A TGA (Termogravimetriás Analízis) egy megbízható és sokoldalú termoanalitikai módszer, amely az anyagok tömegének változását méri hőmérséklet vagy idő függvényében. A technológia lehetővé teszi az anyagok hőbomlásának, párolgásának, oxidációs folyamataiknak, illetve nedvességtartalmuk vagy más illékony összetevőik vizsgálatát.
A TGA különösen értékes eszköz az ipari kutatás-fejlesztés, az anyagtudomány és a minőség-ellenőrzés számára, mivel pontos adatokat szolgáltat például polimerek, gyógyszerészeti termékek, élelmiszerek, ásványi anyagok vagy kompozitok hőtani és kémiai stabilitásáról.
Mely ipar- és tudományágak alkalmazzák a TGA termoanalitikai műszert?
Minden olyan terület, ahol a hőmérséklet hatására történő tömegváltozás meghatározása szükséges, úgy mint:
- illékony komponens vizsgálata,
- bomlási folyamatok megismerése, megértése, vizsgálata,
- oxidációs folyamat maradékanyag tartalma,
- hőstabilitási vizsgálata,
- vízfelvétel (higroszkópia, adszorpció, eltarthatósági vizsgálatok),
- élelmiszer kezelés (pörkölés, tárolás, szárítás, hűtés) hatása az összetételre, minőségre,
- reaktív, korrozív környezet hatása az anyagra.
Alkalmazott szabványok:
ISO 11358-1:2022: Műanyagok — polimerek termogravimetriás vizsgálata (TGA)
DIN 51006: Termoanalitika (TA) – Termograviméter (TGA)
ASTM E1868-10: Szabványos vizsgálati módszer a szárításos tömegváltozás (LOD) termograviméterrel történő meghatározására.
ISO 9924-1:2023: Gumi és gumitermékek – Vulkanizált anyagok és kikeményítetlen vegyületek összetételének meghatározása termogravimetriával
ASTM E1131-20: Szabványos vizsgálati módszer a termogravimetriás összetételelemzéshez
ASTM D3850-19: Szabványos vizsgálati módszer a szilárd elektromos szigetelő anyagok gyors termikus bomlásának vizsgálatára termogravimetriás módszerrel (TGA)
ASTM D6375: Szabványos vizsgálati módszer a kenőolajok párolgási veszteségének mérésre termograviméterrel (TGA) Noack-módszer
ASTM E2550: Szabványos vizsgálati módszer a termikus stabilitás meghatározására termogravimetriával
TGA – Iparágak
Autóipar:
- anyag-összetétel csatolt technikával (FTIR, MS, GC)
- Az olajiparban, műanyagiparban, gumiiparban, az elektronikai iparban, festékiparban előforduló mérések itt is megjelennek.
Akkumulátorgyártás és újrahasznosítás:
- bomlási hőmérséklet meghatározása, bomlási folyamatok vizsgálata, oldószerek viselkedése, oxidációs folyamatok,
- anyag-összetétel csatolt technikával (FTIR, MS, GC).
Élelmiszeripar:
- az élelmiszerek nedvességstabilitása,
- a tárolási stabilitás értékelése,
- élelmiszer kezelés (pörkölés, tárolás, szárítás, hűtés) hatása az összetételre, minőségre pl. kávé,
- higroszkóposság,
- a páratartalom által kiváltott textúraváltozások értékelése,
- nedvesség diffúzió és áteresztőképesség mérése,
- élelmiszer Csomagolás vizsgálata.
Építőipar (szilikátipar):
- gipsz dehidratálási folyamatainak vizsgálata,
- adalékok hatásai a hidratálási folyamatra,
- égésgátlók hatásainak vizsgálata,
- illóanyagok, égéskor felszabaduló gázok vizsgálata (csatolt technikákkal – FTIR, MS).
Gyógyszeripar:
- hőstabilitás és eltarthatósági idő,
- az oldószerek és szennyeződések kimutatása és mennyiségi meghatározása,
- összetétel elemzés,
- adjon hozzá EGA-t (MS vagy GC/MS) a szennyeződés azonosításához,
- a hatóanyagok és a segédanyagok kompatibilitási tanulmányai,
- minőség-ellenőrzés.
Kőolajipar:
- üzemanyagok karakterizációja (TGA-MS),
- oxidációs stabilitás (OOT, OIT),
- motorolajak átalakulásának kinetikai vizsgálata (ASTM E2958),
- kenőanyagok illó komponens vizsgálata.
Műanyagipar:
- polimerek és elasztomerek hőstabilitása,
- feldolgozási hőmérsékletek,
- a termikus bomlási folyamat teljes megértése,
- illékony anyagok és adalékanyagok mennyiségi meghatározása (ASTM E1131, ISO 11358),
- az illékony anyagok típusának és kémiájának, a műanyagokban lévő szennyeződés azonosításának lehetősége csatolt technikákkal: FTIR, MS, GCMS csatolással,
- maradék anyag (pl. carbon black) meghatározás (ASTM D1603),
- élettartamra előrejelzés,
- a tűzgátlók hatásának elemzése,
- a tűz során felszabaduló komponensek meghatározása, kiértékelése,
- egyensúlyi vízfelvétel (ASTM D570).
Mire jó a műszer?
A termograviméter (TGA) a minta tömegveszteségét vagy gyarapodását méri kontrollált hőmérséklet és/vagy az idő függvényében definiált „légköri”tényezők mellett. A tömegváltozás mérésének érdekében mikromérleg található minden ilyen készülékben.
A feladattól függően standard atmoszféra (levegő) helyett inert gáz (pl. nitrogén), reaktív gáz (CO2, O2) is alkalmazható, vagy megfelelő készülékkel akár nagy nyomás alatti vizsgálatok is kivitelezhetőek. Adszorpciós/deszorpciós vizsgálatok esetén megfelelő páratartalom generálása is lehetséges.
- A tömegváltozás és a hőmérséklet relációja,
- tömegváltozás arányosítása (%-os összetétel),
- bomlási hőmérséklet(ek),
- bomlási kinetika,
- termikus/oxidatív stabilitás,
- nem kötött víz vagy oldószer meghatározása,
- megkötött víz vagy oldószer (hidrát vagy szolvát mérések),
- szorpciós elemzés -nedvesség adszorpciója/deszorpciója.
Hogyan működik?
A minta egy szimmetrikus mérlegre kerül felfüggesztésre, ezt követően egy huzaltekercses vagy infravörös kemence belsejében kerül meghatározásra. A mintatartó tégelyek jellemzően platinából vagy alumínium-oxidból készülnek.
A kemence előre definiált hőmérsékleti programot hajt végre, amely dinamikus és izoterm szakaszokból is állhat, mely futtatása során a minta tömeg változását méri és rögzíti. A mintát körülvevő légkör is a mérési igényhez választható, szabályozható és szükség esetén megváltoztatható.
A TGA műszer előnyei
A Tru-Mass Balance a kereskedelemben elérhető legegyenletesebb, leginkább reprodukálható alapvonalat biztosítja, amely elengedhetetlen a kis tömegváltozások és illékony anyagok észleléséhez és számszerűsítéséhez.
A TGA 5500 IR kemence kiemelkedő kemencevezérléssel nagy felbontással (például kopolimerekhez) modulált TGA funkcióval (pl. égésgátlók vizsgálatához)) rendelkezik, valamint kiemelkedő hűtési kapacitással a nagyobb, gyorsabb vizsgálati teljesítményhez.
Megbízhatóság és tartósság, melyet az öt év kemencegarancia is biztosít.
