JP4759096B2 - Permeability evaluation apparatus and evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、フィルムや薄膜などにおける気体や液体などの透過に関する評価を行う透過性評価装置および評価方法に関する。 The present invention relates to a permeability evaluation apparatus and an evaluation method for evaluating the permeation of gas or liquid in a film or a thin film.
プラスチックフィルムは、ガラス基板と比べて軽量で耐衝撃性に優れ、柔軟性が高く、さらに低コスト化が可能であるという利点がある。このため、ペットボトルや食品包装などに多用されているほか、近年では、従来ガラス基板が用いられてきた画像用表示デバイスなどの分野でも、プラスチック基板を用いた成膜技術の研究、開発が進められている。 The plastic film is advantageous in that it is lighter in weight, superior in impact resistance, higher in flexibility, and lower in cost than a glass substrate. For this reason, in addition to being widely used for PET bottles and food packaging, in recent years, research and development of film-forming technology using plastic substrates has been promoted in the field of image display devices where glass substrates have been used. It has been.
ガラス基板からプラスチック基板への移行の要求が高い技術分野としては、次世代の表示用デバイスを担うと目されている、電子ペーパー、太陽電池用デバイス、有機ELが挙げられる。そして、有機ELデバイスなどの表示用デバイスに用いられるプラスチックフィルムに対しては、製品中の光材料の特性を保ち、製品の信頼性を高めるため、これまでにない極めて低い酸素透過性や水蒸気透過性が求められている。 As a technical field where there is a high demand for a shift from a glass substrate to a plastic substrate, there are electronic paper, a solar cell device, and an organic EL, which are expected to be responsible for next-generation display devices. And for plastic films used in display devices such as organic EL devices, extremely low oxygen permeability and water vapor transmission that have never been achieved so as to maintain the characteristics of optical materials in the product and improve the reliability of the product. Sex is required.
しかし、例えば、現在の測定手段(非特許文献1、2)によるプラスチックフィルムの水蒸気透過性に対する測定感度は1ppm程度であり、上記表示用デバイス等の性能維持のために求められている水蒸気透過性の値を大きく超えている。このため、実用上の要請から、プラスチックフィルムの酸素透過性や水蒸気透過性に対する測定感度の向上が急務となっている。
そこで、これらの透過性に対する測定感度を向上させるため、特許文献1、特許文献2に開示されているような質量分析器による評価方法が提案されている。これらの文献に記載の発明では、被測定膜を成分導入槽と真空槽との境に設けられたサンプル台に設置し、成分導入槽に水蒸気などの評価対象成分を導入して、真空槽側で質量分析を行う。具体的には、評価対象成分は、成分導入槽から被測定膜を介して真空槽に透過し、真空槽側における質量分析によって検知され、その透過量の測定が行われる。However, for example, the measurement sensitivity with respect to the water vapor permeability of plastic films by the current measuring means (
Therefore, in order to improve the measurement sensitivity for these permeability, an evaluation method using a mass analyzer as disclosed in
しかしながら、本発明者らの検討によれば、これらの従来技術では、装置内壁に吸着されている水蒸気成分の放出に対する配慮がないため、バックグラウンドの上昇に起因して測定感度が低いという問題がある。また、被測定膜の両面にかかる圧力差によって、測定中に被測定膜が歪んだり、破損することもあり、測定の再現性が悪いという問題もある。上記した問題から、これら従来の手法では、下記に示すように、10-4g/m2/day程度のオーダーの水蒸気透過量しか測定することができず、要望されている測定精度を満足できるものではなかった。すなわち、
試料面積:100cm2=1×10-2m2
透過水蒸気量(目標精度):1×10-6g/m2/day=1.16×10-11g/m2/s=6.43×10-13mol/m2/s=3.87×1011molecules/m2/s
ここで、試料面積100cm2のフィルムに、1×10-6g/m2/dayの水蒸気透過があるとすると、1×10-2×3.87×1011molecules/s=3.87×109molecules/s=1.46×10-11Pa・m3/sとなる。
これに対し、図8に示すような従来の測定手段において、装置内壁(真空槽)からの水蒸気放出量を1×10-7Pa・m3/m2sとし、装置内壁の真表面積を1m2とすると、その水蒸気放出量は1×10-7Pa・m3/sとなる。したがって、フィルムの水蒸気透過量のリアルタイム測定では、装置内壁からの放出ガスが透過水量の104倍となり、透過水量と装置内壁からの放出水量の区別が困難である。However, according to the study by the present inventors, in these conventional techniques, since there is no consideration for the release of the water vapor component adsorbed on the inner wall of the apparatus, there is a problem that the measurement sensitivity is low due to an increase in the background. is there. In addition, there is a problem in that the reproducibility of the measurement is poor because the film to be measured may be distorted or damaged during measurement due to a pressure difference applied to both surfaces of the film to be measured. Due to the above-mentioned problems, these conventional methods can measure only the amount of water vapor transmission on the order of 10 −4 g / m 2 / day as shown below, and can satisfy the required measurement accuracy. It was not a thing. That is,
Sample area: 100 cm 2 = 1 × 10 −2 m 2
Permeated water vapor amount (target accuracy): 1 × 10 −6 g / m 2 /day=1.16×10 −11 g / m 2 /s=6.43×10 −13 mol / m 2 / s = 3. 87 × 10 11 molecules / m 2 / s
Here, if the film having a sample area of 100 cm 2 has water vapor transmission of 1 × 10 −6 g / m 2 / day, 1 × 10 −2 × 3.87 × 10 11 molecules / s = 3.87 × 10 9 molecules / s = 1.46 × 10 −11 Pa · m 3 / s.
On the other hand, in the conventional measuring means as shown in FIG. 8, the amount of water vapor discharged from the inner wall (vacuum chamber) of the apparatus is 1 × 10 −7 Pa · m 3 / m 2 s, and the true surface area of the inner wall of the apparatus is 1 m. Assuming 2 , the amount of water vapor released is 1 × 10 −7 Pa · m 3 / s. Therefore, the real-time measurement of the water vapor permeability of the film, release gas from the inner wall of the apparatus becomes 10 4 times the amount of permeated water, it is difficult to distinguish water release amount from the water permeate flow device inner wall.
有機ELディスプレイなどのフィルムデバイス用のバリア膜は、水蒸気透過度として10-6g/m2/day程度が要求されている。これに対し、上述のとおり、従来技術における測定感度は、10-4g/m2/dayのオーダーであり、測定感度が絶対的に不足している。このため、表示用デバイスに用いられるプラスチックフィルムの製造工程においては、酸素透過性や水蒸気透過性の面からの正確な品質管理が行えないという、実用上の重大な課題がある。また、測定感度の不足の問題に加え、従来法においては、測定時間が長いことも問題である。A barrier film for a film device such as an organic EL display is required to have a water vapor permeability of about 10 −6 g / m 2 / day. On the other hand, as described above, the measurement sensitivity in the prior art is on the order of 10 −4 g / m 2 / day, and the measurement sensitivity is absolutely insufficient. For this reason, in the manufacturing process of the plastic film used for the display device, there is a serious practical problem that accurate quality control cannot be performed in terms of oxygen permeability and water vapor permeability. In addition to the problem of insufficient measurement sensitivity, the conventional method also has a problem of long measurement time.
したがって、本発明は、上記の問題点を解決し、従来技術による測定限界以下であるフィルムからの極微量の透過成分を感度よく検出でき、正確に精度よく分析することを可能にできる透過性評価装置および透過性処理方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, can detect a very small amount of transmission component from a film below the measurement limit according to the prior art with high sensitivity, and can perform analysis accurately and accurately. An object is to provide an apparatus and a permeability treatment method.
上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、被測定膜(10)の透過成分に関する評価を行う透過性評価装置であって、
該装置は、少なくとも、透過成分導入槽(11)と透過成分通過槽(12)とを有するチャンバ(15)と、透過成分捕捉槽(51)内に設けられた、冷却によって評価対象成分を吸着し、冷却の中止或いは加熱によって評価対象成分を脱離する吸着脱離基材(30)と、上記槽(51)内を排気するための高真空排気装置(73)と、評価対象成分を分析するための分析手段(72)と、不活性ガスを少なくとも透過成分通過槽(12)に供給するための機構(80)とを備え、上記チャンバ(15)内の上記槽(11)と上記槽(12)には、互いに向かい合う側の当接面に上記膜(10)の支持治具(14)が配置され、該支持治具(14)で上記膜(10)を支持した場合に、該膜(10)の一方の面と上記槽(11)の内壁との間および膜(10)の他方の面と上記槽(12)の内壁との間にそれぞれ密封空間が形成される構造を有しており、上記槽(11)には、評価対象成分の導入口(60)と排気口(62)とが設けられており、上記槽(12)は、バルブを有する配管を介して、被測定膜(10)を透過した評価対象成分を上記吸着脱離基材(30)へと移動できる構造をしており、上記槽(12)と上記吸着脱離基材(30)との間に、必要に応じて透過成分貯槽(13)が設けられ、該槽(13)を有する場合、該槽(12)と槽(13)とは、バルブを有する配管を介して、或いは必要に応じてバルブおよび強制循環扇を備えた配管を介して連結され、上記槽(13)と基材(30)とはバルブを有する配管を介して連結され、
上記吸着脱離基材(30)は、冷却されることで評価対象成分を吸着し、冷却した状態で透過成分捕捉槽(51)内を上記高真空排気装置(73)で排気した後に、冷却が中止されるか或いは加熱がされることで該評価対象成分を脱離するものであり、上記分析手段(72)は、上記基材(30)から脱離された評価対象成分を検出する機能を有するものであることを特徴とする透過性評価装置を提供する。
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention is a permeability evaluation apparatus for performing an evaluation on the permeation component of the measured membrane (10),
The apparatus adsorbs a component to be evaluated by cooling provided at least in a chamber (15) having a permeation component introduction tank (11) and a permeation component passage tank (12) and a permeation component capture tank (51). Then, the adsorption / desorption base material (30) that desorbs the evaluation target component by stopping cooling or heating, the high vacuum exhaust device (73) for exhausting the inside of the tank (51), and the evaluation target component are analyzed. Analysis means (72) and a mechanism (80) for supplying an inert gas to at least the permeation component passage tank (12), the tank (11) and the tank in the chamber (15) (12), when the support jig (14) of the film (10) is disposed on the contact surfaces facing each other, and when the film (10) is supported by the support jig (14), Between one side of the membrane (10) and the inner wall of the tank (11) And the other surface of the membrane (10) and the inner wall of the tank (12), respectively, have a structure in which a sealed space is formed. 60) and an exhaust port (62) are provided, and the tank (12) allows the component to be evaluated to pass through the membrane (10) to be measured through the pipe having a valve. has a structure that can be moved to the 30), between the tank (12) the suction leaving group member (30), the transmitted component storage tank (13) is provided as needed, cistern (13 ), The tank (12) and the tank (13) are connected via a pipe having a valve or, if necessary, a pipe having a valve and a forced circulation fan, and the tank (13). ) And the substrate (30) are connected via a pipe having a valve,
The adsorbing / desorbing substrate (30) adsorbs the component to be evaluated by being cooled, and in the cooled state, the permeation component capturing tank (51) is evacuated by the high vacuum evacuation device (73), and then cooled. The component to be evaluated is desorbed by stopping or heating, and the analysis means (72) has a function of detecting the component to be evaluated desorbed from the substrate (30). There is provided a permeability evaluation apparatus characterized by comprising:
上記本発明の装置においては、前記分析手段(72)が、質量分析計、ガスクロマトグラフィまたは真空計のいずれかであること;前記チャンバ(15)が、不活性ガスが導入でき、さらに温度湿度調整手段(70)を備えており、チャンバ(15)内に配置されている透過成分導入槽(11)の密閉空間の温度および湿度の調整を可能とすること;前記支持治具(14)が、金属ガスケットまたはエラストマーガスケットからなること;前記不活性ガス中の水分を除去するための水分除去器(91)が備えられていること;前記吸着脱離基材(30)が、表面積の大きい素材のもの又は熱伝導率の大きい素材のものであることが好ましい。 In the apparatus of the present invention, the analysis means (72) is any one of a mass spectrometer, a gas chromatography and a vacuum gauge; the chamber (15) can introduce an inert gas, and further adjusts the temperature and humidity. comprising means (70), it enables the adjustment of the temperature and humidity of the enclosed space of the transmission component introduction reservoir disposed within the chamber (15) (11); pre-Symbol support jig (14) A metal gasket or an elastomer gasket; provided with a moisture remover (91) for removing moisture in the inert gas; and the adsorption / desorption substrate (30) is a material having a large surface area Or a material having a high thermal conductivity is preferable.
また、本発明は、被測定膜の透過成分に関する評価を行う透過性評価方法であって、該方法は、被測定膜を透過した評価対象成分を採取するための採取工程と、採取した評価対象成分を吸着脱離基材に吸着固定する吸着固定工程と、評価対象成分を分析する分析工程とを有し、上記採取工程において、チャンバ内にて被測定膜を挟んで互いに向かい合う位置に2つの密封空間を形成し、両方の密封空間が等圧となるように、片方の密封空間に評価対象成分を、もう一方の密封空間に不活性ガスを供給し、両方の密封空間内の評価対象成分の分圧の差によって上記被測定膜を透過した評価対象成分を該不活性ガスが供給されている一方の密封空間に集め、上記吸着固定工程において、冷却されることで評価対象成分を吸着し、冷却が中止されるか或いは加熱がされることで該評価対象成分を脱離する吸着脱離基材を用い、冷却した該吸着脱離基材に上記で採取した評価対象成分を拡散或いは気体の循環により移動させて該吸着脱離基材に評価対象成分を吸着固定し、該吸着脱離基材を冷却した状態で真空排気した後、上記分析工程において、上記吸着脱離基材の冷却を中止するか或いは加熱することにより評価対象成分を脱離させて分析を行うことを特徴とする透過性評価方法を提供する。 The present invention also relates to a permeability evaluation method for evaluating a permeation component of a membrane to be measured , the method comprising a sampling step for sampling an evaluation target component that has permeated through the membrane to be measured , and a sample to be evaluated An adsorption and fixing step for adsorbing and fixing the components to the adsorption / desorption substrate; and an analysis step for analyzing the component to be evaluated. In the sampling step, two components are placed at positions facing each other across the film to be measured in the chamber. A component to be evaluated is supplied to one sealed space, an inert gas is supplied to the other sealed space, and a component to be evaluated in both sealed spaces. collected evaluated components by the partial pressure difference transmitted through the measuring film on one of the sealing space inert gas is supplied, in the vacuum fixing step, adsorbs evaluated components Rukoto cooled , Ru cooling is stopped Or heating is that the use of a suction leaving material capable of leaving the evaluated component in Rukoto and the evaluation target component taken above the absorbent detachable group material was cooled moved by circulation of the diffusion or gas After the component to be evaluated is adsorbed and fixed on the adsorption / desorption substrate and the adsorption / desorption substrate is cooled and evacuated , the cooling of the adsorption / desorption substrate is stopped or heated in the analysis step. The permeability evaluation method is characterized in that the analysis is performed by desorbing the component to be evaluated.
前記方法においては、前記評価対象成分が、水、酸素、二酸化炭素、窒素、エチレンガスまたは揮発性有機化合物であり、前記吸着脱離基材に、表面積の大きい素材のもの又は熱伝導率の大きい素材のものを用いること;分析工程で、質量分析計、ガスクロマトグラフィまたは真空計のいずれかを使用すること;前記採取工程の前に、あらかじめ前記2つの密封空間を、水分を除去した不活性ガスで置換しておくことが好ましい。 In the method, the evaluation component, water, oxygen, carbon dioxide, nitrogen, Ri ethylene gas or volatile organic compounds der, the adsorbed leaving material, the larger ones, or the thermal conductivity of the material of the surface area in analysis step, it uses one of the mass spectrometer, gas chromatography or gauge; Rukoto used as a large material prior to said collecting step, advance the two sealed space to remove water non It is preferable to substitute with active gas.
本発明によれば、各種膜の極微量の水蒸気透過性や酸素透過性を、正確に高精度かつ効率よく迅速に測定することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the trace amount water vapor permeability and oxygen permeability of various membranes can be measured accurately, accurately, and quickly.
次に好ましい実施の形態を挙げて、本発明をさらに詳しく説明する。最初に、図1を参照して、本発明の装置の基本的な構成について説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. First, the basic configuration of the apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
<透過性評価装置>
本発明の装置は、プラスチックフィルムなどの被測定膜10について、極微量の水蒸気や酸素などの透過性に関する評価を行う透過性評価装置である。
本発明の装置は、少なくとも、透過成分導入槽11と透過成分通過槽12とを有するチャンバ15と、冷却によって評価対象成分を吸着し、冷却の中止或いは加熱によって評価対象成分を脱離する吸着脱離基材30と、評価対象成分を分析するための分析手段72と、不活性ガスを少なくとも透過成分通過槽12に供給するための機構80とを備える。上記における冷却は、評価対象成分にもよって異なるが、例えば、液体窒素(77K)や液体ヘリウム(4K)などを冷媒として用い、極低温で行うことが好ましい。<Permeability evaluation device>
The apparatus of the present invention is a permeability evaluation apparatus that performs an evaluation on the permeability of a very small amount of water vapor, oxygen, or the like on a film to be measured 10 such as a plastic film.
The apparatus of the present invention has at least a
上記チャンバ15内の上記槽11と上記槽12には、互いに向かい合う側の当接面に被測定膜10の支持治具14が配置されている。そして、該支持治具14で被測定膜10を支持した場合に、該膜10の一方の面と上記槽11の内壁との間および膜10の他方の面と上記槽12の内壁との間に、それぞれ密封空間が形成される構造を有する。このような構造を有することにより、透過成分導入槽11の内壁と被測定膜10の一方の面との間に形成された密封空間内に評価対象成分を導入した場合、これを損失することなく評価に供することができる。
In the
上記成分導入槽11は、少なくとも評価対象成分の導入口60と排気口62とを備える。導入口60と排気口62とは、それぞれバルブを有する配管(41、42)に接続されていることが好ましい。一方、上記透過成分通過槽12は、バルブを有する配管を介して、被測定膜10を透過した評価対象成分を上記吸着脱離基材30へと供給できる構造を有する。
該吸着脱離基材30には、冷却されることで評価対象成分を吸着し、冷却が中止されるか或いは加熱がされることで該評価対象成分を脱離するものを使用する。被測定膜10を透過した評価対象成分は、吸着脱離基材30を冷却することにより吸着、収集される。透過した評価対象成分の全量が吸着された段階で、上記バルブを閉じ、次いで吸着脱離基材30の冷却を中止するか或いは加熱することで、透過した評価対象成分を脱離させ全量を分析手段72に供することができる。The
As the adsorption /
上記分析手段72は、上記基材30から脱離された評価対象成分を検出する機能を有するものを使用する。このような分析手段の例としては、質量分析計、ガスクロマトグラフィまたは真空計を挙げることができる。
質量分析計のように真空排気が必要な分析手段72を用いる場合、適宜超高真空排気装置73を設置する。As the analysis means 72, one having a function of detecting the evaluation target component detached from the
When using analysis means 72 that requires evacuation, such as a mass spectrometer, an
上記不活性ガス供給機構80は、不活性ガスを少なくとも透過成分通過槽12に供給するものである。槽12を、評価対象成分を含まない不活性ガスで置換することにより、槽11と槽12が同圧の状態で、評価対象成分の分圧の差によって評価対象成分が膜10を透過する。槽12の真空排気が不要となるため、装置や膜10に与えるダメージを減らし、測定結果の再現性を向上できる。
上記不活性ガス供給機構80のさらなる構成としては、不活性ガスを充填した不活性ガスタンク87ならびに該タンク87とチャンバ15およびタンク87と槽13を連結する不活性ガス供給管82、84を挙げることができる。これらの管はバルブを備えることが好ましい。該機構80に水分除去器91を設け、不活性ガス中の水分を除去してから本発明の装置に供給することにより、測定の再現性をより向上させることができる。
上記不活性ガスとしては、窒素ガスの他、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスを用いることが好ましい。
測定開始前に本発明の装置全体を不活性ガスで置換することにより、装置内壁に付着または装置内に残留している酸素や水分などを除去することができ、測定の阻害要因を除去することができる。また、チャンバ15に不活性ガスを導入し、該チャンバとその内側の槽11、12内との気圧を等しく保つことにより、支持治具14などに応力が集中することを避け、測定結果の再現性を向上でき、装置に与えるダメージを減らすことができる。測定時の槽11、12の圧力は、等圧であれば特に制限はないが、外圧と同じ大気圧とすることで装置にかかる応力を最小にでき、排気のための労力を省くことができるので好ましい。The inert
As a further configuration of the inert
As the inert gas, it is preferable to use a rare gas such as helium, neon, or argon in addition to the nitrogen gas.
By replacing the entire apparatus of the present invention with an inert gas before the start of measurement, it is possible to remove oxygen, moisture, etc. adhering to or remaining in the inner wall of the apparatus, and to remove measurement obstruction factors Can do. In addition, by introducing an inert gas into the
また、本発明の装置は、チャンバ15が、さらに温度湿度調整手段70を備えることが好ましい。チャンバ15内の温度および湿度を調整することにより、間接的に槽11、12内の温度を調整することで、所望の温湿度条件下における被測定膜からの極微量の透過成分の感度のよい検出が可能になる。また、槽11、12内とその外側のチャンバ15内との温度および湿度を等しくすることにより、温度、湿度の勾配をなくし、測定が安定した条件で行えるので、測定結果の再現性を高めることができる。
In the apparatus of the present invention, the
さらに、図1に示したように、上記透過成分通過槽12と吸着脱離基材30との間に透過成分貯槽13を設けることも、本発明の装置の好ましい態様の一つである。上記槽12と槽13とはバルブを有する配管を介して連結する。さらに、必要に応じて上記槽12と槽13とをバルブおよび強制循環扇21を備えた配管で接続してもよい。該強制循環扇21は、膜10を透過した評価対象成分を槽12から槽13に送り込むために有用である。また、評価対象成分の透過を行う間、該配管のバルブを開き上記循環扇21で槽12と槽13の気体を強制循環することにより、槽12と槽13中の透過成分濃度を一定に保つことができる。
また、基材30を冷却すると気体が収縮し、装置内が減圧するので、槽12と基材30とが連結していると、繰返し測定を行うことで膜10が変形したり、破損したり、また、該膜のバリヤ性コーティング膜などの処理部分にダメージを与えることがある。本発明の装置が槽13を備えることで、該槽13と冷却した基材30とを接続する前または基材30を冷却する前に、槽12と13との間のバルブを閉じることにより、膜10の両側を等圧(例えば大気圧)に保つことができ、膜10をダメージから保護できるため好ましい。
上記強制循環扇21の例としては、加熱ベーキング可能なファンまたはダイヤフラムポンプを挙げることができる。Furthermore, as shown in FIG. 1, it is also one of the preferable embodiments of the apparatus of the present invention to provide a permeated
Further, when the
Examples of the forced
上記支持治具14は、長期間の繰返し使用によっても密封性が損なわれないものを用いることが好ましい。本発明の装置に好適に使用できる支持治具14としては金属ガスケットおよびエラストマーガスケットを挙げることができる。金属ガスケット基材としては、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミ合金、チタン合金、銀合金またはインジウム合金などが使用できる。
It is preferable to use the
また、本発明の装置においては、上記吸着脱離基材30を透過成分捕捉槽51内に設けることが好ましい。このような構成とすることにより、基材30への評価対象成分の吸着や脱離を均一化でき、測定の再現性を高めることができる。基材30の冷却手段としては、例えば、液体窒素等の冷媒容器52を設置し、基材30を収容した槽51を冷媒容器52中に浸漬する構造とすることが挙げられる。この場合、槽51の形成材料には、その熱伝導性が高く、かつ、低温にも耐えうるものを用いる。本発明は、上記構成に限定されず、基材30自体を液体窒素等の冷媒によって十分に冷却でき、冷却することで評価対象成分が基材30に吸着され、冷却が中止等されることで評価対象成分が脱離される構造となっていればいずれの方法でもよい。
また、透過した評価対象成分の、槽12又は槽13からの基材30への移動は、バルブを開けることによる拡散であってもよいが、槽51に循環扇を有する配管32を設置して、該配管を用いて大気圧にて気体を循環させてもよい。このようにすれば、より効率よく槽12又は槽13からの評価対象成分を基材30に吸着させることができる。In the apparatus of the present invention, it is preferable to provide the adsorption /
Further, the movement of the permeated evaluation target component from the
上記吸着脱離基材30としては、表面積の大きいものや熱伝導率が大きいものを用いることが好ましい。本発明の装置において好適に使用される吸着脱離基材30の素材は、評価対象成分に応じて決まり一概には言えないが、例えば、ゼオライト、活性炭、アルミニウム製のハニカム構造体、銅製のハニカム構造体および多孔質ステンレススチールなどの発泡金属を挙げることができる。
As the adsorption /
上記吸着脱離基材30の冷却温度も、吸着対象の評価対象成分に依存し一概には言えないが、例えば、液体窒素温度(−196℃)以下とする。液体窒素は安価であるので、測定を経済的に行うことができる。本発明者らの研究によれば、評価対象成分が水蒸気である場合、吸着脱離基材を液体窒素温度に冷却して水分を吸着させ、次いで、冷却した状態で透過成分捕捉槽51内を真空排気して槽内の気体を除去しても、基材に吸着した水分はほとんど昇華せず、損失しないことが明らかとなった。さらに、基材の冷却を中止するか或いは加熱することで基材に吸着した水分は速やかに昇華する。この結果、液体窒素冷却により基材30に吸着した水分量を正確に定量でき、正確な評価が可能となる。
The cooling temperature of the adsorption /
本発明の装置においては、前記槽11、12、13、51、チャンバ15、支持治具14およびバルブを有する配管などを構成する素材は、基材30の昇温時に気体放出速度が1×10-9Pa・m3/m2s以下であるものを用いることが好ましい。このような素材の例として銅、ステンレス鋼、アルミ合金、チタン合金および銀合金を挙げることができる。In the apparatus of the present invention, the materials constituting the
<透過性評価方法>
次に、本発明の透過性評価方法について図1を参照して説明する。本発明の透過性評価方法は、図1に記載の構成を有する本発明の透過性評価装置を用いて実施することができる。
該方法は、少なくとも被測定膜10を透過した評価対象成分を採取するための採取工程と、採取した評価対象成分を吸着脱離基材30に吸着固定する吸着固定工程と、該吸着固定された評価対象成分を基材30から脱離させ分析する分析工程を有する。
上記採取工程では、まず、透過成分導入槽11と透過成分通過槽12との間に被測定膜10を挟み込み、該膜10を挟む2つの密閉空間を形成する。次いで、透過成分導入槽11側の密閉空間に評価対象成分を、透過成分通過槽12側の密閉空間には不活性ガスを、両方の密閉空間が等圧となるようにそれぞれ導入する。次いで、上記槽11、12につながる管のバルブを全て閉じてから一定時間保持することにより、槽11と12内の評価対象成分の分圧の差によって評価対象成分が膜10を透過し、該透過した評価対象成分が槽12内に蓄積する。この透過のための保持時間は、膜10の透過性や評価対象成分により異なり一概には言えないが、例えば1〜20時間である。真空状態で行う従来の方法では、透過のための保持時間が40時間程度となることもあり、しかも、その測定感度は所望するレベルに遠く達していなかったことを考慮すると、本発明は、この保持時間のみでも画期的であり、その実用価値は極めて高い。評価対象成分を膜透過させる間、上記槽11、12につながる配管のバルブは全て閉じて保持してもよく、配管20、22のバルブを開いて槽13との間で気体を循環させてもよい。
上記槽11、12内の圧力は等圧であれば特に制限はないが、排気の労力を省くことができ、また、外部と差圧が生じることによる膜10への応力の発生を防止できるため大気圧とすることが好ましい。<Permeability evaluation method>
Next, the permeability evaluation method of the present invention will be described with reference to FIG. The permeability evaluation method of the present invention can be carried out using the permeability evaluation apparatus of the present invention having the configuration shown in FIG.
The method includes a sampling step for sampling at least the evaluation target component that has permeated through the measured
In the sampling step, first, the film to be measured 10 is sandwiched between the permeation
The pressure in the
上記吸着固定工程では、吸着脱離基材30を冷却して該基材に評価対象成分を吸着させる。この吸着は拡散によるものでもよいが、前記したように評価対象成分を含有する気体を循環して基材30に接触させることにより、より効率的に吸着を行うことができる。吸着固定工程では、膜10から放出される微量の可塑剤、油分などもあわせて吸着固定されるが、後述の通り、分離して検出できる。
評価対象成分を基材30に吸着させる時間は、膜10を透過した評価対象成分の量や基材30の性質により異なるが、通常10〜30分程度でよい。In the adsorption fixing step, the adsorption /
The time during which the evaluation target component is adsorbed on the
次いで、上記分析工程では、基材30の冷却を中止するか或いは加熱することで該基材の温度を上昇させて、該基材に吸着した評価対象成分を脱離させる。基材30の昇温は、気体放出速度が1×10-9Pa・m3/m2s以下となるように行うことが好ましい。また、昇温は基材30に吸着した評価対象成分の全量が5〜60分で脱離するように行うことが好ましく、5〜30分で脱離するように行うことがより好ましい。
分析手段が質量分析計のように真空排気を必要とする場合、分析工程は基材30または槽51の真空排気後に行う必要があるが、真空排気を必要としない分析手段を用いる場合には、脱離した評価対象成分を不活性ガスとともに分析手段に移動させてもよい。Next, in the analysis step, the cooling of the
When the analysis means needs to be evacuated like a mass spectrometer, the analysis step needs to be performed after the
基材30から脱離した評価対象成分の分析は、基材30の昇温と同時に行ことが好ましい。評価対象成分を膜10と接触させて該膜を透過させる採取工程の時間をX、基材30に吸着した評価対象成分の全量を脱離させるために昇温する時間をYとすると、本発明の評価方法では、真空排気しながら評価対象成分を分析する従来法に比べてX/Y倍の濃度の評価対象成分が検出に供されることとなる。例えば、採取工程Xが10時間、昇温時間Yを15分とすると、従来法の40倍の濃度の評価対象成分が分析工程に供される。さらに、基材30の昇温過程では評価対象成分が一様に脱離するのではなく、クロマトグラフィ分析と同様に特定のピーク(保持時間)をもって脱離する(図2参照)。このため、S/N比の大きい高感度な測定ができる。また、保持時間の違いに基づいて膜10から放出された微量の可塑剤や油分などと評価対象成分とを区別して検出できる。このため、上記評価対象成分の濃縮およびS/N比向上の相乗効果により、本発明の測定方法では従来法と比較して格段に優れた感度で透過性評価を行うことができる。評価対象成分が水蒸気である場合、水蒸気透過量の測定感度を、10-6g/m2/day程度まで上げることができる。The analysis of the component to be evaluated desorbed from the
該分析は、質量分析計、ガスクロマトグラフィまたは真空計のいずれかを用いて行うことが好ましい。
上記評価対象成分としては、水、酸素、二酸化炭素、窒素、エチレンガスまたは揮発性有機化合物を挙げることができる。
また、本発明の評価方法においては、上記採取工程の前に、あらかじめ前記2つの密閉空間を水分を除去して乾燥させた不活性ガスで置換しておくことが好ましい。これにより、装置内壁に付着または装置内に残留している酸素や水分などを除去することができ、測定の阻害要因を除去することができる。The analysis is preferably performed using any one of a mass spectrometer, a gas chromatography, and a vacuum gauge.
As said evaluation object component, water, oxygen, a carbon dioxide, nitrogen, ethylene gas, or a volatile organic compound can be mentioned.
In the evaluation method of the present invention, it is preferable that the two sealed spaces are replaced with an inert gas that has been dried and removed in advance before the sampling step. As a result, oxygen, moisture, or the like attached to or remaining in the inner wall of the apparatus can be removed, and a factor that hinders measurement can be removed.
また、本発明の透過性評価方法においては、チャンバ15内を気密状態とし、チャンバ15内を常に排気するかまたはチャンバ15内に評価対象成分を含まないガスを流して循環させることにより、上記膜10と槽11との間または膜10と槽12との間に気密漏れがあった場合でも、測定結果に及ぼす影響を軽微に抑えることができる。
上記吸着固定工程では、バルブを閉じて基材30と膜10との気体の連絡を絶つことにより、気体の冷却に伴い膜10の両側で差圧が生じることを避け、膜10にダメージを与えることを防止できる。具体的には、膜10に近い槽12と13との間で連絡を絶つことが好ましい。In the permeability evaluation method of the present invention, the inside of the
In the adsorption fixing step, by closing the valve and disconnecting the gas between the
<透過性評価対象>
本発明で透過性の評価対象とする被測定膜10の例としては、食品、医薬品、精密機器などのパッケージ用プラスチックフィルム、各種デバイス素子のバリア膜を挙げることができる。上記プラスチックフィルムの素材の一例として、PET(ポリエチレンテレフタル酸)、PC(ポリカーボネート)、PES(ポリエーテルスルホン)、COP(シクロオレフィンポリマー)が挙げられる。評価対象成分が透過する被測定膜10の面積の例として10cm2を挙げることができる。本発明の測定装置では、支持治具14で被測定膜10を挟み込むため種々の厚さの被測定膜10に対応でき、膜厚に特に制限はないが、例えば、150μmの膜を評価対象とできる。<Permeability evaluation target>
Examples of the film to be measured 10 to be evaluated for permeability in the present invention include plastic films for packaging such as foods, pharmaceuticals, and precision instruments, and barrier films for various device elements. Examples of the material for the plastic film include PET (polyethylene terephthalic acid), PC (polycarbonate), PES (polyether sulfone), and COP (cycloolefin polymer). An example of the area of the film to be measured 10 through which the evaluation target component permeates can be 10 cm 2 . In the measuring apparatus of the present invention, since the film to be measured 10 is sandwiched by the
<使用例>
次に、評価対象成分が水蒸気である場合を例として、図1を参照しながら、本発明の装置および方法を説明する。本発明の装置では、評価対象成分である水蒸気を槽11に供給する。水蒸気は、評価対象成分貯槽40からバルブを有する配管41を経由して導入口60から槽11に供給され、排気口62を経て循環され、槽11内は飽和または所定分圧の水蒸気によって満たされる。槽11の開口部には槽12の開口部が当接されており、これらの当接部には、膜10の支持治具14が設けられており、これらの支持治具14によって膜10が気密状態に支持される。<Usage example>
Next, the apparatus and method of the present invention will be described with reference to FIG. 1, taking as an example the case where the component to be evaluated is water vapor. In the apparatus of the present invention, water vapor that is a component to be evaluated is supplied to the
膜10を介して槽11に対向して槽12が設けられており、該槽12内は不活性ガスのタンク87から供給される高純度不活性ガスによって置換され、槽11と同じ圧力(例えば、1気圧)に維持されている。また、高純度不活性ガスは、槽11、12を収納しているチャンバ15内にも供給され、槽11内の水蒸気が膜10以外の部分から槽11、12などに周り込まないようにされている。
A
配管20、22のバルブを閉じ、上記の状態で所定時間(例えば、1〜12時間)放置することで、槽11と槽12内の水蒸気分圧の差によって水蒸気が膜10を透過して槽12内に蓄積する。所定時間(例えば、1〜12時間)経過後に配管20、22のバルブを開け、強制循環扇21を作動させて、槽12内に蓄積した水蒸気を槽13内に誘導する。若しくは、管20、22のバルブを開け、加熱ベーキング可能なファン若しくはダイヤフラムポンプを用いて槽12と槽13の気体を強制循環させながら、所定時間(例えば、1〜12時間)放置して透過した水蒸気を槽12と槽13に蓄積してもよい。
By closing the valves of the
次いで配管20、22のバルブを閉じ、被測定膜10を大気圧下に保ったまま、槽12と槽13との間の気体交換を絶つ。槽13内の水蒸気は、冷却手段52(例えば、液体窒素容器)を備えた水蒸気捕捉槽51に拡散により送られ、所定時間(例えば、10〜30分間)待つことにより、槽51内に設けられている水蒸気吸着脱離基材30により水蒸気が吸着固定される。このとき、膜10から放出される微量の可塑剤、油分などの有機成分も吸着固定される。この状態で、バルブを有する配管71を経由して超高真空排気装置73により槽51内を排気する(例えば、10-5Pa)ことで、槽51内に存在する不活性ガスが除去される。Next, the valves of the
超高真空排気後には、液体窒素による冷却を中止するか、或いは不図示のヒータにより槽51を一定昇温で加熱することで、吸着脱離基材30に吸着された水分を気化させる。気化した水蒸気の水蒸気分圧を質量分析計72によって検出し、検出結果がコンピュータ90で解析される。そして、その解析結果に基づいて膜10の水蒸気透過度の算出および評価が行われる。
After the ultra-high vacuum exhaust, the water adsorbed on the adsorption /
次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
<実施例1>
本発明の透過性評価方法を、本発明の装置を示す図1を参照して具体的に説明する。本実施例では、被測定膜10として、既存の装置では、水蒸気透過度が5.3×10-3g/m2/dayであると測定されているものを試験片(尾池工業提供)として用いた。Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
<Example 1>
The permeability evaluation method of the present invention will be specifically described with reference to FIG. 1 showing the apparatus of the present invention. In this embodiment, as the film to be measured 10, a test piece (provided by Oike Kogyo Co., Ltd.) whose water vapor permeability is measured to be 5.3 × 10 −3 g / m 2 / day in an existing apparatus is used. Used as.
本発明の透過性評価装置の槽11と槽12の当接部の間に被測定膜10である試験片を挟み、固定した。当該試験片が槽11中の気体と接触する面の面積は約10cm2である。なお、上記槽11と槽12の当接部には、エラストマーであるバイトン(登録商標)製支持治具14が設けられ、これが試験片と密着し、支持している。
次いで、槽12、槽13およびチャンバ15内を不活性ガスで置換した。その後、槽11内に飽和水蒸気(1気圧)を満たし、槽12内を1気圧に維持し、槽13との循環を行いながら15時間放置した。15時間経過後バルブ20、22を閉じ槽12との気体の移動が起こらないようにしてから、槽13内の水蒸気を槽51内の吸着脱離基材30に30分間吸着させた。この際、槽51は、冷却手段52である液体窒素容器内に設置され液体窒素温度に冷却されている。なお、基材30としては、スウェージロック社製のエアフィルター用多孔質ステンレス材を使用した。30分間の吸着終了後、配管50のバルブを閉じ、配管71のバルブを開け、超高真空排気装置73によって不活性ガスを20分間排気した。A test piece as the film to be measured 10 was sandwiched and fixed between the contact portions of the
Subsequently, the inside of the
液体窒素容器52から液体窒素を取り除くことで、基材30を昇温しながら水蒸気分圧を分析手段72である質量分析計によって検出し、検出結果をコンピュータ90で解析した。槽51の温度は、−169℃から−100℃までの間は一定昇温速度(12℃/分)で上昇したことが、槽51に取り付けた熱電対温度計の測定により確かめられた。
By removing liquid nitrogen from the
質量分析計(アネルバQIG−066)の質量18amu(H2Oに対応する)の出力(イオン電流、単位:pA)を時間に対してプロットした結果を図2に示した。図2から、明確な水のピークを示す信号が得られていることがわかる。ピーク形状が理論形状と異なっている理由は、ステンレス外壁を持つ槽51に加熱の際の温度むらがあるためだと考えられるが、熱伝導に優れた銅などを利用することにより改善可能である。FIG. 2 shows the result of plotting the output (ion current, unit: pA) of the mass 18 amu (corresponding to H 2 O) of the mass spectrometer (Anelva QIG-066) against time. FIG. 2 shows that a signal indicating a clear water peak is obtained. The reason why the peak shape is different from the theoretical shape is considered to be due to uneven temperature during heating in the
ピーク強度は、バックグラウンドに対して十分な大きさを持っており、本実施例で用いた15時間という透過時間は、本実施例で用いた被測定膜には十分過ぎるものであったと考えられる。バックグラウンドのばらつきは8×10-13A未満であり、バックグラウンドを引いたピークの強度は2×10-11A以上であるから、本実施例の約1/250の信号、すなわち、2×10-5g/m2/dayの感度の測定がこの装置により15時間で行えることがわかる。The peak intensity is sufficiently large with respect to the background, and the transmission time of 15 hours used in this example is considered to be too much for the film to be measured used in this example. . The background variation is less than 8 × 10 −13 A, and the intensity of the peak minus the background is 2 × 10 −11 A or more. Therefore, the signal of about 1/250 of this example, that is, 2 × It can be seen that the sensitivity of 10 −5 g / m 2 / day can be measured with this apparatus in 15 hours.
バックグラウンドの信号が時間の経過とともに減少しているのは、容器に吸着した水蒸気がポンプによって排気されている効果によるものである。本実施例で用いた真空配管は、ステンレススチール製である。ステンレススチールに比べて水蒸気吸着の少ない素材を用いることにより、バックグラウンドを1/100に下げることは容易である。 The background signal decreases with time because of the effect that the water vapor adsorbed on the container is exhausted by the pump. The vacuum piping used in this example is made of stainless steel. By using a material with less water vapor adsorption than stainless steel, it is easy to lower the background to 1/100.
以上から、本発明の方法により1×10-6g/m2/dayの水蒸気透過量(本実施例の1/20)を3時間程度(実施例の1/5)で測定することが可能であることが示された。さらに、繰り返し測定しても精度よく測定できた。From the above, it is possible to measure the water vapor transmission rate of 1 × 10 −6 g / m 2 / day (1/20 of this example) in about 3 hours (1/5 of the example) by the method of the present invention. It was shown that. Furthermore, it was possible to measure with high accuracy even by repeated measurement.
<実施例2>
本実施例では、被測定膜10として、特開2007−134099号公報に記載された構成のバリア膜をポリエステルフィルム上に形成したものを試験片として用いた。図3に、試験に用いた試験片の構成を示した。試験片1は、ポリ尿素とアルミナを交互に7層形成したもので、試験片2は、ポリ尿素とアルミナを交互に11層形成したものである。<Example 2>
In this example, as the film to be measured 10, a barrier film having a configuration described in JP 2007-134099 A was formed on a polyester film as a test piece. FIG. 3 shows the configuration of the test piece used in the test. The
被測定膜10として上記試験片1を用い、被測定膜10を槽51内の水蒸気に暴露し、透過させる時間を15時間から3時間に短縮したこと以外は実施例1と同様にして水蒸気を槽51に吸着させた。
その後、液体窒素容器52から液体窒素を取り除き、さらに、槽51を一定の速度で昇温(10℃/分)しながら水蒸気分圧を質量分析計72によって検出し、検出結果をコンピュータ90で解析した。その結果、試験片1の水蒸気透過度は、5.6×10-3g/m2/dayであった。The
Thereafter, the liquid nitrogen is removed from the
<実施例3>
被測定膜10として試験片2を用いたこと以外は実施例2と同様にして測定を行ったところ、水蒸気透過度は、5×10-6g/m2/dayであった。
実施例2および3の測定は、感度が高く、また再現性もよかった。測定時間は、約3時間以内で行うことができた。これに対して従来の測定では、数日測定に要していた。<Example 3>
When the measurement was performed in the same manner as in Example 2 except that the test piece 2 was used as the film to be measured 10, the water vapor permeability was 5 × 10 −6 g / m 2 / day.
The measurements of Examples 2 and 3 were highly sensitive and reproducible. The measurement time could be performed within about 3 hours. On the other hand, the conventional measurement required several days of measurement.
<比較例1>
図8に記載の構成を有する公知の透過性評価装置を用いて、試験片1の水蒸気透過率測定を実施した。図8に記載の装置では、透過成分導入槽11を高温高湿槽とし、被測定膜10を真空槽92との境に設置する。
まず、槽92を真空排気し、該槽内の水蒸気分圧を測定したところ3.39×10-6Paであった。次いで、乾燥窒素を加湿手段93で加湿し、これを槽11に導入することにより、槽11に水蒸気を導入した。水蒸気導入から80分後の真空槽92内の水蒸気分圧は3.51×10-6Paとなった。図4に示した圧力変化から水蒸気透過量を計算すると、図5に示すように5.7×10-3g/m2/dayとなる。分圧計の表示は、小数点以下2桁であり、分圧変化から測定限界を求めると5×10-4g/m2/dayとなり、市販の水蒸気透過率測定器の測定限界と一致する。この例では測定精度が悪く誤差が大きかった。<Comparative Example 1>
The water vapor permeability of the
First, the
<比較例2>
被測定膜10として、試験片1に代えて試験片2を使用したこと以外は比較例1と同様にして、水蒸気透過率測定を実施した。水蒸気導入前の真空槽内水蒸気分圧は3.42×10-6Paであり、水蒸気導入後80分で真空槽内水蒸気分圧は3.42×10-6Paとなり圧力変化は見られなかった。これは、試験片2の水蒸気透過量が5×10-4g/m2/day以下であることを示している。<Comparative example 2>
Water vapor permeability was measured in the same manner as Comparative Example 1 except that the test piece 2 was used in place of the
<比較例3>
被測定膜10として、試験片1に代えて試験片1、2に用いた基板フィルムを使用したこと以外は比較例1と同様にして、水蒸気透過率を測定した。水蒸気導入前の真空槽内の水蒸気分圧は3.22×10-6Paであり、水蒸気導入から80分後の真空槽内の水蒸気分圧は1.47×10-4Paであった。図6に示した圧力変化から試験片1、2の水蒸気透過量を計算すると、図7に示すように7g/m2/dayとなる。<Comparative Example 3>
The water vapor transmission rate was measured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the substrate film used for the
本発明によれば、各種膜の水蒸気透過性や酸素透過性を、高精度かつ効率的に測定することができる。 According to the present invention, water vapor permeability and oxygen permeability of various membranes can be measured with high accuracy and efficiency.
10:被測定膜
11:透過成分導入槽
12:透過成分通過槽
13:透過成分貯槽
14:支持治具
15:チャンバ
20、22:バルブを有する配管
21:強制循環扇
30:吸着脱離基材
32:循環扇を有する配管
40:評価対象成分貯槽
41、42、50:バルブを有する配管
51:透過成分捕捉槽
52:冷却手段
60、64、66、68:導入口
62、69:排気口
70:温度調節手段
71、81〜86:バルブを有する配管
72:分析手段
73:超高真空排気装置
80:不活性ガス供給機構
87:不活性ガスタンク
90:コンピュータ
91:水分除去器
92:真空槽
93:加湿手段
94:湿度センサ
95:排気手段
96:サンプル台10: film to be measured 11: permeation component introduction tank 12: permeation component passage tank 13: permeation component storage tank 14: support jig 15:
Claims (8)
該装置は、少なくとも、透過成分導入槽(11)と透過成分通過槽(12)とを有するチャンバ(15)と、透過成分捕捉槽(51)内に設けられた、冷却によって評価対象成分を吸着し、冷却の中止或いは加熱によって評価対象成分を脱離する吸着脱離基材(30)と、上記槽(51)内を排気するための高真空排気装置(73)と、評価対象成分を分析するための分析手段(72)と、不活性ガスを少なくとも透過成分通過槽(12)に供給するための機構(80)とを備え、
上記チャンバ(15)内の上記槽(11)と上記槽(12)には、互いに向かい合う側の当接面に上記膜(10)の支持治具(14)が配置され、該支持治具(14)で上記膜(10)を支持した場合に、該膜(10)の一方の面と上記槽(11)の内壁との間および膜(10)の他方の面と上記槽(12)の内壁との間にそれぞれ密封空間が形成される構造を有しており、
上記槽(11)には、評価対象成分の導入口(60)と排気口(62)とが設けられており、
上記槽(12)は、バルブを有する配管を介して、被測定膜(10)を透過した評価対象成分を上記吸着脱離基材(30)へと移動できる構造をしており、
上記槽(12)と上記吸着脱離基材(30)との間に、必要に応じて透過成分貯槽(13)が設けられ、該槽(13)を有する場合、該槽(12)と槽(13)とは、バルブを有する配管を介して、或いは必要に応じてバルブおよび強制循環扇を備えた配管を介して連結され、上記槽(13)と基材(30)とはバルブを有する配管を介して連結され、
上記吸着脱離基材(30)は、冷却されることで評価対象成分を吸着し、冷却した状態で透過成分捕捉槽(51)内を上記高真空排気装置(73)で排気した後に、冷却が中止されるか或いは加熱がされることで該評価対象成分を脱離するものであり、
上記分析手段(72)は、上記基材(30)から脱離された評価対象成分を検出する機能を有するものであることを特徴とする透過性評価装置。A permeability evaluation apparatus for evaluating a permeation component of a film to be measured (10),
The apparatus adsorbs a component to be evaluated by cooling provided at least in a chamber (15) having a permeation component introduction tank (11) and a permeation component passage tank (12) and a permeation component capture tank (51). Then, the adsorption / desorption base material (30) that desorbs the evaluation target component by stopping cooling or heating, the high vacuum exhaust device (73) for exhausting the inside of the tank (51), and the evaluation target component are analyzed. Analyzing means (72) for carrying out, and a mechanism (80) for supplying an inert gas to at least the permeation component passage tank (12),
In the tank (11) and the tank (12) in the chamber (15), a support jig (14) of the film (10) is disposed on the contact surfaces facing each other, and the support jig ( 14), when the membrane (10) is supported, between the one surface of the membrane (10) and the inner wall of the tank (11) and the other surface of the film (10) and the tank (12). Each has a structure in which a sealed space is formed between the inner wall and
The tank (11) is provided with an introduction port (60) and an exhaust port (62) for components to be evaluated,
The tank (12) has a structure capable of moving the evaluation target component that has passed through the measurement target membrane (10) to the adsorption / desorption substrate (30) through a pipe having a valve.
When the permeation component storage tank (13) is provided between the tank (12) and the adsorption / desorption substrate (30) as necessary, and the tank (13) is provided, the tank (12) and the tank (13) is connected through a pipe having a valve or, if necessary, through a pipe having a valve and a forced circulation fan, and the tank (13) and the substrate (30) have a valve. Connected through piping,
The adsorbing / desorbing substrate (30) adsorbs the component to be evaluated by being cooled, and in the cooled state, the permeation component capturing tank (51) is evacuated by the high vacuum evacuation device (73), and then cooled. Is eliminated or the component to be evaluated is desorbed by heating,
The permeability evaluation apparatus, wherein the analysis means (72) has a function of detecting an evaluation target component detached from the base material (30).
該方法は、被測定膜を透過した評価対象成分を採取するための採取工程と、採取した評価対象成分を吸着脱離基材に吸着固定する吸着固定工程と、評価対象成分を分析する分析工程とを有し、
上記採取工程において、チャンバ内にて被測定膜を挟んで互いに向かい合う位置に2つの密封空間を形成し、両方の密封空間が等圧となるように、片方の密封空間に評価対象成分を、もう一方の密封空間に不活性ガスを供給し、両方の密封空間内の評価対象成分の分圧の差によって上記被測定膜を透過した評価対象成分を該不活性ガスが供給されている一方の密封空間に集め、
上記吸着固定工程において、冷却されることで評価対象成分を吸着し、冷却が中止されるか或いは加熱がされることで該評価対象成分を脱離する吸着脱離基材を用い、冷却した該吸着脱離基材に上記で採取した評価対象成分を拡散或いは気体の循環により移動させて該吸着脱離基材に評価対象成分を吸着固定し、該吸着脱離基材を冷却した状態で真空排気した後、
上記分析工程において、上記吸着脱離基材の冷却を中止するか或いは加熱することにより評価対象成分を脱離させて分析を行うことを特徴とする透過性評価方法。A permeability evaluation method for evaluating a permeation component of a membrane to be measured,
The method includes a collecting step for collecting the evaluation target component that has passed through the measurement target film, an adsorption fixing step for adsorbing and fixing the collected evaluation target component to the adsorption / desorption base material, and an analysis step for analyzing the evaluation target component And
In the sampling step, two sealed spaces are formed at positions facing each other across the film to be measured in the chamber, and the component to be evaluated is added to one sealed space so that both sealed spaces have equal pressure. An inert gas is supplied to one sealed space, and the sealed target to which the inert gas is supplied is the evaluation target component that has passed through the measured film due to the difference in partial pressure of the evaluated target component in both sealed spaces. Gather in space,
In the adsorption / fixing step, the component to be evaluated is adsorbed by being cooled, and the cooled / desorbed substrate is used to desorb the component to be evaluated by being cooled or heated. The component to be evaluated collected above is moved to the adsorption / desorption substrate by diffusion or gas circulation, and the component to be evaluated is adsorbed and fixed on the adsorption / desorption substrate, and the adsorption / desorption substrate is cooled and vacuumed. After exhausting
In the analyzing step, the permeability evaluation method is characterized in that the analysis is performed by desorbing the component to be evaluated by stopping cooling or heating the adsorption / desorption substrate.
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