水蒸気透過度(透湿度、WVTR)測定

プラスチックやフィルムなどの高分子材料を使用して工業製品を製造する場合、
水蒸気透過度 (WVTR:Water Vapor Transmission Rate)は品質や性能を保証するための重要な指標となります。
水蒸気透過度は「透湿度」とも呼ばれており、JIS K 7129では次のように定義されています。

「規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」
※水蒸気透過度は、24時間に透過した面積1 m²当たりの水蒸気のグラム数 [g/(m²・24h)]で表す。

>>カップ法の測定ご検討の方はこちら (シート状 / 大型試料 / Oリング / 塗料 )

測定方法について

カップ法とガスクロマトグラフ法の2種類の測定方法があります。

Fig.1　ガスクロマトグラフ法による水蒸気透過度測定装置のイメージ図

Table 1　試験条件

検量線の作成について

• 水の濃度が既知でその濃度が異なるアルコール溶液を調整
• 上記溶液の一定量をそれぞれ容積シリンジでサンプリングしガスクロマトグラフに注入
• 水流入量とクロマトグラムのピーク面積をそれぞれプロットし直線の検量線を作成

測定の手順

1. 高湿度チャンバと低湿度チャンバの間に試料を固定する。
2. 低湿度チャンバ側を真空ポンプで排気し真空状態する。
3. 高湿度チャンバに調湿した窒素ガスを導入する。
4. バルブの開閉により、試料内部を透過した水蒸気を計量管に一定時間 (t)溜めこむ。
5. キャリアガスにて、捕集した水蒸気をガスクロマトグラフのカラムに導入する。
6. 得られたクロマトグラム面積と予め求めた検量線から水蒸気量 (D_v)を計算する。

計算方法

　　      WVTR：試験片の水蒸気透過度 [g/(m²・24h)]
　　                 t：水蒸気を溜めこむ時間 [h]
　　              D_b：ブランク量 [g]
　　              D_v：測定量 [g]
　　                A：透過面積 [m²]
　　                 k：計量管容積から低圧側全容関を求める装置定数 (装置メーカーより提供)

※ブランク量 (D_b)とは、水蒸気透過が定常状態に到達後、真空ポンプ排気中に計量管に存在する水蒸気の量。
    Fig.1の2つのバルブを同時に閉じた状態で計量管に溜まった水蒸気量を測定し求める。

定量下限値

本ガスクロマトグラフ法の定量下限は 0.05 [g/(m²･24h)]となります。

• プラスチックの水蒸気透過度
• フィルム及びシートの水蒸気透過度
• JIS K 7129：プラスチック−フィルム及びシート− 水蒸気透過度の求め方−