DE2347389B2

DE2347389B2 - Feuchtigkeitssensor

Info

Publication number: DE2347389B2
Application number: DE19732347389
Authority: DE
Inventors: Takashi Ibaragi; Sugihara Kanji Hirakata; Osaka Wakabayashi (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-09-20
Filing date: 1973-09-17
Publication date: 1976-03-04
Also published as: JPS5431715B2; DE2347389A1; FR2199886A5; NL7312998A; CA989478A; US3848218A; GB1445694A; JPS4967685A

Description

wenn ein Gemisch eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Polyaniidharzes mehr als 90 Gewichtsprozent Polyamidharz enthält, dann hat der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film unstabile mechanische Eigenschaften in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit. Wenn das Gemisch weniger als 30 Gewichtsprozent Polyamidharz enthält, dann besitzt der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Füm eine cerince Empfindlichkeit.

Besonders geeignete 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 verwendet. Dabei ist am besten ein chlorierter Natuikautschuk, in dem 68 Gewichtsprozent Chlor enthalten sind. (Bekanntermaßen sind 68 Gewichtsprozent Chlor die Maximalmenge, die stabil zu Naturkautschuk hinzugegeben werden kann.) Es gibt auch einen stabilen chlorierten Naturkautschuk, der 34 Gewichtsprozent Chlor enthält, wenn jedoch dieser verwendet wird, sollte seine Menge größer sein als bei Verwendung von chloriertem Naturkautschuk mit 68 Gewichtsprozent Chlor. ■

Besonders geeignete Materialien für das Polyamidharz sind diejenigen, die durch die Kondensation einer Carbonsäure mit einem Alkylenpolyamin erzeugt werden, wie z. B. mit Äthylendiamin. Diäthylentriamin und Triäthylentetramin. Die Carbonsäuren umfassen gesättigte und ungesättigte Fettsäuren und Polycarbonsäuren, die durch die thermale Polymerisation ungesättigter Fettsäuren erhalten werden. Im vorliegenden Fall wird das durch die Kondensation von Carbonsäuren mit einem Alkylenpolyamin erhaltene Produkt als ein »Kondensationsprodukt einer Carbonsäure und eines Alkylenpolyamins« bezeichnet. Der Gehalt an aktiver primärer Aminogruppe im Polyamidharz hat einen großen Einfluß auf die Reaktionsfähigkeit des Polyamidharzes mit einem Chlor 4"> enthaltenden Polymer und auch auf die Empfindlichkeit des erhaltenen feuchtigkeitsempfindlichen Films. Das heißt, 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. Die Aminznhl, die den Gehalt an primärer aktiver Aminogruppe darstellt, soll größer als 100 sein.

Der feuchtigkeitsempfindliche FMm besitzt fein zerteilte leitende Teilchen, die gleichförmig in Harz dispergiert sind. Die fein zerteilten leitenden Teilchen sollen eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 0,5 Mikron haben. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße über 0,5 Mikron liegt, hat der ^fi" erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film einen unstabilen elektrischen Widerstand

Ein bevorzugtes Material für die fein zerteilten leitenden Teilchen i-4 ein Mitglied der aus KohlenstofT-ruß. Graphit, Silber und Gold bestehenden Gruppe. ^fi5 Von diesen ergeben Kohlenstoff™!] um! Gr.iphit die besseren Ergebnisse.

Der Widerstand und die I euditigkeit^empfmdliclikeit des Filmes und der Feuchtigkeitsbereich, in dem der Film eine hohe Empfindlichkeit aufweist, können gesteuert werden, indem die Art der darin dispergieren fein zerteilten Teilchen und das additive Verhältnis von fein zerteilten leitenden Teilchen zu Harz verändert werden. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße der leitenden Teilchen größer wird, verschiebt sich der Feuchtigkeitsbereich, in dem der feuchtigkeitsempfindliche Film seine hohe Empfindlichkeit aufweist, zum unteren Feuchtigkeitsbereich. Dies ist leichter zu verstehen bei Betrachtung der F i g. 4: Bei einem feuchtigkeitsempfindlichen Film mit einer bestimmten durchschnittlichen Teilchengröße und einer Kennlinie gemäß Kurve 2 verändert sich die Kennlinie von der Kurve 2 zur Kurve 1, wenn die Teilchengröße größer wild. 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 Teilchen; z. B. in dem Fall, wo die leitenden Teilchen aus Graphit mit einer bestimmten durchschnittlichen Teilchengröße bestehen, ist der Feuchtigkeitsüereich, in dem der erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film eine hohe Empfindlichkeit aufweist, größer als in dem Fall, wo die leitenden Teilchen aus Kohlenstoffruß mit derselben durchschnittlichen 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 sich zur Seite der größeren Feuchtigkeit.

Das Gemisch aus Chlor enthaltendem Polymer und Polyamidharz wird zu einer Lösung aufgelöst. Jedes geeignete Lösungsmittel, das beide Bestandteile auflöst, kann verwendet werden. Zum Beispiel können Toluol und Orthodichlorbenzol 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 durchgemischt, z. B. mit der Ultraschallwellen-Dispersionstechnik, um eine homogene Farbe herzustellen, die fein zerteilte leitende Teilchen gleichförmig in der Lösung dispergiert aufweist. Die Farbe kann außerdem ein Füllmittel, ein Antioxydierunpsmittel, einen Ultraviolcttabsorbcr 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. Zum Beispiel können die gut bekannten Verfahren des Aufpressens, Eintauchens und Druckers 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 Farbe an dem Substrat zu befestigen.

Dann wird das Substrat mit der Farbe, die fein zerteilte leitende Teilchen in Harz dispergiert enthält, für eine geeignete Zeit auf ."ine geeignete Temperatur erwärmt. Die Erwärmungszeit ist abhängig von der Erwärmungstemperatur. Heide werden vorzugsweise so gewühlt, daß das Chlor enthaltende Polymer geeignet mit dem Polyamidhar· reagiert. Bei einer Temperatur von 7. R. 130°C beträgt die Erwärmungszeit

vorzugsweise weniger als etwa 5 Stunden und mehr als 10 Minuten, am besten etwa 60 Minuten. Bei einer Temperatur von etwa 160 C z. B. ist die Erwärmungszeit vorzugsweise kürzer als 3 Stunden und länger als 5 Minuten, am besten etwa 30 Minuten.

Durch die Wärmebehandlung kann ein unauflöslicher, gleichförmiger, feuchtigkeitsempfindlicher Film auf Grund der Reaktion eines Chlor enthaltenden Polymers mit einem Polyamidhar/. gebildet werden. Der feuchtigkeitsempfindliche Film besitzt eine ionische Leitung in Abhängigkeit von den Chlorieren, die von dem Chlor enthallenden 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.

Die ionische Leitung hai eine schlechte Wirkung auf den Gleichstrombetrieb des Fcuchtigkeilsfühlcrs. Dementsprechend ist es besser, die Chlorionen von dem feuchtigkeitsempfindlichen Film zu entfernen. Ein Beispiel für dieses Entfernen wird nachfolgend angegeben. Das Substrat mit dem feuchtigkeitsempfindlichen Film wird in eine Alkalilösung geeigneter Konzentration für eine geeignete Zeit eingetaucht. Wenn z. B. eine 0,1 normale wäßrige Lösung von Natriumhydroxid verwendet wird, beträgt die geeignete Eintauchzeit 30 Minuten bis 1 Stunde bei Raumtemperatur. Dann wird das Substrat mit dem feuchtigkeitsempfindlichen Film ausreichend mit destilliertem Wasser gewaschen, um das Alkali zu entfernen. Dieser Schritt wird Alkalicntfcrnungsbehandlung genannt.

Im vorliegenden Fall wird das durch die Reaktion eines Chlor" enthaltenden Polymers und e nes Polyamidharzes erhaltene Endprodukt als ein »Reaktionsprodukt von Chlor enthaltendem Polymer und Polyamidharz« bezeichnet. Der Grund dafür ist, daß das Endprodukt eine sehr komplizierte Struktur hat und nicht klar analysiert werden kann, so daß es nicht anders bezeichnet werden kann. Weiterhin ergibt diese Definition keine Unklarheit. Das mit der Alkalientfernungsbehandlung behandelte Reaktionsprodukt eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Polyamidharzes ist auch in den Reaktionsprodukten eines Chlor enthaltenden Polymers mit einem Polyamidharz enthalten.

Der elektrische Widerstand des fertigen Feuchtigkeitsfühlers nach der Alkalientfernungsbehandlung steigt überlogarithmisch mit steigender Feuchtigkeit, und der Feuchtigkeitsfühler besitzt eine einzigartige Kennlinie des elektrischen Widerstands über der relativen Feuchtigkeit (RF), wie in der F i g. 4 gezeitigt wird. Die Kurve des elektrischen Widerstandes über der RF bei einem Feuchtigkeitsfühler wird erhalten. indem folgender Feuchtigkeitstest durchgeführt wird. Der Feuchtigkeitsfühler wird in eine Atmosphäre mit einer Temperatur von 20³C und einer bestimmten Feuchtigkeit gebracht. Nach einer Anfangszeil ändert sich der Widerstand des Feuchtigkeitsfühlers kontinuierlich im Laufe der Zeit. Nach einer ausreichenden Zeit ändert sich der Widerstand dann schließlich nicht mehr. Dieser Endwiderstand wird in eine Kennlinie des Widerstandes über der RF aufgetragen. In gleicher Weise wird der Endwiderstand des Feuchtigkeitsfühlers bei vielen anderen Feuchtigkeiten (20⁰C) aufgetragen. Durch Verbinden der Punkte werden die in F i g. 4 gezeigten Kurven erhalten.

Der nach dieser Erfindung hergestellte Feuchtigkeitsfühler hat eine große Stabilität, eine hohe Empfindlichkeit bei einem gegebenen Fcuchtigkeitsbereich mit einem schnellen Ansprechen auf eine FeuehtigkcitsündcTiing. was als »Ansprechzeit« bezeichne! wird. Das in dieser Anmeldung verwendete Wort »Ansprcch-/cite ist wie folgi definiert: Zuerst wird die Kurve des Widerstandes über der Rl-" (bei 20"C) aufgenommen. Aus dieser Kurve werden die Widerstände bei 55% RF und [55 -·- (75 - 55) · 0,95] = 74% RF entnommen. Dann wird der l'euchtigkeilsfiihler in eine Atmosphäre

in von 55",, RF (20 C) für eine ausreichende Zeit gebracht, um einen elektrischen Widerstand zu erzielen, der der Kurve des Widerstandes über der Rl" bei 55% entspricht. Danach wird der Feuchtigkcitsfühlcr sofort in eine Atmosphäre mit 75% RF (2ü°C) eingebracht.

Der Widerstand des Feuchtigkcitsfühlers beginnt zu steigen und erreicht den Wert, der 74% RF in der Kurve entspricht. Die Zeit, die der Feuchtigkcitsfühlcr benotigt hat, um bei 20 C den 74% RF entsprechenden Widerstandswert zu erreichen, wenn der Fcuchtigkcitsfühlcr plötzlich in eine Atmosphäre von 75% RF gebracht wird, wird in dieser Anmeldung als Ansprechzeit definiert. Mit anderen Worten ist die Ansprechzeit diejenige Zeit, die für 95% der Widerstandsänderung notwendig isi, wenn der Feuchtigkeits-

fühler einer sprungförmigen Feuchtigkeitsänderung von 55% RF auf 75% RF bei 20⁰C ausgesetzt ist.

Der Feuchtigkeitsfühler der Erfindung kann weiterhin eine Schutzschicht in der Form eines dünnen Films aufweisen, die auf den feuchtigkeitsempfind-

liehen Film aufgebracht ist, wie es die F i g. 2 schematisch bei dem Bezugszeichen 7 zeigt. Die Schutzschicht 7 schützt den feuchtigkeitsempfindlichen Film vor der verschmutzten Umweltluft oder Nässe und erhöht die Stabilität des feuchtigkeitsempfindlichen Films. Alle Maienalien können dafür verwendet werden, die nässcabsorbierend sind und anschwellen, die chemisch stabil und inaktiv gegenüber dem feuchtigkeitsempfindlichen Film sind. Zum Beispiel ein Silikonharz wie Polydimethylsiloxan und ein PoIyaminharz können dafür verwendet werden. Die Dicke der Schutzschicht liegt zwischen 0,2 und 2 Mikron angesichts der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit.

Die Erfindung wird leichter verständlich werden in Verbindung mit den folgenden Beispielen 1 bis 6.

B e i s ρ i e 1 1

25 Gewichtsprozent chlorinierter Naturkautschuk, in dem 68 Gewichtsprozent Chlor enthalten sind, wurden mit 75 Gewichtsprozent Polyamidharz vermischt, das durch Kondensation von Dimersäure mit Alkylenpolyamin hergestellt war und eine Aminzahl von 415 aufwies. Das Gemisch wurde in 500 Gewichtsprozent Toluol gelöst, um eine Lösung zu ergeben. Kohlenstoffruß mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 70 Mikron wurde in verschiedenen Proportionen zu der Lösung hinzugegeben und nach der Ultraschallwellenmethode gleichförmig dispergiert. Die Gewichtsprozentsätze von KohlenstoffruC und Gemisch von chloriertem Naturkautschuk und Polyamidharz wurden für verschiedene Fühler zwischen 20 und 70% bzw. 80 und 30% gewählt.

Der homogenen Farbe wurde eine Viskosität von 50 Poise bei Raumtemperatur gegeben. Jede Farbe wurde auf ein Tonerdesubstrat aufgetragen, das zwei kammförmige Elektroden aus Goldglasurpaste aufwies, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, und wurde danr 30 Minuten lang auf 135°C erwärmt, um den chlo· rierten Naturkautschuk und das Polyamidharz zui

Reaktion zu bringen und den feuchtigkeitsempfindlichen Film herzustellen. Als nächstes wurde ein Tonerdesubstrat mit dem feuchtigkeitsempfindlichen Film in eine ü,lnormale wäßrige Lösung von Natriumhydroxyd 30 Minuten lang bei Raumtemperatur eingetaucht, um die Chlorionen von dem feuchtigkeitsempfindlichen Film zu entfernen. Dann wuivle das Alkali ausreichend mit destilliertem Wasser abgewaschen.

Der feuchtigkeitsempfindliche Film jedes auf diese Weise hergestellten Feuchtigkeilsfühlers hatte eine Dicke von 3 Mikron und eine wirksame Breite von 70 mm. Der Abstand zwischen den beiden Elektroden betrug 0,5 mm. Zwei elektrische Leitungen wurden an die beiden Elektroden an jedem Tonerdesubstrat

Tabelle 1

angeschlossen. Dadurch wurden verschiedene Feuchtigkeitsfiihlcr hergestellt.

Dann wurde der FeuclUigkeitstest durchgeführt. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsfühler, der weniger als 23 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß enthielt, selbst bei einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit einen hohen Widerstand aufwies, und daß ein Feuchtigkeilsfühler mit mehr als 60 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß spröde war und eine unstabile Widerstandsiindcrung aufwies. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsfühler mit etwa 23 bis 60 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß einen stabilen Widerstand aufwies. Die Tabelle 1 enthält die Widerstände der Feuchtigkeilsfühler bei verschiedenen relativen Feuchtigkeiten (RF).

Probe KohlenstoiTruD
Nr. Gewichts-

Widerstand des Fühlers (20"C) Prozent 30% RF 50%RF 75%RF

95% RF

100%RF

1	23	3OkQ	6SkQ	17 MQ	—	•—
2	33	2,7 kQ	6,2 kQ	15OkQ	—	—
3	44	35 Q	39 Q	60 Q	420 Q	30OkQ
4	60	28 Q	30 Q	42 Q	90 Q	25 Q

(Die Feuchtigkeiten wurden durch das bekannte Verfahren bestimmt, das eine anorganische Sältigungslösung verwendet.) Die Feuchtigkeitsfühler haben eine 3" hohe Empfindlichkeit in jedem Feuchligkeilsbereich. Zum Beispiel hat das Element der Probe Imr. 2 einen Widerstand von 30 kOhm und eine Empfindlichkeit von etwa 14kOhm/%RF bei 70% RF und das Element der Probe Nr. 4 hat einen Widerstand von 200 Ohm und eine Empfindlichkeit von etwa 100 Ohm/ %RF bei 98% RF.

Weiterhin weisen diese Feuchtigkeitsfühlcr eine kurze Ansprechzeit von etwa 20 Sekunden auf. Diese Feuchtigkeitsfühler besaßen auch eine große Stabilität hinsichtlich Temperaturänderungen. Das heißt, die Widerstandsänderung dieser Feuchtigkeitsfühler bei einer Temperaluränderung von 1°C in dem Bereich der relativen Feuchtigkeit, in dem die Fühler die hohe Empfindlichkeit aufwiesen, lag im Bereich der Wider-Standsänderung entsprechend einer Änderung der relativen Feuchtigkeit um etwa 0,1 bis 0,2%.

Eine andere Art von Stabilität dieser Feurhtigkeitsfühler wurde in der folgenden Weise untersucht. Eine Gleichspannung von 1,5 V wurde an die beiden Elektroden der Feuchtigkeitsfühler der Proben Nr. 3 und Nr. 4 angelegt. Beide Feuchtigkeitsfühler wurden in eine Atmosphäre von 100% RF bei 60³C für 24 Stunden gebracht. Danach wurde der Feuchtigkeitstest durchgeführt. Die Abweichung dieses zuletzt gemes-

Tabelle 2

senen Widerstandes dieser beiden Fühler von dem vorher gemessenen Widerstand fiel in einen Bereich von ±1,5% in % RF bei 95% RF.

Beispiel 2

Viele Proben mit verschiedenen reagierenden Proportionen von chloriertem Naturkautschuk mit Polyamidharz wurden in einer Weise hergestellt, die im wesentlichen gleich der war, die im Beispiel 1 beschrieben wurde, nur daß in diesem Beispiel 2 der Gewichtsprozentsatz an Kohlenstoffruß 33% betrug.

Die reagierende Proportion an chloriertem Naturkautschuk und Polyamidharz wurde auf 75 bis 5 Gewichtsprozent bzw. 25 bis 95 Gewichtsprozent eingestellt. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsfühler, der mehr als 90 Gewichtsprozent Polyamidharz enthält, einen unstabilen Widerstand bei einer sehr feuchten Umgebung aufweist, und daß ein Feuchtigkeitsfühler mit weniger als 30 Gewichtsprozent Polyamidharz eine geringe Empfindlichkeit aufweist, äquivalent dem bekannten hydrophilen Harz. Es wurde gefunden, daß ein Feuchtigkeitsi ühler mit etwa 30 bis 90 Gewichtsprozent Polyamidharz eine hohe Empfindlichkeit und einen stabilen Widerstand aufweist.

Die Tabelle 2 zeigt die reagierenden Proportioner des chlorierten Naturkautschuks und des Polyamidharzes und auch die Ergebnisse der Feuchtigkeitstests

Probe	Reagierendes Verhältnis	chloriertes	Widerstand	des Fühlers	75% RF	95% RF	100% RF
Nr.	Gewichtsprozent	Naturkautschuk	(20° C)		65 kQ	85 kQ	45OkQ
	Polyamidharz	70			2,OkQ	17OkQ	20 MQ
		40	30% RF	50% RF	3OkQ	—	—
5	30	30	32 kQ	35 kQ	80 MQ	—	—
6	60	10	1,OkQ	1,IkQ			609 510/1 Zi
7	70		2,4 kQ	2,9 kQ
8	90	8OkQ	40OkQ

ίο

Beispiel 3

Vier Feuchtigkeitsfühler wurden praktisch auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß in

schiedenen Aminzahlen verwendet wurden. Die Tabelle 3 zeigt die Arten der Feuchtigkeitsfühler und die Ergebnisse der Feuchtigkeitstests.
Es wurde gefunden, daß die bevorzugte Aminzahl

diesem Beispiel 3 verschiedene Polyamidharze mit ver- 5 des Polyamidharzes über 100 liegt.

Tabelle 3

Probe
Nr.

Polyamidharz
mit Aminzahl

Reagierendes Verhältnis (Gewichtsprozent)

Polyamidharz chlorierter

Naturkautschuk 30% RF

Widerstand des t-ühiers
(20⁰C)

50% RF

75% RF

95% RF

9	90	75	25
10	225	75	25
11	300	70	30
12	345	65	35
		Beispiel 4

4OkQ 3,IkQ 2,9 kQ 2,4 kQ

4,5 kQ
3,7 kQ
4,9 kQ
5,2 kQ

6.8 kQ

6.9 kQ
kQ
kQ

15 kQ 98 kQ 8,9 kQ

diesem Beispiel 4 verschiedene Chlor enthaltende Polymere verwendet wurden und 34 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß enthalten waren. Die Tabelle 4 gibt

Drei Feuchtigkeitsfühler wurden praktisch auf die die Arten der Feuchtigkeitsfühler an und zeigt die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß in 25 Ergebnisse der Feuchtigkeitstests.

Tabelle 4

Probe	Chlor enthaltendes Poly	Reagierendes Verhältnis	Chlor ent	Widerstand	des Fühlers	75% RF	95% RF
Nr.	merisationsprodukt	(Gewichtsprozent)	haltendes	(20° Q		2,6 kQ	1,5MQ
		Polyamid	Polymeri
		harz	sations-			0,92 kQ	17 kQ
			produkt			1,10 kQ	3,4 kQ
			25
				30% RF	50% RF
13	Polyvinylidcne-	75	25	1,02 kQ	1,15 kQ
	Chlorid		50
14	Polyvinyl-Chlorid	75		0,62 kQ	0,70 kQ
15	chloriertes Polypropylen	50	0,88 kQ	0,92 kQ
	(Chlorgehalt 34%)

Tabelle 5 gibt die Arten der Feuchtigkeitsfühler an

Beispiel 5 und zeigt die Ergebnisse der Feuchtigkeitstests. Di«

Feuchtigkeitsfühler mit fein zerteilten leitenden Teil-Fünf Feuchtigkeitsfühler wurden praktisch auf die chen aus Silber (Probe Nr. 19) zeigten diskontinuiergleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß in liehe Widerstandsändeningen mit einem Widerstand diesem Beispiel 5 verschiedene fein zerteilte Teilchen 50 von wenigen hundert Ohm bis zu mehr als 50 MOhrr verwendet wu-den. zwischen 75 % RF und 95 % RF.

Tabelle 5

Probe
Nr.

Leitendes Teilchen Durch- Gewichts-

schnittliche Prozent

Teilchen- der leiten-

größe den Teilchen 30% RF

Widerstand des Fühlers
(2O⁰C)

50% RF

75% RF

95% RF 100% RF

16	Kohlenstoff ruß	240 Γημ	37
17	graphit. Kohlen	30ΐημ	37
	stoffruß
18	Graphit	0.5 μ	37
19	Silber	0.5 μ	75

Gold

0,5 μ

75

4,5 kQ
1,8 kQ

1,2 kQ 62 Ω

kQ
2,5 kΩ

1,3 kΩ
Ω

ΜΩ
6,0 kΩ

2,5 kΩ
Ω

1.05 Ω 1,10 Ω 1,25 Ω

kΩ

2OkQ
über
MQ
2,9 «Ω

40 ΜΩ 2,0 ΜΩ

5ΜΩ

11 12

. . . Filmes aus Polydimethylsiloxan als Schutzschicht für

^p ' ^{e 1} jeden feuchtigkeitsempfindlichen Film der Feuchtig-

Zwei Feuchtigkcitsfühler wurden praktisch auf die keitsfühler wurde folgendermaßen untersucht,

gleiche Weise wie die Probe Nr. 2 im Beispiel 1 und Für die Proben Nr. 2, 18, 21 und 22 wurden die

die Probe Nr. 18 im Beispiel 5 hergestellt. Dann wurde 5 Kurven gcmiiß F i g. 4 aufgenommen. Dann wurden

ein dünner Film aus Polydimethylsiloxanlösung auf diese vier Proben 100 Stunden lang in eine Atmosphäre

den feuchtigkeitsempfindlichen Film der beiden Feuch- mit einer hohen Feuchtigkeit von 95% RF (4O⁰C)

tigkeitsfühler aufgebracht, wie es schematisch in der und mit 100 ppm Schwefelsäuregas (SO₂) gebracht.

F i g. 2 gezeigt wird. Zur Verdampfung des Lösungs- Danach wurden die Kurven gemäß F i g. 4 für diese

mittels wurde der Fühler anschließend 30 Minuten io Proben erneut aufgenommen.

lang auf 90°C erwärmt. Der erhaltene dünne Film aus Die Kurven der Proben 2 und 18 nach dem Feuch-

Polydimethylsiloxan auf jedem feuchtigkeitsempfind- tigkeits- und SO₂-TeSt waren gegen die Kurven der-

lichen Film hatte eine Dicke von etwa 1 Mikron. selben Proben vor dem Test um etwa 7% in % RF

Die Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse des Feuchtigkeits- verschoben, wogegen die Kurven der Proben Nr. 21

tests mit diesen beiden Fühlern. Diese beiden Fühler, 15 und 22 nach dem Feuchtigkeits- und SO₂-TeSt gegen-

die Proben Nr. 21 und Nr. 22, hatten Ansprechzeiten über den Kurven derselben Proben vor dem Test nur

von etwa 40 Sekunden. Die Wirkung des dünnen um 1,5% in % RF verschoben waren.

Tabelle 6

Probe Nr. Widerstand des Fühlers (20°C)

30% RF 50% RF 75% RF 95% RF 100% RF

13 kQ 600

21	auf	die	gleiche	Weise	hergestellt	2,2 kO	5,OkQ	98	kü
	wie	Nr.	2
22	auf	die	gleiche	Weise	hergestellt	1,IkO	1,18 kQ	2,1	kQ
	wie	Nr.	18

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

fühler mit Elektroden in Kammform als ein Beispiel Patentansprüche: für Elektroden zeigt und F i g. 4 eine graphische Darstellung zweier Kurven

1. Feuchtigkeitssensor mit einem zwischen zwei des elektrischen Widerstandes über der relativen Elektroden angeordneten feuchtigkeitsempfind- 5 Feuchtigkeit für zwei Feuchtigkeitsfühler zeigt,
liehen Film, der aus einem Reaktionsprodukt eines In der F i g. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 10 chlorhaltigen Polymerisats und einem Polyamid- insgesamt ein Beispiel eines Feuchtigkeitsfühlers geharz besteht, nach Patentanmeldung P 23 39 545. maß der vorliegenden Erfindung. Ein feuchtigkeits-1-52, dadurch gekennzeichnet, daß empfindlicher Film 1 liegt zwischen zwei Elektroden 3 im feuchtigkeitsempfindlichen Film fein verteilt i° und 4. Sie sind auf einem Substrat 2 vorgesehen. Zwei elektrisch leitfähige Teilchen enthatten sind. Leitungen 5 und 6 sind mit den Elektroden 3 bzw. 4

2. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 1, da- verbunden. Das Substrat 2 kann aus irgendeinem der durch gekennzeichnet, daß die fein verteilten elek- erhältlichen und geeigneten Materialien hergestellt trisch leitenden Teilchen aus einem Material be- sein. Zum Beispiel können dafür Glaskeramiken und stehen, das aus der aus Kohlenstoffruß, Graphit, 15 Kunststoffe verwendet werden. Die beiden Elektroden3 Silber und Gold bestehenden Gruppe ausgewählt und 4 können aus irgendeinem der erhältlichen und ist. geeigneten Materialien hergestellt sein, wie z. B. Gra-

3. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 1, da- phitfarbe und Metallglasurpaste. Der Abstand zwidurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht auf sehen den beiden Elektroden 3 und 4 kann frei gewählt den feuchtigkeitsempfindlichen Film aufgebracht »° werden. Wenn der Gesamtwiderstand des Feuchtigist. keitsfühlers kleiner sein soll, wird der Abstand zwi-

4. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 3, da- sehen den Elektroden 3 und 4 kleiner gewählt. Die durch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ein Form der Elektroden 3 und 4 kann frei entworfen dünner Film eines Nässe absorbierenden Harzes ist. werden. Elektroden in Kammform, wie sie in der

25 F i g. 3 gezeigt werden, sind besonders geeignet, um einen sehr kleinen Widerstand des feuchtigkeitsempfindlichen Films 1 in einem sehr begrenzten Raum

zu erzielen, weil die wirksame Breite jeder Elektrode

sehr lang ist.

30 Die Dicke des feuchtigkeitsempfindlichen Films 1 kann frei gewählt werden. Wenn die Dicke des Filmes

Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitssensor mit steigt, dann hat der Film 1 einen geringeren elekeinem zwischen zwei Elektroden angeordneten feuch- trischen Widerstand, spricht aber langsamer auf tigkeitsempfindlichen Film, der aus einem Reaktions- Feuchtigkeitsänderungen an. Wenn die Dicke halbiert produkt eines chlorhaltigen Polymerisats und einem 35 wird, dann ist die Ansprechzeit (die später definiert Polyamidharz. besteht, nuch Patentanmeldung wird) grob gesagt auch nur noch halb so lang. Selbst-P 23 39 545.1-52. verständlich verdoppelt sich dann der elektrische

Feuchtigkeitssensoren sind aus der DT-AS 10 33 932 Widerstand. Die Dicke des feuchtigkeitsempfindlichen und den US-PS 25 89 383 und 32 95 088 bekannt. Films 1 soll etwa zwischen 2 und 5 Mikron liegen, kann Diese Druckschriften zeigen Feuchtigkeitssensoren, in 40 jedoch größer oder kleiner sein. Der feuchtigkeitsderen feuchtigkeitsempfindliche Schichten Lithium- empfindliche Film soll sehr gleichförmig sein,
chlorid, Aluminiumteilchen und Keramiken verwendet Der Widerstand des feuchtigkeitsempfindlichen

werden. Auch die Verwendung von Kohleteilchen ist Films ist auch abhängig vom elektrischen Kontaktbekannt, widerstand der darin dispergieren fein zerteilten lei-

Die bekannten Feuchtigkeitssensoren sind jedoch 45 tcnden Teilchen. Die Abhängigkeit des Widerstandes bei hohen Feuchtigkeitswerten in ihrer Anzeige nicht des feuchtigkeitsempfindlichen Films von den fein zuverlässig genug und können bei hoher Feuchte auch zerteilten leitenden Teilchen kann dem folgenden nicht zuverlässig mit Gleichstrom betrieben werden. Mechanismus zugeschrieben werden. Wenn die relative

Aufgabe der Erfindung ist, einen Feuchtigkeitsseiisor Feuchtigkeit ansteigt, kann mehr Wasser von dem zu schaffen, der in einem gegebenen Feuchtigkeits- 5" Harz absorbiert werden, und das Harz schwillt an. bereich hinreichend zuverlässig und mit hoher Emp- Dadurch vergrößert sich der mittlere Teilchenabbtand, findlichkeit arbeitet und auch bei hoher Feuchte mit woraus eine Widerstandserhöhung folgt. Wenn die Gleichstrom betrieben werden kann. relative Feuchtigkeit abnimmt, wird Wasser von dem

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, Harz desorbiert, und das Harz zieht sich zusammen, daß im feuchtigkeitsempfindlichen Film fein verteilt 55 was eine Abnahme des mittleren Abstandes der leidcktrisch leitfähige Teilchen enthalten sind. tenden Teilchen und eine Erhöhung der Anzahl der

Der elektrische Widerstand d:s Feuchtigkeitssensors elektrischen Kontakte zwischen den Teilchen zur Folge nimmt mit steigender Luftfeuchtigkeit zu. hat, so daß der Widerstand des feuchtigkeitsempfind-

An Hand der Zeichnungen werden Ausführung- liehen Films abnimmt,
formen der Erfindung näher erläutert, in denen 60 Bei der Herstellung eines feuchtigkeitsempfindlichen

F i g. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Films 1 wird ein Chlor enthaltendes Polymer mit Ausführungsform eines Feuchtigkeitsfühlers dieser einem Polyamidharz gemischt, und es reagiert damit. Erfindung ist, Vom Gesichtspunkt der Stabilität und der Empfind-

F i g. 2 eine schematischt Querschnittsansicht eines lichkeit des fertigen feuchtigkeitsempfindlichen Films Feuchtigkeitsfühlers gemäß F i g. 1 ist, der weiterhin 65 gegenüber relativer Feuchtigkeit wird angestrebt, daß mit einer Schutzschicht auf dem feuchtigkeitsempfind- das reagierende Verhältnis aus 70 bis 10 Gcwichtslichen Film versehen ist, prozent des Chlor enthaltenden Polymers und 30 bis

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Feuchtigkeits- 90 Gewichtsprozent I'olyamidharz besteht. Das heißt,