ガス透過性試験片、ガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガス透過性評価装置
【課題】フィルム端面から侵入するガスによる影響を低減し、より正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片、そのガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置を提供する。
【解決手段】ガス透過性試験片１００は、フィルム２１と、フィルム２１の一方の面２１ｂの少なくとも一部に形成された腐食性金属層２２と、腐食性金属層２２と腐食性金属層２２が形成されたフィルム２１の一方の面２１ｂとを密封する低ガス透過非腐食性材料２３とを備えたガス透過性試験片において、フィルム２１の端面２１ａを低ガス透過非腐食性材料２３で密封したことを特徴とする。
【解決手段】ガス透過性試験片１００は、フィルム２１と、フィルム２１の一方の面２１ｂの少なくとも一部に形成された腐食性金属層２２と、腐食性金属層２２と腐食性金属層２２が形成されたフィルム２１の一方の面２１ｂとを密封する低ガス透過非腐食性材料２３とを備えたガス透過性試験片において、フィルム２１の端面２１ａを低ガス透過非腐食性材料２３で密封したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の腐食状態を測定することでガス透過性を評価するガス透過性試験片、そのガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムのガスバリア性評価方法としてカルシウム腐食法を代表とする金属腐食法が知られている（例えば特許文献１を参照）。この方法は対象のフィルムを透過した目的のガスが腐食性金属と反応し、腐食した金属の量を測定することで、フィルムのガスバリア性を得る評価方法である。具体的には、図５、図６に示すように、対象のフィルム１、１１を透過したガスのみに反応するよう腐食性金属２、１２を低ガス透過非腐食性材料３、１３でそれぞれ密封した試験片を作成する。その後、これらの試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露し、対象のフィルム１、１１の測定面から目的のガスを透過させ腐食性金属２、１２をそれぞれ腐食させる。そして、腐食した金属の面積、吸光度、電気特性などに関して、その経時変化を測定することで、対象のフィルム１、１１のガス透過性を評価する。
【０００３】
ガスバリアの機能を持つフィルムは食料品、精密電子部品及び医薬品の包材として用いられている。これらは、内容物の変質を抑制しそれら内容物の機能や性質を保持するために、包装材料を通過するガスによる影響を防止する必要があり、内容物の機能等に悪影響を及ぼすガスを遮断するガスバリア性を備えることが求められてきた。さらに近年、ガスバリア性を備えるフィルムは太陽電池モジュールの部材である裏面保護シートや、有機ＥＬ素子のガスバリア層を代表とした産業資材用途として用いられるようになってきた。
【０００４】
フィルムのガス透過性を評価する金属腐食法は、前述したように、フィルムの測定面から透過したガスのみに反応するよう腐食性金属２、１２を密封した試験片を作成する必要がある。
しかし、前記フィルム１、１１の膜厚が厚い場合は、図５、図６で示すように、フィルム端面から透過したガスが腐食性金属２、１２と反応してしまい、ガス透過性を正確に評価することができないという課題を有していた。なお、図５、図６では、フィルムの測定面側から透過したガスの経路は、ガス透過経路４、１４としてそれぞれ示されている。また、フィルムの端面側から透過したガスの経路は、ガス透過経路５、１５としてそれぞれ示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４７０７０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、前記フィルム端面から侵入するガスによる影響を低減し、より正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片、そのガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本願発明の一態様は、フィルムと、前記フィルムの一方の面の少なくとも一部に形成された、特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層と、前記腐食性金属層と前記腐食性金属層が形成された前記フィルムの一方の面とを密封する、前記ガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料とを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片である。
【０００８】
上記態様によれば、腐食性金属層と、腐食性金属層が形成されたフィルムの一方の面と、フィルムの端面とは、低ガス透過非腐食性材料で密封されている。このため、ガス透過性試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した際、フィルム端面からのガスの侵入を防ぐことができる。その結果、ガスは低ガス透過非腐食性材料で覆われていない、フィルムの測定面側のみから透過してくる。従って、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【０００９】
また、本願発明の別の態様は、開口部を有するカップ形状の、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料と、前記低ガス透過非腐食性材料の内面の少なくとも一部に形成された、前記ガスと反応して腐食する腐食性金属層と、前記開口部を塞いで前記腐食性金属層を密封するフィルムとを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片である。
【００１０】
上記態様によれば、腐食性金属層はフィルムで密封され、且つ、フィルム端面は低ガス透過非腐食性材料で密封されている。このため、ガス透過性試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した際、フィルム端面からのガスの侵入を防ぐことができる。従って、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【００１１】
ここで前記「カップ形状」とは、低ガス透過非腐食性材料の底面側から開口部側に向かう軸に垂直方向の断面の面積がその底面側から開口部側に向かって一定である空間を囲む形状、または底面側から開口部側に向かうに従って連続的もしくは段階的に増加する空間を囲む形状をいう。
また、本願発明の別の態様は、前記腐食性金属層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むこととしても良い。
【００１２】
上記態様によれば、腐食性金属層としてアルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含んでいるので、腐食性金属層は水蒸気によって腐食される。このため、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、容易に水蒸気透過度を求めることができる。
また、本願発明の別の態様は、前記アルカリ土類金属は、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むこととしても良い。
【００１３】
上記態様によれば、アルカリ土類金属としてカルシウム、マグネシウム、またはその何れかの合金のうち何れか一つを含んでいるので、腐食性金属層は水蒸気によって腐食される。また腐食性金属層を安価に製造することもできる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、安価かつ容易に水蒸気透過度を求めることができる。
【００１４】
また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片の作成方法において、前記フィルムの端面を密封する前記低ガス透過非腐食性材料を、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成
長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法により形成する工程を含むことを特徴とするガス透過性試験片の作成方法である。
【００１５】
上記態様によれば、上記方法は段差被覆性に優れた方法であるため、低ガス透過非腐食性材料を用いてフィルム端面を覆うことができる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片の作成方法であれば、フィルム端面が低ガス透過非腐食性材料で密封されたガス透過性試験片を作成することができる。
また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片を作成するガス透過性試験片作成装置において、前記フィルムが保管された容器と、前記容器内に配置された、前記フィルムの一方の面側に前記腐食性金属層を形成する装置と、前記容器内に配置された、前記フィルムの端面を密封するように前記低ガス透過非腐食性材料を形成する装置とを備えることを特徴とするガス透過性試験片作成装置である。
【００１６】
上記態様によれば、低ガス透過非腐食性材料を用いてフィルム端面を密封することができる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片作成装置であれば、より正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片を作成することができる。
なお、ここで「フィルムの一方の面側に前記腐食性金属層を形成する」とは、フィルムの一方の面に接して腐食性金属層を形成しても良いし、フィルムの一方の面と腐食性金属層との間に間隙を形成しても良い。
【００１７】
また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片作成装置と、前記ガス透過性試験片作成装置により作成された前記ガス透過性試験片を、前記ガス透過性試験片作成装置に備わる前記容器内に保管した状態で、一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置と、暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置とを備えることを特徴とするガス透過性評価装置である。
【００１８】
上記態様によれば、ガス透過性試験片作成装置により作成されたガス透過性試験片をそのまま一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露することができる装置を用いることで、腐食が進行する程度を経時的に測定してガス透過性を評価することができる。このため、上記態様に係るガス透過性評価装置であれば、ガス透過性試験片が当該環境外に曝されることによる環境変化のガス透過性への影響を抑えることができ、より正確な評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるガス透過性試験片を用いることで、ガスがフィルム端面から透過することを防ぎ、より正確なガス透過性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第1実施形態に係るガス透過性試験片の断面図である。
【図２】第２実施形態に係るガス透過性試験片の断面図である。
【図３】第1、第２実施形態に係るガス透過性試験片の作成装置の断面図である。
【図４】第1、第２実施形態に係るガス透過性試験片の作成装置の断面図である。
【図５】既存の金属腐食法に用いられるガス透過性試験片の断面図である。
【図６】既存の金属腐食法に用いられるガス透過性試験片の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではなく、フィルムの種類、用途に応じて適宜選択される。
＜第１実施形態＞
（ガス透過性試験片）
図１は、本発明の第１実施形態に係るガス透過性試験片１００の断面図である。図１に示すように、ガス透過性試験片１００は、フィルム２１と腐食性金属層２２と低ガス透過非腐食性材料２３とを含んで構成されている。
測定対象であるフィルム２１の一方の面２１ｂの少なくとも一部には、平面状の腐食性金属層２２が前記面２１ｂに接して設けられている。そして、低ガス透過非腐食性材料２３は、腐食性金属層２２とフィルム２１の一方の面２１ｂのうち腐食性金属層２２が設けられていない部分とを覆うようにして設けられている。さらに、フィルムの端面２１ａは、図１に示すように、低ガス透過非腐食性材料２３で覆われている。
【００２２】
言い換えると、図１に示すガス透過性試験片１００は、フィルム２１の一方の面２１ｂに、特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層２２を形成したものである。さらに、腐食性金属層２２と、腐食性金属層２２と接する面２１ｂとは反対側の面（つまり、測定面）２１ｃを除くフィルム２１とを覆うように、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料２３を形成することによって、腐食性金属２２をフィルム２１と低ガス透過非腐食性材料２３とで密封したものである。
【００２３】
以上のように、上記実施形態によれば、腐食性金属層２２と腐食性金属層２２が形成されたフィルム２１の一方の面２１ｂとフィルム２２の端面２１ａとを低ガス透過非腐食性材料２３で密封することができる。このため、ガス透過性試験片１００を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した場合であってもフィルム２１の端面２１ａからのガスの侵入を防ぐことができる。その結果、ガスは低ガス透過非腐食性材料２３で覆われていない、フィルム２１の測定面２１ｃ側のみから透過してくる。よって、腐食性金属層２２は、経路２４で示すように、フィルム２１を透過したガスとのみ反応することができる。従って、上記実施形態に係るガス透過性試験片１００であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【００２４】
なお、腐食性金属層２２は、特定のガスと反応して腐食する金属層であれば良く、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むものである。アルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはその何れかの合金は、反応性に富み、水蒸気によって容易に腐食されるので、水蒸気のガス透過性を示す水蒸気透過度を求めるためには適している組み合わせである。
【００２５】
さらに、アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むものであれば良い。カルシウム、マグネシウムあるいはその何れかの合金は、水蒸気によって容易に腐食される上に、安価であり、かつ蒸着により薄膜を形成しやすいため、水蒸気透過度を求めるために、より一層適している組み合わせである。
【００２６】
また、低ガス透過非腐食性材料２３は、上記特定のガスと反応しない材料であれば良く、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、ガラス等である。低ガス透過非腐食性材料２３は、できるだけガス透過性が低い材質であることが望ましいが、これらに限定するものではない。
また、上記実施形態では、腐食性金属層２２はフィルム２１の一方の面２１ｂの一部に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、腐食性金属層２２はフィルム２１の一方の面２１ｂの全面に形成されていても良い。
【００２７】
（ガス透過性試験片の作成装置）
図３は、図１で示したガス透過性試験片１００の作成装置３００の断面図である。本装
置３００は、測定対象となるフィルム２１をセットすることができる台座５１と、交換装置を備えたマスク５２（以下、単に「マスク５２」ともいう。）と、腐食性金属層２２を成膜する装置５３（以下、単に「成膜装置５３」ともいう。）と、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置５４（以下、単に「成膜装置５４」ともいう。）と、温度湿度調節装置５６と、腐食度測定装置５７とを内部に備えたチャンバー５８と、チャンバー５８内部を操作することができるグローブボックス５５とを含んで構成されている。
【００２８】
なお、成膜装置５３は、台座５１にセットされたフィルム２１の一方の面２１ｂ側に腐食性金属層２２を形成できるように配置されている。
また、成膜装置５４は、フィルム２１の端面２１ａを低ガス透過非腐食性材料２３で密封できるように配置されている。
また、マスク５２は、台座５１と成膜装置５３あるいは成膜装置５４との間に配置され、且つ、台座５１にセットされたフィルム２１と対向配置されている。
【００２９】
また、温度湿度調節装置５６は、チャンバー５８内部の温度湿度環境を調節できるように配置されている。
また、腐食度測定装置５７は、例えば、腐食性金属層２２の腐食度を測定面側から測定できるように配置されている。
言い換えると、ガス透過性試験片１００の作成装置３００は、ガス透過性試験片１００を作成する装置（つまり、台座５１と、マスク５２と、成膜装置５３と、成膜装置５４と、グローブボックス５５とを含んで構成される装置）と、ガス透過性試験片１００を目的の温度湿度環境下に暴露する装置（つまり、温度湿度調節装置５６）と、ガス透過性試験片１００が備えるフィルムを透過したガスにより腐食した腐食性金属層２２の腐食度を測定する装置（つまり、腐食度測定装置５７）を兼ね備えた装置である。このように、本実施形態に係る作成装置３００は、一つの装置でガス透過性試験片１００の作成からガス透過性の測定までを行うことができる装置である。
【００３０】
なお、本願の「容器」とはチャンバー５８のことであり、「腐食性金属層を形成する装置」とは成膜装置５３のことであり、「低ガス透過非腐食性材料を形成する装置」とは成膜装置５４のことである。
また、本願の「一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置」とは温度湿度調節装置５６のことであり、「暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置」とは腐食度測定装置５７のことである。
【００３１】
以上のように、上記実施形態によれば、低ガス透過非腐食性材料２３でフィルム端面２１ａを密封することができるので、より正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片１００を作成することができる。
また、上記実施形態によれば、温度湿度調節装置５６を用いることで、腐食が進行する程度を経時的に測定してガス透過性を評価することができる。さらに、ガス透過性試験片１００が当該環境外に曝されることによる環境変化のガス透過性への影響を抑えることができるので、より正確な評価を行うことができる。
また、腐食度測定装置５７の例として、腐食性金属層２２の腐食部面積を得るカメラ、腐食性金属層２２の吸光度を得る吸光光度計、腐食性金属層２２の電気特性測定装置が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
また、腐食が進行する程度を示す腐食度を求めるためには、腐食面の面積あるいは、吸光度、電気抵抗を測定する手法が存在するが、これらに限定されるものではない。
また、本実施形態では、ガス透過性試験片１００の作成からガス透過性の測定までを行うことができる作成装置３００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ガス透過性試験片１００の作成装置としては、図４に示す作成装置４００であっても良い。作成装置４００は、上述した作成装置３００から温度湿度調節装置５６と腐食度測定装置５７とを取り除いた装置である。具体的には、測定対象となるフィルム２１をセットすることができる台座４１と、交換装置を備えたマスク４２と、腐食性金属層２２を成膜する装置４３と、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置４４とを内部に備えたチャンバー４８と、チャンバー４８内部を操作することができるグローブボックス４５とを含んで構成された作成装置である。
【００３３】
また、台座４１、マスク４２、腐食性金属層２２を成膜する装置４３、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置４４及びグローブボックス４５は、作成装置３００で説明した台座５１、マスク５２、腐食性金属層２２を成膜する装置５３、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置５４及びグローブボックス５５と概ね同じ位置にそれぞれ配置されている。
以上のように、作成装置４００を用いた場合であっても、作成装置３００の場合と同様に、ガス透過性試験片１００を作成することができる。
【００３４】
（ガス透過性試験片の作成方法）
以下、図３で示した作成装置３００を用いたガス透過性試験片１００の作成方法について説明する。
まず、台座５１に図１で示したフィルム２１をセットし、交換装置を備えたマスク５２を用いてフィルム２１の一方の面２１ｂの少なくとも一部を開口するようにマスクをセットする。
その後、腐食性金属層２２を成膜する装置５３を用いて、マスク５２が開口している部分のフィルム２１の一方の面２１ｂにのみ腐食性金属層２２を成膜する。
【００３５】
成膜後、マスク５２に備わる交換装置を用いて、フィルム２１よりも広く開口しているマスク５２に変更する。
その後、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置５４を用いて、腐食性金属層２２が形成されたフィルム２１の一方の面２１ｂ及び端面２１ａを覆うように低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する。この低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する際、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法を用いることができる。上記方法は段差被覆性に優れた方法であるため、低ガス透過非腐食性材料を用いて容易にフィルム端面２１ａを覆うことができる。
以上のように、上記実施形態によれば、図１に示したガス透過性試験片１００を作成することができる。
【００３６】
（腐食度の測定方法）
ガス透過性試験片１００の作成後、図３に示した温度湿度調節装置５６を用いてチャンバー５８内部を目的とする温度、湿度環境に保ち、当該環境下にガス透過性試験片１００を暴露する。一定時間暴露後、腐食度測定装置５７を用いて、腐食性金属層２２の腐食度を求める。
【００３７】
腐食性金属層２２の腐食度を求めるためには、腐食面の面積あるいは、吸光度、電気抵抗とその経時変化を比較する方法等、様々な手法を用いることができる。本発明の評価解析では、一例として、腐食性金属層２２を画像処理することにより腐食面積を求める。この際、特許文献１に従うと、フィルムのガス透過度Ｔは、（式１）で示される。
Ｔ＝ｍ×（Ｍ［Ｇａｓ］／Ｍ［Ｍｅｔａｌ］）×（δｈαρ／Ａ）×１／ｔ （式１）
上式において、ｍは腐食性金属の価数、Ｍ［Ｇａｓ］は透過ガスの分子量、Ｍ［Ｍｅ
ｔａｌ］は腐食性金属の分子量、δは腐食性金属の腐食部分の面積、ｈは腐食性金属の厚み、αは厚み補正係数、ρは腐食性金属の腐食後の密度、Ａは腐食性金属の腐食部分と非腐食部分の面積の合計、ｔは暴露時間を示す。
上記の腐食面積から算出したガス透過度測定をガス透過性試験片１００に対して経時的に行い、平均を取る事で、より正確なガス透過度を求めることもできる。ただし、本発明は上記方法に限定されるものではない。
【００３８】
＜第２実施形態＞
（ガス透過性試験片）
図２は、本発明の第２実施形態に係るガス透過性試験片２００の断面図である。図２に示すように、腐食性金属層３２は開口部を有するカップ形状をした低ガス透過非腐食性材料３３の内面の少なくとも一部に形成されている。そして、腐食性金属層３２は、フィルム３１で低ガス透過非腐食性材料３３の開口部を塞ぐようにして密封されている。つまり、低ガス透過非腐食性材料３３は、測定対象であるフィルム３１との間に空間を作るように腐食性金属層３２に配置されている。さらに、フィルムの端面３１ａは、図２に示すように、低ガス透過非腐食性材料３３で覆われている。このため、腐食性金属層３２は、経路３４で示すように、フィルム３１を透過したガスとのみ反応することができる。
【００３９】
言い換えると、図２に示すガス透過性試験片２００は、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料３３によって構成され開口を有するカップの内面の少なくとも一部に、ガスと反応して腐食する腐食性金属３２を形成し、開口をフィルム３１端面とカップが接するように塞ぐことによって腐食性金属３２をカップの内部に密封したものである。
【００４０】
以上のように、上記実施形態によれば、低ガス透過非腐食性材料３３の開口部をフィルム３１で塞いで腐食性金属層３２を密封するとともに、フィルム３１の端面３１ａを低ガス透過非腐食性材料３３で密封することができる。このため、ガス透過性試験片２００を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した際であってもフィルム３１の端面３１ａからのガスの侵入を防ぐことができる。よって、腐食性金属層３２は、経路３４で示すように、フィルム３１を透過したガスとのみ反応することができる。従って、上記実施形態に係るガス透過性試験片２００であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【００４１】
なお、フィルム３１、腐食性金属層３２、低ガス透過非腐食性材料３３には、第１実施形態で説明したフィルム２１、腐食性金属層２２、低ガス透過非腐食性材料２３と同じ材料をそれぞれ用いることができる。
また、本実施形態では低ガス透過非腐食性材料３３の形状について、「カップ形状」または「カップ」と表記しているが、低ガス透過非腐食性材料３３を構成する底面の幅と底面を囲う縁の高さとの比は特に限定されるものではない。このため、縁の低い、いわゆる「皿状」をなすものであっても上記の「カップ形状」に含まれるものである。
【００４２】
また、上記実施形態では、腐食性金属層３２が低ガス透過非腐食性材料３３の内面の一部に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、腐食性金属層３２は低ガス透過非腐食性材料３３の内面全部を覆うように形成されていても良い。
【００４３】
（ガス透過性試験片の作成装置）
ガス透過性試験片２００の作成装置は、第１実施形態で説明した作成装置３００、４００と実質的に同一である。よって、ここではその説明を省略する。
（ガス透過性試験片の作成方法）
以下、図３に示された作成装置３００を用いたガス透過性試験片２００の作成方法につ
いて説明する。
まず、カップ形状をした低ガス透過非腐食性材料３３の開口部が腐食性金属層３２を成膜する装置５３（以下、単に「成膜装置５３」ともいう。）と対向するようにして、低ガス透過非腐食性材料３３を台座５１にセットする。
そして、交換装置を備えたマスク５２を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３の内面の一部を開口するようにマスクをセットする。
【００４４】
そして、成膜装置５３を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３の内面であって、マスク５２が開口している部分にのみ腐食性金属３２を成膜する。
成膜後、グローブボックス５５を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３の開口部を図２で示したフィルム３１で塞ぐように張り合わせる。これにより、腐食性金属３２は低ガス透過非腐食性材料３３とフィルム３１とにより密封される。
【００４５】
その後、グローブボックス５５を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３とフィルム３１とを貼り合わせたものを台座５１に再度セットする。この際、カップ形状の低ガス透過非腐食性材料３３の底部が低ガス透過非腐食性材料を成膜する装置５４（以下、単に「成膜装置５４」ともいう。）と対向するようにしてセットする。
言い換えると、低ガス透過非腐食性材料３３の開口部の位置が腐食性金属層３２を成膜する場合とは逆向きになるように、台座５１に再度セットする。
【００４６】
そして、マスク５２に備わる交換装置を用いて、フィルム３１よりも広く開口しているマスク５２に変更する。
その後、成膜装置５４を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３及びフィルム３１の端面３１ａを覆うように低ガス透過非腐食性材料を成膜する。ここで成膜する低ガス透過非腐食性材料は、既にフィルム３１が張り合わされているカップ形状の低ガス透過非腐食性材料と同じ材料である必要は無く、例えば、測定ガスの透過性が低い、金属、金属酸化物、金属窒化物、ガラス等から選ぶことができる。
【００４７】
以上のように、上記実施形態によれば、図２に示したガス透過性試験片２００を作成することができる。
なお、成膜装置５４を用いて低ガス透過非腐食性材料を成膜する際、第１実施形態の場合と同様に、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法を用いることができる。
【００４８】
（腐食度の測定方法）
ガス透過性試験片２００の腐食度の測定方法は、第１実施形態で説明した測定方法と実質的に同一である。よって、その説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のガス透過性評価法は、既存の方法よりも正確な評価法として利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・フィルム
２・・・腐食性金属層
３・・・低ガス透過非腐食性材料
４・・・測定面からのガス透過経路
５・・・端面からのガス透過経路
１１・・・フィルム
１２・・・腐食性金属層
１３・・・低ガス透過非腐食性材料
１４・・・測定面からのガス透過経路
１５・・・端面からのガス透過経路
２１・・・フィルム
２１ａ・・・フィルムの端面
２１ｂ・・・フィルムの一方の面
２１ｃ・・・フィルムの他方の面
２２・・・腐食性金属層
２３・・・低ガス透過非腐食性材料
２４・・・測定面からのガス透過経路
２５・・・端面からのガス透過経路
３１・・・フィルム
３１ａ・・・フィルムの端面
３２・・・腐食性金属層
３３・・・低ガス透過非腐食性材料
３４・・・測定面からのガス透過経路
４１・・・台座
４２・・・マスク交換装置
４３・・・腐食性金属層を成膜する装置
４４・・・低ガス透過非腐食性材料を成膜する装置
４５・・・グローブボックス
４８・・・チャンバー
５１・・・台座
５２・・・マスク交換装置
５３・・・腐食性金属層を成膜する装置
５４・・・低ガス透過非腐食性材料を成膜する装置
５５・・・グローブボックス
５６・・・温度湿度調節装置
５７・・・腐食度測定装置
５８・・・チャンバー
１００・・・ガス透過性試験片
２００・・・ガス透過性試験片
３００・・・ガス透過性試験片の作成装置４００・・・ガス透過性試験片の作成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の腐食状態を測定することでガス透過性を評価するガス透過性試験片、そのガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムのガスバリア性評価方法としてカルシウム腐食法を代表とする金属腐食法が知られている（例えば特許文献１を参照）。この方法は対象のフィルムを透過した目的のガスが腐食性金属と反応し、腐食した金属の量を測定することで、フィルムのガスバリア性を得る評価方法である。具体的には、図５、図６に示すように、対象のフィルム１、１１を透過したガスのみに反応するよう腐食性金属２、１２を低ガス透過非腐食性材料３、１３でそれぞれ密封した試験片を作成する。その後、これらの試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露し、対象のフィルム１、１１の測定面から目的のガスを透過させ腐食性金属２、１２をそれぞれ腐食させる。そして、腐食した金属の面積、吸光度、電気特性などに関して、その経時変化を測定することで、対象のフィルム１、１１のガス透過性を評価する。
【０００３】
ガスバリアの機能を持つフィルムは食料品、精密電子部品及び医薬品の包材として用いられている。これらは、内容物の変質を抑制しそれら内容物の機能や性質を保持するために、包装材料を通過するガスによる影響を防止する必要があり、内容物の機能等に悪影響を及ぼすガスを遮断するガスバリア性を備えることが求められてきた。さらに近年、ガスバリア性を備えるフィルムは太陽電池モジュールの部材である裏面保護シートや、有機ＥＬ素子のガスバリア層を代表とした産業資材用途として用いられるようになってきた。
【０００４】
フィルムのガス透過性を評価する金属腐食法は、前述したように、フィルムの測定面から透過したガスのみに反応するよう腐食性金属２、１２を密封した試験片を作成する必要がある。
しかし、前記フィルム１、１１の膜厚が厚い場合は、図５、図６で示すように、フィルム端面から透過したガスが腐食性金属２、１２と反応してしまい、ガス透過性を正確に評価することができないという課題を有していた。なお、図５、図６では、フィルムの測定面側から透過したガスの経路は、ガス透過経路４、１４としてそれぞれ示されている。また、フィルムの端面側から透過したガスの経路は、ガス透過経路５、１５としてそれぞれ示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４７０７０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、前記フィルム端面から侵入するガスによる影響を低減し、より正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片、そのガス透過性試験片の作成方法、ガス透過性試験片作成装置及びガスバリア透過性評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本願発明の一態様は、フィルムと、前記フィルムの一方の面の少なくとも一部に形成された、特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層と、前記腐食性金属層と前記腐食性金属層が形成された前記フィルムの一方の面とを密封する、前記ガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料とを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片である。
【０００８】
上記態様によれば、腐食性金属層と、腐食性金属層が形成されたフィルムの一方の面と、フィルムの端面とは、低ガス透過非腐食性材料で密封されている。このため、ガス透過性試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した際、フィルム端面からのガスの侵入を防ぐことができる。その結果、ガスは低ガス透過非腐食性材料で覆われていない、フィルムの測定面側のみから透過してくる。従って、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【０００９】
また、本願発明の別の態様は、開口部を有するカップ形状の、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料と、前記低ガス透過非腐食性材料の内面の少なくとも一部に形成された、前記ガスと反応して腐食する腐食性金属層と、前記開口部を塞いで前記腐食性金属層を密封するフィルムとを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片である。
【００１０】
上記態様によれば、腐食性金属層はフィルムで密封され、且つ、フィルム端面は低ガス透過非腐食性材料で密封されている。このため、ガス透過性試験片を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した際、フィルム端面からのガスの侵入を防ぐことができる。従って、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【００１１】
ここで前記「カップ形状」とは、低ガス透過非腐食性材料の底面側から開口部側に向かう軸に垂直方向の断面の面積がその底面側から開口部側に向かって一定である空間を囲む形状、または底面側から開口部側に向かうに従って連続的もしくは段階的に増加する空間を囲む形状をいう。
また、本願発明の別の態様は、前記腐食性金属層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むこととしても良い。
【００１２】
上記態様によれば、腐食性金属層としてアルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含んでいるので、腐食性金属層は水蒸気によって腐食される。このため、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、容易に水蒸気透過度を求めることができる。
また、本願発明の別の態様は、前記アルカリ土類金属は、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むこととしても良い。
【００１３】
上記態様によれば、アルカリ土類金属としてカルシウム、マグネシウム、またはその何れかの合金のうち何れか一つを含んでいるので、腐食性金属層は水蒸気によって腐食される。また腐食性金属層を安価に製造することもできる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片であれば、従来技術と比較して、安価かつ容易に水蒸気透過度を求めることができる。
【００１４】
また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片の作成方法において、前記フィルムの端面を密封する前記低ガス透過非腐食性材料を、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成
長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法により形成する工程を含むことを特徴とするガス透過性試験片の作成方法である。
【００１５】
上記態様によれば、上記方法は段差被覆性に優れた方法であるため、低ガス透過非腐食性材料を用いてフィルム端面を覆うことができる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片の作成方法であれば、フィルム端面が低ガス透過非腐食性材料で密封されたガス透過性試験片を作成することができる。
また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片を作成するガス透過性試験片作成装置において、前記フィルムが保管された容器と、前記容器内に配置された、前記フィルムの一方の面側に前記腐食性金属層を形成する装置と、前記容器内に配置された、前記フィルムの端面を密封するように前記低ガス透過非腐食性材料を形成する装置とを備えることを特徴とするガス透過性試験片作成装置である。
【００１６】
上記態様によれば、低ガス透過非腐食性材料を用いてフィルム端面を密封することができる。このため、上記態様に係るガス透過性試験片作成装置であれば、より正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片を作成することができる。
なお、ここで「フィルムの一方の面側に前記腐食性金属層を形成する」とは、フィルムの一方の面に接して腐食性金属層を形成しても良いし、フィルムの一方の面と腐食性金属層との間に間隙を形成しても良い。
【００１７】
また、本願発明の別の態様は、上記態様のガス透過性試験片作成装置と、前記ガス透過性試験片作成装置により作成された前記ガス透過性試験片を、前記ガス透過性試験片作成装置に備わる前記容器内に保管した状態で、一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置と、暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置とを備えることを特徴とするガス透過性評価装置である。
【００１８】
上記態様によれば、ガス透過性試験片作成装置により作成されたガス透過性試験片をそのまま一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露することができる装置を用いることで、腐食が進行する程度を経時的に測定してガス透過性を評価することができる。このため、上記態様に係るガス透過性評価装置であれば、ガス透過性試験片が当該環境外に曝されることによる環境変化のガス透過性への影響を抑えることができ、より正確な評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるガス透過性試験片を用いることで、ガスがフィルム端面から透過することを防ぎ、より正確なガス透過性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第1実施形態に係るガス透過性試験片の断面図である。
【図２】第２実施形態に係るガス透過性試験片の断面図である。
【図３】第1、第２実施形態に係るガス透過性試験片の作成装置の断面図である。
【図４】第1、第２実施形態に係るガス透過性試験片の作成装置の断面図である。
【図５】既存の金属腐食法に用いられるガス透過性試験片の断面図である。
【図６】既存の金属腐食法に用いられるガス透過性試験片の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではなく、フィルムの種類、用途に応じて適宜選択される。
＜第１実施形態＞
（ガス透過性試験片）
図１は、本発明の第１実施形態に係るガス透過性試験片１００の断面図である。図１に示すように、ガス透過性試験片１００は、フィルム２１と腐食性金属層２２と低ガス透過非腐食性材料２３とを含んで構成されている。
測定対象であるフィルム２１の一方の面２１ｂの少なくとも一部には、平面状の腐食性金属層２２が前記面２１ｂに接して設けられている。そして、低ガス透過非腐食性材料２３は、腐食性金属層２２とフィルム２１の一方の面２１ｂのうち腐食性金属層２２が設けられていない部分とを覆うようにして設けられている。さらに、フィルムの端面２１ａは、図１に示すように、低ガス透過非腐食性材料２３で覆われている。
【００２２】
言い換えると、図１に示すガス透過性試験片１００は、フィルム２１の一方の面２１ｂに、特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層２２を形成したものである。さらに、腐食性金属層２２と、腐食性金属層２２と接する面２１ｂとは反対側の面（つまり、測定面）２１ｃを除くフィルム２１とを覆うように、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料２３を形成することによって、腐食性金属２２をフィルム２１と低ガス透過非腐食性材料２３とで密封したものである。
【００２３】
以上のように、上記実施形態によれば、腐食性金属層２２と腐食性金属層２２が形成されたフィルム２１の一方の面２１ｂとフィルム２２の端面２１ａとを低ガス透過非腐食性材料２３で密封することができる。このため、ガス透過性試験片１００を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した場合であってもフィルム２１の端面２１ａからのガスの侵入を防ぐことができる。その結果、ガスは低ガス透過非腐食性材料２３で覆われていない、フィルム２１の測定面２１ｃ側のみから透過してくる。よって、腐食性金属層２２は、経路２４で示すように、フィルム２１を透過したガスとのみ反応することができる。従って、上記実施形態に係るガス透過性試験片１００であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【００２４】
なお、腐食性金属層２２は、特定のガスと反応して腐食する金属層であれば良く、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むものである。アルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはその何れかの合金は、反応性に富み、水蒸気によって容易に腐食されるので、水蒸気のガス透過性を示す水蒸気透過度を求めるためには適している組み合わせである。
【００２５】
さらに、アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むものであれば良い。カルシウム、マグネシウムあるいはその何れかの合金は、水蒸気によって容易に腐食される上に、安価であり、かつ蒸着により薄膜を形成しやすいため、水蒸気透過度を求めるために、より一層適している組み合わせである。
【００２６】
また、低ガス透過非腐食性材料２３は、上記特定のガスと反応しない材料であれば良く、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、ガラス等である。低ガス透過非腐食性材料２３は、できるだけガス透過性が低い材質であることが望ましいが、これらに限定するものではない。
また、上記実施形態では、腐食性金属層２２はフィルム２１の一方の面２１ｂの一部に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、腐食性金属層２２はフィルム２１の一方の面２１ｂの全面に形成されていても良い。
【００２７】
（ガス透過性試験片の作成装置）
図３は、図１で示したガス透過性試験片１００の作成装置３００の断面図である。本装
置３００は、測定対象となるフィルム２１をセットすることができる台座５１と、交換装置を備えたマスク５２（以下、単に「マスク５２」ともいう。）と、腐食性金属層２２を成膜する装置５３（以下、単に「成膜装置５３」ともいう。）と、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置５４（以下、単に「成膜装置５４」ともいう。）と、温度湿度調節装置５６と、腐食度測定装置５７とを内部に備えたチャンバー５８と、チャンバー５８内部を操作することができるグローブボックス５５とを含んで構成されている。
【００２８】
なお、成膜装置５３は、台座５１にセットされたフィルム２１の一方の面２１ｂ側に腐食性金属層２２を形成できるように配置されている。
また、成膜装置５４は、フィルム２１の端面２１ａを低ガス透過非腐食性材料２３で密封できるように配置されている。
また、マスク５２は、台座５１と成膜装置５３あるいは成膜装置５４との間に配置され、且つ、台座５１にセットされたフィルム２１と対向配置されている。
【００２９】
また、温度湿度調節装置５６は、チャンバー５８内部の温度湿度環境を調節できるように配置されている。
また、腐食度測定装置５７は、例えば、腐食性金属層２２の腐食度を測定面側から測定できるように配置されている。
言い換えると、ガス透過性試験片１００の作成装置３００は、ガス透過性試験片１００を作成する装置（つまり、台座５１と、マスク５２と、成膜装置５３と、成膜装置５４と、グローブボックス５５とを含んで構成される装置）と、ガス透過性試験片１００を目的の温度湿度環境下に暴露する装置（つまり、温度湿度調節装置５６）と、ガス透過性試験片１００が備えるフィルムを透過したガスにより腐食した腐食性金属層２２の腐食度を測定する装置（つまり、腐食度測定装置５７）を兼ね備えた装置である。このように、本実施形態に係る作成装置３００は、一つの装置でガス透過性試験片１００の作成からガス透過性の測定までを行うことができる装置である。
【００３０】
なお、本願の「容器」とはチャンバー５８のことであり、「腐食性金属層を形成する装置」とは成膜装置５３のことであり、「低ガス透過非腐食性材料を形成する装置」とは成膜装置５４のことである。
また、本願の「一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置」とは温度湿度調節装置５６のことであり、「暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置」とは腐食度測定装置５７のことである。
【００３１】
以上のように、上記実施形態によれば、低ガス透過非腐食性材料２３でフィルム端面２１ａを密封することができるので、より正確にガス透過性を評価することができるガス透過性試験片１００を作成することができる。
また、上記実施形態によれば、温度湿度調節装置５６を用いることで、腐食が進行する程度を経時的に測定してガス透過性を評価することができる。さらに、ガス透過性試験片１００が当該環境外に曝されることによる環境変化のガス透過性への影響を抑えることができるので、より正確な評価を行うことができる。
また、腐食度測定装置５７の例として、腐食性金属層２２の腐食部面積を得るカメラ、腐食性金属層２２の吸光度を得る吸光光度計、腐食性金属層２２の電気特性測定装置が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
また、腐食が進行する程度を示す腐食度を求めるためには、腐食面の面積あるいは、吸光度、電気抵抗を測定する手法が存在するが、これらに限定されるものではない。
また、本実施形態では、ガス透過性試験片１００の作成からガス透過性の測定までを行うことができる作成装置３００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ガス透過性試験片１００の作成装置としては、図４に示す作成装置４００であっても良い。作成装置４００は、上述した作成装置３００から温度湿度調節装置５６と腐食度測定装置５７とを取り除いた装置である。具体的には、測定対象となるフィルム２１をセットすることができる台座４１と、交換装置を備えたマスク４２と、腐食性金属層２２を成膜する装置４３と、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置４４とを内部に備えたチャンバー４８と、チャンバー４８内部を操作することができるグローブボックス４５とを含んで構成された作成装置である。
【００３３】
また、台座４１、マスク４２、腐食性金属層２２を成膜する装置４３、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置４４及びグローブボックス４５は、作成装置３００で説明した台座５１、マスク５２、腐食性金属層２２を成膜する装置５３、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置５４及びグローブボックス５５と概ね同じ位置にそれぞれ配置されている。
以上のように、作成装置４００を用いた場合であっても、作成装置３００の場合と同様に、ガス透過性試験片１００を作成することができる。
【００３４】
（ガス透過性試験片の作成方法）
以下、図３で示した作成装置３００を用いたガス透過性試験片１００の作成方法について説明する。
まず、台座５１に図１で示したフィルム２１をセットし、交換装置を備えたマスク５２を用いてフィルム２１の一方の面２１ｂの少なくとも一部を開口するようにマスクをセットする。
その後、腐食性金属層２２を成膜する装置５３を用いて、マスク５２が開口している部分のフィルム２１の一方の面２１ｂにのみ腐食性金属層２２を成膜する。
【００３５】
成膜後、マスク５２に備わる交換装置を用いて、フィルム２１よりも広く開口しているマスク５２に変更する。
その後、低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する装置５４を用いて、腐食性金属層２２が形成されたフィルム２１の一方の面２１ｂ及び端面２１ａを覆うように低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する。この低ガス透過非腐食性材料２３を成膜する際、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法を用いることができる。上記方法は段差被覆性に優れた方法であるため、低ガス透過非腐食性材料を用いて容易にフィルム端面２１ａを覆うことができる。
以上のように、上記実施形態によれば、図１に示したガス透過性試験片１００を作成することができる。
【００３６】
（腐食度の測定方法）
ガス透過性試験片１００の作成後、図３に示した温度湿度調節装置５６を用いてチャンバー５８内部を目的とする温度、湿度環境に保ち、当該環境下にガス透過性試験片１００を暴露する。一定時間暴露後、腐食度測定装置５７を用いて、腐食性金属層２２の腐食度を求める。
【００３７】
腐食性金属層２２の腐食度を求めるためには、腐食面の面積あるいは、吸光度、電気抵抗とその経時変化を比較する方法等、様々な手法を用いることができる。本発明の評価解析では、一例として、腐食性金属層２２を画像処理することにより腐食面積を求める。この際、特許文献１に従うと、フィルムのガス透過度Ｔは、（式１）で示される。
Ｔ＝ｍ×（Ｍ［Ｇａｓ］／Ｍ［Ｍｅｔａｌ］）×（δｈαρ／Ａ）×１／ｔ （式１）
上式において、ｍは腐食性金属の価数、Ｍ［Ｇａｓ］は透過ガスの分子量、Ｍ［Ｍｅ
ｔａｌ］は腐食性金属の分子量、δは腐食性金属の腐食部分の面積、ｈは腐食性金属の厚み、αは厚み補正係数、ρは腐食性金属の腐食後の密度、Ａは腐食性金属の腐食部分と非腐食部分の面積の合計、ｔは暴露時間を示す。
上記の腐食面積から算出したガス透過度測定をガス透過性試験片１００に対して経時的に行い、平均を取る事で、より正確なガス透過度を求めることもできる。ただし、本発明は上記方法に限定されるものではない。
【００３８】
＜第２実施形態＞
（ガス透過性試験片）
図２は、本発明の第２実施形態に係るガス透過性試験片２００の断面図である。図２に示すように、腐食性金属層３２は開口部を有するカップ形状をした低ガス透過非腐食性材料３３の内面の少なくとも一部に形成されている。そして、腐食性金属層３２は、フィルム３１で低ガス透過非腐食性材料３３の開口部を塞ぐようにして密封されている。つまり、低ガス透過非腐食性材料３３は、測定対象であるフィルム３１との間に空間を作るように腐食性金属層３２に配置されている。さらに、フィルムの端面３１ａは、図２に示すように、低ガス透過非腐食性材料３３で覆われている。このため、腐食性金属層３２は、経路３４で示すように、フィルム３１を透過したガスとのみ反応することができる。
【００３９】
言い換えると、図２に示すガス透過性試験片２００は、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料３３によって構成され開口を有するカップの内面の少なくとも一部に、ガスと反応して腐食する腐食性金属３２を形成し、開口をフィルム３１端面とカップが接するように塞ぐことによって腐食性金属３２をカップの内部に密封したものである。
【００４０】
以上のように、上記実施形態によれば、低ガス透過非腐食性材料３３の開口部をフィルム３１で塞いで腐食性金属層３２を密封するとともに、フィルム３１の端面３１ａを低ガス透過非腐食性材料３３で密封することができる。このため、ガス透過性試験片２００を一定ガス濃度、一定温度条件下に暴露した際であってもフィルム３１の端面３１ａからのガスの侵入を防ぐことができる。よって、腐食性金属層３２は、経路３４で示すように、フィルム３１を透過したガスとのみ反応することができる。従って、上記実施形態に係るガス透過性試験片２００であれば、従来技術と比較して、より正確なガス透過性を評価することができる。
【００４１】
なお、フィルム３１、腐食性金属層３２、低ガス透過非腐食性材料３３には、第１実施形態で説明したフィルム２１、腐食性金属層２２、低ガス透過非腐食性材料２３と同じ材料をそれぞれ用いることができる。
また、本実施形態では低ガス透過非腐食性材料３３の形状について、「カップ形状」または「カップ」と表記しているが、低ガス透過非腐食性材料３３を構成する底面の幅と底面を囲う縁の高さとの比は特に限定されるものではない。このため、縁の低い、いわゆる「皿状」をなすものであっても上記の「カップ形状」に含まれるものである。
【００４２】
また、上記実施形態では、腐食性金属層３２が低ガス透過非腐食性材料３３の内面の一部に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、腐食性金属層３２は低ガス透過非腐食性材料３３の内面全部を覆うように形成されていても良い。
【００４３】
（ガス透過性試験片の作成装置）
ガス透過性試験片２００の作成装置は、第１実施形態で説明した作成装置３００、４００と実質的に同一である。よって、ここではその説明を省略する。
（ガス透過性試験片の作成方法）
以下、図３に示された作成装置３００を用いたガス透過性試験片２００の作成方法につ
いて説明する。
まず、カップ形状をした低ガス透過非腐食性材料３３の開口部が腐食性金属層３２を成膜する装置５３（以下、単に「成膜装置５３」ともいう。）と対向するようにして、低ガス透過非腐食性材料３３を台座５１にセットする。
そして、交換装置を備えたマスク５２を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３の内面の一部を開口するようにマスクをセットする。
【００４４】
そして、成膜装置５３を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３の内面であって、マスク５２が開口している部分にのみ腐食性金属３２を成膜する。
成膜後、グローブボックス５５を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３の開口部を図２で示したフィルム３１で塞ぐように張り合わせる。これにより、腐食性金属３２は低ガス透過非腐食性材料３３とフィルム３１とにより密封される。
【００４５】
その後、グローブボックス５５を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３とフィルム３１とを貼り合わせたものを台座５１に再度セットする。この際、カップ形状の低ガス透過非腐食性材料３３の底部が低ガス透過非腐食性材料を成膜する装置５４（以下、単に「成膜装置５４」ともいう。）と対向するようにしてセットする。
言い換えると、低ガス透過非腐食性材料３３の開口部の位置が腐食性金属層３２を成膜する場合とは逆向きになるように、台座５１に再度セットする。
【００４６】
そして、マスク５２に備わる交換装置を用いて、フィルム３１よりも広く開口しているマスク５２に変更する。
その後、成膜装置５４を用いて、低ガス透過非腐食性材料３３及びフィルム３１の端面３１ａを覆うように低ガス透過非腐食性材料を成膜する。ここで成膜する低ガス透過非腐食性材料は、既にフィルム３１が張り合わされているカップ形状の低ガス透過非腐食性材料と同じ材料である必要は無く、例えば、測定ガスの透過性が低い、金属、金属酸化物、金属窒化物、ガラス等から選ぶことができる。
【００４７】
以上のように、上記実施形態によれば、図２に示したガス透過性試験片２００を作成することができる。
なお、成膜装置５４を用いて低ガス透過非腐食性材料を成膜する際、第１実施形態の場合と同様に、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法を用いることができる。
【００４８】
（腐食度の測定方法）
ガス透過性試験片２００の腐食度の測定方法は、第１実施形態で説明した測定方法と実質的に同一である。よって、その説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のガス透過性評価法は、既存の方法よりも正確な評価法として利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・フィルム
２・・・腐食性金属層
３・・・低ガス透過非腐食性材料
４・・・測定面からのガス透過経路
５・・・端面からのガス透過経路
１１・・・フィルム
１２・・・腐食性金属層
１３・・・低ガス透過非腐食性材料
１４・・・測定面からのガス透過経路
１５・・・端面からのガス透過経路
２１・・・フィルム
２１ａ・・・フィルムの端面
２１ｂ・・・フィルムの一方の面
２１ｃ・・・フィルムの他方の面
２２・・・腐食性金属層
２３・・・低ガス透過非腐食性材料
２４・・・測定面からのガス透過経路
２５・・・端面からのガス透過経路
３１・・・フィルム
３１ａ・・・フィルムの端面
３２・・・腐食性金属層
３３・・・低ガス透過非腐食性材料
３４・・・測定面からのガス透過経路
４１・・・台座
４２・・・マスク交換装置
４３・・・腐食性金属層を成膜する装置
４４・・・低ガス透過非腐食性材料を成膜する装置
４５・・・グローブボックス
４８・・・チャンバー
５１・・・台座
５２・・・マスク交換装置
５３・・・腐食性金属層を成膜する装置
５４・・・低ガス透過非腐食性材料を成膜する装置
５５・・・グローブボックス
５６・・・温度湿度調節装置
５７・・・腐食度測定装置
５８・・・チャンバー
１００・・・ガス透過性試験片
２００・・・ガス透過性試験片
３００・・・ガス透過性試験片の作成装置４００・・・ガス透過性試験片の作成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムと、
前記フィルムの一方の面の少なくとも一部に形成された、特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層と、
前記腐食性金属層と前記腐食性金属層が形成された前記フィルムの一方の面とを密封する、前記ガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料とを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、
前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片。
【請求項２】
開口部を有するカップ形状の、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料と、
前記低ガス透過非腐食性材料の内面の少なくとも一部に形成された、前記ガスと反応して腐食する腐食性金属層と、
前記開口部を塞いで前記腐食性金属層を密封するフィルムとを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、
前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片。
【請求項３】
前記腐食性金属層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス透過性試験片。
【請求項４】
前記アルカリ土類金属は、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むことを特徴とする請求項３に記載のガス透過性試験片。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のガス透過性試験片の作成方法において、
前記フィルムの端面を密封する前記低ガス透過非腐食性材料を、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法により形成する工程を含むことを特徴とするガス透過性試験片の作成方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のガス透過性試験片を作成するガス透過性試験片作成装置において、
前記フィルムが保管された容器と、
前記容器内に配置された、前記フィルムの一方の面側に前記腐食性金属層を形成する装置と、
前記容器内に配置された、前記フィルムの端面を密封するように前記低ガス透過非腐食性材料を形成する装置とを備えることを特徴とするガス透過性試験片作成装置。
【請求項７】
請求項６に記載のガス透過性試験片作成装置と、
前記ガス透過性試験片作成装置により作成された前記ガス透過性試験片を、前記ガス透過性試験片作成装置に備わる前記容器内に保管した状態で、一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置と、
暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置とを備えることを特徴とするガス透過性評価装置。
【請求項１】
フィルムと、
前記フィルムの一方の面の少なくとも一部に形成された、特定のガスと反応して腐食する腐食性金属層と、
前記腐食性金属層と前記腐食性金属層が形成された前記フィルムの一方の面とを密封する、前記ガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料とを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、
前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片。
【請求項２】
開口部を有するカップ形状の、特定のガスと反応しない低ガス透過非腐食性材料と、
前記低ガス透過非腐食性材料の内面の少なくとも一部に形成された、前記ガスと反応して腐食する腐食性金属層と、
前記開口部を塞いで前記腐食性金属層を密封するフィルムとを備えた、前記フィルムに対する透過率を評価するガス透過性試験片において、
前記フィルムの端面を前記低ガス透過非腐食性材料で密封したことを特徴とするガス透過性試験片。
【請求項３】
前記腐食性金属層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその何れかの合金のうち何れか一つを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス透過性試験片。
【請求項４】
前記アルカリ土類金属は、カルシウム、マグネシウムまたはその何れかの合金のうち何れか一つを含むことを特徴とする請求項３に記載のガス透過性試験片。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のガス透過性試験片の作成方法において、
前記フィルムの端面を密封する前記低ガス透過非腐食性材料を、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）、ＵＶ支援化学気相成長、フィラメント支援化学気相成長（ＦＡＣＶＤ）、大気圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）からなる群より選ばれる方法により形成する工程を含むことを特徴とするガス透過性試験片の作成方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のガス透過性試験片を作成するガス透過性試験片作成装置において、
前記フィルムが保管された容器と、
前記容器内に配置された、前記フィルムの一方の面側に前記腐食性金属層を形成する装置と、
前記容器内に配置された、前記フィルムの端面を密封するように前記低ガス透過非腐食性材料を形成する装置とを備えることを特徴とするガス透過性試験片作成装置。
【請求項７】
請求項６に記載のガス透過性試験片作成装置と、
前記ガス透過性試験片作成装置により作成された前記ガス透過性試験片を、前記ガス透過性試験片作成装置に備わる前記容器内に保管した状態で、一定のガス濃度及び一定の温度の環境下に暴露する装置と、
暴露した状態で前記腐食性金属層の腐食が進行する程度を測定する測定装置とを備えることを特徴とするガス透過性評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３６８１３（Ｐ２０１３−３６８１３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１９２３（Ｐ２０１１−１７１９２３）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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