JP4476849B2

JP4476849B2 - 汚染物質放散量の測定方法

Info

Publication number: JP4476849B2
Application number: JP2005068762A
Authority: JP
Inventors: 正純神戸
Original assignee: Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
Current assignee: Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: JP2006250773A

Description

本発明は、１回のガスクロマトグラフ質量分析によって揮発性有機化合物の全放散量を測定可能とした汚染物質放散量の測定方法に関する。

近年、健康意識の高まりとともに、建材又は施工材から発生する放散化学物質による”シックハウス症候群”が社会問題化しているとともに、半導体及び液晶製造用クリーンルーム等では放散化学物質の付着により歩留まり低下を引き起こすことが問題となっており、これに伴って空気中に存在する微量な化学物質の濃度を測定することが重要となっている。

室内空気汚染源の一つとして挙げられるのが、建築用ボード類、壁紙、カーペット、及びこれらの施工に用いる接着剤、塗料などから空気中に放散される超揮発性有機化合物（VVOC）、揮発性有機化合物（VOC）、半揮発性有機化合物（SVOC）などの揮発性有機化合物である。

揮発性有機化合物の放散量測定手法としては、2003年１月にJIS A 1901に「小型チャンバー法」が制定されたが、この小型チャンバー法では、前記揮発性有機化合物の内、超揮発性有機化合物（VVOC）、揮発性有機化合物（VOC）について規定をしているが、より沸点の高いフタル酸エステル類やリン酸エステル類に代表される前記半揮発性有機化合物（SVOC）は規定されていない。

しかし、前記半揮発性有機化合物（SVOC）は、可塑剤や難燃剤として様々な建材又は家庭用品に含まれており、厚生労働省の指針値にも含まれている有害物質であるため、前記超揮発性有機化合物（VVOC）、揮発性有機化合物（VOC）と共に半揮発性有機化合物（SVOC）をも正確に測定できる方法の開発が望まれていた。

しかしながら、前記半揮発性有機化合物（SVOC）の放散量の測定は、該SVOC成分は気中濃度が非常に低く大きな捕集量が必要なこと、チャンバー内壁への付着が多く、前記小型チャンバー法では正確に測定ができないという問題があった。

そこで、下記非特許文献１では、図６(A)に示されるように、試験体５０をセットしたマイクロチャンバー５１を放散試験用恒温槽５２に設置し、試験体５０より半揮発性有機化合物（SVOC）を放散させ、放散物質をガラスビーズ捕集管５３で捕集した後、前記マイクロチャンバー５１の内壁に付着した半揮発性有機化合物（SVOC）を脱着するため、図６(B)に示されるように、試験体５０を取り外したマイクロチャンバー５１をチャンバー加熱装置５４に設置し、２２０℃で４５分加熱しつつ、不活性ガスで追い出し捕集管（TenaxTA）５５で捕集し、その後にガスクロマトグラフ質量分析計（GC／MS）により捕集成分の定性・定量を行い、放散量を算出する方法（従来法１）が提案されている。

また、下記非特許文献２では、所定サイズのタイルカーペット片５６を湿度５０％、２５℃のエアー雰囲気の中で保管し安定させた後、図７(A)に示されるように、内寸φ82mm×H120mmのガラス製チャンバー５７内に設置し、室温下(２５℃)でチャンバー５７に加湿Air流量調整器５８を介して清浄空気供給ユニット５９から湿度50％の清浄空気を供給し、チャンバー出口側からサンプリングポンプ７４で吸引しながら放散ガスを24時間Ｔenax（吸着管）６０で捕集した後、熱脱着型ガスクロマトグラフ質量分析計（GC／MS）の加熱脱着部にセットし、捕集成分の定性・定量を行い、次に図７(B)に示されるように、チャンバー５７からカーペット片５６を取り出し、空のチャンバー５７を加熱オーブン６１、トラップ管６２を備える発生ガス濃縮導入装置（MSTD-258）６３にセットし、チャンバー５７内に吸着している有機成分をトラップ管６２で捕集した後、ガスクロマトグラフ質量分析計（GC／MS）により捕集成分の定性・定量を行い、放散量の測定を行う方法（従来法２）が提案されている。

これらの従来法１及び従来法２の場合は、半揮発性有機化合物（SVOC）の加熱脱着時に、マイクロチャンバー５１及び捕集管５５までのラインを均一に加熱する必要があるため大型のチャンバー加熱装置５４や専用の発生ガス濃縮導入装置６３が必要となる。

そこで、より簡易な評価方法（従来法３）として、下記非特許文献３ではチャンバーの代わりに直接、石英ガラスからなる捕集管（Tenax管）を用いた方法が提案されている。具体的には図８に示されるように、２つの捕集管６４，６５をコネクターで接続し、上流側の捕集管６４内に試験体６６を収容して揮発兼用の一次捕集管とし、下流側の捕集管６５に捕集剤６７を充填して二次捕集管とし、温度４０℃の空気を流量１ml／minで供給し、前記試験体６６から放散される揮発性有機化合物を前記一次捕集管６４及び二次捕集管６５とで捕集した後、この２つの捕集管６４，６５をそれぞれ熱脱着型ガスクロマトグラフ質量分析計６９（GC／MS）の加熱脱着部６８にセットし、揮発性有機化合物の全放散量を算出する方法が提案されている。
財団法人建材試験センター、「建材からのVOC等放散量の評価方法に関する標準化」、平成１６年３月、p.193−202 星野邦広、外５名、「実温度条件下における材料から放散される半揮発性有機化合物(SVOC)測定に関する研究(その１) チャンバー内吸着−加熱脱着法の開発」、日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸)、2002年8月、p857-858 石割修一、外２名、「クリーンルーム構成材の室温での高沸点吸着性有機物の揮発挙動」、社団法人日本空気清浄協会第２２回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会講演集、平成16年4月13・14日、p.54-57

しかしながら、上記従来法１〜３に係る揮発性有機化合物の放散量測定試験の場合は、いずれの場合も２度のガスクロマトグラフ質量分析手間を必要としていた、すなわち、上記従来法１の場合は、ガラスビーズ捕集管５３及び捕集管（TenaxTA）５５の定性・定量分析を必要とし、上記従来法２の場合は、Ｔenax（吸着管）６０及びトラップ管６２の定性・定量分析を必要とし、上記従来法３の場合は、２つの捕集管６４，６５の定性・定量分析を必要とするものであった。

そこで本発明の主たる課題は、１回のガスクロマトグラフ質量分析手間のみで揮発性有機化合物の全放散量を測定可能とした汚染物質放散量の測定方法を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、１つの捕集管の一方側に試験体を収容するとともに、他方側に捕集剤を収容し、前記試験体収容側を上流側として、所定温度のキャリアガスを所定流量及び所定時間で供給し、前記試験体から放散される揮発性有機化合物を捕集管内壁面に付着させるとともに、前記捕集剤で捕集した後、この捕集管を熱脱着型ガスクロマトグラフ質量分析計（GC／MS）の加熱脱着部にセットし、揮発性有機化合物の全放散量を算出する汚染物質放散量の測定方法であって、
前記捕集管内部に、該捕集管の他方側に収容された捕集剤を押え付けて保持する押え材を配設し、
前記試験体は、前記捕集管内に挿入可能な所定の寸法で裁断し、これより大寸の金属箔の上面に載せ、金属箔を折り畳んで完全に囲繞した後、試験体表面側の金属箔をカッターにより所定の寸法で切り取り、表面側のみを暴露状態としたものを用いることを特徴とする汚染物質放散量の測定方法が提供される。

上記請求項１記載の本発明では、１つの捕集管の一方側に試験体を収容するとともに、他方側に捕集剤を収容するようにした。すなわち、測定用の試験体と、放散ガスを吸着する捕集剤とを１つの捕集管内に共存させることにより、１回のガスクロマトグラフ質量分析手間で済むようになり、測定手間が大幅に軽減されるようになるとともに、分析コストも約半分になる。さらには、加熱脱着を行うためのチャンバー加熱装置や発生ガス濃縮導入装置などが不要になるとともに、キャリアガスのリークの問題もなく、極めて効率的かつ精度良くガス放散量の測定が行えるようになる。

従来のガス放散量測定の試験体は、JIS A 1901によれば、試験片の表面から放散されるＶＯＣ、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物を測定する場合は、試験片の端面及び裏面をシールし、化学物質が表面側からのみ放散されるようにすることが記載されている。そのため、同規定では、図９に示されるシールボックス７０が使用される。該シールボックス７０は、シールボックス本体７１、気密性を保つために試験体の表裏に介在される枠板７２Ａ〜７２Ｃ、裏面蓋７３からなる器具である。このシールボックス７０は、試験体の裏面からの揮発性物質の放散を無くし、洗浄及びから焼きを行うことで再使用が可能な機能性の高いものであるが、本発明に係る測定方法で採用するには、サイズが大き過ぎて捕集管内に挿入することができない。また、捕集管内に挿入可能なサイズのシールボックスを作製するとなると、高精度の工作が必要となるなどの問題があった。

そのため、本発明では、試験体を金属箔で完全に囲繞した後、試験体表面側の金属箔を所定の寸法で切り取り、表面側のみを暴露状態とした試験体を用いるため、特別なシールボックスが不要となるとともに、試験体の小口及び裏面からの放散を無くすことができ、かつ規定サイズ（内径φ１２mm）の捕集管内に挿入可能な試験体を簡単に作製できるようになる。

以上詳説のとおり本発明によれば、１回のガスクロマトグラフ質量分析手間のみで揮発性有機化合物の全放散量を測定可能となるため、測定設備が簡易で済むようになるとともに、測定手間が極めて省力化でき、さらにはキャリアガスのリークが無くなるため、測定精度も向上できるようになる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

〔汚染物質放散量の測定装置〕
汚染物質放散量の測定装置は、図１に示されるように、空気供給側から順に、清浄空気供給ユニット３と、活性炭槽４と、調湿ユニット５と、静的ミキサー６と、測定用試験体と放散ガスを吸着する捕集剤とを１つの捕集管内に共存させた捕集管７と、さらに積算流量計８とを連設したものである。

前記清浄空気供給ユニット３からキャリアガスとして送られた空気（２８±１℃）は、前記活性炭槽４を通過することにより不純物ガスが除去された後、調湿ユニット５により５０±５％RHの湿度状態に調整され、さらに前記静的ミキサー６を通過する過程で空気が均一に混合された後、前記捕集管７に供給されるようになっている。

前記捕集管７は、「Ｔｅｎａｘ管」と呼ばれる石英ガラスからなる管状体（φ１２mm）であり、詳細には図２に示されるように、管内の一方側に試験体１を収容するとともに、他方側に捕集剤１０を収容したものである。なお、符合９は粒状の捕集剤１０が管内で散らばるのを防止するために、捕集剤１０の押さえとして充填した石英ウールである。

前記捕集剤１０としては、「TenaxTA」と呼ばれる2,6-diphenyl-p-phenylene oxide構造の耐熱性樹脂、或いは前記「TenaxTA」に２３％のグラファイトカーボンを含浸させた「TenaxGR」と呼ばれる混合捕集剤等を使用することができる。

この捕集管７は、試験体１の収容側が上流側となるように配置され、所定温度のキャリアガスを所定流量及び所定時間で供給することにより、収容した試験体１からガスを放散させ、試験体１から放散された揮発性有機化合物の内、超揮発性有機化合物（VVOC）及び揮発性有機化合物（VOC）を前記捕集剤１０によって捕集するとともに、半揮発性有機化合物（SVOC）を管内壁面に対する付着によって捕集するようになっている。

前記捕集管７（Tenax管）は、図３に示されるように、熱脱着型ガスクロマトグラフ質量分析計１２（GC／MS）の加熱脱着部１１にそのままセットすることが可能で、捕集管７（Tenax管）の内壁に付着した半揮発性有機化合物（SVOC）の定性・定量分析と、捕集剤１０に吸着された超揮発性有機化合物（VVOC）及び揮発性有機化合物（VOC）の定性・定量分析とが同時的に行われ、揮発性有機化合物の全放散量を一時に測定することが可能となる。

〔試験体の作製〕
前記捕集管７（Tenax管）は内径が１２φmmであるため、前記試験体１は捕集管７（Tenax管）内に挿入可能なサイズで作製されなければいけない。そのため、以下の手順で作製したものを試験体１とするのが望ましい。

先ず、図４(A)に示されるように、建材又は施工材等の試験体１を所定の寸法で裁断し、この試験体１を、これより大寸のアルミ箔又は銅箔等の金属箔２の上面に載せ、金属箔２を折り畳んで試験片１を完全に囲繞する。この際、試験体１は金属箔２の折り重ね部分の無い側が表面となるようにするのが望ましい。図４の例で言えば、試験体１を金属箔２に載せた際、金属箔２に対する当接面側が表面となるようにするのが望ましい。

試験体１を金属箔２によって完全に囲繞したならば、図４(B)に示されるように、試験体表面側において金属箔２をカッターにより所定の寸法で切り取り、表面側を暴露状態とする。前記金属箔２としては、台所用品として一般的なアルミホイルを好適に用いることができる。アルミホイルの厚みは、用途に応じて種々の厚みのものが存在するが、加熱処理用の１５〜１００μｍ程度の厚みのものを用いるのがよい。

(1)試験体の作製
ビニル床シートロールの中央部から11.5mm×52mmのサイズで裁断し、アルミ箔で完全に囲繞した後、表面部のアルミ箔を10mm×50mmの寸法で切り取り、表面を暴露状態とした試験体を作製した。

(2)測定条件
図１に示される測定装置を使用し、本発明に係る測定方法に従って、測定用試験体１と、放散ガスを吸着する捕集剤１０とを１つの捕集管内に共存させた捕集管７を用いたケース（実施例）と、比較のために図５に示されるように、連設した２つの捕集管１１，１２の内、上流側の捕集管１１に試験体１を収容して揮発兼用の一次捕集管１１とし、下流側の捕集管１２に捕集剤１０を充填して二次捕集管としたケース（比較例）との２ケースについてそれぞれ実験を行った。なお、揮発性有機化合物の放散量の測定は下表１の条件で行った。

(3)分析条件
キャリアガスを所定時間、流通させた後、実施例に係る捕集管７、及び比較例に係る一次捕集管１１及び二次捕集管１２を熱脱着型ガスクロマトグラフ質量分析計（GC／MS）により、下表２及び３の条件で分析した。

(4)分析結果
本発明に係る実施例のガスクロマトグラフ質量分析結果は下表４のとおりであり、比較例に係るガスクロマトグラフ質量分析結果は下表５のとおりであった。なお、ブランクは捕集管をセットしない状態で、不可避的に生じてしまう分析数値である。

上記表４と表５との比較より、本発明のように、測定用試験体と放散ガスを吸着する捕集剤とを１つの捕集管内に共存させた場合であっても、何ら問題のない分析結果が得られることが確認された。

本発明に係る汚染物質放散量の測定要領を示す概略図である。捕集管７の拡大図である。捕集管７のガスクロマトグラフ分析要領図である。本発明に係る試験体１の作製要領を示す図である。比較例に係る汚染物質放散量の測定要領を示す概略図である。従来法１の汚染物質放散量の測定方法を示す図である。従来法２の汚染物質放散量の測定方法を示す図である。従来法３の汚染物質放散量の測定方法を示す図である。従来のシールボックスを示す、(A)は分解斜視図、(B)は横断面図である。

符号の説明

１…試験体、２…金属箔、３…清浄空気供給ユニット、４…活性炭槽、５…調湿ユニット、６…静的ミキサー、７…捕集管、８…積算流量計、９…石英ウール、１０…捕集剤、１１…加熱脱着部、１２…熱脱着型ガスクロマトグラフ質量分析計

Claims

１つの捕集管の一方側に試験体を収容するとともに、他方側に捕集剤を収容し、前記試験体収容側を上流側として、所定温度のキャリアガスを所定流量及び所定時間で供給し、前記試験体から放散される揮発性有機化合物を捕集管内壁面に付着させるとともに、前記捕集剤で捕集した後、この捕集管を熱脱着型ガスクロマトグラフ質量分析計（GC／MS）の加熱脱着部にセットし、揮発性有機化合物の全放散量を算出する汚染物質放散量の測定方法であって、
前記捕集管内部に、該捕集管の他方側に収容された捕集剤を押え付けて保持する押え材を配設し、
前記試験体は、前記捕集管内に挿入可能な所定の寸法で裁断し、これより大寸の金属箔の上面に載せ、金属箔を折り畳んで完全に囲繞した後、試験体表面側の金属箔をカッターにより所定の寸法で切り取り、表面側のみを暴露状態としたものを用いることを特徴とする汚染物質放散量の測定方法。