JP3081789B2

JP3081789B2 - 湿度センサー

Info

Publication number: JP3081789B2
Application number: JP08130745A
Authority: JP
Inventors: 義勝水上; 長之沼田; 勝美上利
Original assignee: 鐘紡株式会社
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09292384A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の湿度センサーは感湿
して変色し、湿度の状況を知らせるセンサーであり、家
庭用品、産業機器、壁材等に設置して利用することがで
きる。

【０００２】

【従来の技術】潮解性のある無機物結晶で水和の程度に
より変色する化合物が知られている。これらの無機物結
晶の粉末を顔料の替わりに使用した塗料がある。この塗
料は雰囲気の湿度により変色するため、センサーとして
使用することができる。このような感湿して可逆的に変
色する塗料は既に市販されている。この感湿塗料を塗布
すると空気中の湿度を感湿して変色する。感湿して変色
する時間は塗料の感湿速度によって左右される。従っ
て、種々な感湿速度を要求されても、個々に細かく対応
することは困難であった。

【０００３】上記の湿度センサー（塗料塗布物）は空気
中の湿度に左右されずに、湿度センサーを設置した基材
の湿度のみを感知することはできなかった。例えば布団
の上に設置した上記の塗料を塗布したのみの湿度センサ
ーは布団の湿度を感知せずに、空気中の湿度を感知する
だけであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は種々な
感湿速度を要求されても、個々に細かく対応することが
できる感湿センサーを安価に提供することであり、ま
た、空気中の湿度に左右されずに、設置した基材の湿度
を感知することができる湿度センサーを安価に提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは感湿塗料や
感湿フィルムの感湿速度（時間）をコントロールする方
法を検討し、本発明の完成に至った。本発明は吸湿性繊
維を含有する不織布または布帛１に湿度により変色する
フィルムまたは感湿塗料を塗布した湿度センサーであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】吸湿性繊維を含有する不織布また
は布帛１に感湿塗料またはフィルムが接触することによ
り、不織布または布帛１を経由して感湿塗料またはフィ
ルムが不織布１側の湿度を感知することができる。ま
た、吸湿繊維を含有させることによって不織布の中で水
蒸気が均一に分布し、感湿塗料またはフィルムが感湿す
る際に、均一に呈色し、判断が容易にでき、美観上も好
ましい。

【０００７】また、上記の不織布または布帛１の吸湿速
度、吸湿量をコントロールすることにより容易に本発明
の湿度センサーの感湿速度（時間）を変更することがで
きる。不織布または布帛１の吸湿速度、および吸湿量は
不織布または布帛１の調合、即ち使用する繊維の種類に
より異なる吸湿特性により、自由に組み合わせ、選択す
ることができる。コントロールするためには、吸湿繊維
の吸湿量が大きいほど調合の自由度が大きくなり好まし
い。この点から吸湿性繊維は２０℃、相対湿度６０％で
１０重量％以上吸湿する繊維が好ましい。

【０００８】感湿塗料としては例えばコバルト複塩のア
クリル樹脂の水エマルジョンがある。林化学工業（株）
からＥＣＢＡＳＥＷＰＥＴ（Ｘ−０３２０）が販売
されている。この塗料の原液は淡桃色のペースト状であ
る。この塗料は架橋剤を少量添加して良く混合した後、
塗布し、１５０℃で１分間乾燥して固化させる。乾燥す
ると塗料は青色に変色する。

【０００９】コバルト複塩として例えば２塩化コバルト
がある。この無水塩化合物は青色の六方晶系の結晶であ
る。吸湿性があり吸湿すると淡赤色になる。ちなみに水
和物としては２、４、６水和物があり、６水和物は赤色
の単斜晶系の結晶である。湿度指示薬として使用されて
いる。他にも水和することにより変色する無機物複塩が
ある。例えば塩化ニッケルがあり、この無水塩化合物は
黄色の六方晶系の結晶である。吸湿性で吸湿すると淡緑
色になる。ちなみに水和物としては２、４、６、７水和
物があり、６水和物は緑色の単斜晶系の結晶である。

【００１０】また、例えば臭化コバルトの無水塩化合物
は緑色の六方晶系の結晶である。１水和物は青色で、２
水和物は赤紫色である。臭化ニッケルの無水塩化合物は
黄褐色のりょう面体の結晶である。３水和物は緑色であ
る。これらの水和により変色する複塩も湿度センサーに
使用することができる。

【００１１】上記のＥＣＢＡＳＥＷＰＥＴ（Ｘ−０
３２０）は粒径が５μ以下の上記の複塩結晶を含有し、
アクリル系樹脂エマルジョンのペースト状になってい
る。粘度は約２万ポイズ（常温）で、ｐＨはほぼ中性で
取り扱いやすくなっている。また、架橋剤を少量混合す
ることにより強固な塗膜が得られる。また、適当な顔料
を混合することにより湿潤時淡桃色で乾燥時青色である
ペーストの色を変化することができる。例えば黄色の顔
料を少量添加することにより、湿潤時黄色で乾燥時緑色
であるペーストに変えることができる。

【００１２】この塗料は調合、プリント、乾燥、熱処理
の順の工程を経て、強固なプリントをすることができ
る。架橋を行うときには１５０℃で約１分間程度のベー
キング（熱処理）を行う。樹脂の種類はアクリル樹脂以
外にも、酢酸ビニル系、フェノール系、不飽和ポリエス
テル系、エポキシ系、ウレタン系等の樹脂を使用するこ
とができる。接着性、コスト、その他のニーズ（例えば
耐光性、難燃性、耐熱性等）を勘案し、選定すればよ
い。

【００１３】不織布又は布帛１に使用する吸湿性繊維
は、吸湿性の大きい天然繊維、シルク、ウール、コット
ン、麻、セルロース系再生繊維、アクリル繊維を後加工
により表面から加水分解した繊維、アクリル酸ナトリウ
ム塩系の架橋タイプ繊維より選ばれる群よりなる。中で
はシルク、ウール等のタンパク質繊維が好ましく、アク
リル酸ナトリウム塩系の架橋タイプ繊維は吸湿率が２５
重量％を超えるためより好ましい。

【００１４】このアクリル酸ナトリウム塩系の架橋タイ
プ繊維のポリマーの原料となるモノマーとしては（メ
タ）アクリル酸、マレイン酸等のカルボキシル基を持っ
たビニルモノマー、及びこれらのアルカリ金属塩を用い
ることが出来る。これらのモノマーの含有量は７０重量
％以上が好ましい。より好ましくは８０重量％以上であ
る。含有量が低くなると吸水率が低下する。

【００１５】また、部分的にはスルホン酸として例えば
２ー（メタ）アクリルアミドー２ーメチルプロパンスル
ホン酸、（メタ）アルリルスルホン酸、スルホン酸エチ
ル（メタ）アクリレート、スチレンスルホン酸、ビニル
スルホン酸、２ー（メタ）アクリロイルプロパンスルホ
ン酸及びこれらのアルカリ金属塩を用いることが出来
る。スルホン酸が含有されると吸水率が向上し、好まし
い。

【００１６】架橋剤としては２ーヒドロキシプロピル
（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アク
リレート及びそのエチレンオキサイド、プロピレンオキ
サイドの付加物等が用いられる。架橋剤の量が多すぎる
と吸水率が低下するため適当に選択する必要がある。通
常は１〜１０重量％用いられる。吸水ポリマーの場合は
多官能基を利用するが繊維の場合は多官能基でない方が
ゲル化が発生し難く、紡糸上好ましい。

【００１７】架橋は紡糸が完了し、繊維形成が完了した
時点で行う。エステル結合による架橋であるため加熱に
よる脱水によって架橋は促進される。架橋は１５０℃以
上で行う方が好ましい。加熱時間は１分以上が好まし
い。温度、時間が不足すると架橋が不十分となる。この
繊維は鐘紡（株）からベルオアシス（商標名）として市
販されている。この繊維は２０℃、相対湿度６０％で２
８重量％吸湿する。

【００１８】上記のウール、シルク、アクリル繊維を後
加工により表面から加水分解した繊維、アクリル酸ナト
リウム塩系の架橋タイプ繊維の混合率は少なくとも３重
量％、好ましくは１０重量％、より好ましくは２０重量
％以上である。混合率が多くなるに連れて吸湿率は向上
する。吸湿率の測定は絶乾重量との差を絶乾重量で割
り、１００倍した重量法で測定した。

【００１９】不織布１の製造方法は一般的な不織布の製
造方法で良い。例えばニードルパンチ法、サーマルボン
ド法、ケミカルボンド法、水流交絡法等がある。また、
布帛１の製造方法は一般的な布帛の製造方法で良い。例
えば織物、編み物等がある。これらに使用する糸も一般
的な製造方法で良い。即ち、フィラメント、ステープル
等であり、ステープルを紡績した紡績糸である。この不
織布または布帛１の目付は一般的には５０ｇ／ｍ²以上
が良い。好ましくは１００ｇ／ｍ²以上、より好ましは
２００ｇ／ｍ²以上である。目付が大きいほど感湿時間
を遅らせることができる。

【００２０】この不織布または布帛１は感湿塗料の近傍
に他の色、好ましくは反対色等をプリントすることによ
り目立たせることもできる。また、逆に同色をプリント
し、変色後目立たせることもできる。プリントにより意
匠や文章を表示することもできる。また、多色を同時に
感湿により変色させることもできる。

【００２１】感湿塗料は透視が可能なフィルムに塗布し
た後、塗布面を上記の不織布または布帛１に積層し、密
着させても良い。また別の不織布または布帛等に塗布し
たものを上記の不織布または布帛１に積層し、密着させ
ても良い。このようにして感湿塗料と上記の不織布また
は布帛１が積層され、本発明の湿度センサーセットとな
ることによって、感湿時間がコントロール可能となり、
また感湿塗料が均一に変色するようにできる。

【００２２】上記の湿度センサーセットは基材のみの湿
度を感知させるために外気と遮断する必要がある。外気
との遮断は透視ができ、且つ水蒸気が通過しないフィル
ムでこのセットを包み込むことによって達成できる。こ
のフィルムにはポリエチレンテレフタレート、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の合成フィル
ムを使用すれば良く、透湿速度が一定である方が良い。
フィルムの厚さは５ミクロン以上あれば良く、機械的な
強度が必要であれば１０ミクロン以上の厚さにすれば良
い。このフィルムにもプリント等の印刷や着色、抗菌等
の加工を公知の方法ですることができる。

【００２３】基材の水分の上記湿度センサーセットへの
移行速度のコントロールによっても、感湿時間を変更す
ることができる。即ち、基材と上記湿度センサーとの境
界に水分の透過性が異なるフィルム等を設置することに
より、感湿時間をコントロールし、長くすることができ
る。透湿フィルムをこの境界に積層することにより湿度
センサーセット内への水の侵入を阻止することができ、
耐洗濯性を付与することができる。

【００２４】また、図１のように透湿性のないフィルム
に小孔を形成してその小孔の面積を変化させることによ
り感湿時間をコントロールし、長くすることができる。

【００２５】基材と湿度センサーの接着は接着剤を使用
しても良く、ヒートシールしても良い。適当な接着剤の
選定、またはヒートシール条件を設定すれば良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明の湿度センサーは種々な感湿速度
を要求されても、個々に細かく対応することができる感
湿センサーであり、センサー自体が柔らかく、変形に強
く、安価である。また、空気中の湿度等に左右されず
に、センサーを設置した基材の湿度のみを感知すること
ができる湿度センサーである。

【００２７】

【実施例】製造例１鐘紡（株）製のベルオアシス９ｄ、５１ｍｍと鐘紡
（株）製のポリエステルバインダー繊維ベルコンビ（商
標名）タイプ４０８０、４ｄ、５１ｍｍと鐘紡（株）製
の中空ポリエステル、タイプＨ２８Ｆ、６ｄ、５１ｍｍ
を重量比で３０：５０：２０で調合し、軽くニードルパ
ンチした後、１５０℃の熱風で２分間熱処理し、厚さ１
ｍｍ、目付２００ｇ／ｍ²の不織布１を製造した。

【００２８】製造例２鐘紡（株）製のベルオアシス９ｄ、５１ｍｍと鐘紡
（株）製のレギュラーポリエステル４ｄ、５１ｍｍを重
量比で３０：７０で調合し、鐘紡（株）製のレギュラー
ポリエステルフィラメントＳＤ７５Ｄ／４８Ｆを締め糸
にし、番手が２０／１のラップヤーンを製造した。鐘紡
（株）製のレギュラーポリエステルフィラメントＳＤ３
００Ｄ／９６Ｆを経糸に、緯糸に上記のラップヤーンを
使用し、レピア織機で目付１２０ｇ／ｍ²の平織物（布
帛１）を製造した。

【００２９】実施例１製造例１で製造した不織布１の上に林化学工業（株）の
ＥＣＢＡＳＥＷＰＥＴ（Ｘ−０３２０）を直径１ｃ
ｍの円形に塗布し、プリント、乾燥、１５０℃で約１分
間程度のベーキング（熱処理）を順に行い、直径２ｃｍ
の円形に打ち抜き本発明の湿度センサーＮｏ．１を製造
した。同様にして、製造例２の布帛１、製造例３の布帛
１を使用し、本発明の湿度センサーＮｏ．２、Ｎｏ．３
を製造した。

【００３０】この湿度センサーは柔軟性に富み、寝具や
衣料等に付着させても使用感に異常を感じなかった。ま
た、この湿度センサーは２０℃、相対湿度４０％で２時
間経過後は青色を呈していた。次に人工気象室を３０
℃、相対湿度８０％にすると１時間後にはＮｏ．１〜３
共に桃色に変色した。

【００３１】実施例２実施例１で製造した湿度センサーＮｏ．１を厚さ３０ミ
クロンの透明なポリエチレンフィルムでカバーし、底部
に同じフィルムをヒートシールし、密閉した。次に底部
のフィルムに針で直径０．１ｍｍの孔を開け、その数を
変化させて本発明の湿度センサーを製造した。

【００３２】次にこの湿度センサーを８０℃の熱風乾燥
機で青色を呈するまで乾燥し、金網上に設置して実施例
１と同様にして２０℃、相対湿度４０％から人工気象室
を３０℃、相対湿度８０％に変え、桃色に変色する時間
を３０分単位で測定した。変色の程度は限度色見本を予
めカラーカードで最終点を決定しておいた。その結果を
表１に示した。不織布１が水分の移行のバッファとして
作用して感湿塗料は均一に変色し、孔の近傍だけが変色
することはなかった。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例３実施例２の試験Ｎｏ．７と同様にして製造例１で製造し
た不織布１の目付のみを変化させて本発明の湿度センサ
ーを製造した。次に実施例１と同様にして２０℃、相対
湿度４０％で青色を呈していたセンサーが次に人工気象
室を３０℃、相対湿度８０％にすると桃色に変色する時
間を３０分単位で測定した。変色の程度は限度色見本を
予めカラーカードで最終点を決定しておいた。その結果
を表２に示した。

【００３５】

【表２】

【００３６】実施例４製造例１のベルオアシスの替わりにメリノ種の６４番手
のウールを６０ｍｍ以下にカットしたものを用いて製造
した紡績糸２／３２を使用し、緯糸打ち込み本数を変更
して目付の異なる平織物を製造した。それを布帛１とし
て使用し、本発明の湿度センサーを実施例２のＮｏ．６
と同様にして製造した。実施例１と同様にして金網上に
設置し２０℃、相対湿度４０％で青色を呈していたセン
サーが次に人工気象室を３０℃、相対湿度８０％にする
と桃色に変色する時間を３０分単位で測定した。変色の
程度は限度色見本を予めカラーカードで最終点を決定し
ておいた。その結果を表３に示した。

【００３７】このセンサーでは布帛の組織が変化するた
め、カバーのフィルムに感湿塗料を塗布し、使用した。
熱処理温度の関係でフィルムは耐熱性の良い２軸延伸ポ
リエステルフィルムを使用した。

【００３８】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例２、３、４の湿度センサーの断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 31/00 G01N 31/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シルク、ウール、コットン、麻、セルロ
ース系再生繊維、アクリル繊維を後加工により表面から
加水分解した繊維、アクリル酸ナトリウム塩系の架橋タ
イプ繊維より選ばれる群よりなる吸湿性繊維を含有する
不織布又は布帛に湿度により変色するフィルム又は感湿
塗料を塗布した湿度センサー。
【請求項２】該吸湿繊維が２０℃、６０％相対湿度で
１０重量％以上吸湿する請求項１に記載の湿度センサ
ー。
【請求項３】請求項１又は２の湿度センサーの片面が
透湿速度が一定のフィルムおよび／または孔開きフィル
ムでシールされている湿度センサー。