JPH116792A - 材料に対する蒸気透過量を測定する方法 - Google Patents
材料に対する蒸気透過量を測定する方法Info
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- JPH116792A JPH116792A JP10132279A JP13227998A JPH116792A JP H116792 A JPH116792 A JP H116792A JP 10132279 A JP10132279 A JP 10132279A JP 13227998 A JP13227998 A JP 13227998A JP H116792 A JPH116792 A JP H116792A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
- G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N2015/086—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials of films, membranes or pellicules
Abstract
(57)【要約】
【課題】 材料の蒸気透過量を正確に測定できる方法の
提供。 【解決手段】 まず、テストチャンバとサンプル材料に
対する蒸気透過量を測定し、そのあとサンプル材料と隣
接するテスト材料に対して測定を繰り返すことによって
テスト材料の蒸気透過量を測定する。測定された第１の
透過量の逆数を測定された第２の透過量の逆数から差し
引くことによって、テスト材料の蒸気透過量の逆数であ
る値を求めることができる。
提供。 【解決手段】 まず、テストチャンバとサンプル材料に
対する蒸気透過量を測定し、そのあとサンプル材料と隣
接するテスト材料に対して測定を繰り返すことによって
テスト材料の蒸気透過量を測定する。測定された第１の
透過量の逆数を測定された第２の透過量の逆数から差し
引くことによって、テスト材料の蒸気透過量の逆数であ
る値を求めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は材料に対する蒸気
の透過量を測定する方法に関する。ここでの”蒸気”と
いう用語は、蒸発あるいはその他のプロセスを介して空
気中に浮遊する水蒸気など、非常に広範囲の微粒子を含
んでいる。これには、酸素や窒素などの天然ガスは含ま
れない。さらに詳しくは、この発明は非常に大きな浸透
性を有する材料、すなわち、かなり多孔質であり、従っ
てかなり大量の蒸気が単位時間当りに材料の中を通過す
ることができるような材料に対する蒸気透過量を測定す
る方法に関する。
の透過量を測定する方法に関する。ここでの”蒸気”と
いう用語は、蒸発あるいはその他のプロセスを介して空
気中に浮遊する水蒸気など、非常に広範囲の微粒子を含
んでいる。これには、酸素や窒素などの天然ガスは含ま
れない。さらに詳しくは、この発明は非常に大きな浸透
性を有する材料、すなわち、かなり多孔質であり、従っ
てかなり大量の蒸気が単位時間当りに材料の中を通過す
ることができるような材料に対する蒸気透過量を測定す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】材料に対する蒸気及び気体の透過量を測
定するための現在のシステムは、材料に対する透過量が
平方メートル当り1 日約500 グラム以下であるときには
非常に正確な測定を行うことができる。こうしたシステ
ムにおいては、試験装置を通る蒸気流に対する抵抗は、
試験される材料によって主に支配される。というのは、
観測される蒸気透過量が比較的小さくなるのは、材料に
起因する蒸気流に対する抵抗のためであり、試験配置内
部のエアーギャップによる流れ抵抗にはほとんど影響さ
れないからである。
定するための現在のシステムは、材料に対する透過量が
平方メートル当り1 日約500 グラム以下であるときには
非常に正確な測定を行うことができる。こうしたシステ
ムにおいては、試験装置を通る蒸気流に対する抵抗は、
試験される材料によって主に支配される。というのは、
観測される蒸気透過量が比較的小さくなるのは、材料に
起因する蒸気流に対する抵抗のためであり、試験配置内
部のエアーギャップによる流れ抵抗にはほとんど影響さ
れないからである。
【０００３】この発明の目的に対しては、平方メートル
当り1 日0 〜500 グラムの範囲の透過量を有する材料は
低透過量材料と考えられる。高透過量材料は、平方メー
トル当り１日500 グラムを越える透過量で蒸気が通過で
きるような材料として定義される。こうした材料に対し
ては、測定される全蒸気流量は、試験される材料に起因
する流れ抵抗とともに、試験装置内のエアーギャップに
起因する流れ抵抗によっても影響を受ける。
当り1 日0 〜500 グラムの範囲の透過量を有する材料は
低透過量材料と考えられる。高透過量材料は、平方メー
トル当り１日500 グラムを越える透過量で蒸気が通過で
きるような材料として定義される。こうした材料に対し
ては、測定される全蒸気流量は、試験される材料に起因
する流れ抵抗とともに、試験装置内のエアーギャップに
起因する流れ抵抗によっても影響を受ける。
【０００４】蒸気の透過量を測定するためのどんなシス
テムにおいても、蒸気透過量に影響する重要なパラメー
タの制御には非常に注意する必要がある。典型的な試験
装置においては、試験される材料は蒸気源に対する遮蔽
物となるように設置され、ある形の蒸気検出器がこの遮
蔽物の下流側に配置されて遮蔽物の中を通過する蒸気を
測定するようになっている。蒸気を発生する駆動力は圧
力と温度であり、従ってこれらのパラメータを注意深く
制御しなければならない。典型的な試験装置において
は、駆動力は大気圧及び温度によって決まる液体の蒸気
圧である。この駆動力によって、液体からの蒸気は閉じ
たチャンバ内部に拡散し、最終的には測定される材料の
中に拡散する。透過量が非常に小さい場合には、蒸気圧
は液体の表面と、測定しようとする材料の表面の両方で
同じであると仮定することができ、また一般に蒸気検出
器は材料と反対側で大気圧になっている。従って、試験
材料での圧力低下は、単に、試験装置の周囲温度におい
て蒸気を作っている液体の蒸気圧と仮定することができ
る。この仮定は蒸気透過量が平方メートル当り1 日約50
0 グラム以下に対しては一般に有効である。しかし、透
過量がこの値よりも大きくなると、液体とテスト材料と
の間の閉じたチャンバ内部のエアーギャップが、測定で
考慮しなければならない要因となる。テスト材料の表面
における圧力は液体の表面における蒸気圧とは同じでは
ない。というのは、蒸気透過量が大きいために、液体表
面と材料表面との間には未知の圧力勾配が形成されるか
らである。透過量が平方メートル当り1 日約500 グラム
を越えると、この未知の圧力勾配は測定プロセスに対し
てより重大なものとなり、従って、非常に不正確な蒸気
測定結果をもたらす。
テムにおいても、蒸気透過量に影響する重要なパラメー
タの制御には非常に注意する必要がある。典型的な試験
装置においては、試験される材料は蒸気源に対する遮蔽
物となるように設置され、ある形の蒸気検出器がこの遮
蔽物の下流側に配置されて遮蔽物の中を通過する蒸気を
測定するようになっている。蒸気を発生する駆動力は圧
力と温度であり、従ってこれらのパラメータを注意深く
制御しなければならない。典型的な試験装置において
は、駆動力は大気圧及び温度によって決まる液体の蒸気
圧である。この駆動力によって、液体からの蒸気は閉じ
たチャンバ内部に拡散し、最終的には測定される材料の
中に拡散する。透過量が非常に小さい場合には、蒸気圧
は液体の表面と、測定しようとする材料の表面の両方で
同じであると仮定することができ、また一般に蒸気検出
器は材料と反対側で大気圧になっている。従って、試験
材料での圧力低下は、単に、試験装置の周囲温度におい
て蒸気を作っている液体の蒸気圧と仮定することができ
る。この仮定は蒸気透過量が平方メートル当り1 日約50
0 グラム以下に対しては一般に有効である。しかし、透
過量がこの値よりも大きくなると、液体とテスト材料と
の間の閉じたチャンバ内部のエアーギャップが、測定で
考慮しなければならない要因となる。テスト材料の表面
における圧力は液体の表面における蒸気圧とは同じでは
ない。というのは、蒸気透過量が大きいために、液体表
面と材料表面との間には未知の圧力勾配が形成されるか
らである。透過量が平方メートル当り1 日約500 グラム
を越えると、この未知の圧力勾配は測定プロセスに対し
てより重大なものとなり、従って、非常に不正確な蒸気
測定結果をもたらす。
【０００５】材料に対する蒸気透過量を大きな透過量に
おいて測定しようとするときに遭遇する前述した不正確
さのために、こうした条件において正確な測定データを
得ることは極めて困難である。これまでに試みられた方
法の中に重量法がある。この重量法では、最初に、透過
測定を行いたい材料によってシールされた容器の中に収
容されている液体の重量を非常に感度のよい秤で測定す
る。液体が蒸発したあと、同じ配置の重量を再び測定す
る。次に重量の損失を計算する。この計算によって単位
時間当りの透過量が導かれる。この方法によれば、材料
に対する蒸気透過量を表す値を計算することができる
が、試験条件、すなわち試験を行っている材料における
圧力及び温度の条件に関して大きな不確実性が残る。
おいて測定しようとするときに遭遇する前述した不正確
さのために、こうした条件において正確な測定データを
得ることは極めて困難である。これまでに試みられた方
法の中に重量法がある。この重量法では、最初に、透過
測定を行いたい材料によってシールされた容器の中に収
容されている液体の重量を非常に感度のよい秤で測定す
る。液体が蒸発したあと、同じ配置の重量を再び測定す
る。次に重量の損失を計算する。この計算によって単位
時間当りの透過量が導かれる。この方法によれば、材料
に対する蒸気透過量を表す値を計算することができる
が、試験条件、すなわち試験を行っている材料における
圧力及び温度の条件に関して大きな不確実性が残る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、測定プロセス
を非常に正確に決定することができ、測定配置を即座に
かつ簡便に構築することのできるような、材料に対する
蒸気透過量を測定する方法を提供すれば利点があろう。
この発明は、この目的を非常に有効に実現しており、当
該分野における著しい進歩を提供している。
を非常に正確に決定することができ、測定配置を即座に
かつ簡便に構築することのできるような、材料に対する
蒸気透過量を測定する方法を提供すれば利点があろう。
この発明は、この目的を非常に有効に実現しており、当
該分野における著しい進歩を提供している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のテスト材料に対
する蒸気透過量を測定する方法は、種々の材料を選択で
きる少なくとも一つの壁を有するチャンバ内に液体源を
閉じ込める段階と、材料の壁の外側に、不活性ガス源へ
連結された入口を有するとともに蒸気検出器へ連結され
た出口を有する別のチャンバを形成する段階と、チャン
バーをシールする壁について周知のタイプの第１のサン
プル材料を選択し、チャンバと第１の材料の中に蒸気を
拡散させ、蒸気検出器を用いて透過量を測定する段階
と、この第１の材料とすぐ隣接させた状態でテスト材料
を取り付けてチャンバ壁を形成し、蒸気を材料とチャン
バの組合せの中を通して蒸気検出器まで再び拡散させる
段階と、試験サンプルに対する透過量を式 によって計算する段階とを有している。ここで、 ＴRT＝テストサンプルに対する透過量 ＴTOT ＝サンプルとエアーギャップの両方に対する測定
された全蒸気透過量 ＴRA＝周知のサンプルとエアーギャップに対する測定さ
れた全蒸気透過量 この方法は、エアーギャップに原因する蒸気流に対する
抵抗が両方の場合に同じであると仮定している。この２
−ステッププロセスによれば、蒸気流に対する未知の抵
抗を、蒸気透過量計算のために作られた二つの式から差
し引くことが可能である。
する蒸気透過量を測定する方法は、種々の材料を選択で
きる少なくとも一つの壁を有するチャンバ内に液体源を
閉じ込める段階と、材料の壁の外側に、不活性ガス源へ
連結された入口を有するとともに蒸気検出器へ連結され
た出口を有する別のチャンバを形成する段階と、チャン
バーをシールする壁について周知のタイプの第１のサン
プル材料を選択し、チャンバと第１の材料の中に蒸気を
拡散させ、蒸気検出器を用いて透過量を測定する段階
と、この第１の材料とすぐ隣接させた状態でテスト材料
を取り付けてチャンバ壁を形成し、蒸気を材料とチャン
バの組合せの中を通して蒸気検出器まで再び拡散させる
段階と、試験サンプルに対する透過量を式 によって計算する段階とを有している。ここで、 ＴRT＝テストサンプルに対する透過量 ＴTOT ＝サンプルとエアーギャップの両方に対する測定
された全蒸気透過量 ＴRA＝周知のサンプルとエアーギャップに対する測定さ
れた全蒸気透過量 この方法は、エアーギャップに原因する蒸気流に対する
抵抗が両方の場合に同じであると仮定している。この２
−ステッププロセスによれば、蒸気流に対する未知の抵
抗を、蒸気透過量計算のために作られた二つの式から差
し引くことが可能である。
【０００８】この発明の主な目的は、特定の選択された
材料の蒸気透過量を測定する方法を提供することであ
る。この発明の別の目的及び利点は、容易にかつ迅速に
実行することのできるような、材料に対する透過量を測
定する方法を提供することである。この発明のさらに別
の目的及び利点は、大きな蒸気透過量を高い精度で測定
する方法を提供することである。上述した目的及び利点
や、その他の目的及び利点は、以下の説明や特許請求の
範囲から、また添付図面を参照することによって明かに
なろう。
材料の蒸気透過量を測定する方法を提供することであ
る。この発明の別の目的及び利点は、容易にかつ迅速に
実行することのできるような、材料に対する透過量を測
定する方法を提供することである。この発明のさらに別
の目的及び利点は、大きな蒸気透過量を高い精度で測定
する方法を提供することである。上述した目的及び利点
や、その他の目的及び利点は、以下の説明や特許請求の
範囲から、また添付図面を参照することによって明かに
なろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいてこの発
明の実施の形態を説明する。図１は材料に対する蒸気透
過量を測定する方法を実施するための典型的な試験装置
を示している。テストチャンバ１０は下側コンパートメ
ント１２と上側コンパートメント１４を有している。コ
ンパートメント１２、１４はそれぞれ一体にクランプさ
れており、これらのコンパートメント１２、１４の間に
はサンプルの膜１６がクランプされている。液体源２０
が下側コンパートメントの内部に収容されている。一般
に、液体源２０から発した蒸気は、膜１６と下側コンパ
ートメント１２との間に形成されたチャンバ全体に拡散
する。下側コンパートメント１２の壁を小さな通気用の
開口部１１が貫いており、コンパートメント１２内部の
全体の圧力がテスト装置の外側の大気圧と同じになるよ
うになっている。この開口部１１の断面積は膜１６の断
面積に比べて非常に小さく、ほぼ1.59mm（1/16インチ）
である。
明の実施の形態を説明する。図１は材料に対する蒸気透
過量を測定する方法を実施するための典型的な試験装置
を示している。テストチャンバ１０は下側コンパートメ
ント１２と上側コンパートメント１４を有している。コ
ンパートメント１２、１４はそれぞれ一体にクランプさ
れており、これらのコンパートメント１２、１４の間に
はサンプルの膜１６がクランプされている。液体源２０
が下側コンパートメントの内部に収容されている。一般
に、液体源２０から発した蒸気は、膜１６と下側コンパ
ートメント１２との間に形成されたチャンバ全体に拡散
する。下側コンパートメント１２の壁を小さな通気用の
開口部１１が貫いており、コンパートメント１２内部の
全体の圧力がテスト装置の外側の大気圧と同じになるよ
うになっている。この開口部１１の断面積は膜１６の断
面積に比べて非常に小さく、ほぼ1.59mm（1/16インチ）
である。
【００１０】上側コンパートメント１４はガス入口２２
とガス出口２４を有している。適当な蒸気検出器３０が
ガス出口２４の中に収容されているか、あるいはこれと
連繋されている。膜１６と上側コンパートメント１４と
の間に形成される上側チャンバの中へ窒素などの不活性
キャリヤーガスが入口２２を介して流入し、出口２４か
ら流出する。キャリヤーガスは上側チャンバ内に拡散し
た蒸気を集めて、それらを蒸気検出器３０まで運ぶ。図
１に示されている試験装置は一般に制御された温度及び
圧力の環境内に閉じこめられており、一連の試験は一定
の温度及び圧力の条件のもとで実施される。
とガス出口２４を有している。適当な蒸気検出器３０が
ガス出口２４の中に収容されているか、あるいはこれと
連繋されている。膜１６と上側コンパートメント１４と
の間に形成される上側チャンバの中へ窒素などの不活性
キャリヤーガスが入口２２を介して流入し、出口２４か
ら流出する。キャリヤーガスは上側チャンバ内に拡散し
た蒸気を集めて、それらを蒸気検出器３０まで運ぶ。図
１に示されている試験装置は一般に制御された温度及び
圧力の環境内に閉じこめられており、一連の試験は一定
の温度及び圧力の条件のもとで実施される。
【００１１】図２は図１の物理的な試験配置の電気的表
現を示しており、この発明の方法を電気的に表してい
る。電圧源Ｖ1 は液体源２０の表面における蒸気圧駆動
力の電気的相似物である。試験装置の周囲圧力及び温度
における液体蒸気圧は既知の量、あるいは導出可能な量
である。電圧源Ｖ2 は蒸気検出器３０において測定され
る蒸気圧の電気的相似物である。抵抗Ｒ1 は、テストチ
ャンバ１０内部にあるエアーギャップによって生じる、
拡散に対する抵抗の電気的相似物であり、この抵抗によ
ってテスト領域に未知の圧力勾配がもたらされる。抵抗
Ｒs は、蒸気がその中を拡散するサンプル膜１６の電気
的相似物である。電流値Ｉ1 は、一定の速度でテストチ
ャンバの中を流れ蒸気を蒸気検出器３０まで運ぶ蒸気流
の電気的相似物である。電気用語においては、値”Ｒ”
はそれぞれの物理量のアドミッタンスの逆数に等しく、
これは試験装置については透過量の逆数に等しい。従っ
て、値Ｒ1 は試験装置のエアーギャップの透過量の逆数
である。値Ｒs は膜１６に対する透過量の逆数である。
Ｒ1 とＲs の和はエアーギャップと膜１６を含めた全体
の透過量の逆数に等しい。
現を示しており、この発明の方法を電気的に表してい
る。電圧源Ｖ1 は液体源２０の表面における蒸気圧駆動
力の電気的相似物である。試験装置の周囲圧力及び温度
における液体蒸気圧は既知の量、あるいは導出可能な量
である。電圧源Ｖ2 は蒸気検出器３０において測定され
る蒸気圧の電気的相似物である。抵抗Ｒ1 は、テストチ
ャンバ１０内部にあるエアーギャップによって生じる、
拡散に対する抵抗の電気的相似物であり、この抵抗によ
ってテスト領域に未知の圧力勾配がもたらされる。抵抗
Ｒs は、蒸気がその中を拡散するサンプル膜１６の電気
的相似物である。電流値Ｉ1 は、一定の速度でテストチ
ャンバの中を流れ蒸気を蒸気検出器３０まで運ぶ蒸気流
の電気的相似物である。電気用語においては、値”Ｒ”
はそれぞれの物理量のアドミッタンスの逆数に等しく、
これは試験装置については透過量の逆数に等しい。従っ
て、値Ｒ1 は試験装置のエアーギャップの透過量の逆数
である。値Ｒs は膜１６に対する透過量の逆数である。
Ｒ1 とＲs の和はエアーギャップと膜１６を含めた全体
の透過量の逆数に等しい。
【００１２】Ｖ1 は液体源２０の表面における蒸気圧に
等しく、試験温度及び圧力における100%の相対湿度であ
ると仮定される。液体が水であると仮定すると、Ｖ1 は
試験装置の周囲圧力及び温度における水の蒸気圧であ
る。この場合には、Ｖ2 は、液体の蒸気圧（Ｖ1 ）に、
試験温度及び圧力におけるキャリヤ流の相対湿度を掛け
たものに等しい。電流値Ｉ1 は、試験温度及び圧力にお
ける蒸気の単位時間当りの体積流量の電気的相似物であ
る。試験温度及び圧力が既知であり、液体源の中の液体
が既知であるときには、Ｖ1 は既知量である。Ｖ2 は既
知量である。なぜなら、これは出口２４における相対湿
度を測定し、この値にＶ1 を掛けることによって計算で
きるからである。
等しく、試験温度及び圧力における100%の相対湿度であ
ると仮定される。液体が水であると仮定すると、Ｖ1 は
試験装置の周囲圧力及び温度における水の蒸気圧であ
る。この場合には、Ｖ2 は、液体の蒸気圧（Ｖ1 ）に、
試験温度及び圧力におけるキャリヤ流の相対湿度を掛け
たものに等しい。電流値Ｉ1 は、試験温度及び圧力にお
ける蒸気の単位時間当りの体積流量の電気的相似物であ
る。試験温度及び圧力が既知であり、液体源の中の液体
が既知であるときには、Ｖ1 は既知量である。Ｖ2 は既
知量である。なぜなら、これは出口２４における相対湿
度を測定し、この値にＶ1 を掛けることによって計算で
きるからである。
【００１３】Ｒ1 及びＲs は両方とも未知である。とい
うのは、エアーギャップにおける圧力勾配は最初は未知
の値だからである。Ｉ1 の値に対する物理的な等価量
は、上側チャンバの中を通過する流出ガスの経路の中に
設置された蒸気検出器によって測定することができる。
例えば、テスト液体として水を利用している試験装置に
おいては、蒸気検出器３０は相対湿度を測定するための
装置でよい。キャリヤーガスは一般に窒素であり、キャ
リヤーガスの流量は注意深く制御され、既知である。従
って、電流値Ｉ1 に等価な物理量は、単位時間当りの体
積流量でキャリヤーガス流量を測定し、それに蒸気検出
器３０によって測定される相対湿度を掛け、変数Ｋ
（Ｔ，Ｐ）を掛けることによって計算することができ
る。変数Ｋ（Ｔ，Ｐ）は水の100%相対湿度において決定
され、温度及び圧力についての試験条件における立方セ
ンチメートル（ｃｃ）当りの蒸気の重量である。変数Ｋ
（Ｔ，Ｐ）は化学あるいは物理のハンドブックから求め
たり、計算したりすることが可能である。
うのは、エアーギャップにおける圧力勾配は最初は未知
の値だからである。Ｉ1 の値に対する物理的な等価量
は、上側チャンバの中を通過する流出ガスの経路の中に
設置された蒸気検出器によって測定することができる。
例えば、テスト液体として水を利用している試験装置に
おいては、蒸気検出器３０は相対湿度を測定するための
装置でよい。キャリヤーガスは一般に窒素であり、キャ
リヤーガスの流量は注意深く制御され、既知である。従
って、電流値Ｉ1 に等価な物理量は、単位時間当りの体
積流量でキャリヤーガス流量を測定し、それに蒸気検出
器３０によって測定される相対湿度を掛け、変数Ｋ
（Ｔ，Ｐ）を掛けることによって計算することができ
る。変数Ｋ（Ｔ，Ｐ）は水の100%相対湿度において決定
され、温度及び圧力についての試験条件における立方セ
ンチメートル（ｃｃ）当りの蒸気の重量である。変数Ｋ
（Ｔ，Ｐ）は化学あるいは物理のハンドブックから求め
たり、計算したりすることが可能である。
【００１４】上述した既知量及び測定量によって図１の
試験装置における全蒸気透過量（Ｔ RA）が計算される。
試験装置における全蒸気透過量（Ｔ RA）が計算される。
【００１５】上述した解析は膜１６の蒸気透過量そのも
のを与えるのではなく、チャンバのエアーギャップと膜
１６を含めた全体のテストセルに対する蒸気透過量を与
えるにすぎないことに留意すべきである。この限界は、
エアーギャップにおいて生じる未知の圧力勾配のため
に、膜１６の表面における蒸気圧を測定することが不可
能であることから生じる。もちろん、膜１６は既知のタ
イプの大きな透過量の膜であると仮定しており、特定の
蒸気透過量を求めることにはここでは関心はない。
のを与えるのではなく、チャンバのエアーギャップと膜
１６を含めた全体のテストセルに対する蒸気透過量を与
えるにすぎないことに留意すべきである。この限界は、
エアーギャップにおいて生じる未知の圧力勾配のため
に、膜１６の表面における蒸気圧を測定することが不可
能であることから生じる。もちろん、膜１６は既知のタ
イプの大きな透過量の膜であると仮定しており、特定の
蒸気透過量を求めることにはここでは関心はない。
【００１６】図３及び図４は、蒸気透過量を知りたいテ
スト膜に対して蒸気透過量を計算するのに必要なプロセ
スのステップを示している。図３は同じテストセル１０
と、同じ液体源２０を示しており、ガス入口２２と出口
２４と蒸気検出器３０とが設けられている。図３の実施
形態においては、テストセルの構成は、テスト膜４０が
サンプル膜１６の上に重ねられていることと、両方の膜
が上側と下側のハウジング１４、１２の間にクランプさ
れていることを除けば、図１に示されているものと同じ
である。図１の試験装置に関係して述べたように、同じ
条件が図３の試験装置に適用される。蒸発条件が安定化
したあと、蒸気検出器３０を使用して出口２４から出る
蒸気を測定する。液体源２０の中に収容される液体とし
て水を用いてテストを行う場合には、蒸気検出器３０は
相対湿度センサである。
スト膜に対して蒸気透過量を計算するのに必要なプロセ
スのステップを示している。図３は同じテストセル１０
と、同じ液体源２０を示しており、ガス入口２２と出口
２４と蒸気検出器３０とが設けられている。図３の実施
形態においては、テストセルの構成は、テスト膜４０が
サンプル膜１６の上に重ねられていることと、両方の膜
が上側と下側のハウジング１４、１２の間にクランプさ
れていることを除けば、図１に示されているものと同じ
である。図１の試験装置に関係して述べたように、同じ
条件が図３の試験装置に適用される。蒸発条件が安定化
したあと、蒸気検出器３０を使用して出口２４から出る
蒸気を測定する。液体源２０の中に収容される液体とし
て水を用いてテストを行う場合には、蒸気検出器３０は
相対湿度センサである。
【００１７】図４は図３の物理的構成の電気的表現を示
しており、さらに別の抵抗ＲT が回路に挿入されている
ことを除けば図２の回路図と同じである。Ｖ1 はこの場
合にも液体源２０の表面における蒸気圧駆動力を表して
おり、電圧Ｖ2 ’は出口２４における蒸気圧駆動力を表
している。Ｖ2 ’は、Ｖ1 に、蒸気検出器３０によって
検出された相対湿度測定値を掛けることによって計算さ
れる。この相対湿度の測定値は、図１及び図２に関連し
た解析ステップのときに測定される相対湿度とは十分に
異なる可能性がある。同様に、電流Ｉ2 は、キャリヤー
ガスの流量に、測定された相対湿度パーセンテージと変
数Ｋ（Ｔ，Ｐ）を掛けることによって計算される。温度
及び圧力に関するテスト条件は、図１及び図２に関して
行った解析の試験条件と同じと仮定している。上述した
既知量及び測定量によって、図３の試験配置の蒸気透過
量（ＴTOT ）が計算される。 和（Ｒ1 ＋Ｒs ）は前の計算からわかっているため、Ｒ
T を求めることができる。
しており、さらに別の抵抗ＲT が回路に挿入されている
ことを除けば図２の回路図と同じである。Ｖ1 はこの場
合にも液体源２０の表面における蒸気圧駆動力を表して
おり、電圧Ｖ2 ’は出口２４における蒸気圧駆動力を表
している。Ｖ2 ’は、Ｖ1 に、蒸気検出器３０によって
検出された相対湿度測定値を掛けることによって計算さ
れる。この相対湿度の測定値は、図１及び図２に関連し
た解析ステップのときに測定される相対湿度とは十分に
異なる可能性がある。同様に、電流Ｉ2 は、キャリヤー
ガスの流量に、測定された相対湿度パーセンテージと変
数Ｋ（Ｔ，Ｐ）を掛けることによって計算される。温度
及び圧力に関するテスト条件は、図１及び図２に関して
行った解析の試験条件と同じと仮定している。上述した
既知量及び測定量によって、図３の試験配置の蒸気透過
量（ＴTOT ）が計算される。 和（Ｒ1 ＋Ｒs ）は前の計算からわかっているため、Ｒ
T を求めることができる。
【００１８】ＴRTはテスト膜４０に対する蒸気透過量で
あり、通常、水銀圧力ミリメートル当りの単位時間当り
のグラムで表される。図５は上述したプロセスのフロー
チャートである。ステップ１０１においては、既知のサ
ンプル材料をテストチャンバの中に設置し、下側テスト
チャンバの中に収容されている液体の蒸発プロセスを行
わせ、キャリヤーガスを上側チャンバを通じて供給す
る。周囲温度及び圧力の条件は一定に保たれていると仮
定されている。キャリヤーガスの流量を注意深く測定す
る。蒸発プロセスは条件が安定するまで続く。
あり、通常、水銀圧力ミリメートル当りの単位時間当り
のグラムで表される。図５は上述したプロセスのフロー
チャートである。ステップ１０１においては、既知のサ
ンプル材料をテストチャンバの中に設置し、下側テスト
チャンバの中に収容されている液体の蒸発プロセスを行
わせ、キャリヤーガスを上側チャンバを通じて供給す
る。周囲温度及び圧力の条件は一定に保たれていると仮
定されている。キャリヤーガスの流量を注意深く測定す
る。蒸発プロセスは条件が安定するまで続く。
【００１９】ステップ１０２においては、蒸気検出器の
測定値を読み取り、キャリヤーガスの流量をモニタす
る。ステップ１０３においては、キャリヤーガスの流量
に蒸気検出器の測定値と変数Ｋ（Ｔ，Ｐ）を掛けて、テ
ストセルの出口を通過する単位時間当りの蒸気の重量で
表した第１の蒸気流量を求める。
測定値を読み取り、キャリヤーガスの流量をモニタす
る。ステップ１０３においては、キャリヤーガスの流量
に蒸気検出器の測定値と変数Ｋ（Ｔ，Ｐ）を掛けて、テ
ストセルの出口を通過する単位時間当りの蒸気の重量で
表した第１の蒸気流量を求める。
【００２０】ステップ１０４においては、第１の蒸気透
過量の逆数を求める計算を行う。この値は、蒸気圧駆動
力と相対湿度測定値の積を蒸気圧駆動力から差し引き、
その結果を、計算した蒸気流量Ｉ1 で割ることによって
求められる。ステップ１０５においては、テストチャン
バを開き、テストチャンバの中にまえもって設置されて
いるサンプル材料とすぐ隣接させた状態でテスト材料を
テストチャンバの中へ設置する。再び、安定した条件が
得られるまで装置をモニタする。
過量の逆数を求める計算を行う。この値は、蒸気圧駆動
力と相対湿度測定値の積を蒸気圧駆動力から差し引き、
その結果を、計算した蒸気流量Ｉ1 で割ることによって
求められる。ステップ１０５においては、テストチャン
バを開き、テストチャンバの中にまえもって設置されて
いるサンプル材料とすぐ隣接させた状態でテスト材料を
テストチャンバの中へ設置する。再び、安定した条件が
得られるまで装置をモニタする。
【００２１】ステップ１０６においては、蒸気検出器に
よる測定を行い、キャリヤーガスの流量を注意深くモニ
タする。ステップ１０７においては、新しい試験配置に
よって生じるテスト条件を用いて、蒸気流量（Ｉ2 ）の
新たな計算を行う。ステップ１０８においては、第２の
蒸気透過量の逆数を、第１の透過量に関して前述したの
と同じ方法によって計算する。
よる測定を行い、キャリヤーガスの流量を注意深くモニ
タする。ステップ１０７においては、新しい試験配置に
よって生じるテスト条件を用いて、蒸気流量（Ｉ2 ）の
新たな計算を行う。ステップ１０８においては、第２の
蒸気透過量の逆数を、第１の透過量に関して前述したの
と同じ方法によって計算する。
【００２２】ステップ１０９においては、第２の蒸気透
過量の逆数を、第１の蒸気透過量の逆数から差し引くこ
とによってテスト材料の透過量の逆数を計算する。最後
に、ステップ１１０において、ステップ１０９において
得られた結果の逆数をとって、テスト材料の透過量を求
める。この発明はその精神もしくは本質から逸脱しない
限り他の形態によって実現することが可能である。従っ
て、上述した実施の形態は単に説明のためのものであ
り、発明を限定するものではない。この発明の範囲に関
しては、上述した説明よりも、特許請求の範囲を参照す
べきである。
過量の逆数を、第１の蒸気透過量の逆数から差し引くこ
とによってテスト材料の透過量の逆数を計算する。最後
に、ステップ１１０において、ステップ１０９において
得られた結果の逆数をとって、テスト材料の透過量を求
める。この発明はその精神もしくは本質から逸脱しない
限り他の形態によって実現することが可能である。従っ
て、上述した実施の形態は単に説明のためのものであ
り、発明を限定するものではない。この発明の範囲に関
しては、上述した説明よりも、特許請求の範囲を参照す
べきである。
【００２３】なお、本願明細書において括弧書の数値と
ともに示した数値は括弧内の数値の換算値であり、不一
致がある場合は括弧内の数値が正しいものとみなされる
べきものである。
ともに示した数値は括弧内の数値の換算値であり、不一
致がある場合は括弧内の数値が正しいものとみなされる
べきものである。
【図１】単一の材料サンプルを測定するためのテストセ
ルを示す図である。
ルを示す図である。
【図２】図１の装置の電気回路表現である。
【図３】材料サンプルとテストサンプルを組み合わせた
ものに対する拡散率を測定するためのテストセルを示す
図である。
ものに対する拡散率を測定するためのテストセルを示す
図である。
【図４】図３の装置の電気回路表現である。
【図５】プロセスのフローチャートである。
１０ テストチャンバ １１ 開口部 １２、１４ コンパートメント １６ 膜 ２０ 液体源 ２２ 入口 ２４ 出口 ３０ 蒸気検出器 ４０ テスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステファン・ディ−・ツオメラ アメリカ合衆国 55128 ミネソタ，オー クデイル，ヘレナ・ロード・ノース 4526 (72)発明者 ガス・エル・クレイク アメリカ合衆国 55423 ミネソタ，リッ チフィールド，ハリエット・アヴェニュ ー・サウス 6939
Claims (7)
- 【請求項１】 制御された圧力及び温度の条件のもとで
テスト材料に対する蒸気透過量を測定する方法であっ
て、 ａ）二つのチャンバの間の遮蔽壁としてのサンプル材料
と、一方のチャンバ内の液体表面と既知の蒸気圧とを有
する液体蒸気発生源と、第２のチャンバに設けられたキ
ャリヤーガスの入口及び出口とを有し、当該第２のチャ
ンバには前記出口を通過する蒸気を検出するために蒸気
検出器が備えられている２−チャンバ装置を形成する段
階と、 ｂ）前記キャリヤーガスの流量と、前記蒸気検出器によ
って検出される蒸気パーセンテージを測定する段階と、 ｃ）前記出口における蒸気流量を計算する段階と、 ｄ）前記液体表面と前記出口との間の蒸気圧低下を計算
する段階と、 ｅ）前記蒸気流量を、液体表面と前記出口との間の蒸気
圧低下で割ることによって、前記装置に対する第１の全
蒸気透過量（ＴRA）を計算する段階と、 ｆ）前記２−チャンバ装置内にサンプル材料と隣接させ
た状態でテスト材料を設ける段階と、 ｇ）ｂ）〜ｄ）の段階を繰り返す段階と、 ｈ）前記計算された第２の蒸気流量を、計算された第２
の蒸気圧低下で割ることによって、前記装置に対する第
２の全蒸気透過量（ＴTOT ）を計算する段階と、 によって前記テスト材料に対する蒸気透過量（ＴRT）を
計算する段階と、を有する方法。 - 【請求項２】 前記出口を通過する蒸気流量を計算する
段階が、前記測定されたキャリヤーガスの流量に、前記
蒸気検出器によって検出される蒸気パーセンテージを掛
ける段階を有する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記液体表面と前記出口との間の前記蒸
気圧低下を計算する段階が、前記既知の蒸気圧に、前記
蒸気検出器によって検出される前記蒸気パーセンテージ
を掛ける段階を有している請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記液体が水から成っており、前記蒸気
検出器が、相対湿度を検出するための手段を有し、前記
第１及び第２の蒸気透過量を計算する段階が、前記キャ
リヤーガスの相対湿度パーセンテージを測定する段階を
有する請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 サンプル遮蔽材料によって分離された上
側及び下側のチャンバと、前記下側チャンバ内における
既知の飽和蒸気圧を有する水源と、前記上側チャンバへ
のキャリヤーガス入口と、前記上側チャンバからのガス
出口と、前記ガス出口の中を流れるガス中の相対湿度を
測定するための装置とを有するテストセル内において、
制御された圧力及び温度の条件のもとでテスト材料に対
する水蒸気透過量を測定する方法であって、 ａ）前記ガス入口に既知の体積流量のキャリヤーガスを
流す段階と、 ｂ）前記キャリヤーガスの相対湿度パーセンテージを測
定する段階と、 ｃ）相対湿度と、キャリヤーガス流量と、温度及び圧力
に関する試験条件のもとでの立方センチメートル当りの
蒸気重量である変数Ｋ（Ｔ，Ｐ）との積である第１の流
量を計算する段階と、 ｄ）前記既知の飽和水蒸気圧の値から、既知の飽和水蒸
気圧と相対湿度の積である値を差し引いて、減算された
第１の水蒸気圧を求める段階と、 ｅ）前記減算された第１の水蒸気圧を第１の蒸気流量で
割ることによって第１の水蒸気透過量の逆数を計算する
段階と、 ｆ）前記上側及び下側チャンバの間に前記サンプル遮蔽
材料と隣接させた状態でテスト材料を配置する段階と、 ｇ）前記キャリヤーガス中の新しい相対湿度パーセンテ
ージを測定する段階と、 ｈ）新しい相対湿度パーセンテージと、既知のキャリヤ
ーガス流量と、温度及び圧力に関する試験条件のもとで
の立方センチメートル当りの蒸気重量である変数Ｋ
（Ｔ，Ｐ）との積である第２の流量を計算する段階と、 ｉ）前記既知の飽和水蒸気圧から、既知の飽和水蒸気圧
と測定された相対湿度の積である第２の値を差し引い
て、減算された第２の水蒸気圧を求める段階と、 ｊ）前記減算された第２の水蒸気圧を第２の蒸気流量で
割ることによって第２の水蒸気透過量の逆数を計算する
段階と、 ｋ）前記第２の水蒸気透過量の逆数から第１の水蒸気透
過量の逆数を差し引き、その結果の逆数をとって前記サ
ンプル遮蔽材料に対する水蒸気透過量を求める段階と、
を有する方法。 - 【請求項６】 膜が二つのチャンバの間の遮蔽物を形成
し、下側チャンバが既知の蒸気圧を有する液体を収容し
ており、上側チャンバがこの上側チャンバを通過して蒸
気検出器の中へ流れる一定流量の不活性キャリヤーガス
流を有している、２−チャンバのテストセルを利用して
テスト材料に対する蒸気透過量を測定する方法であっ
て、 ａ）前記蒸気検出器を用いて前記キャリヤーガス流中の
蒸気パーセンテージを測定する段階と、 ｂ）前記既知の蒸気圧から、この既知の蒸気圧とキャリ
ヤーガス流中の測定された蒸気パーセンテージとの積で
ある値を減算する段階と、 ｃ）前記不活性キャリヤーガスの一定流量を、測定され
た蒸気パーセンテージを掛けることによって減算する段
階と、 ｄ）前記減算された既知の蒸気圧を、減算された一定流
量で割って蒸気透過量を求める段階と、 ｅ）前記二つのチャンバの間の別の遮蔽物として、前記
膜と隣接させた状態でテスト材料を取り付ける段階と、 ｆ）ａ）〜ｄ）の段階を繰り返して、別の蒸気透過量の
値を求める段階と、 ｇ）前記別の蒸気透過量の値を、前記計算された第１の
蒸気透過量の値から差し引いて、前記テスト材料に対す
る蒸気透過量を求める段階と、を有する方法。 - 【請求項７】 前記液体源が水から成っており、前記キ
ャリヤーガス中の蒸気パーセンテージを測定する段階
が、前記キャリヤーガスの相対湿度を測定する段階を有
する請求項６記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/856,441 US5837888A (en) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | Process for measuring vapor transmission through materials |
| US08/856441 | 1997-05-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116792A true JPH116792A (ja) | 1999-01-12 |
| JP2957990B2 JP2957990B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=25323642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10132279A Expired - Fee Related JP2957990B2 (ja) | 1997-05-14 | 1998-05-14 | 材料に対する蒸気透過量を測定する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5837888A (ja) |
| JP (1) | JP2957990B2 (ja) |
| DE (1) | DE19821321C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011047680A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Toppan Printing Co Ltd | 水蒸気透過度測定方法および装置 |
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1997
- 1997-05-14 US US08/856,441 patent/US5837888A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-13 DE DE19821321A patent/DE19821321C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-14 JP JP10132279A patent/JP2957990B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2957990B2 (ja) | 1999-10-06 |
| DE19821321C2 (de) | 2000-05-31 |
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