紫外(UV)、可視(Vis)、近赤外(NIR)分光光度計積分球付属装置によるプラスチックの透過率測定

1. 透過光と積分球装置の透過率測定について

透過光には、物質の中を直進して通り抜ける直進透過光と、物質の中の懸濁物や表面の凹凸等により散乱して通り抜ける拡散透過光があります(図1)。

図1：物質の透過光

積分球装置は、内壁に高反射素材(BaSO₄)を塗布した球体です。この装置を用いれば、試料内を直進、拡散透過した光を積分球内に取り込み多重反射させ検出器に集めることができるので全光線透過率の測定が出来ます(図2)。

図2：積分球装置による全光線透過率測定

図3：積分球装置による拡散透過率測定

積分球装置の標準反射板を外し、直進透過光を積分球内から放出させることで拡散透過率の測定が出来ます(図3)。

2. UV、Vis、NIR分光光度計積分球付属装置によるプラスチックの透過率測定

透明性が良いとされる非晶質樹脂であるポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)および透明性が悪いとされる結晶性樹脂であるポリプロピレン(PP)の板(厚み2mm)について、UV、Vis、NIR分光光度計積分球付属装置による透過率測定を行いました(図4)。透明性についての評価結果は次の通りです。

図4：各試料板の拡散透過率と全光線透過率スペクトル

PMMA板およびPC板の全光線透過率スペクトルは、400〜1,100nm (可視、近赤外領域)の範囲で90%前後と高い値を示し、PMMA板がPC板よりも透過率が若干高く、低波長側に20nm程度広く透過することが分かりました。200〜400nm (紫外領域)については、吸収ピークの影響で透過率が低くなっています。拡散透過率スペクトルについては、400〜1,100nmの範囲は1%以下と低い値を示していることから透過光の大部分は直進透過光であり拡散透過光は非常に弱いことを示しています。
PP板の全光線透過率スペクトルは、310〜1,110nmの範囲で40〜78%と波長が長くなるにつれて高くなり、200〜310nmの範囲は吸収ピークの影響で透過率が低くなっています。PMMA板およびPC板と比較すると全光線透過率は低く、低波長側の310nm付近の広い範囲まで透過(全光線透過率40%)することが分かりました。拡散透過率スペクトルについては、310〜480〜1,100nmの範囲で38〜57〜27%と変化していることから低波数側になるほど拡散透過光強くなることが分かりました。
以上の結果、PMMA板およびPC板は、400〜1,100nmの広範囲で全光線透過率が高く拡散透過率が小さいことから透明性の良い材料と推定されました。PP板については、透過率が低く、拡散透過率が高いことから透明性が悪いことが推定され、特に310〜480nm付近では、全光線透過率と拡散透過率の差がほとんど無いことから透明性が非常に悪いことが推定されました。