(57)【要約】      （修正有）【課題】  断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法において、測定する物質によらずに、物質の熱安定性を正しく評価する方法を提供する。【解決手段】  断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法において、球形部２および球形部に取り付けられた試料の導入管３から構成され、ハステロイ、チタン、ステンレス鋼などからなる金属製で、その表面が金メッキ処理された試料容器１を用いて行うことを特徴とし、このことによって、測定する物質によらずに、物質の熱安定性を正しく評価することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法において、表面が金メッキ処理された金属製の試料容器を用いて行うことを特徴とする物質の熱安定性の評価方法。
【請求項２】
金属がハステロイ、チタンまたはステンレス鋼である請求項１記載の物質の熱安定性の評価方法。
【請求項３】
試料容器が、球形部および球形部に取り付けられた試料の導入管から構成されている請求項１または２記載の物質の熱安定性の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の熱安定性の評価方法に関する。詳しくは、断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の熱安定性を評価する装置として、断熱熱量計であるＡＲＣ(Accelerating Rate Calorimeter)等が国内外で広く用いられている。
これらの装置では、試料の熱分解ガスの発生等によって内部圧力が上昇した場合でも容器が破損しないように、チタン、ハステロイＣおよびステンレス鋼製の試料容器が用いられている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。
しかしながら、これらの試料容器を用いて測定した場合、測定する物質によって、本来検出されないはずの発熱が検出されるなどして、熱安定性を正しく評価できていないと思われることがあった。
【非特許文献１】田村昌三編、「化学プロセス安全ハンドブック」、（株）朝倉書店、2000年3月1日、p.66〜68
【非特許文献２】「住友化学  1989-I」、住友化学工業（株）、1989年5月29日、p.61〜81
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法において、測定する物質によらずに、物質の熱安定性を正しく評価する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法について鋭意検討した結果、試料容器として、表面が金メッキ処理された金属製の試料容器を用いることによって、測定する物質によらずに、物質の熱安定性を正しく評価することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち本発明は、断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法において、表面が金メッキ処理された金属製の試料容器を用いて行うことを特徴とする物質の熱安定性の評価方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の方法によって、断熱熱量計を用いて物質の熱安定性を評価する方法において、測定する物質によらずに、物質の熱安定性を正しく評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係わる試料容器の断面模式図である。この試料容器１は金属からなり、表面に金メッキが施されている。試料容器１の球形部２に、試料の導入管３が取り付けられている。更に、球形部２には試料温度測定用の熱電対を固定するために熱電対固定金具４が取り付けられている。なお、熱電対固定金具がなく、熱電対を針金で容器に固定して行うこともできる。
【０００８】
試料容器はハステロイＣ、チタン、ステンレス鋼などからなり、この表面に金メッキが施される。本発明の目的を達成するためには、金メッキは内表面だけでよいが、金メッキを施す際に外表面もメッキされる。
金メッキの厚みは、約０．５〜２μｍ、好ましくは約１〜１．５μｍである。
金メッキは、公知の方法、例えば、「最新表面処理技術総覧」（最新表面処理技術総覧編集委員会 編集（株）産業技術サービスセンター、１９８７年）に記載の方法に準じて行われる。
【０００９】
試料容器の形状は特に限定されるものではなく、球形、円筒状のものなどが挙げられるが、通常、球形のものが使用される。
数ｇの試料が導入される試料容器の大きさは、通常、球形部２の内径が２５．４ｍｍφ、内容積が約９ｃｍ３で、導入管３の内径が４ｍｍφ、長さが２５ｍｍ程度である。
【００１０】
図２は本発明の一実施形態に係わる断熱熱量計の構成図である。この断熱熱量計１１は、公知の断熱型の熱量計であり、試料の自己発熱反応による温度および圧力の時間変化を測定、記録し、化学物質の熱的危険性のスクリーニング、暴走反応条件の評価、安全な貯蔵条件の決定、反応速度論的解析等の用途に使用されるものであって、このような断熱熱量計として、CSI(Columbia Scientific Industries)社製の‘CSI-ARCTM’、THT(Thermal Hazard Technology)社の‘ARCTM’、TIAX社製の‘New ARCTM’、FAI(Fauske & Associates,Inc.)社製の‘ARSSTTM'(The Advanced Reactive System Screening Tool)、HEL(Hazard Evaluation Laboratory Limited)社製の‘TSU'(Thermal Screening Unit)などが市販されている。
【００１１】
断熱熱量計１１は、断熱材保温部１５と、断熱材保温部１５の内部に設置されている放射熱ヒーター１４ａとジャケットヒーター１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄとからなる加熱部１４と、この加熱部１４で囲まれた内側に設置された、試料１２を入れるための試料容器１とを備えている。格納容器１９は測定中の試料容器１の破裂等に備えて設置されるが、爆発等のおそれがない場合には格納容器１９は設置しなくても良い。
【００１２】
放射熱ヒーター１４ａは、試料容器１内の試料１２を熱量測定時の設定温度まで加熱するためのものであり、ジャケットヒーター１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄは、これらのジャケットヒーターで囲まれた内側の空気を加熱して試料１２と試料容器１周辺との温度差を一定範囲内（例えば０．０５℃以内）に制御し、試料１２を断熱状態に維持するためのものである。
【００１３】
ジャケットヒーター１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄの近傍には、ヒーター温度測定用の熱電対１８が埋め込まれている。また、断熱材保温部１５は、試料１２の断熱状態を維持するためのものである。
【００１４】
試料容器１内の圧力変化は、圧力センサー１６で測定される。また、圧力測定用の配管２０から分岐した配管２１を設けることによって、試料容器１の内部を窒素、アルゴン、酸素等のガスによって置換する。
【００１５】
断熱熱量計１１は、大気圧〜１７３ｂａｒＡの圧力範囲、約５〜４５０℃の温度範囲で試料１２の熱量測定が可能である。また、熱電対１７は、試料２の発熱速度を０．０１℃／分の検知精度で測定する。
【００１６】
以下に、断熱熱量計１１による熱量測定方法の一例を示す。試料容器１の下方に設置されている放射熱ヒーター１４ａにより試料１２の温度（実際には試料容器１の温度）を初期の熱量測定温度まで加熱し、一定の待ち時間（通常５〜１０分程度）の後に試料１２の発熱の有無を確認する探索過程に入る。その探索過程において一定の自己発熱速度（通常０．０２℃／分程度）以上の温度上昇が検出されないときは、さらに放射熱ヒーター１４ａにより試料１２の温度（実際には試料容器１の温度）を数℃（通常は５℃程度）上げ、同じような断熱下での操作を繰り返す。上記した一定の自己発熱速度を越える発熱現象が検出されると、熱電対１７で測定される試料容器１の温度と熱電対１８で測定されるジャケットヒーター１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄの近傍の温度との差が、例えば０．０５℃以内となるように制御され、試料１２の温度が断熱的に上昇する。このように試料１２の温度が断熱的に上昇し反応熱が蓄積されていくにつれて、試料１２の温度が指数関数的に上昇し、最大反応速度を経て最高温度に達する。このようにして試料１２の熱的特性を断熱下で測定することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
図１と同様の形状の表面が金メッキ処理されたハステロイＣ−２７６製の球形試料容器（永岡工業（株）製）（内径２５．４ｍｍφで内容積が約９ｃｍ３の球形部、内径が約４ｍｍφで長さが約２５ｍｍの導入管および熱電対固定金具から構成されている）と断熱熱量計として‘CSI-ARCTM'（CSI社製）を用いて、７２重量％の硫酸水溶液について発熱の有無、断熱温度上昇を測定した。試料量は１．６ｇであり、雰囲気ガスは窒素、測定温度範囲は３０〜３５０℃である。結果を表１に示す。
【００１９】
比較例１
表面に金メッキをしていない以外は、実施例１と同様のハステロイＣ−２７６製の球形試料容器（永岡工業（株）製）を用いて、７２重量％の硫酸水溶液について実施例１と同様に測定した。試料量は１．６ｇであり、雰囲気ガスは窒素、測定温度範囲は４０〜２５５℃である。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
実施例１では発熱が見られなかったのに対して、比較例１では９９．５℃で発熱が検出されている。硫酸は３０〜３５０℃の温度では自己発熱反応を起こさないことから、比較例１で検出された発熱は、硫酸の自己発熱反応によるものではなく、硫酸が試料容器を腐食させたことにより生じた熱である。すなわち、金メッキをしていない試料容器を用いた場合、硫酸の熱安定性を正しく評価していなく、一方、金メッキをした試料容器を用いた場合、発熱が検出されていないことから、硫酸の熱安定性を正しく評価していることが分かる。
【００２２】
実施例２
実施例１で使用したものと同様の表面を金メッキ処理したハステロイＣ−２７６製の球形試料容器（永岡工業（株）製）を用いて、８０重量％の過酸化ジ-t-ブチルのトルエン溶液について実施例１と同様に測定した。試料量は６．０ｇであり、雰囲気ガスは空気、測定温度範囲は２５〜３３０℃である。
【００２３】
比較例２
実施例１の試料容器と同様の形状で、金メッキをしていないチタン製の球形試料容器（永岡工業（株）製）を用いて、８０重量％の過酸化ジ-t-ブチルのトルエン溶液について実施例１と同様に測定した。試料量は６．０ｇであり、雰囲気ガスは空気、測定温度範囲は８０〜２５０℃である。
【００２４】
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【００２５】
実施例２と比較例２の測定結果を比較すると、両者の結果は良く一致していることが分かる。すなわち、標準的な試料として良く用いられる過酸化ジ-t-ブチルのトルエン溶液を対象として、標準的な試料容器として良く用いられているチタン製の試料容器による測定結果と、表面が金メッキ処理された金属製の試料容器による測定結果が良く一致し、表面が金メッキ処理された金属製の試料容器が標準的な試料容器として使用可能であることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係わる試料容器の断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる断熱熱量計の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  試料容器
２  球形部
３  導入管
４  熱電対固定金具
１１  断熱熱量計
１２  試料
１４  加熱部
１４ａ  放射熱ヒーター
１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  ジャケットヒーター
１５  断熱材保温部
１６  圧力センサー
１７、１８  熱電対
１９  格納容器
２０、２１  配管
【図１】
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【図２】
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