JP6865458B2 - ガスバリア試験方法及び試験用治具 - Google Patents

Description

本発明は、水や酸素分子の透過を防止するガスバリアフイルム特に有機太陽電池や有機ＥＬの保護フイルムのガスバリア性（ガス透過性）の性能評価試験において使用されるガスバリア試験装置に装備される治具であって、例えば、樹脂系フイルムに無機化合物を成膜させたガスバリアフイルムを試験片として１つのセル又はユニットにセットする際の当該セル又はユニットに用いる試験用治具及び試験方法に関するものである。

現在利用されているガスバリア試験装置においては、包装用フイルムや太陽電池のバックシートなどのガスバリア試験、即ち、水蒸気、酸素又は二酸化炭素等の各種ガスの透過性能試験を行うことができるものである。

例えば、プラスチック包装材料のガス透過性試験を行う場合には、一つのユニット、チャンバー又はセル内に当該被試験フィルムを配設して、この被試験フィルムによって区画される２つのチャンバーの一方のチャンバー内には、透過試験の目的とする透過試験対象ガスを含む気体を流入させ、他方のチャンバーには当該透過試験の目的とするガスを含まないキャリアガスを流入させ、後者のキャリアガス内に前記透過試験対象ガスがキャリアガス内に侵入した透過量をセンサーが測定して、当該被試験フィルムのガス透過性試験を行うものである。

このようなガスバリア試験装置として図４及び図５に示すものを本願出願人が先に提案した（特願２０１６−７３５５号）。
図４は、上記ガスバリア試験装置の分解説明図である。
図５は、上記ガスバリア試験装置のＢセルの断面説明図である。

このガスバリア試験装置３０は、水蒸気透過試験装置であり、正面の前面側に被試験フィルムをセットすることができるＡセル３２及びＢセル３１が左右に対称位置に設けられている。

内部構造については、図５を用いて説明するが、Ａセル３２及びＢセル３１の外側にはセル外側被覆部材３１ｓ及び３２ｓが被覆され、セル固定用治具１０の回動枠体１２、１２の先端部の固定手段１３によって、前記セル外側被覆部材３１ｓ及び３２ｓの被覆が押圧されて固定される。

それぞれのセル３１、３２には、キャリアガスを送入する導入管及び被試験ガスである所定濃度の水蒸気を含むガスを送入する導入管が接続されている。
これらの導入管及び導出管は、装置３０内部に配設させることもできる。

上記セル３１、３２の内部では、セットされた被試験フィルムによって区画された２つの小室のそれぞれに上記キャリアガス及び水蒸気を含むガスが送り込まれ、導出されたキャリアガス内の水蒸気量をセンサーによって計測し、試験が行われる。

まず、被試験フィルムＦの内側にはフィルム保持板３３が配置される。
このフィルム保持板３３に被試験フィルムＦを接合して保持し、ガスバリア試験装置３０の取付部４０の図中右側側面部に接合される。

被試験フィルムＦの外側には固定用のマグネットシート３４を配置し、その外側からセル外側被覆部材３１ｓを接合するのである。
このセル外側被覆部材３１ｓの略中央部位３１ｃを固定手段１３が押圧し、固定することができる。

ガスバリア試験装置３０の取付部４０の図中右側側面のセル外側被覆部材３１ｓを被覆する部分には、キャリアガスを導入する導入口３５が設けられ、またその下側には、キャリアガスを導出する導出口３６が設けられている。
図中、４４は、透過試験を行う透過試験対象ガス（ここでは水蒸気）を含む被試験用ガスが導入される導入路を示し、４５は、当該被試験用ガスが導出される導出路を示している。

従って、Ｂセル３１のセル外側被覆部材３１ｓをガスバリア試験装置３０の取付部４０に固定すると、被試験フィルムＦによって、その内側である取付部４０の側に小室が形成され、この小室内にキャリアガスの導入口３５からキャリアガスが導入され、その導出口３６から、被試験フィルムＦを透過した水蒸気を含むキャリアガスが導出されるのである。

この導出されたキャリアガス内に含まれた水蒸気量をセンサーによって検知し、測定することにより、被試験フィルムＦの水蒸気透過性能が試験されるのである。

図５は、上記Ｂセルの部分の断面説明図であり、ガスバリア試験装置の取付部４０の凹所４１には、キャリアガスの導入口３５及び導出口３６が設けられている。

被試験フィルムＦは、上記した通り、内側にはフィルム保持板とその外側にはマグネットシートが接合され、その外側からセル外側被覆部材３１ｓが接合され、固定される。

このように、被試験フィルムＦが取付部４０の側面に接合されてセル外側被覆部材３１ｓが固定されることにより、上記取付部４０の凹所４１の部分に内側小室４２が形成される。

他方、被試験フィルムＦの外側には、外側小室４３が形成される。
そして、この外側小室４３には、取付部４０からセル外側被覆部材３１ｓへと導通路が形成され、この導通路が導入路４４となり、この導入路４４から例えば水蒸気を含む窒素ガス等の被試験用ガスが導入される。

他方、この外側小室４３から上記水蒸気を含む窒素ガスを導出する導出路４５が形成され、所定濃度の水蒸気を含む被試験用ガスが上記外側小室４３を流通することとなる。
内側小室４２には、キャリアガスとしての窒素ガスを流通させているために、上記被試験フィルムＦを透過した水蒸気は、このキャリアガス内に含まれ、センサーへと流入し、測定されることとなるのである。

以上のように、被試験フィルムＦをＢセル３１内にセットし、外側小室４３内には測定される透過ガスを含む被試験用ガスを流通させ、内側小室４２内にはキャリアガスを流通させ、後者のキャリアガス内への透過ガスを検知及び測定することにより被試験フィルムＦのガス透過性能を試験することができるのである。

上記の構成は、反対側に設けられているＡセル３２の構成と全く同一であり、対称構造を有している。
このＡセル３２及びＢセル３１を形成するセル外側被覆部材３１ｓ、３２ｓを外側から押圧し固定するのがセル固定用治具１０である。

上記従来例のように、従来のガスバリア試験装置においては、被試験フィルム等を平面状にフラットな状態に固定して、この被試験フィルムの両側にキャリアガスと透過試験対象ガスを含むガスを流通させ、透過試験対象ガスの透過度をキャリアガス内に含まれた透過対象ガスを測定して試験を行なっていたのである。

ところが、実際の製品においては、曲面をもったデイスプレイやボトル形状等の各種の形態を有しており、円筒形のもの、角部にアールを有する略四角柱形状のもの、或いは、胴部にクビレ部を有するもの等々と、各種の形態のものがあり、その製品の側面部には湾曲部が存在しており、完全に平面状に形成されている部分はその一部であることが解る。

そこで、本発明においては、従来のガスバリア試験装置での試験において、フィルムやシート状の試験片を試験用セルや試験用ユニットにセットする際に、単に平面状にセットするのではなく、曲面状に、即ち、試験片にストレスを付加した状態に、換言すれば、実際の製品と同じ形態として同じ条件で試験できるようにすることが本発明の課題となる。

上記課題を解決するために、本発明の第１のものは、容器や各種フィルムを形成する被試験フィルムや被試験シートである試験片のガス透過性試験をガスバリア試験装置を用いて行うガスバリア試験方法であって、前記ガスバリア試験装置内の一つの試験ユニット又は試験セルにおいて、前記試験片によって仕切られた２つの空間に透過試験対象ガスと前記試験片のガス透過度を測定するためのキャリアガスを流通させ、このキャリアガス内に前記試験片を透過し、侵入した透過対象ガスを測定することにより、当該透過対象ガスの透過度を測定するガスバリア試験装置を用いたガスバリア試験方法において、
前記試験片を湾曲させた状態にしてストレスを負荷した状態で前記試験ユニット又は試験セルに固定して前記ガスバリア試験を行うことを特徴とするガスバリア試験方法である。

本発明の第２のものは、容器や各種フィルムを形成する被試験フィルムや被試験シートである試験片を湾曲させた状態で試験ユニット又は試験セルにセットすることができる試験片のガスバリア試験用治具であって、
本体部が内部にキャリアガスを流通させることができる流路を有し、その一側面が湾曲状に形成され、この一側面に透孔を形成し、この透孔を被覆するように前記試験片を気密に接合し、更に、この試験片の周縁部を押圧し、内部に空間を有する試験片押えブロックを備え、この試験片押えブロックに透過試験対象ガスの流入口と排出口を設けて当該透過試験対象ガスを流通させ、前記試験片を透過した透過試験対象ガスを含むキャリアガスを測定することによって透過対象ガスを測定することができることを特徴とするガスバリア試験用治具である。

上記第１の発明においては、容器や各種フィルムを形成する被試験フィルムや被試験シートである試験片のガス透過性試験をガスバリア試験装置を用いて行うガスバリア試験方法であって、前記ガスバリア試験装置内の一つの試験ユニット等において、前記試験片によって仕切られた２つの空間に透過試験対象ガスと前記試験片のガス透過度を測定するためのキャリアガスを流通させ、このキャリアガス内に前記試験片を透過し、侵入した透過対象ガスを測定することにより、当該透過対象ガスの透過度を測定するガスバリア試験装置を用いたガスバリア試験方法において、前記試験片を湾曲させた状態にしてストレスを負荷した状態で前記試験ユニットに固定して前記ガスバリア試験を行うことを特徴とするものであり、これによって、試験片をより製品と同じ形態においてガスバリア試験を実施することができるために、より実際の製品のガス透過度を試験することが可能となるのである。

本発明の第２のものにおいては、容器や各種フィルムを形成する被試験フィルムや被試験シートからなる試験片を湾曲させて試験ユニットにセットすることができる曲面試験片の測定用治具であって、本体部が内部にキャリアガスを流通させることができる流路を有し、その一側面が湾曲状に形成され、この一側面に透孔を形成し、この透孔を被覆するように試験片を気密に接合し、更に、この試験片の周縁部を押圧でき、内部に空間を有する押えブロックを備え、この押えブロックに透過試験対象ガスの流入口と排出口を設けて当該透過試験対象ガスを流通させ、前記試験片を透過した透過試験対象ガスを含むキャリアガスを測定することによって透過対象ガスを測定することができるガスバリア試験用治具である。
この測定用治具により、上記第１の発明と同様に、より実際の製品の形態に即してガスバリア試験を実施することができることとなる。

本発明に係るガスバリア試験装置におけるガスバリア試験用治具の横断面模式図である。 上記ガスバリア試験用治具の試験片押えブロックを取り除いた状態の全体斜視模式図である。 上記ガスバリア試験用治具の透視平面模式図である。 従来のガスバリア試験装置の分解説明図である。 上記従来のガスバリア試験装置のＢセルの断面説明図である。

以下、添付の図面と共に本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るガスバリア試験装置におけるガスバリア試験用治具の横断面模式図である。
図２は、上記ガスバリア試験用治具の試験片押えブロックを取り除いた状態の全体斜視模式図である。
図３は、上記ガスバリア試験用治具の透視平面模式図である。

このガスバリア試験用治具２０は、内部空間を有する蒲鉾型のセルブロック２１と、このセルブロック２１の湾曲面に設けられた透孔２２を被覆し、前記透孔２２に張り渡される試験用フィルムや試験用シート等の試験片Ｆの周縁部を押えるための試験片押えブロック２４とから構成される。

セルブロック２０は、上記した通りその外観は蒲鉾型を呈し、その両端部にはキャリアガスを導入するための導入口２１ｉ、及び、キャリアガスを排出する排出口２１ｈが設けられている。
また、このセルブロック２０の湾曲面２１ｗには透孔２２が設けられており、この透孔２２を被覆するように試験片Ｆが張設される。

この試験片Ｆの周縁部を押えるのが試験片押えブロック２４である。
この試験片押えブロック２４の内側には窪みが形成され、この試験片押えブロック２４によって試験片Ｆの周縁部をセルブロック２１の湾曲面２１ｗに気密に接合し、押えることができる

試験片Ｆの周縁部にＯ−リング２６を配設して試験片押えブロック２４によって試験片Ｆを気密に押えることができる。
従って、試験片押えブロック２４によって試験片Ｆをセルブロック２１に気密にセットすることにより、試験片Ｆの上方に空間部２７が形成される。

試験片押えブロック２４には、透過試験対象ガスが導入される導入口２４ｉ及びこのガスを排出する排出口２４ｈが設けられており、試験対象ガスを上記空間部２７内に流通させることができる。

尚、上記試験片押えブロック２４をセルブロック２１に固定する手段は従来の各種手段を利用することができ、螺子、クリップ並びに止めバンド等による固定手段を利用することができる。

また、上記Ｏ−リング２６は、試験片Ｆの周縁部の全体に渡り設けずともよく、その一部に配設するものであってもよい。
次に、試験手順について説明する。

まず、セルブロック２１の透孔２２を外側から覆うように試験片Ｆを透孔２２の周縁部に接合する。
このとき試験片は、セルブロック２１の湾曲面２１ｗに沿うように湾曲状態に接合される。

次に、この試験片Ｆの周縁部にＯ−リング２６を配設し、その上に試験片押えブロック２４を接合し、螺子等の固定手段によって前記試験片押えブロック２４を固定する。

ここで、上記フィルムから成る試験片Ｆをセルブロックに接合する際に、接着テープを利用することもできる。
即ち、試験片Ｆを略矩形形状の上記透孔２２のサイズに合わせて一回り大きく裁断し、その４辺に接着テープで、試験片Ｆを透孔２２の周縁部に接着することもできる。

その後に試験片押えブロック２４を固定することができる。
上記試験片Ｆを透孔２２の周縁部に接着するに当たり、上記透孔２２の周縁部にグリースを塗布することも自由である。
また、試験片Ｆの曲率を変更する際には、蒲鉾型のセルブロック２１の湾曲面２１ｗの半径長さの異なるものを何種類か用意しておけばよい。

以上のようにして、試験片Ｆをガスバリア試験用治具２０にセットした後に、セルブロック２１の導入口２１ｉからキャリアガス、例えば窒素ガスを導入し、その排出口２１ｈから排出させて、キャリアガスを流通させ、他方、試験片押えブロック２４の導入口からは、例えば透過対象ガスである所定湿度の水蒸気を導入させ、その排出口２１ｈから当該水蒸気を排出させて、試験片押えブロック２４内部の空間部２７内から試験片Ｆを透過し、セルブロック２１の内部空間に侵入し、当該透過対象ガスである水蒸気を含むキャリアガスがセルブロック２１の排出口２１ｈから排出され、当該キャリアガスに含まれた水蒸気の量を測定することにより試験片Ｆのガスバリア性能を試験することができることとなるのである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明においては以下の通り各種設計変更することができる。
セルブロックは、上記の実施形態では蒲鉾型を有しているが、その形状及び大きさは適宜必要に応じて変更することができる。

要するに、その一部に適宜曲率の湾曲面を有し、その湾曲面に透孔が設けられていればよい。
実際の試験装置には、このガスバリア試験用治具を２つ取り付けて、同時に２つの試験片の試験を行うことができるように構成することもできる。

試験片Ｆをセルブロックの透孔にセットし、固定する試験片押えブロックについてもその構成は自由に設計することができ、内部に空間部を設け、透過試験対象ガスを導入する導入口と排出口が設けられていればよい。
この試験片押えブロックのセルブロックへの固定も各種の固定手段を用いて固定することができる。

試験片をセルブロックの透孔に接合する際も、試験片の周縁部に両面接着テープを用いて接着するようにしてもよいし、要は、試験片を気密に透孔部分を被覆するように接合し、試験片押えブロックによって固定できればよい。

以上、本発明においては、試験片を湾曲状態にしてセルブロックにセットしてガスバリア試験を行うことができるようにしたものであり、これによってより現実の製品に近い状態でガス透過試験を行うことができるようにした試験方法及び試験用治具を提案することができた。

１０ セル固定用治具
１３ 固定手段
２０ ガスバリア試験用治具
２１ セルブロック
２１ｉ 導入口
２１ｈ 排出口
２１ｗ 湾曲面
２２ 透孔
２４ 試験片押えブロック
２４ｉ 導入口
２４ｈ 排出口
２６ Ｏ−リング
２７ 空間部
３０ ガスバリア試験装置
３１ Ｂセル
３１ｓ、３２ｓ セル外側被覆部材
３２ Ａセル
３３ フィルム保持板
３４ マグネットシート
３５ 導入口
３６ 導出口
４０ 取付部
４１ 凹所
４２ 内側小室
４３ 外側小室
４４ 導入路
４５ 導出路

Claims (1)

1. 容器や各種フィルムを形成する被試験フィルムや被試験シートである試験片を湾曲させた状態で試験ユニット又は試験セルにセットすることができる試験片のガスバリア試験用治具であって、
   本体部が内部にキャリアガスを流通させることができる流路を有し、その一側面が湾曲状に形成され、この一側面に透孔を形成し、この透孔を被覆するように前記試験片を気密に接合し、更に、この試験片の周縁部を押圧し、内部に空間を有する試験片押えブロックを備え、この試験片押えブロックに透過試験対象ガスの流入口と排出口を設けて当該透過試験対象ガスを流通させ、前記試験片を透過した透過試験対象ガスを含むキャリアガスを測定することによって透過対象ガスを測定することができることを特徴とするガスバリア試験用治具。

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