JPH0650924A - 高分子湿度センサーおよびその製造方法 - Google Patents
高分子湿度センサーおよびその製造方法Info
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- JPH0650924A JPH0650924A JP22198592A JP22198592A JPH0650924A JP H0650924 A JPH0650924 A JP H0650924A JP 22198592 A JP22198592 A JP 22198592A JP 22198592 A JP22198592 A JP 22198592A JP H0650924 A JPH0650924 A JP H0650924A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明の湿度センサーは、感湿膜が、湿度検
知物質として少なくとも１種の親水性高分子を有し、こ
の親水性高分子が、少なくとも１種のビニル基を有する
モノマーと架橋剤として少なくとも二官能性以上のジビ
ニル化合物を共重合させてなる架橋高分子とで相互侵入
高分子網目構造を形成していることを特徴とする。 【効果】 本発明による高分子湿度センサーにおいて
は、水溶性ポリマーの特徴を生かしながら、上記架橋高
分子により該水溶性ポリマーの耐水性に乏しい欠点を改
善した。
知物質として少なくとも１種の親水性高分子を有し、こ
の親水性高分子が、少なくとも１種のビニル基を有する
モノマーと架橋剤として少なくとも二官能性以上のジビ
ニル化合物を共重合させてなる架橋高分子とで相互侵入
高分子網目構造を形成していることを特徴とする。 【効果】 本発明による高分子湿度センサーにおいて
は、水溶性ポリマーの特徴を生かしながら、上記架橋高
分子により該水溶性ポリマーの耐水性に乏しい欠点を改
善した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子湿度センサーお
よびその製造方法に関するものである。
よびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高分子新素材便覧（丸善、’８９．９）
Ｐ４０７高分子湿度センサーに掲げられている表６．２
０のように、従来の抵抗型湿度センサー材料は、イオン
性基をもつ高分子をそのまま、あるいは多孔質材料に含
浸させたもの、２官能性化合物で架橋したイオン性ポリ
マー、または非水溶性モノマーとイオン性モノマーを共
重合させたもの、さらには非水溶性ポリマーにイオン性
ポリマーをグラフト化させたものなどが知られている。
Ｐ４０７高分子湿度センサーに掲げられている表６．２
０のように、従来の抵抗型湿度センサー材料は、イオン
性基をもつ高分子をそのまま、あるいは多孔質材料に含
浸させたもの、２官能性化合物で架橋したイオン性ポリ
マー、または非水溶性モノマーとイオン性モノマーを共
重合させたもの、さらには非水溶性ポリマーにイオン性
ポリマーをグラフト化させたものなどが知られている。
【０００３】イオン性ポリマーは一般に感度が高く、応
答速度が速いことが知られている。また、ヒステリシス
も小さい利点がある。
答速度が速いことが知られている。また、ヒステリシス
も小さい利点がある。
【０００４】しかしながら、水溶性であるために結露ま
たは高湿度下に長時間放置した場合等感湿膜が溶解し、
失われることがしばしば発生することが問題であった。
また、抵抗値の変化幅が大きすぎることも、回路設計上
にやや問題となっていた。このため、共重合あるいは架
橋等の方法により耐水性を向上させる試みがなされてい
る。
たは高湿度下に長時間放置した場合等感湿膜が溶解し、
失われることがしばしば発生することが問題であった。
また、抵抗値の変化幅が大きすぎることも、回路設計上
にやや問題となっていた。このため、共重合あるいは架
橋等の方法により耐水性を向上させる試みがなされてい
る。
【０００５】例えば、特開平２−２５３１４８号におい
て次のような感湿素子が提案されている。
て次のような感湿素子が提案されている。
【０００６】すなわち、この感湿素子は、カチオニック
ポリマーが有する水酸基とジシアニ化合物との架橋反応
により得られた重合体に、熱硬化性モノマー又はオリゴ
マーを含浸させた後、架橋重合させることにより相互侵
入網目組織（以下、相互侵入高分子網目構造と称す）を
形成してなるものである。
ポリマーが有する水酸基とジシアニ化合物との架橋反応
により得られた重合体に、熱硬化性モノマー又はオリゴ
マーを含浸させた後、架橋重合させることにより相互侵
入網目組織（以下、相互侵入高分子網目構造と称す）を
形成してなるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
２−２５３１４８号の感湿素子においては、２つの架橋
ポリマー同士で相互侵入高分子網目構造を形成するの
で、架橋重合が必要であり、従って、第三成分すなわち
熱硬化性モノマー又はオリゴマーの含浸が必要となる。
２−２５３１４８号の感湿素子においては、２つの架橋
ポリマー同士で相互侵入高分子網目構造を形成するの
で、架橋重合が必要であり、従って、第三成分すなわち
熱硬化性モノマー又はオリゴマーの含浸が必要となる。
【０００８】この第三成分の含浸のため、工程数が多く
なり、しかも膜厚コントロールが困難となる問題があ
る。
なり、しかも膜厚コントロールが困難となる問題があ
る。
【０００９】さらに、この従来の相互侵入高分子網目構
造を用いたり、共重合を用いて耐水性を改善した場合は
応答速度の低下、ヒステリシスの増大、抵抗値の増大と
いったような問題があった。
造を用いたり、共重合を用いて耐水性を改善した場合は
応答速度の低下、ヒステリシスの増大、抵抗値の増大と
いったような問題があった。
【００１０】本発明は、上記問題点を有することなく耐
水性を確保することのできる高分子湿度センサーを提供
することを目的とするものである。
水性を確保することのできる高分子湿度センサーを提供
することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、高分子膜の湿
度による電気抵抗の変化を検出する湿度センサーにおい
て、感湿膜が、湿度検知物質として少なくとも１種の親
水性高分子を有し、この親水性高分子が、少なくとも１
種のビニル基を有するモノマーと架橋剤として少なくと
も二官能性以上のジビニル化合物を共重合させてなる架
橋高分子とで相互侵入高分子網目構造ＩＰＮ（Inter Pe
netrating Network ）を形成していることを特徴とする
ものである。
度による電気抵抗の変化を検出する湿度センサーにおい
て、感湿膜が、湿度検知物質として少なくとも１種の親
水性高分子を有し、この親水性高分子が、少なくとも１
種のビニル基を有するモノマーと架橋剤として少なくと
も二官能性以上のジビニル化合物を共重合させてなる架
橋高分子とで相互侵入高分子網目構造ＩＰＮ（Inter Pe
netrating Network ）を形成していることを特徴とする
ものである。
【００１２】上記高分子湿度センサーは、アルミナ基板
などの上に形成したクシ型電極上に、ビニル基を有する
モノマー、架橋剤、親水性ポリマーおよび重合開始剤
（光または熱）の混合物をそのまま、または水、アルコ
ールなどに溶解させた液を塗布または浸漬設層し、加熱
または紫外線、電子線などの放射線を照射して重合、架
橋する方法によって製造することができる。
などの上に形成したクシ型電極上に、ビニル基を有する
モノマー、架橋剤、親水性ポリマーおよび重合開始剤
（光または熱）の混合物をそのまま、または水、アルコ
ールなどに溶解させた液を塗布または浸漬設層し、加熱
または紫外線、電子線などの放射線を照射して重合、架
橋する方法によって製造することができる。
【００１３】
【発明の作用および効果】本発明による高分子湿度セン
サーにおいては、水溶性ポリマーの特徴を生かしなが
ら、上記架橋高分子により該水溶性ポリマーの耐水性に
乏しい欠点を改善し、感度、応答速度を向上させること
ができ、しかも容易に製造することができる。すなわ
ち、本発明の高分子湿度センサーにおいては、感質膜を
薄膜にできるため、好感度であり、応答性が高く、ま
た、粘着性があるため、電極との密着性に優れており、
素子化の最終段階で膜付けが可能であるので、上記のよ
うな簡単な方法で製造することができる。
サーにおいては、水溶性ポリマーの特徴を生かしなが
ら、上記架橋高分子により該水溶性ポリマーの耐水性に
乏しい欠点を改善し、感度、応答速度を向上させること
ができ、しかも容易に製造することができる。すなわ
ち、本発明の高分子湿度センサーにおいては、感質膜を
薄膜にできるため、好感度であり、応答性が高く、ま
た、粘着性があるため、電極との密着性に優れており、
素子化の最終段階で膜付けが可能であるので、上記のよ
うな簡単な方法で製造することができる。
【００１４】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】親水性高分子としては、アニオン性または
カチオン性のイオン性高分子とその対イオンからなるも
のを用いることができる。
カチオン性のイオン性高分子とその対イオンからなるも
のを用いることができる。
【００１６】アニオン性高分子としては、ポリアクリル
酸などのカルボキシル基を有するポリマー、ポリスチレ
ンスルホン酸などのスルホン酸基を有するポリマー、リ
ン酸基を有するポリマー等を用いることができる。
酸などのカルボキシル基を有するポリマー、ポリスチレ
ンスルホン酸などのスルホン酸基を有するポリマー、リ
ン酸基を有するポリマー等を用いることができる。
【００１７】アニオン性ポリマーの対イオンとしては、
少なくとも１種類の移動度が大きいカチオンを用いるこ
とが望ましい。
少なくとも１種類の移動度が大きいカチオンを用いるこ
とが望ましい。
【００１８】移動度が大きいカチオンとしては、Ｈ、Ｌ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、ＮＨ4を用いることができ
る。
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、ＮＨ4を用いることができ
る。
【００１９】アニオン性ポリマーの対イオンは、少なく
とも１種類の移動度の大きいカチオンと少なくとも１種
類の移動度が小さいカチオンを含むことが望ましい。こ
のとき、移動度が大きいカチオンとしては、Ｈ、Ｌｉ、
Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、ＮＨ4 から選ばれたカチオンを
用いることができ、移動度の小さいカチオンとしては、
Ａｌ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａ
ｇ等を用いることができる。
とも１種類の移動度の大きいカチオンと少なくとも１種
類の移動度が小さいカチオンを含むことが望ましい。こ
のとき、移動度が大きいカチオンとしては、Ｈ、Ｌｉ、
Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、ＮＨ4 から選ばれたカチオンを
用いることができ、移動度の小さいカチオンとしては、
Ａｌ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａ
ｇ等を用いることができる。
【００２０】カチオン性高分子としては、アイオネンポ
リマー、ポリ−Ｎ−アルキルアクリルアミド４級塩、ポ
リエチレンアミン４級塩などアミノ基を有するポリマー
の４級塩から選ばれたポリマーを用いることができる。
リマー、ポリ−Ｎ−アルキルアクリルアミド４級塩、ポ
リエチレンアミン４級塩などアミノ基を有するポリマー
の４級塩から選ばれたポリマーを用いることができる。
【００２１】カチオン性高分子としては、具体的には、
ポリエチレンの４級塩あるいは例えば化１で示されるよ
うなアイオノマー、例えば化２で示されるようなアクリ
ル系ポリマーを挙げることができる。
ポリエチレンの４級塩あるいは例えば化１で示されるよ
うなアイオノマー、例えば化２で示されるようなアクリ
ル系ポリマーを挙げることができる。
【００２２】
【化１】
【００２３】
【化２】
【００２４】また、これらは、非イオン性モノマーとの
共重合体であってもよい。このような共重合体として
は、例えば、化３で示されるようなものがある。
共重合体であってもよい。このような共重合体として
は、例えば、化３で示されるようなものがある。
【００２５】
【化３】
【００２６】カチオン性ポリマーの対イオンＸ- として
は、ハロゲン化物イオン（Ｂｒ- 、Ｉ- Ｃｌ- 等）、Ｒ
−ＳＯ3 -（Ｒは化４に示されるものである）、ＳＣ
Ｎ- 、更には化５および化６に示される金属錯体イオン
が挙げられる。
は、ハロゲン化物イオン（Ｂｒ- 、Ｉ- Ｃｌ- 等）、Ｒ
−ＳＯ3 -（Ｒは化４に示されるものである）、ＳＣ
Ｎ- 、更には化５および化６に示される金属錯体イオン
が挙げられる。
【００２７】
【化４】
【００２８】
【化５】
【００２９】
【化６】
【００３０】上記ビニルモノマーは水溶性であることが
望ましい。このとき、水溶性ビニルモノマーとしては、
アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、Ｎ−アル
キルアクリルアミド、スチレンスルホン酸、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノエチルアクリレート、アクリロイルモルホ
リン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミ
ド、ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニルラク
タム類（Ｎ−ビニルピロリドン）、マレイン酸、２−ア
クリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を用いる
ことができる。
望ましい。このとき、水溶性ビニルモノマーとしては、
アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、Ｎ−アル
キルアクリルアミド、スチレンスルホン酸、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノエチルアクリレート、アクリロイルモルホ
リン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミ
ド、ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニルラク
タム類（Ｎ−ビニルピロリドン）、マレイン酸、２−ア
クリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を用いる
ことができる。
【００３１】ビニルモノマーは、水溶性モノマーと非水
溶性モノマーの混合物であることが望ましい。
溶性モノマーの混合物であることが望ましい。
【００３２】上記架橋剤としては、Ｎ，Ｎ−メチレンビ
スアクリルアミド、トリエチレングリコールビスメタク
リレートなどのジビニル類、ジアリル類、ジメタクリル
エステル類を用いることができる。
スアクリルアミド、トリエチレングリコールビスメタク
リレートなどのジビニル類、ジアリル類、ジメタクリル
エステル類を用いることができる。
【００３３】上記本高分子湿度センサーを製造する方法
において、上記放射線照射は不活性ガス雰囲気中で行う
ことが望ましい。
において、上記放射線照射は不活性ガス雰囲気中で行う
ことが望ましい。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
をさらに詳細に説明する。
【００３５】実施例１ アクリル酸モノマー １重量部 トリエチレングリコールビスメタクリレート ０．５重量部 ポリスチレンスルホン酸Ｎａ ３０％水溶液 ３重量部 イルガキュア ６５１ ０．０１重量部 純水 ８００重量部 を混合、溶解し、アルミナ基板上に形成したクシ型金電
極上にディッピングによって膜を形成した。乾燥後、窒
素中にて紫外線を照射して硬化させた。この素子をＴＤ
Ｋ湿度センサー用回路を用いて測定を行なった。図１に
示したように十分な出力および出力変化を得ることがで
き、湿度を精度よく測定することができることが分かっ
た。
極上にディッピングによって膜を形成した。乾燥後、窒
素中にて紫外線を照射して硬化させた。この素子をＴＤ
Ｋ湿度センサー用回路を用いて測定を行なった。図１に
示したように十分な出力および出力変化を得ることがで
き、湿度を精度よく測定することができることが分かっ
た。
【００３６】実施例２ アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸 １重量部 ＫＯＨ ０．２４ アジピン酸ジビニル ０．１ イルガキュア ６５１ ０．００５ グリセリン ０．５ 水 ２００ ポリアクリルアミド １重量部 を秤量し、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホ
ン酸水溶液をＫＯＨ水溶液にて中和し、他の成分を混合
後、実施例１と同様に膜形成重合を行った。これを用い
て上記のように素子を形成し、測定を行なったところ、
実施例１と同様の特性を得た。
ン酸水溶液をＫＯＨ水溶液にて中和し、他の成分を混合
後、実施例１と同様に膜形成重合を行った。これを用い
て上記のように素子を形成し、測定を行なったところ、
実施例１と同様の特性を得た。
【００３７】実施例３ アクリルアミドと化７で示される化合物との共重合体 ２重量部
【００３８】
【化７】
【００３９】 アクリルアミド １重量部 トリエチレングリコールビスメタクリレート ０．５重量部 イルガキュア ６５１ ０．０５重量部 純水 ７００重量部
【００４０】以上の水溶液から、ディッピングにより成
膜し、実施例１と同様に重合を行ない、素子を形成し
て、測定を行なった。実施例１と同様の特性を得た。
膜し、実施例１と同様に重合を行ない、素子を形成し
て、測定を行なった。実施例１と同様の特性を得た。
【００４１】以上説明したように、本発明によれば、簡
単に湿度センサーを製造することができるとともに、製
造された湿度センサーの測定精度が良好である。
単に湿度センサーを製造することができるとともに、製
造された湿度センサーの測定精度が良好である。
【図１】本発明の実施例による湿度センサーを用いて湿
度の測定を行なった結果を示すグラフ図である。
度の測定を行なった結果を示すグラフ図である。
Claims (10)
- 【請求項１】 高分子膜の湿度による電気抵抗の変化を
検出する湿度センサーにおいて、感湿膜が、湿度検知物
質として少なくとも１種の親水性高分子を有し、この親
水性高分子が、少なくとも１種のビニル基を有するモノ
マーと架橋剤として少なくとも二官能性以上のジビニル
化合物を共重合させてなる架橋高分子とで相互侵入高分
子網目構造を形成していることを特徴とする湿度センサ
ー。 - 【請求項２】 親水性高分子が、アニオン性またはカチ
オン性のイオン性高分子とその対イオンからなる請求項
１に記載の湿度センサー。 - 【請求項３】 アニオン性高分子が、ポリアクリル酸な
どのカルボキシル基を有するポリマー、ポリスチレンス
ルホン酸などのスルホン酸基を有するポリマー、リン酸
基を有するポリマーから選ばれたポリマーであり、およ
び／またはカチオン性ポリマーがアイオネンポリマー、
ポリ−Ｎ−アルキルアクリルアミド４級塩、ポリエチレ
ンアミン４級塩などアミノ基を有するポリマーの４級塩
から選ばれたポリマーである請求項１に記載の湿度セン
サー。 - 【請求項４】 カチオン性高分子が第４級アンモニウム
塩を主鎖または側鎖に有するポリマーである請求項１に
記載の湿度センサー。 - 【請求項５】 ビニル基を有するモノマーが水溶性であ
る請求項１に記載の湿度センサー。 - 【請求項６】 水溶性ビニル基を有するモノマーが、ア
クリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、Ｎ−アルキ
ルアクリルアミド、スチレンスルホン酸、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアミノエチルアクリレート、アクリロイルモルホリ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、
ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニルラクタム
類（Ｎ−ビニルピロリドン）、マレイン酸、２−アクリ
ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸である請求項
１に記載の湿度センサー。 - 【請求項７】 ビニル基を有するモノマーが、水溶性モ
ノマーと非水溶性モノマーの混合物である請求項１に記
載の湿度センサー。 - 【請求項８】 架橋剤が、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリ
ルアミド、トリエチレンクリコールビスメタクリレート
などのジビニル類、ジアリル類、ジメタクリルエステル
類から選ばれた請求項１に記載の湿度センサー。 - 【請求項９】 アルミナ基板などの上に形成したクシ型
電極上に、ビニル基を有するモノマー、架橋剤および親
水性ポリマーの混合物をそのまま、または水、アルコー
ルなどに溶解させた液を塗布または浸漬設層し、加熱ま
たは紫外線、電子線などの放射線を照射して重合、架橋
してなることを特徴とする湿度センサー膜の製造方法。 - 【請求項１０】 放射線照射を不活性ガス雰囲気中で行
う請求項９に記載の湿度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22198592A JP3188527B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 高分子湿度センサーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22198592A JP3188527B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 高分子湿度センサーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650924A true JPH0650924A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3188527B2 JP3188527B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=16775272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22198592A Expired - Fee Related JP3188527B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 高分子湿度センサーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3188527B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281192A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2008249511A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 湿度センサ |
| JP2021004802A (ja) * | 2019-06-26 | 2021-01-14 | ルビコン株式会社 | 湿度センサ及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-07-29 JP JP22198592A patent/JP3188527B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281192A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2008249511A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 湿度センサ |
| JP2021004802A (ja) * | 2019-06-26 | 2021-01-14 | ルビコン株式会社 | 湿度センサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3188527B2 (ja) | 2001-07-16 |
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