PROBLEMY KRYMINALISTYKI 292(2) 2016 43 KOMUNIKATY I DONIESIENIA NAUKOWE
W okresie od 28.12.2011 r. do 31.03.2014 r. w Zakładzie Broni i Mechanoskopii Centralnego Laboratorium Kryminalistycznego Policji realizowano projekt na rzecz bezpieczeństwa i obronności państwa pt. „Opracowanie metody replikacji śladów kryminalistycznych” finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
W celu wykonania projektu powołano konsorcjum naukowe, którego liderem była Politechnika Wrocławska, a partnerami Centralne Laboratorium Kryminalistyczne Policji i firma STANIMEX.
Przedmiotem badań w ramach realizacji projektu był proces replikacji zewnętrznej struktury geometrycznej śladów kryminalistycznych, w tym pocisków i łusek, z użyciem zestawu wytypowanych materiałów. Na bazie przeprowadzonych analiz, studiów teoretycznych oraz konsultacji pomiędzy konsorcjantami do wytwarzania modeli odlewniczych łusek, pocisków i śladów mechanoskopijnych przy zastosowaniu technologii tzw. „otwartej formy” (jednoczęściowe narzędzie formujące, w którym nie występuje linia podziału na powierzchni modelu) dobrano odpowiednie materiały o niskiej lepkości właściwej oraz długim czasie sieciowania. W przypadku materiału przydatnego do wytwarzania przy użyciu tych modeli replik właściwych śladów kryminalistycznych ważne znaczenie miały parametry mechaniczne (szczególnie sprężystość), właściwości fizyczne oraz odporność na degradację temperaturową.
Badania przebiegały w następującej kolejności: – dobór materiałów,
– przygotowanie replik, – napylanie replik, – analiza.
Do wytwarzania modeli odlewniczych wytypowano silikon odlewniczy Xiameter RTV-4250-S Kit Gree. Jest to dwuskładnikowy silikon przygotowany do wykonywania form odlewniczych o złożonych kształtach powierzchni formujących. Dodatkową zaletą ww. silikonu jest bardzo duża zależność temperatury do czasu życia oraz czasu sieciowania.
Silikon Xiameter RTV-4250-S Kit Gree, po zmieszaniu z katalizatorem (w stosunku 10:1), posiada następujące właściwości fizyczne:
– postać – ciecz koloru zielonego, – gęstość w 25°C – 1,12 g/cm3, – lepkość – 13 000 mPas.,
– czas życia w 23°C (dla 150 g) – 105 min, – czas wiązania w 23°C – 7,5 h.
Czas życia to czas, w którym substancja bazowa zmieszana z aktywatorem nadaje się do użycia, ponieważ pozostaje w stanie płynnym. Można skrócić czas wiązania poprzez wygrzewanie silikonu w piecu laboratoryjnym. Xiameter RTV-4250-S Kit Gree można stosować również w temperaturze pokojowej.
Silikon Xiameter RTV-4250-S posiada następujące właściwości mechaniczne:
– twardość po 24 h – 61 Shor’e A, – wydłużenie przy zerwaniu – 850%, – wytrzymałość na rozerwanie – 7 Mpa, – wytrzymałość na zdzieranie – 23 kN/m.
Do wytwarzania replik śladów kryminalistycznych (łuski, pociski, ślady mechanoskopijne) wybrano kompozycję epoksydową Ren Lam M-1, która po zmieszaniu żywicy z aktywatorem Ren HY 956 w stosunku 5:1, posiada następujące właściwości fizyczne:
mgr inż. Henryk Juszczyk (autor korespondencyjny)
biegły z zakresu badań broni i balistyki, główny specjalista b-t Zakładu Broni i Mechanoskopii CLKP henryk.juszczyk@policja.gov.pl
mł. insp. mgr inż. Krzysztof Ćwik
kierownik Zakładu Broni i Mechanoskopii CLKP krzysztof.cwik@policja.gov.pl
OPRACOWANIE METODY REPLIKACJI ŚLADÓW
KRYMINALISTYCZNYCH
Streszczenie
W artykule zaprezentowano wyniki badań uzyskane w trakcie opracowywania metody replikacji śladów kryminalistycznych oraz wskazano możliwości ich wykorzystania w dalszej praktyce.
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 292(2) 2016 44
KOMUNIKATY I DONIESIENIA NAUKOWE – postać – ciecz koloru białego,
– czas życia w 25°C (dla 500 g) – 30 min, – lepkość w 25°C – 1200 mPas.
Realizacja procesu replikacji wzorca z użyciem „otwartej formy” przebiega w następującej kolejności:
– przygotowanie pojemnika formującego i przytwierdzenie modelu (replikowanego śladu), – zmieszanie składników silikonu w stosunku
10:1,
– odgazowanie wymieszanych składników silikonu,
– wykonanie odlewu silikonowego,
– usunięcie modelu (otrzymujemy silikonową formę),
– wykonanie mieszaniny z dwuskładnikowej żywicy w stosunku 5:1,
– dodanie barwnika (opcja),
– zalanie silikonowych form przygotowywanych replik,
– odgazowanie form w komorze próżniowej, – umieszczenie próbek w zbiorniku ciśnieniowym, – umieszczenie w piecu celem przyśpieszenia
krystalizacji (opcja), – wyjęcie replik z form,
– napylanie warstewką metalu otrzymanych replik. Przygotowanie narzędzia do replikacji (formy przy odlewaniu w układzie form otwartych):
– przygotowanie i oczyszczenie pojemnika formierskiego dostosowanego wymiarami do rodzaju wykonywanej kopii,
– osadzenie wzorca na podstawie pudełka formierskiego w pozycji zapewniającej wykonanie kopii wiernej oryginałowi oraz umożliwiającej usunięcie wykonanego modelu z formy,
– zalanie przygotowanego pojemnika formierskiego materiałem przystosowanym do wykonania narzędzia,
– usunięcie wzorca.
Proces wytworzenia formy silikonowej rozpoczyna się od utwierdzenia na podstawie pojemnika formierskiego wzorca, który ma zostać poddany replikacji. Do utwierdzenia wzorca stosowana była masa plastyczna (np. plastelina). Nie wyklucza się stosowania innych materiałów do mocowania wzorca, jednak użycie wyżej wymienionego materiału jest najmniej inwazyjne dla oryginału oraz pozwala na jego łatwe usunięcie po wykonaniu narzędzia (formy).
Wykonanie formy silikonowej odbywa się poprzez zmieszanie obu składników silikonu (nośnika i aktywatora) oraz wstępne wymieszanie obu składników aż do uzyskania jednolitej mieszaniny. Na tym etapie kluczowe jest zachowanie odpowiedniej proporcji obu składników. Błędna proporcja materiałów powoduje uzyskanie formy, której parametry eksploatacyjne nie pozwalają na wykonanie prawidłowej kopii.
W kolejnym kroku konieczne jest:
– odgazowanie mieszaniny w komorze próżniowej przy ciśnieniu 1x10-2 mbar do momentu, aż po początkowym zwiększaniu się objętości mieszaniny nastąpiło wtórne zmniejszenie jej objętości podczas tego procesu. Pojemnik, w którym prowadzony jest proces odgazowywania, musi mieć odpowiednią wysokość, aby w początkowym etapie zwiększania objętości mieszaniny jego zawartość nie wydostała się na zewnątrz;
– odgazowanie, w momencie osiągnięcia ciśnienia zadanej wartości 1x10-2 mbar powinno trwać około 90 s;
– zalanie wcześniej przygotowanej formy;
– umieszczenie całości w komorze próżniowej i odgazowanie. Czas pełnego sieciowania silikonu w temperaturze otoczenia to około 10 h. Proces można przyśpieszyć, stosując piec laboratoryjny. W takim przypadku temperatura wiązania skraca się do około 20 min (przy temperaturze 50°C);
– usunięcie modelu z wykonanej formy.
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że powinno się wykonywać nie więcej niż 15 odlewów z użyciem jednego narzędzia (formy). W wyniku degradacji powierzchni formującej zaleca się wymianę formy po przekroczeniu tej wartości.
Proces wykonania repliki jest podobny do wykonania formy silikonowej. W tym przypadku do zmieszanych dwóch składników żywicy (w stosunku 5:1) należy dodać barwnik w celu zwiększenia kontrastu i ułatwienia obserwacji mikrostruktury pod mikroskopem (kolor czarny lub brązowy).
Kolejnym krokiem jest:
– zalanie silikonowych form, a następnie umieszczenie ich w komorze próżniowej i odgazowanie przy obniżonym ciśnieniu (500 mbar);
Ryc.1. Zestawienie charakterystycznych cech śladów grota
iglicznego i czółka zamka odwzorowanych na spłonce łuski (lewa strona) i jej replice (prawa strona).
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 292(2) 2016 45 KOMUNIKATY I DONIESIENIA NAUKOWE – umieszczenie formy w zbiorniku ciśnieniowym
(2 bar) i pozostawienie tam na czas około 1,5 h (wstępne sieciowanie);
– umieszczenie formy w piecu w celu przyśpieszenia procesu polimeryzacji (około 2 h);
– usunięcie replik z formy.
Zastosowanie metody próżniowo-ciśnieniowej przy odlewaniu w układzie form otwartych znacząco podnosi jakość uzyskanej powierzchni (brak widocznych wad w postaci mikroporów, czy też widocznych pęcherzy powietrza). W wyniku przeprowadzonych badań wyznaczono parametry, dla których otrzymuje się odlewy o równomiernej powierzchni.
Nanoszenie powłoki PVD na wykonaną replikę Metoda PVD polega na fizycznym osadzaniu cienkich warstw z fazy gazowej. Zaletą tej metody jest dobra adhezja warstwy PVD, która się nie łuszczy, wysoka trwałość oraz niska temperatura procesu niepowodująca odkształceń termicznych. Na powierzchnię replik nanoszono powłoki PVD w napylarce próżniowej Sutter Coater 7620. W trakcie badań jakości nanoszonej warstwy metalu na powierzchnie łusek i pocisków eksperci CLKP ustalili doświadczalnie, że najodpowiedniejszą do późniejszych badań identyfikacyjnych jest grubość warstwy metalu (złoto, srebro, miedź) mieszcząca się w zakresie od 10 do 15 nm. Metalem, który najlepiej spełnił swoje zadanie w badaniach identyfikacyjnych, było złoto.
Ryc. 2. Zestawienie charakterystycznych cech śladów
gwintowanego przewodu lufy odwzorowanego na powierzchni pocisku (lewa strona) i jego repliki (prawa
strona).
Ponieważ większość łusek i pocisków zabezpieczanych na miejscach przestępstw posiada kolor żółty (łuski i płaszcze pocisków wykonane
z mosiądzu), to najodpowiedniejsza do badań identyfikacyjnych jest warstewka złota nanoszona na powierzchniach replik ww. śladów kryminalistycznych. Aby uzyskać grubość warstwy metalu około 10 nm, proces realizowano przy ciśnieniu w komorze poniżej 0,04 mbar w czasie napylania około 90 sekund.
Poniżej przedstawiono przykłady wykorzystania replik śladów kryminalistycznych w badaniach identyfikacyjnych (ryc. 1–4).
Ryc. 3. Zestawienie charakterystycznych cech śladów
gwintowanego przewodu lufy odwzorowanych na powierzchni pocisku (lewa strona) i jego replice pokrytej
metalem (prawa strona).
Ryc. 4. Zestawienie cech charakterystycznych śladów
narzędzia na wkładce zamka (lewa strona) i jej replice (prawa strona).
W trakcie wykonywania serii odlewów stwierdzono, że najistotniejsze znaczenie ma czas oddziaływania ciśnienia w zbiorniku. Repliki były tym bardziej bliźniaczo podobne do oryginałów, im dłużej sieciowanie przebiegało pod ciśnieniem. Wykonanie repliki pocisku wolnej od wad nie jest zdeterminowane zastosowaniem metody próżniowo-ciśnieniowej, jednak zmniejsza w znacznym stopniu szanse na występowanie wad powierzchni. Badania przeprowadzone z użyciem tomografu technicznego wykazały występowanie drobnych pęcherzy wewnątrz
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 292(2) 2016 46
KOMUNIKATY I DONIESIENIA NAUKOWE
zreplikowanego detalu. Nie przeszkadzają one jednak w badaniach identyfikacyjnych. Ustalono, że ciśnienie 2 bar jest wystarczające do uzyskanie dobrej jakości powierzchni replik.
Opracowana w ramach projektu metoda replikacji śladów kryminalistycznych oraz zbudowane stanowisko mogą być stosowane do:
– wykonywania testów biegłości;
– stworzenia zastępczej bazy łusek i pocisków z miejsc przestępstw celem ochrony ich oryginałów;
– przesyłania replik śladów celem przeprowadzenia badań porównawczych w innych laboratoriach krajowych i zagranicznych;
– wykonywania replik na zlecenie organów wymiaru sprawiedliwości;
– stworzenia replikacyjnej bazy łusek odstrzelonych z broni znajdującej się w legalnym posiadaniu.
Źródła rycin: autorzy
Projekt nr O ROB 0019 01/ID 19/1 pt. „Opracowanie metody replikacji śladów kryminalistycznych” finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach konkursu nr 1/2011 na rzecz bezpieczeństwa i obronności państwa.
