KR900005221B1 - 이온측정용 시이트형 전극 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이온측정용 시이트형 전극

제1도 내지 제3도는 본 발명의 한 구체예를 나타낸다.

제1도는 본 발명에 따르는 pH 측정용 시이트형 복합전극의 분해사시도.

제2도는 제1도에 나타낸 전극의 외관을 나타내는 사시도.

제3도는 제2도의 부분전개 단면도.

제4도는 본 발명의 다른 바람직한 구체예를 나타내는 일부 파단 사시도.

제5도 및 제6도는 각각 종래기술을 설명하는 사시도이다.

본 발명은 pH와 같은 이온농도의 측정에 사용된 이온측정용 시이트형 전극에 관한 것이다.

최근에, pH와 같은 이온농도의 측정을 위한 전극의 전체구조를 소형화하고 제조가를 저렴화하며 조작성 및 보수성을 개선하기 위하여 시이트의 형태로 전극을 형성하는 것이 시도되어 왔다.

제5도는 본출원인(가부시끼가이샤 호리바세이사꾸쇼)이 출원한 일본 특원소 제 61-285371호에 따르는 pH 측정용 시이트형 복합전극의 외관을 나타내며 제6도는 제5도의 측정전극의 단면을 나타낸다.

이제 제5도와 제6도를 모두 참조하면, 참조번호 51은 전해질을 함유하는 용액에 침지해도 충분히 높은 전기 절연특성을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이후 PET라 함)와 같은 물질로 형성된 기판을 지칭한다.

참조번호 52는 상기 기판(51)의 상면에 형성된 전극을 지칭하는데 이 전극(52)은 예를 들어서 소정의 전처리를 시킨 다음 Ag 페이스트를 실크스크린 인쇄함으로써 형성되며, 상기 전극(52)의 일부는 AgCl과 같은 전극 재료로 피복된 내부전극부(53)로서 형성되어 있으며, 상기 전극(52)의 나머지는 그대로 리이드부(54)로서 형성되어 있다.

참조번호 55는 상기 내부전극부(53)에 해당하는 곳에서 통공(56)이 있고 전해질을 함유하는 용액에 침지되어도 충분히 높은 전기절연성을 갖는 PET와 같은 물질로 형성된 지지층을 지칭하며, 상기 지지층(55)은 리이드부(54)와 리이드부(54) 주변을 노출하여 기판(51)에 형성되어 있다.

그리고 통공(56)은 예를 들어서 AgCl로 과포화된 3.3M KCl 수용액에 인산완충제를 첨가함으로써 얻은 염기성 내부액에 한천과 같은 겔화제와 글리세린과 같은 겔 증발방지제를 첨가함으로써 제조된 원반형 겔상 내부액(57)으로, 예를 들면 가열하여 페이스트로 만든 다음 페이스트를 스크린 인쇄법 등에 의하여 내부전극부(53)상에 쌓아 원반형 겔상 내부액(57)의 상면이 자유상태하에 지지층(55)의 상면에 약간 돌출될 수 있도록 함으로써 충전시킨다.

참조번호 58은 박막형으로 형성된 이온선택성 응답막을 지칭한다.

이 이온선택성 응답막(58)은 예를 들면 용매로서 테트라히드로푸란에 염화폴리비닐수지 분말을 용해시키고 수소 이온 응답물질로서 산화 트리-n-옥틸포스핀을 가소제와 함께 결과용액에 첨가하고 결과혼합물을 충분히 교반하고 테트라히드로푸란을 증발시킴으로써 얻어진다. 상기 이온선택성 응답막(58)은 하면이 겔상 내부액(57)의 상면에 밀착되고 통공(56)의 내부는 겔상 내부액(57)으로 단단히 채워지도록 충분히 높은 전기절연성을 갖는 염화폴리비닐수지계열 또는 실리콘계열 접착제와 같은 유기 고분자 접착제(59)를 사용하여 그의 주변을 따라 지지층(55)의 상면에 고착되어 측정전극으로서 형성된다.

게다가, 제5도를 참조하면, 참조번호 60은 KCl로 함침된 무기소결 다공체, 유기고분자 다공체 등으로 형성된 액간 접촉막을 가리킨다.

상기 액간 접촉막(60)은 그의 하면이 다른 겔상 내부액(보이지 않음)의 상면에 접촉하도록 그의 주변을 따라 지지층(55)의 상면에 고정 장착되어 비교전극으로서 형성된다. 액간 접촉막(60)의 내부구조는 제6도에 나타낸 측정전극과 거의 같다. 참조번호 61은 피검액 홀더부분을 지칭한다.

상기한 구조로 지지층(55)과 응답막(58)간의 완전한 밀봉을 유지할수 있는 접착제는 얻기 어렵다.

염화폴리비닐수지계열 유기고분자 접착제는 신속한 건조특성이 우수하나 그들은 표면피막이 생성되기 쉬운 결점을 갖는다. 게다가, 실리콘계열 유기고분자 접착제는 경화시간 및 점도와 같은 접착조건의 안정성에 있어서 문제가 있다.

간단히 말해서 이들 유기고분자 접착제의 어떤 것의 사용도 완전한 밀봉을 기대할 수 없다.

따라서, 상기한 구조를 갖는 전극은 이 점에서 개선의 여지가 있다.

발명의 요약은 다음과 같다.

본 발명은 상기한 문제의 견지에서 달성되었다.

본 발명의 목적은 지지층에 대한 완전밀봉을 가진 응답막을 형성할 수 있고 대량생산 가능한 이온측정용 시이트형 전극을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르는 이온측정용 시이트형 전극은 지지층이 충분히 높은 전기 절연성을 갖는 2개의 시이트재료 파일로 형성되어 있고 얇은 필름상 이온선택성 응답막은 상기 지지층상에 상기 지지층과 상용성인 용매를 함유하는 이온선택성 응답막 페이스트를 적하함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 특징적 구조로 이온선택성 응답막 페이스트에 함유된 용매와 지지층간에 용해작용이 일어나며, 상기 용매는 곧 확산하기에 앞서 증발되어 이온선택성 응답막을 형성하는데 이것은 지지층과 일체화되도록 고화되고 따라서 이온선택성 응답막은 완전밀봉성을 가지고 지지층상에 형성된다.

발명의 바람직한 구체예를 기술하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 구체예를 도면을 참조하여 이하에 기술하기로 한다.

여기서, pH 측정용 시이트형 복합전극은 예로서 제공된다.

제1도는 본 발명에 따르는 pH 측정용 시이트형 복합전극의 분해사시도, 제2도는 제1도에 나타낸 전극의 외관을 나타내는 사시도, 제3도는 제2도의 부분전개 단면도이다.

이제 제1도 내지 제3도를 참조하면, 참조번호 1은 전해질을 함유하는 용액에 침지되어도 충분히 높은 전기절연성을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이후 PET라 함)와 같은 물질로 형성된 기판을 지칭한다. 게다가, 기판(1)은 PET 이외에 염화폴리비닐수지(이후 PVC라 함), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴 및 폴리플루오로에틸렌과 같은 유기고분자 재료와 실리카유리 및 파이렉스유리와 같은 무기재료로 형성될 수 있다.

기판(1)은 그의 하면에 Ag, Cu, Au, Pt 등으로 구성되는 군 및 그의 합금으로부터 선택된 전기전도성물질 또는 상기 금속을 함유하는 페이스트 또는 IrO₂및 SnO₂와 같은 반도체를 진공증착법 및 CVD법과 같은 물리적 도금법, 전해법 및 비전해법과 같은 화학적 도금법 또는 실크스크린법, 철판법 및 평판법과 같은 인쇄법에 의해 부착함으로써 하면에 형성된 2쌍(내쌍 및 외쌍)의 전극(2A,2B,3A,3B)이 갖추어져 있다(본 실시예에서 기판(1)의 하면은 그래프트가공 및 실란 짝지음제 등을 이용한 앵커처리를 시킨 다음 Ag 페이스트를 기판(1)의 하면에 실크스크린 시킨다).

그리고, 기판(1)의 한 가장자리부에 위치한 전극(2A,2B,3A,3B)의 각 기단부분은 그대로 리이드부(4A,4B,5A,5B)로서 형성되고, 기판(1)의 거의 중앙부에 위치한 외쌍의 전극(2A,2B)의 다른 거의 원형 선단부분은 AgCl과 같은 전극물질로(상기와 같은 방법으로 물리적 도금법 또는 화학적 도금법 또는 인쇄법에 의해) 피복된 내부전극부(6A,6B)로서 형성되어 있으며, 한 내부전극부(6A)(pH 측정전극 P측)는 거의 중앙에 형성된 내면상에 전기전도성 처리를 시킨 전극통공으로서 통공(7)(7a)는 통공(7)내에 전기전도성 부분을 지칭한다)을 갖추고 있고, 다른 내부전극부(6B)(비교전극 R측)는 그의 이웃에 형성된 통공(8)을 갖추고 있다.

게다가, 내쌍의 전극(3A,3B)은 기판(1)의 거의 중앙부에 위치한 다른 선단부분간에 연장되는 더어미스터와 같은 온도보상용 전극부(9)를 갖추고 있다.

참조번호 10은 접착제에 의해 쌓여진 충분히 높은 전기 절연성을 갖는 2개의 시이트부재(11,12)로 형성된 지지층을 지칭한다.

예를 들면, 상부시이트부재(11)는 PET로 형성되는 한편 하부시이트부재(12)는 PVC로 형성된다.

이 지지층(10)은 예를 들면 양 시이트부재(11,12)의 접합면측을 UV(자외선) 경화형 잉크를 인쇄하으로써 표면 표면처리시키고(참조번호 12a는 표면처리된 층을 지칭한다), 반건조시킨 다음 양 시이트부재(11,12)를 서로 압착함으로써 형성된다.

그리고, 상부시이트부재(11)는 예를 들면 사각통공(13)을 갖추고 있다.

게다가, 하부시이트부재(12)는 예를 들면 통공(13)에 해당하는 위치에서 통공(13)보다 약간 더 작은 예를 들어서 사각통공(14)이다.

이들 통공(13,14)은 기판(1)에 형성된 한 내부 전극부분(6A)을 통과하는 통공(7)에 해당하는 위치에 제공된다. 게다가, 구멍(15)은 동시에 양 시이트부재(11,12)를 통과하는데, 기판(1)에 형성된 다른 내부전극부(6B)의 근방에서 열려진 통공(8)에 해당하도록 열려 있다.

게다가, 또한 상부시이트부재(11)의 상면은 그래프트 가공 및 실란 짝지음제 등을 사용하여 앵커 처리시킨다.

참조번호 16은 기판(1)의 하면측에 형성된 하부지지층을 지칭한다.

상기 하부지지층(16)은 기판(1)에서와 같은 방법으로 충분히 높은 전기절연성을 갖는 PET와 같은 재료로 형성되고 지지층(10)은 기판(1)에 형성된 각각 다른 내부전극부(6B)와 통공(8)에 해당하는 곳에서 통공(17)과 통공(18)을 갖추고 있다.

하부지지층(16)은 지지층(10)과 같은 방법으로 형성된다.

참조번호 19는 하부시이트부재(12)의 통공(14)에 충전된 겔상 내부액을 지칭한다.

겔상 내부액(19)은 겔화제(예를 들면, 한천, 젤라틴, 아교, 알긴산 및 각종 아크릴 흡습성 중합체) 및 겔증발억제제(예를 들면, 글리세린 및 에틸렌글리콜)를 예를 들면 AgCl로 과포화된 3.3,M KCl 수용액에 인산완충액을 첨가함으로써 얻은 염기성 내부액에 첨가함으로써 얻고 원반형태로 형성시킨다.

겔상 내부액(19)은 가열하여 페이스트로 만들고 결과된 페이스트를 그의 상면이 하부시이트부재(11)의 상면 아래에 약간 가라앉도록 스크린 인쇄함으로써 충전시킨다. 겔상 내부액(19)은 상기 통공(14)에 충전되고 내부전극부(6A)에 형성된 통공(7)의 전기전도성부분(7a)을 통하여 내부전극부(6A)에 연결되어 있다.

참조번호 20은 상기 겔상 내부액(19)에 적하된 이온 선택성 응답막을 지칭한다.

상기 이온선택성 응답막 페이스트(20)는 예를 들면 다음의 방법으로 얻는다 :

(1) PVC 분말 2.7g과 가소제로서 오르토-니트로페닐 옥틸에테르 5.4g을 삼각 플라스크에 넣고 용매로서 테트라히드로푸란(이후 THF라 함) 90ml를 삼각 플라스크에 한방울씩 가하여 THF 중에 PVC를 용해시킨다. 이때, PVC 분말을 적당히 분산시킴으로써 완전히 용해시키기 위해 삼각플라스크를 가볍게 흔드는 것이 바람직하다.

(2) 수소이온 응답물질로서 산화트리-옥틸포스핀 0.135g을 용매로서 THF 10ml에 용해시켜 용액을 만든다.

(3) 위의 (1)에서 얻은 용액을 위의 (2)에서 얻은 용액과 충분히 교반하면서 혼합한다.

이때, THF의 일부를 증발시켜 소정점도를 갖는 이온 선택성 응답막 페이스트(20)를 얻는다.

상기한 방법으로 얻은 이온선택성 응답막 페이스트(20)를 주사기(21)에 넣은 다음 제1도에 나타낸 바와 같이 겔상 내부액(19)상에 일정량 적하시 그것은 하부시이트부재(12)의 통공(14)에 충전된 겔상 내부액(19)의 상면에 부착하며 이온선택성 응답막 페이스트(20)의 일부는 지지층(10)을 형성하는 시이트부재(11,12)에 부착하여 이온선택성 응답막 페이스트(20)를 함유하는 용매로서 THF와 시이트부재(11,12)간에 용해작용을 일으켜, 이로써 즉시 확산하기에 앞서 상기 THF의 증발로 인한 소정의 필름두께를 갖는 이온선택성 응답막(22)을 형성하고, 상기 막(22)은 지지층(10)과 일체화 되도록 고화하므로 이온선택성 응답막(22)은 지지층(10)에 대해 완전한 밀봉을 가지며 지지층(10)의 표면상에 형성되어 pH 측정전극 P를 형성한다.

참조번호 23은 각각 지지층(10), 기판(1) 및 하부 지지층(16)에 해당하는 위치에서 형성된 통공(15,8,18)에 충전된 겔 침지된 친수성 고분자 다공체를 지칭한다. 상기 겔 침지된 친수성 고분자 다공체(23)는 화학적으로 안정한 친수성 고분자 입자를 소결 성형함으로써 얻는 친수성 고분자 다공체, 예를 들면 폴리올레핀과 거의 같은 기계적 강도와 변성처리에 의해 주어진 친수성을 갖는 올레핀계 고중합체 분말의 소결 성형체[예를 들면 선파인 AQ (상품명), 아사이 가세이사제]에 공기중 방치해 둔후 KCl을 석출하지 않고 건조를 나타내지 않는, 즉 다공체 표면의 습기를 잃지 않는 겔화 조성체, 예를 들면 아크릴중합체의 Na 염으로 주로 이루어지는 함수 젤리[예를 들면 U 젤리(상품명), 쇼오와덴꼬사 제품]를 함침시킴으로써 얻어진다.

상기 겔 침지된 친수성 고분자 다공체(23)는 지지층(10)의 표면에 약간 돌출하도록 통공(15,8,18)에 충전하고 비교전극 R의 액간 접촉부로서 기능한다.

참조번호 24는 상기 겔상 내부액(19)과 같은 화학적 조성을 갖고 하부지지층(16)에 형성된 통공(17)을 통하여 내부전극부(6B)와 접촉하도록 가져오고 겔 침지된 친수성 고분자 다공체(23)와 접촉하도록 가져오게 채택된 겔상 내부액을 지칭한다.

참조번호 25는 바닥 케이스를 지칭하고 참조번호 26은 지지층(10)주위에 제공된 피검액 홀더를 지칭한다.

그리고, 상기 pH 측정용 시이트형 복합전극의 형성에 있어서, 이온선택성 응답막 페이스트(20)의 펼침면적은 이온선택성 응답막(22)의 형성시 THF로 희석배율을 일정하게 하고 또한 이온선택성 응답막 페이스트(20)의 점도를 일정하게 하며 적하량을 일정하게 함으로써 제한될 수 있다.

따라서 고정된 막두께를 갖는 이온선택성 응답막(22)은 몇분내에 제조될 수 있어, 이로써 이 형태의 측정용 시이트형 복합전극을 연속 제조할 수 있다.

게다가, 본 발명이 적용되는 이온응답막 전극의 한 예를 나타내는 제4도를 참조하면 참조번호 27은 비선택성 응답막 페이스트(20)를 고화함으로써 형성된 이온선택성 응답막을 지칭한다.

참조번호 28은 겔상 내부액(19)을 리이드 전극(2B)에 접속하는 기판(1)에 형성된 통공전극을 지칭한다.

게다가, 지지층(10)은 PET로 만든 시이트부재(11)와 쌓인 PVC로 만든 시이트부재(12)로 형성되나 양 시이트부재(11,12)는 PVC로 만들어지고 쌓여질 수 있다.

더욱이 본 발명은 상기한 바람직한 구체예에 제한되지 않는다.

예를 들면, 본 발명은 또한 pNa, pK, pCl, pCa 등을 측정하기 위한 PVC 계열 액체막형 이온선택성 전극에도 적용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 지지층은 쌓여진 충분히 높은 전기절연성을 갖는 두 시이트부재로 형성되고 박막형 이온선택성 응답막은 상기 지지층과 상용성인 용매를 함유하는 이온선택성 반응막 페이스트를 상기 지지층상에 적하하여 가함으로써 형성되고, 따라서 응답막은 지지층에 대해 완전한 밀봉으로 단시간내에 형성될 수 있다.

따라서, 안정된 품질을 갖는 이온측정용 시이트형 전극이 대량 생산될 수 있다.

Claims (2)

1. 이온선택성 응답막이 지지층의 상면측에 형성되는 이온측정용 시이트형 전극에 있어서, 상기 지지층은 충분히 높은 전기절연성을 갖는 두 시이트재가 파일로 형성되며, 박막형 이온선택성 응답막은 상기 지지층과 상용성인 용매를 함유하는 이온선택성 응답막 페이스트를 상기 지지층상에 적하함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이온측정용 시이트형 전극.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지층은 PET로 형성된 시이트재와 PET로 형성된 상기 시이트재에 중첩된 PVC로 형성된 시이트재로 이루어지는 라미네이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 이온측정용 시이트형 전극.

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