示差走査熱量測定装置 DSC 3+

DSC 3+ STARe システム Innovative Technology Versatile Modularity Swiss Quality 示差走査熱量測定装置 for Unmatched Performance Thermal Analysis Premium

唯一無比のDSC 性能 ニーズに合わせてご提案 DSC は熱分析で最も使用される測定法です。DSC は温度、あるいは時間の関数として物質の 物理的・化学的変化に伴うエンタルピー変化を測定します。 メトラー・トレドの DSC 3+ の特長： ■ 非常に高感度 – 微小な現象の測定に ■ 卓越した分解能 – 速い変化、近接した現象の測定が可能に ■ 耐久テスト済みの堅牢なサンプルロボット – 休みなく効率的かつ確実に動作 ■ 少量から大容量まで – マイクログラムのサンプルや不均一なものにも対応 ■ モジュラーコンセプト – 現在および将来的な要求にオーダーメードで対応 ■ 柔軟な校正と調整機能 – すべての条件で正確な結果を保証 ■ 幅広い温度範囲 – 一度の測定で－150℃から700℃まで 120個の熱電対を搭載したDSC センサは、比類なき感度と高分 解能を保証します。 2 DSC Premium

DSC のセンサ技術のブレークスルー 卓越した感度と優れた分解能 DSC の心臓部であるセンサに妥協はしないでください。メトラー・トレドの MultiSTAR® のセン サは、これまでのセンサでは得られなかった多くの重要な特長を組み合わせています。これには 高感度ですぐれた分解能であることに加えて、フラットなベースライン特性とセンサの堅牢性が 含まれます。 感度 高いセンサテクノロジーにより、非常に弱い熱的事象を検出可能な高感度センサが提供できます。 センサの重要なパラメーターである S / N 比は、熱電対の数とその配置によって決まります。 温度分解能 センサの時定数は、隣接した、またはオーバーラップした熱的事象の分離の程度を決定します。 高い熱伝導性を有するセラミックセンサは、これまでにないパフォーマンスを与えます。 ベースライン サンプル、およびレファレンスパン周辺に星型に配置された熱電対は、温度勾配を相殺し、 フラットなベースラインと再現性のある測定結果を与えます。 FRS6+ センサ FRS6+ センサは 56 個の熱電対を有し、高い温度分解能と感度を与えます。FRS6+ は標準的な アプリケーションに加えて、高速での昇温測定や、ピーク分離を目的とした測定に最適です。 HSS9+ センサ（高感度タイプ） HSS9+ センサは、小さな昇温速度で測定する際の非常に小さな事象の観測に適しています。 HSS9+ センサは 120 個の熱電対を有し、これまでにない高感度とすぐれた温度分解能を与え ます。 TAWN テスト オランダ熱測定学会の TAWN テストは、DSC センサの評価基準として広く用いられています。 このテストを通じて、HSS9+ と FRS6+ はすぐれた感度と高い温度分解能を有することが示され ています。 3

メトラー・トレドの DSC3+ 正しい選択 One ClickTM 機能搭載のスマートセンスターミナル One ClickTM 機能搭載のターミナルは離れた場所からもはっきり見え、 測定の状況がわかります。この One ClickTM 機能により、測定を簡単で 効率的に始めることができます。 DSC本体が制御用PCの隣になくても、ターミナル上で直接個々のシーケ ンスを設定することができます。適応可能な直感的タッチスクリーンや スマートセンスでは、ハンズフリーで画面を切り替えたり、炉を開くこと ができます。 加熱炉 センサは、腐食を受けない銀製 ファーネスの中に置かれています。 FlexCal® 調整 STARe ソフトウェアは、すべてのサンプルパン、ガス、モジュールの組み合わせ に対してデータベース内に完全な調整データセットを格納します。異なるパン を用いた測定や、測定の途中でガスが切り替えられた場合でも、モジュール はいつも正しい調整パラメータを用います。 4 Swiss Quality

人間工学的な完成度 ユーザー重視の設計 人間工学的なデザイン 手動でサンプルをセットす るとき、その手を人間工学 的にデザインされたサポー トの上に乗せ、休めること ができます。 完成された熱分析システム 熱分析システムは4 種類のDSC 技術から構成されており、 それぞれ独自の方法でサン プルをキャラクタライズし ます。 TGA そして、すべての結果を組 み合わせることで、理解を 深めることができます。 DSC はヒートフロー、TGAは 重量変化、TMA は長さの変 化、DMA は弾性率の変化を TMA 測定します。 これら全ての測定量は温 度、または時間の関数です。 DMA サポート・修理 性能評価と予防メンテナンス 技術的な問題のサポートと診断。オン 設置時適格性評価(IQ,OQ)および装置のライフタイム中の サイトもしくはサービスセンターにて 最適な性能を保証（PQおよび予防メンテナンス）します。 修理を行います。 トレーニング・アプリケーションサポート 品質保証・証明書発行 専門的なアプリケーションサポート、基礎およびカスタマ 品質証明、文書、証明書に基づく校正 イズしたトレーニングコース、包括的なアプリケーション を行います。 資料をご用意しています。 5

卓越したパフォーマンス 幅広い温度範囲 測定原理 DSC は、温度または時間の関数とし て、サンプルとレファレンスとの間の 熱流量の差を測定します。 DSCの物理  融解、結晶化、化学反応、相転移、気 化などの過程を通じてサンプルが熱 を吸収・放出するとき、熱流量に差  が生じます。また、ガラス転移による 熱容量の変化も熱流量の差として現  れます。         構造 7. 冷却フランジ 1. ファーネスリッド 8. 圧縮バネ 2. DSCセンサ上のサンプルパン 9. 冷却フランジ用温度センサ 3. 銀製ファーネス （PT100） 4. 温度センサ（PT100） 10. DSCシグナルを増幅器へ 5. フラットヒーター 11. パージガス入り口 6. 冷却板 12. ドライガス入り口 堅牢なセンサ セラミックコートにより、化学侵食や汚染からセンサを守ります。 これにより長寿命と幅広い温度における安定した測定結果を保証します。 6 Innovation

信頼の自動化 時間の節約 サンプルロボットは非常に堅牢で、 24時間・365 日確実に作動します。 自動化で効率的に サンプルロボットによってDSC測定は 自動化でき、最大34検体まで処理で きます。 特徴と利点 ■ 最大34検体 – 効率を飛躍的に高めます ■ シンプルかつ頑丈なデザイン – 信頼できる測定結果を得られます ■ 自動開孔アクセサリ – 測定直前に、密閉したサンプルパンに自動で孔 を空けられます（アルミ製サンプルパンの場合） ■ ユニバーサルグリッパー – メトラー・トレド製の全てのサンプルパンを 扱うことができます 自動開孔アクセサリ サンプルロボットを用いることで、測定直前にアルミ製サンプルパンの フタの部分に孔を空けることができます。これにより、測定までの間に サンプルが吸湿・放湿、または酸化されるのを防ぎます。 7

アップグレード可能な モジュール構造 自動ファーネスリッド スマートセンスターミナルを通じて、 ファーネスを自動で開閉することが できます。 空冷 RT to 500 °C / 700 °C 冷却水循環 – 50 to 450 °C / 700 °C イントラクーラー – 35 to 450 °C / 700 °C – 85 to 450 °C / 700 °C –100 to 450 °C / 550 °C GC 302 液体窒素 –150 to 500 °C / 700 °C M1 M2 M3 F MFC 温度範囲と冷却オプション C 測定したい温度範囲に応じて冷却シ ステムを選択できます。液体窒素冷 M1 GC 402 却は、冷却速度が速く、さらに、非常 M2 MFC に幅広い温度領域の測定が可能で M3 F す。液体窒素が使用できない環境で C は、電気冷却式のイントラクーラー F MFC が有用です。 ファーネス内の雰囲気とガス流量の設定 ガスコントローラーにより、ファーネスに流すガスを設定することができ ます。ソフトウェアを通じて流量を0～200mL /分に制御でき、空気、窒 素、酸素、アルゴン、二酸化炭素などから最大4系統まで種類を切り替え て使用できます。 Option  required option FRS 6+ HSS 9+ Automatic SmartSens Peripheral Switched line GC 402 Air Cryostat Intra Liquid furnace lid terminal control socket cooling Cooler nitrogen DSC 3+ (500 °C) • • オプション オプション • • • • DSC 3+ (700 °C) • • オプション オプション • • • • Sample changer (34) 必須 必須 Automatic furnace lid 必須 Gas controller (GC 302) 推奨 オプション Cryostat / IntraCooler オプション (推奨) Liquid nitrogen cooling 必須 • = selectable 8

アクセサリ 測定の可能性を高めます DSC マイクロスコープ DSCカーブには分かりにくい現象が 現れることがあります。この場合に 顕微鏡でサンプルの変化を直接観 察することが役に立ちます。 可視化オプションはメトラー・トレド のDSCに搭載可能です。オプション には、光学系とCCDカメラ、画像解 析ソフトウェアが含まれます。 光照射DSC UV 硬化の検討が可能になります。光 照射による硬化反応と照射時間、光 強度、温度の影響が評価できます。 シーリングプレス 多様なサンプルパン アプリケーションに応じたサンプルパンをご用意し ています。材質の異なる容量 20 ～ 900μL のサン プルパンや耐圧パンがございます。これらは全てサ 銅 アルミニウム アルミナ ンプルロボットで扱うことができます。 ステンレス（金メッキ） 金 白金 9

幅広いアプリケーションに対応 DSC は相転移や化学反応に伴うエンタルピー変化を測定します。これにより、サンプルの同 定やキャラクタリゼーションが可能になります。 DSC は迅速、かつ、高感度な測定方 法です。サンプルの準備も容易で、少 量のサンプルで測定できます。 DSC は、品質管理や材料の研究開発 に最適なツールです。 DSCは熱量の測定や熱的プロセスの 検討、サンプルのキャラクタリゼーシ ョンに必要なツールです。そして、製 造プロセスや品質の欠陥、物質の安 定性、反応性や純度など、価値ある 情報を提供します。 以下の熱可塑性／硬化性プラスチ ック、エラストマー、複合材料、接着 剤、食品、製薬、化学物質など、幅広 い分野で利用されています。 DSC によって測定される熱的事象の例 • 融解挙動 • 硬化 • 結晶化／核化 • 熱安定性 • 結晶多系 • 相溶性 • 液晶転移 • 可塑剤の影響 • 相図 • 熱履歴 • ガラス転移 • 熱容量 • 反応性 • 反応・転移エンタルピー • 反応速度 • 純度 10 Application Power

硬化促進剤の効果 異なる濃度の促進剤を添加したガラス繊維 強化ビニルエステル樹脂の複合材料を用 いた熱硬化測定により、硬化過程における 特定の促進剤の効果を分析することができ ます。 それぞれのDSCカーブでは硬化反応中に発 生する熱に応じて発熱ピークをしめします。 促進剤の含有量を増やすと反応は加速し、 反応ピークはより低温にシフトします。この 種のDSC測定により、適切な促進剤、その添 加量、硬化温度を選択し、生産工程を最適化 することができます。 パンの耳 複雑な試料の測定では異なる現象がオーバ ーラップしていることがあります。TOP-PEMを 用いると個々の現象を分離できる場合があ ります。この例では、パンの耳を測定しまし た。トータルヒートフローは通常のDSCカー ブに相当し、これから何か現象を分析するの は不可能です。一方で、可逆ヒートフローに は明確に51℃にガラス転移が見られます。 不可逆ヒートフローではエンタルピー緩和 と、それに続く約70℃での水分の蒸発が確 認できます。 液晶 比較的硬直な分子で構成される物質は、液 晶相を形成します。図はMHPOBCのDSCカー ブです。 いくつもの相転移が観測されていますが、 冷却過程では114～124℃に非常に小さな 相転移が検出されています。液晶の相転移 にはしばしば非常に小さな熱効果を示すも のがありますが、そのような転移を観測す るためには高い分解能と感度のDSCが必要 です。 11

結晶多系 医薬品の品質管理において、融解挙動の評 価は重要です。図の青色のカーブは安定相 のフェノバルビタールの融解を示し、その融 点は純度測定に用いられます。 一方、赤色のカーブは準安定相のフェノバル ビタールのDSCカーブです。準安定相は安定 相の融点よりもやや低温側で融解し、その 後、結晶化によりただちに安定相を生成し ます。引き続き、その安定相は融解します。 結晶多系に関する知見は、物質の安定性を 評価する上で非常に重要です。 ナノ結晶化 溶融紡糸製造工程で急冷することにより調 整したアモルファス金属合金の結晶化挙動 を分析しました。この図には異なる昇温速 度での測定カーブを示します。 470℃からの発熱ピークは鉄-シリコン ナノ 結晶の形成によるものです。昇温速度を上 げると、このピークトップは高温にシフトし ます。 結晶化温度と昇温速度の関係から結晶化プ ロセスの活性化エネルギーの情報が得られ ます。ピークの高い非対称性から結晶化速 度に関するさらなる情報が得られます。 O/W クリームの形成 クリームは半固体エマルジョンであり、油と 水の混合物から構成されています。成分の含 有量の違いが、最終的なクリームの生成にお いて一貫性、および、品質に影響します。 2種類の異なるクリームのD S Cカーブ は、55℃から65℃の範囲の大きな融解ピー クを示します。このピークは増粘剤および安 定剤として作用するモノステアリン酸グリセ リンの存在によるものです。クリームAではさ らに25℃から45℃の範囲に3つのピークが 見られ、これはモノ、ジ、トリ-グリセリドの典 型的な融点です。これらの不活性成分は異 なるタイプおよび強度の三次元構造を形成 します。 12

酸化安定性 試料の酸化安定性に関する知見がDSCによ り得られます。広く用いられているのが酸 化誘導時間（OIT）で、酸素雰囲気で試料を ある温度で等温保持し、酸化が開始するま でにかかる時間を測定します。 図には、安定化剤の量が異なる3種類のポ リエチレンの210℃におけるOIT測定の結果 が示してあります。酸化に対する安定性の 違いがみてとれます。これらの測定は熱的、 機械的、または化学的に負荷を与えたサン プルを新品と区別するためにも使用されま す。 加硫反応 DSCの結果から、モデルフリー反応速度論 (MFK)ソフトウェアを使用し、加硫反応の速 度論解析、反応予測が可能です。 ステップ1ではアクリロニトリルブタジエン ゴム(NBR)の3本の昇温カーブを異なる昇温 速度で測定しました。この結果をステップ2 に示す反応率のカーブに換算します。ステッ プ3では、そのデータを用いて反応の活性化 エネルギーを反応率に対してプロットしま す。活性化エネルギーカーブは次に130℃で の等温の反応予測(ステップ4における緑曲 線）に用いられます。予測は黒色の四角で 示された同じ条件で測定した実測とよく一 致しています。 接着剤の硬化 接着剤は等温で硬化するとき液体から固体 へと変化しますが、このとき非晶質相が形 成されると反応は実質的に停止します。こ の過程はガラス化として知られていますが、 接着剤は十分に硬化しておらず、安定では ないことに注意する必要があります。その 後、接着剤の硬化特性は、ゆっくりと長期に わたって変化します。 図はTOP-PEMを用いて硬化中の試料の熱容 量を測定した結果です。TOP-PEMはガラス化 を理解するためのシンプルで信頼性のある 手法であることがわかります。 13

ウェビナーのご紹介 メトラー・トレドのインターネットセミナー メトラー・トレドでは、ライブおよびオンデマンドのインターネットセミナーを幅広く提供して います。成功事例、そして適用例や製品、業界動向および標準に関する最新情報を随時更新 しております。 インターネットに接続したパソコンやタブレット端末があれば場所や時間を問わず受講が可 能です。皆様の業務に役立つ情報をお届けしておりますので、ぜひ一度ご覧くださいませ。 www.mt.com/webinars ※一部日本語でないものもございます。 14 Webinar Introduction

ラボライブラリのご紹介 研究室向けオンラインライブラリ 研究者向けのオンラインライブラリがオープンいたしました。ラボライブラリでは、計測およ び計量のノウハウに関する様々な情報を無償で提供しております。 ■ 計測 /計量ガイドブックやハンドブック ■ ビデオ ■ ウェビナー ■ ホワイトペーパー ■ アプリケーションノート ■ ポスター（例　計量のヒントとコツ　ポスター） こちらでご覧いただけます　www.mt.com/labguides 15 LAB Library

DSC 3+ 仕様 温度 測定温度範囲 空冷 RT to 500 °C (200 W) RT to 700 °C (400 W) 冷却水循環 –50 to 450 °C –50 to 700 °C イントラクーラー –100 to 450 °C –100 to 700 °C 液体窒素 –150 to 500 °C –150 to 700 °C 再現性 ± 0.2 K 精度 ± 0.02 K 炉温分解能 ± 0.00006 K 昇温速度 2) RT to 700 °C 0.02 to 300 K/min 冷却速度 2) 0.02 to 50 K/min 冷却時間 空冷 8 min (500 to 100 °C) 9 min (700 to 100 °C) 冷却水循環 5 min (100 to 0 °C) イントラクーラー 5 min (100 to 0 °C) 液体窒素 15 min (100 to –100 °C) DSCセンサ タイプ type FRS 6+ HSS 9+ 材質 セラミック 熱電対 56 120 シグナル時定数 1.8 s 3.1 s インジウムピーク (height to width) raw data 19.5 3) 6.9 数学的補正 >155 4) >85 4) TAWN 分解能 0.12 0.20 感度 11.9 56.0 測定範囲 at 100 °C ± 350 mW ± 160 mW at 700 °C ± 200 mW ± 140 mW 分解能 0.04 µW 0.02 µW デジタル分解能 1680万ポイント サンプリング サンプリングレート 最大50点/秒 特殊測定モード ADSC 標準 IsoStep®, TOPEM® 自動化 オプション Microscopy 光学熱分析 Approvals IEC/EN61010-1:2001, IEC/EN61010-2-010:2003 CAN/CSA C22.2 No. 61010-1-04 UL Std No. 61010A-1 EN61326-1:2006 (class B) EN61326-1:2006 (Industrial environments) FCC, Part 15, class A AS/NZS CISPR 22, AS/NZS 61000.4.3 Conformity mark: CE 1) based on metal standards 2) depends on instrument configuration 3) no mathematical treatment to the data or correction applied 4) corrected according to B. Wunderlich, Thermal Analysis of Polymeric Materials, Springer (2005), page 346 www.mt.com/DSC For more information メトラー・トレド株式会社 代理店名 ラボラトリー事業部　熱分析プロダクトチーム TEL:03-5815-5511 FAX:03-5815-5521 ©05/2015 Mettler-Toledo K.K., Printed in Japan 96110300 ●製品の仕様は予告なく変更することがありますので、あらかじめご了承ください