高分子物性

ガス透過度
-差圧式・ガスクロ法

概要

  • 装置はJIS K7126-1(差圧法)に準じた差圧式のガスクロ法で、試験片のフィルム(サンプル)を境に、一方は加圧、他方の透過側は減圧に行う方法で測定します。
  • 透過したガスをガスクロマトグラフにて分離し、熱伝導度検出器(TCD)および水素炎イオン化検出器(FID)により、時間あたりのガス透過量を求めることで、透過度、透過係数、透湿度を算出します。
  • 混合ガスの場合でも、ガスクロ法を用いているため組成するガスの分離分析が可能であり、それぞれ成分に対するガス透過量を求めることが可能です。
  • 水蒸気透過度測定が可能です。
  • 加湿下雰囲気(20~95%RH)における気体透過度試験が可能です。
  • 材料の用途に合わせた室温以下(ー10℃まで)での測定が可能です。

透過試験機

気体透過度試験の概略(測定方法)

1.「テストガスIN」より、窒素・酸素・炭酸ガス・水素・ヘリウム等を一定に供給し、「加圧側」をテストガス雰囲気下に保ちます。また、絶えずテストガスを供給しているため、余分なガスは「テストガスOUT」より外部へ排気されます。この「テストガスOUT」の解放弁を調整する事で、常圧状態(1気圧)~最大600kPa(約5.9気圧)まで「加圧側」(テストガス)を加圧することが可能です。ただし、湿度コントロール雰囲気下での加圧は不可で、常圧状態となります。

2.サンプルを挟んで、「加圧側」と「減圧側」との間に差圧をつけることで、「加圧側」のテストガスはサンプルを透過(通過)し、「減圧側」へ移動します。ただし、サンプルの厚さ方向ではなく、側面方向へ透過したガスは、「O - リング(二重リング)」間を真空排気している「ガードガス流路」によって、外部へ排気されます。また、「焼結フィルター」の上にサンプルを置くことによって、加減圧による試料形状の変形を防止するため、単位面積あたり(透過面積φ44mm)に対して、正確な測定が可能です。

3.単位時間あたりに対して、「減圧側」に透過したガスは、ヘリウムまたはアルゴン等のキャリアガスによって、ガスクロマトグラフに運ばれ、TCDまたはFIDの検出器により定量分析されます。そのガス透過量を求めることで、気体透過度、気体透過係数、水蒸気透過度(透湿度)を算出します。なお、本試験装置には、ガスクロマトグラフを用いているため、混合ガス等の分離分析が可能です。

用語の意味(JIS規格による)

気体透過度単位分圧差で単位時間に単位面積の試験片を通過する気体の体積
気体透過係数気体透過度に試験片の厚さを乗じて、単位厚さ当たりの透過量に換算したもの
水蒸気透過度所定の温度及び湿度の条件で単位時間に単位面積の試験片を通過する水蒸気の量

仕様

温度範囲-10~150℃
湿度範囲20~95%RH(ただし、温度による)
試験加圧600kPaまで(ただし、DRYガスに限る)
試験厚さ0~3mmまで
試験形状約φ60mm
試験気体N2、O2、CO2、H2、He、Ar、空気等
(特殊ガスとして、フロンガス、メタンガスなども可能)
検出方法ガスクロマトグラフ(検出器:TCD/FID)

試験例

・空気の分離分析(空気=窒素:酸素)
・40℃・90%RH雰囲気における水素や酸素の気体透過度試験
・食品包装フィルムなどの低温ガスバリヤー性の評価

装置

【熱伝導度検出器(TCD)】
タングステンフィラメント4素子構造の半拡散型で、ガス伝導度の差を検出する方式により、応答が迅速で正確な上に、キャリヤガスの流動変動を受けにくい構造の検出器です。

<測定例>窒素、酸素、水素、ヘリウム、炭酸ガス、フロンガス、水蒸気、空気等

【水素イオン化検出器(FID)】
キャリアガスおよびカラムにより分離・溶出した成分をカラム出口で水素と混合し、過剰空気の存在下により炎を形成させ、水素炎で燃焼する有機化合物は燃焼してイオン化され、コレクター電極との間に直流電圧をかけておくことにより、生じた電子とイオンが再結合するのを防止し、コレクターに集めたイオン電流を測定する検出器です。

<測定例>メタン、プロパン、ブタン、ベンゼン、エタノール、トルエン、イソオクタン等

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