(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の微量水分量を測定する方法であって、電磁波加熱により被測定物中の水分を脱離させ、脱離した水分を放電室に入れ、減圧放電させた時の電流量により水分量を求めることを特徴とする材料中の微量水分測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料の微量水分量測定方法に関し、特に被測定物中の水分のみを電磁波加熱によって精度よく脱離させ、減圧放電時の電流量変化より水分量を求める短時間測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に材料中の水分保有量は、材料自体の特性に各種影響を及ぼす場合が多い。特にポリマ−、塗膜等の各種材料中に水分は付着水および化合水として存在するが、これらは材料劣化がもたらすことが多い。例えば、塗膜にあっては、下地塗りと内塗り等の界面に物理的に入っている水分であり、ポリマー部材では降雨等による降下物を含有した水が表面から侵入し材料劣化を生ずる。このため、材料の解析においては水分量の把握が重要となる。しかし、この水分量は、通常では１％以下程度の微量であるため検出が困難であった。
【０００３】
従来の水分量測定方法としては下記のものが知られている。（例えば、新版計量ハンドブック、Ｓ６２．６．２５、コロナ社発行参照）
▲１▼重量測定法（ＴＧ法）
電気炉により徐々に加熱し、水の脱離後の重量変化を計り、水分量を求める方法である。図３のように、水分蒸発の温度域は幅をもち、さらに非水残留溶媒や加熱分解物がサンプル中に存在し得る（昇温速度１℃／分の時、２００℃まで約３Ｈｒ加熱）  。さらに、通常の水は常圧下で沸点は１００℃であるが、結晶水や配位水等の脱離温度が不明確となる。
この為、水分量が数％以下では水由来の重量減少分を確認できず、通常では水分量が数＋％オーダでないと精度よく検出することは難しい。
【０００４】
▲２▼ＤＳＣ（示差走査熱量分析）測定法
サンプルを電気炉により、徐々に加熱し、図４のように、水分脱離時の吸熱量Ｑ（気化熱）を測定する。単位重量当りの気化熱が既知であるので、含有水分量が計算される。すなわち、水分量Ｗ＝Ｑ／ｑ０  （ｑ０  ：単位重量当たりの水の蒸発熱）で評価される。この方法では、前記ＴＧ法より、感度は優れるが、やはり水分蒸発の温度域に幅がある為、水分量数％以下では水由来の吸熱ピークが確認できない。
【０００５】
▲３▼カールフィッシャー測定法
図５に示すように、一種の電量滴定法である。電解質中のＩ２  がＨ２  Ｏの滴下により含Ｉ−  イオン化合物が生ずる。センサーによりＩ２  の減少が検知されると、Ｉ２  量が元に戻るように電流が流される。この時の通電量よりＩ２  減少量ひいてはＨ２  Ｏ滴下量を割り出す。本法の問題点は、固体サンプルでは、水分を溶媒、又はガス中に抽出する必要がある。水分量が微量な場合、大気中水分の混入を防ぐ為、抽出作業はグローブボックス内で行わねばならず、非常に煩雑である。
【０００６】
▲４▼真空乾燥法
サンプルを真空乾燥器に入れ減圧して、水分が脱離した後のサンプル重量を測定する方法である。本方法では水分と非水残留溶媒との区別ができない。
上記▲１▼と▲２▼は、水分蒸発の温度域に幅があるため、水分量が数％以下では重量減少分や吸熱ピークが確認できない。また、昇温速度を数℃／分以上に上げることが出来ないため、１回の測定に１〜２時間を要する。上記▲３▼では測定が煩雑で手間が掛かり過ぎ、上記▲４▼では水分と非水残留溶媒との区別ができないという問題がある。
いずれも一長一短があり、固体材料中の微量水分量を短時間にかつ正確に測定する工夫が望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、被測定物中の水分のみを脱離させる方法を検討し、脱離した水分を精度良く測定する方法によって、前処理なく微量測定可能なる微量水分量測定方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、前記脱離した水分を精度良く測定する方法として、検知物質に吸収させ、その電気的変化により水分量を把握する微量水分量測定方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、被測定物の微量水分量を測定する方法であって、電磁波加熱により被測定物中の水分を脱離させ、脱離した水分を放電室に入れ、減圧放電させた時の電流量により水分量を求めることを特徴とする材料中の微量水分測定方法によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明が対象とする材料中の水分には、第１には材料内部への水の浸入が発生すると、その水によって材料個有の構造骨格との間で境界が形成され、ここに水による毛管力が作用することになる。この時の引っ張り力は表面に対して垂直方向に作用する傾向が大きく、この引っ張り力が材料骨格の強さより大きくなると、材料瑕疵として材料劣化もしくは表面凹部等を発生することが考えられる。第２には降雨による降下物、特に酸性雨等を含有する水の浸入による材料の物理化学的劣化が上げられる。これに対して、材料自体の官能基と結合している化合水ではこの材料瑕疵への影響は比較的少ない。
【００１０】
本発明では、この浸入する水を含め材料が保有する水分の全含有量を測定することによって、材料解析または材料特性の改善の基礎的データを提供するものである。水分量の測定では、好ましくは材料から完全に脱離させることが必要である。通常、水は気化して脱離するが、十分に気化させるためには材料を短時間で気化温度に到達させた後、所定の時間保持して気化が飽和する状態で分布を測定することが望ましく、このためかなりの時間を要していた。通常のヒーター加熱においては水の脱離までに時間を要し、その間に脱離水が他の部位に転移し、正しい水分量が把握できなくなる。一方、本発明では電磁波加熱の周波数を水分子のＯ−Ｈ結合の振動数に一致させて用いることにより水を瞬時に共鳴・吸収させ、測定が短時間で精度良く行なえる。
【００１１】
以上のように本発明では、被測定物中の水分のみを電磁波加熱により共鳴・吸収させ脱離させることができるため、精度の向上が図れる。脱離した水分量は、前述の如く、電気的（減圧放電）変化として把握でき、前処理することなく短時間に測定が可能であり、かつ微量な場合にも精度良く測定できる。
以下に本発明の具体的な装置の実施例を添付図面によって説明する。
【００１２】
【実施例】
実施例
本実施例は、電磁波加熱・減圧放電を利用する方法で、その装置を図１に示す。本実施例では、サンプルとして、プラスチックス製の厚さ約１ｍｍ、大きさ１０×１０ｍｍのものを用い、電磁波加熱で脱離させた水分を、減圧放電室８に送り込み、減圧放電させた。その際の電流量より水分量を求める方法である。まず、装置はサンプル室２、電磁波加熱室４、減圧放電室８の３つの部分に分かれている。サンプル１をサンプル室２にセット後、電磁波加熱室４およびサンプル室２はドライ窒素３でパージして、減圧放電室８は一定圧に減圧した。次にシャッター６を開いて、電磁波加熱した後、直ちに、シャッター６を閉じる。この時、電磁波加熱室４は一定量のＮ２  と、Ｈ２  Ｏが混合した状態であった。
【００１３】
さらに流量調整弁７を所要時間開き、その後Ｎ２  とＨ２  Ｏの混合気体を減圧放電室８に少量封入した。次に流量調整弁７を再び閉じた後、一定電圧をかけて減圧放電室内を放電させ、その時の電流を電流計９により読みとった。この時使用した検量線は図２のように、電流とＨ２  Ｏ濃度（Ｈ２  Ｏ／Ｎ２  ）に対する電流との関係を予め決め、この値から脱離水分量を求めた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、被測定物中の水分のみを電磁波加熱によって短時間で完全に脱離し、この脱離状態の水分を短時間に、電気的測定によって精度良く測定するので、従来の各種測定方法より簡便でしかも測定精度よく材料中の微量水分の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る測定方法を示す概要図である。
【図２】本発明の実施例に係る水分量と電流の関係を示す図である。
【図３】従来のＴＧ法における重量減量チャートである。
【図４】従来のＤＳＣ法の熱量測定チャートである。
【図５】従来のカールフィッシャー法の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１…サンプル
２…サンプル室
３…ドライ窒素
４…電磁波加熱室
５…電磁波加熱装置
６…シャッター
７…流量調整弁
８…減圧放電室
９…電流計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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