JPH0390849A

JPH0390849A - 湿度素子

Info

Publication number: JPH0390849A
Application number: JP22798489A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsugita; 次田　隆志; Shinya Takeuchi; 真也竹内; Yasuhiro Maehashi; 前橋　康裕; Mitsuhiko Sato; 光彦佐藤
Original assignee: KATOKICHI KK; Shinei KK
Current assignee: KATOKICHI KK; Shinei KK
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1991-04-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、ス中の水分濃度に応じて抵抗値が変化する湿
度素子に関するものである。

〈従来の技術〉通常、湿度素子には、水滴、酸、アルカリ、有機溶剤等
様々な雰囲気中における応答性、耐環境性が要求される
。

そして、この要求を満たすために感湿材料を変えたり、
又、感湿材料の表面に透湿性材料の薄膜を形成して耐環
境性を付与する手段がとられたりしでいる。しかし、こ
の場合でも上記薄膜を厚くすれば、耐環境性は向上する
が応答特性が悪くなり、両性質が互いに相反する。その
他、感湿材料中に疎水性材料、耐薬品性材料、及び耐有
機溶剤性の材料等を添加したり、あるいはこれらの各材
料を組合わせて添加したりすることが行なわれているが
、−船釣には上記各添加剤を使用すると素子インピーダ
ンスが高くなって低湿度領域の検出が不可能であり、こ
れらの問題解決の手段として、例えば、１個のビニル基
を有するビニルモノマーと反応性力チオニックモノマー
とを共重合させ、その重合体を架橋処理することにより
感湿素子としたもの例えば特公昭５８−１６４６７号が
ある。

そして、この場合上記感湿素子をメチルアルコール（５
０％水溶りに２５０時間接触させた時の相対湿度対イン
ピーダンス特性は第８図のようになり、又、ホルマリン
（５％水ｔ８液）に２５０時間接触させた時の相対湿度
対インピーダンス特性は第９図の如くなり、更に脱イオ
ン水中に２時間接触させた時の相対湿度対インピーダン
ス特性は第１０図のようになる。

又、アイオネンボリマー又は、他の形のポリマーとの混
合物又は共重合体よりなるＷＩ膜を用いた湿度センサー
素子例えば特開昭６０−１１３１４０号がある。

更に又、最近ではキトサン、アリル化カルボキシメチル
キチン等についての応用が見られでいる。

即ち、キチンは、甲殻類、ＩＩＭ等の支持組織を形成し
ている直鎖の多糖であり全地球上で平間約１千億トンが
生物生産されると推測されている未使用有機ＲＢとして
最大のものである。

セルロースの２位の水酸基が７セトアミド基に置換した
構造を有し、強酸、強アルカリまたは特殊な溶媒系を徐
いてほとんどの′ａ媒、薬品に対する耐性を有している
が逆に成型が困難であるため有効利用されていない。そ
こでキチンを可溶化するために様々な化学修飾が試みら
れており、その結果、水溶性あるいは溶媒可溶性の誘導
体が得られている。

アリル化カルボキシメチルキチンはキチンの６位の水酸
基をカルボキシメチル化し、更に、６位あるいは３位の
水酸基をアリル化したメタノールに可溶なキチンの誘導
体で、いったん乾燥すると不溶化する性質を持っている
。

キチンの７セト７ミド基を脱７セチル化して１級の７ミ
／基としたものがキトサンで、希酸に可溶なカチオン性
ポリマーである。

工業的には、水処理用の凝集剤として市販されている以
外はほとんど利用されておらず、その有効利用が各方面
で検討されでいる。

キトサンは、分子内に１級の７ミノ基を有するため親水
性が高く、感湿性の高分子材料として期待されている。

また、合成高分子に比べて耐有機溶媒性や耐アルカリ性
がはるかに大きく、更に様々な官能基を導入したり架橋
をすることによって耐酸性も付与できることが謂われで
いる。

そして、キトサン及びβ−プロピオラクトン化キトサン
を感湿高分子膜として使用した湿度素子が高分子論文集
、　Ｖｏ　１．４４．　Ｎｏ、　２　、ＰＰ、１１５　
・１２１（１９８７発行）に紹介されている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、前記従来例の特公昭５８−１６４８７号ではそ
れぞれの特性図（ｍ８図、第９図及Ｖ第１０図）から明
らかなように、時間経過と共に特性が実線から点線状態
へ大きく推移し、不安定であることを示している。即ち
、応答特性、耐環境性共に十分ではなく、後者の特開昭
６０−１１３１４０号では応答特性、再現性、高温特性
（ｌ性図は添付せず）等は改曹されるが耐薬品性、耐有
機溶剤性などについては問題を残している。

又、高分子論文集に紹介されている湿度素子は、インピ
ーダンスが大きく実用化が困難である。

そこで本発明は上記従来例の欠点に対処し、水滴、酸、
アルカリ、有機溶剤等の雰囲ス中における応答性と耐環
境性の向上を図ると共に、再現性に優れた湿度素子を提
供しようとするものである。

＜ａｍを解決するための手段〉感湿性高分子中にキトサンあるいはアリル化カルボキシ
メチルキチンを含有させるか、感湿膜表面に保Ｗ１ａと
して該キトサンあるいは７リル化カルボキシメチルキチ
ンを外装せしめてなる。

く作用〉キトサン又はアリル化カルボキシメチルキチンを感湿性
高分子物質中に含有あるいは感湿性高分子膜に被覆する
ことにより、キトサン又は７リル化カルボキシメチルキ
チンがもっている耐薬品性及び親水性が付与される。

〈実施例〉以下、実施例を挙げて説明すると、感湿性高分子材料は
、次のようにして得られる。即ち、カチオニツクモ／マ
ーとして２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピ
ルトリエチルアンモニウムクロライド１００部、重合開
始剤として過酸化ベンゾイル２部、溶剤としてメタノー
ル１００部を同一反応容器内で６０〜７０［’Ｃ］の温
度で杓１２時間加熱攪件することにより窒素の置換を伴
って前記カチオニツクモ／マーの重合体を生威し、更に
、該カチオニツクモノマーの重合体を１００部、架橋剤
として熱硬化性のメラミン樹脂１００部、キトサンある
いはアリル化カルボキシメチルキチンを１部、それにメ
タノール１．５０部及び増感剤として適量の２−メチル
アンソラキノン０．２部をそれぞれ添加して混合溶解す
ることにより感湿液が得られる。

次に、第１図、第２図に示すようにガラス又は絶縁性に
優れたアルミナ基板１の上面に適宜間隔をおいて一対の
櫛歯状電極２．２を対向貼設してこれにリード線５，５
を設けると共に、少なくとも該電極２，２の対向間隔を
覆うために、既に生成しておいた感湿液をスプレー、刷
毛、浸漬等の適宜手段に上って感湿膜３を形威し、これ
を通風乾燥した後紫外線照射を行って重合させ、更に１
２０［℃］の温度で加熱硬化させ、更に硬化した該感湿
膜３の周囲に撥水性を付与するために、メラミン樹脂６
０［％Ｊ溶液中に浸漬して保護膜４を施し、空ス乾燥後
１２０［”ＣＩの温度で約３０分間加熱硬化することに
より湿度素子を完成するものである。

更に、上記素子の構成とは別に次のようにしても良い、
つまり、感湿膜３内にはキトサンあるいはアリル化カル
ボキシメチルキチンを含有させないで、キトサンの酢酸
水溶液あるいはアリル化カルボキシメチルキチンのメタ
ノール溶液を塗布、乾燥して保５ｉ膜とするものである
。そして、キトサンの保護膜では架橋等の適当な化学処
理によって耐酸性を付与する。

このようにして感湿性のある高分子材料中にキトサンを
添加して得た湿度素子の相対湿度対インビーグンス特性
（耐メチルアルコール５０［％１水溶ｔ）の時間的変化
（２５０時間）をｔｊＩＪ３図に示したが、これより明
らかなように時間経過と共に実線から点線へと特性が推
移するが、その推移量は極めて少ないことが明瞭である
。

又、キトサンを保Ｗ１膜に用いた場合の湿度素子の相対
湿度対インピーダンス特性（耐ホルマリン５［％］水溶
液）の時間的変化（２５０時間）を第４図に示し、この
場合も明らかに時間Ａ１道に伴う実線から点線への推移
量が少ないことが分かる。

又、第５図はキトサンと、アリル化カルボキシメチルキ
チンをそれぞれ保護膜とした場合の本発明素子の脱イオ
ン水中に２時間浸漬した場合の相対湿度対インビーグン
ス特性を示したものであり、本発明素子では殆ど経時推
移が見られな−。

以上述べたように、本発明素子は何れの条件におけるテ
ストでも着しい特性変化は認められな−。

〈発明の効果〉本発明の湿度素子は、上述のように構成したことにより
、キトサンとアリル化カルボキシメチルキチンをそれぞ
れ感湿材に添加した素子では応答特性が、第６図の吸湿
過程へで示すように、従来例（実ａ）より本発明（点Ｍ
）は反応の立ち上がりが急峻であり、又、脱湿過程Ａ゛
では従来例（実線）に比べて早期に湿式を放出し、速や
かに原状へ復帰し、再現性が優れていることを示してい
る。

更に、第７図に示すようにキトサンと、アリル化カルボ
キシメチルキチンを保護膜に添加した素子の応答特性は
、吸湿過程Ｂにおいて従来例（実＃ｉ）上り本発明（点
＃ｉ）で示す特性の立ち上がりが急峻であり、敏感に動
作することを示して〜する。

そして、脱湿過程Ｂ°では従来例（実＃ｉ）より本発明
（点＃ｉ）の方が急速に原状へ復帰していることを示し
ている。

その他、第３図（従来例のｔｊｔＪ８図と対比）に示す
ようにメチルアルコールや、第４図（従来例の第９図と
対比）に示すようにホルマリン、あるいはＰｔ５５図（
従来例のＰｔ５ｌＯ図と対比）に示すように脱イオン水
などに対する耐性の時間的変化、即ち、実線から点線へ
の推移が少なく安定しているなど、何れの場合も頗る優
れた多くの特徴を有する発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至１７図は、本発明の実施例を示し、第１図は
、素子の外装剥＃ｌ斜視図、第２図は、完成品の中央縦断側面図、第３図、第４図及び第５図は、それぞれ相対湿度対イン
ピーダンス特性図、第６図及び第７図は、それぞれ本発明品と従来品の１時
間対相対湿度特性比較図、第８図乃至ｊ＠１０図は、それぞれ従来例の相対湿度対
インピーダンス特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、感湿性高分子中にキトサンを含有させたことを特徴
とする湿度素子。２、感湿性高分子中にアリル化カルボキシメチルキチン
を含有させたことを特徴とする湿度素子。３、感湿性高分子をキトサンにて外装したことを特徴と
する湿度素子。４、感湿性高分子をアリル化カルボキシメチルキチンに
て外装したことを特徴とする湿度素子。