JPH01134231A

JPH01134231A - 表面水分測定装置

Info

Publication number: JPH01134231A
Application number: JP63256065A
Authority: JP
Inventors: Helmut Lask; ヘルムート・ラスク; Arno Holst; アルノ・ホルスト; Kurt Dryczynski; クルト・ドリツインスキー
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1987-10-17
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1989-05-26
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: DE3879362D1; EP0312919A2; JP2812440B2; ES2040808T3; US4924084A; DE3735269A1; EP0312919A3; EP0312919B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、特に吸収性、液体吸収性又は液体透過性を
有する平面状の、例えば濾紙、ベビーおむつ、月経帯、
失禁おむつ、患者用シーツ、フリース、テキスタイルの
ような形成物の表面湿度測定装置に関する。更に、−様
な湿度分布を有する材料では、表面測定によって系の内
部の湿度に関する値を的確に捉えることができる。

上に述べた種類の材料を評価するには、系の表面又は内
部の湿度の状況を、特にその実用価値をこのパラメータ
で決める場合、把握することがしばしば必要である。皮
膚に直接接触する、例えばベビーおむつ、失禁おむつ、
患者シーツ及びテキスタイルの場合、その状況になる。

多くの場合、表面の湿度の状況は、全系の湿度状況と相
関がある。しかし、このことは必ずしもその状況になる
わけではない。調べる形成物が種々の吸収性を有する多
層から形成されている場合、特にそうである。これに対
する例としては、衛生品、医療用シーツとテープがある
。これ等は、吸収性の高い基本材と、例えばポリプロピ
レン・フリースのような液体吸引性が極端に低減されて
いるカバーから構成されている。

湿度測定に関しては、多数の方法と装置が公知になって
いる。即ち、対象物体の湿度を導電度、インダクタンス
、容量、赤外線強度の変化から測定できる。しかしなが
ら、これ等の方法には系の表面湿度だけでなく、深い層
の湿度を一緒に測定する特徴がある。これに反して、以
下に説明するこの発明による装置を使用すると、表面の
湿度状況を測定すること、従って例えば皮膚に接触する
場合、他の方法よりはるかに現実に近い表面湿度を測定
することができる。

この発明の内容は、以下のものによって特徴付けされる
表面湿度測定装置である。即ち、−個のドウプ反射プリ
ズムと、光線が垂直二環面の一方に入射するように構成
した一個の光源と、他方の垂直二環面から出射した光線
を捉える受光部と、両方の垂直二環面によって形成され
る角の中に置かれ、測定面が反射プリズムの傾斜面に対
向するように配設した光電変換器とによって特徴付けさ
れている。

この方式による好適具体例は、第１図に示しである。直
角プリズム（１）の場合、一方の垂直二環面（３）の上
部に光源（２）が設置しである。

前記光源から出射した平行光線はプリズムを通過し、境
界面、ガラス／空気で傾斜面に当たる、光線の平行度を
保つため、光通路に絞り（６）を設置して、光が入射し
ない傾斜面の個所を不透明な被膜（７）で被覆してもよ
い。このプリズムの傾斜面が乾燥した表面に置かれると
、測定対象の表面とガラス間の接触が僅かであるので、
入射光が全反射し、大部分の光は第二二等面（５）を通
過してプリズムから離れ、受光部（４）によって吸収さ
れる０弱い接触個所に応じて、微弱な散乱光（２ｂ）が
発生する。この散乱光が、光電変換器（１０）に到達す
る。受光部は黒い中空空間の形にしである。この装置を
実際に作製する場合、ケースが煙でいぶして、黒くした
時、このケースを前記受光部として使用できる。

プリズムの傾斜面を湿気のある表面に置くと、第２図に
示しであるように、光線は傾斜面のところでプリズムか
ら離れ、試験物体（９）の不規則な表面（８）で散乱さ
れる。散乱光（２ａ）の大部分は、再びプリズムに達し
、傾斜面に正確に対向し両方の二環面の角に位置する光
電変換器（１０）に入射する。この光電変換器中で発生
する電圧は検査物体の表面上の湿度層に比例し、それに
応じた測定装置で表示される。プリンターを用いて、測
定過程の時間依存性を記録できると有利である。

正確な測定には、プリズムの傾斜面を検査表面に直接接
触させておく必要がある。これには、検査表面に載せた
プリズムの自重によって既に達成されている。更に錘を
付加すると、測定表面に対する上記の接触を、特におむ
つのような柔らかくて弾性のある対象物の場合、補強き
る。逆に、傾斜面を上に向け、測定対象を傾斜面に置く
ようにプリズムを逆転させた場合、荷重を出来る限り少
なく維持することもできる。しかし、この種の測定方法
では、異種光の入射を遮断しておく必要がある。

この発明による装置は、定量測定に対して使用でき、そ
の場合予め校正する必要がある。このことは、湿度が全
体積にわたって同じ吸収性の材料で生じる。吸収体を最
大に湿度に浸し、振り落として所定の湿度に調整して、
前記状態を達成する。

こうして、調べる吸収体と、使用するランプ照明と所定
の測定ヘッドの負荷に対して特徴的な校正曲線を得る。

線型増幅器を併用して、使用している光電素子が短絡電
流で動作することになる。こうして、測定する光強度と
出力電圧の間に直線関係を得る。

この発明による装置の他の構成が第３図に示しである。

ここでは、直角プリズムの代わりに、直方体状のブロッ
ク（１１）が使用されるている。

このブロックの対向する両側面には、それぞれ−個のプ
リズム（１２と１２′）が設置してあり、このブロック
が両方のプリズムを用いて第１図のプリズムのように同
じ光通路を共通にさせている。

光電変換器は、ここでは直方体の上部限界面に存在して
いる。

例１この例は、吸収性の強い濾紙（面重量：１５０ｇ／ｃ１
１”）の例における系の校正を示す。水で濡らし、次い
で他の濾紙で吸い取るか、あるいは遠心分離することに
よって、この濾紙を種々の水含有量に調整する。線型増
幅器の助けで、接続したブロック−の湿度に対応する目
盛は３０　ｇ／ｃｍ”の負荷の下で測定されている。

湿度　　　　　　プリンター表示ｇ　ＨｚＯ／ｇ紙　　　　　　目盛０．５４０．７４０．９６１．１１３１．１　　　　　　　　１４１．１９１．２　　　　　　　　１０１．４　　　　　　　　１７１．７　　　　　　　　１４１．７　　　　　　　　　　　　１６１．９　　　　　　　　　　　　１５１．９　　　　　　　　　　　　　１１２．３　　　　
　　　　　　　　　１９２．９　　　　　　　　　　　
　２７３．０　　　　　　　　　　　　２８３．２　　　　　　　　　　　　２５４．２　　　　　　　　　　　　３３５．８　　　　　　　　　　　　　４４最大吸収　　　
　　　　６４　　ｒ＝　０．９７１０（第４図も参照）例２この例は、ベビーおむつがカバーフリースのあるなしで
表面湿度に及ぼす影響を示している。試験対象物として
、タイプＰＡＭＰＥＲＳ　ｗａｘ　ｐｌｕｓのおむつか
ら成る１０　ｘ　１２．５　ｃ−の寸法の端切れを一様
に水に浸し、例１のように種々の湿度に調整する。

湿度　　　フリース　　　湿度　　　フリースｇＨｚＯ
／　　　　なし　　　　ｇＨｚＯ／　　　　ありｇおむ
つ　　おむつ　　　ｇおむつ　　おむつ０　　　　　０
　　　　　０．５　　　　２１．７　　　　１４　　　
　　１．０　　　　２２．１　　　　１６　　　　　１
．５　　　　２２．２　　　　２７　　　　　２．１　
　　　２２．６　　　　２３　　　　　２．７　　　　
２２．６　　　　２４　　　　　３．１　　　　２２．
７　　　　２８　　　　　３．５　　　　２３．２　　
　　２７　　　　　４．２　　　　２３．５　　　　３
０　　　　　４．５　　　　１９３．８　　　　３１　
　　　　４．７　　　　２１３．９　　　　３８　　　
　　５．２　　　　５１４．８　　　　４２　　　　　
５．７　　　　６０・５．４　　　　４２　　　　　最
大吸収　　６１５．７　　　　４８　　　　　５．９　
　　　６１６．１　　　　５１　　　　　６．０　　　
　５９最大吸収ｒ＝０．９７５７　　ｒ　（４，ｚ−ｂ、。、　＝　０
．９５５４これ等の結果は、第５図にグラフにして示し
である。

この結果から、ポリプロピレン・カバーフリースを使用
していると、本来吸収性の材料が既に最大湿度の約７０
％で非常に湿った状態になっていても、乾燥した表面と
なることが分かる。これ等の状態は、接触評価によって
もそれに応じて評価される。従って、実用性を評価する
ため必要な手触り試験を数値的に分類して把握すること
ができる。更に、説明した方法と装置の助けで、例えば
ベビーおむつのような吸収クツションに、皮膚を濡らす
ことなく吸収結合した液体の外に、どれだけの液体が未
だ自由に移動可能に存在するかを数値的に把握できる。

従来から衛生領域で通常行われている再加湿（再び湿気
をもつこと）を調べる場合、濾紙を吸収体の上に置き、
負荷の下で吸収できる液体量を測定される。この方法は
境界面、カバーフリースおむつ／赤ん坊の肌の状況をた
だ不完全に再現する。この発明による方法と装置を用い
た測定は、おむつの場合、乾燥から濡れへの移行を「再
加湿・試験」より更に現実的に表示している。従って、
この発明は衛生品と医療シーツを開発する場合、有利に
採用される。更に、吸収クツションの条件を一定に維持
する場合、カバー・フリースの材料評価を行うことがで
きる。

例３この例では、この発明によって吸収性の系中の動的に推
移する過程がどのように検査され、評価されるかが示し
である。

例えば、ベビーおむつのような吸収体を開発する場合、
吸収される液体が時間経過と共におむつの中でどのよう
に分布するかを知るのは重要である。この場合、全ての
関与している材料は互いに影響を与えているので、表面
湿度測定をこの場合でも有利に応用できる。即ち、毛細
管的に活性化する系（排出）の液体の移動速度だけでな
く、更に最大湿度に対する存在する湿度の比として部分
飽和度も検出させる。この測定では、例２で記載した影
響を排除するため、カバーフリースを測定位置で離す必
要がある。

第６図には、典型的な三つの曲線の形状が示しである。

これ等は、各吸収体３に対して特徴的な測定点（Ａ、Ｂ
、Ｃ＝相対最終湿度；Ａ’、Ｂ’。

ｃ’　＝濡らし初め、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’＝濡らし終わり
）を示す。この場合、液体を与える所と測定位置の距離
は自由に選択できる。

初切めの時期には、多くのおむつはスーパー・アブソー
ベント・ポリマー（ＳＡＰ）を何時も用いていた。この
材料によって、おむつの構造は完全に新しく構成され、
最適化された。スーパー・アブソーベント・ポリマーを
使用した場合、おむつには液体の吸収、吸収速度及びそ
の保持に影響を与える別な成分がある。

この発明によって表面湿度測定を介して、落ち着きの影
響が例４に示したのと同じ様に説明される。

例４おむつの端切れＰａｍｐｅｒｓ　ｎ＋ａｘｉ　ｐｌｕｓ
　（１０ｘ　１０ｃｎ＋）に、１０　ｇのスーパー・ア
ブソーベント・ポリマーを綿毛とカバーフリースの間（
上）、中間位置（中央）及び綿毛と裏地の間（下）に置
き、ＳＡＰのないおむつと比較して、４０ｍ１の０．　
９％のＮａＣ１溶液を添加した後の表面湿度の時間的な
減少が測定されている。このグラフから、スパー・アブ
ソーベントがおむつの表面により近くあればあるほど、
おむつの表面は乾燥していることが分かる。

吸収体での吸収と着座過程に関して出所の異なるＳＡＰ
の影響を次の測定装置でも特徴付けすることができる。

例５約１４　ｇのバルブを含有するおむつの端切れＰａｍｐ
ｅｒｓ　ｍａｘｉ　ｐｌｕｓ　１２．５　ｘ　１０ｃａ
＋には、出所の異なるが、比較的吸収能力のある０、５
ｇのスーパー・アブソーベント・ポリマーが吸収クツシ
ョンとカバーフリースの間に一様に分布させである。そ
の後、４０　ｍｌの０．９％のＮａＣ１を６φの金属リ
ングの中心に注ぐ。この液体を吸収体に浸透させた後約
５分金属リングを取り除き、湿ったおむつにこの発明に
よる装置の測定ヘッドを載せ、プロッターを書かせる。

５分後に測定は終了する。第８図のグラフから、ＳＡＰ
を使用すると、比較おむつと比べておむつ表面の乾燥（
再乾燥）は著しく改良されていることが分かる。更に、
導入した三つのアブソーベント・ポリマーは表面湿度に
関して異なった効果を示している。このに示す例は、こ
の発明が表面乾燥度に関して種々のスーパー・アブソー
ベント・ポリマーの影響を評価し、特徴付けくるのに適
しているを示している。

テキスタイルの湿度を評価する場合にも、この発明を次
の例に示すように、有利に利用することができる。

例６糊付けした綿織物（表面型’！　１５８　ｇ／ｃｍ”）
を種々の湿度に浸し、前記の方法で測定した。

湿度　　　　　　プリンタの表示ｇ　Ｈ２Ｏ／ｇ　　織物　　　　　目盛０．２４０．５３　　　　　　　　　９０・７１２０．８　　　　　　　　　　　　　１７１．０　　　　
　　　　　　　　　３２１．３７　　　　　　　　　　
　　　４３１．３５　　　　　　　　　　　　　３８ｒ
＝０．９６７最大　　　　　　　　４０

【図面の簡単な説明】

第１図は、試料を取り付けていないこの発明による装置
の横断面図。第２図は、試料を取り付けたこの発明による装置の横断
面図。第３図は、試料を取り付けていないこの発明による他の
実施例による装置の横断面図。第４図は、濾紙の湿度と表示目盛の関係を示すグラフ。第５図は、カバーフリースを付きと付けない時のベビー
おむつの湿度を湿度を示すグラフ。第６図は、三つの異なるおむつのタイプ（Ａ。Ｂ、Ｃ）の時間的な液体分布を示すグラフ。第７図は、試験おむつの表面湿度の変化に関するＳＡＰ
の設置位置の効果を示すグラフ。第８図は、試験おむつの表面湿度の変化に関する種々の
ソルベント・ポリマーの影響を示すグラフ。図中引用記号：１．１２．１２’　　・・・プリズム、２・・・光源、３．５・・・二等分面、４・・・受光部、６・　・　・絞り、７・・・不透明膜、８・・・試験本体の表面、９・・・試験本体、１０・・・光電変換器、１１・・・直方体ブロック。

Claims

【特許請求の範囲】１、ドウブの反射プリズム（１）と、平行光線（２ａ）
を前記プリズムの二つの二等分面（３）の一方に垂直に
入射させるように構成した光源（２）と、他方の二等分
面から出射した光線（２ｃ）を捉える受光部（４）と、
前記二等分面の両方によって形成される角の中にあり、
測定面がプリズムの傾斜面に対向して平行に置かれよう
に配設し、測定する表面から散乱した光（２ｂ）を変換
する光電変換器（１０）とによって特徴付けられる表面
湿度測定装置。２、装置には、直角反射プリズムの代わりに、対向する
二つの側面に装着したプリズム（１２と１２′）を有す
る直方体ブロック（１１）があることを特徴とする請求
項１記載の装置。