(57)【要約】【課題】フィルムの有機酸の透過速度を、簡易的で、且つ、常に透過速度の変化の状態を確認することが可能である有機酸透過速度の測定装置を提供する。【解決手段】有機酸蒸気で充填された有機酸ラインと、水蒸気で充填された検知ラインとを有し、有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動した有機酸の量を検出することで、フィルムの有機酸透過速度を測定することを特徴とする、有機酸透過速度測定装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの有機酸の透過速度を測定する装置（以下、有機酸透過速度測定装置という）であって、
有機酸蒸気で充填された有機酸ラインと、水蒸気で充填された検知ラインとを有し、
有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動した有機酸の量を検出することで、フィルムの有機酸の透過速度を測定することを特徴とする、有機酸透過速度測定装置。
【請求項２】
前記検知ラインにおける有機酸の量の検出方法が、水に溶解した有機酸のｐＨをｐＨメーターを用いて検出することで、有機酸の量を検出することを特徴とする、請求項１に記載の有機酸透過速度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルムにおける、有機酸の透過速度の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品包装用フィルムや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、太陽電池モジュールなどのパッケージングに使用されるフィルムは、水蒸気バリア性、臭気バリア性、酸素バリア性など、様々なガスバリア性能が要求されている。一般的に、水蒸気透過速度は赤外センサ法やＬｙｓｓｙ法など、酸素透過速度は、電解センサ法や、ガスクロマトグラフ法、特許文献１などの測定方法が広く普及している。しかし、水以外で、常温において液体である物のフィルム透過速度測定は、液体の気化方法や、対象となるガスを検知する方法について課題があり、あまり知られていない。例えば、ガスクロマトグラフ法であれば、透過速度の対象となる物を気体で準備する必要がある上に、装置が高価で、且つ、透過速度を連続して測定することができない。
【０００３】
また、昨今の太陽電池モジュールの普及を受けて、太陽電池モジュール用の部材開発が進んでおり、特に裏面の絶縁材料であるバックシートについては、水蒸気透過速度の測定が一般には物性評価として実施されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７２１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その一方で、結晶系太陽電池モジュールの封止材として使用されることが多いエチレンビニルアセテート共重合体（以後、ＥＶＡという）からは、高温高湿環境下で有機酸である酢酸が発生し、太陽電池モジュールに使用される金属部材の腐食を引き起こすことが懸念されている。しかし、これまで、発生する有機酸を定量評価しようとする試みはなく、また、有機酸のフィルム透過速度測定という概念がなかったため、フィルムの有機酸透過速度測定をすることが困難であった。
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明は、フィルムの有機酸の透過速度を、簡易的で、且つ、常に透過速度の変化の状態を確認することが可能な方法で測定することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための方法は以下である。
（１）  フィルムの有機酸の透過速度を測定する装置（以下、有機酸透過速度測定装置という）であって、
有機酸蒸気で充填された有機酸ラインと、水蒸気で充填された検知ラインとを有し、
有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動した有機酸の量を検出することで、フィルムの有機酸の透過速度を測定することを特徴とする、有機酸透過速度測定装置。
（２）  前記検知ラインにおける有機酸の量の検出方法が、水に溶解した有機酸のｐＨをｐＨメーターを用いて検出することで、有機酸の量を検出することを特徴とする、（１）に記載の有機酸透過速度測定装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有機酸透過速度測定装置によれば、フィルムの有機酸透過速度を、簡易的で、且つ、常に透過速度の変化の状態を確認することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】有機酸透過速度測定装置
【図２】検知ライン
【図３】有機酸ライン
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、フィルムの有機酸の透過速度を測定する装置（以下、有機酸透過速度測定装置という）であって、有機酸蒸気で充填された有機酸ラインと、水蒸気で充填された検知ラインとを有し、有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動した有機酸の量を検出することで、フィルムの有機酸の透過速度を測定することを特徴とする、有機酸透過速度測定装置である。
【００１１】
以下、本発明の有機酸透過速度測定装置の一形態を、図面を参照しながら説明する。なお、この形態は発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明しているに過ぎず、本発明はこの形態に限定されるものではない。
【００１２】
本発明の有機酸透過速度測定装置では、有機酸蒸気で充填された有機酸ラインと、水蒸気で充填された検知ラインとを有する。例えば、本発明の図１の形態の有機酸透過速度測定装置は、測定するフィルムをセットするカップ部、有機酸をいれた有機酸タンクから発生した、有機酸蒸気で充填された有機酸ライン（図３）、純水をいれた検知タンクから発生した、水蒸気で充填された検知ライン（図２）から構成されている。
【００１３】
有機酸ラインと検知ラインは、それぞれのライン中に設置された流量計によって、有機酸ラインにおいては有機酸の流量を確認し、検知ラインにおいては水蒸気の流量を確認し、チュービングポンプで有機酸ラインにおける有機酸蒸気の流量と検知ラインにおける水蒸気の流量が同量になるように制御される。また、図１の形態の本発明は、カップ部、有機酸ラインの有機酸タンク部、検知ラインの検知タンク部をオーブンの中に入れているので、温度をコントロールしながら測定することが可能である。
【００１４】
本発明では、有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動した有機酸の量を検出することで、フィルムの有機酸の透過速度を測定するため、図１の形態の本発明においては、カップ部を介して、有機酸が有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動することとなる。つまり図１の形態の本発明における、カップ部は、有機酸ライン側カップと、検知ライン側カップとから構成されている。そして、有機酸の透過速度を測定する際は、検知ライン側カップと有機酸ライン側カップとで測定するフィルムを挟んだ状態で保持される。有機酸ライン側カップと検知ライン側カップはそれぞれに、各ラインからの流入口と流出口が準備されている。さらに、検知ライン側カップには検知ラインが接続され、有機酸ライン側カップには有機酸ラインが接続される。
【００１５】
有機酸ライン側カップと、検知ライン側カップには円状の開口部があり、該カップを向かい合わせた際に、開口部を通じて、フィルムを介して有機酸の移動が行われる。開口部の面積は、フィルムのサンプルサイズと測定感度の観点から、１０ｃｍ２〜１００ｃｍ２であることが好ましく、より好ましくは３０ｃｍ２〜８０ｃｍ２であることが好ましい。
【００１６】
検知ライン側カップと有機酸ライン側カップにはそれぞれ、測定精度を上げるために、フィルムとのシーリング性向上のためのシーリング機構を設けることが可能である。例えば、検知ライン側カップと有機酸ライン側カップの開口部の外周に２つの円状の溝を設け、それぞれの溝にオーリングを用いることも可能である。
【００１７】
検知ライン側カップと有機酸ライン側カップは、フィルムの有機酸の透過速度の測定時に、フィルムと有機酸ライン側カップの界面から有機酸蒸気が、フィルムと検知ライン側カップの界面から水蒸気が漏れないように、カップ部を強固に固定することが大切である。このために、例えば、フィルムとカップ部とは、クランプやビスによる固定などの方法で固定することが可能である。
【００１８】
有機酸ライン側カップと検知ライン側カップに使用する材質としては、耐熱性、耐腐食性があり、ガスを密閉できる材質であれば特に限定されない。通常は、例えばステンレスなどを用いることが多く、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６を用いることが好ましい。
【００１９】
図１の形態の本発明で使用されるオーブンとは、該オーブン内の空気の温度を制御することが可能な装置であり、５℃〜１０５℃の範囲で該オーブン内の温度を制御できることが好ましい。
【００２０】
図１の形態の検知ラインは、検知ライン側カップの流出口、流量計、リーク分岐、チュービングポンプ、ガス流入口、検知タンク流入口、検知タンク流出口、検知ライン側カップの流入口、の順に接続されており、それぞれの接続は、耐熱性、耐腐食性があり、ガスが密閉できるものであれば特に限定されるものではないが、ステンレス管、シリコンチューブなどが好ましい。
【００２１】
図１の形態の有機酸ラインは、有機酸ライン側カップの流出口、流量計、リーク分岐、チュービングポンプ、ガス流入口、有機酸タンク流入口、有機酸タンク流出口、有機酸ライン側カップの流入口、の順に接続されており、それぞれの接続は、耐熱性、耐腐食性があり、ガスが密閉できるものであれば特に限定されるものではないが、ステンレス管、シリコンチューブなどが好ましい。
【００２２】
検知ラインや有機酸ラインのリーク分岐には、検知ラインや有機酸ラインと大気開放用コックを接続しており、大気開放用コックは、試験時は装置外部からの空気の流入ができない閉状態で使用されるが、試験前後は、残留する有機酸を除去するため、装置外部との空気の置換をできるように、開状態にすることが可能である。
【００２３】
検知ラインや有機酸ライン中のガス流入口は、ガス流入口コックを有しており、装置外部のガス供給源と接続し、検知ライン、有機酸ラインにガスを供給することが可能である。ガス供給源から供給されるガスは、空気、窒素、アルゴン、ヘリウムが好ましく、安価で、安定な窒素を用いることがより好ましい。
【００２４】
検知タンクとは、カップ部において、有機酸ラインから検知ラインにフィルムを透過した有機酸を、タンクに溜めた純水に溶解させる部分である。検知タンクに使用する材質としては、耐酸性、耐熱性、耐腐食性があり、ガスが密閉できるものであれば特に限定されるものではない。通常は、例えばステンレスなどを用いることが多く、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６を用いることが好ましい。
【００２５】
本発明では、有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動した有機酸の量を検出することで、フィルムの有機酸の透過速度を測定することが大切である。そして、有機酸ラインからフィルムを透過して検知ラインへ移動した有機酸の量を検出する方法としては、特に限定されず、例えばイオンクロマトグラフィーや質量分析装置を使用した検出方法が挙げられる。しかし本発明では、検知ラインにおける有機酸の量の検出方法が、水に溶解した有機酸のｐＨをｐＨメーターを用いて検出することで、有機酸の量を検出する方法を採用することが好ましい。そのため図１の形態の本発明の有機酸透過速度測定装置中の検知タンクには、検知タンク内の溶液のｐＨを検知するためのｐＨメーターが設置されている。また、該ｐＨメーターは、測定中には常にｐＨを記録可能で、記録したデータをｐＨメーターの内部、あるいは外部の記録媒体に記憶できることが好ましい。更に、オーブンを使用して試験をする場合は、検知タンク内の純水の温度を確認するための温度計が取り付けられていることが好ましい。
検知タンク流入口は、得られた有機酸を水中に溶解させるために、ガス流入口から検知タンク流入口まで伸びたチューブの先が検知タンク内の水中にあることが好ましい。一方、検知タンク流出口から伸びるチューブの先は、液体の状態で検知ライン側カップに入ることを避けるため、検知タンク内の水面上部にあることが好ましい。
【００２６】
有機酸タンクは、有機酸ライン内を有機酸で充填するための部分である。有機酸タンクに使用する材質としては、耐酸性、耐熱性、耐腐食性があり、ガスが密閉できるものであれば特に限定されるものではない。通常は、例えばステンレスなどを用いることが多く、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６を用いることが好ましい。また、オーブンを使用して試験をする場合は、有機酸タンク内の有機酸の温度を確認するための温度計が取り付けられていることが好ましい。
【００２７】
有機酸タンク流入口は、有機酸を積極的に有機酸ラインへ拡散させるために、ガス流入口から有機酸タンク流入口まで伸びたチューブの先が有機酸タンク内の水中にあることが好ましい。一方、有機酸タンク流出口から伸びるチューブの先は、液体の状態で有機酸ライン側カップに入ることを避けるため、有機酸タンク内の水面上部にあることが好ましい。
【００２８】
本発明の有機酸透過速度測定装置において測定される有機酸は、有機酸であれば特に限定されないが、好ましくは２５℃の環境下で液体（つまり、融点が２５℃よりも低く、沸点が２５℃よりも高い）であり、純水に可溶で、ｐＨが７未満の有機酸である。例えば有機酸としては、蟻酸、酢酸、スルホン酸などを用いることが可能である。
【００２９】
有機酸透過速度測定のための操作手順は以下の通りである。
（測定準備）
まず、測定するフィルムをセットするために、高温使用可能なグリスをカップ部１のオーリング１ｃに塗布し、測定するフィルムを検知ライン側カップ１ａと有機酸ライン側カップ１ｂの間に挟み、検知ライン側カップ１ａと有機酸ライン側カップ１ｂが外れないように固定する。
【００３０】
次に、検知ライン、有機酸ラインの洗浄のため、検知ライン側大気開放用コック２ｃ、有機酸ライン側大気開放用コック３ｃ、検知ライン側ガス流入口コック２ｆ、及び有機酸ライン側ガス流入口コック３ｆを閉じた状態として、検知ライン側チュービングポンプ２ｄと有機酸ライン側チュービングポンプ３ｄの電源を入れる。このとき、検知ライン側流量計２ａと有機酸ライン側流量計３ａの流量が同じになるように、検知ライン側チュービングポンプ２ｄと有機酸ライン側チュービングポンプ３ｄで流量を調整する。その後、検知ライン側大気開放用コック２ｃと有機酸ライン側大気開放用コック３ｃを開き、検知ライン側ガス供給源２ｇと有機酸ライン側ガス供給源３ｇからガスの供給を開始した状態で、検知ライン側ガス流入口コック２ｆと有機酸ライン側ガス流入口コック３ｆを開き、この状態で一定時間保持する。
【００３１】
次いで、検知タンク２ｈに所定の量の純水と、有機酸タンク３ｈに有機酸を入れて、検知タンク２ｈ内の純水のｐＨをｐＨメーター２ｊで計測する。
【００３２】
その後、検知ライン側大気開放用コック２ｃと有機酸ライン側大気開放用コック３ｃを閉じ、次いで検知ライン側ガス流入口コック２ｆと有機酸ライン側ガス流入口コック３ｆを閉じて、検知ライン側ガス供給源２ｇと有機酸側ガス供給源３ｇの供給を終了する。
【００３３】
最後に、オーブン４の電源を入れて、純水、有機酸、測定するフィルムの温度制御を開始し、オーブン４の内部温度、検知ライン側温度計２ｉ、有機酸ライン側温度計３ｉの温度が希望の温度に到達するまで保持する。
（測定）
事前に、予備試験として有機酸タンクに使用している有機酸の水溶液中濃度とｐＨの検量線を作成する。
【００３４】
まず、オーブン４の内部温度、検知ライン側温度計２ｉ、有機酸ライン側温度計３ｉの温度が希望の温度に到達していることを確認後、ｐＨメーター２ｊの記録を開始する。
【００３５】
次に、ｐＨの記録開始から一定時間経過後、得られたｐＨから、事前に作成した検量線を用いて、検知タンク２ｈ内の水溶液中有機酸濃度を算出し、算出された有機酸濃度と時間の関係の勾配が一定になるまで試験を継続する。
【００３６】
最後に、有機酸濃度と、時間の関係の勾配が一定になった後に、勾配と、カップ部１の開口部面積から、有機酸透過量を算出する。
【符号の説明】
【００３７】
１：カップ部
１０：測定フィルム
１ａ：検知ライン側カップ
１ｂ：有機酸ライン側カップ
１ｃ：オーリング
１ｄ：検知ライン側カップ流出口
１ｅ：検知ライン側カップ流入口
１ｆ：有機酸ライン側カップ流出口
１ｇ：有機酸ライン側カップ流入口
２：検知ライン
２ａ：検知ライン側流量計
２ｂ：検知ライン側リーク分岐
２ｃ：検知ライン側大気開放用コック
２ｄ：検知ライン側チュービングポンプ
２ｅ：検知ライン側ガス流入口
２ｆ：検知ライン側ガス流入口コック
２ｇ：検知ライン側ガス供給源
２ｈ：検知タンク
２ｉ：検知ライン側温度計
２ｊ：ｐＨメーター
３：有機酸ライン
３ａ：有機酸ライン側流量計
３ｂ：有機酸ライン側リーク分岐
３ｃ：有機酸ライン側大気開放用コック
３ｄ：有機酸ライン側チュービングポンプ
３ｅ：有機酸ライン側ガス流入口
３ｆ：有機酸ライン側ガス流入口コック
３ｇ：有機酸ライン側ガス供給源
３ｈ：有機酸タンク
３ｉ：有機酸ライン側温度計
４：オーブン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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