(57)【要約】【課題】固体高分子物質の軟化温度、ガラス転移温度、溶解温度などの熱物性を、簡便且つ正確に計測する装置と測定方法を提供する。【解決手段】薄膜状の高分子物質試料を製作し、これを金属電極間に固定してアルゴンガスなどの不活性ガス中で一定の昇温速度で加熱しながら、電極間の静電容量並びに電気伝導度の測定を行い、それらの測定値の温度依存性を基にして固体高分子物質の軟化温度、ガラス転移温度、溶解温度などの熱物性を計測する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状または微粉砕した固体高分子物質を薄膜状に成形した試料を電極間に固定し、アルゴンや窒素などの不活性ガス中で毎分２℃から１０℃の昇温速度で加熱しながら、周波数０．１ｍｍＨｚから１００ＭＨｚの範囲内で静電容量（キャパシタンス）及び電気伝導度（コンダクタンス）を測定し、その値の温度依存性を基にして固体高分子物質の軟化開始温度、ガラス転移温度及び溶融温度などの熱物性データを同定することを特徴とする。
【請求項２】
微粉砕した固体高分子物質を０．１ｍｍから１．０ｍｍの薄膜状に成形した試料を石英管中にあらかじめ感熱体を埋め込んである円柱状の白金、ニッケルまたはステンレススチールで製作した電極間にバネによって圧力を調節しながら固定し、静電容量（キャパシタンス）及び電気伝導度（コンダクタンス）を測定することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体の高分子物質の基本的な性質である軟化開始温度、ガラス転移温度及び溶融温度などの熱物性値を正確、且つ簡便に測定する装置並びに測定試料の調整法に関する。
【０００２】
【従来技術の問題点】
ポリエステルや石炭などの固体高分子物質を加熱した際に誘発されてくる軟化、溶融、相転移などの熱物性を実験的に評価するため、従来から粘度変化や発熱・吸熱量変化を計測する方法で行われてきている。前者は、原理が単純明快であり簡便な方法であるが、物理的な粘度の変化を外部応力に対する張力として間接的に評価する場合が多く、従って、その測定データには精度の問題の他に高分子物質を構成している分子の化学構造変化を必ずしも反映していないという懸念が残る。
【０００３】
一方、後者の方法では、相変化の際に起こる熱の出入りを直接計測することから高分子物質を構成している化学構造に基づいた相変化を直接検知でき前者に比べて物理的、化学的な裏付けがあり信頼性の高い方法である。しかしながら、この方法の最大の問題点は、一般に、高分子物質の相転移に際して出入りする熱量が少ないために、転移温度の判定が困難になる場合が多いことである。
更にまた、これら従来法に共通しているのは、相転移を起こした温度の前後において誘起される構成分子の化学構造変化、特に、分子極性の変化に関する情報が全く得られないという問題である。
【０００４】
【問題を解決するための手法】
本発明は、上記問題を解決するため、次のように構成されている。
先ず、相転移を検知する方法として高分子物質固有の電気的な性質、即ち、静電容量（キャパシタンス）及び電気伝導度（コンダクタンス）の加熱温度依存性を測定する。これらの物性値は、何れも、その高分子物質を構成している化学構造の極性に直接関係していているために、一定の昇温速度のもとで誘起される変化を追跡することにより、分子の熱運動に基づいた軟化やガラス転移のような相変化をそのまま測定値に反映させることが可能になる。
【０００５】
この発明は、合成高分子物質のような比較的均質な試料はもとより、石炭のように複数の成分を含有した不均一な高分子物質の測定に対しても有効に対応できる。この場合、測定試料は瑪瑙製の乳鉢で十分に微粉砕しておき、加圧成形器を用いて、例えば、厚さ０．３ｍｍ、直径１０ｍｍの薄い板状に成形する。これを、電極間に固定して加熱しながら静電容量（キャパシタンス）及び電気伝導度（コンダクタンス）の加熱温度依存性を測定する。このような試料調製方法により、石炭を構成している有機質と無機質は均一化され再現性の良好な実験データの取得が可能になる。
【０００６】
この発明の測定装置の構成は、第１図に示すように試料セル部と制御計測部とからなる。試料セル部は、薄膜状に成形した測定試料ａをバネｂにより圧力を調節し、感熱体ｃを埋め込んである電極ｄ間に固定して透明石英管ｅ中に封じ込めた測定電極と、これを加熱するための電気炉ｆ、及び、セル内部の空気をアルゴンガスで置換するために使用する真空ポンプｇとアルゴンガスｈの流路を制御できるバルブｉからなる。
【０００７】
一方、計測・制御部は、電気炉ｆの温度を任意の昇温速度に設定するための温度調節装置ｊと電極間に固定した試料の静電容量（キャパシタンス）及び電気伝導度（コンダクタンス）の加熱温度依存性を、周波数１００Ｈｚから１．０ＭＨｚまでの領域で計測するＬＣＺ−測定器ｋから構成されている。
【０００８】
また、この発明における測定セル部は、第１図に示すように、測定試料と電極との間の温度差をできるだけ少なくするために、円柱状の電極に感熱体を埋め込んだものを使用し、更に、電極間の試料に加わる圧力を一定に保つためのバネを取り付けてあるために、測定試料の熱物性温度を同定する精度は著しく向上し、実験データの再現性も良好になる。
【０００９】
【実施例１】
ポリエチレンテレフタレート粉末（２００メッシュ以上）を加圧成型器に入れて厚さ０．３ｍｍ、直径１０．０ｍｍの円盤状の薄片を製作し、図−２に示したニッケル製円柱状電極の間にバネを介して一定の圧力の基に固定し、透明石英管セル中に設置する。その後、真空ポンプでセル内の空気を脱気してアルゴンガスを注入する操作を３回繰り返し、セル内の空気をアルゴンガスで完全に置換する。次に、電気炉の温度を毎分５℃の速度で上昇させながら、３分ごとにＬＣＺ−測定器を用いて１．０ＭＨｚの周波数における電極間の静電容量と電気抵抗を測定する。
【００１０】
測定後、静電容量値と電極の温度変化の相関関係を作図して静電容量が急激に上昇して再び定常状態になる変位点の温度１０６℃を求め、これをガラス転移温度とし、再び急上昇してスケールアウトの至る開始温度２６１℃を溶融温度と同定した。
尚、これらの、熱物性値の温度は、ポリエチレンテレフタレートの文献値にほぼ一致した。
【００１１】
【実施例２】
瀝青炭粉末（１００メッシュ以上）を瑪瑙製の乳鉢を用いて細かく粉砕し、加圧成型器に入れて厚さ０．３ｍｍ、直径１０．０ｍｍの円盤状の薄片を製作する。この測定試料を図−２に示したニッケル製円柱状電極の間にバネを介して固定し、透明石英管セル中に設置する。その後、真空ポンプでセル内の空気を脱気しアルゴンガスを注入する操作を３回繰り返し、セル内の空気をアルゴンガスで完全に置換する。次に、電気炉の温度を毎分５℃の速度で上昇させながら、３分ごとにＬＣＺ−測定器を用いて１．０ＭＨｚの周波数における電極間の静電容量と電気抵杭を測定する。
【００１２】
測定後、静電容量値と電極の温度変化の相関関係を作図して静電容量が急激に上昇を始める温度２６６℃を軟化開始温度、やがて急激に下降する温度４０５℃をガラス転移温度、そして、再び急上昇してスケールアウトに至る開始温度４１４℃を溶融温度と同定した。
尚、この測定方法で同定した熱物性値と従来法であるギーセラー法＊で計測された物性値との比較例を表−１に示す。
【００１３】
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【００１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、高分子化合物中の化学構造に由来する、軟化温度、ガラス転移温度、溶融温度などの熱的な物性を、その分極性に基づいて直接評価できため、従来の方法で不可能であった相状態変化と分子極性に関する情報まで取得できる特徴があり、高分子化学の基礎研究分野に留まらず、機能性ポリマーや石炭、バイオマスなどの天然物の有効利用技術開発に貢献できる。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本は発明の測定装置図である。
【符号の説明】
ａ  測定試料
ｂ  バネ
ｃ  感熱体
ｄ  ニッケル電極
ｅ  透明石英管
ｆ  電気炉
ｇ  真空ポンプ
ｈ  アルゴンガスボンベ
ｉ  切り替えバルブ
ｊ  温度計測・調節器
ｋ  ＬＣＺ−測定器
【図１】
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