JPS5948647A - 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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- JPS5948647A JPS5948647A JP57159368A JP15936882A JPS5948647A JP S5948647 A JPS5948647 A JP S5948647A JP 57159368 A JP57159368 A JP 57159368A JP 15936882 A JP15936882 A JP 15936882A JP S5948647 A JPS5948647 A JP S5948647A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating 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
- G01N27/121—Investigating 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
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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
ケ利用した感湿材料の製造方法に関するものである。
ケ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湿度センサとして
は雰囲気圧対して物理・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(用いられてきた
。このような従来の湿度センサは、金属酸化物の粉末乞
高温(1200〜1500℃)で焼結して製作し9機械
的強度を高めていた。しかしながら、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)Z起こすため、有効感湿表面積が
減少してしまい、感度低下をぎたすこと、および高温で
の焼結時にクラックが生じやすいため、却って機械的強
度の低減ケ招くなどの欠点があり、また高温で焼結する
ため省エネルギー的にも好ましく(2) 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、高温
度領域に限られているものが多かった。
は雰囲気圧対して物理・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(用いられてきた
。このような従来の湿度センサは、金属酸化物の粉末乞
高温(1200〜1500℃)で焼結して製作し9機械
的強度を高めていた。しかしながら、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)Z起こすため、有効感湿表面積が
減少してしまい、感度低下をぎたすこと、および高温で
の焼結時にクラックが生じやすいため、却って機械的強
度の低減ケ招くなどの欠点があり、また高温で焼結する
ため省エネルギー的にも好ましく(2) 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、高温
度領域に限られているものが多かった。
この発明は、現在の湿度センサの主流であるセラミック
湿度センサが持つ上記のような欠点乞解消し、湿度の検
出感度が優れかつ、測定可能湿度範囲が広く、従来のも
のよりも低温焼成で済み製造方法も容易であり、さらに
機械的強度も犬である感湿材料の製造方法を提供するも
のである。
湿度センサが持つ上記のような欠点乞解消し、湿度の検
出感度が優れかつ、測定可能湿度範囲が広く、従来のも
のよりも低温焼成で済み製造方法も容易であり、さらに
機械的強度も犬である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と無機質
材料の混線物乞絶縁基板上に塗布し、塗布物から溶剤を
揮発させた後、一旦250℃以下の温度で加熱し、架橋
硬化させ、その後、1ooo℃以下の温度で焼成して多
孔質な感湿部を形成させることによる感湿材料の製造方
法に関する。
材料の混線物乞絶縁基板上に塗布し、塗布物から溶剤を
揮発させた後、一旦250℃以下の温度で加熱し、架橋
硬化させ、その後、1ooo℃以下の温度で焼成して多
孔質な感湿部を形成させることによる感湿材料の製造方
法に関する。
この発明に用いられる有機珪素化合物重合体はシロキサ
ン結合(−s 1−o−s 1−o−)の側鎖に炭1 化水素基が結合した構造になっており、これを250℃
以下の温度で加熱すると架橋重合がおきて硬い皮膜が形
成される。そしてさらに焼成温度を(3) 上昇させると炭化水素の分解が促進され上記皮膜の表面
が多孔質化してくる。このため内部の含有・物質が除々
に表面に露出する。
ン結合(−s 1−o−s 1−o−)の側鎖に炭1 化水素基が結合した構造になっており、これを250℃
以下の温度で加熱すると架橋重合がおきて硬い皮膜が形
成される。そしてさらに焼成温度を(3) 上昇させると炭化水素の分解が促進され上記皮膜の表面
が多孔質化してくる。このため内部の含有・物質が除々
に表面に露出する。
この発明で用いる感湿材となる無機質材料としては1例
えばTlO2,s1o29Mgo、cr2o3゜MO0
3e ’e203などの金属酸化物や、G、、se。
えばTlO2,s1o29Mgo、cr2o3゜MO0
3e ’e203などの金属酸化物や、G、、se。
v+ zr + Cr HTi + M□ などの金
属及び炭酸塩。
属及び炭酸塩。
硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、蓚酸塩、アルコキシドなど熱
酸化により金属酸化物を生成するものである。
酸化により金属酸化物を生成するものである。
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が用いられる。
に耐える絶縁材料板が用いられる。
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)の初期重合体ン
キシレーンに溶解したシリコーンフェスを結合剤の出発
原料として用い、これにシリコ−(4) ンワニスの2倍の重量の粉末状TiQ2* および全
体の重量に対してそれぞれ10%に相当する粉末状のM
oo3.金属■および(lacos’r:含有させたも
のを攪拌機にて混合した混線物をディッピングによりア
ルミナ絶縁基板上に厚さ約40μmの皮膜状に塗布した
。このものを大気中にて10分間放置した後乾燥炉中で
80℃の温度で溶剤を揮発させた。さらに、このものを
電気炉にてiso℃で1゜分間1次に250℃で20分
間の熱硬化処理を行ない皮膜を硬化させたものン多数個
製造した。
キシレーンに溶解したシリコーンフェスを結合剤の出発
原料として用い、これにシリコ−(4) ンワニスの2倍の重量の粉末状TiQ2* および全
体の重量に対してそれぞれ10%に相当する粉末状のM
oo3.金属■および(lacos’r:含有させたも
のを攪拌機にて混合した混線物をディッピングによりア
ルミナ絶縁基板上に厚さ約40μmの皮膜状に塗布した
。このものを大気中にて10分間放置した後乾燥炉中で
80℃の温度で溶剤を揮発させた。さらに、このものを
電気炉にてiso℃で1゜分間1次に250℃で20分
間の熱硬化処理を行ない皮膜を硬化させたものン多数個
製造した。
これに続いてこのものをさらに空気中にて600℃の温
度で2時間焼成し、湿度センサを製造した。
度で2時間焼成し、湿度センサを製造した。
実施例2
実施例1における2度目の600℃での焼成を。
空気中の雰囲気で行なう代わりにアルゴンガス雰囲気で
行ない、他は実施例1と同様にして多数個の湿度センサ
を製造した。
行ない、他は実施例1と同様にして多数個の湿度センサ
を製造した。
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。
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
+ ”t リード線を取付けた後焼付を行なったもの
である。
+ ”t リード線を取付けた後焼付を行なったもの
である。
交流印加試験
実施例1及び2と従来の最も一般的な湿度センサである
SiOS102−A 系セラミック湿度センサについて
交流IV’に印加して相対湿度(へ)変化による電気抵
抗値(Ω)の変化(感湿特性)Z調べた。この結果を第
2図に示す。図において曲線(A)は実施例1で得られ
たこの発明による感湿材料を用いた湿度センサの感湿特
性であり1曲線(B)は実施例2で得られたこの発明に
よる感湿材料を用いた湿度センサの感湿特性であり9曲
線(0)は従来の5102−A7!203系セラミック
湿度センサの感湿特性を示す。これより+ 5i02
−A73203 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の変化率か小さ
くなっており、特に50%RH以下の低湿度Y検知する
センサとして用いるには電気抵抗値が高すぎて好ましく
ない。このものに対し、この発明による感湿材料Z用い
た湿度センサは、第2図中の曲線(AL (B)よりわ
かるように。
SiOS102−A 系セラミック湿度センサについて
交流IV’に印加して相対湿度(へ)変化による電気抵
抗値(Ω)の変化(感湿特性)Z調べた。この結果を第
2図に示す。図において曲線(A)は実施例1で得られ
たこの発明による感湿材料を用いた湿度センサの感湿特
性であり1曲線(B)は実施例2で得られたこの発明に
よる感湿材料を用いた湿度センサの感湿特性であり9曲
線(0)は従来の5102−A7!203系セラミック
湿度センサの感湿特性を示す。これより+ 5i02
−A73203 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の変化率か小さ
くなっており、特に50%RH以下の低湿度Y検知する
センサとして用いるには電気抵抗値が高すぎて好ましく
ない。このものに対し、この発明による感湿材料Z用い
た湿度センサは、第2図中の曲線(AL (B)よりわ
かるように。
50%RH以下の低湿度側でも比較的電気抵抗値が小さ
く、また低湿度側から高湿度側までの全領域において電
気抵抗値の変化率が太きいという良好な感湿特性を有し
ている。
く、また低湿度側から高湿度側までの全領域において電
気抵抗値の変化率が太きいという良好な感湿特性を有し
ている。
比較例1
実施例1における160℃で10分間1次に250℃で
20分間の熱硬化処理を省略し、他は実施例1と同様に
して湿度上ンサ馨製造した。
20分間の熱硬化処理を省略し、他は実施例1と同様に
して湿度上ンサ馨製造した。
比較例2
比較例1における600℃での焼成乞、空気中の雰囲気
で行なう代わりにアルゴンガス雰囲気で行ない他は比較
例1と同様にして湿度センサを製造した。
で行なう代わりにアルゴンガス雰囲気で行ない他は比較
例1と同様にして湿度センサを製造した。
皮膜強度試験
実施例1.2及び比較例1.2と従来の最も一般的であ
る8102−AI!203 系セラミック湿度センサ
を、沸騰水中に30分間浸漬させ皮膜の加速劣(7) 化を行なった。この結果、この発明の160〜250℃
の熱硬化処理を行なった実施例1.2及び従来の810
2−A7203 系セラミック湿度センサは、いずれも
皮膜の剥離、クラックなどは全(生じず、また試験後の
感湿特性もほとんど変化が見られず。
る8102−AI!203 系セラミック湿度センサ
を、沸騰水中に30分間浸漬させ皮膜の加速劣(7) 化を行なった。この結果、この発明の160〜250℃
の熱硬化処理を行なった実施例1.2及び従来の810
2−A7203 系セラミック湿度センサは、いずれも
皮膜の剥離、クラックなどは全(生じず、また試験後の
感湿特性もほとんど変化が見られず。
この発明の方法を用いた実施例1.2の湿度センサは物
理的・化学的に安定であり、また皮膜強度も高いもので
あることが確認された。一方、160〜250℃の熱硬
化処理ビ行なわなかった比較例1゜2の湿度センサは、
劣化前に既にクラックが生じており簡単に剥離が起きる
状態にあった。このものを沸騰水中に浸漬すると、しだ
いに皮膜の剥離が起きた。又、劣化後の感湿特性は、電
気抵抗値の増加や相対湿度変化による電気抵抗値の変化
率の著るしい減少が見られ、湿度センサとして好ましく
ない。
理的・化学的に安定であり、また皮膜強度も高いもので
あることが確認された。一方、160〜250℃の熱硬
化処理ビ行なわなかった比較例1゜2の湿度センサは、
劣化前に既にクラックが生じており簡単に剥離が起きる
状態にあった。このものを沸騰水中に浸漬すると、しだ
いに皮膜の剥離が起きた。又、劣化後の感湿特性は、電
気抵抗値の増加や相対湿度変化による電気抵抗値の変化
率の著るしい減少が見られ、湿度センサとして好ましく
ない。
従って、この発明による感湿材料の製造工程において、
シリコーンフェスと無機質材料の液状混線物の溶剤を揮
発したものは、焼成する前に必ず160℃〜250ηの
温度範囲内で熱処理2行わなけ(8) ればならず、これにより有機珪素化合物重合体がさらに
架橋重合を起こして、混入物を強固に結合することによ
り強度の高い良好な皮膜が得られることが証明された。
シリコーンフェスと無機質材料の液状混線物の溶剤を揮
発したものは、焼成する前に必ず160℃〜250ηの
温度範囲内で熱処理2行わなけ(8) ればならず、これにより有機珪素化合物重合体がさらに
架橋重合を起こして、混入物を強固に結合することによ
り強度の高い良好な皮膜が得られることが証明された。
250℃ 以上では有機珪素化合物のシロキサン結合の
側鎖の炭化水素基の分解が開始し、160℃以下では架
橋重合に時間がかかり過ぎるのである。又、この場合、
有機アルミ化合物、有機チタン化合物およびアミンなど
の硬化促進剤や触媒等を用いてもよいものとする。ただ
し、硬化剤により常温で架橋、硬化させると、最終焼成
でクラックが生じやすいことが判明した。
側鎖の炭化水素基の分解が開始し、160℃以下では架
橋重合に時間がかかり過ぎるのである。又、この場合、
有機アルミ化合物、有機チタン化合物およびアミンなど
の硬化促進剤や触媒等を用いてもよいものとする。ただ
し、硬化剤により常温で架橋、硬化させると、最終焼成
でクラックが生じやすいことが判明した。
ところで、この発明において焼成温度は1000℃以下
望ましくは300〜800℃の温度範囲でなければなら
ないっ なぜなら、300℃以下の焼成では、有機珪素化合物重
合体の熱分解に時間がかかり過ぎ、所定時間では、電気
抵抗値が高(、皮膜硬度が小さく、又。
望ましくは300〜800℃の温度範囲でなければなら
ないっ なぜなら、300℃以下の焼成では、有機珪素化合物重
合体の熱分解に時間がかかり過ぎ、所定時間では、電気
抵抗値が高(、皮膜硬度が小さく、又。
十分な感湿特性も得られない。又、800℃以上の焼成
では、有機珪素化合物重合体の分解が短時間で進みすぎ
て、シロキサン結合の側鎖に結合して(9) いる炭化水素基が完全に焼失し去り、セラミック湿度セ
ンサと同様の感湿特性を有するようになるからである。
では、有機珪素化合物重合体の分解が短時間で進みすぎ
て、シロキサン結合の側鎖に結合して(9) いる炭化水素基が完全に焼失し去り、セラミック湿度セ
ンサと同様の感湿特性を有するようになるからである。
さらに、この発明の実施例において、感湿材を絶縁基板
上に塗布する工程は、シリコーンフェスと無機質材料の
液状混線物を用いるので、皮膜状に形成させやすい。
上に塗布する工程は、シリコーンフェスと無機質材料の
液状混線物を用いるので、皮膜状に形成させやすい。
また、セラミックは、1ooo℃以上の高温で金属酸化
物Z焼結させてなるのに対し、この発明の実施例による
感湿材料はシリコーンが混入物の結合剤であるため、2
50℃以下の低温で硬化か起ぎかつ300℃〜800℃
の低温焼成で済むので、低温でも成型性が良く、製造工
程も容易であり省エネルギー性に即しているのである。
物Z焼結させてなるのに対し、この発明の実施例による
感湿材料はシリコーンが混入物の結合剤であるため、2
50℃以下の低温で硬化か起ぎかつ300℃〜800℃
の低温焼成で済むので、低温でも成型性が良く、製造工
程も容易であり省エネルギー性に即しているのである。
以上説明したとうり、この発明は、有機珪素化合物重合
体と無機質材料の混線物を絶縁基板上に塗布し、塗布物
から溶剤を揮発させた後、一旦250℃以下の温度で加
熱し、架橋硬化させ、その後、1000℃以下の温度で
焼成して多孔質な感湿部を製造するという方法により、
簡単に感湿材料(10) を製造でき1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皮膜強
度も比較的高(かつより良好な感湿特性Z有する感湿材
料を製造でき1例えば、湿度センサや結露センサとして
広(利用できるものである。
体と無機質材料の混線物を絶縁基板上に塗布し、塗布物
から溶剤を揮発させた後、一旦250℃以下の温度で加
熱し、架橋硬化させ、その後、1000℃以下の温度で
焼成して多孔質な感湿部を製造するという方法により、
簡単に感湿材料(10) を製造でき1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皮膜強
度も比較的高(かつより良好な感湿特性Z有する感湿材
料を製造でき1例えば、湿度センサや結露センサとして
広(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
サン比較する相対湿度−抵抗値時は感湿部、 (A)、
(B)はこの発明の湿度センサの特性。 (0)は従来例の特性である。 代理人 葛野信− (11) 峯1 図 率Z必 肋 り寸 湿& (Z) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭57−139368号2
、発明の名称 感湿材料の製造方法3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片由仁
八部 4、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
三菱電機株式会社内 氏 名(6699) 弁理士 葛 野 信
−1(連絡先03(213)3421特許部) 伯) 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 6、補正の内界 明細書のオ8頁第15行の「著るしい」を「著しい」と
訂正する。 以上 (2)
、第2図はこの発明による湿度センサと従来の湿度セン
サン比較する相対湿度−抵抗値時は感湿部、 (A)、
(B)はこの発明の湿度センサの特性。 (0)は従来例の特性である。 代理人 葛野信− (11) 峯1 図 率Z必 肋 り寸 湿& (Z) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭57−139368号2
、発明の名称 感湿材料の製造方法3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片由仁
八部 4、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
三菱電機株式会社内 氏 名(6699) 弁理士 葛 野 信
−1(連絡先03(213)3421特許部) 伯) 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 6、補正の内界 明細書のオ8頁第15行の「著るしい」を「著しい」と
訂正する。 以上 (2)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 有機珪素化合物の初期重合体乞溶剤でフェス
化したものと無機質材料とを混練する工程、混練物を絶
縁基板上に皮膜状に塗布させる工程、塗布物から溶剤を
揮発させた後、塗布物乞250℃以下の温度で一旦架橋
硬化させる工程、および塗布物の硬化後、1000℃以
下の温度で焼成し多孔質化した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; 特許請求の範囲第1項記載のものにおいて。 上記塗布物を最初に焼成する温度が160℃〜250℃
の温度範囲内であることを特徴とする感湿材料の製造方
法。 (3) 特許請求の範囲第1項又は第2項記載のもの
において、上記塗布物を硬化後焼成する温度が300℃
〜800℃の温度範囲内であることを特徴とする感湿材
料の製造方法。 (1) (4) 特許請求の範囲第1項記載のものにおいて。 無機質材料が熱酸化により金属酸化物を生成するもので
あることを特徴とする感湿材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57159368A JPS5948647A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 感湿材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57159368A JPS5948647A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 感湿材料の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5948647A true JPS5948647A (ja) | 1984-03-19 |
Family
ID=15692304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57159368A Pending JPS5948647A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 感湿材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5948647A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61147137A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 感湿材料の製造方法 |
JPS61147141A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 感湿材料の製造方法 |
JPS61147135A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 感湿材料の製造方法 |
US5236869A (en) * | 1991-02-14 | 1993-08-17 | Fujitsu Limited | Method of producing semiconductor device |
-
1982
- 1982-09-13 JP JP57159368A patent/JPS5948647A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61147137A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 感湿材料の製造方法 |
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JPH052098B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1993-01-11 | Mitsubishi Electric Corp | |
JPH052099B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1993-01-11 | Mitsubishi Electric Corp | |
JPH052100B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1993-01-11 | Mitsubishi Electric Corp | |
US5236869A (en) * | 1991-02-14 | 1993-08-17 | Fujitsu Limited | Method of producing semiconductor device |
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