Newsletter

    Chcesz być na bieżąco z nowościami ze świata jakości? Zapisz się!

    TGA

    TGA (Thermogravimetric Analysis) to technika analizy termicznej, która mierzy zmianę masy materiału w funkcji temperatury lub czasu w kontrolowanej atmosferze (np. azotu, powietrza, argonu). TGA jest stosowana do badania stabilności termicznej, zawartości lotnych składników, procesów rozkładu i właściwości materiałów w różnych branżach, w tym w przemyśle motoryzacyjnym, chemicznym, farmaceutycznym i tworzyw sztucznych.


    Cel TGA:

    Określenie stabilności termicznej materiałów.
    Pomiar zawartości wilgoci, rozpuszczalników i lotnych zanieczyszczeń.
    Analiza rozkładu termicznego polimerów, kompozytów, metali i ceramiki.
    Wyznaczanie temperatury, w której materiał zaczyna się rozkładać lub utleniać.
    Określenie zawartości wypełniaczy (np. włókien szklanych) w tworzywach sztucznych.


    Jak działa TGA?

    Próbka materiału jest umieszczona w tyglu i podgrzewana w kontrolowanym tempie (np. 10°C/min). Precyzyjna waga mierzy masę próbki podczas ogrzewania, a wszelkie zmiany masy (utrata, przyrost) są rejestrowane jako funkcja temperatury lub czasu.

    • Utrata masy – odparowanie lotnych składników, rozkład polimerów, utlenianie.
    • Przyrost masy – absorpcja gazów, reakcje chemiczne z atmosferą.

    Parametry mierzone w TGA:

    🔹 Temperatura rozkładu (Td) – temperatura, w której materiał zaczyna tracić masę.
    🔹 Procentowa utrata masy – ilość lotnych składników lub produktów rozkładu.
    🔹 Resztkowa masa (Residue) – pozostałość po całkowitym rozkładzie, np. popiół, wypełniacze.
    🔹 Stopień degradacji – analiza trwałości termicznej materiałów.


    Przykład zastosowania TGA w przemyśle motoryzacyjnym:

    Sytuacja:

    Producent elementów z poliamidu (PA66) do zastosowań w silnikach bada stabilność termiczną i zawartość wypełniaczy (np. włókna szklanego).

    1. Analiza TGA:
      • Pierwszy spadek masy (100-150°C) – odparowanie wilgoci.
      • Drugi spadek masy (300-450°C) – rozkład polimeru.
      • Pozostałość po 600°C – zawartość włókien szklanych (ok. 30%).
    2. Wynik:
      • Poliamid musi wykazywać wysoką stabilność termiczną, aby wytrzymać wysokie temperatury w komorze silnika.
      • Analiza zawartości wypełniaczy potwierdza, czy materiał spełnia specyfikacje techniczne klienta (np. OEM).

    Korzyści wynikające z TGA:

    Ocena stabilności termicznej materiałów stosowanych w ekstremalnych warunkach (np. w układach hamulcowych, silnikach).
    Identyfikacja wad materiałowych, np. nadmiaru wilgoci lub niepełnego utwardzenia.
    Kontrola jakości materiałów dostarczanych przez dostawców (np. polimerów, kompozytów).
    Optymalizacja procesów przetwórstwa tworzyw sztucznych (wtryskiwanie, termoformowanie).
    Zgodność z wymaganiami norm branżowych (np. ISO, ASTM).


    Wyzwania związane z TGA:

    Wysokie koszty zakupu i utrzymania urządzeń TGA.
    Wymaga precyzyjnej kalibracji i kontroli warunków pomiarowych.
    Interpretacja wyników może być skomplikowana przy analizie mieszanek materiałowych.
    Ograniczona analiza dla materiałów o bardzo niskiej masie lub wysokiej reaktywności.


    TGA a inne techniki analizy termicznej:

    TechnikaOpis
    TGA (Thermogravimetric Analysis)Pomiar zmiany masy w funkcji temperatury
    DSC (Differential Scanning Calorimetry)Pomiar ciepła przemian fazowych w funkcji temperatury
    DMA (Dynamic Mechanical Analysis)Badanie właściwości mechanicznych w funkcji temperatury
    TMA (Thermomechanical Analysis)Pomiar zmian wymiarów w funkcji temperatury

    Normy i standardy dotyczące TGA:

    🔹 ASTM E1131 – Standardowa metoda analizy termograwimetrycznej polimerów.
    🔹 ISO 11358 – Analiza termograwimetryczna materiałów polimerowych.
    🔹 ASTM D6370TGA w analizie elastomerów i gum.


    Podsumowanie:

    TGA (Thermogravimetric Analysis) to kluczowa metoda w analizie termicznej materiałów, pozwalająca na określenie stabilności termicznej, zawartości lotnych składników i jakości materiałów.

    W przemyśle motoryzacyjnym TGA jest niezbędna do kontroli jakości komponentów, badania materiałów eksploatowanych w wysokich temperaturach i optymalizacji procesów produkcyjnych, co wpływa na bezpieczeństwo, trwałość i wydajność pojazdów.

    Przewijanie do góry