DE3507990A1 - Feuchtigkeitsempfindliches material - Google Patents
Feuchtigkeitsempfindliches materialInfo
- Publication number
- DE3507990A1 DE3507990A1 DE19853507990 DE3507990A DE3507990A1 DE 3507990 A1 DE3507990 A1 DE 3507990A1 DE 19853507990 DE19853507990 DE 19853507990 DE 3507990 A DE3507990 A DE 3507990A DE 3507990 A1 DE3507990 A1 DE 3507990A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- moisture
- humidity
- film
- cellulose acetate
- sensitive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
- G01N27/126—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising organic polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
- C08B15/005—Crosslinking of cellulose derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B3/00—Preparation of cellulose esters of organic acids
- C08B3/22—Post-esterification treatments, including purification
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein feuchtigkeitsempfindliches Material, welches einen vernetzten Polymerfilm umfaßt,
welcher die Veränderung der Feuchtigkeit in der Atmosphäre mittels einer Veränderung in der Dielektrizitätskonstanten
des vernetzten Polymerfilms feststellt.
Als feuchtigkeitsempfindliches Material, bei welchem ein elektrischer Widerstand oder eine elektrische Kapazität in
Abhängigkeit von einer Änderung der Feuchtigkeit oder des Wassergehalts in der Atmosphäre sich verändert, sind
beispielsweise gefunden worden ein feuchtigkeitsempfindliches Material mit einem Sinterkörper aus Metalloxiden, beispielsweise
Eisenoxid (Fe2O, oder Fe,O^), Zinnoxid (SnO2)
u.dgl., oder ein Metalloxidfilm; ein feuchtigkeitsempfindliches Material mit einem hydrophilen Polymerfilm oder
einem Polyelektrolyten; ein feuchtigkeitsempfindliches Material mit einem Elektrolytsalz, beispielsweise Lithiumchlorid
(LiCl); und ein feuchtigkeitsempfindliches Material mit einem hygroskopischen Harz oder Polymerfilm, in welchem
leitende Teilchen oder Fasern, beispielsweise Kohlenstoff oder Ruß, dispergiert sind.
Während ein Feuchtigkeitssensor, der einen Metalloxidfilm oder einen hydrophilen Polymerfilm aufweist, für gewöhnlich
einen weiten Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Bereich aufweist, verändert sich sein Widerstand exponentiell, indem
er auf die relative Feuchtigkeit der Atmosphäre anspricht. Ein Feuchtigkeitssensor, der ein Metalloxid aufweist, hat
einen hervorragenden Wärmewiderstand und spricht rasch an, er hat jedoch einen hohen Temperatur-Widerstands-Koeffizienten.
Insbesondere Feuchtigkeitssensoren mit einem Sinterkörper aus Metalloxiden sind in ihrer Reproduzierbarkeit und/
oder Austauschbarkeit der Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristiken
unterlegen, und zwar weil die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
von den Bestandteilen des Sensors in einem großen Maße abhängt. Ein Feuchtigkeitssensor
mit einem Elektrolytsalz, beispielsweise Lithiumchlorid, stellt lediglich die Feuchtigkeit in einem
schmalen Bereich fest, und falls man zuläßt, daß er einer hohen Feuchtigkeit in der Atmosphäre für eine lange Zeitspanne
ausgesetzt wird, wird das in ihm enthaltene Elektrolytsalz ausgewaschen oder verdünnt, was zur Verschlechterung der
Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik des Sensors
führt, und demzufolge kann er nicht zur Bestimmung höherer Feuchtigkeit verwendet werden. Ein Feuchtigkeitssensor mit
einem hygroskopischen Harz od.dgl., in welchem leitende Teilchen oder Fasern eingemischt sind, kann die Feuchtigkeit
nicht in einem weiten Bereich feststellen, weil er eine steile Veränderung seines Widerstandes in einer Atmosphäre
mit hoher Feuchtigkeit zeigt, wohingegen er nicht auf niedrige Feuchtigkeit anspricht. Darüber hinaus ist ein
Feuchtigkeitssensor mit einem hydrophilen Polymerfilm oder \
einem Polyelektrolytfilm im Hinblick auf seinen Feuchtigkeitswiderstand, seinen Wasserwiderstand und seine Standfestigkeit
unterlegen, während er Vorteile aufweist insofern, als er in einem weiten Feuchtigkeits-Empfindlichkeitsbereich
arbeitet, ein rasches Feuchtigkeitsansprechverhalten zeigt, einen einfachen Aufbau hat und mit niedrigen Kosten
herstellbar ist.
Das feuchtigkeitsempfindliche Material gemäß der Erfindung, welches die obenerwähnten Nachteile des Standes der Technik
überwindet, ist durch Vernetzen von Celluloseacetatbutyrat mit wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe hergestellt
worden, die umfaßt: Verbindungen, die zwei oder mehr Isocyanatgruppen
enthalten, Verbindungen, die zwei oder mehr Epo-xygruppen enthalten, Verbindungen, die zwei oder mehr
Carboxylgruppen enthalten und Säureanhydride von Carbonsäuren.
Das Celluloseacetatbutyrat wird durch Substituieren bestimmter der ■ Butyrylgruppen anstelle von Acetylgruppen in dem
Celluloseacetat hergestellt.
Die hier beschriebene Erfindung ermöglicht, daß folgende Zwecke erfüllt werden:
(1) Es wird ein neues und brauchbares feuchtigkeitsempfindliches Material geschaffen, dessen Impedanz des
Feuchtigkeitssensors im wesentlichen durch eine Funktion erster Ordnung in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit
im Bereich von O bis loo % dargestellt ist, d.h. eine
lineare Beziehung besteht zwischen der Impedanz und der relativen Feuchtigkeit, was zu einem billigen Feuchtigkeitssensor führt, der eine einfache Signalverarbeitungsschaltung
aufweist.
(2) Es wird ein feuchtigkeitsempfindliches Material geschaffen, welches in einem Feuchtigkeitssensor verwendet
wird, welcher seinerseits eine stabile Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
aufweist und einen hervorragenden Wasserwiderstand besitzt, und zwar sogar bei einer
hohen Feuchtigkeit in der Atmosphäre.
(3) Es ist ein feuchtigkeitsempfindliches Material geschaffen worden, welches einen hervorragenden Widerstand
gegenüber organischen Chemikalien, beispielsweise tierischen Ölen, pflanzlichen Ölen, mineralischen Ölen, aliphatischen
Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Estern, Äthern, Ketonen u.dgl. aufweist.
(4) Es ist ein feuchtigkeitsempfindliches Material für einen fein gemusterten Feuchtigkeitssensor geschaffen worden,
welcher durch Photolithographie u.dgl. hergestellt werden kann, ohne daß die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
zerstört wird.
(5) Es wird ein feuchtigkeitsempfindliches Material für einen Feuchtigkeitssensor geschaffen, der eine schmale
Hysteresis-Schleife der Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristikkurve aufweist.
(6) Es wird ein feuchtigkeitsempfindliches Material für einen Feuchtigkeitssensor geschaffen, welcher in seinem
Ansprechverhalten hervorragend ist.
(7) Es wird ein feuchtigkeitsempfindliches Material geschaffen, durch welches ein feuchtigkeitsempfindlicher
Film für eine Waffeleinheit leicht hergestellt werden kann.
(8) Es wird ein feuchtigkeitsempfindliches Material für einen Feuchtigkeitssensor geschaffen, welches in seiner
Qualität gleichförmig ist, weil die Anzahl der für eine Waffel- oder eine Knopfzelle gebildeten Feuchtigkeitssensoren
erhöht werden kann, was eine Folge der Minimierung der Größe des feuchtigkeitsempfindlichen Films ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Feuchtigkeitssensors,
der zur Beurteilung der Beziehung zwischen der Impedanz und der relativen Feuchtigkeits-Charakteristik
im Hinblick auf das feuchtigkeitsempfindliche Material gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Feuchtigkeits-Empfindlichkeit
s-Charakteristik des in Fig. 1 gezeigten Feuchtigkeitssensors.
Fig. 1 zeigt ein Schema eines Feuchtigkeitssensors, welcher zur Beurteilung der elektrischen Charakteristik eines feuchtigkeitsempfindlichen
Materials gemäß der Erfindung verwendet worden ist. Der Feuchtigkeitssensor wurde nach dem
nachfolgend geschilderten Verfahren hergestellt: Auf einem Substrat 1, welches aus einem Isolator besteht, beispielsweise
Glas, Aluminiumoxid od.dgl., oder aus einem Halbleiter, beispielsweise Silicium od.dgl., wird ein einschichtiger
leitender Metallfilm aufgebracht, beispielsweise aus Gold, Platin od.dgl., oder es wird eine Doppelschicht aus
einem leitenden Metallfilm aufgebracht, beispielsweise aus Gold und Titan oder Chrom od.dgl., wobei dieses durch ein
Vakuumaufdampfverfahren oder durch Aufsprühen durchgeführt wird, um eine untere Elektrode 2 zu schaffen. Für das Substrat
1 kann eine Metallplatte verwendet werden, welche als untere Elektrode dient. Dann wird ein feuchtigkeitsempfindlicher
Film 3 an der Bodenelektrode 2 gebildet. An dem feuchtigkeitsempfindlichen Film 3 wird ein Feuchtigkeit durchlassender
leitender Film aus Gold, Chrom od.dgl. erzeugt, und zwar durch die Vakuum-Aufdampftechnik oder durch das
Aufspratzen, um eine obere Elektrode 4 zu bilden. Ein Leiterdraht 5 ist mit der Bodenelektrode 2 und ein weiterer
Leiterdraht 5 ist mit der oberen Elektrode 4 verbunden, so daß ein Paar von Detektorelektroden gebildet wird, durch
welche ein elektrischer Strom fließt, um die Veränderung der Impedanz des feuchtigkeitsempfindlichen Films 3 zu bestimmen.
Obgleich ein bekannter Feuchtigkeitssensor, welcher einen feuchtigkeitsempfindlichen Film aufweist, aus einem hydrophilen
Polymer oder einem Polyelektrolyt leicht mit
niedrigen Kosten hergestellt werden kann, was eine Folge seines einfachen Aufbaus und seiner leichten
Herstellung ist, ist dieser in seiner Stabilität der Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
über eine lange Zeitperiode unterlegen und auch hinsichtlich seiner DauerStandfestigkeit ungünstig, weil
der Film einen unzureichenden Feuchtigkeits- und/oder Wasserwiderstand als Folge seiner hydrophilen Natur aufweist.
Auf der anderen Seite ist ein Film aus einem vernetzten Celluloseacetatbutyrat von Hause aus in V/asser
unlöslich und kann nicht leicht gelöst werden, so daß seine Qualität beibehalten wird, und zwar selbst unter
strengen Betriebsbedingungen, beispielsweise indem er für eine längere Zeit einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit
oder Wasser ausgesetzt wird, d.h. ein feuchtigkeitsempfindlicher Film, der aus einem vernetzten Celluloseacetatbutyrat
hergestellt worden ist, behält eine stabile Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik,
selbst wenn er sich in einer Atmosphäre mit einer hohen Feuchtigkeit befindet, beispielsweise mit einer relativen Feuchtigkeit
von 9o bis 95 % oder mehr, oder sogar im Fall, wo Taukondensation
an der Oberfläche des Filmes auftritt. Demzufolge überwindet der Film aus vernetztem Celluloseacetatbutyrat
im Einsatz für den feuchtigkeitsempfindlichen Film 3, wie in Fig. 1 gezeigt, derartige Nachteile bekannter
feuchtigkeitsempfindlicher Filme, die aus einem hydrophilen Polymer oder einem Polyelektrolyt hergestellt worden
sind, dessen Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik als Folge einer hohen Feuchtigkeit in der Atmosphäre oder
als Folge von Taukondensation verschlechtert wird.
Der sich ergebende Feuchtigkeitssensor, bei welchem ein Film aus vernetztem Celluloseacetatbutyrat für den feuchtigkeitsempfindlichen
Film 3 verwendet wird, stellt eine
Veränderung der Dielektrizitätskonstante des Films durch ein Paar von Detektorelektroden fest, was eine Folge der
Wassermolekülabsorption zu oder der Wassermoleküldesorption von dem Film ist.
Mit einer Erhöhung des Säuregrades (dem Prozentsatz der Umwandlung von OH-Gruppen in OCOCH^-Gruppen) des Celluloseacetats
wird die Anzahl der OH-Gruppen (hydrophile Gruppen) im Celluloseacetat verringert und die Wassermolekülabsorptionsrate
wird so reduziert, daß die Wassermolekülabsorption zu dieser oder die Wassermoleküldesorption von dieser
gleichmäßig stattfindet. Darüber hinaus ist der Vorgang reversibel, so daß die Differenz, d.h. die Hysteresis,
der Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik zwischen der hygroskopischen Stufe und der Entfeuchtungsstufe gering
ist. Zufolge der verringerten Anzahl von OH-Gruppen jedoch reagiert ein notwendiger Anteil des Vernetzungsmittels
nicht ausreichend mit den OH-Gruppen im Celluloseacetat, was zu einem vernetzten Celluloseacetat führt, welches
in seinem Widerstand gegenüber organischen Lösungsmitteln unterlegen ist. Im Gegensatz hierzu hat Celluloseacetat
butyrat, welches durch Substituieren bestimmter der Butyrylgruppen, welche durch die Formel _ Kp η ^ar-
gestellt ist, anstelle von Acetylgruppen, welche durch die
Formel - CCH-» dargestellt ist, im Celluloseacetat} ein niedriges
Ausmaß an Wassermolekülabsorption, obgleich ihr OH-Gruppeninhalt gleich dem des Celluloseacetats ist, so daß die
Hysteresis klein ist und eine Vernetzungsreaktion durch Vernetzungsmittel in ausreichender Weise abläuft.
Zufolge der Tatsache, daß die hygroskopische Natur des Films aus vernetztem Celluloseacetatbutyrat vergleichsweise
klein ist und die Veränderung der Impedanz des Feuch-
"L Q Z.'
tigkeitssensors von einer Veränderung der Dielektrizitätskonstante
des feuchtigkeitsempfindlichen Films abhängt, was auf Wassermolekülabsorption zu dem Film oder Wassermoleküldesorption
von dem Film basiert, hat ein Feuchtigkeitssensor, bei welchem ein Film mit vernetztem Celluloseacetatbutyrat
als feuchtigkeitsempfindlicher Film verwendet wird, eine Charakteristik, deren Impedanz im wesentlichen
durch eine Funktion erster Ordnung der relativen Feuchtigkeit im Bereich von O bis loo% dargestellt ist; insbesondere
ist eine lineare Beziehung in einer relativen Feuchtigkeit von 2o % oder mehr vorhanden. Demzufolge benötigt
der Feuchtigkeitssensor keine Verarbeitungsschaltung zur logarithmischen Umwandlung, so daß seine Größe auf
ein Minimum verringert und er mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Intelligente Sensoren, beispielsweise Mikrochip-Sensoreinrichtungen,
oder die Unterbringung von Sensoren mit Signalverarbeitungsschaltungen erfordern minimal bemessene
Feuchtigkeitssensoren. Um diese Anforderungen durch ein photolithographisches Verfahren zu erfüllen, muß der
Feuchtigkeitssensor einem Patterning-Verfahren unterworfen werden, welches von ihm erfordert, daß er in organische
Chemikalien, beispielsweise Aceton, eingetaucht wird. Demzufolge muß der Feuchtigkeitssensor einen ausreichenden
Widerstand gegenüber dem Einfluß organischer Chemikalien besitzen.
Während Celluloseacetatbutyrat nicht lösbar ist in Wasser,
tierischen Ölen und Fetten, pflanzlichen Ölen und Fetten, Mineralölen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen, aromatischen
Kohlenwasserstoffen, Estern u.dgl., ist es löslich in einigen organischen Chemikalien, beispielsweise in Methylacetat,
Aceton, Ethylglykolmonomethylätheracetat u.dgl.
Demzufolge ist es sehr bedeutsam, daß Polymerketten in dem Celluloseacetatbutyratfilm dreidimensional miteinander
vernetzt werden können, um die Freiheit der Ketten zu beschränken, ohne die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
des Celluloseacetatbutyratfilms zu zerstören, um dadurch zu verhindern, daß Celluloseacetatbutyrat zur
Außenseite ausgewaschen wird ,was zu einem feuchtigkeitsempfindlichen
Film führt, der einen verbesserten Widerstand gegenüber organischen Chemikalien aufweist. Wenn
jedoch die chemische Bindung unter den Polymerketten zu stark ist, wird der feuchtigkeitsempfindliche Film zufolge
eines hygroskopischen Schwellvorgangs brechen. Um dieses Phänomen zu vermeiden, sollte die chemische Bindung
so stattfinden, daß eine ausreichende Elastizität sichergestellt ist, was durch ein Vernetzungsverfahren erhalten
werden kann, bei welchem Polymerketten mit anderen Kettenmolekülen (Vernetzungsmolekülen) vernetzt werden. Ein
feuchtigkeitsempfindliches Material gemäß der Erfindung, welches einen hervorragenden Widerstand gegenüber dem Einfluß
organischer Chemikalien hat, wird durch Vernetzen von Celluloseacetatbutyrat mit wenigstens einer ausgewählten
Verbindung aus der Gruppe hergestellt, welche Verbindungen umfaßt, die zwei oder mehr Isocyanatgruppen aufweisen,
was durch die Formel -N=C=O dargestellt ist, oder aber Verbindungen, die zwei oder mehr Epoxygruppen
aufweisen, was durch die Formel - CH0 - CH - CH0 dar-
gestellt ist, oder aber Verbindungen, die zwei oder mehr Carboxylgruppen aufweisen, die durch die Formel
- C - OH dargestellt sind, und Säureanhydriden von Car-
Il
bonsäuren. Beispiele von Isocyanatverbindungen sind
Polyisocyanat (Handelsname: COLONATE L, hergestellt durch Nippon Polyurethane Kogyo K.K., Japan) und Tolylendiiso-
cyanat. Beispiele von Epoxyverbindungen sind 1,3-Butadiendiepoxid
(hergestellt durch Tokyo Kasei Kogyo K.K., Japan) und l,7-0ctadiendiepo:-:id (hergestellt durch
Tokyo Kasei Kogyo K.K., Japan). Als Carboxylverbindungen kann Terephthalsäure verwendet werden. Als Säureanlr/dride
von Carbonsäuren können Phthalsäureanhydride und Maleinsäureanhydride verwendet werden.
Celluloseacetatbutyrat v/urde mit einer Isocyanatverbindung
gemischt (beispielsweise Polyisocyanat, hergestellt durch Nippon Polyurethane Kogyo K.K., Japan), welches
als Vernetzungsmittel dient. Die Vermischung findet im Verhältnis von Io : 1 der Gewichtsanteile statt. Die Mischung
wird gelöst in Ethylenglykolmonoinethylätheracetat
mit einer hinreichenden Viskosität, und die resultierende Lösung v/urde durch ein Spinnerdruckverfahren oder ein
Immersionsverfahren auf die Bodenelektrode 2 aus Gold od.dgl. überzogen, welche an der Glaselektrode 1 durch
ein Vakuumaufdampfverfahren hergestellt worden ist, um
auf diese Art und V/eise einen dünnen oder dicken Film zu erzeugen, welcher dann an Luft getrocknet und darauffolgend
einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von loo bis 2oo°C unterworfen werden kann, um den feuchtigkeitsempfindlichen
Film 3 aus vernetztem Celluloseacetatbutyrat herzustellen. Die Temperatur im Wärmebehandlungsvorgang
bei der Bildung des feuchtigkeitsempfindlichen Films 3, bei welchem Celluloseacetatbutyrat verwendet wird, hängt
von dem Lösungsmittel ab, welches verwendet wird. Wenn die Temperatur außergewöhnlich niedrig ist, ist der erhaltene
Film nicht zäh,oder die Vernetzungsreaktion durch das Vernetzungsmittel
läuft nicht zufriedenstellend ab, was zu einem feuchtigkeitsempfindlichen Film führt, der eine ge-
ringe Widerstandsfähigkeit gegenüber organischen Chemikalien hat. Im Gegensatz hierzu beginnt im allgemeinen CeI-luloseacetatbutyrat
bei einer Erwärmung auf 23o°C oder höher sich zu zersetzen und verändert seine Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik.
Um demzufolge einen feuchtigkeitsempfindlichen Film zu schaffen, der eine hervorragende
Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik aufweist, sollte daher die Wärmebehandlung bei einer Temperatur
durchgeführt werden, die im Bereich zwischen loo und um 2oo°C liegt.
In diesem Beispiel wurde die Wärmebehandlung bei 15o°C
während einer Dauer von 2 h in einer Stickstoffatmosphäre ausgeführt, um einen feuchtigkeitsempfindlichen Film zu
schaffen, der eine Dicke von ungefähr 1 /um hat. An dem
feuchtigkeitsempfindlichen Film 3 ist eine feuchtigkeitsdurchlässige dünne Goldschicht angebracht, die eine Dicke
von ungefähr 2oo R hat und als obere Elektrode 4 gebildet worden ist. Die obere Elektrode 4 bzw. die untere Elektrode
2 werden mit einem Detektorstromkreis mit Hilfe von Leiterdrähten 5 verbunden, so daß ein Feuchtigkeitssensor
entsteht.
Die Fig. 2 zeigt die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
( indem die Beziehung zwischen der Impedanz und der relativen Feuchtigkeit dargestellt wird) und zwar zu
einem Zeitpunkt, wo Wechselstrom mit einer Spannung von o,l V und einer Frequenz von Io kHz an den Feuchtigkeitssensor bei einer Temperatur von 250C angelegt wird. Die
Kurve zeigt an, daß eine lineare Beziehung zwischen der Impedanz und der relativen Feuchtigkeit in einem Bereich
von 0 bis loo % der relativen Feuchtigkeit vorhanden ist, insbesondere aber im Bereich von 2o % oder mehr der relativen
Feuchtigkeit. Sogar dann, wenn der Feuchtigkeitssen-
sor einer höheren Temperatur (600C) und einer höheren
Feuchtigkeit (90 bis 95 % relative Feuchtigkeit) in der Atmosphäre für über looo h ausgesetzt wird, kann die
Veränderung der Impedanz bei jeder relativen Feuchtigkeit kaum festgestellt werden. Dies zeigt an, daß das
feuchtigkeitsempfindliche Material gemäß der vorliegenden Erfindung stabil ist, selbst dann,wenn eine
hohe Temperatur und eine hohe Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre herrschen.
Der Film aus vernetztem Celluloseacetatbutyrat wurde
außerdem einem Test hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegenüber organischen Chemikalien ausgesetzt, um
den Einfluß der Aceton-Immersions-Behandlung an dem feuchtigkeitsempfindlichen Material auf die Charakteristik
des Feuchtigkeitssensors zu untersuchen. Als feuchtigkeitsempfindliches Material dienten Filme aus vernetztem
Celluloseacetatbutyrat und nichtvernetztem Celluloseacetatbutyrat, wobei diese Filme für den
Test hergestellt und dabei in Aceton getaucht wurden. An den beiden Filmen wurde eine obere Elektrode angebracht,
um zwei Arten von Feuchtigkeitssensoren zu erzeugen. Zwei weitere Arten von Feuchtigkeitssensoren wurden
hergestellt; bei einem wurde vernetztes Celluloseacetatbutyrat und bei dem anderen ein unvernetztes Celluloseacetatbutyrat
verwendet, wobei keine der beiden Filme oder Folien mit Aceton behandelt wurden. Die Einflüsse
der Acetonbehandlung auf die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
aller Feuchtigkeitssensoren wurde untersucht. Die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
des Feuchtigkeitssensors mit dem vernetzten Celluloseacetatbutyrat, welches mit Aceton behandelt
worden war, ist kaum unterschiedlich zu dem Feuchtigkeitssensor, der einen Film mit vernetztem Celluloseace-
tatbutyrat aufwies und nicht mit Aceton behandelt worden ist, wohingegen die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
des Feuchtigkeitssensors mit dem unvernetzten CeI-luloseacetatbutyratfilm,
der mit Aceton behandelt worden ist, nicht beurteilt werden konnte, weil die Komponenten
des unvernetzten Celluloseacetatbutyrats in Aceton ausgewaschen waren.
Wie bereits oben erwähnt, hatte der Film oder Folie aus vernetztem Celluloseacetatbutyrat in diesem Beispiel
eine stabile Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik und einen ausreichenden Widerstand gegenüber organischen
Chemikalien, was durch die Tatsache bewiesen wurde, daß der Film nicht unter harten Bedingungen, beispielsweise
einem Bad in Aceton, beschädigt wurde.
Celluloseacetatbutyrat wurde mit Dicarbonsäure gemischt (beispielsweise Terephthalsäure), und zwar in einem Verhältnis
von 5 : 2 Gewichtsanteilen. Die Mischung wurde in einer Dimethylsulfoxidlösung mit einer hinreichenden
Viskosität gelöst. Unter Verwendung der Lösung wurde ein feuchtigkeitsempfindlicher Film in der im Zusammenhang
mit den Beispiel 1 beschriebenen Art und Weise hergestellt, um einen Feuchtigkeitssensor zu bilden. Die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
des Feuchtigkeitssensors wurde in der gleichen Art und Weise wie im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 beschrieben, untersucht
und ergab eine lineare Beziehung zwischen der Impedanz und der relativen Feuchtigkeit im gesamten Bereich von
O bis loo % der relativen Feuchtigkeit. Der Feuchtigkeitssensor
wurde darüber hinaus den gleichen Versuchen, wie im Beispiel 1 beschrieben, unterworfen, wobei in dem
einen Fall der Sensor einer hohen Temperatur und einer hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt worden war und in
dem anderen Fall mit organischen Chemikalien behandelt wurde, wobei sich ergab, daß in keinem Fall die Feuchtigkeits-Empfindlichkeits-Charakteristik
des Sensors sich veränderte.
Celluloseacetatbutyrat wurde mit einer Epoxyverbindung vermischt,
z.B. 1,3-Butadiendiepoxid oder 1,7-Octadiendiepoxid,
wobei beide von der Firma Tokyo Kasei Kogyo K.K., Japan, hergestellt wurden, wobei diese als Vernetzungsmittel im
Verhältnis von 5 : 2 Gewichtsteilen dienten. Die Mischung wurde sodann in einer Dimethylsulfoxidlösung mit hinreichender
Viskosität gelöst. Unter Verwendung der resultierenden Lösung wurde ein feuchtigkeitsempfindlicher Film
hergestellt, und zwar in der gleichen Art und Weise wie im Zusammenhang mit den Beispielen 1 und 2 beschrieben,
so daß ein Feuchtigkeitssensor erhalten wurde, der den gleichen Versuchen wie die Proben der Beispiele 1 und 2
unterworfen wurde. Auch hier ergaben sich hervorragende Ergebnisse wie bei den Beispielen 1 und 2.
Claims (2)
1.1 Feuchtigkeitsempfindliches Material, welches durch
Vernetzen von Celluloseacetatbutyrat mit wenigstens einer
ausgewählten Verbindung aus der Gruppe hergestellt worden ist, die besteht aus Verbindungen, die z*.vei oder mehr
Isocyanatgruppen enthalten, Verbindungen, die zwei oder mehr Epoxygruppen enthalten, Verbindungen, die zwei oder
mehr Carboxylgruppen enthalten und Säureanhydride von Carbonsäuren.
2. Feuchtigkeitsempfindliches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Celluloseacetatbutyrat durch Substituieren bestimmter der Butyrylgruppen anstelle von Acetylgruppen in dem Celluloseacetat
hergestellt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59046321A JPS60188835A (ja) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | 感湿素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3507990A1 true DE3507990A1 (de) | 1985-09-12 |
DE3507990C2 DE3507990C2 (de) | 1989-04-06 |
Family
ID=12743896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853507990 Granted DE3507990A1 (de) | 1984-03-08 | 1985-03-06 | Feuchtigkeitsempfindliches material |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4773935A (de) |
JP (1) | JPS60188835A (de) |
DE (1) | DE3507990A1 (de) |
GB (1) | GB2158073B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0286307A2 (de) * | 1987-04-06 | 1988-10-12 | Cogent Limited | Gasfühler |
WO1996029594A1 (de) * | 1995-03-20 | 1996-09-26 | Institut für Chemo- und Biosensorik Münster E.V. | Sensitive materialien und vorrichtungen zur detektion organischer komponenten und lösungsmitteldämpfen in der luft |
DE102004016957B4 (de) * | 2004-04-06 | 2007-05-03 | Testo Ag | Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0679002B2 (ja) * | 1987-07-02 | 1994-10-05 | インダストリアル・テクノロジー・リサーチ・インステイテユート | ポリイミド電気容量式湿度感知素子 |
US4990236A (en) * | 1988-02-08 | 1991-02-05 | Rosemount Inc. | Thin film moisture sensing element |
WO1989007264A1 (en) * | 1988-02-08 | 1989-08-10 | Rosemount Inc. | Thin film moisture sensing elements and process for the manufacture thereof |
US5137571A (en) * | 1990-06-05 | 1992-08-11 | Rohm And Haas Company | Method for improving thickeners for aqueous systems |
US6337470B1 (en) * | 1997-10-06 | 2002-01-08 | Watlow Electric Manufacturing Company | Electrical components molded within a polymer composite |
JP3704685B2 (ja) * | 2002-07-29 | 2005-10-12 | 株式会社山武 | 静電容量センサ |
US8039531B2 (en) * | 2003-03-14 | 2011-10-18 | Eastman Chemical Company | Low molecular weight cellulose mixed esters and their use as low viscosity binders and modifiers in coating compositions |
US7619242B2 (en) * | 2005-02-25 | 2009-11-17 | Xerox Corporation | Celluloses and devices thereof |
JP2008007780A (ja) * | 2007-07-11 | 2008-01-17 | Konica Minolta Holdings Inc | セルロースエステルフィルム |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2380896A (en) * | 1944-07-06 | 1945-07-31 | Gen Aniline & Film Corp | Process of preparing mixed polycarboxylic acid esters of cellulose |
IL27218A (en) * | 1966-01-17 | 1970-05-21 | Aerojet General Co | Reverse osmosis and membrane manufacture |
US3475356A (en) * | 1966-01-27 | 1969-10-28 | Eastman Kodak Co | Solvent resistant cross-linked polymers derived from cellulose esters |
US3671913A (en) * | 1969-03-19 | 1972-06-20 | Saginomiya Seisakusho Inc | Aging-proof humidity sensing element and method for the production thereof |
US3631023A (en) * | 1970-02-02 | 1971-12-28 | Celanese Corp | Continuous esterification of cellulose |
GB1464605A (en) * | 1973-08-14 | 1977-02-16 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Humidity-sensitive sensor |
JPS57115414A (en) * | 1981-01-09 | 1982-07-17 | Nippon Paint Co Ltd | Novel polymeric resin composition |
FR2498329A1 (fr) * | 1981-01-19 | 1982-07-23 | Commissariat Energie Atomique | Hygrometre capacitif a dielectrique mince et son procede de fabrication |
US4520341A (en) * | 1981-12-08 | 1985-05-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Moisture responsive element with crosslinked organic membrane and protective layering |
US4562725A (en) * | 1982-07-31 | 1986-01-07 | Shimadzu Corporation | Moisture sensor and a process for the production thereof |
-
1984
- 1984-03-08 JP JP59046321A patent/JPS60188835A/ja active Granted
-
1985
- 1985-03-06 DE DE19853507990 patent/DE3507990A1/de active Granted
- 1985-03-07 GB GB08505914A patent/GB2158073B/en not_active Expired
-
1986
- 1986-07-14 US US06/885,311 patent/US4773935A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Chem. Abstr. 85, 1976, Ref. 125977k * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0286307A2 (de) * | 1987-04-06 | 1988-10-12 | Cogent Limited | Gasfühler |
EP0286307A3 (en) * | 1987-04-06 | 1990-08-08 | Cogent Limited | Gas sensor |
WO1996029594A1 (de) * | 1995-03-20 | 1996-09-26 | Institut für Chemo- und Biosensorik Münster E.V. | Sensitive materialien und vorrichtungen zur detektion organischer komponenten und lösungsmitteldämpfen in der luft |
DE102004016957B4 (de) * | 2004-04-06 | 2007-05-03 | Testo Ag | Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten |
US7652490B2 (en) | 2004-04-06 | 2010-01-26 | Testo Ag | Measuring device for measuring the state of oils or fats |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4773935A (en) | 1988-09-27 |
GB2158073B (en) | 1987-07-01 |
GB8505914D0 (en) | 1985-04-11 |
JPS60188835A (ja) | 1985-09-26 |
GB2158073A (en) | 1985-11-06 |
DE3507990C2 (de) | 1989-04-06 |
JPH0412418B2 (de) | 1992-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4437274C2 (de) | Analytselektiver Sensor | |
DE3530758C2 (de) | ||
DE69531961T2 (de) | Verfahren zur messung von gaskonzentrationen und mikrohergestellter sensor dafür | |
EP0890096B1 (de) | Kationselektiver sensor | |
DE4023778C2 (de) | Kapazitiver Feuchtigkeitssensor und Verfahren zur Herstellung des Sensors | |
DE3507990A1 (de) | Feuchtigkeitsempfindliches material | |
DE3504575C2 (de) | ||
DE3416108C2 (de) | ||
DE3135101C2 (de) | ||
EP0815439A1 (de) | Sensitive materialien und vorrichtungen zur detektion organischer komponenten und lösungsmitteldämpfen in der luft | |
CH648413A5 (de) | Gegenueber halogenidionen in loesung empfindliche elektrochemische elektrode. | |
DE3530447A1 (de) | Feuchtigkeitssensor vom widerstandsaenderungstyp | |
DE19681487B3 (de) | Elektrochemischer Sensor zum Aufspüren von Stickstoffdioxid | |
EP1314171B1 (de) | Elektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung | |
DE3224920C2 (de) | Feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement | |
DE102017200952B4 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung | |
EP1480038A1 (de) | Potentiometrische, ionenselektive Elektrode | |
DE4327254A1 (de) | Verfahren zur Herstellung katalytisch wirksamer Gasdiffusionselektroden | |
DE2117246A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Prüfmittel-Membran | |
EP0523437A1 (de) | Kapazitiv messendes chemisches Sensorsystem | |
DE3305683C2 (de) | Feuchtigkeitsmeßfühler | |
US4889561A (en) | Moisture sensitive material | |
AT403527B (de) | Resistiver feuchtigkeitssensor auf der basis eines quellfähigen kunststoffes, sowie verfahren zur herstellung eines resistiven feuchtigkeitssensors | |
DE10053006B4 (de) | Elektrisch leitfähiges Polymermaterial, seine Herstellung und Verwendung | |
DE4241206A1 (de) | Dickschicht-Bezugselektrode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: SOLF, A., DR.-ING., 8000 MUENCHEN ZAPF, C., DIPL.- |
|
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01N 27/22 |
|
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01N 27/12 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |