(57)【要約】【課題】本発明の課題は、気体の透過性能に優れ、かつ、アルコールや油等の表面張力の低い液体においても透過する懸念が無い、チューブを提供することにある。【解決手段】２５℃における、窒素ガスの気体透過係数が１．６×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上５２０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であり、かつ、液体の透過がないことを特徴とする。 【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５℃における、窒素ガスの気体透過係数が１．６×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上５２０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であり、かつ、液体の透過がないことを特徴とする、チューブ。  
【請求項２】
前記チューブの比重が、１.９５〜２.１５であることを特徴とする、
請求項１に記載のチューブ。
【請求項３】
前記チューブの材質が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする、
請求項１または２に記載のチューブ。
【請求項４】
前記チューブが、単層構造であることを特徴とする、
請求項１〜３の何れか一項に記載のチューブ。
【請求項５】
前記チューブの結晶化度が、１０〜５０％であることを特徴とする、
請求項１〜４の何れか一項に記載のチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液やインク等に含有している、酸素等の溶存気体を取り除く脱気用途、または、洗浄用機能水の製造時に、水に二酸化炭素ガス等を給気する給気用途、あるいは、混合ガスから特定の気体を分離する、ガス分離用途において、好適に使用されるチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中に溶存している酸素等の気体を除去する脱気装置は、例えば、インクジェットインクや半導体現像溶液、医療用水の脱気に用いられる。
上記の脱気装置に用いられる部材として、従来では、特許文献1に示される、ふっ素樹脂の発泡成形により形成された多孔質チューブや、特許文献２に示される、ふっ素樹脂を延伸により多孔質化した多孔質膜が用いられている。
【０００３】
特許文献１、２に示される多孔質構造の部材は、気体の透過性能に優れるが、特にアルコール、油等の表面張力の低い液体に関しては、毛細管現象により浸透する懸念がある。
【０００４】
特許文献３では、多孔質構造と、非多孔質構造の非対称性構造のチューブが示されており、液体浸透性がなく、且つ気体透過性を有すると記載されているが、上記同様に表面張力の低い液体に関しては、毛細管現象により浸透する懸念がある。また、部分的に多孔質構造と非多孔質構造を成形する方法は一般的ではなく、安定した成形条件を得ることは困難である。
【０００５】
また、通常の非多孔質構造のチューブは、液体透過性に優れる一方、気体透過性に乏しく、脱気用途や給気用途等においては不向きである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１６０２９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−９４５７９号公報
【特許文献３】特開平１０−２０２０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、気体の透過性能に優れ、かつ、アルコールや油等の表面張力の低い液体においても透過する懸念が無い、チューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【０００９】
（１）２５℃における、窒素ガスの気体透過係数が１．６×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上５２０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であり、かつ、液体の透過がないことを特徴とする。
（２）チューブの比重が、１.９５〜２.１５であることが好ましい。
（３）チューブの材質が、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）であることが好ましい。
（４）チューブが、単層構造であることが好ましい。
（５）チューブの結晶化度が、１０〜５０％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下に記載する優れた効果が期待できる。
【００１１】
（１）２５℃における、窒素ガスの気体透過係数が１．６×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上５２０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であるため、液体中の溶存気体を取り除く脱気用途、液体中に気体を給気する給気用途等に好適に用いることが出来る。
（２）アルコール等の表面張力が低い液体においても、毛細管現象による液体の透過を防ぐため、脱気用途、給気用途や液体の搬送等に好適に用いることが出来る。
（３）チューブの比重が、１．９５〜２．１５である場合、通常の充実構造のチューブと比較して、比重が小さく空隙が存在しているため、気体の透過性能が向上する。
（４）チューブの材質が、ＰＴＦＥである場合、チューブは、耐薬品性、耐熱性、柔軟性、低摩擦性、非粘着性、耐候性、難燃性、気体の透過性能等において優れる。
（５）チューブが単層構造である場合、多層構造と比べて、簡易的に製造可能であり、チューブの薄肉化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るチューブの一例を示す断面図である
【図２】本発明に係るチューブの外表面の走査型電子顕微鏡写真である
【図３】従来の充実構造のチューブの外表面の走査型電子顕微鏡写真である
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１において、１はチューブ、２は流路、３は周壁である。
【００１４】
本発明では、チューブ１は、２５℃における、窒素ガスの気体透過係数が１．６×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上５２０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であることを特徴とする。
気体透過係数は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−２に記載のガスクロマトグラフ法による試験方法に準拠し、気温２５℃、大気圧雰囲気下における、窒素ガスの気体透過係数を測定する。キャリアガスの流量は１０ｍｌ／ｍｉｎである。
気体透過係数が１．６×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上であるチューブ１は、液体中の溶存気体を取り除く脱気用途、液体中に気体を給気する給気用途等に好適に用いることが出来る。また、気体透過係数が５２０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であるチューブ１は、周壁３からの液体の透過を防ぐことが可能である。
好ましくは、気体透過係数が５×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上５００×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であり、さらに好ましくは、気体透過係数が１０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上４５０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下である。
気体透過性を向上させる観点においては、気体透過係数が５×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上であることが好ましく、１０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上であることが、さらに好ましい。
アルコールや油等の表面張力が低い液体においても、液体の透過を防ぐ観点においては、気体透過係数が５００×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であることが好ましく、４５０×１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であることが、さらに好ましい。
【００１５】
本発明では、チューブ１は、液体の透過が無いことを特徴とする。特に、アルコールや油等の表面張力が低い液体においても、液体の透過が無いため、脱気用途、給気用途や液体の搬送等に好適に用いることが出来る。
液体の透過が無いことは、チューブ１に５００ｋＰａの内圧を１０分間加えて確認する。圧力の低下が１ｋＰａ以内である場合に、液体の透過が無いと判定する。
【００１６】
水と比較して、アルコールや油の表面張力は低い。２０℃における液体の表面張力は、水が約７３ｍＮ／ｍ、エタノール及びメタノールが約２３ｍＮ／ｍである。また、２５℃におけるパラフィン油の表面張力は約２６ｍＮ／ｍである。
表面張力が低い液体は、毛細管現象によって、多孔質部材の細孔中に吸収されやすい。そのため、従来の多孔質チューブの流路に、表面張力が低い液体を通過させると、毛細管現象によって、周壁中の細孔中に液体が吸収される。さらに液体を通過させ続けると、周壁の外周から液体が漏れる恐れがある。
【００１７】
本発明におけるチューブ１は、従来の多孔質構造とは異なるため、アルコール等の表面張力が低い液体においても、毛細管現象による周壁３の外周からの液体の透過を防ぐことが可能である。したがって、アルコール等の表面張力が低い液体の脱気用途、給気用途や液体の搬送等にも好適に用いることが出来る。
【００１８】
チューブ１の比重は、１．９５〜２．１５であることが好ましい。通常の充実構造のチューブより比重が小さく空隙が存在しているため、気体の透過性能が向上する。さらに、上述のように周壁３の外周から液体が漏れる懸念が無い。
好ましくは、チューブ１の比重は、２．００〜２．１５であり、より好ましくは、チューブ１の比重は、２．１０〜２．１５である。
比重の試験方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０７に記載の液中秤量法に準拠し、標準物質は水である。
【００１９】
チューブ１の内径及び肉厚は、特に限定されないが、脱気用途においては、チューブ１の内径は０．２〜２．０ｍｍが好ましく、チューブ１の肉厚は、０．０１〜０．５ｍｍが好ましい。
【００２０】
チューブ１の伸び率は、特に限定されないが、２００％以上であることが好ましい。チューブ１の抗張力は、特に限定されないが、８０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００２１】
チューブ１の材質は、例えば、ふっ素樹脂等の熱可塑性樹脂の他、熱可塑性エラストマー、熱硬化樹脂及びエラストマー等、特に限定されない。
耐熱性、耐薬品性、低摩擦性、非粘着性、耐候性、難燃性等の観点において、より好ましくはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ等のふっ素樹脂であり、気体の透過性能等の観点において、最も好ましくはＰＴＦＥである。
【００２２】
チューブ１の外観は、充実構造のＰＴＦＥチューブと類似しており、拡大写真（２０００倍）でも気孔は明確に認識されない。（図２、図３参照）
その一方、比重は１．９５〜２．１５と、充実構造のＰＴＦＥと比べ、比較的小さいため、微細な空隙が無数に存在すること分かる。そのため、アルコール等の表面張力が低い液体においても、毛細管現象による周壁３の外周からの液体の透過を防ぎつつ、気体透過性が優れるチューブが得られる。
【００２３】
チューブ１の結晶化度について、特に限定されないが、好ましくは１０％〜５０％である。
結晶化度は、下記の式で定義される。
結晶化度＝［チューブ１の融解熱／完全結晶の融解熱］×１００［％］
チューブ１の融解熱は、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）により、チューブ１の材質の吸熱ピーク面積を測定し、算出する。ＤＳＣによる測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２２に準拠する。
完全結晶の融解熱は、チューブ１の材質が完全結晶である場合の融解熱量の値であり、理論的に求められた値である。
一般に、材料の結晶化度が高くなると、気体透過性は低下する。気体透過性を向上させる観点においては、結晶化度が１０〜５０％であることが好ましく、２５〜３５％がより好ましい。
【００２４】
チューブ１の自由体積について、特に限定されない。例えば、結晶部においては０．０７ｎｍ３程度、非結部においては０．３８ｎｍ３程度である。
自由体積は、陽電子消滅法により算出する。熱処理後のチューブに陽電子寿命スペクトル測定を行い、得られた陽電子寿命スペクトルから、試料由来のオルトポジトロニウムの寿命値・相対信号強度を解析した。次に、Ｔａｏ−Ｅｌｄｒｕｐの式に従って寿命値を自由体積空孔径（自由体積を球体と仮定したときの球相当径）に換算する。
一般に、材料の自由体積が小さくなると、気体透過性は低下する。
【００２５】
チューブ１の比表面積は、特に限定されない。例えば、０．０２５ｍ２／ｇである。
比表面積の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８３０に準拠する。
【００２６】
チューブ１の構造は、特に限定されないが、単層構造であることが好ましい。多層構造のチューブと比べて、簡易的に製造可能であり、チューブ１の薄肉化が可能である。
【００２７】
チューブ１の製法は特に限定されず、例えば、押出成型、射出成型、フィルムをチューブ状に巻き付ける製法等が挙げられ、必要に応じて、延伸処理、ケミカル処理、プラズマ処理、電子架橋処理等施しても良い。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明のチューブ１（図１）について、実施例及び比較例を挙げ、さらに具体的に説明するが、本発明の範囲について、これらに限定されるものではない。
【００２９】
実施例及び比較例として、製造条件を変更し、比重が異なる４種類のチューブを作製する。チューブの材質として、ＰＴＦＥを用いる。チューブの内径は０．４５ｍｍであり、肉厚は０．１ｍｍである。
比較例１は、一般的な充実構造のチューブであり、比較例２は、多孔質構造のチューブである。
【００３０】
実施例及び比較例について、比重及び気体透過係数の測定を行い、結果を表１に示す。
【００３１】
（比重の測定方法）
ＪＩＳ  Ｚ  ８８０７に記載の液中秤量法に準拠する。標準物質は水、測定温度は２５℃であり、サンプル長は１５０ｍｍである。
【００３２】
（気体透過係数の測定方法）
ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−２に記載のガスクロマトグラフ法に準拠し、２５℃における、窒素ガスの気体透過係数を測定する。
測定器は、ジーエルサイエンス株式会社製ガス透過試験機を用い、キャリアガスの流量は１０ｍｌ／ｍｉｎ、試験時の大気圧は１０１．３ｋＰａであり、ガスを流してから平衡状態に達するまでの時間は１０分である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
実施例及び比較例において、比重が小さくなる程、気体透過係数が大きくなる。気体の透過性能を高めるには、通常の充実構造のチューブと比較して、チューブの比重をより小さくすることが良いと確認できる。本実施例のチューブは、通常の充実構造のチューブと比較して比重が小さく、気体透過係数が大きいため、気体の透過性能に優れる。また、表面表力が低い液体においても透過する懸念が無い。
【００３５】
しかし、比較例２においては、空隙が多く存在している構造であるため、従来の多孔質構造と同様に、表面張力の低い液体に関しては、毛細管現象により浸透する懸念がある。
【００３６】
さらに、実施例と比較例のチューブについて、外観の確認を行い、詳細を以下に示す。
図２は、実施例１におけるチューブの外表面の走査型電子顕微鏡写真（２０００倍）であり、図３は、比較例１におけるチューブの外表面の走査型電子顕微鏡写真（２０００倍）である。本実施例のチューブと通常の充実構造のチューブにおいて、外表面の構造においては、外観的に差異は無いことが分かる。
すなわち、外観に差異がないにも関わらず、本発明のチューブは比重が小さく気体透過係数が大きいため、気体の透過性能に優れる上、液体が透過する懸念がない（気体透過性能に優れる）と言える。
【００３７】
実施例１及び２において、気体の透過性能に優れ、かつ、アルコールや油等の表面張力の低い液体においても透過する懸念が無い、チューブを作製できた。そのため、本実施例のチューブは、液体への脱気、脱泡用途や給気用途に好適に使用できる。
【００３８】
以下参考までに、実施例１及び比較例１について、結晶化度、自由体積、比表面積の測定を行い、結果を表２に示す。
【００３９】
（結晶化度の測定方法）
結晶化度は、下記の式で定義される。
結晶化度＝［チューブの融解熱／完全結晶の融解熱］×１００［％］
チューブの融解熱は、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）により、チューブの材質の吸熱ピーク面積を測定し、算出する。ＤＳＣによる測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２２に準拠する。
完全結晶の融解熱は、チューブの材質が完全結晶である場合の融解熱量の値であり、理論的に求められた値である。
【００４０】
（自由体積の測定方法）
自由体積は、陽電子消滅法により算出する。チューブに１５０℃で２時間、前処理を施した後、陽電子寿命スペクトル測定を行う。陽電子線源は２２Ｎａ密封線源、検出器はＢａＦ２シンチレータ（高速応答型光電子倍増管）であり、１００カウント／秒の速度で６時間測定を行う。
得られた陽電子寿命スペクトルから、試料由来のオルトポジトロニウムの寿命値・相対信号強度を解析した。次に、Ｔａｏ−Ｅｌｄｒｕｐの式に従って寿命値を自由体積空孔径（自由体積を球体と仮定したときの球相当径）に換算した。
【００４１】
（比表面積の測定方法）
比表面積の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８３０に準拠する。前処理条件は１５０℃で２時間、吸着ガスはクリプトンである。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
以上より、本願発明である実施例と一般的な充実構造のチューブである比較例は、結晶化度、自由体積、比表面積の値は大差なく、比重のみの差異で、液体の透過もなく、さらに気体透過性が格段に向上していることが分かる。
【符号の説明】
【００４４】
１        チューブ
２        流路
３        周壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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