JP2013160632A - ガス透過性試験片、ガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス不透過性材料層のガス透過性が部分的に高い場合でも、非腐食性樹脂からガス不透過性材料層を通り腐食性金属層に侵入するガスによる影響を低減し、正確にガス透過性を評価すること。
【解決手段】フィルムあるいは板状基板３１とガス不透過性材料板３５の間でかつ腐食性金属層３２とガス不透過性材料層３３に接触しない位置に、非腐食性樹脂３４ごと腐食性金属層３２とガス不透過性材料層３３の四方を囲みガス不透過性材料板３５に対して垂直になるようにガス不透過性材料壁３９を形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属の腐食状態を測定することでガス透過性を評価するガス透過性試験片、ガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置に関する。

フィルムあるいは板状基板のガスバリア性評価方法としてカルシウム腐食法を代表とする金属腐食法が知られている（例えば特許文献１）。この方法は対象のフィルムあるいは板状基板を透過した目的のガスが腐食性金属と反応し、腐食した金属の量を測定することで、ガスバリア性を得る評価方法である。具体的には、対象のフィルムあるいは板状基板を透過したガスのみに反応するよう腐食性金属層をガス不透過性材料層と非腐食性樹脂とガス不透過性材料板で密封した試験片（図１）を作製する。その後、この試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露し、対象のフィルムあるいは板状基板の測定面から目的のガスを透過させ腐食性金属を腐食させる。腐食した金属の面積、吸光度、電気特性などに関して、その経時変化を測定することで、ガス透過性を評価する。

ガスバリアの機能を持つフィルムあるいは板状基板は食料品、精密電子部品及び医薬品の包材として用いられている。これらは、内容物の変質を抑制しそれらの機能や性質を保持するために、包装材料を通過するガスによる影響を防止する必要があり、これらを遮断するガスバリア性を備えることが求められてきた。さらに近年、これらのようなフィルムあるいは板状基板は太陽電池モジュールの部材である裏面保護シートや、有機ＥＬ素子のガスバリア層を代表とした産業資材用途として用いられるようになってきた。

特開２００５−１８１３００号公報

フィルムあるいは板状基板に対してガス透過性を評価する金属腐食法は、前述したように、フィルムあるいは板状基板の測定面から透過したガスのみに反応するよう腐食性金属層を密封した試験片を作製する必要がある。ガス不透過性材料層は、フィルムあるいは板状基板の測定面以外からの腐食性金属層へのガス透過を防ぐため用いられている。非腐食性樹脂とガス不透過性材料板はガス不透過材料層が外界に曝されることによる劣化の防止と操作性向上のため用いられている。しかし、例えば異物の混入によりガス不透過性材料層に亀裂が入る等、意図せずガス不透過性材料層のガス透過性が部分的に高くなってしまう場合には、樹脂から透過したガスがガス不透過性材料層を透過し腐食性金属層と反応してしまい、ガス透過性を正確に評価することができないという欠点を有していた（図２）。

加えて、例えば特許文献１にあるように腐食性金属層を密封するために用いるガス不透過性材料層は、ガス不透過性を維持するために、ある一定以上の厚み、あるいは一定範囲内の表面粗さが必要であり、これらの条件を満たさないガス不透過性材料層を用いた試験片の場合、樹脂から透過したガスがガス不透過性材料を透過し腐食性金属と反応することにより、ガス透過性を正確に評価することができないという欠点を有していた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、当該ガス不透過性材料層のガス透過性が部分的に高い場合でも、当該非腐食性樹脂から当該ガス不透過性材料層を通り当該腐食性金属層に侵入するガスによる影響を低減し、正確にガス透過性を評価するガス透過性試験片、ガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本願発明の一態様は、フィルムあるいは板状基板と、前記フィルムあるいは板状基板の一方の面の少なくとも一部に形成された特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層と、前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面の少なくとも一部分とを密封するガス不透過性材料層と、前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面とその端面とを密封する非腐食性樹脂と、前記非腐食性樹脂の前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面と反対側の面を覆ったガス不透過性材料板を備えた、前記フィルムあるいは板状基板に対する前記ガスのガス透過率を評価するガス透過性試験片において、前記フィルムあるいは板状基板と前記ガス不透過性材料板の間でかつ前記腐食性金属層と前記ガス不透過性材料層に接触しない位置に、前記非腐食性樹脂ごと前記腐食性金属層と前記ガス不透過性材料層の四方を囲み前記ガス不透過性材料板に対して垂直になるようにガス不透過性材料壁を形成したことを特徴とするガス透過性試験片である（図３）。前記ガス不透過性材料壁の例として、金属、金属酸化物、金属窒化物、ガラスが挙げられ、できるだけガス透過性が低い材質であることが望ましいが、これらに限定するものではない。

上記態様によれば、前記腐食性金属層は前記ガス不透過性材料層だけでなく、前記ガス不透過性材料壁と前記ガス不透過性材料板によっても密封されている。従って、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、ガス不透過性材料層の一部分が例えば異物等の原因により意図せず不透過性が失われている場合でも、ガス透過性試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した際、前記ガスの侵入を前記ガス不透過性材料壁と前記ガス不透過性材料板により防ぐことができるため、正確なガス透過性を評価することができる。

言い換えると、既存の方法ではガス不透過材料層の劣化の防止と操作性向上のため用いられていた非腐食性樹脂とガス不透過性材料板に加えてガス不透過性材料壁を用いることで、フィルムあるいは板状基板の測定面以外からの腐食性金属層へのガス透過を防ぐガス透過性試験片である。

また、本願発明の別の態様は、前記ガス不透過性材料層の厚さを５００ｎｍ以下としても良い。

上記態様によれば、前記ガス不透過性材料層の厚さが５００ｎｍ以下でガス透過性が必要な値よりも高い場合でも、前記ガス不透過性材料層に加えてガス不透過性材料壁とガス不透過性材料板を用いているため、前記非腐食性樹脂を透過して前記ガス不透過性材料層に到達し、その後前記ガス不透過性材料層を透過して前記腐食性金属層に到達するガス量は無視できるほど少なくなる。従って、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、より薄いガス不透過性材料層で正確なガス透過性を評価することができる。

また、本願発明の別の態様は、前記ガス不透過性材料層の表面粗さの算術平均値を２０ｎｍ以上、あるいは最大高さを６００ｎｍ以上、あるいは最大深さを２００ｎｍ以上としても良い。

上記態様によれば、前記ガス不透過性材料層の表面粗さの算術平均値が２０ｎｍ以上、あるいは最大高さが６００ｎｍ以上、あるいは最大深さが２００ｎｍ以上である場合でも、前記ガス不透過性材料層に加えてガス不透過性材料壁とガス不透過性材料板を用いているため、前記非腐食性樹脂を透過して前記ガス不透過性材料層に到達し、その後前記ガス不透過性材料層を透過して前記腐食性金属層に到達するガス量は無視できるほど少なくなる。従って、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、より表面が粗いガス不透過性材料層で正確なガス透過性を評価することができる。

また、本願発明の別の態様は、前記腐食性金属層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むこととしても良い。

上記態様によれば、腐食性金属層としてアルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含んでいるので、腐食性金属層は水蒸気によって腐食される。このため、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、容易に水蒸気透過度を求めることができる。

また、本願発明の別の態様は、前記アルカリ土類金属が、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むこととしても良い。

上記態様によれば、アルカリ土類金属としてカルシウム、マグネシウム、またはその何れかの合金のうち何れか一つを含んでいるので、腐食性金属層は水蒸気によって腐食される。また腐食性金属層を安価に製造することもできる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、安価かつ容易に水蒸気透過度を求めることができる。

また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片の作成方法において、前記ガス不透過性材料板と前記ガス不透過性材料壁を接合したカップを作成した後に、そのカップ内部に前記非腐食性樹脂を形成し、そのカップの口を塞ぐように、前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層が形成されている前記フィルムあるいは板状基板を前記非腐食性樹脂と前記ガス不透過性材料層が接触するように配する工程を特徴とするガス透過性試験片の作成方法である。

上記態様によれば、上記方法は前記ガス不透過性材料壁を前記ガス不透過性材料板と前記フィルムあるいは板状基板の間に前記非腐食性樹脂が入り込むことなく完全に密着させることができる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片の作成方法であれば、前記ガス不透過性材料壁と前記ガス不透過性材料板により完全に密封されたガス透過性試験片を作成することができる。

また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片を作成するガス透過性試験片作成装置において、前記フィルムあるいは板状基板が保管された容器と、前記容器内に配置された前記フィルムあるいは板状基板の一方の面側に前記腐食性金属層を形成する装置と、前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面とを密封するガス不透過性材料層を形成する装置と、前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面とその端面とを密封する前記非腐食性樹脂を形成する装置と、前記非腐食性樹脂の前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面と反対側の面に前記ガス不透過性材料板を形成する装置に加えて、前記フィルムあるいは板状基板と前記ガス不透過性材料板の間でかつ前記腐食性金属層と前記ガス不透過性材料層に接触しない位置に、前記非腐食性樹脂ごと前記腐食性金属層と前記ガス不透過性材料層の四方を囲み前記ガス不透過性材料板に対して垂直になるようにガス不透過性材料壁を形成する装置を備えることを特徴とするガス透過性試験片作成装置である。前記非腐食性樹脂を形成する装置と前記ガス不透過性材料板を形成する装置と前記ガス不透過性材料壁を形成する装置として共通する装置、例えばグローブボックスを用いることができるが、これに限定するものではない。

上記態様によれば、前記ガス不透過性材料層に加えてガス不透過性材料壁とガス不透過性材料板を用いているため、前記非腐食性樹脂を透過して前記ガス不透過性材料層に、そして前記ガス不透過性材料層を透過して前記腐食性金属層に到達するガス量は少なくなる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片作成装置であれば、ガス不透過性材料層の一部分が例えば異物等の原因により不透過性が失われている場合でも、正確なガス透過性を評価することができるガス透過性試験片を作成することができる。

また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片作成装置と、前記ガス透過性試験片作成装置により作成された前記ガス透過性試験片を前記ガス透過性試験片作成装置に備わる前記容器内に保管した状態で、一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置と、暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置とを備えることを特徴とするガス透過性評価装置である。腐食が進行する程度を示す腐食度を求めるためには、腐食面の面積あるいは、吸光度、電気抵抗を測定する手法が存在するが、これらに限定するものではない。

上記態様によれば、ガス透過性試験片作成装置により作成されたガス透過性試験片をそのまま一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露することができる装置を用いることで、腐食が進行する程度を経時的に測定してガス透過性を評価することができる。このため、上記態様に係るガス透過性評価装置であれば、ガス透過性試験片が当該環境外に曝されることによる環境変化のガス透過性への影響を抑えることができ、より正確な評価を行うことができる。

本発明による試験片を用いることで、ガス不透過性材料層の一部分が例えば異物等の原因により意図せず不透過性が失われている場合でも、正確なガス透過性を評価することができる。

本発明による試験片を用いることで、ガス不透過性材料層の膜厚が５００ｎｍ以下でも正確なガス透過性を評価することができる。

本発明による試験片を用いることで、ガス不透過性材料層の表面粗さの算術平均値を２０ｎｍ以上、あるいは最大高さを６００ｎｍ以上、あるいは最大深さを２００ｎｍ以上でも正確なガス透過性を評価することができる。

腐食性金属としてアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはその合金のいずれかを含む前記試験片を用いて金属腐食法を行うことで、容易に水蒸気透過度を求めることができる。

腐食性金属としてカルシウム、マグネシウム、またはその合金のいずれかを含む前記試験片を用いて金属腐食法を行うことで、安価かつ容易に水蒸気透過度を求めることができる。

ガス不透過性材料板とガス不透過性材料壁を接合したカップを作成した後に、そのカップ内部に非腐食性樹脂を形成し、そのカップの口を塞ぐように、ガス不透過性材料層と腐食性金属層が形成されているフィルムあるいは板状基板を配する工程を特徴とする本発明の方法により、前記ガス不透過性材料壁を前記ガス不透過性材料板と前記フィルムあるいは板状基板の間に非腐食性樹脂が入り込むことなく完全に密着させることができる。このため、完全に非腐食性樹脂を密封したガス透過性試験片を作成することができる。

本発明の装置により、既存の方法よりも評価を行うための条件が緩いガス透過性を評価する前記試験片作製を容易に行うことができる。

作製した試験片をそのまま一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露することができる装置を用いることで、腐食が進行する程度を経時的に測定してガス透過性を評価することができ、さらに試験片が当該環境外に曝されることによる環境変化のガス透過性への影響を抑え、より正確な評価を行う事ができる。

既存の金属腐食法の試験片断面図の一例 ガス不透過性材料層の亀裂の原因となるフィルムあるいは板状基板上に異物がある場合の既存の金属腐食法の試験片断面図の一例 請求項１における金属腐食法の試験片断面図の一例 請求項６における非腐食性樹脂を形成したガス不透過性材料板とガス不透過性材料壁を接合したカップ 請求項７におけるガス透過性評価装置の構成例を示す概略図 請求項８におけるガス透過性評価装置の構成例を示す概略図

以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこの実施形態によって限定されるものではなく、フィルムあるいは板状基板の種類、用途に応じて適宜選択される。

（ガス透過性試験片）
図３は本発明の金属腐食法に使用する試験片を説明する断面図である。図３では、測定対象であるフィルムあるいは板状基板３１に接する形で、平面状の腐食性金属層３２が設けられており、これらフィルムあるいは板状基板３１の一部と腐食性金属層３２を囲む形で密封したガス不透過性材料層３３が設けられており、加えて、ガス不透過性材料層３３と腐食性金属層３２とフィルムあるいは板状基板３１の腐食性金属層３２が形成されている面と端面とを密封する非腐食性樹脂３４が設けられており、加えて、非腐食性樹脂３４のガス不透過性材料層３３と接している面と反対側の面を覆ったガス不透過性材料板３５が設けられており、加えて、フィルムあるいは板状基板３１とガス不透過性材料板３５の間でかつ腐食性金属層３２とガス不透過性材料層３３に接触しない位置に、非腐食性樹脂３４ごと腐食性金属層３２とガス不透過性材料層３３の四方を囲みガス不透過性材料板３５に対して垂直になるようにガス不透過性材料壁３９を形成したことを特徴とするガス透過性試験片である。

以上のように、上記実施形態によれば、腐食性金属層３２は、フィルムあるいは板状基板３１とガス不透過性材料層３３に加えて、非腐食性樹脂３４とガス不透過性材料板３５とガス不透過性材料壁３９で密封されている。このため、ガス不透過性材料層３３のガス透過性が意図せず部分的に高い場合でも、非腐食性樹脂３４だけではなく、ガス不透過性材料板３５とガス不透過性材料壁３９で覆われているために、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。

なお、ガス不透過性材料層３３の厚さは、例えば５００ｎｍ以下とすることができる。図３のような構成によれば、ガス不透過性材料層３３の厚さが５００ｎｍ以下でガス透過性が必要な値よりも高い場合でも、ガス不透過性材料層３３に加えてガス不透過性材料壁３９とガス不透過性材料板３５を用いているため、非腐食性樹脂３４を透過してガス不透過性材料層３３に到達し、その後ガス不透過性材料層３３を透過して腐食性金属層３２に到達するガス量は無視できるほど少なくなる。従って、従来技術と比較して、より薄いガス不透過性材料層３３で正確なガス透過性を評価することができる。

また、ガス不透過性材料層３３の表面粗さの算術平均値を例えば２０ｎｍ以上、あるいは最大高さを例えば６００ｎｍ以上、あるいは最大深さを例えば２００ｎｍ以上としても良い。図３のような構成によれば、ガス不透過性材料層３３の表面粗さの算術平均値が２０ｎｍ以上、あるいは最大高さが６００ｎｍ以上、あるいは最大深さが２００ｎｍ以上である場合でも、ガス不透過性材料層３３に加えてガス不透過性材料壁３９とガス不透過性材料板３５を用いているため、非腐食性樹脂３４を透過してガス不透過性材料層３３に到達し、その後ガス不透過性材料層３３を透過して腐食性金属層３２に到達するガス量は無視できるほど少なくなる。従って、従来技術と比較して、より表面が粗いガス不透過性材料層で正確なガス透過性を評価することができる。

また、腐食性金属層３２は、特定のガスと反応して腐食する金属層であれば良く、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むものである。アルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはその何れかの合金は、反応性に富み、水蒸気によって容易に腐食されるので、水蒸気のガス透過性を示す水蒸気透過度を求めるためには適している組み合わせである。

さらに、アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むものであれば良い。カルシウム、マグネシウムあるいはその何れかの合金は、水蒸気によって容易に腐食される上に、安価であり、かつ蒸着により薄膜を形成しやすいため、水蒸気透過度を求めるために、より一層適している組み合わせである。

また、ガス不透過性材料層３３とガス不透過性材料板３５とガス不透過性材料壁３９は、上記特定のガスと反応しない材料であれば良く、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、ガラス等であるが、これらに限定するものではない。

（ガス透過性試験片の作成装置）
図６は、図３で示したガス透過性試験片３００の作成装置６００の断面図である。本装置６００は、測定対象となるフィルムあるいは板状基板３１をセットすることができる台座６１と、交換装置を備えたマスク６２（以下、単に「マスク６２」ともいう。）と、腐食性金属層３２を成膜する装置６３（以下、単に「成膜装置６３」ともいう。）と、ガス不透過性材料層３３を成膜する装置６４（以下、単に「成膜装置６４」ともいう。）と、非腐食性樹脂を形成する装置６９（以下、単に「形成装置６９」ともいう。）と、ガス不透過性材料板を形成する装置７０（以下、単に「形成装置７０」ともいう。）と、ガス不透過性材料壁を形成する装置７１（以下、単に「形成装置７１」ともいう。）と、温度湿度調節装置６６と、腐食度測定装置６７とを内部に備えたチャンバー６８で構成されている。

なお、成膜装置６３は、台座６１にセットされたフィルムあるいは板状基板３１の一方の面に腐食性金属層３２を形成できるように配置されている。また、成膜装置６４は、腐食性金属層３２をフィルムあるいは板状基板３１とあわせてガス不透過性材料層３３で密封できるように配置されている。また、マスク６２は、台座６１と成膜装置６３あるいは成膜装置６４との間に配置され、且つ、台座６１にセットされたフィルムあるいは板状基板３１と対向配置されている。

また、温度湿度調節装置６６は、チャンバー６８内部の温度湿度環境を調節できるよう
に配置されている。また、腐食度測定装置６７は、例えば、腐食性金属層３２の腐食度を測定面側から測定できるように配置されている。

言い換えると、ガス透過性試験片３００の作成装置６００は、ガス透過性試験片３００を作成する装置（つまり、台座６１と、マスク６２と、成膜装置６３と、成膜装置６４と、形成装置６９と、形成装置７０と、形成装置７１とを含んで構成される装置）と、ガス透過性試験片３００を目的の温度湿度環境下に暴露する装置（つまり、温度湿度調節装置６６）と、ガス透過性試験片３００が備えるフィルムあるいは板状基板を透過したガスにより腐食した腐食性金属層３２の腐食度を測定する装置（つまり、腐食度測定装置６７）を兼ね備えた装置である。このように、本実施形態に係る作成装置６００は、一つの装置でガス透過性試験片３００の作成からガス透過性の測定までを行うことができる装置である。

なお、本願の「容器」とはチャンバー６８のことであり、「腐食性金属層を形成する装置」とは成膜装置６３のことであり、「ガス不透過性材料層を形成する装置」とは成膜装置６４のことであり、「非腐食性樹脂を形成する装置」とは形成装置６９のことであり、「ガス不透過性材料板を形成する装置」とは形成装置７０のことであり、「ガス不透過性材料壁を形成する装置」とは形成装置７１のことである。また、本願の「一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置」とは温度湿度調節装置６６のことであり、「暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置」とは腐食度測定装置６７のことである。

以上のように、上記実施形態によれば、ガス不透過性材料層３３のガス透過性が部分的に高い場合でも、正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片３００を作成することができる。また、上記実施形態によれば、温度湿度調節装置６６を用いることで、腐食が進行する程度を経時的に測定してガス透過性を評価することができる。さらに、ガス透過性試験片３００が当該環境外に曝されることによる環境変化のガス透過性への影響を抑えることができるので、より正確な評価を行うことができる。また、腐食度測定装置６７の例として、腐食性金属層３２の腐食部面積を得るカメラ、腐食性金属層３２の吸光度を得る吸光光度計、腐食性金属層３２の電気特性測定装置が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、腐食が進行する程度を示す腐食度を求めるためには、腐食面の面積あるいは、吸光度、電気抵抗を測定する手法が存在するが、これらに限定されるものではない。また、本実施形態では、ガス透過性試験片３００の作成からガス透過性の測定までを行うことができる作成装置６００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ガス透過性試験片３００の作成装置としては、図５に示す作成装置５００であっても良い。作成装置５００は、上述した作成装置６００から温度湿度調節装置６６と腐食度測定装置６７とを取り除いた装置である。具体的には、測定対象となるフィルムあるいは板状基板３１をセットすることができる台座５１と、交換装置を備えたマスク５２と、腐食性金属層３２を成膜する装置５３と、ガス不透過性材料層３３を成膜する装置５４と、非腐食性樹脂３４を形成する装置５５と、ガス不透過性材料板３５を形成する装置５６と、ガス不透過性材料壁３９を形成する装置５７を内部に備えたチャンバー５８で構成された作成装置である。

また、台座５１、マスク５２、腐食性金属層３２を成膜する装置５３、ガス不透過性材料層３３を成膜する装置５４、非腐食性樹脂３４を形成する装置５５、ガス不透過性材料板３５を形成する装置５６及びガス不透過性材料壁３９を形成する装置５７は、作成装置６００で説明した台座６１、マスク６２、腐食性金属層３２を成膜する装置６３、ガス不透過性材料層３３を成膜する装置６４、非腐食性樹脂３４を形成する装置６９、ガス不透過性材料板３５を形成する装置７０及びガス不透過性材料壁３９を形成する装置７１と概ね同じ位置にそれぞれ配置されている。以上のように、作成装置５００を用いた場合であっても、作成装置６００の場合と同様に、ガス透過性試験片３００を作成することができる。

（ガス透過性試験片の作成方法）
以下、図６で示した作成装置６００と図４で示したガス透過性試験片作成用カップ４００を用いたガス透過性試験片３００の作成方法について説明する。
まず、台座６１に図３で示したフィルムあるいは板状基板３１をセットし、交換装置を備えたマスク６２を用いてフィルムあるいは板状基板３１の一方の面の少なくとも一部を開口するようにマスクをセットする。その後、腐食性金属層３２を成膜する装置６３を用いて、マスク６２が開口している部分のフィルムあるいは板状基板３１の一方の面３１にのみ腐食性金属層３２を成膜する。

成膜後、マスク６２に備わる交換装置を用いて、腐食性金属層３２を成膜した前記マスクよりも広く開口しているマスクに変更する。その後、ガス不透過性材料層３３を成膜する装置６４を用いて、フィルムあるいは板状基板３１の腐食性金属層３２が形成されている面を覆うようにガス不透過性材料層３３を成膜する。

その後、非腐食性樹脂３４を形成する装置６９、ガス不透過性材料板３５を形成する装置７０、ガス不透過性材料壁３９を形成する装置７１を用いて、図４に示したガス透過性試験片作成用カップ４００をチャンバー６８内部で作成し、ガス不透過性材料層３３と腐食性金属層３２が成膜されているフィルムあるいは板状基板３１とガス透過性試験片作成用カップ４００をガス不透過性材料層３３と腐食性金属層３２を非腐食性樹脂３４が覆うように接合する。ガス透過性試験片作成用カップ４００は、ガス透過性試験片３００から、非腐食性樹脂３４とガス不透過性材料板３５とガス不透過性材料壁３９を取り除いたものであるため、上記実施形態によれば、図３に示したガス透過性試験片３００を作成することができる。

（腐食度の測定方法）
ガス透過性試験片３００の作成後、図６に示した温度湿度調節装置６６を用いてチャンバー６８内部を目的とする温度、湿度環境に保ち、当該環境下にガス透過性試験片３００を暴露する。一定時間暴露後、腐食度測定装置６７を用いて、腐食性金属層３２の腐食度を求める。

腐食性金属層３２の腐食度を求めるためには、腐食面の面積あるいは、吸光度、電気抵抗とその経時変化を比較する方法等、様々な手法を用いることができる。本発明の評価解析では、一例として、腐食性金属層３２を画像処理することにより腐食面積を求める。この際、特許文献１に従うと、フィルムあるいは板状基板のガス透過度Ｔは、（式１）で示される。
Ｔ＝ｍ×（Ｍ［Ｇａｓ］／Ｍ［Ｍｅｔａｌ］）×（δｈαρ／Ａ）×１／ｔ （式１）
上式において、ｍは腐食性金属の価数、Ｍ［Ｇａｓ］は透過ガスの分子量、Ｍ［Ｍｅｔａｌ］は腐食性金属の分子量、δは腐食性金属の腐食部分の面積、ｈは腐食性金属の厚み、αは厚み補正係数、ρは腐食性金属の腐食後の密度、Ａは腐食性金属の腐食部分と非腐食部分の面積の合計、ｔは暴露時間を示す。上記の腐食面積から算出したガス透過度測定をガス透過性試験片３００に対して経時的に行い、平均を取る事で、より正確なガス透過度を求めることもできる。ただし、本発明は上記方法に限定されるものではない。

本発明のガス透過性評価法は、既存の方法よりも評価を行うための条件が緩い評価法として利用できる。

１１・・・フィルムあるいは板状基板
１２・・・腐食性金属層
１３・・・ガス不透過性材料層
１４・・・非腐食性樹脂
１５・・・ガス不透過性材料板
２１・・・フィルムあるいは板状基板
２２・・・腐食性金属層
２３・・・ガス不透過性材料層
２４・・・非腐食性樹脂
２５・・・ガス不透過性材料板
２６・・・ガス透過経路
２７・・・ガス不透過性材料層の亀裂の原因となるフィルムあるいは板状基板上の異物
３１・・・フィルムあるいは板状基板
３２・・・腐食性金属層
３３・・・ガス不透過性材料層
３４・・・非腐食性樹脂
３５・・・ガス不透過性材料板
３９・・・ガス不透過性材料壁
４４・・・非腐食性樹脂
４５・・・ガス不透過性材料板
４９・・・ガス不透過性材料壁
５１・・・台座
５２・・・マスク交換装置
５３・・・腐食性金属層を成膜する装置
５４・・・ガス不透過性材料層を成膜する装置
５５・・・非腐食性樹脂を形成する装置
５６・・・ガス不透過性材料板を形成する装置
５７・・・ガス不透過性材料壁を形成する装置
５８・・・チャンバー
６１・・・台座
６２・・・マスク交換装置
６３・・・腐食性金属層を成膜する装置
６４・・・ガス不透過性材料層を成膜する装置
６６・・・温度湿度調節装置
６７・・・腐食度測定装置
６８・・・チャンバー
６９・・・非腐食性樹脂を形成する装置
７０・・・ガス不透過性材料板を形成する装置
７１・・・ガス不透過性材料壁を形成する装置
１００・・・既存のガス透過性試験片
２００・・・ガス不透過性材料層に異物が混入した際のガス透過性試験片
３００・・・ガス透過性試験片
４００・・・ガス透過性試験片作成用カップ
５００・・・ガス透過性試験片の作成装置
６００・・・ガス透過性試験片の作成装置

Claims (8)

1. フィルムあるいは板状基板と、前記フィルムあるいは板状基板の一方の面の少なくとも一部に形成された、特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層と、前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面の少なくとも一部とを密封するガス不透過性材料層と、前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面とその端面とを密封する非腐食性樹脂と、前記非腐食性樹脂の前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層と前記フィルムあるいは板状基板の前記腐食性金属層が形成されている面と反対側の面を覆ったガス不透過性材料板を備えた、前記フィルムあるいは板状基板に対する前記ガスのガス透過率を評価するガス透過性試験片において、前記フィルムあるいは板状基板と前記ガス不透過性材料板の間でかつ前記腐食性金属層と前記ガス不透過性材料層に接触しない位置に、前記非腐食性樹脂ごと前記腐食性金属層と前記ガス不透過性材料層の四方を囲み前記ガス不透過性材料板に対して垂直になるようにガス不透過性材料壁を形成したことを特徴とするガス透過性試験片。
2. 請求項１記載のガス透過性試験片において、前記ガス不透過性材料層の厚さが５００ｎｍ以下であることを特徴とするガス透過性試験片。
3. 請求項１記載のガス透過性試験片において、前記ガス不透過性材料層の表面粗さの算術平均値が２０ｎｍ以上、あるいは最大高さが６００ｎｍ以上、あるいは最大深さが２００ｎｍ以上であることを特徴とするガス透過性試験片。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガス透過性試験片において、前記腐食性金属層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むことを特徴とするガス透過性試験片。
5. 請求項４に記載のガス透過性試験片において、前記アルカリ土類金属は、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むことを特徴とするガス透過性試験片。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載のガス透過性試験片の作成方法において、前記ガス不透過性材料板と前記ガス不透過性材料壁を接合したカップを作成した後に、そのカップ内部に前記非腐食性樹脂を形成し、そのカップの口を塞ぐように、前記ガス不透過性材料層と前記腐食性金属層が形成されている前記フィルムあるいは板状基板を配することを特徴とするガス透過性試験片の作成方法。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載のガス透過性試験片を作成するガス透過性試験片作成装置において、前記フィルムあるいは板状基板が保管された容器と、前記容器内に、前記腐食性金属層を形成する装置と前記ガス不透過性材料層を形成する装置と前記非腐食性樹脂を形成する装置と前記ガス不透過性材料板を形成する装置とガス不透過性材料壁を形成する装置を備えることを特徴とするガス透過性試験片作成装置。
8. 請求項７に記載のガス透過性試験片作成装置と、前記ガス透過性試験片作成装置により作成された前記ガス透過性試験片を、前記ガス透過性試験片作成装置に備わる前記容器内に保管した状態で、一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置と、暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置とを備えることを特徴とするガス透過性評価装置。

Images