JPH0244388B2 - Kanshitsuteikotai - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は湿度変化を抵抗変化として検出する
感湿抵抗体に関し、特に感湿膜が２層の高分子樹
脂被膜により構成されている感湿抵抗体に関する
ものである。

従来、感湿抵抗体として、塩化リチウム
（LiCl）などの電解質を絶縁性基板の表面に塗布
した、いわゆるダンモア型のものや、有機高分子
電解質膜からなるものなどが知られている。

しかしながら、これらの感湿抵抗体ではいずれ
も感湿材料が親水性を有するため、高湿度状態や
結露状態になると水分を含んで溶解し、したがつ
て耐水性に乏しく動作安定性に欠けるという欠点
があつた。

かかる欠点を改善するために、親水性高分子ま
たは高分子電解質膜を架橋するという試みが考え
られる。しかしながら架橋構造により耐水性を持
たせた場合、逆に応答性が低下し、検出特性の低
下を招くことになる。

このような従来の感湿抵抗体の欠点を解消する
感湿抵抗体が、同一出願人の未公開の特願昭57−
54569号に開示されている。すなわちポリビニル
アルコール系重合体と電解質とを含む第１層の高
分子樹脂被膜とその表面を覆う吸湿性を有する第
２層の高分子樹脂被膜との一体構造からなり、第
２層の高分子樹脂被膜が第１層の高分子樹脂被膜
より吸湿による膨潤度が小さい、感湿膜を用いる
ものである。この感湿膜は、外側に位置する層を
膨潤度の小さな高分子樹脂被膜で構成することに
より、水付着に基づく電解質の溶出を防止し、湿
度検出特性を損うことなく耐水性を向上せんとす
るものである。

しかしながら、電解質の水付着による溶出はか
なり防止できたが、その効果は未だ十分なものと
は言えなかつた。

それゆえに、この発明は湿度検出特性を損うこ
とのない、かつより一層耐水性に優れたすなわち
より一層安定に動作し得る感湿抵抗体を提供する
ことを目的とする。

この発明は、要約すれば、絶縁性基板上に形成
された１対の検出電極と、この検出電極を覆つて
形成された感湿膜とを備える感湿抵抗体であつ
て、感湿抵抗膜が、ポリビニルアルコール系重合
体とセルロース誘導体と電解質とを含む第１層の
高分子樹脂被膜と、この第１層の表面を覆い、ポ
リアルキルアルコール系重合体およびセルロース
誘導体の少なくとも一方を含む第２層の高分子樹
脂被膜との一体構造により形成されている、感湿
抵抗体である。

この発明のその他の目的および特徴は、以下の
詳細な説明により一層明らかとなろう。

第１図は、この発明の感湿抵抗体の構造例を示
す概略平面図であり、第２図は第１図Ａ−Ａ線断
面図である。

第１図および第２図を参照して、たとえばアル
ミナ、ジルコニアなどからなる絶縁性基板１上
に、検出電極２，３が形成されている。検出電極
の形状は図示のものに限らないことを指摘してお
く。検出電極２，３を覆つて感湿膜４が形成され
ている。第２図から明らかなように、感湿膜４
は、ポリビニルアルコール系重合体とセルロース
誘導体と電解質とを含む第１層の高分子樹脂被膜
５と、この第１層の表面を覆いポリアルキルアル
コール系重合体およびセルロース誘導体の少なく
とも一方を含む第２層の高分子樹脂被膜６との一
体構造からなる。なお、７，８はリード線であり
検出電極２，３から導出されている。

この発明において用いられるポリビニルアルコ
ール系重合体としては、以下のものが挙げられ
る。

(1) 酢酸ビニル、その他の各種ビニルエステル類
の重合体、およびこれらの共重合体を完全ケン
化または部分ケン化して得られたもの。

(2) 酢酸ビニル、その他の各種ビニルエステル類
と、各種不飽和単量体たとえば、α−オレフイ
ン類、塩化ビニル、アクリロニトリル、アクリ
ルアミド、アクリル酸エステル類、メタクリル
酸エステル類とを共重合させた共重合体のケン
化物。

(3) 上記ポリビニルアルコール系重合体の環状酸
無水物でエステル化したポリビニルアルコール
共重合体やカルボキシル基変性されたポリビニ
ルアルコール系重合体。

「電解質」とは、水分の吸着によりイオン伝導
性を与える物質であり、無機電解質および有機電
解質のいずれもが用いられ得る。たとえば、無機
電解質としてはアルカリまたはアルカリ土類塩が
挙げられ、有機電解質としては、たとえば酢酸ナ
トリウムおよびアクリル酸ナトリウム塩などの有
機酸塩、たとえばポリアクリル酸ナトリウム、ポ
リグルタル酸ナトリウムなどの高分子有機酸およ
びその塩、アルキルスルホン酸およびそのアルカ
リ、アンモニウム、アミン塩、ならびにアリルス
ルホン酸およびそのアルカリ、アンモニウム、ア
ミン塩などが挙げられる。

第１層の高分子樹脂被膜に用いられるセルロー
ス誘導体としては、メチルセルロース、エチルセ
ルロース、ジアセチルセルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース、カルボキシルメチルセルロー
ス、シアノエチルセルロースなどが用いられ得
る。

第２層の高分子樹脂被膜を構成するセルロース
誘導体についても、上記のセルロース誘導体を用
いることが可能である。また、第２層の高分子樹
脂被膜を構成する「ポリアルキルアルコール重合
体」としては、ポリブチルアルコール、ポリメチ
ルアリルアルコールなどが用いられ得る。

後述の実施例から明らかなように、第２層の高
分子樹脂被膜は、ポリアルキルアルコール系重合
体およびセルロース誘導体の少なくとも一方を含
むものであればよく、必ずしも双方を含むもので
なくともよい。

この発明の感湿抵抗体の作成は、まず絶縁性基
板上に、検出電極を形成し、次に検出電極を覆う
ように第１層の高分子樹脂被膜材料を膜上に塗布
印刷などの手段で付与する。次に、これを自然乾
燥または熱処理により乾燥し、その上に第２層の
高分子樹脂被膜材料のペーストを膜上に塗布、印
刷などの手段で付与し、加熱することによつて得
られる。

この発明にかかる感湿膜は、第１層と第２層と
からなる層状一体構造からなり、この構造によつ
て初めて良好な感湿機能が実現できるものであつ
て、この発明にかかる感湿抵抗体の特性を発揮す
る上で重要な役割を果たすものである。

また第２層を形成することによつて、感湿膜か
らの電解質の溶出による特性劣化が大幅に改善で
きる。特に、第１層中および第２層中にセルロー
ス誘導体を共存させることによつて、第１層のポ
リビニルアルコール重合体の親水性が制御でき、
膨潤度のコントロールが可能となる上に、第１層
と第２層とから形成されている感湿膜の安定性も
向上することになる。

なお、感湿膜を構成する第１層の高分子樹脂被
膜および第２層の高分子樹脂被膜のそれぞれの膜
厚により応答性や感度が変化するため、所望の特
性を得るには、その膜厚を制御する必要があるこ
とは言うまでもない。また、この発明の感湿抵抗
体では、電解質濃度を変化することにより、相対
湿度−抵抗特性を変化することが可能である。ち
なみに、電解質濃度が低い領域では、高湿度で抵
抗値が急激に変化する湿度スイツチング素子とし
て有用な感湿抵抗体が得られる。

さらに、ポリビニルアルコール系重合体のケン
化度を変えることにより、膨潤度を変化すること
ができるため、感湿特性の調整が可能である。ま
た、ポリビニルアルコール系重合体の重合度など
によつてガラス転移点を変えることができる。こ
のガラス転移点を変えることにより、感湿抵抗体
の温度特性を変えることができ、かかる特徴を利
用すれば、使用可能な温度範囲に調整することが
できるようになり、従来より使用が困難とされて
いたポリビニルアルコール系重合体を感湿抵抗体
として実用化することができる。

この発明は、以上のような構成を有するもので
あるため、後述の実施例から明らかなように、耐
水特性が大幅に改善された感湿抵抗体を得ること
が可能である。

以下、実施例につき説明する。

実施例 １ 絶縁性基板としてアルミナ基板を準備し、この
アルミナ基板上に検出電極として、電極間隔
300μｍ、対向電極長48mmの金からなるくし歯状
検出電極を形成した。次に、第１表に示す組成の
第１層の高分子樹脂被膜を構成する各ペーストを
検出電極を覆うようにアルミナ基板上にそれぞれ
塗布し、乾燥した。乾燥後、同じく第１表に示す
組成の第２層の高分子樹脂被膜を構成する各ペー
ストを第１層の高分子樹脂被膜を覆うように塗布
し、150℃で加熱処理した。さらに、検出電極に
リード線を取付けて各感湿抵抗体を得た。

なお、セルロース誘導体を含まない第１層の高
分子樹脂被膜を用いて、上記各試料と同様にして
比較例１を得た。

比較例１、試料１−１および試料１−２のそれ
ぞれにつき、各相対湿度中での抵抗値を、１ボル
トの交流電圧を印加して測定した。結果を、第３
図に示す。

さらに、比較例１、および各試料を、水中に所
定時間浸漬・放置後、水中から引き上げて乾燥
し、90％相対湿度中での抵抗値を測定した。この
結果を第４図に示す。

第４図から明らかなように、この実施例の試料
１−１および試料１−２は、いずれも比較例１に
比べて極めて優れた耐水特性を有することがわか
る。

また、第４図より、電解質の種類および濃度を
変えることにより、耐水特性を変化し得ることも
理解されるであろう。

実施例 ２ 第２表に示す組成の高分子樹脂被膜材料を用
い、実施例１と同様にして各感湿抵抗体を得た。
比較例２として、セルロース誘導体を第１層の高
分子樹脂被膜に含まない感湿抵抗体を用意した。

実施例１の場合と同様に、各感湿抵抗体の各相
対湿度中での抵抗値を測定した。結果を、第３図
に示す。また、同じく実施例１と同様に、各感湿
抵抗体を所定時間水中に浸漬・放置した後、水中
から引き上げ乾燥し、90％相対湿度中での抵抗値
を測定した。この結果を第５図に示す。

第５図から明らかなように、この実施例の各感
湿抵抗体は、いずれにおいても比較例２に比べて
はるかに優れた耐水特性を有することが分かる。
また、試料２−１、試料２−２および試料２−４
が同等の抵抗値を示すのに対して、試料２−３は
これら３個の試料に比べてかなり小さな抵抗値を
示すことが理解される。このことから、第１層の
高分子樹脂被膜に含まれる電解質の種類および量
を変化させることにより、特性をかなりの範囲に
わたり制御し得ることが理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の感湿抵抗体の構造例を示す
概略平面図である。第２図は第１図のＡ−Ａ線断
面図を示す。第３図は、各実施例についての各相
対湿度中での抵抗値を示す図である。第４図は、
実施例１についての90％相対湿度中での抵抗値を
示す図である。第５図は、実施例２についての90
％相対湿度中での抵抗値を示す図である。 １……絶縁性基板、２，３……検出電極、４…
…感湿膜、５……第１層の高分子樹脂被膜、６…
…第２層の高分子樹脂被膜。

【表】

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁性基板上に形成された１対の検出電極
   と、この検出電極を覆つて形成された感湿膜とを
   備える感湿抵抗体であつて、 前記感湿膜はポリビニルアルコール系重合体と
   セルロース誘導体と電解質とを含む第１層の高分
   子樹脂被膜と、この第１層の表面を覆い、ポリア
   ルキルアルコール系重合体およびセルロース誘導
   体の少なくとも一方を含む第２層の高分子樹脂被
   膜との一体構造により形成されていることを特徴
   とする、感湿抵抗体。