STA（TG-DSC）でおすすめの製品6選

STA（TG-DSC）は、熱重量測定と示差走査熱量測定を同時に測定できる装置です。そのため、STA（TG-DSC）は材料開発や品質管理、故障解析など幅広い分野で活用されています。本記事では、STA（TG-DSC）やTG/TGAの概要や特徴、活用分野を解説するとともに、STA（TG-DSC）でおすすめの製品を紹介します。

STA（TG-DSC）とは

STA（TG-DSC）は、熱重量測定（TG：Thermogravimetry）と示差走査熱量測定（DSC：Differential Scanning Calorimetry）を1台の装置で同時に実施できる熱分析手法です。試料を加熱または冷却しながら、質量の変化と熱の出入りを同時に測定することで、単独の分析手法では得られない多角的な情報を取得できます。

一般的な熱分析では、TGで質量変化を測定し、DSCで融解や結晶化などの熱的変化を評価します。しかし、別々の装置で測定すると、試料量や測定条件の違いによって結果の比較が難しくなる場合があります。

STAでは同一試料を同じ条件下で評価できるため、測定結果の相関関係を正確に把握できる点が大きな特徴です。たとえば樹脂材料を加熱した場合、DSCではガラス転移や融解による吸熱ピークが観察されます。

一方でTGでは、揮発成分の放出や熱分解による質量減少を確認できます。STAではこれらを同時に取得できるため、「どの温度で熱変化が起こり、その際に質量変化がともなっているのか」を明確に判断できます。

また、無機材料や電池材料、医薬品、高分子材料などの研究開発においては、単に熱変化を知るだけでは不十分なケースがあります。熱分解による重量減少なのか、結晶構造の変化による熱変化なのかを区別する必要があり、そのような場面でSTAが大きな力を発揮します。

近年のSTA装置では、高感度天秤や高精度温度制御技術が搭載されており、微小な質量変化や熱変化も高い再現性で評価できるようになっています。そのため、複合材料の成分分析や微量水分量の定量、耐熱性評価などにも活用されており、研究開発から品質管理まで幅広い分野で導入が進んでいるのです。

TG/TGAとは

STAを理解するうえで欠かせないのが、TG（Thermogravimetry）またはTGA（Thermogravimetric Analysis）の知識です。TGとTGAはほぼ同義で使用されており、試料を一定の温度プログラムに従って加熱または保持しながら、質量変化を測定する分析手法を指します。

TGでは試料を高感度天秤に載せ、加熱にともなう重量変化を連続的に測定します。温度上昇にともなって水分が蒸発すれば質量は減少し、有機物が分解してガス化した場合も重量減少として検出されます。

逆に酸化反応によって酸素を取り込む場合には重量増加が観察されることもあります。TGによって得られる代表的な情報としては、含水率、揮発成分量、灰分量、熱分解温度、耐熱性評価などが挙げられます。

たとえばプラスチック材料では、添加剤や可塑剤の揮発温度を確認できるほか、分解開始温度を評価することで耐熱性能の比較が可能です。また、複数成分から構成される材料では、重量減少の段階ごとに成分の割合を推定できる場合があります。

樹脂複合材料では有機成分の燃焼後に残る無機フィラー量を評価できるため、配合比率の確認や品質管理にも利用されています。さらにTGは反応速度解析にも活用されています。

異なる昇温条件で測定を行うことで、熱分解反応の活性化エネルギーを求めることが可能です。これにより材料の長期安定性や劣化特性を予測できるため、自動車部品や電子材料など高い信頼性が求められる分野でも重要な分析手法となっています。

このようにTGは質量変化に関する情報を取得するうえで非常に有効ですが、熱変化そのものは把握できません。そのため、TG単独では重量変化をともなわない融解やガラス転移などの現象を評価することが難しくなります。そこでDSCと組み合わせたSTAが有効となるのです。

STA（TG-DSC）の活用分野と導入メリット

STAの最大のメリットは、一度の測定で複数の熱的情報を取得できる点にあります。従来であればTGとDSCを別々に測定する必要がありましたが、STAでは同一試料・同一条件で質量変化と熱変化を同時に解析できるため、測定効率が向上します。

高分子材料の開発では、ガラス転移温度や融点、結晶化温度の評価に加え、熱分解挙動や残渣量の確認が必要になります。STAを利用すれば、吸熱・発熱現象と重量変化を関連付けながら解析できるため、材料特性をより深く理解できます。

電池材料の研究でもSTAは重要な役割を果たしています。リチウムイオン電池や全固体電池の材料では、加熱時の分解挙動や反応熱を評価する必要があります。

質量変化と熱変化を同時に把握することで、安全性評価や材料選定に役立てることができます。医薬品分野では結晶多形の評価や水和物の解析に利用されています。

薬剤の安定性や保存条件を検討する際には、脱水反応や結晶転移などを正確に把握することが重要です。STAによって得られる複合的なデータは、製剤開発や品質保証の高度化に貢献しています。

さらにセラミックスや金属材料では、焼成過程における脱脂反応や酸化還元反応の解析に活用されています。どの温度帯で反応が進行し、どの程度の質量変化をともなうのかを把握できるため、製造条件の最適化にも有効です。

このようにSTAは、材料の熱的挙動を総合的に評価できる熱分析装置として、多くの研究機関や製造現場で利用されています。質量変化と熱変化を一度に把握できることから、分析精度の向上だけではなく、試験時間の短縮や試料消費量の削減にもつながる重要な分析技術といえるでしょう。

STAvesta（リガク）

リガク・ホールディングス株式会社が提供する「STAvesta」は、TGとDSCを同時に測定できる熱分析装置です。測定精度と安定性、操作性を高いレベルで両立しており、研究開発から品質管理まで幅広い用途に対応しています。

STAvestaの大きな特徴は、水平差動トリプルコイル天秤を採用している点です。この構造により、測定時に発生するさまざまなドリフト要因を補正し、微小な重量変化を高精度に検出できます。

また、TGベースライン再現性10μg以下を実現しており、定量性の高いデータ取得が可能です。さらに、装置内部の気密性向上とガスフローの最適化によって、試料周辺の残留酸素濃度を短時間で低減できる構造を採用しています。

酸化の影響を抑えながら測定できるため、材料本来の熱挙動をより正確に評価できます。電気炉のラインアップが豊富な点も魅力です。

標準炉や高温炉に加え、試料観察炉、赤外線加熱炉、高濃度水蒸気雰囲気炉、電気冷却炉など複数の電気炉をユーザー自身で交換できます。そのため、さまざまな試料や測定条件に柔軟に対応でき、複数の専用機を導入する必要がありません。

また、GC-MSやFTIRとの連携による発生ガス分析にも対応しており、熱分解時に発生するガス成分の同定が可能です。熱挙動だけではなく化学反応の詳細な解析も行えるため、材料研究や新製品開発において大きな力を発揮します。

加えて、自己診断機能「vestaeye」を搭載していることも特徴です。装置起動時や測定中に異常を自動確認することで、安定した運用をサポートします。初心者でも安心して使用できる設計となっており、日常的な測定業務の効率化にも貢献します。

試料観察STAvesta（リガク）

試料観察STAvestaは、STAvestaの高い測定性能に加え、試料の状態変化をリアルタイムで観察できる機能を搭載したSTA（TG-DSC）装置です。熱分析データと試料画像を同時に取得できるため、従来の熱分析では把握しにくかった現象を視覚的に確認できます。

最大の特徴は、マイクロスコープ一体型電気炉を採用していることです。室温から1,000℃までの温度範囲において、試料の変化をリアルタイムで観察・撮影できます。

熱分析結果だけではなく、形状変化や表面状態の変化を映像として記録できるため、材料評価の精度向上につながります。たとえば、セラミックスの焼結にともなう収縮挙動、ガラスの軟化や流動、ポリマーの融解や発泡、熱分解時の形状変化などを詳細に観察できます。これにより、重量変化や熱反応のピークだけでは判断できない現象を視覚情報として補完できるため、より深い考察が可能になります。

また、オートサンプルチェンジャー（ASC）に対応している点も大きな利点です。最大52試料をセットでき、無人での連続測定や自動撮影を実現します。

研究機関や企業の評価部門など、多数のサンプルを扱う環境において測定効率の向上に役立ちます。観察品質を維持するための失透防止ユニットも搭載可能です。

試料分解時に発生するガスによって石英保護管が曇ることがありますが、専用プレートを交換することで鮮明な観察画像を維持できます。これにより、長期間にわたり安定した観察性能を確保できます。

さらに、試料観察炉だけではなく標準炉や高温炉など他の電気炉との交換にも対応しているため、1台で幅広い測定ニーズに対応可能です。研究開発において熱分析と画像観察を組み合わせたいユーザーに適した装置といえるでしょう。

示差熱熱重量同時測定装置（TG-DSC）NEXTA STAシリーズ（日立ハイテク）

株式会社日立ハイテクが提供する「NEXTA STAシリーズ」は、熱重量分析と示差走査熱量測定を同時に実施できる高性能STA装置です。高精度な測定性能と優れた操作性を兼ね備え、多様な材料の熱的特性評価に活用されています。

NEXTA STAシリーズの強みは、高感度かつ高精度なTG・DSC同時測定を実現している点です。材料の重量変化と熱反応を同一試料で同時に評価できるため、測定結果の相関を正確に把握できます。ポリマー、電子材料、電池材料、セラミックス、金属材料など幅広い分野で利用されています。

また、広い温度範囲に対応しているため、低温域から高温域までさまざまな熱現象を評価できます。融解、結晶化、ガラス転移、酸化、分解など多様な熱挙動を1台で解析できることから、研究開発だけではなく品質管理用途にも適しています。

さらに、優れた温度制御技術によって安定したベースラインを実現しており、微小な熱変化や重量変化も高い再現性で測定できます。定量評価の信頼性向上に寄与するため、新材料開発や製造工程の最適化にも活用されています。

ソフトウェア面も充実しており、測定条件設定からデータ解析まで効率的に行える環境が整備されています。熱分析の経験が少ないユーザーでも扱いやすく、日常的な測定業務の負担軽減につながります。

また、発生ガス分析システムとの連携によって、熱分解時のガス成分解析にも対応可能であり、材料挙動を多角的に評価できます。NEXTA STAシリーズは、高精度な熱分析と幅広い拡張性を求めるユーザーに適した装置です。

研究機関から製造現場まで幅広い用途で活用されており、材料の熱的特性を総合的に評価するための有力な選択肢となっています。

STA9（パーキンエルマー合同会社）

STA9は、パーキンエルマー合同会社が提供する熱重量・熱量同時測定装置です。TG（熱重量測定）とDTA（示差熱分析）を1台で同時に実施できるため、材料の重量変化と熱的変化を同時に評価できます。高分子材料や電子材料、無機材料、医薬品など幅広い分野で活用されており、研究開発から品質管理まで対応可能な熱分析装置として注目されています。

STA9の大きな特長は、0.1μgの天秤分解能を備えた高感度天秤と独自のSaTurnAセンサーを搭載している点です。これにより微小な重量変化を高精度に検出できるほか、リファレンス側の汚染による影響を受けにくく、信頼性の高い熱分析を実現します。

また、ファーネス中心に試料ホルダーを配置した構造により、均一な温度分布を維持しながら測定できるため、再現性の高いデータ取得が可能です。 さらに、最大1,500mgの試料測定に対応し、少量サンプルから比較的大きな試料まで柔軟に評価できます。

温度範囲は15～1,100℃、昇温速度は最大300℃/minに対応しており、熱分解や酸化反応、脱水反応、融解、結晶化などさまざまな熱挙動を効率的に解析できます。加えて、自動2ラインガス切替機能やオプションの48ポジションオートサンプラーを備え、連続測定や自動化にも対応しています。

操作面ではタッチパネルによる直感的な操作が可能で、測定条件の変更や装置制御を容易に行えます。Pyris熱分析ソフトウェアとの連携により、測定データの解析やレポート作成も効率化できます。

コンパクトな設計ながら高い測定性能を備えているため、研究機関や製造業の分析部門において、材料評価の信頼性向上と作業効率化に貢献するSTA装置といえるでしょう。

Setline STA（DKSHマーケットエクスパンションサービスジャパン）

Setline STAは、フランスのSETARAM社が開発したSTA装置で、日本国内ではDKSHマーケットエクスパンションサービスジャパンが取り扱っています。本製品は、TGとDSCを同時に測定できるSTA装置として設計されており、質量変化と熱変化を一度の測定で取得できます。

これにより、試料の分解反応や酸化反応、脱水挙動などを効率的に解析することが可能です。 Setline STAは、プレート型DSCセンサーと高精度天秤を組み合わせた構造を採用しています。DSCセンサーは交換が容易なプラグインタイプとなっており、メンテナンス性にも優れています。

また、室温から1,100℃までの測定に対応しているため、多くの材料評価に活用できます。 操作面では、Calistoソフトウェアによる直感的な測定・解析環境を提供しています。

さらに、STA+モデルでは49ポジションのオートサンプラーを搭載できるため、多数のサンプルを連続測定する品質管理用途にも適しています。コンパクト設計で設置スペースを抑えられる点も魅力です。 研究機関や大学での基礎研究から、生産現場における品質管理まで幅広く利用できるSTA装置として注目されています。

STA 319 Jupiter（NETZSCH）

NETZSCHのSTA 319 Jupiterは、熱重量測定とDSC測定を同時に行えるSTA装置として、多様な材料評価に対応しています。STA装置の大きな利点は、一度の測定で質量変化と熱変化を同時に取得できることです。

これにより、単独測定では判断が難しい熱分解や酸化反応、脱ガス挙動などをより正確に解析できます。STA 319 JupiterもこうしたSTAのメリットを活かし、材料の熱的特性を効率的に評価できる装置として活用されています。

とくに高分子材料や無機材料、セラミックス、金属材料など幅広い試料の評価に対応できる点が特徴です。研究開発段階における材料設計や、製品品質の安定化に向けた品質管理用途など、多様な現場で導入されています。

また、発生ガス分析装置との組み合わせによって、加熱時に発生するガス成分の解析も可能となり、反応機構の解明や不具合原因の調査など高度な研究にも活用できます。熱分析データを総合的に取得したいユーザーにとって、有力な選択肢のひとつといえるでしょう。

まとめ

STA（TG-DSC）は、TGによる質量変化測定とDSCによる熱流変化測定を同時に実施できる熱分析装置です。材料の分解、脱水、酸化、融解、結晶化などの現象を総合的に評価できるため、高分子材料、無機材料、電池材料、医薬品など幅広い分野で活用されています。なかでも同一試料から複数の情報を取得できる点は大きな利点であり、研究開発の効率化や品質管理の高度化に貢献しています。熱分析をより深く行いたい場合には、STAは非常に有効な分析手法のひとつといえるでしょう。