DE3224920C2 - Feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement - Google Patents
Feuchtigkeitsempfindliches WiderstandselementInfo
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Abstract
Ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement besteht aus einem Substrat aus einem elektrisch nicht leitenden Material, einer ersten und einer zweiten Elektrode, die auf dem Substrat in räumlicher Beziehung zueinander angeordnet sind, und eine auf das Substrat aufgebrachte feuchtigkeitsempfindliche Folie, die sowohl die erste als auch die zweite Elektrode bedeckt. Die feuchtigkeitsempfindliche Folie wird aus einem durch die Formel [-CH(C ↓6H ↓4SO ↓3X)-CH ↓2-] ↓n bezeichneten Material, in der X ein Wasserstoff-Atom, Metall-Atom, Ammonium, Harnstoff, Triethylendiamin, Tetramethylenguanidin oder Hexamethylendiamin ist, oder aus einer Mischung des vorbezeichneten Materials mit einem hydrophilen Polymerisat gebildet, das aus Polyvinylalkohol, Methylcellulose oder einem Polyamid-Harz bestehen kann.
Description
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine feuchtigkeitsempfindliche Polystyrolsulfonatfolie, ein feuchtigkeitsempfindliches
Widerstandselement und insbesondere ein Widerstanclselement des aus dünnen oder dicken
Folie bestehenden Typs mit verbesserter Feuchtigkeitsempfindlichkeit, das gegenüber einer Änderung des
Feuchtigkeits-Gehalts oder der Feuchtigkeit in der Atmosphäre in dem weiten Bereich von 0% bis 100%
relativer Feuchtigkeit empfindlich ist und auf eine solche Änderung rasch in der Weise anspricht, daß sich sein
innerer Ohm'scher Widerstand ändert, und das eine hohe Reproduzierbarkeit seiner Charakteristik der Feuchtigkeitsempfindlichkeit
sowie eine hohe Stabilität über einen langen Zeitraum hinweg aufweist.
Ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement ist ein elektrisches Element, dessen innerer Ohm'scher
Widerstand sich relativ zu der Änderung des Feuchtigkeits-Gehalts oder der Feuchtigkeit in der Atmosphäre
ändert. Ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement gemäß dem Stand der Technik wird beispielsweise
gebildet aus
(1) einer Metalloxid-Folie oder einem gesinterten
Metalloxid-Material wie Eisenoxid (Fe2O1 oder
Fe3O4) oder Zinndioxid (SnO2);
(2) einem ein Elektrolyt-Salz wie Lithiumchlorid ίο (LiCl) enthaltendem Material;
(3) einem feuchtigkeitsabsorbierenden oder hygroskopischen
Harz oder einer solchen hochpolymeren Folie worin Fasern oder feine Teilchen eines
elektrisch leitenden Materials, wie etwa Kohlenstoff-Teilchen,
dispergiert sind;
(4) einer Vorrichtung, bei der ein temperaturempfindtiches
Element, etwa ein Thermistor, eingesetzt wird, oder
(5) einer hydrophilen Polymerisat-Folie.
Im allgemeinen besitzt ein ein Metalloxid verwendendes
feuchtigkeiisempfindiiehes Widerstandselement eine
hohe Wärmebeständigkeit und eine starke Ansprechempfindlichkeit auf Feuchtigkeitsänderungen, jedoch
haftet ihm der Nachteil an, insbesondere im Falle eines gesinteren Metalloxid-Materials, daß seine Charakteristik
der Feuchtigkeitsempfindlichkeit in hohem Maße von solchen Strukturfaktoren wie der spezifischen
Oberfläche, der Dichte des gesinterten Materials unid der Korngröße der Metalloxid-Teilchen abhängt
und deshalb das gesinterte Metalloxid-Material eine schlechte Austauschbarkeit und Reproduzierbarkeit der
Feuchtigkeitsempfindiichkeits-Charakteristik aufweist. Ein ein Elektrolyt-Salz wie Lithiumchlorid (LiCl) enthaltendes
feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der
Feuchtigkeit, der sich mittels eines einzigen feuchtigkeitsempfindlichen
Widerstandselements nachweisen läßt, eng ist, so daß es infolgedessen erforderlich wird,
zwei oder mehr Elemente, dtren Ncchweisempfindlichkeit verschiedene Feuchtigkeits-Bereiche abdeckt, vorzusehen,
um einen Nachweis der Feuchtigkeit über den gesamten Bereich der relativen Feuchtigkeit von 0 bis
100% zu ermöglichen. Weiterhin kann, wenn das feuchtigkeitsempfindliche
Element dieses Typs längerer Zeit einer Atmosphäre höher Feuchtigkeit, etwa einer Atmosphäre
mit einer relativen Feuchtigkeit von 90 bis 95%. ausgesetzt wird, eine Elution oder eine Verdünnung
des Elektrolyt-Salzes stattfinden, und als Folge davon wird die Charakteristik der Feuchtikeitsempfindlichkeit
sehr schlecht, und die Lebensdauer des Elements wird verkürzt.
Für ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement. das elektrisch leitende Teilchen oder Fasern dispergiert
in einem feuchtigkeitsabsorbierenden Harz enthält, ist der Grad der Widerstandsänderung unter
einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit sehr steil, wohingegen unter einer Atmosphäre niedriger Feuchtigkeit
ein solches Element auf Feuchtigkeitsänderungen kaum noch anspricht. Wiewohl dieser Element-Typ für eine
Vorrichtung zur Bestimmung des Taupunktes geeignet ist, eignet er sich nicht für die Feuchtigkeits-Bestimmung
in einem breiten Feuchtigkeits-Bereich.
Ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement, bei dem ein temperaturempfindliches Element, etwa ein
Thermistor, eingesetzt wird, arbeitet in der Weise, daß der Feuchtigkeits-Gehalt in der Atmosphäre indirekt
aufgrund der Temperaturänderung eines selbstbeheizten Thermistors bestimmt wird, wobei man sich die Tat-
sache zunutze macht, daß die Wärmeleitfähigkeit von Gas oder Luft sich in Abhängigkeit von der darin enthaltenen
Menge Wasserdampf ändert Dieser Typ eines feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements kann
zum Nachweis der absoluten Feuchtigkeit verwendet werden, ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß das
Element für die Temperatur und den Wind der Umgebung anfällig ist.
Ein eine hydrophile Polymerisat-Folie verwendendes feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement besitzt
viele Vorzüge. Beispielsweise kann das Element zum Nachweis in einem weiten Bereich der Feuchtigkeit eingesetzt
werden, spricht sehr rasch auf eine Feuchtigkeitsänderung an, besitzt eine ziemlich einfache Struktur
und kann in einfacher Weise mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden. Dieser Typ besitzt jedoch
nur eine geringe Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Wasser und infolgedessen eine sehr kurze Lebensdauer.
DE-OS 22 30 780 beschreibt ein Gerät zur Bestimmung
von Feuchtigkeit, bestehend aus einem Substrat aus vernetztem Polymer mit einer Ionenaustauschcrschicht
auf der Oberfläche, wobei die Oberfläche des Polymeren durch nachträgliche Sulfonierung feuchtigkeitsempfindlich
gemacht wird.
DE-PS 29 27 634 beschreibt ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement mit einem Substrat aus
einem elektrisch nicht leitenden Material, einer ersten und einer zweiten Elektrode, die auf dem Substrat in
räumlicher Beziehung zueinander angeordnet sind, und
eine auf das Substrat aufgebrachte Folie aus organischem Polymer, die sowohl die erste als auch die zweite
Elektrode bedeckt, v/obei das organische Polymer zusätzlich anorganische feuchtigkeitsempfindliche Substanzen
enthält.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorerwähnten Nachteile im wesentlichen zu beseitigen. Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist eine feuchtigkeitsempfindliche Polystyrolsulfonatfolie gemäß Anspruch
1. Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes feuchtigkeitsempfindliches
Widerstandselement mit einer verbesserten Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Wasser und
einer hohen Zuverlässigkeit der Feuchtigkeitsempfindlichkeits-Charakteristik zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegeivien Erfindung ist
es ein verbessertes feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement des aus einer dünnen oder dikken Folie
bestehenden Typs zu schäften das eine hohe Empfindlichkeit in dem gesamten Bereich der relativen Feuchtigkeit
von 0% bis 100% besitzt.
Die Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelingt mit Hilfe eines feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements,
das aus
einem Substrat aus einem elektrisch nicht leitenden Material
einem Elektroden-Paar, die auf dem Substrat in räumlicher Beziehung zueinander angeordnet sind,
und
einer auf das Substrat aufgebrachten feuchtigkeitsempfindlichen Folie, die das Elektroden-Paar bedeckt,
besteht.
besteht.
Gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung wird die feuchtigkeitsempfindliche Folie aus einem durch die
Formel
[-CH(C6H4SO3X)-CH2-],,
bezeichneten Material hergestellt, in der X ein Wasserstoff-Atom, Metall-Aijin, Ammonium, Harnstoff, Triethylendiamin, Tetramethylenguanidin oder Hexamethylendiamin bt
bezeichneten Material hergestellt, in der X ein Wasserstoff-Atom, Metall-Aijin, Ammonium, Harnstoff, Triethylendiamin, Tetramethylenguanidin oder Hexamethylendiamin bt
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die feuchtigkeitsempfindliche Folie aus einer Mischung
des vorbezeichneten Materials mit einem hydrophilen Polymerisat hergestellt, das aus der aus Polyvinylalkohol,
Methylcellulose und Polyamid-Harz bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Eine Erläuterung der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit
den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug aufdie beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt in einer diagrammartigen Ansicht von oben eine Grundstruktur eines feuchtigkeitsempflichen
Widerstandselements gemäß der vorliegenden Erfindung.
Rg. 2 zeigt die graphische Darstellung der Beziehung zwischen relativer Feuchtigkeit und Widerstand (Feuchtigkeitsempfindlichkeits-Charakteristik)
eines feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselem^its gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Rg. 3 zeigt die graphische Darstellung der Feuchtigkeitsempfindlichkeits-Charakteristik
eines feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der Rg. 1 ist diagrammartig eine Grundstruktur eines feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements
dargestellt Das feuchtigkeitsempfindliche Widerstandselement umfaßt ein aus einem hochgradig elektrisch isolierenden
Material, etwa Aluminiumoxid oder Glas, hergestelltes Substrat 1, und ein Paar kammförmiger Elektroden
2 und 3, die gegeneinander verschränkt angeordnet sind. Die Elektroden 2 und 3 werden mittels eines
der bekannten Verfahren auf das Substrat aufgebracht, etwa durch Aufdampfen oaer Zerstäubung.
Das feuchtigkeitsempfindliche Widerstandseiement
enthält weiterhin eine feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 aus einem Polyelektrolyten, die auf die Elektroden 2 und
3 mittels eines Beschichtungsverfahrens aufgetragen wurde. Hierbei ist das Polyelektrolyt-Material entweder
eine Polystyrolsulfonsäure oder ein Polystyrolsulfonat
Ein Beispiel der feuchtigkeitsempfindlichen Folie 4 gemäß der ersten Ausführungsform besitzt eine Dicke
von etwa 1 μπι und wird dadurch hergestellt, dsß zunächst
das Substrat 1 unter Verwendung einer Spinnvorrichtung mit einer 30proz. wäßrigen Lösung von
Ammoniumpolystyrolsulfonat mit einem Molekulargewicht von mehr 100 000 beschichtet wird und anschließend
die aufgetragene Folie unter einer Temperatur von etwa 1000C gesinter; whd. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird eine Schutzschicht aus einem Polymerisat, die eine hohe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit
besitzt, auf die feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 aufgetragen. Auf alle Fälle arbeitet die feuchtigkeitsempfindliche
Folie 4 auch ohne eine solche Schutzschicht problemlos.
Rg 2 zeigt eine graphische Darstellung der FeuchtigkeitsempfindIichkei«s-Charakteristik
des im Vorstehenden beschriebenen feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements
bei einer Temperatur der Atmosphäre von 300C, wobei auf der Abszisse die relative Feuchtigkeit
in °/o und auf der Ordinate der Ohm'sche Widerstand des feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements
aufgetragen sind. Wie aus der graphischen Darstellung zu ersehen ist, zeigt das feuchtigkeitsempfindliche
Widerstandselement gemäß der ersten Ausführungsform eine Änderung des Ohm'schen Widerstandes
über den gesamten Bereich der relativen Feuchtigkcil von 0% bis 100%. Insbesondere liegt der Widerstand in
dem Bereich oberhalb von 20% bis 30% der relativen Feuchtigkeit unter 10 kX?. Diese Abbildung bietet ein
unter praktischen Gesichtspunkten sehr erfreuliches Bild.
Weiterhin zeigte das im Vorstehenden beschriebene feuchtigkeitsempfindliche Widerstandselement eine
ausgezeichnete Ansprechempfindlichkeit auf Änderungen des Feuchtigkeits-Gehalts. Beispielsweise erfolgten
unter einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von 40% bis 80% sowohl die Absorption als auch die
Desorption von Feuchtigkeit als Folge einer Änderung der Feuchtigkeit der Atmosphäre innerhalb weniger Sekunden.
Auch wenn sich eine Schutzschicht über der feuchtigkeitsempfindlichen Folie befindet, verzögert
sich die Reaktionszeit nur sehr wenig.
Darüber hinaus besitzt das im Vorstehenden beschriebene feuchtigkeitsempfindliche Widerstandselement
eine stabile Charakteristik der Feuchtigkeitsempfindlichkeit. Bei den Tests wurde das feuchtigkeitsempfindliche
Widerstandselement gemäß der vorliegenden Erfindung lange Zeit bei einer Temperatur von 300C in
einer Atmosphäre von 80% relativer Feuchtigkeit aufbewahrt. Nach Ablauf dieser Zeitspanne zeigte die
feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 keine Veränderungen ihrer Struktur.
Wie bereits im Vorstehenden festgestellt wurde, wird die feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 gemäß der ersten
Ausführungsform aus einem Polyelektrolyten gebildet, der entweder aus einer Polystyrolsulfonsäure oder aus
einem Polystyrolsulfonat besteht. In dem vorerwähnten Beispiel wird ein Ammoniumpolystyrolsulfonat als Polyelektrolyt
eingesetzt. Es ist jedoch ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß als Polyelektrolyt auch ein anderes
Salz als das Ammoniumpolystyrolsulfonat verwendet werden kann. Beispielsweise ist es möglich, eine polymere
Folie der Formel
[-CH(C6H4SO1X)-CH2-Jn
[-CH(C6H4SO1X)-CH2-Jn
einzusetzen, in der X ein Metall-Atom, Harnstoff, Triethylendiamin,
Tetramethylenguanidin oder Hexamethylendiamin und η ein Polymerisationsgrad ist, der jeden
Zahlenwert oberhalb von 50 besitzen kann. Es wurde gefunden, daß die aus sämtlichen vorgenannten polymeren
Folien gebildeten feuchtigkeitsempfindlichen Folien 4 die gleiche Feuchtigkeitscharakteristik aufwiesen, die
im Vorstehenden in Verbindung mit der Rg. 2 beschrieben wurde.
Im Folgenden wird ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstiindselement gemäß einer zweiten Ausführungsform
beschrieben. Das feuchtigkeitsempfindliche Widerstandselement der zweiten Auführungsform besitzt
oberflächlich die gleiche Struktur wie diejenige, die in der Rg. 1 dargestellt ist. Im Vergleich zu der ersten
Ausführungsform ist jedoch die chemische Struktur der feuchtigkeitsempfindlichen Folie 4 eine andere. Die
feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 der zweiten Ausführungsform besteht aus einer Mischung aus einem Polyelektrolyten
und einem hydrophilen Polymerisat. Als Polyelekirolyt werden Polystyrolsulfonsäure oder ein
Polystyrolsulfonat eingesetzt, und als das hydrophile
Polymerisat gelangen ein Polyvinylalkohol, eine Methylcellulose ein Polyamid-Harz oder dergleichen zur
Verwendung.
Ein Beispiel der feuchtigkeitsempfindlichen Folie 4 der zweiten Ausführungsform besitzt eine Dicke von
etwa 1 μπι und wird dadurch hergestellt, daß zunächst eine 30-proz. wäßrige Lösung von Ammoniumpolystyrolsulfonat
mit einem Molckurlargewicht von mehr als 100 000 mit einer wäßrigen. Polyvinylalkohol enthaltenden
Lösung vermischt wird, sodann das Substrat I unter Verwendung einer Spinnvorrichtung mit dieser Mi's
schung beschichtet wird und anschließend die aufgetragene Folie unter einer Temperatur von etwa 100' C gesintert
wird. Wie in der ersten Ausführungsform wird eine Schutzschicht aus einem Polymerisat, die eine
Durchlässigkeit für Feuchtigkeit besitzt, auf die feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 aufgetragen. Auf alle Fälle
arbeitet die feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 auch ohne eine solcheSchut/schicht problemlos.
Rg. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Feuchtigkeitsempfindlichkeits-Charakteristik
des feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements der /weiten Ausführungsform
bei einer Temperatur der Atmosphäre von 30°C, wobei auf der Abszisse die relative Feuchtigkeit
in % und auf der Ordinate der Ohm'sche Widerstand des feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselemems
aufgetragen sind. In der graphischen Darstellung entsprechen die Kurven A bzw. B feuchtigkeitsempfindlichen
Folien 4, die aus Mischungen aus Ammoniumpolystyrolsulfonat in den Mengenverhältnissen 2 : 1 bzw.
4 : 1 hergestellt wurden. Wie aus der graphischen Darstellung zu ersehen ist, kann die Feuchtigkeitsempfindlichkeits-Charakteristik
des Elements gemäß der zweiten AuEführungsform in der Weise geändert werden, daß aufgrund der Änderung des Mischungsverhältnisses
von Ammoniumpolystyrolsulfonat und Polyvinylalkohol eine gewünschte Kurve erhalten wird.
Weiterhin wird durch die Verwendung einer Mischung aus Ammoniumpolystyroisulfonat und Polyvinylalkohol
die Wasserbeständigkeit des feuchtigkeitsempfindlichen Widerstandselements gemäß der zweiten
Ausführungsform verbessert.
Wie bereits im Vorstehenden festgestellt wurde, wird
die feuchtigkeitsempfindliche Folie 4 gemäß der zweiten Ausführungsform aus einer Mischung aus einem Polyelektrolyten,
der entweder aus einer Polystyrolsulfonsäure oder aus einem Polystyrolsulfona· besteht, und
einem hydrophilen Polymerisat, das eine Polyvinylalkohol, eine Methylcellulose, ein Polyamid-Harz oder dergleichen
ist, gebildet. In dem vorerwähnten Beispiel wird ein Ammoniumpolystyrolsulfonat als Polyelektrolyt
eingesetzt. Es ist jedoch ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß als Polyelektrolyt auch ein anderes Salz als
das Ammoniumpolystyrolsulfonat verwendet werden kann. Beispielsweise ist es möglich, eine polymere Folie
der Formel
so [-CH(C6H4SO3X)-CH2-In
so [-CH(C6H4SO3X)-CH2-In
einzusetzen, in der X ein Metall-Atom, Harstoff. . .!ethylendiamin,
Tetramethylenguanidin oder Hexamethylendiamin ist. Es ist weiterhin ausdrücklich festzustellen,
daß der Polymerisationsgrad π jeden Zahlenwert oberhalb
von 50 besitzen kann. Es wurde gefunden, daß die aus sämtlichen vorgenannten Polyelektrolyten und hydrophilen
Polymerisate gebildeten feuchtigkeitsempfindlichen Folien 4 gleiche Feuchtigkeitscharakteristik
aufwiesen, die im Vorstehenden in Verbindung mit der Rg. 3 beschrieben wurde.
Es ist ausdrücklich festzustellen, daß die Dicke der feuchtigkeitsempfindlichen Folie 4, im Vorstehenden
mit 1 μπι angegeben, größer oder kleiner als 1 μπι sein
kann, vorzugsweise jedoch nicht größer ist als 10 μπι.
Es ist weiterhin ausdrücklich festzustellen, daß das feuchtigkeitsempfindliche Widerstandselement gemäß der zweiten Ausfühningsform die gleichen Vorteile aufweist wie dasjenige gemäß der ersten Ausfühningsform.
Es ist weiterhin ausdrücklich festzustellen, daß das feuchtigkeitsempfindliche Widerstandselement gemäß der zweiten Ausfühningsform die gleichen Vorteile aufweist wie dasjenige gemäß der ersten Ausfühningsform.
Insbesondere spricht das feuchtigkeitsempfindliche Widerstandselcment
gemäß der zweiten Ausführiingsforni auf den gesamten Bereich der relativen Feuchtigkeit
von 0% bis 100% in einer sehr kurzen Zeit an, und seine
Feuchtigkeitsempfindlichkeits-Charakteristik ist gleich- ι
zeitig sehr stabil in bezug auf Veränderungen der Umgebung. Ziistätzlich besitzt das Element gemäß der
zweiten Ausführiingsforni den Vorteil, daß die Feuchtigkeitseiv.pfindlichkeits-Charakteristik
dadurch zu einer gewünschten Kurve dadurch verändert werden in kann, daß das Mischungsverhältnis von Po'yelektrolyt
und hydrophilem Polymerisat geändert wird.
Hierzu I Blatt Zeichnungen
20
30
35
40
55
60
65
Claims (6)
1. Feuchtigkeitsempfindliche Polystyrolsulfonatfo-He,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem einem durch die Formel
[-CH(C6H4SO3X)-CH2-Jn
[-CH(C6H4SO3X)-CH2-Jn
in der X für ein Wasserstoff-Atom, Metall-Atom, Ammonium, Carbamoylammonium, i-Aza-4-azoniabicyclo-[ZZ2]octan,
Tetramethylenguanidinium oder 6-Amino-hexamethyIenammonium steht und
der Polymerisationsgrad π größer als 50 ist, bezeichneten
Material besteht
2. Feuchtigkeitsempfindliche Folie nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein hydrophiles Polymerisat enthält.
3. Feuchtigkeitsempfindliche Folie nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Polymerisat ausgewählt ist aus Polyvinylalkohol, Methylcellulose
und Polyamid-Harz.
4. Feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement bestehend aus
einem Substrat aus einem elektrisch nicht leitenden Material,
einer ersten und einer zweiten Elektrode, die auf dem Substrat in räumlicher Beziehung zueinander
angeordnet sind, und
einer auf das Substrat aufgebrachten feuchtigkeitsempfindlichen Polystyrolsulfonatfolie, die sowohl die ersten als auch die zweite Elektrode bedeckt.
einer auf das Substrat aufgebrachten feuchtigkeitsempfindlichen Polystyrolsulfonatfolie, die sowohl die ersten als auch die zweite Elektrode bedeckt.
dadurch gekennzeichnet, daß die feuchtigkeitsempfindliche
Polystyrolsulfonatfolie aus einem durch die Former
[-CH(C6H4SO3X)-CH;-],,
in der X für ein Wasserstoff-Atom, Metall-Atom, Ammonium, Carbamoylammonium. 1 -Aza^azoniabicyclo-[2.2.2]octan, Tetramethylenguanidinium oder 6-Amino-hexamethyIenammonium steht und der Polymerisationsgrad η größer als 50 ist, bezeichneter Material besteht.
in der X für ein Wasserstoff-Atom, Metall-Atom, Ammonium, Carbamoylammonium. 1 -Aza^azoniabicyclo-[2.2.2]octan, Tetramethylenguanidinium oder 6-Amino-hexamethyIenammonium steht und der Polymerisationsgrad η größer als 50 ist, bezeichneter Material besteht.
5. Feuchtigkeitsempfindliches Widerstandelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diz
feuchtigkeitsempfindliche Polystyrolsulfonatfolie aus einem Material besteht, das zusätzlich ein hydrophiles
Polymerisat enthält.
6. Feuchtigkeitsempfindliches Widerstandelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
hydrophile Polymerisat ausgewählt ist aus Polyvinylalkohol. Methylcellulose und Polyamid-Harz.
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DD276216A3 (de) * | 1986-10-23 | 1990-02-21 | Liebknecht Mikroelektron | Feuchteempfindliches Sensorenelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE69021925T3 (de) * | 1989-04-26 | 2000-01-20 | Yamatake Corp | Feuchtigkeitsempfindliches Element. |
US6247349B1 (en) * | 1997-02-18 | 2001-06-19 | Industrial Technology Research Institute | Polymer-based humidity sensing elements |
DE60239174D1 (de) * | 2001-05-31 | 2011-03-31 | Ngk Spark Plug Co | Feuchtigkeitssensor |
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---|---|---|---|---|
US2445586A (en) * | 1943-01-14 | 1948-07-20 | George La Monte & Son | Moisture-sensitive paper and the manufacture thereof |
US2527300A (en) * | 1948-03-18 | 1950-10-24 | American Cyanamid Co | Copolymers of unsaturated sulfonic acids and polyunsaturated compounds |
US2908595A (en) * | 1955-11-25 | 1959-10-13 | Gen Mills Inc | Coating and grinding method of making a humidity sensor |
US2976188A (en) * | 1955-11-25 | 1961-03-21 | Gen Mills Inc | Method of producing a humidity senser |
GB810391A (en) * | 1956-06-07 | 1959-03-18 | Permutit Co Ltd | Improvements in and relating to ion-exchange membranes |
US3265536A (en) * | 1962-12-11 | 1966-08-09 | American Cyanamid Co | Alkali saturated cross-linked polyvinyl alcohol membranes and fuel cell with same |
US3336271A (en) * | 1965-01-04 | 1967-08-15 | Dow Chemical Co | Sulfonation process |
US3453143A (en) * | 1965-10-13 | 1969-07-01 | Singer General Precision | Method of making a moisture sensitive capacitor |
NL134681C (de) * | 1966-04-26 | |||
DE1598446A1 (de) * | 1966-05-03 | 1969-06-26 | Hoechst Ag | Feuchtigkeitsmessfuehler |
AU434130B2 (en) * | 1967-11-22 | 1973-03-27 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization | Improved ion-exchange resins |
CA973323A (en) * | 1971-07-07 | 1975-08-26 | Phys-Chemical Research Corp. | Ion-exchange humidity transducer |
JPS5529774A (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-03 | Shinei Kk | Relative humidity detector |
US4263576A (en) * | 1978-07-10 | 1981-04-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Humidity sensitive device |
CH637978A5 (fr) * | 1979-05-03 | 1983-08-31 | Ebauches Sa | Electrolyte polymerique pour dispositif electro-optique. |
-
1982
- 1982-07-03 DE DE3224920A patent/DE3224920C2/de not_active Expired
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-
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US4902571A (en) | 1990-02-20 |
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GB2106919B (en) | 1986-03-19 |
DE3224920A1 (de) | 1983-02-03 |
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