DE2347389A1 - Feuchtigkeitsfuehler - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. HANS RUSCHKE 23 A 7389

Dipl. - Ing. Ol ,F RUSCHKE Dip:.-!r.r;.l-P-f,S E.RUSCHKE

Ϊ BERLIN 33 Auguste-Viktoria-Straße 65

- M 3324 -

Matsushita Electric Industrial Comp., Ltd., iiadoma, Osaka, Japan

Feuchtigkeitsfühler

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsfühler, der einen feuchtigkeitsempfindlichen Film, welcher fein zerteilte leitende leuchen enthält, die in einem Harz dispergiert sind, welches im- wesentlichen aus einem tfeaktionsprodukt von einem Chlor enthaltenden Polymer und einem Polyamidharz besteht, und zwei Elektroden aufweist, die an dem feuchtigkeitsempfindlichen PiIm angebracht sind. Der elektrische Widerstand des Feuchtigkeitsfühlers steigt mit steigender Feuchtigkeit der Atmosphäre, der der Feuchtigkeitsfühler ausgesetzt ist. Der Feuchtigkeitsfühler besitzt eine hohe Stabilität bei hoher Feuchtigkeit und eine große Empfindlichkeit bei einem gegebenen Feuchtigkeitsbereich, und er kann mit Gleichstrom bei dem hohen Feuchtigkeitsbereich betrieben v/erden.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsfühler, bestehend aus

einem feuchtigkeitsempfindlichen Film, an dem zwei Elektroden angebracht sind.

Schon vor dieser Erfindung waren Feuchtigkeitsfühler bekannt, wie Lithiumchlorid-, Polyelektrolyt-, Keramik-, Aluminium- und Kohlenstoff-ii'euchtigkeitsfühler. Diese herkömmlichen Fühler besitzen jedoch keine ausreichend große Stabilität bei hoher Feuchtigkeit und können nicht stabil mit Gleichstrom bei hoher Feuchtigkeit betrieben werden.

Z'iel der Erfindung ist deshalb ein Feuchtigkeitsfuhler mit ausreichend großer Stabilität und großer Empfindlichkeit bei einem gegebenen Temperaturbereich, der selbst bei großer Feuchtigkeit mit Gleichstrom betrieben werden kann.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit eiaem Feuchtigkeit sfühler, der einen feuchtigkeitsempfindlichen Film, bei dem fein zerteilte leitende Teilchen in einem Harz dispergiert sind, welches im wesentlichen aus einem Reaktionsprodukte eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Polyamidharzes besteht, und zwei Elektroden aufweist, die an dem feuchtigkeitsempfindlichen Film angebracht sind. Der Elektrische Widerstand des Feuchtigkeitsfühlers steigt mit steigender Feuchtigkeit einer Atmosphäre, der der Feuchtigkeitsfühler ausgesetzt ist.

Dieses und andere Ziele dieser Erfindung werden aus der folgenden genaueren Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, in denen

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Feuchtigkeitsfühlers dieser Erfindung ist,

Pig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Feuchtig-. .keitsfühlers gemäß Fig. 1 ist, der weiterhin mit einet*

; 409613/1106"

Schutzschicht auf dem feuchtigkeitsempfindlichen Film j versehen ißt, :

Ji'ig. 3 eine Draufsicht auf einen Feuchtigkeitsfühler mit Elektroden in Kammform als ein Beispiel für Elektroden zeigt und

Fig. 4 eine graphische Darstellung zweier Kurven des elektri- : sehen Widerstandes über der relativen Feuchtigkeit für zwei Feuchtigkeitsfühler zeigt.

In der Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1o insgesamt ein Beispiel eines Feuchtigkeitsfühlers gemäß der vorliegenden Er- , findung. Ein feuchtigkeitsempfindlicher Film 1 liegt zwischen 2 Elektroden 3 und 4. Sie sind auf einem Substrat 2 vorgesehen. , Zwei Leitungen 5 und 6 sind mit den Elektroden 3 bzw. 4 verbunden. Das Substrat 2 kann aus irgendeinem der erhältlichen . und geeigneten Materialien hergestellt sein. Z.B. können dafür I Glaskeramiken und Kunststoffe verwendet werden. Die beiden I Elektroden 3 und 4 können aus irgendeinem der erhältlichen und geeigneten Materialien hergestellt sein, wie z.B. Graphitfarbe und Metallglasurpaste. Der Abstand zwischen den beiden Elektroden 3 und 4 kann frei gewählt werden. Wenn der Gesamtwiderstand des Feucatigkeitefühlers kleiner sein soll, wird der Abstand zwischen den Elektroden 3 und 4 kleiner gewählt. Die Form der Elektroden 3 und 4 kann frei entworfen werden. Elektroden in Kammform, Wie sie .in der Fig. 3 gezeigt werden, werden bevorzugt, um einen sehr kleinen Widerstand des feuchtigkeitsempfind-! liehen Films 1 in einem sehr begrenzten Raum zu erzielen, weil die wirksame Breite jeder Elektrode sehr lang ist.

Die Dicke des feuchtigkeitsempfindlichen Films 1 kann frei gewählt werden, ttenn die Dicke des Filmes steigt, dann hat der B'ilm 1 einen geringeren elektrischen Widerstand, spricht aber

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INSPECTED

langsamer auf Feuchtigkeitsänderungen an. Wenn die Dicke halbiert vird_v dann ist die Ansprechzeit (die. später definiert wird) grob gesagt auch nur noch halb so lang. Selbstverständlich verdoppelt sich dann der elektrische Widerstand. Vorzugsweise liegt die Dicke des feuchtigkeitsempfindlichen Films Λ ^ etwa zwischen 2 und 5 Mikron, kann jedoch größer oder kleiner sein. Der feuchtigkeitserapfindliche"PiIm ist weiterhin vorzugsweise sehr gleichförmig.

Der widerstand des feuchtigkeitsempfindlichen Films ist auch abhängig vom elektrischen Kontaktwiderstand der darin dispergierten fein zerteilten leitenden Teilchen. Me Abhängigkeit des Widerstandes des feuchtigkeitsempfindlichen Films von den iein zerteilten leitenden !Teilchen kann dem folgenden Mechanismus zugeschrieben werden. Wenn die relative Feuchtigkeit ansteigt, kann mehr Wasser von dem Harz absorbiert werden, und das Harz schwillt an. Dadurch vergrößert sich der mittlere Teilchenabstand, woraus eine Widerstandserhöhung folgt. Wenn die relative Feuchtigkeit abnimmt, wird Wasser von dem Harz desorbiert, und daß Harz zieht sich zusammen, was eine Abnahme des mittleren Abstandes der leitenden Teilchen und eine Erhöhung der Anzahl der elektrischen Kontakte zwischen den Teilchen zur Folge hat, so daß der Widerstand des feuchtigkeitsempfindlichen Films abnimmt.

ßei der Herstellung eines feuchtigkeitsempfindlichen Films 1 wird ein Chlor enthaltendes Polymer mit einem Polyaniidharz gemischt, und es reagiert damit. Vom Gesichtspunkt der Stabilität und der Empfindlichlichkeit des fertigen feuchtigkeitsempfindlichen Films gegenüber relativer Feuchtigkeit wird bevorzugt, daß das reagierende Verhältnis aus 7o bis 1o Gew.-;» des Chlor enthaltenden Polymers und 5o bis 9o Gew.-P Polyamidharz besteht. D.h., wenn ein Gemisch eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Polyamidhärzes mehr als 9o Gew.-.-.? Polyauiid-

ST98T371 106

ORIGINAL H^

bar»?enthält, dann hat der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film unstabile mechanische Eigenschaften in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit. Wann das Gemisch weniger als 3o Gew.-#- Polyamidharz enthält, dann besitzt der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film eine geringe Empfindlichkeit.

Bevorzugte Materialien für das Chlor enthaltende Polymerisationsprodukt sind:

(1) chloriertes Dienpolymer oder Dien-Monoen-Polymer, wie chlorierter Naturkautschuk;

(2) Chlor enthaltendes Vinylpolymer, wie Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid» und

(3) chlorsubstituiertes Polyolefin, wie chloriertes Polyäthylen und Propylen.

Von diesen wird chlorierter Naturkautschuk am meisten bevorzugt, Dabei ist am besten ein chlorierter Naturkautschuk, in dem 68 Gew.-% Chlor enthalten sind. (Bekanntermaßen sind 68 Gew.-^ Chlor die Maximalmenge, die stabil zu Naturkautschuk hinzuge- ^! geben werden kann). Es gibt auch einen stabilen chlorierten JSaturkautsch.uk, der 3^ Gew.-$ Chlor enthält, wenn jedoch dieser

j verwendet wird, sollte seine Menge grüßer sein als bei Verwen-

dung von chloriertem Naturkautschuk mit 68 Gew.-;o Chlor.

Bevorzugte Materialien für das ?olyamidharz sind diejenigen, die durch die Kondensation einer Carbonsäure mit einem Alkylenpolyamin erzeugt werden,· wie z.B. mit üthylendiamin, Diäthylentriamin und' 'üriäthylentetramin. Die Carbonsäuren umfassen gesättigte und ungesättigte Fettsäuren und Polycarbonsäuren, die durch die thermale Polymerisation-ungesättigter Fettsäuren er-_# halten werden. Gemäß dieser Anmeldung wird das durch die Kondensation von Carbonsäuren mit einem Alkylenpolyamin erhaltene

INSPECTED

Produkt als ein "Kondensationsprodukt einer Carbonsäure und eines Alkylenpolyamins" bezeichnet. Der Gehalt an aktiver primärer Aminogruppe im Pölyamidharz hat einen großen Einfluß auf die Reaktionsfähigkeit des Pölyamidharzes mit einem Chlor enthaltenden Polymer und auch auf die Empfindlichkeit des erhaltenen feuchtigkeitsempfindlichen Films. D.h. ein Polyamidharz mit einem größeren Gehalt an aktiver primärer Aminogruppe kann leichter mit einem Chlor enthaltenden Polymer reagieren und trägt bei zur Herstellung eines feuchtigkeitsempfindlichen Films mit hoher Empfindlichkeit.. Vorzugsweise ist die Aminzahl, die den Gehalt an primärer aktiver Aminogruppe darstellt, grosser als loo.

Der feuchtigkeit seiipfindliche film besitzt fein zerteilte leitende Teilchen, die gleichförmig in Harz diapergiert sind. Die fein zerteilten leitenden Teilchen haben vorzugsweise eine durchsohnittliehe Teilchengröße von weniger ala ο,5 Mikron. Wenn die durchschnittliche .Teilchengröße über o,> Mikron liegt, hat der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film einen unstabilen elektrischen Widerstand.

Ein bevorzugtes Material für die fein zerteilten leitenden Teil.-chen ist ein Mitglied der aus Xohlenstoffruß, Graphit, Silber und Gold bestehenden Gruppe. Von diesen ergeben Kohlenstoffruß und Graphit die besseren Ergebnisse.

Der Widerstand und die Feuchtigkeitsempfindlichkeit des. Filmes, und der Feuchtigkeitsbereich, in dem der Film eine hohe Empfindlichkeit aufweist, können gesteuert werden, indem die Art der darin dispergierten fein zerteilten Teilchen und das additive Verhältnis von fein zerteilten leitenden Teilchen zu Harz verändert werden. V/enn die durchschnittliche Teilchengröße der leitenden Teilchen größer wird, verschiebe sich der Feuchtigkeitsbereich, in dem der feuchtigkeitsempfindliche Film seine

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hohe Empfindlichkeit auf v/eist, zum unteren Feuchtigkeitsbereich. Diee ist leichter zu verstehen bei Betrachtung der Jig. 4: Bei einem feuchtigkeitsempfindlichen Film mit einer bestimmten durchschnittlichen Teilchengröße und einer Kennlinie 2 verändert eich die Kennlinie von der Kurve 2 zur Kurre 1, wenn die Teilchengröße größer wird. Der Feuchtigkeitsbereich, bei dem der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film eine hohe Empfindlichkeit aufweist, hängt nicht nur von der durchschnittlichen Teilchengröße der leitenden Teilchen ab, wie oben ausgeführt wurde, sondern von der Art der Materialien für die leitenden Teilchenj z.B. in dem Fall, wo die leitenden Teilchen aus Graphit mit einer bestimmten durchschnittlichen Teilchengröße bestehen, ist der FeuchtigkeitBbereich, in dem der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film eine hohe Empfindlichkeit aufweist, größer als in dem Fall, wo die leitenden Teilchen aus Kohlenstoffruß mit derselben durchschnittliehen Teilchengröße bestehen.

Wenn das Verhältnis der leitenden Teilchen zum Harz ansteigt, nimmt der Widerstand des Filmes ab und der Feuchtigkeitsbereich, in dem der erhaltene Film seine hohe Empfindlichkeit aufweist, verschiebt e-ich zur Seite der größeren Feuchtigkeit.

Das Gemisch aus Chlor enthaltendem Polymer und tolyamidharz wird zu einer Lösung aufgelöst. Jedes geeignete Lösungsmittel, das beide bestandteile auflöst, kann verwendet werden. Z.B. können Toluol und Arthodichlorbenzol dafür verwendet werden. Wenn es erforderlich ist, dann kann der Lösung die geeignete Viskosität gegeben werden. Fein zerteilte leitende Teilchen in der gewünschten Menge werden zu der Lösung hinzugegeben. Das Gemisch wird nach irgendeinem geeigneten Verfahren gut dux'chgemischt, z.B. mit der Ultraschallwellen-Dispersionstechnik, um eine homogene Farbe herzustellen, die fein zerteilte leitende Teilchen ßleichförmij=; in der Lösung dispergiert aufweist. Die

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Farbe kann außerdem ein Füllmittel, ein Antioxydierungsmittel, •inen Ultraviolettabsorber und/oder einen Weichmacher aufweisen, um die Stabilität des erhaltenen feuchtigkeitsempfindlichen Films zu vergrößern. Die Farbe wird mit einem geeigneten Verfahren auf die Oberfläche eines geeigneten Substrats aufgetragen. Z.B. können die gut bekannten Verfahren des Aufpres'sens, Eintauchens und Drückens dafür verwendet werden.

Die Elektroden können nach dem Aufbringen der Farbe angebracht werden, doch ist es zur Herstellung eines Feuchtigkeitsfühlers leichter, die Elektroden vor dem Aufbringen der i'arbe an dem Substrat zu befestigen.

Dann wird da» Substrat mit der Farbe, die fein zerteilte leitende Teilchen in Harz dispergiert enthält, für eine geeignete Zeit auf eine geeignete Temperatur erwärmt. Die Erwärmungszeit ist abhängig von der Erwärmungstemperatur. Beide werden vorzugsweise so gewählt, daß dae Chlor enthaltende Polymer geeignet mit dem Polyamidharz reagiert. Bei einer Temperatur von z.B. IJo ⁰CL beträgt die Erwärmungezeit vorzugsweise weniger als etwa 5 Stunden und mehr als 1o min, am besten etwa bo min. Bei einer Temperatur von etwa 16o ⁰C z.B. ist die Erwärmungszeit vorzugsweise kurzer als 3 Stunden und langer als > min, am besten etwa 3o min.

Durch die Wärmebehandlung kann ein unauflöslicher, gleichförmiger, feuchtigkeitsempfindlicher Film aufgrund der Heaktion eines Chlor enthaltenden Polymers mit einem Polyamidharz gebildet werden. Der feuchtigkeitsempfindliche I'ilm besitzt eine ionische Leitung in Abhängigkeit von den Chlorionen, die von dem Chlor enthaltenden Polymer durch die Reaktion eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Polyamidharzes erzeugt sind, zusätzlich zu der Leitung in Abhängigkeit von den Kontakten der darin dispergierten fein zerteilten leitenden Teilchen.*

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Die ionische Leitung hat eine schlechte Wirkung auf den Gleichstrombetrieb des Feuchtigkeitsfuhlers. Bemtentsprechend wird ♦ bevorzugt, die Chlorionen von dem feuchtigkeitsempfindlichen Film zu entfernen. Ein B eispiel für diese? Entfernen wird nachfolgend angegeben. Das Substrat mit dem feuchtigkeitsempfindlichen Film wird in eine Alkalilösung geeigneter Konzentration für eine geeignete Zeit eingetaucht. Wenn z.L. eine' o,1 normale wässrige Lösung von Natriumhydroxid verwendet wird, beträgt die geeignete Eintauchzeit 3o min bis 1 Stunde bei fiaumteasperatur. Dann wird das Substrat mit dem feuchtigkeitsempfindlichen Film ausreichend mit destilliertem Wasser gewaschen, um daß Alkali zu entfernen. Dieser Schritt wird Alkalientfernungsbehandlung genannt.

Gemäß dieser Anmeldung wird das durch die Reaktion eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Polyamidharzes erhaltene Endprodukt als ein "Resktionsprodukt von Chlor enthaltendem Polymer und Polyamidfcarz" bezeichnet· Der Grund dafür ist, daß das Endprodukt «ine sehr komplizierte Struktur hat und nicht klar analysiert werden kann, so daß es nicht anders bezeichnet werden kann. Weiterhin ergibt diese Definition keine Unklarheit. Bas mit der Alkalientfernungsbehandlung behandelte Reaktionsprodukt eines Chlor enthaltenden Polymers, und eines Polyamidharzes ist auch in den Reaktionsprodukten eines Chlor enthaltenden Polymere mit einem Polyamidharz gemäß dieser Anmeldung enthalten.

Der elektrische Widerstand des fertigen Feuchtigkeitsfühlere nach der Alkflientfernungsbehandlung steigt überlogarithmiech Bit steigender. Feuchtigkeit, und der Feuchtigkeitsfühler besitzt eine einzigartige Kennlinie des elektrischen Widerstands; über der: relativen Feuchtigkeit (RF), wie ia der Fig. 4- gezeitgt wird. Die Kurve dear elektrischen Widerstandes über der.

RF bei einem Feuchtigkeitsfühler wird erhalten, indem folgen-

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4er Feuchtigkeitstest durchgeführt wird. Der Feuchtigkeitsfühler wird in eine Atmoephär» mit einer temperatur von 2a ⁰C, und einer bestimmten Feuchtigkeit gebracht. Hach einer Anfangszeit ändert eich der Widerstand des Feuchtigkeitsfühlers kontinuierlich im Laufe der Zeit. Kach einer ausreichenden Zeit ändert sich der Widerstand dann schließlich nicht kehr. Dieser Endwiderstand wird in eine Kennlinie des Widerstandes über der KF aufgetragen. In gleicher Weise wird der Endwiderstand des .Feuchtigkeitsfühlers bei vielen anderen Feuchtigkeiten (2o ⁰C) aufgetragen. Durch Verbinden der Punkte werden die in Fig. 4 gezeigten Kurven erhalten.

Der nach dieser Erfindung hergestellte Feuchtigkeitsfühler hat eine große Stabilität., eine hohe Empfindlichkeit bei einen gegebenen Feuchtigkeitsbereich mit einem schnellen Ansprechen auf eine Feuchtigkeitsänderung, was als "Ansprechzeit" bezeichnet wird. Das in dieser Anmeldung verwendete Wori? "Ansprechzeit" ist wie folgt definiert: Zuerst wird die Kurve des Widerstandes über der KF (bei 2o ⁰C) aufgenommen. Aus dieser Kurve werden die Widerstände bei 55 ¥> KF und £>5 + (75 - 33) χ 0.95 J ^β 74- $> RF entnommen. Dann wird der ieuchtigkeitsfühler in eine Atmosphäre von 33 & KF (2o ⁰C) für eine ausreichende Zeit gebrachti um einen elektrischen Widerstand zu erzielen, der der Kurve des Widerstandes über der fii¹ bei 55 # entspricht. Danach wird der Feuchtigkeitsfiihler sofort in eine Atmosphäre mit 73 P KF (2o ⁰G.) eingebracht. Bez* Widerstand des Feuchtigkeitsfühlers beginnt zu steigen und erreicht den Wert, der 74- # RF in der Kurve entspricht. Die Zeit die der Feuchtigkeitsfühler benötigt hat, um bei 2o ⁰C den 74 i> RF entsprechenden Widerstandswert zu erreichen, wenn der i'euchtigkeitsfühler plötzlich in eine Atmosphäre von 75 P RF gebracht wird, wird in dieser Anmeldung als Ansprechzeit definiert. Mit anderen Worten ist die Ansprechzeit diejenige Zeit, die für 95 ^:& der Widerstandsänderung notwendig ist, wenn der Feuchtigkeitsfühler einer sprungförmigen Feuchtigkeitsänderung

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.11.

von 55 # SP auf 75 # RF bei 2o ⁰C ausgesetzt ist.

Der Feuchtigkeitsfühler der Erfindung kann weiterhin eine
Schutzschicht in der Form eines dünnen Films· aufweisen, die auf den feuchtigkeitsempfindlichen Film aufgebracht ist, wie es die Fig. 2 schematisch bei dem .Bezugszeichen 7 zeigt. Die ochutzschicht 7 schützt den feuchtigkeitsempfindlichen i'ilm vor der verschmutzten Umweltluft oder Nässe und erhöht die Stabilität des feuchtigkeitsempfindlichen Films. Alle Materialien können dafür verwendet werden, die nässeabsorbierend sind und anschwel len, die chemisch stabil und inaktiv gegenüber dem feuchtigkeitsempfindlichen Film sind. Z.B. ein bilikonharz wie Polydimethylsiloxan und ein Polyaminharz können dafür verwendet werden. Die Dicke der Schutzschicht liegt vorzugsweise zwischen
o,2 und 2 Mkron angesichts der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit.

Die Erfindung wird leichter verständlich werden in Verbindung mit den folgenden Beispielen 1 bis 6, doch sollen diese üeispiele den Bereich der Erfindung in keinem Fall einschränken.

Beispiel 1

25 Gew.-# chloriniertes Naturkautschuk, in dem 68 Gew.-;» Chlor enthalten sind, wurden mit 75 Gew.-,ό Polyamidharz (Tohmide
245 : Handelsnamen der Fuji Chemical Industrial Co., Japan)
vermischt, das durch Kondensation von Dimersäure mit Alkylenpolyamin hergestellt war und eine Aminzahl von 415 aufwies.
Das Gemisch wurde in 5oo-Gew.-^ 'Toluol gelöst, um eine Lösung zu ergeben. Kohlenstoffruß mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 7o Mikron wurde in verschiedenen Proportionen zu der Lösung hinzugegeben und nach der Ultraschallwellenmethode gleichförmig dispergiert. Die Gewichtsprozentsätze von Kohlenstoffruß und gemisch von chloriertem Naturkautschuk

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und Polyamidharz wurden für verschiedene Fühler zwischen 2o ;-o und 7o % bzw. öo yö und 3o # gewählt.

Der homogenen Farbe wurde eine Viskosität von 5o Poises bei Raumtemperatur gegeben. Jede Farbe wurde auf ein Jonerdesubstrat aufgetragen, das zwei kammförmige Elektroden aus Goldglasurpaste aufwies, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, und wurde dann 3o min lang auf 135 ⁰C erwärmt, um den chlorierten Naturkautschuk und das Polyamidharz zur Reaktion zu bringen und den feuchtigkeitsempfindlichen Film herzustellen. Als nächstes wurde ein Tonerdesubstrat mit dem feuchtigkeitsempfindlichen Film in eine o,1 normale wässrige Lösung von Natriumhydroxyd 3o min lang bei Kaumtemperatur eingetaucht, um die Chlorionen von dem feuchtigkeitsempfindlichen Film zu entfernen. Dann wurde das Alkali ausreichend mit destilliertem Wasser abgewaschen.

Der feuchtigkeitaempfindliche Film jedes auf diese Weise hergestellten Feuohtigkeitsfühlers hatte eine Dicke von 3 Mikron und eine wirksame Breite von 7o mm. Der Abstand zwischen den beiden Elektroden betrug o,5 mm. Zwei elektrische Leitungen wurden an die beiden Elektroden an jedem Tonerdesubstrat angeschlossen. Dadurch wurden verschiedene Feuchtigkeitsfühler hergestellt.

Dann wurde der Feuchtigkeitstest durchgeführt. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsfühler, der weniger als 23 Gew.-^ Kohlenstoffruß enthielt, selbst bei einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit einen hohen Widerstand aufwies, und daß ein Feuchtigkeitsfühler mit mehr als 6o Gew.-£ Kohlenstoffruß spröde war und. eine unstabile Widerstandsänderung aufwies. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsfühler mit etwa 23 bis 6o Gew.-# Kohlenstoffruß einen stabilen Widerstand aufwies. Tabelle 1 enthält die Widerstände der Feuchtigkeitsfünler

1W8 Γ3 / 11 Ö 6

bei verschiedenen relativen Feuchtigkeiten (RF).

tabelle 1

Probe Hr.	r Kohlenstoff- ruß Gev.-#	Widerstand des. Fühlers 3o # RF 5o#RF 75#RE. 95>&RF '	68 K-A	17 Ηλ	—	(2o°C)
1	23	3o Kjl	6.2Κ.Λ	15ο JLji		-
2	33	2.7 ILo.		6ο Ji
5				42-α -		3οο Κ,Λ
It \	6o	28 λ	25-α

(Die Feuchtigkeiten würden durch daa bekannte Verfahren bestimmt, das eine anorganische Sättigungslösung verwendet). Sie Feuchtigkeitsfühler haben eine hohe Empfindlichkeit in jedem Feuchtigkeitsbereich. Z.B. hat das Element der Probe Nr. 2 •inen Widerstand von 3o KOhm und eine Empfindlichkeit von etwa 14 kOhm/#RF bei ?o # Kt und das Element der Probe Nr. 4 hat einen Widerstand von 2oo Ohm und eine Empfindlichkeit von etwa 1oo Ohm/# RF bei 98 # RF.

Weiterhin wiesen diese Feuchtigkeitsfühler eine kurze Ansprechzeit von etwa 2o see. auf. Diese Feuchtigkeitsfühler besaßen auch eine große otabilität hinsichtlich Temperaturänderungen. D.h. die Widerstandsänderung dieser F_euchtigkeitsfühler bei* einer Temperaturänderung von 1 ⁰G in dem Bereich der relativen

Γ3/ΊΎ06

Feuchtigkeit, in dem die Fühler die hohe Empfindlichkeit aufwiesen, lag im Bereich der Widerstandsänderung entsprechend einer Änderung der relativen Feuchtigkeit um etwa o,1 bis o,2

Eine andere Art von Stabilität dieser Feuchtigkeitsfühler wurde in der folgenden Weise untersucht. Eine Gleichspannung von 1,£.V wurde an die beiden Elektroden der Feuchtigkeitsfühler der Proben Nr. 3 und Nr. 4- angelegt. Beide Feuchtigkeitsfühler wurden in eine Atmosphäre von 1oo ^r,O KF bei 6o ⁰C für 24-Stunden gebracht. Danach wurde der Feuchtigkeitstest durchgeführt. Die Abweichung dieses zuletzt gemessenen Widerstandes dieser beiden Fühler von dem vorher gemessenen Widerstand fiel in einen Bereich von + 1,5 rf in % RF bei 95 ti

Beispiel 2

Viele Proben mit verschiedenen reagierenden Proportionen von chloriertem Neturkautschuk mit Polyamidharz wurden in einer Weise hergestellt, die im wesentlichen gleich der war, die in Beispiel 1 beschrieben wurde, nur daß in diesem Beispiel 2 der Gewichteprozentsatz an Kohlenatoffruß 33 $> betrug.

Die reagierende Proportion an chloriertem Naturkautschuk und Polyamidharz würde auf 75 bis 5 Gew.-?u bzw. 25 bis 95 Gew.-'/6 eingestellt. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsfühler, der mehr a],B. 9o Gew.-# Holyamidharz enthält, einen unstabilen Widerstand bei einer «ehr feuchten Umgebung aufweist, und daß ein F_euchtigkeitsfühler mit weniger als 3o Gew.-^ Eolyamidharz eine geringe Empfindlichkeit aufweist, äquivalent dem bekannten hydrophilen Harz. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsfühler mit etwa 3o bis 9o Gew.-% Eolyamidharz eine hohe Empfindlichkeit und einen stabilen Widerstand aufweist.

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Die Tabelle 2 zeigt die reagierenden Soportionen des chlorierten Naturkautschuks und dee Polyamidharzes und auch die Ergebnisse der Feuchtigkeiteteet«.

Tabelle 2

Probe	Reagierendes Verhältnis Gew.-^	chloriertes Naturkaut schuk	Widerstanddes Fühlers (2o 0C)	5 o^R]?	75^HP	95>KE	17oKA	1oo^ Ri?
Nr.	Polyamid harz	7o	Jo^Hi1	35ΚΛ	65Κλ Β5ΚΛ	-	Ί-50Κ Λ
5	3o	4o	52ΚΛ	1.1ΚΛ	2.OKJ3.		2οΜΛ
6	6o -	3o	1.0ΚΛ		2oKxi.	-
7	7o	1o	2.4Ka	4ooi£A :	8oM Λ
8	9o ι	8oIUi.

Beispiel

Vier Peuchtigkeitsfühler wurden praktisch auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß in diesem Beispiel 3 verschiedene Polyamidharze mit verschiedenen Aminzahlen verwendet wurden. Die Tabelle 3 zeigt die Arten der Feuchtigkeitsfühler und die Ergebnisse der Feuchtigiceitstest.

Es wurde gefunden, daß die bevorzugte"Aminzahl des

haraes über 1oo li«gt.

Tabelle 3

Pro be	Polyamidr harz	Aminr zahl	•	Reagierendes Ver-" aältnis (GEW.-*)	chlorier ter Natur kautschuk	Widerstand des Fühlers (2o 0G)	5ο«α W U-to j	15K-A
Nr.	Versamide 1oo	9o	Polya- midharz	25		i
9	Tohmid· 215	225		25	-.
1o	Tohmide	3occ	75	3o	3« HLa	i !	-
11	Versamide 125	3^-5		35 j I t	l , . . 1	5» 2Κλ '4-6K -i't j j
12		65

215 und Tohmide 24o sind Handelsnamen der Fuji Ghemical Industrial Co«, Japan, und Versainide 1oo sowie Versamide 125 sind Handelsnamen der General MiIL Co., USA).

Beispiel

Drei Feuchtigkeitsfühler wurden praktisch auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß in diesem Beispiel 4-* j verschiedene Chlor enthaltende Polymere verwendet wurden und 3Λ Gew.-φ Kohlenstoffruß enthalten waren. Me Tabelle 4 gibt

TÖ98137Viö6

# Arten der Feuchtigkeitsfühler an und zeigt die Ergebnisse der Feuchtigkeitstesta.

Tabelle 4·

Probe

Nr.

Chlor enthaltendes Polymerisationsprodukt

Reagierendes Ver- Widerstand des Fühlers hältnis (Gew.->&) ι .(2o G)

Polymidharz

Chlor

haltendes

Polymeri-

sations-

produkt

Eölyvinylidtne-Chlorld

" 75

Ί.ο2Κβ

1.15KH2.6KA

Polyvinylchlorid

Chloriertes Polypropylen (Chlorgehalt 5^ *)

5o

5o

ο. 88Kb ο .92K«M. 1 oKo3

Beispiel 5

Fünf Feuchtigkeitsfühler wurden praktisch auf die gMche.Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß in diesem Beispiel 5 verschiedene fein zerteilte teilchen verwendet wurden.

(tabelle 5 gibt die Arten der Feuc'htigk-eitsfühler an und zeigt 'die Ergebnisse der Feuchtigkeitstests. Die Feuchtigkeitsfühler mit fein zerteilten leitenden Teilchen aus Silber (Probe Nr. 19) zeigten diskontinuierliche Widerstandsänderungen mit

einem Widerstand von wenigen hundert Ohm bis zu mehr als MOha zwischen 75 % EF und 95 % BF.

Tabelle 5

Ero- be	leiten de«	durch schnitt	der lei	Widerstand des Fühlers (2o 3G)	So**	58MXL	—	lioo^iF
Nr.	Teilchen	liche l'eilchen-	tenden Teilchen	5OÄ	22Kä	ό.οΚλ	22ο1θ2	- ·*
16	Kohlen stoffruß	größe 24o m-/>	37			2.5Ka
17	graphit. Kohlen- . stoffruß		37	1.8IU -		3οοΛ	t 2οκ-α- la.oMü
18 '	Graphit	0.5/-*	37	1.2Kn	72 Λ.	1.25ΙΪ.	ι über j - j
19	Silber	o.5/«	7^	62 JL	1.1 o.a.		2.9OJ2.
2o	Gold			I.oi? α

Beispiel 6

Zwei Feuchtigkeitsfühler wurden praktisch auf die gleiche Weise wie die Probe Nr. 2 im Beispiel 1 und die Probe Nr. 18 im Beispiel 5 hergestellt. Dann wurde ein dünner Film aus PoIydimethylsiloxanlöijung auf den feuchtigkeitsempfindlichen Film, ler beiden Feuchtigkeitsfühler aufgebracht, vie es schematisch

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in der Fig. 2 gezeigt wird. Zur Verdampfung des Lösungsmittels wurde der fühler anschließend 3o min lang auf 9o ⁰G erwärmt. D.er erhaltene dünne Film aus Polydimethylsiloxan auf jedem feuchtigkeitsempfindlichen Film hatte eine Dicke von etwa 1 Mikron.

Die Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse des Feuchtigkeitstests mit diesen beiden Fühlern. Diese beiden Fühler, die Proben Nr. 21 und Nr. 22, hatten Ansprechzeiten von etwa 4o see. Die Wirkung des dünnen Filmes aus Polydimethylsiloxan als Schutzschicht für jeden feuchtigkeitsempfindlichen Film der Feuchtigkeitsfühler wurde folgendermaßen untersucht.

Für die Proben Nr. 2, 18, 21 und 22. wurden die Kurven gemäß Fig. 4 aufgenommen. Dann wurden diese vier Proben 1oo Stunden lang in eine Atmosphäre mit einer hohen Feuchtigkeit von 95 $ HF (4o ⁰G) und mit 1oo ppm Schwefelsäuregas (SOo) gebracht. Danach wurden die Kurven gemäß Fig. 4- für diese Proben erneut aufgenommen.

Die Kurven der Proben 2 und 18 nach dem Feuchtigkeits- und SC^-Test waren gegen die kurven derselben Proben vor dem Test um etwa 7 )*> in % RF verschoben, wogegen die Kurven der Proben Nr. 21 und 22 nach dem Feuchtigkeits- und SO^-Test gegenüber den Kurven derselben Proben vor dem Test nur um 1,5 # in # HF verschoben waren.

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- 2ο -

Tabelle 6

Probe	•	gideratand des. Fühlers (2o 0O)	loo^BI
Kr.			-
21	*uf die gleiche Weise hergestellt wie Kr. 2
	auf die gleiche tteiee hergestellt wie Nr. 18
ι ; ι 1.1Κ.α J1.18KAI2.1KÄ i j

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   ["I.) Feuchtigkeitsfühler, gekennzeichnet durch einen feuchtigkeitsempfindlichen Film mit fein zerteilten leitenden Teilchen darin, die in einem Harz dispergiert sind, das im ι wesentlichen aus einem Reaktionsprodukt eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Polyamidharzes besteht, und durch zwei an. dem feuchtigkeiteempfindlichen Film angebrachte Elektroden.
2. 2. Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Chlor enthaltende Polymer aus einem Mitglied der Gruppe besteht, die aus einem chlorierten Dienpolymer, einem Chlor enthaltenden Vinylpolymer und einem chlorie*substituierten Polyolefin besteht.
3. 3. · Feuchtigkeitsfühler nach*Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daar Polyamidharz aus einem Kondensationsprodukt eines Alkylenpolyamins und einer Polycarbonsäure besteht, die durch Wärmepolymerisation von Fettsäure erhalten wird. .
4. 4-, Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß das Chlor enthaltende Polymer aus einem chlorierten Naturkautschuk besteht.
5. 5· Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reagierende Verhältnis von Chlor enthaltendem Polymer und Polyamidharz 7o bis 1o Gew.-^ an Chlor enthaltendem Polymer und 3o bis 9o Gew.-# an Polyamidharz enthält.

   4Q9813/1106
6. 6. Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch ge-.kennzeichnet, daß die. fein zerteilten leitenden Teilchen im wesentlichen aus einem Material bestehen, das aus der aus Kohlenstoffruß, Graphit, Silber und üold bestehenden Gruppe ausgewählt ist· *
7. 7* .Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Schutzschicht auf den feuchtigkeitsempfindlichen Film aufgebracht ist. .
8. .8« Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ein dünner Film eines Nässe absorbierenden Harzes ist. -
9. 9. Feuchtigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamidharz eine Aminzahl von mehr als loot aufweist.

   Br.Pa/Ho

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