אנליזה תרמית

אנליזה תרמית היא תחום מרכזי באפיון חומרים, במחקר ופיתוח ובבקרת איכות תעשייתית. באמצעות מכשירי אנליזה תרמית ניתן לבדוק כיצד חומר מגיב לשינויים בטמפרטורה, לחימום, לקירור, לעומס מכני או לחשיפה לאטמוספרות מבוקרות. המדידות מספקות מידע חיוני על יציבות החומר, מעברי פאזה, טמפרטורות התכה והתגבשות, שינויי מסה, התפשטות תרמית, קיבול חום, מוליכות תרמית ותכונות מכניות התלויות בטמפרטורה.

בקטגוריית מכשירי האנליזה התרמית של מטאו-טק ניתן למצוא מערכות מתקדמות המיועדות למעבדות מחקר, למוסדות אקדמיים, למעבדות בקרת איכות ולמפעלי תעשייה. מגוון הטכנולוגיות מאפשר להתאים את שיטת המדידה לסוג הדוגמה, לטווח הטמפרטורות, לאטמוספרת הבדיקה, לרמת הדיוק הנדרשת ולמידע שאותו מעוניינים להפיק.

מהי אנליזה תרמית?

אנליזה תרמית היא קבוצה של שיטות מדידה שבהן עוקבים אחר תכונה פיזיקלית או כימית של חומר בזמן שהוא עובר תוכנית טמפרטורה מבוקרת. במהלך הבדיקה ניתן לחמם או לקרר את הדוגמה בקצב מוגדר, להחזיק אותה בטמפרטורה קבועה, לשנות את האטמוספרה שסביבה או להפעיל עליה עומס מכני.

המערכת מתעדת את תגובת החומר לאורך התהליך. בהתאם לטכנולוגיית המדידה, ניתן לזהות שינויים בזרימת חום, במסה, בממדים, בנפח, במבנה, בהתנגדות החשמלית או בתכונות מכניות.

בדיקות אלו מאפשרות להבין לא רק באיזו טמפרטורה מתרחש שינוי, אלא גם מהו אופיו, מהי עוצמתו, האם הוא הפיך וכיצד הוא משפיע על תפקוד החומר בתנאי שימוש אמיתיים.

אילו תכונות ניתן למדוד באמצעות מכשירי אנליזה תרמית?

מכשירי אנליזה תרמית משמשים למדידה ולאפיון של מגוון רחב של תכונות ותהליכים, בהם:

• טמפרטורת התכה והתגבשות
• טמפרטורת מעבר זכוכיתי
• יציבות תרמית
• פירוק תרמי
• חמצון ועמידות בפני חמצון
• אובדן לחות, ממסים ורכיבים נדיפים
• שינויי מסה כתוצאה מחימום
• קיבול חום
• אנתלפיה של תגובות ומעברי פאזה
• התפשטות והתכווצות תרמית
• מקדם התפשטות תרמית
• שינויי אורך, עובי או נפח
• ריכוך ועיוות של חומרים
• מוליכות תרמית ודיפוזיביות תרמית
• התנגדות תרמית
• התנהגות מכנית תחת חימום
• תהליכי ריפוי והצלבה של פולימרים
• טרנספורמציות מבניות במתכות ובקרמיקה
• תכונות תרמואלקטריות
• ספיחת גזים והתנהגות חומרים באטמוספרות מבוקרות

התוצאות מסייעות להשוות בין חומרי גלם, לאמת מפרטים, לבחון פורמולציות חדשות, לנתח כשלים ולבחור חומרים המתאימים לתנאי העבודה של המוצר הסופי.

מכשיר DSC למדידת מעברים תרמיים וזרימת חום

קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית, Differential Scanning Calorimetry או DSC, היא אחת משיטות האנליזה התרמית הנפוצות ביותר. השיטה מודדת את ההפרש בזרימת החום בין דוגמת החומר לבין חומר ייחוס במהלך חימום או קירור מבוקרים.

באמצעות DSC ניתן לזהות ולאפיין:

• התכה והתגבשות
• מעבר זכוכיתי
• תגובות ריפוי והצלבה
• חמצון
• מעברי פאזה
• קיבול חום
• שינויים בפולימורפיזם
• טוהר יחסי של חומרים
• יציבות של פורמולציות

מערכות DSC מתאימות במיוחד לתעשיית הפולימרים, התרופות, המזון, הכימיקלים, הדבקים, הציפויים והחומרים המרוכבים. הן מאפשרות להשוות בין אצוות, להעריך את השפעת תנאי הייצור ולבחון כיצד אחסון או הזדקנות משפיעים על החומר.

לדוגמה, בבדיקת פולימר ניתן לזהות את טמפרטורת המעבר הזכוכיתי, את אזור ההתגבשות ואת נקודת ההתכה. מידע זה עשוי להשפיע על בחירת טמפרטורת העיבוד, תנאי האחסון והשימוש המתאים בחומר.

מכשיר TGA למדידת שינויים במסה

אנליזה תרמוגרבימטרית, Thermogravimetric Analysis או TGA, מודדת את השינוי במסה של דוגמה כפונקציה של הטמפרטורה או הזמן. הדוגמה נשקלת ברציפות במהלך חימום, קירור או שהייה בטמפרטורה קבועה, בדרך כלל תחת אטמוספרה מבוקרת.

בדיקת TGA מאפשרת לזהות:

• תכולת לחות
• אובדן ממסים
• פירוק של רכיבים אורגניים
• יציבות תרמית
• תכולת אפר
• תכולת חומרי מילוי
• חמצון
• תגובות עם גזים
• טמפרטורות פירוק
• קינטיקה של תהליכים תרמיים

לדוגמה, בבדיקת חומר פלסטי ניתן לזהות את אובדן הלחות הראשוני, את פירוק הפולימר ואת השארית הבלתי אורגנית שנותרת בסיום התהליך. באמצעות מידע זה ניתן להעריך את הרכב החומר ולבחון אם הוא עומד בדרישות הייצור.

מערכות TGA משמשות בתחומי הפולימרים, הגומי, התרופות, הקוסמטיקה, הדלקים, המתכות, הקרמיקה, חומרי הבנייה, הסוללות והחומרים המרוכבים.

מערכת STA לאנליזה תרמית סימולטנית

מערכת STA, או Simultaneous Thermal Analysis, משלבת בדרך כלל מדידת TGA עם מדידת DSC או DTA באותה דוגמה ובאותם תנאי בדיקה.

היתרון המרכזי של בדיקה סימולטנית הוא האפשרות לקשר באופן ישיר בין שינוי במסה לבין אירוע תרמי. לדוגמה, המערכת יכולה להראות האם שיא תרמי מסוים נגרם מהתכה, מפירוק, מאידוי, מחמצון או מתהליך אחר המלווה בשינוי במשקל.

בדיקת STA מאפשרת לקבל תמונה מלאה יותר של החומר תוך צמצום ההבדלים שעלולים להיווצר כאשר מבצעים בדיקות נפרדות על דוגמאות שונות.

מערכות STA מתאימות במיוחד למחקר מתקדם של:

• מינרלים
• קרמיקה
• מתכות
• קטליזטורים
• פולימרים
• תרופות
• חומרי אנרגיה
• סוללות
• חומרים מרוכבים
• דלקים וחומרי גלם כימיים

ניתן לבחור מערכות הפועלות בטמפרטורות גבוהות, בלחצים שונים ותחת גזים מבוקרים, בהתאם ליישום ולסוג החומר.

אנליזה תרמית דיפרנציאלית DTA

אנליזה תרמית דיפרנציאלית, Differential Thermal Analysis או DTA, מודדת את הפרש הטמפרטורה בין הדוגמה לבין חומר ייחוס במהלך תוכנית חימום או קירור.

כאשר מתרחש בדוגמה תהליך אנדותרמי או אקסותרמי, נוצר הבדל בין טמפרטורת הדוגמה לבין טמפרטורת חומר הייחוס. הבדל זה מאפשר לזהות מעברים תרמיים, תגובות כימיות ושינויים מבניים.

בדיקות DTA משמשות בין היתר לאפיון:

• מעברי פאזה
• התכה
• התגבשות
• חמצון
• פירוק
• תגובות בין חומרים
• טרנספורמציות במינרלים ובקרמיקה

השיטה נפוצה במחקר של חומרים אנאורגניים, זכוכית, קרמיקה, מתכות, מינרלים וחומרי גלם לתעשייה.

דילטומטרים למדידת התפשטות תרמית

דילטומטר הוא מכשיר המודד שינויים בממדי הדוגמה כתוצאה מחימום או קירור. המדידה מאפשרת לקבוע את מקדם ההתפשטות התרמית ולזהות תהליכים שבהם החומר מתרחב, מתכווץ, מתרכך או עובר שינוי מבני.

דילטומטרים משמשים לבדיקת:

• התפשטות והתכווצות תרמית
• מקדם התפשטות תרמית
• טמפרטורת ריכוך
• תהליכי סינטר
• שינויים מבניים
• מעברי פאזה
• התנהגות חומרים במחזורי חימום וקירור
• התאמה בין חומרים המחוברים זה לזה

מדידות אלו חשובות במיוחד כאשר משלבים מספר חומרים באותו מוצר. הבדל גדול מדי במקדמי ההתפשטות עלול ליצור מאמצים פנימיים, עיוותים, סדקים, התנתקות של שכבות או כשל בחיבורים.

דילטומטרים מתאימים לתעשיית הקרמיקה, הזכוכית, המתכות, האלקטרוניקה, חומרי הבנייה, החומרים המרוכבים והפולימרים. ניתן לבצע מדידות בטווחי טמפרטורה רחבים ובהתאם לצורך גם באמצעות מערכות אנכיות, אופקיות או אופטיות.

דילטומטרים לתהליכים מטלורגיים מהירים

בתעשיית המתכות נדרשת לעיתים מדידה מהירה מאוד של שינויי ממדים במהלך חימום וקירור בקצבים גבוהים. דילטומטרים ייעודיים מאפשרים לחקור את הקשר בין קצב החימום, קצב הקירור, הזמן והטרנספורמציות המבניות המתרחשות בחומר.

מערכות אלו משמשות לבניית דיאגרמות טרנספורמציה, למחקר של טיפולים תרמיים ולבחינת תהליכים כגון:

• הקשיה
• חיסום
• הרפיה
• קירור מבוקר
• חימום מהיר
• שינויי פאזה בפלדות ובסגסוגות
• פיתוח פרופילי טיפול תרמי

המידע מסייע למהנדסים לקבוע את תנאי התהליך המתאימים לקבלת הקשיות, החוזק, המבנה והעמידות הרצויים.

אנליזה תרמו-מכנית TMA

אנליזה תרמו-מכנית, Thermomechanical Analysis או TMA, מודדת שינוי בממדי הדוגמה תחת עומס מוגדר בזמן חימום, קירור או שהייה בטמפרטורה קבועה.

בניגוד לדילטומטריה המתמקדת בעיקר בשינוי ממדים כתוצאה מהטמפרטורה, בדיקת TMA יכולה לבחון את התנהגות החומר תחת סוגים שונים של עומס ומגע מכני.

באמצעות TMA ניתן לבדוק:

• התפשטות תרמית
• ריכוך
• חדירה
• התכווצות
• שינויי עובי
• מעבר זכוכיתי
• זחילה
• עיוות תחת עומס
• יציבות ממדית
• התנהגות של שכבות, יריעות וציפויים

השיטה מתאימה לפולימרים, אלסטומרים, דבקים, ציפויים, חומרים מרוכבים, רכיבים אלקטרוניים, זכוכית, קרמיקה וחומרים בעלי מבנה רב-שכבתי.

מדידת מוליכות תרמית ודיפוזיביות תרמית

מוליכות תרמית מתארת את יכולתו של חומר להעביר חום. תכונה זו חשובה בפיתוח חומרי בידוד, רכיבים אלקטרוניים, חומרי בנייה, מערכות קירור, סוללות, מתכות, פולימרים וחומרים מרוכבים.

מערכות למדידת תכונות תרמיות יכולות לספק נתונים על:

• מוליכות תרמית
• דיפוזיביות תרמית
• התנגדות תרמית
• קיבול חום נפחי
• מעבר חום דרך דוגמה
• תלות התכונות התרמיות בטמפרטורה

קיימות מספר שיטות מדידה, הנבחרות בהתאם לסוג החומר, לעובי הדוגמה, לרמת המוליכות, לטווח הטמפרטורות ולגאומטריה של הדוגמה.

שיטת Laser Flash או Xenon Flash

בשיטת Flash מחממים צד אחד של דוגמה באמצעות פולס אנרגיה קצר ועוקבים אחר עליית הטמפרטורה בצדה השני. מתוך תגובת הדוגמה ניתן לחשב את הדיפוזיביות התרמית, ובשילוב נתונים נוספים גם את המוליכות התרמית.

השיטה מתאימה למתכות, קרמיקה, גרפיט, פולימרים, חומרים מרוכבים וחומרי בידוד. היא מאפשרת לבצע מדידות בטווחי טמפרטורה רחבים תוך שימוש בדוגמאות קטנות יחסית.

מד חום מסוג Heat Flow Meter

Heat Flow Meter משמש למדידת מוליכות תרמית והתנגדות תרמית של חומרים בעלי מוליכות נמוכה עד בינונית. הוא מתאים במיוחד לחומרי בידוד, לוחות, קצף, חומרי בנייה ומוצרים המשמשים במעטפת מבנים.

באמצעות המכשיר ניתן להשוות בין חומרי בידוד, לבחון שינויים בין אצוות ולאמת את ביצועי המוצר בהתאם לדרישות הפיתוח או בקרת האיכות.

מדידת תכונות תרמיות בשיטת חיישן מעבר

אנלייזרים ניידים או מעבדתיים לתכונות תרמיות מאפשרים למדוד מוליכות תרמית, דיפוזיביות תרמית ותכונות נוספות של קרקע, סלעים, בטון, אבקות, מזון וחומרים רכים.

מערכות אלו עשויות להתאים למדידה בשטח, במעבדה או ישירות בתוך הדוגמה, בהתאם לסוג החיישן וליישום.

בדיקת חומרים לממשק תרמי TIM

חומרי ממשק תרמי, Thermal Interface Materials או TIM, מיועדים לשפר את מעבר החום בין שני משטחים הנמצאים במגע. חומרים אלו נפוצים באלקטרוניקה, ברכיבי הספק, בסוללות, במחשבים, במערכות תאורה ובמערכות קירור.

בודק TIM מאפשר למדוד פרמטרים כגון:

• התנגדות תרמית
• מוליכות תרמית אפקטיבית
• תלות ההתנגדות בעובי
• השפעת לחץ המגע
• יציבות ביצועי החומר בטמפרטורות שונות
• אחידות בין דוגמאות או אצוות

הבדיקה מתאימה למשחות תרמיות, רפידות, סרטים, דבקים תרמיים, חומרים משני פאזה וחומרי מילוי לממשקים אלקטרוניים.

אנליזה תרמית של שכבות דקות

מדידת התכונות התרמיות של שכבות דקות מחייבת מערכות בעלות רגישות גבוהה. כאשר עובי החומר נע בין ננומטרים למיקרונים, השפעת המצע, הממשקים ומבנה השכבה עשויה להיות משמעותית.

מערכות לאנליזה תרמית של שכבות דקות משמשות בתחומים כגון:

• מיקרואלקטרוניקה
• מוליכים למחצה
• ציפויים פונקציונליים
• תאים סולריים
• חיישנים
• אופטיקה
• ננוטכנולוגיה
• רכיבי אנרגיה
• שכבות הגנה

המדידה מאפשרת להעריך את מעבר החום דרך השכבה ולזהות מגבלות תרמיות שעלולות להשפיע על אמינות הרכיב ועל ביצועיו.

אפיון חומרים תרמואלקטריים

חומרים תרמואלקטריים מסוגלים להמיר הפרש טמפרטורות למתח חשמלי או ליצור הפרש טמפרטורות באמצעות זרם חשמלי. הם משמשים לייצור אנרגיה מחום שיורי, לקירור אלקטרוני ולפיתוח מערכות אנרגיה מתקדמות.

אפיון של חומר תרמואלקטרי עשוי לכלול מדידה של:

• מקדם Seebeck
• התנגדות חשמלית
• מוליכות חשמלית
• מוליכות תרמית
• דיפוזיביות תרמית
• התנהגות החומר בטמפרטורות שונות
• מדד היעילות התרמואלקטרית

מערכות ייעודיות מאפשרות למדוד מספר תכונות באותם תנאים ולבחון את התאמת החומר ליישומי המרת אנרגיה או קירור.

מדידות Hall Effect לאפיון מוליכים למחצה

מערכות Hall Effect משמשות לאפיון תכונות חשמליות של מוליכים למחצה וחומרים אלקטרוניים. הן מאפשרות למדוד פרמטרים כגון ריכוז נשאים, ניידות נשאים, התנגדות סגולית וסוג הנשאים בחומר.

כאשר המדידה מתבצעת בטווח טמפרטורות מבוקר, ניתן לבחון כיצד התכונות החשמליות משתנות כתוצאה מחימום או קירור. מידע זה חיוני לפיתוח חומרים ורכיבים בתחומי המיקרואלקטרוניקה, האופטואלקטרוניקה, האנרגיה והחיישנים.

מדידת ספיחת גזים תחת תנאים תרמיים

מערכות למדידת ספיחת גזים מאפשרות לבחון את האינטראקציה בין חומר לבין גזים שונים תחת טמפרטורה, לחץ ואטמוספרה מבוקרים.

המערכות משמשות למחקר של:

• קטליזטורים
• אבקות
• חומרים נקבוביים
• סוללות
• מינרלים
• ממברנות
• חומרי אחסון גז
• חומרים לתהליכי הפרדה
• חומרים המשמשים ללכידת פחמן דו-חמצני

שילוב של בקרה תרמית עם מדידת ספיחה מסייע להבין את קיבולת החומר, את קצב התגובה ואת יציבותו לאורך מחזורי עבודה.

מדד זרימת התך לפולימרים

מכשיר Melt Flow Indexer משמש למדידת קצב הזרימה של פולימר מותך בתנאי טמפרטורה ועומס מוגדרים. המדידה מספקת מדד עקיף לצמיגות החומר ולהתנהגות שלו בתהליכי עיבוד.

בדיקת זרימת התך נפוצה בקרב יצרני חומרי גלם, מפעלי הזרקה, יצרני צנרת, חברות אריזה ומעבדות לבדיקת פלסטיק.

הבדיקה משמשת לצורך:

• השוואה בין אצוות חומר
• בדיקת חומרי גלם נכנסים
• איתור שינויים במשקל המולקולרי
• הערכת השפעת מיחזור או הזדקנות
• התאמת חומר לתהליך הזרקה או שיחול
• בקרת איכות של פולימרים ותרכובות פלסטיק

בדיקות HDT ו-Vicat לפלסטיק

בדיקות HDT ו-Vicat נועדו להעריך את התנהגותם של חומרים פלסטיים בעת חימום תחת עומס או חדירה.

טמפרטורת עיוות בחום HDT

בדיקת Heat Deflection Temperature קובעת את הטמפרטורה שבה דוגמת פלסטיק מגיעה לרמת עיוות מוגדרת תחת עומס. התוצאה מסייעת להעריך האם החומר מתאים לשימוש בסביבה חמה או בתנאים שבהם מופעל עליו עומס מכני.

טמפרטורת ריכוך Vicat

בדיקת Vicat מודדת את הטמפרטורה שבה מחט בעלת שטח מוגדר חודרת לעומק מסוים בתוך הדוגמה תחת עומס קבוע.

בדיקות אלו נפוצות בתעשיית הפלסטיק, הרכב, החשמל, האלקטרוניקה, הצנרת, האריזות וחומרי הבנייה.

שילוב בין מדידות התפשטות תרמית והרטבה

בתהליכים מטלורגיים, הלחמה, ציפוי וחיבור בין חומרים, חשוב להבין גם את השינוי הממדי של החומר וגם את התנהגות ההרטבה שלו בטמפרטורה גבוהה.

מערכות משולבות יכולות לעקוב אחר זווית המגע, שינוי צורת הטיפה והתפשטות תרמית באותו תהליך. שילוב זה מספק מידע חשוב על התאמה בין מתכות, סגסוגות, חומרי הלחמה, קרמיקה וציפויים.

באילו תעשיות משתמשים במכשירי אנליזה תרמית?

תעשיית הפולימרים והפלסטיק

בתעשיית הפלסטיק משתמשים באנליזה תרמית לזיהוי מעברי פאזה, מדידת יציבות תרמית, השוואת חומרי גלם, קביעת קצב זרימת התך, בדיקת ריכוך והערכת התנהגות החומר תחת חום ועומס.

תעשיית התרופות

בתחום הפארמה ניתן להשתמש באנליזה תרמית לצורך אפיון חומרים פעילים, זיהוי פולימורפים, בדיקת טוהר, הערכת יציבות, בחינת אינטראקציות בין רכיבים ופיתוח תנאי אחסון.

תעשיית המזון

במזון ניתן לחקור התכה והתגבשות של שומנים, שינויים בחלבונים, אובדן לחות, יציבות תרמית, מעברים בעמילנים והשפעת תנאי עיבוד ואחסון.

תעשיית המתכות

במתכות ובסגסוגות נבדקים מעברי פאזה, התפשטות תרמית, תהליכי חמצון, טיפולים תרמיים, קינטיקת טרנספורמציות והקשר בין מבנה החומר לתכונותיו.

תעשיית הקרמיקה והזכוכית

אנליזה תרמית משמשת לבדיקת סינטר, ריכוך, התכווצות, התפשטות תרמית, התאמה בין חומרי גלם ושינויים מבניים בטמפרטורות גבוהות.

אלקטרוניקה ומוליכים למחצה

בתעשיית האלקטרוניקה נבדקים חומרי ממשק תרמי, שכבות דקות, ציפויים, רכיבים מוליכים למחצה וחומרים תרמואלקטריים. מטרת הבדיקות היא לשפר את פיזור החום, היציבות והאמינות של המוצר.

אנרגיה וסוללות

במחקר ופיתוח של סוללות וחומרי אנרגיה בוחנים יציבות תרמית, תגובות פירוק, חמצון, מעבר חום והתנהגות חומרים בתנאים משתנים. נתונים אלו חשובים לשיפור הביצועים והבטיחות.

חומרי בנייה ובידוד

חומרי בנייה נבדקים לצורך קביעת מוליכות תרמית, התנגדות תרמית, יציבות ממדית, תכולת לחות והתנהגות תחת מחזורי טמפרטורה.

כיצד לבחור מכשיר אנליזה תרמית?

בחירת המערכת המתאימה צריכה להתבסס על מטרת הבדיקה ועל מאפייני הדוגמה. לפני הבחירה מומלץ להגדיר מספר פרמטרים מרכזיים.

סוג המידע הנדרש

יש לקבוע האם נדרשת מדידה של זרימת חום, שינוי מסה, שינוי ממדים, מוליכות תרמית, תכונות חשמליות או שילוב בין מספר מדידות.

טווח הטמפרטורות

מכשירים שונים מיועדים לטווחים שונים. בדיקות פולימרים עשויות להתבצע בטמפרטורות נמוכות או בינוניות, בעוד שבדיקות קרמיקה, מתכות ומינרלים עשויות לדרוש טמפרטורות גבוהות מאוד.

אטמוספרת הבדיקה

יש לבדוק האם הבדיקה תבוצע באוויר, בחנקן, בארגון, בחמצן, בוואקום או תחת גז תגובתי. בחלק מהיישומים נדרשת גם החלפה מבוקרת בין גזים במהלך הבדיקה.

לחץ העבודה

כאשר רוצים לדמות תנאי תהליך, תגובות עם גזים או תהליכים תעשייתיים מסוימים, ייתכן שיידרש מכשיר המסוגל לפעול בלחץ גבוה או בתנאי ואקום.

סוג וגודל הדוגמה

אבקות, נוזלים, מוצקים, שכבות דקות, יריעות, קצף, מתכות וחומרים רכים דורשים מחזיקי דוגמה, חיישנים ושיטות מדידה שונות.

קצב החימום והקירור

תהליכים מסוימים דורשים קצב איטי ומבוקר, בעוד שאחרים מחייבים חימום וקירור מהירים לצורך הדמיית תהליך ייצור או טיפול תרמי.

רגישות ורזולוציה

במחקר של מעברים חלשים, שכבות דקות או דוגמאות קטנות נדרשת מערכת בעלת רגישות גבוהה ורעש מדידה נמוך.

תפוקת המעבדה

במעבדות בקרת איכות המבצעות מספר רב של בדיקות יש חשיבות לזמן הבדיקה, לאוטומציה, למחליף דוגמאות, לנוחות ההפעלה וליכולת להפיק דוחות במהירות.

תוכנה וניתוח נתונים

תוכנת המערכת צריכה לאפשר ניתוח עקומות, השוואת דוגמאות, חישוב פרמטרים, תיקון קו בסיס, ייצוא נתונים והפקת דוחות בהתאם לצורכי המעבדה.

מדוע חשוב לבצע אנליזה תרמית בבקרת איכות?

שינויים קטנים בחומר הגלם, בהרכב, בתנאי האחסון או בתהליך הייצור עשויים להשפיע על התנהגות המוצר בטמפרטורה. בדיקות אנליזה תרמית מאפשרות לזהות את השינויים עוד לפני שהמוצר מגיע ללקוח או נכשל בזמן השימוש.

באמצעות בדיקה עקבית ניתן:

• להשוות בין אצוות ייצור
• לאמת קבלת חומרי גלם
• לאתר זיהומים או רכיבים לא רצויים
• לבדוק עמידה במפרט
• לזהות שינוי בפורמולציה
• לבחון את השפעת האחסון
• לנתח מוצרים שנכשלו
• לשפר תהליכי ייצור
• להפחית פסילות ובזבוז חומר
• לתעד את ביצועי החומר לאורך זמן

הכנת דוגמאות וביצוע מדידה נכונה

איכות התוצאה תלויה לא רק במכשיר אלא גם בהכנת הדוגמה ובתכנון שיטת הבדיקה. יש להקפיד על דוגמה מייצגת, משקל מתאים, מגע נכון עם החיישן, בחירת כלי המדידה והגדרת קצב חימום המתאים לתהליך הנבדק.

בעת בניית שיטת בדיקה חשוב להתייחס ל:

• היסטוריית הדוגמה
• תנאי האחסון
• גודל החלקיקים
• אחידות החומר
• משקל הדוגמה
• סוג הכורית או המחזיק
• קצב זרימת הגז
• קצב החימום והקירור
• טמפרטורת ההתחלה והסיום
• זמן השהייה
• חזרות ואימות התוצאה
• כיול ובדיקת תקינות המערכת

שיטה עקבית ומתועדת מאפשרת להשוות בין תוצאות שהתקבלו במועדים שונים ובין דוגמאות שונות.

כיול ותחזוקה של מכשירי אנליזה תרמית

כדי לשמור על אמינות התוצאות יש לבצע כיול ובדיקות תקופתיות בהתאם לסוג המערכת ולהנחיות היצרן. הכיול עשוי לכלול בדיקת טמפרטורה, זרימת חום, מסה, שינוי אורך, כוח, קצב זרימת גז או פרמטרים נוספים.

תחזוקה שוטפת עשויה לכלול:

• ניקוי אזור הדוגמה
• בדיקת חיישנים
• החלפת רכיבים מתכלים
• בדיקת מערכת הגז
• אימות טמפרטורה
• בדיקת מאזניים
• בדיקת אטימות
• גיבוי שיטות ונתונים
• תיעוד בדיקות תקופתיות

תחזוקה נכונה מסייעת לצמצם סטיות, לשפר את החזרתיות ולהאריך את חיי המכשיר.

מה ההבדל בין DSC,‏ TGA,‏ STA,‏ TMA ודילטומטר?

DSC מודד שינויים בזרימת החום ומיועד לזיהוי מעברים תרמיים כגון התכה, התגבשות ומעבר זכוכיתי.

TGA מודד שינוי במסה ומיועד לבדיקת פירוק, לחות, חומרים נדיפים, חמצון ושאריות.

STA משלב מספר טכניקות, בדרך כלל TGA עם DSC או DTA, ומאפשר לקשר בין שינוי במסה לבין אירוע תרמי.

TMA מודד שינוי בממדי הדוגמה תחת עומס מכני מוגדר.

דילטומטר מודד התרחבות והתכווצות של חומר כתוצאה משינוי בטמפרטורה ומתאים במיוחד לקביעת מקדם התפשטות תרמית ולמחקר של תהליכי סינטר וטרנספורמציות.

אין שיטה אחת המתאימה לכל צורך. לעיתים שילוב בין מספר טכנולוגיות מספק את התמונה המדויקת והמקיפה ביותר.