DE2347389C3

DE2347389C3 - Feuchtigkeitssensor

Info

Publication number: DE2347389C3
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: 1977-08-11

Description

sehr lang ist. _..

30 Die Dicke des feuchtigkeitsempfindlichen Films 1 kann frei gewählt werden. Wenn die Dicke des Filmes steigt dann hat der Film 1 einen geringeren elekih Widtd pricht aber lapgamer auf

steigt dan

Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitssensor mit irischen Widerstand, spricht aber lapgamer auf

einem zwischen zwei Elektroden angeordneten feuch- Feuchtigkeitsänderungen an Wen η ?>eJOicke ^nalb er

tigkeitsempfindlichen Film, der aus einem Reaktions- 35 wird, dann ist die Ansprechzeit (de spater definiert

produkt eines chlorhaltigen Polymerisats und einem wire) grob gesagt auch nur noch halb so lang ielbst-

Polyamidharz besteht, nach Patent 23 39 545. verständlich verdoppelt sich dann der elektrisaie

Feuchtigkeitssensoren sind aus der DT-AS 10 33 932 Widerstand. Die Dicke des feu^^^^

und den US-PS 25 89 383 und 32 95 088 bekannt. Films I soll etwa zwischen 2 und 5 Mikronliegen,kann

Diese Druckschriften zeigen Feuchtigkeitssensoren, in 4» jedoch größer oder kleiner sein. Der feucntigkeits-

deren feuchtigkeitsempfindliche Schichten Lithium- empfindliche Film soll sehr gleichtorimg sein.

Chlorid, Aluminiumteilchen und Keramiken verwendet Der Widerstand des Feuchtigkeitsernpfindlichen

werden. Auch die Verwendung von Kohleteilchen ist Films ist auch abhangig vom el ektiiscfi*nKjntak-

_bekannt widerstand der dann dispergierten fein zerteilten Ie₁-

Die bekannten Feuchtigkeitssensoren sind jedoch 45 tenden Teilchen. Die Abhängigkeit des Widerstandes

bei hohen Feuchtigkeitswerten in ihrer Anzeige nicht des feuchtigkeitsempfindlichen Films von den.fern

zuverlässig genug und können bei hoher Feuchte auch zerteilten leitenden Teilchen kann dm Agenden

nicht zuverlässig mit Gleichstrom betrieben werden. Mechanismus zugeschrieben werden Wenn die relame

Aufgabe der Erfindung ist, einen Feuchtigkeitssensor 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 Teilchenabstand,

findlichkeit arbeitet und auch bei hoher Feuchte mit wonus eine Widerstandserhitzung folgt. Wenn die

Gleichstrom betrieben werden kann. relaüve 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 lei-

elektrisch leitfähige Teilchen enthalten sind. tenden Teilchen und eine Erhöhung der Anzahl der

Der elektrische Widerstand dis Feuchtigkeitssensors elektrischen Kontakte zwischen den Teilchen zur holge

nimmt mit steigender Luftfeuchtigkeit zu. hat, so daß der Widerstand des feuchtigkeitsempfind-

An Hand der Zeichnungen werden Ausführungs- 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 schematische 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 Gewichts-

lichen Film versehen ist, present des Chlor enthaltenden Polymers und 30 bis

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

wenn ein Gemisch eines Chlor enthaltenden Polymers keit des Filmes und der Feuchtigkeitsbereich, in dem und eines Polyamidharzes mehr als 90 Gewichtspro- der FiIn eine hohe Empfindlichkeit auiweist, können zent Polyamidharz enthält, dann hat .»er erhaltene gesteuert werden, indem die Art der darin dispergieren feuchtigkeitsempfindliche Film unstabile mechanische fein zerteilten Teilchen und das additive Verhältnis Eigenschaften in einer Umgebung mit hoher Feuchtig- 5 von fein zerteilten leitenden Teilchen zu Harz veränkeit, Wenn das Gemisch weniger als 30 Gewichts- den werden. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße prozent Polyamidharz enthält, dann besitzt der erhal- der leitenden Teilchen größer wird, verschiebt sich der tene feuchtigkeitsempfindliche Film eine geringe Feuchtigkeitsbereich, in dem der feuchtigkeitsempfind-Empfindlichkeit. liehe Film seine hohe Empfindlichkeit aufweist, zum Besonders geeignete Materialien für das Chlor ent- io unteren Feuchtigkeitsbereich. Dies ist leichter zu verhaltende Polymerisationsprodukt sind: stehen bei Betrachtung der F i g. 4: Bei einem feuchtigkeitsempfindlichen Film mit einer bestimmten

(1) chloriertes Dienpolymer oder Dien-Monoen- durchschnittlichen Teilchengröße und einer Kennlinie Polymer, wie chlorierter Naturkautschuk; gemäß Kurve 2 verändert sich die Kennlinie von der

(2) Chlor enthaltendes Vinylpolymer, wie Polyvinyl- 15 Kurve 2 zur Kurve 1, wenn die Teilchengröße größer chlorid und Polyvinylidenchlorid und ■ whd. Der Feuchtigkeitsbereich, bei dem der erhaltene

(3) chlorsubstituiertes Polyolefin, wie chloriertes Po- feuchtigkeitsempfindliche Film eine hohe Empfindlichlyäthylen und Propylen. keit aufweist, hängt nicht nur von der durchschnittlichen Teilchengröße der leitenden Teilchen ab, wie

Von diesen wird chlorierter Naturkautschuk am 20 oben ausgeführt wurde, sondern von der Art der meisten verwendet. Dabei ist am besten ein chlorierter Materialien für die leitenden Teilchen; z.B. in dem Natui kautschuk, in dem 68 Gewichtsprozent Chlor Fall, wo die leitenden Teilchen aus Graphit mit einer enthalten sind. (Bekanntermaßen sind 68 Gewichts- bestimmten durchschnittlichen Teilchengröße bestehen, prozent Chlor die Maximalmenge, die stabil zu Natur- ist der Feuchtigkeitsbereich, in dem der erhaltene kautschuk hinzugegeben werden kann.) Es gibt auch 25 feuchtigkeitsempfindliche Film eine hohe Empfindlicheinen stabilen chlorierten Naturkautschuk, der 34 Ge- keit aufweist, größer als in dem Fall, wo die leitenden wichtsprozent Chlor enthält, wenn jedoch dieser ver- Teilchen aus Kohlenstoffruß mit derselben durchwendet wird, sollte seine Menge größer sein als bei schnittlichen Teilchengröße bestehen.
Verwendung von chloriertem Naturkautschuk mit Wenn das Verhältnis der leitenden Teilchen zum 68 Gewichtsprozent Chlor. 30 Harz ansteigt, nimmt der Widerstand des Filmes ab,

Besonders geeignete Materialien für das Polyamid- und der Feuchtigkeitsbereich, in dem der erhaltene harz sind diejenigen, die durch die Kondensation einer Film seine hohe Empfindlichkeit aufweist, verschiebt Carbonsäure mit einem Alkylenpolyamin erzeugt sich zur Seite der größeren Feuchtigkeit,
werden, wie z. B. mit Äthylendiamin, Diäthylentri- Das Gemisch aus Chlor enthaltendem Polymer und amin und Triäthylentetramin. Die Carbonsäuren um- 35 Polyamidharz wird zu einer Lösung aufgelöst. Jedes fassen gesättigte und ungesättigte Fettsäuren und geeignete Lösungsmittel, das beide Bestandteile auf-Polycarbonsäuren, die durch die thermale Polymeri- löst, kann verwendet werden. Zum Beispiel können sation ungesättigter Fettsäuren erhalten werden. Im Toluol und Orthodichlorbenzol dafür verwendet vorliegenden Fall wird das durch die Kondensation werden. Wenn es erforderlich ist, dann kann der Lovon Carbonsäuren mit einem Alkylenpolyamin erhal- 40 sung die geeignete Viskosität gegeben werden. Fein tene Produkt als ein »Kondensationsprodukt einer zerteilte leitende Teilchen in der gewünschten Menge Carbonsäure und eines Alkylenpolyamins« bezeichnet. werden zu der Lösung hinzugegeben. Das Gemisch Der Gehalt an aktiver primärer Aminogruppe im wird nach irgendeinem geeigneten Verfahren gut durch-Polyamidharz hat einen großen Einfluß auf die Reak- gemischt, z. B. mit der Ultraschallwellen-Dispersionstionsfähigkeit des Polyamidharzes mit einem Chlor 45 technik, um eine homogene Farbe herzustellen, die enthaltenden Polymer und auch auf die Empfindlich- fein zerteilte leitende Teilchen gleichförmig in der keit des erhaltenen feuchtigkeitsempfindlichen Films. Lösung dispergiert aufweist. Die Farbe kann außerdem Das heißt, ein Polyamidharz mit einem größeren ein Füllmittel, ein Antioxydierungsmittel, einen Ultra-Gehalt an aktiver primärer Aminogruppe kann leichter violettabsorber und/oder einen Weichmacher aufmit einem Chlor enthaltenden Polymer reagieren und 50 weisen, um die Stabilität des erhaltenen feuchtigkcitsträgt bei zur Herstellung eines feuchtigkeitsempfind- empfindlichen Films zu vergrößern. Die Farbe wird liehen Films mit hoher Empfindlichkeit. Die Aminzahl, mit einem geeigneten Verfahren auf die Oberfläche die den Gehalt an primärer aktiver Aminogruppe dar- eines geeigneten Substrats aufgetragen. Zum Beispiel stellt, soll größer als 100 sein. können die gut bekannten Verfahren des Aufpressen,

Der feuchtigkeitsempfindliche Film besitzt fein zer- 55 Eintauchens und Drückens dafür verwendet werden,

teilte leitende Teilchen, die gleichförmig in Harz Die Elektroden können nach dem Aufbringen der

dispergiert sind. Die fein zerteilten leitenden Teilchen Farbe angebracht werden, doch ist es zur Herstellung

sollen eine durchschnittliche Teilchengröße von we- eines Feuchtigkeitsfühlers leichter, die Elektroden vor

niger als 0,5 Mikron haben. Wenn die durchschnitt- dem Aufbringen der Farbe an dem Substrat zu be-

liche Teilchengröße über 0,5 Mikron liegt, hat der 60 festigen.

erhaltene feuchtigkeitsempfindliche Film einen un- Dann wird das Substrat mit der Farbe, die fein zerstabilen elektrischen Widerstand. teilte leitende Teilchen in Harz dispergiert enthalt,

Ein bevorzugtes Material für die fein zerteilten lei- für eine geeignete Zeit auf eine geeignete Temperatur tenden Teilchen ist ein Mitglied der aus Kohlenstoff- erwärmt. Die Erwärmungszeit ist abhängig von der ruß Graphit Silber und Gold bestehenden Gruppe. 65 Erwärmungstemperatur. Beide werden vorzugsweise Von diesen ergeben Kohlenstoffruß und Graphit die so gewählt, daß das Chlor enthaltende Polymer gebesseren Ergebnisse eiunet mit dem Polyamidharz reagiert. Bei einer Tem-

Der Widerstand und die Feuchtigkeitsempfindlich- peratur von z. B. 13O⁰C beträgt die Erwärmungszeit

5 6

vorzugsweise weniger als etwa 5 Stunden und mehr als findlichkeit bei einem gegebenen Feuchtigkeitsbereich

10 Minuten, am besten etwa 60 Minuten. Bei einer mit einem schnellen Ansprechen auf eine Feuchtig-

Temperatur von etwa 160°C z. B. ist die Erwärmungs- keitsänderunu, was als »Ansprechzeit« bezeichnet wird,

zeit vorzugsweise kürzer als 3 Stunden und langer als Das in dieser Anmeldung verwendete Wort »Ansprech-

5 Minuten, am besten etwa 30 Minuten. 5 zeit« ist wie folgt definiert: Zuerst wird die Kurve des

Durch die Wärmebehandlung kann ein unauflös- Widerstandes über der RF (bei 2O⁰C) aufgenommen,

licher, gleichförmiger, feuchtigkeitsempfindlicher Film Aus dieser Kurve werden die Widerstände bei 55 % RF

auf Grund der Reaktion eines Chlor enthaltenden und [55 + (75 — 55) · 0,95] = 74% RF entnommen.

Polymers mit einem Polyamidharz gebildet werden. Dann wird der Feuchtigkeitsfühler in eine Atmosphäre

Der feuchtigkeitsempfindliche Film besitzt eine ioni- io von 55% RF (20¹¹C) für eine ausreichende Zeit ge-

sche Leitung in Abhängigkeit von den Chlorionen, bracht, um einen elektrischen Widerstand zu erzielen,

die von dem Chlor enthallenden Polymer durch die der der Kurve des Widerstandes über der RF bei 55%

Reaktion eines Chlor enthaltenden Polymers und eines entspricht. Danach wird der Feuchtigkeitsfühler sofort

Polyamidharzes erzeugt sind, zusätzlich zu der Leitung in eine Atmosphäre mit 75% RF (20⁰C) eingebracht,

in Abhängigkeit von den Kontakten der darin disper- 15 Der Widerstand des Feuchtigkeitsfühlers beginnt zu

gierten fein zerteilten leitenden Teilchen. steigen und erreicht den Wert, der 74% RF in der

Die ionische Leitung hat eine schlechte Wirkung auf Kurve entspricht. Die Zeit, die der Feuchtigkeitsfühler den Gleichstrombetrieb des Feuchtigkeitsfühlcrs. Dem- benötigt hat, um bei 20° C den 74% RF entsprechenentsprechend ist es besser, die Chlorionen von dem den Widerstandswert zu erreichen, wenn der Feuchfeuchtigkeitsempfindlichen Film zu entfernen. Ein ao tigkeitsfühlcr plötzlich in eine Atmosphäre von Beispiel für dieses Entfernen wird nachfolgend ange- 75 % RF gebracht wird, wird in dieser Anmeldung als geben. Das Substrat mit dem feucluigkeitsempfind- Ansprechzeit definiert. Mit anderen Worten ist die liehen Film wird in eine Alkalilösung geeigneter Kon- Ansprechzeit diejenige Zeit, die für 95% der Widerzentration für eine geeignete Zeit eingetaucht. Wenn Standsänderung notwendig ist, wenn der Feuchtigkeitsz. B. eine 0,1 normale wäßrige Lösung von Natrium- 25 fühler einer sprungförmigen Feuchtigkeitsänderung hydroxid verwendet wird, beträgt die geeignete Ein- von 55% RF auf 75% RF bei 2O⁰C ausgesetzt ist.
tauchzeit 30 Minuten bis 1 Stunde bei Raumtcmpc- Der Feuchtigkeitsfühler der Erfindung kann weiterratur. Dann wird das Substrat mit dem fcuchtigkcits- hin eine Schutzschicht in der Form eines dünnen empfindlichen Film ausreichend mit destilliertem Films aufweisen, die auf den feuchtigkeitscmpfind-Wasser gewaschen, um das Alkali zu entfernen. Dieser 30 liehen Film aufgebracht ist, wie es die F i g. 2 sche-Schritt wird Alkalicntfcrnungsbchandlung genannt. matisch bei dem Bezugszeichen 7 zeigt. Die Schutz-

Im vorliegenden Fall wird das durch die Reaktion schicht 7 schützt den feuchtigkeitsempfindlichen Film

eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Poly- vor der verschmutzten Umweltluft oder Nässe und

amidharzcs erhaltene Endprodukt als ein »Reaktions- erhöht die Stabilität des feuchtigkeitsempfindlichen

produkt von Chlor enthaltendem Polymer und Poly- 35 Films. Alle Materialien können dafür verwendet

amidharz« bezeichnet. Der Grund dafür ist, daß das werden, die nässcabsorbicrcnd sind und anschwellen,

Endprodukt eine sehr komplizierte Struktur hat und die chemisch stabil und inaktiv gegenüber dem fcuch-

nicht klar analysiert werden kann, so daß es nicht tigkeitscmplmdlichcn Film sind. Zum Beispiel ein

anders bezeichnet werden kann. Weiterhin ergibt diese Silikonharz wie Polydimethylsiloxan und ein PoIy-

Dcfinition keine Unklarheit. Das mit der Alkali- 40 uminharz können dafür verwendet werden. Die Dicke

cntfcrnungsbehandlung behandelte Reaktionsprodukt der Schutzschicht liegt zwischen 0,2 und 2 Mikron

eines Chlor enthaltenden Polymers und eines Poly- angesichts der Feuchtigkcitsdurchlassijikcit.

amidharzcs ist auch in den Reaktionsprodukten eines Die Erfindung wird leichter verständlich werden in

Chlor enthaltenden Polymers mit einem Polyamidharz Verbindung mit den folgenden Beispielen 1 bis 6.

enthalten. 45 .

Der elektrische Widerstand des fertigen Fcuchlig- Beispiel 1

kcitsfühlcrs nach der Alkalientfcrnungsbchandlung 25 Gewichtsprozent chloriniertcr Naturkautschuk,

steigt überlogarithmisch mit steigender Feuchtigkeit, in dem 68 Gewichtsprozent Chlor enthalten sind,

und der Feuchtigkeitsfühler besitzt eine einzigartige wurden mit 75 Gewichtsprozent Polyumidhurz ver-

Kennlinie des elektrischen Widerstands über der relu- 30 mischt, das durch Kondensation von Dimersäure mit

tiven Feuchtigkeit (RF), wie in der F i g. 4 gezeitigt Alkylenpolyamin hergestellt war und eine Aminzuhl

wird. Die Kurve des elektrischen Widerstandes über von 415 aufwies. Das Gemisch wurde in 500 Gewichts-

der RF bei einem Fcuchtigkcitsfühler wird erhalten, prozcnl Toluol gelöst, um eine Lösung zu ergeben,

indem folgender Fcuchligkeilstcst durchgeführt wird. Kohlcnstoffruß mit einer durchschnittlichen Teilchen-

Der Feuchtigkcitsfühlcr wird in eine Atmosphäre mit 33 größe von etwu 70 Mikron wurde in verschiedenen

einer Temperatur von 2O⁰C und einer bestimmten Proportionen zu der Lösung hinzugegeben und nach

Feuchtigkeit gebracht. Nach einer Anfangszeit ändert der Uliraschallwellonmethode gleichförmig disper·

sich der Widerstand des Feuchtigkeitsfühleis kontinu- giert. Die Gewichtsprozentsätze von Kohlcnstoffruß

icrlich im Laufe der Zeit. Nuch einer ausreichenden und Gemisch von chloriertem Naturkautschuk und

Zelt ändert sich der Widerstund dann schließlich nicht 60 Polyamidhnrz wurden für verschiedene Fühler zwi-

mehr. Dieser Endwiderstand wird in eine Kennlinie sehen 20 und 70% bzw. 80 und 30% gewählt,

des Widerstandes über der RF aufgetragen. In gleicher Der homogenen Farbe wurde eine Viskosität von

Weise wird der Endwiderstand des Fcuchtigkcits· 50 Poise bei Raumtemperatur gegeben. Jede Farbe

fühlers bei vielen anderen Feuchtigkeiten (2O⁰C) auf- wurde auf ein Tonerdesubstrat aufgetragen, das zwei

getragen. Durch Verbinden der Punkte werden die in 63 knmmförmige Elektroden aus üoldglasurpasto auf-

F i g. 4 gezeigten Kurven erhalten. wies, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, und wurde dann

Der nach dieser Lrfiinlung hergestellte Fcuclilig· 30 Minuten lang auf 135°C erwürml, um den chlo-

keitsfühlcr hat eine große Stabilität, eine hohe Emp- ricrlcn Naturkautschuk und dus Polvumidharz zur

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

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

Tabelle 1

15

angeschlossen. Dadurch wurden verschiedene Feuchtigkcitsfühlcr hergestellt.

Dann wurde der Feuchtigkeitstest durchgeführt. Es wurde gefunden, daß ein Feuchligkcitsfühler, der weniger als 23 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß enthielt, selbst bei einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit einen hohen Widerstand aufwies, und daß ein Fcucluigkcitsfühlcr mit mehr als 60 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß spröde war und eine unstabile Wider-

u slandsänderung aufwies. Es wurde gefunden, daß ein Feuchligkeitsfühlcr mit etwa 23 bis 60 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß einen stabilen Widerstand aufwies. Die Tabelle 1 enthält die Widerstände der Feuchtigkcilsfühler bei verschiedenen relativen Feuchtigketten (RF).

l'rübe KohlenstülTrull

Nr. Gewichtsprozent

Widerstund des I-'ühlcrs (20 C) 30% RF 50%RF

75 ",„

100%RI"

1	23	30 k£2	68 kΩ	17 ΜΩ	—	—
2	33	2,7 kii	6,2 kl2	150 kii	—	—
3	44	35 Ω	39 Ω	60 Ω	42012	300 kii
4	60	28 Ω	30 Ω	42 Ω	90 Ω	25 Ω

(Die Feuchtigkeiten wurden durch das bekannte Verfahren bestimmt, das eine anorganische Sättigungslösung verwendet.) Die Feuchtigkcitsfühicr haben eine hohe Empfindlichkeit in jedem leuchtigkcitsbcreich. Zum Beispiel hat das Element der Probe Nr. 2 einen Widerstand von 30 kühm und eine Empfindlichkeit von etwa 14 kOhm/% Rl' 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'^ RI-.

Weiterhin weisen diese Fcuchtigkeilsfühlcr eine kurze Ansprechzeit von etwa 20 Sekunden auf. Diese Feuchtigkeitsfühler besaßen auch eine große Stabilität hinsichtlich Tcmperaiurandciungcn. Das heißt, die Widerstandsänderung dieser Feuchtigkeitsfühler bei einer Temperalurändcrung \on 1 C in dein Bereich der relativen Fcueluigkeil, in dem die Fühler die hohe Empfindlichkeit aufwiesen, lag im Bereich der Widerstandsänderung entsprechend einer Änderung der relativen Feuchtigkeit um etwa 0,1 bis 0,2 "„.

Eine andere Alt von Siubililul dieser Feuchligkctls- fühler wurde in der folgenden Weise untctsucht. Line Glcichspunnung von 1,5 V wurde un die beiden Elektroden der leuchtigkeitsfühler der Proben Nr. 3 und Nr. 4 angelegt. Beide Feuchligkcitsfühler wurden in eine Atmosphäre von 100'.!₀ Rl' bei 60 C fur 24 Stunden gebracht. Danach wurde der I cuehligkcitstest durchgeführt. Die Abweichung dieses zulct/t gomes-

Tabelle 2

sencn Widerstandes dieser beiden Fühler von dem vorher gemessenen Willerstand fiel in einen Bereich von i.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 Gewichtsprozentsau an Kohlenstofl'ruß 33% betrug.

Die reagierende Proportion an chloriertem Naturkautschuk und Polyamidharz wurde auf 75 bis 5 Ucwiehlspro/.cnt bzw. 25 bis 95 Gewichtsprozent eingestellt. Es wurde gefunden, daß ein Fcuchtigkeitsl'ühler, der mehr als 90 (iewichtspro/cnl Polyamidharz enthält, einen unstabilen Widerstand bei einer sehr feuchten Umgebung aufweist, und daß ein Fcuehtigkeitsfühler mit weniger als 30 Gewichtsprozent Polyamidharz eine geringe Empfindlichkeit aufweist, äquivalent dem bekannten hydrophilen Harz. Es wurde

5» gefunden, daß ein Fcucluigkcitsfühlcr mit etwa 30 bis ¹JO (icwichisprozcni Polyamidharz eine hohe Empllndlichkcit und einen stabilen Widerstand aufweist.

Die Tabelle 2 zeigt die reagierenden Proportionen des chlorierten Naturkautschuks und des Polyamid·

hiirzcs und auch die Ergebnisse der l-'cuchtigkeitstcsts.

l'rohu	Reagierend« Verhältnis	chloriertes	Widerstund	des Hüllen	75% IU	yj.'i ut	100% Hl
Nr.	Gewichtsprozent	Naturkautschuk	(20'Cl		65 kil	K5 kil	450 kil
	l'olyumldlmr/	70			2,0 kil	17OkIl	20 Mil
		40	.UT₁. Hl	30% Ul	M) kil
5	30	.10	32 kii	35 kil	Ml Mti
f.	60	U)	1,0 kil	1,1 kU			Mim i< U -VtI
7	70		2,4 kiJ	2,9 kl!
H	90	KOkIl	40OkL'

Beispiel 3

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

10

schiedenen Aminzahlen verwendet wurden. Die Ta belle 3 zeigt die Arten der Feuchtigkeitsfühler und di< Ergebnisse der Feuchtigkeitstests. Es wurde gefunden, daß die bevorzugte Aminzah

diesem Beispiel 3 verschiedene Polyamidharze mil ver- S des Polyamidharzes über 100 liegt.

Tabelle 3

Probe	Polyamidharz	Reagierendes Verhältnis	Widerstand	des Fühlers	75% RF	95% RF
Nr.	mit Aminzahl	(Gewichtsprozent)	(20³C)
		Polyamidharz chlorierter
		Naturkautschuk	30% RF	50% RF

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

40 kQ 3,IkQ 2,9 kn 2,4 kn

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

6.8 kQ

6.9 kQ 26 kQ 46 k«

15 kQ 98 kQ 8,9 kQ

diesem Beispiel 4 verschiedene Chlor enthaltend« Polymere verwendet wurden und 34 Gewichtsprozeni Kohlenstoffruß enthalten waren. Die Tabelle 4 gibl 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 PoIy-Nr. merisationsprodukt

Reagierendes Verhältnis (Gewichtsprozent)

Polyamidharz

Chlor enthaltendes Polymerisationsprodukt

Widerstand des Fühlers
(20°C)

30% RF

50% RF

75% RF

95% RF

13 Polyvinylidene- 75 25 1,02 kQ 1,15 kQ 2,6 kQ 1,5 ΜΩ Chlorid

14 Polyvinyl-Chlorid 75 25 0,62 kQ 0,7OkQ 0,92 kQ 17 kQ

15 chloriertes Polypropylen 50 50 0,88 kQ 0,92 kQ 1,1OkQ 3,4 kQ (Chlorgehalt 34%)

Beispiel 5

45 Tabelle 5 gibt die Arten der Fcuchtigkcitsfühlcr an und zeigt die Ergebnisse der Feuchtigkeitstests. Die

,,.. , _ .... ..... . ,.,,,. Fcuchtigkcitsfühlcr mit fein zerteilten leitenden Teil-

Hlnf Fcuchtigkcitsfühler wurden praktisch auf die clien nus Silber (Probe Nr. 19) zeiflten diskontinuier·

gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß in liehe Widerstandsünderungen mit einem Widerstand

diesem Beispiel 5 verschiedene fein zerteilte Teilchen 50 von wenigen hundert Ohm bis zu mehr nls 50 MOhm

verwendet wurden. zwischen 75 % RF und 95 % RF,

Tabelle 5

Probe Leitende» Teilchen Durch· Gewichts· Widerstand dos Fühler«

Nr. schnittliche prozent no'Ci

Teilchen· der leiten· '

den Teilchen 30 V, RF 50% RF 73% Rf

93% Rf 100% RF

16 17	Kohlenstoffruß graphit. Kohlen· stoff ruß	240 mn 30ηΐμ	37 37	4,5 kQ 1,8 kU	221<Ω 2,5 ΚΩ	38 ΜΩ 6,0 kΩ	22OkQ	40 ΜΩ
18 19	Graphit Silbor	0,5 μ 0,5 μ	37 75	1,2 kn 62 Ω	1,3 kn 72 Ω	2,5 kV 300 Ω	2OkQ Ober	2,0 ΜΩ
20	Oold	0,5 μ	75	1,05 Ω	ι,ιοη	1,25 Ω	50 ΜΩ 2.9 λΩ	5ΜΩ

Beispiel 6

Zwei Fcuchtigkcitsfiihlcr 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 Polydimethylsiloxanlösung auf den feuchtigkeitsempfindlichen Film der beiden Fcuchtigkcitsfühler aufgebracht, wie es schematisch in der F i g. 2 gezeigt wird. Zur Verdampfung des Lösungsmittels wurde der Fühler anschließend 30 Minuten lang auf 9O⁰C erwärmt. Der erhaltene dünne Film aus Polyciimethylsiloxan 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 40 Sekunden. Die Wirkung des dünnen

Filmes aus Polyciimethylsiloxan als Schutzschicht für jeden feuchtigkeitsempfindlichen Film der Fcuchtigkcitsfühlcr wurde Folgendermaßen untersucht.

Für die Proben Nr. 2, 18, 21 und 22 wurden die Kurven gemäß F i g. 4 aufgenommen. Dann wurden diese vier Proben 100 Stunden lang in eine Atmosphäre mit einer hohen Feuchtigkeit von 95% RF (40³Q und mit 100 ppm Schwefclsäurcgas (SO₂) gebracht Danach wurden die Kurven gemäß F i g. 4 für diese

ίο Proben erneut aufgenommen.

Die Kurven der Proben 2 und 18 nach dem Feuch· tigkeits- und SO₂-TeSt waren gegen die Kurven der selben Proben vor dem Test um etwa 7 % in % RF verschoben, wogegen die Kurven der Proben Nr. 21 und 22 nach dem Feuchtigkcits- und SO₂-TeSt gegen über den Kurven derselben Proben vor dem Test nui um 1,5"O in % RF verschoben waren.

Tabelle 6

Probe Nr.

Widerstand des Fühlers (20³C) 30% RF 50% RF

75% RF

95% RF

100% RF

21 auf die gleiche Weise hergestellt 2,2 k£i 5,0 kü 98 kQ wie Nr. 2

22 auf die gleiche Weise hergestellt I₁IkQ 1,18 kQ 2,IkQ wie Nr. 18

13 kQ

60OkQ

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Ll

fühler mit Elektroden in Kammform als ein Beispiel

Patentansprüche: ^^kjS *$£& Darstellung zweier Kurven

Widtg

^jS $£& g

, _r J. Feuchtigkeitssensor mit einem zwischen zwei des elektrischen Widerstang
EVktrpden "augeordneten feuchtigkeitsempfmd- 5 Feucht.gkeit für zwei ^^J'gSÄen 10 liehen Film, der aus einem Reaktionsprodukt eines In der F ι g.1 ^ke™^zei°ⁿⁿ Feuchtiekeitsfühlers gechlorhaltigen Polymerisats und einem Polyamid- insgesamt ein Beispiel eines ™ugKe™gj g. harz besteht, nach Patent 2339545, dadurch ^V^fÄ
gekennzeichnet, daß im feuchtigkeitsemp- empfindlicher Film 1 Hegt|^wiscne'i
findlichen Film feinverteilt elektrisch leitfähige io und 4. Sie s.nd auf einem SubsmrtJ^^S^^i Teilchen enthalten sind. Leitlangen 5 und 6 sind.mit,den
2. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 1, da- verbunden. Das Substrat 2 kann aus ';

durch gekennzeichnet, daß die fein verteilten elek- MW^^^^^^

₁₅ KunsrÄ^

Süber und Gold bestehenden Gruppe ausgewählt ^^^^^^^
3. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 1, da- phitfarbe und Metallglasurpaste De,-Abstand zw, durch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht auf sehen den beiden'Elektroden3.und4 kann^g den feuchtigkeitsempfindlichen Film aufgebracht ~ j5jlen.Wenn.der Gesamtw.dersmnd

^ISt
4. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 3, da- sehen den Elektroden 3 und 4 kleiner_f^^wähh. D,e durch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ein Form der Elektroden 3 und14 kann f ei entworfen dünner Film eines Nässe absorbierenden Harzes ist. werden. Elektroden in Kammform, wie s e in der

25 F i £· 3 gezeigt werden, sind besonders geeignet, um einen sehr kleinen Widerstand des feuchtigkeitsempfindlichen Films 1 in einem sehr begrenzten Raum _zu erzielen, weil die wiiksame Breite jeder Elektrode