JPS5946003A - 感湿材料の製造方法 - Google Patents
感湿材料の製造方法Info
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- JPS5946003A JPS5946003A JP57157310A JP15731082A JPS5946003A JP S5946003 A JPS5946003 A JP S5946003A JP 57157310 A JP57157310 A JP 57157310A JP 15731082 A JP15731082 A JP 15731082A JP S5946003 A JPS5946003 A JP S5946003A
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- humidity
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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。
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による感湿部の電気抵抗の変化
を利用した感湿材料の製造方法に関するものである。
を利用した感湿材料の製造方法に関するものである。
昨今では、前記のような機能を有する温度センサとして
は雰囲気に対して物理・化学的に安定であり皮膜強度も
高い金属酸化物系セラミックが最も多く用いられてきた
。このような従来の湿度センサは、金属酸化物の粉末を
高温（１２００〜１５００℃）で焼結して製作し、機絨
的強度を高めていた。しかしなから、このようにして製
作したセンサは焼結温度が高温であるため粉末粒子が半
溶融（シンタリング）を起こすため、有効感湿表面積が
減少してしまい、感度低下をきたすこと、および高温で
の焼結時圧クラックが生じやすいため、却って機械的強
度の低減を招くなどの欠点かあり、また高温で焼結する
ため省エネルギー的にも好ましくなかった。さらにセラ
ミック湿度センサは、測定可能湿度範囲が相対湿度５０
〜１００％と比較的狭く、高湿度領域に限られているも
のが多かった。
は雰囲気に対して物理・化学的に安定であり皮膜強度も
高い金属酸化物系セラミックが最も多く用いられてきた
。このような従来の湿度センサは、金属酸化物の粉末を
高温（１２００〜１５００℃）で焼結して製作し、機絨
的強度を高めていた。しかしなから、このようにして製
作したセンサは焼結温度が高温であるため粉末粒子が半
溶融（シンタリング）を起こすため、有効感湿表面積が
減少してしまい、感度低下をきたすこと、および高温で
の焼結時圧クラックが生じやすいため、却って機械的強
度の低減を招くなどの欠点かあり、また高温で焼結する
ため省エネルギー的にも好ましくなかった。さらにセラ
ミック湿度センサは、測定可能湿度範囲が相対湿度５０
〜１００％と比較的狭く、高湿度領域に限られているも
のが多かった。
この発明は、従来の湿度センサの主流であるセラミック
かもつ上記のような欠点を解消し、湿度の検出が優れか
つ、測定可能湿度範囲が広く、機械的強度が大であると
ともに、従来のものよりも低温焼成で済む感湿材料の製
造方法を提供するものである。
かもつ上記のような欠点を解消し、湿度の検出が優れか
つ、測定可能湿度範囲が広く、機械的強度が大であると
ともに、従来のものよりも低温焼成で済む感湿材料の製
造方法を提供するものである。
すなわちこの発明は、有機珪素化合物重合体，無機質材
料および所定温度以上に加熱すると気体を発生する物質
の混練物を絶縁基板上に塗布し，塗布物を非酸化性雰囲
気中において１０００℃以下の温度で焼成し、皮膜を硬
化しつつ上記気体発生物質を気化させて多孔質な感湿部
を形成させることによる感湿相料の製造方法に関する。
料および所定温度以上に加熱すると気体を発生する物質
の混練物を絶縁基板上に塗布し，塗布物を非酸化性雰囲
気中において１０００℃以下の温度で焼成し、皮膜を硬
化しつつ上記気体発生物質を気化させて多孔質な感湿部
を形成させることによる感湿相料の製造方法に関する。
この発明に用いられる結合剤としての有機珪素化合物重
合体は、シロキサン結合（−８ｉ−０−８ｉ−０−）の
側鎖に炭化水素基が結合した構造になっている。
合体は、シロキサン結合（−８ｉ−０−８ｉ−０−）の
側鎖に炭化水素基が結合した構造になっている。
このものを結合剤とした前記混練物を非酸化性雰囲気中
において加熱していくと、シロキサン結合についている
側鎖の炭化水素基の熱酸化分解が抑制されたまま硬化し
強固な残留固形物となるそしてさらに温度を上昇させる
と、あらかじめ含有させておいた上記のような気体発生
物質および側鎖の炭化水素基の加熱分解による気体発生
のため、上記残留固形物の多孔質化が起きる。このため
内部に含有されている無機質材料が徐々に表面に露出さ
れる。
において加熱していくと、シロキサン結合についている
側鎖の炭化水素基の熱酸化分解が抑制されたまま硬化し
強固な残留固形物となるそしてさらに温度を上昇させる
と、あらかじめ含有させておいた上記のような気体発生
物質および側鎖の炭化水素基の加熱分解による気体発生
のため、上記残留固形物の多孔質化が起きる。このため
内部に含有されている無機質材料が徐々に表面に露出さ
れる。
感湿部となる無機質材料としては、例えばＴｉＯ２、Ｓ
ｉＯ２，ＭｇＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｏＯ３、Ｆｅ２Ｏ３な
どの金属酸化物や炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩，蓚
酸塩、アルコキシドなど熱により金属酸化物を生成する
ものである。
ｉＯ２，ＭｇＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｏＯ３、Ｆｅ２Ｏ３な
どの金属酸化物や炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩，蓚
酸塩、アルコキシドなど熱により金属酸化物を生成する
ものである。
又、前記の所定温度以上に加熱すると気体を発生する物
質としては，Ｍｎ（ＣＯ３）２、ＣａＣ２Ｏ４，ＢａＣ
Ｏ３、ＮａＨＣＯ３などの無機炭酸塩、蓚酸塩である。
質としては，Ｍｎ（ＣＯ３）２、ＣａＣ２Ｏ４，ＢａＣ
Ｏ３、ＮａＨＣＯ３などの無機炭酸塩、蓚酸塩である。
さらにこの発明に用いられる絶縁基板としては、例えば
アルミナ絶縁基板などの少なくとも前記焼成温度に耐え
る絶縁材料板である。
アルミナ絶縁基板などの少なくとも前記焼成温度に耐え
る絶縁材料板である。
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。
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
珪素樹脂（メチルフェニルシリコーン）をキシレンに溶
解したシリコーンワンスを結合剤の出発原料として用い
、これに感湿材となる無機質材料としてシリコーンワン
スの２倍の重量の粉末状ＴｉＯ２、およびＭｇＯならび
に所定の温度以上で気体を発生する物質として、粉末状
のＭｎ（ＣＯ３）２を全体の重量に対して１０％になる
ように含有させたものを混合攪拌した混練物をデイツピ
ングによりアルミナ絶縁基板上に厚さ約４０μｍの皮膜
状に形成したものを多数個製造した。ただし、その膜厚
は混練物の粘度により容易に制御できるものである。さ
らに、このものを８０℃の温度で１０分間、次に１３０
℃の温度で２０分間、さらに２００℃の温度で２０分間
予備焼成した後、アルゴン気流中で、６００℃の温度で
２時間焼成して湿度センサを製造する。
解したシリコーンワンスを結合剤の出発原料として用い
、これに感湿材となる無機質材料としてシリコーンワン
スの２倍の重量の粉末状ＴｉＯ２、およびＭｇＯならび
に所定の温度以上で気体を発生する物質として、粉末状
のＭｎ（ＣＯ３）２を全体の重量に対して１０％になる
ように含有させたものを混合攪拌した混練物をデイツピ
ングによりアルミナ絶縁基板上に厚さ約４０μｍの皮膜
状に形成したものを多数個製造した。ただし、その膜厚
は混練物の粘度により容易に制御できるものである。さ
らに、このものを８０℃の温度で１０分間、次に１３０
℃の温度で２０分間、さらに２００℃の温度で２０分間
予備焼成した後、アルゴン気流中で、６００℃の温度で
２時間焼成して湿度センサを製造する。
第１図はこの発明の一実施例による湿度センサの斜視図
である。図において、（１）は絶縁基板、（２）は電極
、（３）は感湿部、（４）はリード線である。
である。図において、（１）は絶縁基板、（２）は電極
、（３）は感湿部、（４）はリード線である。
なお、この湿度センサに使用した電極は、アルミナ絶縁
基板上にＰｔ−Ｐｄ合金系ペーストにて、第１図に示し
たようなくし形状電極をスクリーン印刷し、Ｐｔリード
線を取付けた後焼付を行なったものである。
基板上にＰｔ−Ｐｄ合金系ペーストにて、第１図に示し
たようなくし形状電極をスクリーン印刷し、Ｐｔリード
線を取付けた後焼付を行なったものである。
第２図は、このようにして製造したこの発明による湿度
センサおよび従来の最も一般的な湿度センサであるＳｉ
Ｏ２−Ａｌ２Ｏ３系−ヒラミック湿度センサについて、
交流１Ｖを叩加して、相対湿度（％）変化による電気抵
抗値（Ω）変化を示す感湿特性図である。
センサおよび従来の最も一般的な湿度センサであるＳｉ
Ｏ２−Ａｌ２Ｏ３系−ヒラミック湿度センサについて、
交流１Ｖを叩加して、相対湿度（％）変化による電気抵
抗値（Ω）変化を示す感湿特性図である。
図において、曲線（Ａ）はこの発明の湿度センサ、曲線
（Ｂ）は従来のＳｉＯ７−Ａｌ２Ｏ３系セラミック湿度
センサの感湿特性を示す。これより、ＳｉＯ２−Ａｌ２
Ｏ３系セラミック湿度センサは、低湿度側で電気抵抗値
が高く、高湿度側で電気抵抗変化率が小さくなっており
、特に５０％ＲＨ以下の低湿度を検知するセンサとして
用いるには好ましいとは言えない。
（Ｂ）は従来のＳｉＯ７−Ａｌ２Ｏ３系セラミック湿度
センサの感湿特性を示す。これより、ＳｉＯ２−Ａｌ２
Ｏ３系セラミック湿度センサは、低湿度側で電気抵抗値
が高く、高湿度側で電気抵抗変化率が小さくなっており
、特に５０％ＲＨ以下の低湿度を検知するセンサとして
用いるには好ましいとは言えない。
これに対して、この発明による湿度センサは５０％ＲＨ
以下の領域においても電気抵抗が小さく、かつ低湿度か
ら高湿度までの全領域において相対湿度変化による抵抗
値の変化が平均的に大きいので、良好な感湿特性を有す
るものであることが明らかとなった。
以下の領域においても電気抵抗が小さく、かつ低湿度か
ら高湿度までの全領域において相対湿度変化による抵抗
値の変化が平均的に大きいので、良好な感湿特性を有す
るものであることが明らかとなった。
また上記のこの発明による湿度センサに対し、加速劣化
試験として沸騰水中１時間の浸漬を行なったが、いずれ
も皮膜の剥離、クラックなどは全く生じず、また試験後
の感湿特性においても、試験前と比べてほとんど変化が
見られはかった。従って、セラミックセンサのものと同
様に、この発明による湿度センサは、皮膜強度および物
理的，化学的安定性が高いことが確かめられた。
試験として沸騰水中１時間の浸漬を行なったが、いずれ
も皮膜の剥離、クラックなどは全く生じず、また試験後
の感湿特性においても、試験前と比べてほとんど変化が
見られはかった。従って、セラミックセンサのものと同
様に、この発明による湿度センサは、皮膜強度および物
理的，化学的安定性が高いことが確かめられた。
実施例２
結合剤としては、実施例１と全く同じものを用い、これ
と同重量の粉末状ＴｉＯ２およびＣｒ２Ｏ３を感湿材と
して、また結合材の１０分の１の重量のタルクを補強剤
として、さしに全体の重量の１５％に相当する重量の粉
末状ＮａＨＣＯ３を気体発生物質として含有させたもの
を混合攪拌した混練物を用いて、実施例１と全く同様に
湿度センサを製造した。そだし、予備焼成後の焼成は、
窒素ガス気流中、５００℃の温度で行った。
と同重量の粉末状ＴｉＯ２およびＣｒ２Ｏ３を感湿材と
して、また結合材の１０分の１の重量のタルクを補強剤
として、さしに全体の重量の１５％に相当する重量の粉
末状ＮａＨＣＯ３を気体発生物質として含有させたもの
を混合攪拌した混練物を用いて、実施例１と全く同様に
湿度センサを製造した。そだし、予備焼成後の焼成は、
窒素ガス気流中、５００℃の温度で行った。
上記のこの発明による湿度センサについて、実施例１と
同様に感湿特性を測定したところ測定可能湿度範囲が広
くまた、沸騰水中浸漬による加速劣化試験を行なったと
ころ，物理的化学的にも安定であるという実施例１の場
合と同様の傾向を見出した。
同様に感湿特性を測定したところ測定可能湿度範囲が広
くまた、沸騰水中浸漬による加速劣化試験を行なったと
ころ，物理的化学的にも安定であるという実施例１の場
合と同様の傾向を見出した。
ところで，発明者ら，この発明による湿度センサのシリ
コーンワンス、無機質材料、気体発生物質等の混練物を
アルゴン気流中で、６００℃の温度で２時間焼成した焼
成残留物についてＸ線回折等で成分を行なった。この結
果、この焼成残留物の主成分であり、しかも無機質材料
と気体発生物質の焼成残留物との結合成分となっている
のは、有機珪素化合物重合体から中成した非晶質なＳｉ
Ｏ２，ＳｉＣ，炭素質分であつことがわかった。従って
、前述のようなこの発明によるセンサがもつ良好な強度
、ならびに安定性は、上記非晶質成分に起因すると考え
られる。
コーンワンス、無機質材料、気体発生物質等の混練物を
アルゴン気流中で、６００℃の温度で２時間焼成した焼
成残留物についてＸ線回折等で成分を行なった。この結
果、この焼成残留物の主成分であり、しかも無機質材料
と気体発生物質の焼成残留物との結合成分となっている
のは、有機珪素化合物重合体から中成した非晶質なＳｉ
Ｏ２，ＳｉＣ，炭素質分であつことがわかった。従って
、前述のようなこの発明によるセンサがもつ良好な強度
、ならびに安定性は、上記非晶質成分に起因すると考え
られる。
また、この発明において、実施例ではアルゴンガスおよ
び窒素ガス気流中で焼成を行なったが、真空中、水素ガ
ス中などの非酸化性雰囲気においても、前記と同様の結
合成分をもつものが得られ，それらか所期の目的を達し
得ることは言うまでもない。
び窒素ガス気流中で焼成を行なったが、真空中、水素ガ
ス中などの非酸化性雰囲気においても、前記と同様の結
合成分をもつものが得られ，それらか所期の目的を達し
得ることは言うまでもない。
さらに、この発明において焼成温度は１０００℃以下、
望ましくは３５０℃以上でなければならない。
望ましくは３５０℃以上でなければならない。
なぜなら、３５０℃以下の焼成の場合には、有機珪素化
汁物重合体の分解に時間がかかり過ぎ、分解が不十分で
、抵抗値が高く、皮膜硬度が小さくまた十分な感湿特性
も得られない。また、１０００℃以上で焼成したものは
、有機珪素化合物重合体の分解が進みぎて、シロキサン
結合の側鎖の炭化水素基が焼失し去り、かつ前述の非晶
質成分が結晶比してしまうためセラミック湿度センサと
同様の感湿特性を示すようになるためであることか確認
された。
汁物重合体の分解に時間がかかり過ぎ、分解が不十分で
、抵抗値が高く、皮膜硬度が小さくまた十分な感湿特性
も得られない。また、１０００℃以上で焼成したものは
、有機珪素化合物重合体の分解が進みぎて、シロキサン
結合の側鎖の炭化水素基が焼失し去り、かつ前述の非晶
質成分が結晶比してしまうためセラミック湿度センサと
同様の感湿特性を示すようになるためであることか確認
された。
従って、この発明で用いる気体を発生する物質としては
、３５０℃〜１０００℃の範囲内の温度で加熱されると
分解して気体を発生する物質を用いなければならない。
、３５０℃〜１０００℃の範囲内の温度で加熱されると
分解して気体を発生する物質を用いなければならない。
以上説明したとうり、この発明は、有機珪素化合物重合
体、無機質材着および所定温度以上加熱すると気体を発
生する物質の混連物を絶縁基板上に塗布し、塗布物を被
酸化性雰囲気中において１０００℃以下の温度で焼成し
、皮膜を硬化しつつ上記気体発生物質を気化させて多孔
質な感湿部を製造するという方法により、簡単に乾湿材
料を製造でき、通常の金属酸化物焼結型のものに比べて
低温焼成で済み、省エネルギー性に即しておりまた被膜
強度も比較的高くかつより良好な感湿特性を有する感湿
材料を製造でき、例えば、湿度センサや結露センサとし
て広く利用できるものである。
体、無機質材着および所定温度以上加熱すると気体を発
生する物質の混連物を絶縁基板上に塗布し、塗布物を被
酸化性雰囲気中において１０００℃以下の温度で焼成し
、皮膜を硬化しつつ上記気体発生物質を気化させて多孔
質な感湿部を製造するという方法により、簡単に乾湿材
料を製造でき、通常の金属酸化物焼結型のものに比べて
低温焼成で済み、省エネルギー性に即しておりまた被膜
強度も比較的高くかつより良好な感湿特性を有する感湿
材料を製造でき、例えば、湿度センサや結露センサとし
て広く利用できるものである。
第１図はこの発明の一実施例による湿度センサの斜視図
、第２図はこの発明による湿度センサと従来の湿度セン
サを比較する相対湿度−抵抗値特性図すなわち感湿特性
図である。 図において（２）は電極、）（４）は導線、（１）は基
板、（３）は感湿部、（Ａ）はこの発明の湿度センサの
特性、（Ｂ）は従来例の特性である。
、第２図はこの発明による湿度センサと従来の湿度セン
サを比較する相対湿度−抵抗値特性図すなわち感湿特性
図である。 図において（２）は電極、）（４）は導線、（１）は基
板、（３）は感湿部、（Ａ）はこの発明の湿度センサの
特性、（Ｂ）は従来例の特性である。
Claims (3)
- （１）有機珪素化合物重合体、無機質材料および所定温
度以上に加熱すると気体を発生する物質を混練する工程
、混練物を絶縁基板上に皮膜状に塗布する工程、ならび
に塗布物を非酸化性雰囲気中において１０００℃以下で
焼成し、上記気体発生物質を気化させて感湿部を形成す
る工程を施すことを特徴とする感湿材料の製造方法。 - （２）非酸化性雰囲気にて、上記塗布物を焼成する温度
が３５０℃〜１０００℃の範囲であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の感湿材料の製造方法。 - （３）無機質材料が金属酸化物であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の感湿材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57157310A JPS5946003A (ja) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | 感湿材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57157310A JPS5946003A (ja) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | 感湿材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5946003A true JPS5946003A (ja) | 1984-03-15 |
Family
ID=15646873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57157310A Pending JPS5946003A (ja) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | 感湿材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5946003A (ja) |
-
1982
- 1982-09-09 JP JP57157310A patent/JPS5946003A/ja active Pending
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