JPS59102150A - 感湿材料 - Google Patents

感湿材料

Info

Publication number
JPS59102150A
JPS59102150A JP57213506A JP21350682A JPS59102150A JP S59102150 A JPS59102150 A JP S59102150A JP 57213506 A JP57213506 A JP 57213506A JP 21350682 A JP21350682 A JP 21350682A JP S59102150 A JPS59102150 A JP S59102150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moisture
moisture sensitive
inorganic solid
sensitive
solid material
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.)
Pending
Application number
JP57213506A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidefusa Uchikawa
英興 内川
Hiroko Horii
堀井 弘子
Kunihiko Miyao
宮尾 国彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP57213506A priority Critical patent/JPS59102150A/ja
Publication of JPS59102150A publication Critical patent/JPS59102150A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating 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
    • G01N27/121Investigating 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

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】 本発明は、湿度による電気抵抗値変化を利用したセラミ
ック等の無機質感湿材料の改良に関するものである。
従来から、このような機能を有する感湿部として、塩化
リチウム、塩化カルシウム等の電解質。
セレン、ゲルマニウム等の半導体蒸着膜および酸化アル
ミニウム、酸化チタン、酸化鉄等を用いた金属酸化物系
セラミックが使用されてきた。昨今では、物理的および
化学的に安定であり、皮膜強度も高いため金属酸化物系
セラミックが最も多く用いられ、現在他のものもこれに
切り替わる傾向にある。このような中で、いかに安定な
セラミック感湿材料であろうとも、その使用実績がまだ
浅く、信頼性および寿命の点で問題のあることが最近の
学会等で指摘されている その中で、特に空気中での使用または放置により水(湿
気)の吸脱着がくり返されると、OH基が強く表面に固
着(化学吸着)されてしまうために感湿材料自体の抵抗
値が大きく変化し、しかも湿度検知(感湿)機能が低下
してしまうことである。そして2両者とも劣化状態では
9通常50〇−600℃以上に加熱しないと初期の性能
まで復帰しなくなってしまう。したがって、セラミック
感湿材料の中には、この点を解消するために、感湿部を
500.−600℃に加熱するためのヒータおよびその
駆動回路を備えた湿度センサが実用化されている。しか
し、これらのものを装備すると、湿度センサ自体も高価
なものとなり、また上記温度まで加熱するためには電力
をがなり要するという新たな欠点も生じてしまうことが
避けられなかった。
この発明は従来のものの欠点を除去するためになされた
もので、感湿機能を有する無機質固体材料にフッ化黒鉛
を分散させたけい素樹脂およびその変性樹脂の内の少な
くとも1種を被覆して後硬化させることにより、物理、
化学的に安定で皮膜強度が高く、無機質固体材料のもつ
感湿特性を生かし、長期にわたって使用しても抵抗値お
よび感湿機能の変化が小さい感湿材料を得ることを目的
とするものである。
この発明で用いる感湿機能を有する無機質固体材料とし
ては、金属酸化物の焼結体であるいわゆるセラミック材
料をはじめ、セラミックといわれるもの以外のたとえば
けい酸塩やりん酸塩等からなるものがあることを実験に
より確かめた。
ところで、この発明で用いるフッ化黒鉛とは。
各・炭素原子に1個ずつフッ素原子が共有結合により強
固に結合したもので化学的に非常に安定した白色へ灰色
の微粉末であって、工業的には無水フッ酸の電解により
発生したフッ素を直接炭素と反応させて製造されている
。その性質は、低表面エネルギー性を有し、摩擦係数が
小さいため、固体潤滑剤として実用化されているもので
ある。しかし、このものは、他の物質と混合しにくいた
め。
適当な界面活性剤や分散剤を用いるかまたは強制的に混
合して用いる必要がある。
また9本発明で使用するけい素樹脂としては。
いわゆるシリコーンとよばれる有機けい素化合物重合体
およびこれをエポキシ樹脂、アクリル樹脂。
ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂等の他の樹脂で変性
したものも用いることができる。
ただし1発明者の実験によれば、これらの樹脂皮膜の厚
さによって感湿機能が影響を受け、膜厚が厚(なると、
抵抗値は犬となり、感湿機能も全く消失してしまうこと
がわかった。したがって。
樹脂皮膜がある程度の皮膜強度を維持する範囲内におい
て、膜厚はなるべ(薄いことが好ましい。
又、けい素樹脂およびその変性樹脂の内の少なくとも1
種を焼成して硬化させてもよく、この場合は皮膜が多孔
質化することにより感湿感度が良くなる。しかし、焼成
温度は600 ’C以下であるのが望ましい。なぜなら
600℃以上では、けい素樹脂およびその変性樹脂に分
散しているフッ化黒鉛が熱分解されるからである。
以下実施例を示すことによりこの発明の詳細な説明する
が、これによりこの発明を限定するものではない。
実施例1 0aO、0r205  粉末に15 mo1%になるよ
うにTiO2を加え、これらの粉末を湿式混合によって
均一に混合し、これにポリビニルアルコールの有機バイ
ンダーを加え成形する。この成形体を空気中、1300
℃で5時間焼結して−Cacr204 −TiO2系焼
結体を合成し、感湿部を形成した。このものの片面に、
接着性がよく、かつ水分を吸脱着しやすい酸化ルテニウ
ム(RuO2)のペーストにて、クシ形電極をスクリー
ン印刷し、ptリード線を取り付は後、焼付けを行なっ
た。つぎに、メチルフェニルシリコーンの初期重合物を
キシレンに溶解させた市販のけい素樹脂(シリコーン)
フェノをさらにキシレンで希釈して粘度を下げ、この中
に、フッ化黒鉛5 wt%および界面活性剤を加えて混
合攪拌する。この中に前記感湿部を浸漬後、80℃で2
0分間予備乾燥を行ない、ついで200℃ で20分間
焼成してフッ化黒鉛を含有分散させたけい素樹脂皮膜を
硬化させて、この発明の感湿材料を用いた湿度センサを
作製した。第1図(a)はこの発明による一実施例を示
す湿度センサの断面図、第1図(1))は(a)から皮
膜を取り除いたものの斜視図であり、(1)は無機質固
体材料でCユCr204−TiO2セラミック感湿基材
よりなる感湿部のペース、(2)はフッ化黒鉛を含有分
散させたけい素樹脂の硬化皮膜、(3)は電極、(4)
はリード線である。
比較例1 実施例1におけるフッ化黒鉛を含有分散させたけい素樹
脂を除き、他は実施例1と全く同様にして、即ち従来の
セラミックを用いた湿度センサを作製した。
実施例2 TiO2およびsno 2  の粉末を3:1の割合で
混合したものを、アルミナ絶縁基板上に沈殿させた後、
空気中において1300°C25時間焼結して皮膜状の
感湿部を形成した。この上に、 pt−≠合金系ペース
トにてくし形電極をスクリーン印刷しptlJ−ド線を
取り付は後焼付けを行なった。
つぎにフッ化黒鉛5 wt%、界面活性剤およびアミン
系硬化剤を添加したメチルフェニルシリコーンのキシレ
ンによる希釈液中に上記感湿部を浸漬後、乾燥機中、8
0°Cにおいて溶剤を揮発させてけい素樹脂皮膜ヲ欄化
させて、この発明の感湿材料を用いた湿度センサを作製
した。第3図(a)はこの発明による他の実施例を示す
湿度センサの断面図、第3図(b)は(a)から皮膜と
感湿基材を取り除いた斜視図であり、(1)は無機質固
体材料で、 5no2− ’r1o2セラミック感湿基
材よりなる感湿部のベース、(2)はフッ化黒鉛を含有
分散させたけい素樹脂硬化皮膜、(5)は絶縁基板であ
る。
比較例2 実施例2におけるフッ化黒鉛を含有分散させたけい素樹
脂を除き、他は実施例2と全く同様にして、即ち従来の
セラミックを用いた湿度センサを作製した。
耐水和劣化試験 まず、上記実施例1.実施例2.比較例1.および比較
例2により作製した湿度センサの初期感湿特性を比較す
るため、上記湿度センサ各々に交流1■を印加して相対
湿度変化〔%〕による抵抗値変化〔Ω〕を測定する。そ
の後、水和劣化による感湿特性の変化を測定するため、
上記湿度センサを高温高湿槽(60℃、95%RH)中
に200時間放置して加速水和劣化させ、再び交流1■
を印加して感湿特性を測定する。第2図および第4図は
その結果を示す感湿特性図であり1図におい1て9曲線
(A1)、曲線(CI)は従来タイプのセラミックを感
湿材料に用いた湿度センサの初期の感湿特性9曲線(A
2) 、曲線(C2)は上記センサ各々の水和劣化後の
感湿特性9曲線(B1)、曲線(Dl)はこの発明の感
湿材料を用いた湿度センサの初期の感湿特性1曲線(B
2) 、曲線(B2)は上記センサ各々の水和劣化後の
感湿特性を示す。これにより、従来タイプのセラミック
のものは、水和劣化により抵抗値が増大し、感湿機能も
低下してしまったのに対して、この発明による湿度セン
サは共に、初期においては高湿度側では従来タイプのセ
ラミックのものより抵抗値が高めであるが、はとんど改
良前の感湿特性をそこなうものではなく、又水和劣化後
もほとんど抵抗値の経時変化はなく初期の感湿機能を維
持していた。したがって、従来タイプのセラミックのも
のは、使用前に経時変化した特性を初期特性にまで復帰
させるのに500℃で1分間の加熱を必要とするのに対
し、この実施例で示したものは、空気中において長期的
に感湿特性が安定しているという信頼性を有するもので
、非加熱型湿度センサ用の感湿材料として十分使用でき
るものであることが明らかとなった。
撥水性試験 感湿材料の撥水性は、接触角測定により調べた。
条件は室温において直径1211にの蒸留水を滴下し。
1分後にゴニオメータにより接触角を測定した。
その結果、実施例1の感湿材料は110°、比較例1の
従来タイプのものは32°であった。又、実施例2およ
び比較例2でも上記同様実施例2の感湿材料の方が比較
例2の従来タイプのものよりも撥水性がはるかに高いと
いうことが示された。
水の吸・脱着の応答性 相対湿度50%RHと80%RHの湿度変化による水の
吸・脱着の応答時間を調べた。その結果比較例1のCa
Cr2O4TiO2セラミック湿度センサは、前述した
ように表面もしくは表面層が徐々に経時的に変化して(
るが、使用前に500℃で1分間加熱して表面に付着し
ている化学吸着水を除去した後には除湿時、加湿時とも
応答時間は約60秒であり、実施例1のこの発明の感湿
材料を用いた湿度センサは、空気中200時間放置後非
加熱であっても、除湿時、加湿時とも応答時間は約35
秒であり応答性がさらに向上しているのが明らかである
。又、比較例2および実施例2の湿度センサについて、
上記と同じ方法で水の吸・脱着の応答性を調べたところ
、比較例2の従来タイプのセラミック湿度センサの応答
時間は吸着の場合約65秒、脱着の場合約39秒であり
、実施例2のこの発明の感湿材料を用いた湿度センサは
、吸着の場合約23秒、脱着の場合約39秒であり。
上記同様この発明の感湿材料を用いた湿度センサの応答
性は、さらに向上している。
なお、上記各試験により明らかにされたこの発明の感湿
材料が有する良好な耐水相性および感湿特性の経時安定
性、水の吸・脱着応答性は、け(・素樹脂および特にフ
ッ化黒鉛のもつ低表面エネルギー性に起因する撥水性に
よるものと考えられる。
以上説明したとうり、この発明は感湿機能を有する無機
質固体材料にフッ化黒鉛を分散させたけい素樹脂および
その変性樹脂の内の少なくとも一種を被覆して後硬化さ
せることにより、物理、化学的に安定で皮膜強度が高く
、無機質固体材料のもつ感湿特性を生かし、長期にわた
って使用しても抵抗値および感湿機能の変化が小さい感
湿材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(aJはこの発明の一実施例の感湿材料を用いた
湿度センサの断面図、第1図(1))は(a)から皮膜
を取り除いたものの斜視図、第2図および第4図はこの
発明による湿度センサと従来の湿度センサを比較する感
湿特性図である。第3図(a)はこの発明の他の実施例
の感湿材料を用いた湿度センサの断面図、第3図(b)
は(a)から皮膜と感湿基材を取り除いたものの斜視図
である。 図において(1)は無機質固体材料で、感湿基材よりな
る感湿部のベース、(2)はフッ化黒鉛を分散させたけ
い素樹脂の硬化層でけい素樹脂硬化皮膜である。(3)
は電極、(4)はリード線、(5)は絶縁基板。 (A)、(C)は比較従来例の特性−CB)、 (D)
はこの発明のによる湿度センサの特性を示す。 なお各図中同一符号は同−又は相当部を示す。 代理人 葛野信− 第1図((1) 第1図(b) 第2図 う 相 対 湿 度 (0ん) 第3図((1) / り 第3 図(b) 第4図 相対湿度(’/、)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 感湿機能を有する無機質固体材料、およびこの無機質固
    体材料を被覆するフッ化黒鉛を分散させたけい素樹脂お
    よびその変性樹脂の内の少なくとも1種の硬化層を備え
    た感湿材料。
JP57213506A 1982-12-06 1982-12-06 感湿材料 Pending JPS59102150A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57213506A JPS59102150A (ja) 1982-12-06 1982-12-06 感湿材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57213506A JPS59102150A (ja) 1982-12-06 1982-12-06 感湿材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59102150A true JPS59102150A (ja) 1984-06-13

Family

ID=16640318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57213506A Pending JPS59102150A (ja) 1982-12-06 1982-12-06 感湿材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59102150A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473933A (en) * 1992-04-24 1995-12-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Humidity sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57156553A (en) * 1981-03-24 1982-09-27 Toshiba Corp Humidity sensitive element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57156553A (en) * 1981-03-24 1982-09-27 Toshiba Corp Humidity sensitive element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473933A (en) * 1992-04-24 1995-12-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Humidity sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0090048B1 (en) Humidity sensor
JPS59102150A (ja) 感湿材料
JPH0244390B2 (ja) Kanshitsuzairyo
JPH0240183B2 (ja)
JPS6131418B2 (ja)
JPS6131419B2 (ja)
JPS6131417B2 (ja)
JP2677991B2 (ja) 感湿素子
JPS60211346A (ja) 結露センサ
JPS61147135A (ja) 感湿材料の製造方法
JPH0318750A (ja) 湿度センサ素子
JPH0246099B2 (ja)
JPS6154175B2 (ja)
JPH02209702A (ja) 耐水性感湿素子
JPH0231842B2 (ja) Kanshitsuzairyo
JPS5872046A (ja) 感湿素子の製作方法
JPS61145808A (ja) 感温材料
JPS5857701A (ja) 感湿素子
JPH0718832B2 (ja) 感湿素子
JPS60186747A (ja) 感湿材料の製造方法
JPS61147143A (ja) 感湿材料の製造方法
JPS60186748A (ja) 感湿材料の製造方法
JPS5916302A (ja) 感湿材料
JPS587041B2 (ja) 相対湿度用感湿抵抗素子
JPS61147137A (ja) 感湿材料の製造方法