(57)【要約】【課題】本発明の目的は、簡便に透過度の低い材料の透過度を測定することができる方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、ガスの濃度を一定の値に制御した容器の中にガスの吸着剤を試料によって封入したセルを設置し、一定時間放置した後、吸着剤が吸着したガス重の量を質量分析計により測定することにより、試料を介して透過したガスの透過度を測定することを特徴とするガスの透過度の測定方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの濃度を一定の値に制御した容器の中にガスの吸着剤を試料によって封入したセルを設置し、一定時間放置した後、吸着剤に吸着したガスの量を質量分析計により測定することにより、試料を介して透過したガスの透過度を測定することを特徴とするとガスの透過度の測定方法。
【請求項２】
吸着剤を試料によって封入したセルが、開口部を持つ容器の中に吸着剤を入れ、試料が開口部を密閉するように構成されたセルである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ガスが水蒸気である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ガスが重水の蒸気である請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
吸着剤が乾燥剤である請求項１または２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の透過度の測定方法に関する。詳しくは、吸着剤を用いることにより試料のガスの透過度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料の透過度を測定する方法については多くの方法が知られており、特許文献１には、測定しようとする膜状の試料の一方にガスを接し、他方に質量分析装置を有する真空容器を接することで種々のガスの透過度を測定する方法が開示されている。この方法は優れた方法であり、容易に比較的透過度の低い試料の評価をすることができる。また、常温では液体で存在するガスの透過度を測定する方法として、特許文献２には、質量分析装置を有する真空容器に試料で覆われた液体を有するガス室を導入することでガス化した液の透過度を測定する方法が開示されている。この方法は、試料とかガスを変更する度に真空容器の真空を破る必要がない優れた方法である。
【０００３】
最近、種々の用途にガスバリヤー性に優れた材料が要求されており、高分子化合物の膜の表面に種々の加工を施した極めてガスの透過度の低い試料の透過度を測定する必要が益々高まっている。特に材料の使用条件下での透過度の測定が重要となっているが、前述の方法は何れも一方が真空条件での測定となっており、使用条件下での透過度の測定とは言えない。また、長時間の測定に際しては高価な装置を長時間占有することになり好ましくない。
【特許文献１】特開平０６−２４１９７８号公報
【特許文献２】国際公開第０２／３９０９２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、透過度の低い試料の透過度を測定することができる簡便な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決する為に、鋭意検討したところ、特定の方法を用いることで上記問題が解決できることを見出して本発明を完成した。
【０００６】
即ち本発明は、ガスの濃度を一定の値に制御した容器の中にガスの吸着剤を試料によって封入したセルを設置し、一定時間放置した後、吸着剤に吸着したガスの量を質量分析計により測定することにより、試料を介して透過したガスの透過度を測定することを特徴とするガスの透過度の測定方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法を実施することにより、試料の透過度を容易に知ることができ工業的に極めて有用である。特に、試料の使用条件下での条件でのガスの透過度を知ることが可能な点、および長時間な測定に際して高価な装置を占有しない点で大きな価値がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の方法が適用されるガスとしては、適当な吸着剤が存在するものであればどのようなものでも適用可能である。例えば、ガスが水蒸気であれば、種々の乾燥剤として知られるものを吸着剤として用いればよい。また、活性炭を用いれば、種々のガスを吸着することができる。また、適度な細孔径を有するゼオライトを用いると、特定のガスのみを吸着することも可能である。また、種々のガスの透過度を同時に知るため、使用するガスに合わせて種々の吸着剤を混合して用いることも可能である。
【０００９】
中でも、ガスとして水蒸気、特に重水の蒸気を用いると、種々の材料の水蒸気透過度を測定までの間に環境からの水の影響を排除して知ることができ有用である。この場合には、水分の吸着剤として用いられている種々の吸着剤が利用でき、特に、熱によって可逆的に水を吸収、脱離できるシリカゲル、塩化カルシウムなどを用いると効率的である。
【００１０】
本発明において、セルは、試料によって開口部を封じることができればどのような形状のものであっても良いが、材料は膜状に成型した試料として用いるのが通常であり、材料を膜状に成型した試料で開口部を洩れなく封じることができるように、接着剤、Ｏ−リングなどが密着できるように平坦な面を有するものが好ましい。材質としては種々のガスを吸着、透過せず、加熱などによってもガスを発生しないものが利用でき、金、白金、アルミニウム、ステンレススチールなどの金属が好ましく利用でき、ガラスも利用することができる。形状については発明の趣旨から明らかなように特定されないが、比較的短時間で透過度を精度よく分析するためガスが材料を通してセル内に入り吸着する速度が早くなるように、開口部を大きくし、吸着剤を設置する場所を比較的小さくするなど工夫も可能である。
【００１１】
また、吸着剤、試料をセットしたセルは、ガスを入れる容器に入れた後、加熱脱気して吸着している不要なガスなどを充分に除去することで透過度をより正確に測定することができる。
【００１２】
試料をセットした後、容器には、測定しようとするガスを導入し一定温度に保たれた雰囲気に置くことで測定を開始できる。吸着するガスに比べて充分な量のガスを導入した場合には、一定量のガスを一度導入すれば恒温に保つだけでガス濃度を一定にすることができ、透過度の測定ができるが、必要に応じ容器中のガス濃度を測定して濃度が一定になるようにガスの導入、排出を行い必要に応じガスを循環することもできる。さらに、試料が実際に使用される条件に合わせて、ガスの組成などを変更することも可能である。
【００１３】
また、容器内の雰囲気が一定の条件になって初めて吸着剤、試料が雰囲気と接触できるように容器にセルを導入するための小さな部屋を設け、雰囲気を大きく変えないでセルを導入するような工夫も可能である。このような工夫によって、比較的透過度の大きい材料の評価も可能となる。
【００１４】
なお、吸着材に吸着したガスを脱着して定量する方法については周知であり、吸着材を特定の温度に加熱することができる加熱脱着する部分と、脱着したガスを定量できる質量分析部を備えた装置であれば好ましく利用でき、例えば、市販の昇温脱離質量分析装置（TDC-MS）を利用して測定することが可能である。この場合、透過度は吸着したガスの重量を、雰囲気に置いた時間×試料の面積で除することで、例えば、ｇ／ｍ2・ｈｒとして算出することができる。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明の実施の一例について示す。
【００１６】
実施例１
直径４ｍｍの開口部を有する厚さ１ｍｍのステンレススチールで成型された内容積１５０ｍｍ3の円筒形のセルに１．０ｍｇのシリカゲルの微粉末を入れ、開口部をエポキシ系の接着剤で厚さ２０μｍのポリエチレンテレフタレートのフイルムで封じてセルを作成した。この操作はドライボックス中、乾燥窒素雰囲気下で行った。このセルをガス濃度が一定の値になるように制御できる容器に設置した。この容器は、縦横高さがすべて５０ｃｍのステンレス製容器内部に小部屋を有し、上記セルを格納できる形状を持っている。この容器に上記セルを入れ、２５０℃、１０-6ｍｍＨｇで１２時間処理し、次いで容器内の小部屋に格納した。
【００１７】
次いで、冷却後に容器内に乾燥空気を入れ４０℃に保った状態で重水の蒸気を導入して湿度８０％とした。１２時間後安定していることを確認して小部屋よりセルを取出し、さらに４０℃、湿度８０％で１２時間保持し、セルを取出し電子科学株式会社製の昇温脱離質量分析装置でセル中のシリカゲルを２５０℃に加熱して脱着する重水量を測定したところ１６０μｇであり、透過速度は１．１ｇ／ｍ2・ｈｒであった。
【００１８】
実施例２
直径４ｍｍの開口部を有する高さ７ｍｍのステンレススチールで成型された内容積８８ｍｍ3の円筒形のセルに１．０ｍｇのシリカゲルの微粉末を入れ、開口部をエポキシ系の接着剤で厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートのフイルムで封じてセルを作成した。対比として、ポリエチレンテレフタレートに代え厚さ５００μｍのステンレススチールの板を用いて封じたセルも準備した。この操作はドライボックス中、乾燥窒素雰囲気下で行った。このセルをデシケータ中に重水と共にいれ、デシケータはさらに恒温槽に入れ４０℃で６時間保った。別途、温度湿度データロガーＥＬＵＳＢ−２（（株）エムケーサイエンティフィック社製）を入れて同様な操作をしてデシケータ中湿度を測定したところ、４０℃で略９０％に維持できることを確認した。６時間経過後、デシケータからセルを取出した。
【００１９】
フィルムや接着部に吸収されている水分の影響を避けるため、セルはシリカゲルの入った底の部分と接着剤を使用した上部とを切り離すことができるように中央部がくびれた構造をしており、上下の部分を捻ることでシリカゲルの入った部分を切り離した。電子科学株式会社製の昇温脱離質量分析装置でセル中のシリカゲルを３００℃に１０分間加熱して脱着する分子量１８の成分を測定したところ０．１９３ｍｇであり、対比のステンレスでシールしたものは０．２５７ｍｇであった。一方、分子量１９の成分はポリエチレンテレフタレートフイルムを用いたもので０．０１７０ｍｇ、対比で０．０００６ｍｇ、分子量２０の成分はポリエチレンテレフタレートを用いたもので０．００１２ｍｇ、対比で０．０００５ｍｇであった。これより透過した重水を計算すると５．５ｇ／ｍ2・ｄａｙであった。