引用本文
田蕊, 崔佳, 唐寅, 班茂森. 热处理方法恢复PVC胶带分离缘形态[J]. 刑事技术,2012,37(4): 26-28
TIAN Rui, CUI Jia, TANG Yin, BAN Mao-sen. Recovery of the fracture edges on PVC-tapes by heat treatment[J]. Forensic Science and Technology,2012,37(4): 26-28  
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《刑事技术》编辑部
热处理方法恢复PVC胶带分离缘形态
田蕊1, 崔佳2, 唐寅1, 班茂森2
1. 中国人民公安大学,北京 100038
2. 公安部物证鉴定中心,北京 100038

作者简介:田 蕊(1986—),女,汉族,天津市人,在读硕士研究生,从事痕迹检验技术研究。通讯作者:崔 佳 Tel:010-66269476;E-mail:cuij_ifs@163.com

基金: 基本科研业务费专项资金面上项目(No.2011JB009)
摘要

目的 建立一种能有效恢复PVC胶带上变形分离缘原始形态的热处理方法。方法 选取3个品牌的PVC胶带作为实验样品,沿宽度方向进行不同程度的拉伸,用水浴加热的方法对变形的分离缘进行处理,通过实验确定加热温度、时间以及对变形的恢复效果。结果 基于分离缘宽度测量的变形程度大大缩小,对分离缘的凹凸形态恢复效果良好。结论 本文建立的热处理方法,能有效地对PVC胶带上变形的分离缘进行形态恢复,可大大增加整体分离痕迹检验的可行性、结论的准确性及说服力。

关键词: PVC胶带; 变形; 记忆效应; 分离缘形态; 对接检验
中图分类号:DF794.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2012)04-0026-03
Recovery of the fracture edges on PVC-tapes by heat treatment
TIAN Rui, CUI Jia, TANG Yin, BAN Mao-sen
Chinese People's Public Security University, Beijing 100038, China
Abstract

Objective To establish an effective method for recovering the original shape of fracture edges on PVC-tapes.Methods The fracture edges are heated by water, and the optimum temperature and heat time were determined through experiments.Results After heat treatment, the edges deformation degree of PVC-tapes decrease apparently.Conclusion The method established in this article can be used to recover the original shape of fracture edges on PVC-tapes effectively and increase the validity of the physical match for tape examination.

Keyword: PVC tape; deformation; memory effects; fracture edges; physical match

胶带又名胶粘带, 俗称胶布或胶纸, 是用来固定、粘取或密封物品的化工产品, 按其用途可分为电工胶带、办公胶带、封箱胶带、医用胶带等, 随着社会的发展, 胶带已逐渐成为人们的日常生活用品。PVC胶带又称电工胶带, 全名为聚氯乙烯电气绝缘胶粘带, 是以聚氯乙烯薄膜为基材, 涂以橡胶型压敏胶制造而成。近年来, PVC胶带以其质地柔软、弹性好、强度高、绝缘耐压、阻燃耐寒等特性, 被广泛应用于日常物品的捆扎以及电线的固定、绝缘保护等。与此同时, 犯罪分子在作案时使用PVC胶带的情形也越来越多, 如抢劫、凶杀案件中用来掩人口鼻、捆绑手脚, 爆炸案件中包装、固定爆炸装置等[1]。对于此类物证, 一般需要提取其上附着的微量生物物证[2]、指纹[3]等。此外, 由于犯罪分子使用PVC胶带时, 往往需要用各种方式将一段胶带从整卷胶带上分离下来, 因此, 为了给案件侦破提供线索或者验证嫌疑人口供, 办案人员往往将从不同地点(如犯罪现场与嫌疑人住处)提取到的PVC胶带送至实验室, 要求确定二者的原属关系, 这就需要对检材进行成分分析[4, 5]及整体分离痕迹检验。整体分离痕迹检验能实现个体的同一认定, 较成分分析具有更强的证明力[1], 因此成为判断二者原属关系的重要方法。

对于PVC胶带等薄型检材, 分离缘(即整个物体由于分离成两个或多个个体而产生的新的边缘)形态是否相互吻合是判断分离体原属关系最基本、最明显的痕迹表征。然而, PVC胶带主要成分为软质聚氯乙烯, 材料的弹性强度低, 当受外力作用时易产生塑性变形, 即当外力消失时, 不能自行恢复的变形。当使用手撕或钝器刺切等方式实现胶带分离时, 由于受力不均匀, 两侧分离缘均会产生不同程度的塑性变形(见图1), 这会大大增加整体分离痕迹检验的难度, 甚至使检材失去检验条件。

图1 手撕PVC胶带形成的两侧分离缘形态对比

为了增加PVC胶带整体分离痕迹检验的可行性及检验结论的准确性, 需要设法消除分离过程中产生的塑性变形。据相关研究[6], 聚氯乙烯材料具有形状记忆特性, 当其产生塑性变形后, 随着时间的推移产生蠕变, 塑性变形逐渐削减, 材料内部分子结构逐渐趋于稳定状态。对材料进行热处理, 可加快材料内部分子的移动速度, 从而加速塑性变形恢复的速度[7]。本文笔者就物证检验中的实际需求, 探索恢复PVC胶带分离缘形态的热处理方法, 以实验方式确定加热温度、时间等参数, 为相关检验提供方法及依据。

2 材料与方法
2.1 实验材料

选取北京五金市场比较常见的3种PVC胶带作为实验材料, 具体参数见表1。实验器材包括:电磁炉、水浴槽、绝缘镊子及纱布。

表1 实验选取的3种PVC胶带
2.2 实验方法

采用水浴加热的方法对胶带断端进行热处理, 实验采用去离子水提供水浴环境, 避免加热过程形成水垢对实验产生影响。

2.2.1 样本制作 胶带断端制作采用两种方法:第一种为剪断, 然后沿宽度方向拉伸分离缘使其产生变形(见图2), 用分离缘的伸长率, 即伸长的长度与原长度的比值表征其变形程度及恢复情况; 第二种为撕断, 分离缘在断裂过程中产生变形(见图3), 用两侧分离缘凹凸形态的对应性表征其变形程度及恢复情况。

图2 第一种方法形成的变形分离缘

图3 第二种方法形成的两侧分离缘

2.2.2 选择实验条件 对PVC胶带进行热处理, 首先需要确定加热温度及时间。对于实验选取的每种胶带, 利用第一种方法各制作3个胶带断端, 且3个断端分离缘的伸长率均相同。将样本按品牌分为3组, 分别将每组样本的变形分离缘置于50℃~100℃的水中, 记录不同温度及时间条件下分离缘的伸长率并将数据按组进行平均。

2.2.3 检验热处理效果 实验制作了两组样本检验热处理方法对变形的恢复效果:第一组, 取每种胶带用第一种方法各制作6个不同伸长率的断端, 记录热处理前后的伸长率, 研究不同变形程度对恢复效果的影响; 第二组, 取每种胶带用第二种方法各制作5个断端, 记录热处理前后分离缘的形态, 研究热处理方法对分离缘凹凸形态的恢复效果。

3 结 果
3.1 不同实验条件得到的结果

实验分别记录了52℃、72℃、82℃、90℃、100℃ 5个温度值时, 变形分离缘分别加热5s、10s、20s、40s后的伸长率。图4为3种胶带(编号与表1对应)的分离缘在不同温度下伸长率的变化情况。从图4中可以看出, 随着温度的升高, 分离缘的伸长率逐渐缩小, 对于A、C两种胶带, 当温度达到90℃以上时, 伸长率不再发生变化; 在水浴能达到的最高温度100℃时, 与原始状态比较, 伸长率已明显减小, 3种胶带均低于10%, 对变形的恢复效果明显, 故实验选取100℃为热处理的加热温度。图5显示了3种胶带在100℃时伸长率随加热时间的变化情况, 从图5中可见不同加热时间下分离缘伸长率无明显变化, 故以下实验选取5s为热处理的加热时间。

图4 3种胶带在不同温度下分离缘伸长率的变化

图5 3种胶带在100℃时分离缘伸长率随时间的变化

3.2 不同热处理得到的结果

第一组样本热处理后变形的恢复率[(热处理前的伸长率-热处理后的伸长率) × 100%/热处理前的伸长率]见图6。从图6中可以看出, 恢复率与胶带材料本身关系密切, A、B两种胶带明显高于C胶带。对于A、B两种胶带, 其恢复率基本在95%左右, 且并未因热处理前伸长率的不同而明显改变; 对于C胶带, 其恢复率随热处理前伸长率的提高而明显增高, 最高可达94%。实验中, 热处理的目的就是使变形的分离缘尽量恢复到变形前的状态, 因此笔者分析了不同变形程度的断端, 热处理后分离缘的伸长率(见图7)。从图7可以看出, 对于每种胶带, 热处理前后伸长率近似呈正比关系, 即热处理前的变形越大, 即使经过热处理的变形恢复过程, 最终分离缘的宽度与原始宽度的差值也越大。

图6 3种胶带不同变形程度时的热处理恢复率

图7 3种胶带不同变形程度时热处理后的伸长率

上述结果表明, 胶带断端变形的恢复程度与胶带品牌及规格、分离缘的变形程度均相关。

第二组样本热处理后分离缘形态变化明显, 同一次撕扯形成的两侧分离缘凹凸形态吻合情况明显改善。以图8所示的样本为例, 热处理前两侧分离缘变形程度明显不同, 图中标识的凹、凸尺寸相差约80%, 基本无法进行对接; 经过热处理, 两侧分离缘的

形态相互吻合(见图9), 图中标识的凹、凸尺寸基本相同, 为认定二者原属同一整体提供了充分的依据。

图8 撕扯胶带A形成的两侧分离缘形态对比

图9 热处理后的两侧分离缘形态对比

4 讨 论

本文针对分离过程中极易变形的PVC胶带, 提出了一种快速恢复分离缘形态的方法。该方法操作简便、易掌握, 实验条件要求低, 适合基层办案使用。然而, 本文未针对热处理过程对胶带上指纹、DNA等其它物证产生的影响进行研究, 建议使用此热处理方法前优先提取指纹、DNA等物证。另外, 本文中的实验仅选取了3个品牌及规格的PVC胶带作为样本, 研究结果不足以涵盖所有产品, 建议实际使用此热处理方法时, 使用同种胶带进行预实验, 验证分离缘形态恢复效果。

目前, 笔者仅将此热处理方法用于恢复特征尺寸有明显改变的断端形态, 其过程及结果肉眼可见; 当断端仅存在微尺度变形时, 关于热处理方法及效果的研究正在开展。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 刘耀, 物证检验技术[M]. 北京: 群众出版社. 1998: 318-326. [本文引用:2]
[2] 王德明, 顾丽华, 阎建军, 等. 3种提取胶带粘面汗潜指印中DNA 的方法比较[J]. 中国法医学杂志, 2005, 20(2): 65-67. [本文引用:1]
[3] 林景, 王桂强, 罗启龙. 短波紫外反射照相显现胶带粘面潜在指印[J]. 刑事技术, 2002(5): 3-6. [本文引用:1]
[4] 郑一平, 楼寿松, 崔艳华, 等. 胶带的红外光谱检验[J]. 刑事技术, 2006(5): 19-22. [本文引用:1]
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[6] 朱光明. 形状记忆聚合物及其应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2002. [本文引用:1]
[7] Bert Weimar, Bundeskriminalamt. Physical match examinations of adhesive PVC-Tapes: Improvement of the conclusiveness by heat treatment[J]. AFTE Journal 2008, 40(3): 300-302. [本文引用:1]