JPS59114452A - 感湿抵抗体 - Google Patents

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】 この発明は雰囲気の湿度変化を抵抗変化とし°〔検出す
る感湿抵抗体に・関するものである。

従来よシ樹脂に導電粉末を分散したものが雰囲気の湿度
変化にもとづいて抵抗変化を示すことは翔られ′Ｃいる
。このような特性を利用することによつ°〔湿度検知素
子に利用することも試みられ°Ｃいる。しかしながら、
湿度検知の履歴を繰シ返えすごとに樹脂中の導電粒子の
移動を伴うため、応答性、再現性あるいはヒステリシス
などに難点が見られた。

このような難点を改善させるため樹脂を有機化４合物の
架橋剤で架橋し、樹脂中の導電粒子の移動をなくす試み
がなされＣいる。このような手段を施すことによつ°Ｃ
樹脂膜の強度を増し、導電粒子の移動を押え′〔いるが
、水濡性が悪くなシ、湿度の検知能力が低下し”Ｃしま
うという問題があった。

したがって、この発明は上記した問題点を解消するため
になされたもので、湿度に対する感度がすぐれ、応答性
、ヒステリシスなどにもすぐれた特性を有する感湿抵抗
体を提供することを目的とする。

すなわち、この発明にかかる感湿抵抗体は、対向電極上
に感湿抵抗膜が設けられ”Ｃおシ、相対湿度の増加に伴
って抵抗値が増大する感湿抵抗体において、感湿抵抗膜
は、イツトリウム、希土類元素のイオンの一種以上を含
む親水性高分子と導電粉末とからなることを特徴とする
ものである。

かかる構成からなる感湿抵抗体は、吸湿、脱湿時の樹脂
の膨潤、収縮の可逆性にすぐれ”〔いる。

また吸湿時には樹脂の膨潤にもとづいて導電粒子同志の
電気的接触を断ち、抵抗増加の変化をもたらす。

この発明における特徴は、親水性高分子と導電粉末を含
む感湿抵抗膜に、イツトリウム、希土類元素のイオンの
一種以上を含有させ、その表層部にこれらイオンを偏在
させるか、全体に含有させ、分子内キレートを生成させ
ることによつ゛Ｃ１高分子鎖を捲縮させ゛Ｃ導電性粒子
相互の接触を確実にし、かつ水分の吸着時における親水
性高分子の膨潤を大きくし、抵抗増加の変化を大きくし
たことにある。

上記した分子内キレートの生成は、感湿抵抗膜を構成す
る皮膜、りま）上記しンど各金属イオンを含む親水性高
分子、導電粉末からなる皮膜をアルカリ性溶液に浸漬す
るかアルカリ性の蒸気に接触し、そののち水洗し、乾燥
し”Ｃ加熱する方法、または皮膜を１００″Ｃ以上で親
水性高分子が分解しない温度までの温度で加熱するなど
によって行われる。このとき、親水性高分子のグリコー
ル結合の親水基（ＯＨ基）と金属イオンとのキレート生
成が生じ、感湿抵抗膜の表面は強固になるとともに疎水
性を帯び、安定した特性を有するとともに、信頼性の高
い感湿抵抗体が得られることになるのである。

つまシ、感湿抵抗膜の表面の親水性が低下し、疎水性が
強められた結果、水が存在し′〔も溶解することがなく
、水に対し”Ｃ安定な構造になっている〇 一般には、親水性高分子を含む感湿抵抗体の場合、触媒
の存在下のもとに架橋する有機性架橋剤を用いることは
知られＣいる。こうした架橋剤を使用すると、親水性高
分子膜の疎水性が著しく強められるだけでなく、親水性
高分子膜の硬化が生じ吸湿に伴う高分子膜の膨潤が小さ
くなる。

一方、この発明のように感湿抵抗換向で分子内・　キレ
ートを生成させると、結晶化が進まず、また分子鎖も長
くならず、親水性高分子の親水基であるＯＨ基は完全に
脱水されずに一部配位子とし′Ｃ残存するので、吸湿に
伴う膨潤度が大きくなシ、大きな抵抗増加の変化を実現
することができる。

この発明の特徴である感湿抵抗膜の一部を構成する導電
粒子としＣは、たとえばカーボンがあるが、その他の化
合物導゛屯体、金属などを用い′Ｃもよいっこの導１粒
子の粒径としては１０μ以下が良好な応答性能を得る上
で好ましい。

また、親水性高分子とし゛〔は、たとえば、ポリビニル
アルコール系重合体、ポリビニルアルコール系重合体と
セルロース誘導体高分子、ポリアクリル酸メチルエステ
ルケン化物、ポリアクリル酸エチルケン化物などがある
。

上記した構成において、ポリビニルアルコール系重合体
には次のようなものがある。

■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Ｃ得られたもの。

■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−オレフィン類、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を共重合させた共重合
体のケン化物。

■こうした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刀
ルボキシル基変性されたポリビニル７°ルコール系重合
本。

また、金属イオンには、たとえば、オキシ塩化物、塩化
物、酢酸塩、硫酸塩、硝酸塩などの塩があシ、水溶性、
アルコール可溶性のものが用いられる。

相対湿度の増加に伴つ゛Ｃ抵抗値が増加する特性を有す
る感湿抵抗膜を構成する親水性高分子と導電粉末との配
合比は次の範囲に選ばれる。

つまり、親水性高分子は２０〜８０重量％、導電粉末２
０〜８０重量％である。ここで親水性高分子を２０〜８
０重量％とし、導電粉末を２０〜８０重量％としたのは
、親水性高分子が２０重量−未満、導電粉末が８０重量
％を越えると、吸湿による抵抗変化が小さいものとなシ
、また親水性高分子が８０重量％を越え、導電粉末が２
０重量−未満になると、感湿抵抗体そのものの抵抗値が
大きくなり”Ｃ実用に適しないからである。金属イオン
量の濃度につい−Ｃは、親水性高分子の親水基に対し゛
Ｃ１００モルチ以下、好ましくは６０モルチが望ましい
。農水性高分子の親水基は金属イオンと分子内キレート
を生成するのであるが、親水基の半分はキレート配位子
とし°Ｃ配位するため、キレート化率が高く′Ｃも水分
付着による膨潤は極端に小さくならない。

以下この発明を実施例にもとづい゛Ｃ詳細に説明する。

実施例１ ポリビニルアルコールをアルコールとエチレンクリコー
ルモツプチルエーテルに溶解した。このポリビニルアル
コール１００重量部に対し°Ｃ平均粒径３０ｍμのカー
２Ｊζンプジツクの粉末を等量加え、混練し゛Ｃペース
トを作成した。一方、その表面に電極間隔０．５　ｕ１
全電極対向長６．５１ｓのくし型カーボン電極を有する
絶縁基板を準備し、この絶縁基板上にペーストをカーボ
ン電極が隠れるように塗布手段によつ′Ｃ設けた。

次いで、この絶縁基板を第１表に示すそれぞれの金属イ
オンの１０チアルコール水溶液に浸漬し引き上げだのち
乾燥し゛〔塗布膜に金属塩を含有させた。さらに絶縁基
板をアルカリ性溶液に浸漬しポリビニルアルコールと金
属イオンとで分子内キレートを生成させたっこののち水
洗し乾燥させた。

次に１７０Ｃで加熱処理を行い、それぞれ試料を得た。

第　　　１　　　表 得られた感湿抵抗体について、相対湿度における抵抗値
の変化を測定したところ、第１図に示すような結果が得
られた。

図中の番号は試料点である。第２図は金属イオンを有し
Ｃいないこの発明範囲外（参考列）のものである。

第１図に示したように、この発明にかかるものは高湿度
領域にシいて抵抗変化率の太き力特性をＭし、ヒステリ
シスの小さいものが得られ′Ｃいることがわかる。−力
筒２図に示すように金属イオンを含有させないと、抵抗
−相対湿度特性曲線におい°Ｃ１相対湿度９０％付近に
極太直がみ喧ｔ、ヒステリシスも大きく、さらには初期
抵抗値（相対湿度Ｏｑｂのときの抵抗値）が高いという
難点が見られ、実用には不適当であることがわかる。

実施例２ 実施例１の試料＆　３　Ｋついて、実施例１と同様に絶
縁基板の上にセリウムイオンを含むペーストの皮膜を設
け、これをアルカリ性溶液に浸漬せずに１７０でで熱処
理を行い、ポリビニルアルコールとセリウムイオンを反
応させ、感湿抵抗体を得た。

この感湿抵抗体につき、抵抗−相対湿度特性を測定した
ところ、第６図に示すような結果が得られた。（図中、
番号１）この第６図から明らかなように、結露時の抵抗
値が０．７ＭΩで、相対湿度６０チ時の抵抗値に対する
結露時の抵抗値の増加比（結露による抵抗増加比）も２
１２と大きな特性を示し、高湿度領域で抵抗変化の大き
い感湿抵抗体が得られた。

実施例６ 実施例１で得られた各感湿抵抗体について、結露時の抵
抗値と、相対湿度６０％時の抵抗値に対する結露時の抵
抗値の増加比（結露による抵抗増加比）を測定し、その
結果を第２表に示した。

第２表から明らかなように、結露による抵抗変化比の大
きい特性を示し°Ｃいる。また、乾燥状態と結露状態を
繰シ返しても安定した特性を示すことが確認できた。

第２表 実施例４ 親水性高分子として、３５％アクリル変性ポリビニル７
に：Ｊ−ル、オヨヒポリビニルアルコール７０重量部と
エチルセルロース３０重量部のものを用い、実施例１と
同様にペーストを作成した。

このペーストを実施例１で作成した絶縁基板の上に塗布
手段で設けた。

次いで、この絶縁基板を２チ酢駿セリウムを含む１０チ
アルコール水溶液に浸漬し、引き上げたのち乾燥し・Ｃ
塗布膜にセリウムを含有させた。さらに絶縁基板をアル
カリ性溶液に浸漬し゛Ｃ反応させ、こののち水洗し乾燥
させた。ひきつづき加熱温度を１７０℃で行い試料を得
た。

得られた感湿抵抗体について、相対湿度における抵抗値
の変化を測定したところ、第６図に示すような結果が得
られた。図中、２は親水性高分子とし−Ｃ５５’４アク
リル変性ポリビニルアルコールを用いた例、３は親水性
高分子とし゛Ｃポリビニルアルコール７０重ｉ１部とエ
チルセルロース５０７７゜置部のものを用いた例である
。また結露時の抵抗値は前者のものはｔＯＭΩ、後者の
ものは０．６ＭΩの値を示し、いずれも電気抵抗の変化
が大きいものでらった。

以上この発明にかかる感湿抵抗体は、その感湿抵抗膜が
イツトリウム、希土類元素のイオンの一種以上を含む親
水性高分子と導電粉末とで構成され、具体的には親水性
高分子とこれら金属イオンとの間で、アルカリ性溶液と
の接触による反応または熱処理によって分子内キレート
を生成させたものから構成されたものでめ９、感湿抵抗
膜の水濡性を低下させずに膜強度を向上させることがで
き、良好な感湿特性を有するとともに、その感湿特性の
ヒステリシスも小さなものである。また、親水性高分子
と各金属イオンとの分子内キレートは高分子中に金属イ
オンを酸素との結合で導入し°Ｃいるため、これが高分
子の熱伝導率を向上させ、感湿機能を高めることになる
から応答性にすぐれたものを構成することができる。さ
らにアルカリ性溶液による処理では呈温で反応させるこ
とができ、簡単な操作ですぐれた特性を有する感湿抵抗
体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は抵抗−相対湿度特性を示す図である。 第１図 （ 相７１ｔ己猛展（％） 第２図 １１１ｍ；１１（％） 第３図 相対５駁（％） 手続補正書（７入） 昭和５８年４月２Ｂ日 特許庁長官殿 （特許庁審査官　　　　　　　　殿） １、事件の表示 昭和５７年特許願　第２２５５５０号 ２、発明の名称 感湿抵抗体 ３、補正をする者 ４　補正命令の日付 昭和５８年４月２Ｂ日（発送日） ５　補正により増加する発明の数 −：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　　対向電隠上に感湿抵抗膜が設けられ°Ｃおシ
   、相対湿度の増加に伴って抵抗値が増大する感湿抵抗体
   におい・Ｃ１ 感湿抵抗膜は、イツトリウム、希土類元素のイオンの一
   種以上を含む親水性高分子と導電粉末とからなることを
   特徴とする感湿抵抗体。 （２）感湿抵抗膜を構成する親水性高分子と導電粉末の
   比率はそれぞれ２０〜８０重量％、８０〜２０重量−の
   範囲からなる特許請求の範囲第（【）項記載の感湿抵抗
   体。 （３）親水性高分子はポリビニルアルコール系重合体、
   ポリビニルアルコール系重合体とセルロースＭ体高分子
   、ポリアクリル酸メチルエステルケン化物、ポリアクリ
   ル酸エチルケン化物のうちから選ばれた少なくとも一種
   からなる特許請求の範囲第（［）項記載の感湿抵抗体。