59●高温 GPC 装置 HLC® − 8321GPC ／ HT の開発
東ソー ･ ハイテック㈱ 南陽本社・工場

福川工場

東ソー ･ ハイテック㈱ 南陽本社・工場
東研 バイオサイエンス事業部 開発部

生産技術課

福川一成
石伊志行
江藤 享
片山太二
玉村祥弘
田丸彰悟
長島 明
藤井崇史
宮内宏敏
作馬 彰
福谷俊二
松山貴則

福川工場 製造課
システムグループ

下に示す。

1．はじめに①

溶媒ストッカー：融点の高い溶媒の加温

ゲル浸透

②

脱気部：溶媒中の溶存ガス除去クロマトグラフィー）は、溶媒に溶解させた高分子試③

送液ポンプ：溶媒の送液料を分析カラムに注入し、分子サイズの違いに基づい④

サンプラー：試料の注入て試料を分離して、その分子量分布を測定するクロマ⑤

カラムオーブン：分析カラムの加温トグラフィーである。

⑥

RI 検出器：示差屈折率計

GPC（Gel Permeation Chromatography

GPC は、PS（ポリスチレン）や PC（ポリカーボネート）などを室温～ 60℃で溶解し測定を行なう常温GPC と、PP（ポリプロピレン）や PE（ポリエチレ

また、装置の制御、データ収集、計算およびレポー
ト作成は、専用の PC ソフト

8321GPC − WS で行う。

装置の外観を図１に、主な仕様を表１に示す。

ン）などを 60℃以上で溶解し測定を行なう高温 GPCとに大別される。当社は常温 GPC 装置として HLC −8320GPC を、高温 GPC 装置として HLC − 8121GPC ／HT をラインナップしていた。

3．開発ポイント［1］最高測定温度 220℃
従来機の最高測定温度は 180℃であったが、エンジ

HLC − 8121GPC ／ HT は 1988 年より販売しているが、ニアリングプラスチックの測定も行えるよう 220℃に近年下記の要望が寄せられており、これらの要望に応拡大した。この実現のため、サンプラー、カラムオーえるべく、後継機として HLC − 8321GPC ／ HT を開発

ブン、RI 検出器のヒータと断熱材の見直しを行なった。

した。
①

最高測定温度を 220℃に拡大し、PPS（ポリフェニレンサルファイド）などのエンジニアリングプラ

また、カラムオーブン内の温風循環を CAD でシミュレーションし、オーブン内の温度分布が最小となるよう設計した。

スチックの測定に対応する。
②

検出器信号の安定性を向上させる。

③

検出器信号の安定までの時間を短縮する。

④

高温部の安全対策と溶媒漏れ対策を充実させる。

⑤

制御用の PC ソフトの操作性を改善する。
本報告では、HLC − 8321GPC ／ HT の装置概要、開発ポイント、および装置性能について述べる。

2．装置概要HLC-8321GPC/HT の構成ユニットとその機能を以

図１

HLC−8321GPC／HTの外観

TOSOH Research & Technology Review Vol.58（2014）60

表１

HLC−8321GPC ／ HT の主な仕様

溶媒ストッカー方式
温調温度

温風循環40℃

脱気部方式

真空脱気送液ポンプ方式
流量範囲流量正確さ
流量精密さ
耐圧

パラレル送液（シングルポンプ 2 台）
0.10〜2.00mL ／ min±2％以内±0.2％以内
15MPa

サンプラー

計量方式
注入再現性
試料点数
温調範囲

ループ注入（300、500μL）
CV0.5％以内
24 点
40〜220℃

カラムオーブン

方式
温調範囲
温度正確さ
温度精密さ
収容本数

温風循環
40〜220℃±0.5℃以内
0.2℃以内30cm カラム 8 本

RI 検出器

方式
セル容量
ドリフト
ノイズ
温調範囲

ブライス型ダブルパス、デュアルフロー方式
10μL−73×10 RIU ／ h 以下
−81.5×10 RIU 以下
40〜220℃

電源
外形寸法
重量

AC100〜240V 50 ／ 60Hz 1500VA
1000（W）×650（H）×500（D）mm
125g［2］RI 検出器信号の安定性向上
RI 検出器信号の安定性向上と安定時間の短縮のため、以下の改良を行った。
①RI 検出器に流入する溶媒の温度安定化のため、プレヒートコイルの長さを延ばした。
③RI 検出器のプリアンプの温度安定化のため、プリアンプの温調機能を追加した。
④④温調部の過熱対策は、ソフトウェアとハードウェアの二重機構とした。

RI 検出器の光学ブロックの温度安定化のため、制御ヒータを追加し、精密な温調を実現した。
②は送液を停止する機構とした。

送液ポンプの送液安定性は RI 検出器信号に影響するため、粘度の高い高温 GPC 用の溶媒でも安定［4］PC ソフトの操作性改善
制御用の PC ソフトは、装置の状態を示すモニタ画面の情報を増やし、装置の設定画面をグラフィカルな画面に改良した。
また、操作履歴の保存機能、ウォームアップやシャットダウンのタイマー機能、統計計算機能などを追加した。に送液できるよう、送液ポンプの機構を最適化した。
［3］高温部の安全対策と溶媒漏れ対策
本装置は有機溶媒を高温下で使用するため、以下の対策を講じた。
①

カラムオーブンにドアロックを搭載し、高温時にはカラムオーブンのドアが開かない機構とした。
②

サンプラーにドアロックを搭載し、高温のサンプ

4．装置性能［1］220℃の測定例
PPS を 220℃で測定したクロマトグラムを図２に示す。溶媒は 1 −クロロナフタレン、分析カラムは 220℃での分析のために新たに開発した TSKgel® GMHHR −H（S）HT2 を用いた。

ルテーブル移動時は、サンプルへのアクセスを禁止する機構とした。
③［2］RI 検出器信号の安定性

溶媒漏れを検知するガスセンサーをカラムオーブ

従来機 HLC − 8121GPC ／ HT と今回開発した HLC −ンとサンプラーの注入バルブに設置し、溶媒漏れ時

8321GPC ／ HT について、RI 検出器信号のドリフトと第 58 巻（2014）

10030080280
RI信号［mV］

RI信号［mV］

東ソー研究・技術報告

6040200−2051015
溶出時間［min］

サンプル：PPS
サンプル濃度：1.0g／L
注入量：300μL
溶媒：1−クロロナフタレン
流量：1.0mL／min
カラム：TSKgel GMHHR−H（S）
HT2 ×2
カラム温度：220℃
検出器：RI

図２20

HLC−8321GPC／HT

260
240

HLC−8121GPC／HT

22020025610204060

80 100 120 140
時間［min］

溶媒：o−ジクロロベンゼン
流量：1.0mL／min
カラム：TSKgel GMHHR−H（S）HT
カラム温度：145℃
7.8mmI.D.×30cm

図４

PPSのクロマトグラム

160 180 200

7.8mmI.D.×30cm

RI検出器信号の比較（電源投入後）信号は安定していないが、開発機は 120 分で安定している。

ノイズの仕様を表２に示す。従来機に比べドリフトは1 ／ 12 に、ノイズは 1 ／ 3 となっている。

［4］再現性

また、RI 検出器信号（ベースライン）の比較を

標準 PS を用いて測定の再現性の評価を行った結果、図３に示す。開発機のベースラインの方が安定してい重量平均分子量 Mw の再現性（n ＝ 6）は、CV0.27％る。と良好であった。そのクロマトグラムの重ね書きを図５に、測定データを表３に示す。

［3］RI 検出器信号の安定時間
装置の電源投入後の RI 検出器信号（ベースライン）100の比較を図４に示す。従来機は 180 分経過しても RI
9594939291908988878685

RI信号［mV］

RI信号［mV］

80

HLC−8321GPC／HT

6040200

HLC−8121GPC／HT

10203040
時間［min］

溶媒：o−ジクロロベンゼン
流量：1.0mL／min
カラム：TSKgel GMHHR−H（S）
HT
カラム温度：145℃

図３−20506056

サンプル：標準PS
サンプル濃度：1.0g／L
注入量：300μL
溶媒：o−ジクロロベンゼン
流量：1.0mL／min
カラム：TSKgel GMHHR−H（S）HT
カラム温度：145℃
検出器：RI

707.8mmI.D.×30cm

図５RI検出器信号の比較

表２−7ドリフト［×10 RIU ／ h］
−8
ノイズ［×10 RIU］

78
溶出時間［min］

97.8mmI.D.×30cm

標準PSのクロマトグラム（n＝6）

RI 検出器信号の仕様
HLC−8321GPC ／ HT（開発機）

HLC−8121GPC ／ HT（従来機）

31.538
5.1

10TOSOH Research & Technology Review Vol.58（2014）

62

標準 PS の再現性データ

表３

溶出時間

面積Mw

1234
56

7.698
7.698
7.700
7.702
7.703
7.705

5180.745
5166.683
5197.286
5202.521
5213.069
5247.672294395
292612292956292052293022292556

平均
CV［%］

7.701
0.037

5201.329
0.539

292932
0.272

5．まとめ
今回開発した HLC − 8321GPC ／ HT は、最高分析温度を 220℃に変更することにより、測定対象試料をエンジニアリングプラスチックなどに拡大した。また、
RI 検出器信号の安定性などの基本性能を改善し、高温部の安全対策や PC ソフトの操作性を向上させた。
本装置は 2013 年 9 月の発売より順調に販売しているが、今後も国内外での拡販を進め、GPC 分野での当社のプレゼンスを更に高めていく。

［5］測定例高温 GPC の主要な測定試料である PP と PE の測定“HLC”は東ソー株式会社の日本、中国における登録例（クロマトグラム）を示す。

商標です。

（1）PP

“TSKgel”は東ソー株式会社の日本、米国、欧州共同体、中国等における登録商標です。

30

RI信号［mV］

2520151050−551015
溶出時間［min］

サンプル濃度：1.0g／L
注入量：300μL
溶媒：o−ジクロロベンゼン
流量：1.0mL／min
カラム：TSKgel GMHHR−H（S）
HT2×2
カラム温度：145℃
検出器：RI

図６20257.8mmI.D.×30cm

PPのクロマトグラム（2）PE30

RI信号［mV］

2520151050−551015
溶出時間［min］

サンプル濃度：1.0g／L
注入量：300μL
溶媒：o−ジクロロベンゼン
流量：1.0mL／min
カラム：TSKgel GMHHR−H（S）
HT2×2
カラム温度：145℃
検出器：RI

図７207.8mmI.D.×30cm

PEのクロマトグラム

25