Det är också fullt möjligt att på liknande sätt underbygga andra mätvärden, t.ex. glasomvandlingstemperaturen för amorfa ämnen eller den extrapolerade starten på en begynnande reaktion, med hjälp av kvalitetskriterier. Dessa kan naturligtvis också överföras till andra material, t.ex. metaller, läkemedel eller livsmedel. Eftersom kvalitetskriterierna kan väljas fritt, kan de material som ska undersökas utvärderas mycket selektivt - till exempel med hjälp av mycket restriktiva kriterier. Detta arbete visade således att programvaran NETZSCH Proteus® inte bara möjliggör automatiserad mätning och utvärdering av prover, utan även mycket individuella, provspecifika justeringar av den automatiska bedömningen av resultaten.