JPS60186747A - 感湿材料の製造方法 - Google Patents

感湿材料の製造方法

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JPS60186747A
JPS60186747A JP59042534A JP4253484A JPS60186747A JP S60186747 A JPS60186747 A JP S60186747A JP 59042534 A JP59042534 A JP 59042534A JP 4253484 A JP4253484 A JP 4253484A JP S60186747 A JPS60186747 A JP S60186747A
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英興 内川
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    • 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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、電気抵抗値の変化により雰囲気の相対湿度
を検知する湿度センサー用の感湿材料に関するものであ
る。
〔従来技術1 昨今では、前記のような機能を有する感湿材料としては
1雰囲気に対して物理的、化学的に安定であり強度も高
い金属酸化物系セラミックスが最も多く用いられてさた
。このような従来のセラミックスからなるものの感湿メ
カニズムは、水蒸気が多孔質なセラミック表面で解離し
て生じた水素イオン(H+)の濃度が9周囲の相対湿度
によって異なるため、感湿部の電気抵抗値が変化するこ
とを利用したものである。そして、このH+は、下記刊
行物に示されるように相対湿度が低い場合には。
表面に生、成している水酸基上をホッピングにより伝導
し、相対湿度が高い場合には、水和したH”が水溶液中
と同様に水膜を伝導するとされている(刊行物、即ち、
 J、HoAndereon and G、A、Par
ks 二雑誌名: J、Phys、 Ohem、第12
巻、第3662頁1968年発行)。一方、湿度センサ
ーを空調機による自動湿度コントロール等の用途に使用
する場合、駆動および検知回路」二の使い易さの点でよ
り低い電気抵抗値を有する湿度センサーが要望されてい
る。
しかし、」1記のよりなH+による電気伝導を利用する
ものであって、しかもある程度良好な感度を有するセン
サーである限り、その電気抵抗値には。
下限値(おおむね相対湿度50%で50OKΩ程度。
90%で20KG程度)があり、電気抵抗値がより低く
使い易いセンサーは得られ難いのが現状であつた。
また、H+による電気伝導を利用する従来の大部分のセ
ラミック感湿材料では、空気中での使用または放置によ
って水(湿気)の吸脱着がくり返されると、OH基が表
面に安定化化学吸着されてしまうために、センサーの抵
抗値が経時的に大きく変化してしまうととが避けられな
いので、これを初期特性にまで復帰させるには、実開昭
55−161248゜55−161249 、特開昭5
2−61788 、54−70895 。
54−101399.55−87941.56−254
2.56−i09044゜56−160649号公報な
どに見られるように、感湿材料の周囲、カバー、基板内
、電極等にヒーターを設け、感湿材料を500〜600
゛Oに通電加熱することによって変化した特性を初期特
性にまで復帰させることが行なわれている。しかし、こ
の方法は経済的、省エネルギー的および安全的に見て好
ましいとは言えないものである。
〔発明の概要〕
この発明は上記従来のものの欠点を除去するためになさ
れたもので、アルカリ金属の酸化物、複合酸化物、水酸
化物および酸素酸塩のアルカリ金属化合物の内の少な(
とも一種と、有機けい素化合物重合体、並びにゼオライ
トを含有する組成物の焼成残留物を用いることにより、
経時劣化防止用の加熱装置(ヒーター)を必ずしも必要
とせずとも長期間感湿特性の安定した感湿材料を提供す
ることを目的とする。
〔発明の実施例〕
この発明の一実施例に係わる有機けい素化合物重合体と
しては1例えばメチルフェニルシリコーン、メチルシリ
コーンおよびエポキシ樹脂変性メチルシリコーンなどの
オルガノポリシロキサンの初期重合物をトルエンおよび
キシlノンなどの溶剤に溶解した市販のシリコーンフェ
スを用い、これらは焼成して多孔質化し、アルカリ金属
およびゼオライトを結合する結a剤として働(。
この発明の一実施例に係わるアルカリ金属化合物として
は、アルカリ金属の酸化物、複合酸化物。
水酸化物および酸素酸塩のうち少なくとも一種のものを
用いる必要がある。なぜなら1発明者はアルカリ金属の
他の化合物(塩化物等)についても実施例と同様の実験
を行なったところ、耐水性が不良であって経時変化を生
じ易く、ゼオライトの複合効果を期待できないことが確
認されたからである。
この発明の一実施例に係わるゼオライトとしてC1,天
然および合成のアルミノケイ酸塩を用いることができる
。Na塩が一般的であり1合成ゼオライト類が市販され
ているため入手し易い。
なお、この発明の一実施例の感湿材料が皮膜の造膜効果
、乾燥および硬化促進、亀裂防止並びに下地基板への接
着性向上の目的で以下に示す金属酸化物等の無機質材料
粉末を添加剤として含有することがある。
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 第1図は、この発明の一実施例の感湿材料を用いた湿度
センサーの斜視図であり1図において。
(1)は絶縁基板、(2)は電極、(3)は感湿皮膜、
(4)はリード線である。
即ち、アルミナの絶縁基板(1)上に、Pt−Pd合金
系ペーストにて0.2 mm間隔で10対の(し形状の
電極(2)をスクリーン印刷(、、ptのリード線(4
)を取り付は後焼付けを行なった。この上に、下記組成
例1.の組成物にシンナーを加えて撹拌機にて混線後、
混合物を浸漬処理により、約5 Q 7zmの厚さに塗
布し、80°010分間の予備焼成後、600’0で3
0分間焼成して感湿皮膜(3)を得、第1図のようなこ
の発明の一実施例の感湿材料を用いた湿度センサーを製
作した。
組成例1゜ 添加剤: Al2O39,471 マイカ 1.4〃 硬化剤(アミン)50〃 このようにして製作したこの発明の一実施例の感湿材料
を用いた湿度センサーと、感湿皮膜に+250’0で4
時間焼結したAl2O3−MgO−ZnO系セラミック
スを用い、他は第1図の場合と同様にして得だ従来タイ
プのセラミック湿度センサーとの両サンプルにより、感
湿特性(相対湿度(%)−電気抵抗((1) )とその
経時変化を比較測定したところ、第2図の結果が得られ
た。なお、印加電圧は交流1v。
50 tlzである。第2図において1曲線(A1)お
よび(A2)は従来タイプのものの初期および6か月間
室内放置後の感湿特性を示し1曲線(B1)および(B
2)はこの発明の一実施例の感湿材料を用いたものの初
期および6か月間室内放置後の感湿特性である。
この図から明らかなように、従来のH十伝導タイプのセ
ラミックスを感湿材料に用いた湿度センサーは、6か月
間放置後には、抵抗値が初期と比べて2桁はど大となり
、感湿機能もかなり低下してしまったのに対して、この
発明の一実施例の感湿材料を用いた湿度センサーは、6
か月間放置後にはわずかに抵抗値が小となったのみであ
り、感湿機能の低下も茸られなかった。また、初期の感
湿特性曲線(A1)および(B1)を比較するとわかる
ように。
この発明の一実施例の感湿材料を用いたものの方が従来
のものよりも抵抗値が1桁以上小さく、たとえば相対湿
度50%では50にΩ、90φでは1にΩであるため3
回路上使い易いものである。この発明の感湿材料の抵抗
値が低い理由は、伝導形式がH+伝導ではなく、吸着水
の水相によるアルカリ金属イオン(この場合はLi)に
よる伝導であるために、各相対湿度において感湿材料表
面に吸着した水の中をこのイオンが動くことができるた
めと考えられる。この場合、添加したゼオライトは。
よく知られているように、微細な三次元カゴ状構造を有
しており、伝導に寄与するアルカリ金属イオンは、湿気
がほとんどない場合にはこのカゴ状構造中に存在し、湿
度が上がって(ると、H2Oによって外に呼び出されて
吸着水中に溶出するものと考えられる。すなわち、ゼオ
ライトは、アルカリ金属イオンを安定に存在させ、かつ
その出入りを円滑に行なわせる役目を成すものと推察さ
れる。
実施例2゜ 下記組成例2.0組成物にシンナーを加えて撹拌機にて
混練後、混練物を実施例1.と同様に電極およびリード
線を形成したアルミナ基板上にハケ塗りにて約40μm
の厚さに塗布した。ついで、 80 ’030分間の乾
燥後、850°Cで1.5時間焼成して感湿皮膜を得、
第1図と同様の湿度センサーを製作した。
組成例2゜ アルカリ金属酸素酸塩: Na2CO1521,4#添
加物:Tj02 5.2 rr Mg6(E1140+o)(OH)24.3 sこのよ
うにして製作したこの発明の他の実施例の感湿材料を用
いた湿度センサーと、感湿材料として1450℃で5時
間焼結したCr2O3−0aO系セラばツクスを用い、
他は第1図の場合と同様の従来タイプのセラミック湿度
センサーとの両ザンゾルにより、感湿特性(相対湿度(
%)−電気抵抗(Ω))とその経時変化を実施例1.0
場合と同様に測定した。この場合、経時劣化を促進する
ために1両センサーを60°0.相対湿度95%の恒温
恒湿槽中に300時間放置した後の感湿特性を測定し、
て初期特性と比較した。その結果を第3図に示す。第3
図において1曲線(C1)および(C2)は、従来タイ
プのものの初期および劣化促進テスト後の特性を示し1
曲線(Dl)および(B2)は、この発明の他の実施例
の感湿材料を用いたものの初期および劣化促進テスト後
の特性である。第3図から、この発明の他の実施例の感
湿材料を用いたものは、従来タイプのものに比べて初期
特性において約1桁抵抗値が低く、まだ従来タイプのも
のは、劣化促進テスト後には抵抗値が2桁はど大となっ
てしまったのに対して、この発明の他の実施例の感湿材
料を用いたものは、テスト後も抵抗値がやや小となった
のみであることが明らかである。なお、劣化促進テスト
において、従来タイプのものの初期特性が太ざく変化V
−た理由は、やはりOH基の強い化学吸着と吸着水の毛
細管凝縮にともなうセラミックの微細構造中における粒
子の体積膨張による細孔の閉塞が主であると推察される
。また、この発明の他の実施例の感湿材料を用いたもの
ではこの場合もゼオライト中に安定に存在する水和した
Naが感湿皮膜中を移動するという伝導形成をとるもの
と考えられる。
実施例3 F記組成例3.〜5の組成物を用いて、実施例1.。
2と同様に1〜て第1図のようなこの発明の他の実施例
の感湿材料を用いた湿度センナ−をそれぞれ製作して、
感湿特性(相対湿IW((6)−電気抵抗(Q))とそ
の経時変化を調べだ。その結果、実施例1.お」;び2
.の場合と同様に、これらのこの・発明の他の実施例の
感湿材料を用いた湿度センサーは、OH基の固着昏′乙
Yる感湿特性の経時変化がほどんどないものであること
が判明した。
組成例3 アルカリ金@複合酸化物: B2Cr204 6.3 
・添加剤、マイカ 6.+ N Fθ205 13,9 r+ 組成例44 アルカリ金属水酸化物 KOH9,3II添加剤’ C
r2O35,Q u A1205 6,1rr ベントナイト44 ノ1 組成例5 アルカリ金属酸素酸j盆: Li2804 8.(i 
n実施例4 組成例1の組成物を用い、焼成温度を変化させて実施例
1と同様に湿度センサーを製作17.その感7W特性(
相対湿度(%)−電気抵抗(Ω))について調査した。
代表例として、第4図に450’0および550′(]
焼成の場合の初期感湿特性とその室内放置6か力抜の・
変化を示す、っ第4図において1曲線(El)は450
°0焼成のもの、 (FT)ば550 ’O焼成のもの
の初!lt感湿特性、 (B2)および(F’2)はそ
れぞれのものの67))月間室内放置級の感湿特性であ
る。この図の(El)および(B2)力・ら111かる
よ5に、焼成温度が500“O以−1:の場合には、自
機Vf′い素化合物重合体の熱分解が不十分でk)るん
―め感度が低く、かつ経時的に低抵抗化を生じ易い。こ
ii、、 yc対して5QO’O以上で焼成し、た場合
には(FT)、 (P2)ならびに第2図の(131)
、(B2)かられかるよつQ′ζ有機分の分解がかなり
進fB’るため、感度が良好であり、かつ感湿特性の経
時変化を生l二(・・Cくいことが判明した。まだ。
他の組成例のものについても同様の調査を行な、つんと
ころ、」1記と同一の結果が得られた・したがって、こ
の発明の実施例の感湿材料は、soo’o以上の焼成で
得られるのが好ましい。又、1200’O以−ヒでは焼
結1〜で焼成物が多孔質化せず感度が得られず好ましく
ない。
〔発明の効果〕
以上説明1〜だとおり、この発明は、アルカリ金属の酸
化物、複合酸化物、水酸化物および酸素酸塩のアルカリ
金属酸化物の内の少なくとも−・種と。
有機けい素化合物重合体、01コび(゛こゼオラ・イト
を含有する組成′物の焼成残留物を用い仏、−とにより
経時劣化防IF用の加熱装置4(ヒーター )を必ずし
も必要とぜずとも長期間感湿特性の安定した感湿材料を
得ることができ1例えば湿度センサーに慣用である。
【図面の簡単な説明】
第1図&.J、、、一の発明り一実施例の感7々14.
4材領用いた湿度センサーの斜視図,第2図j6よび第
3図は,それぞれこの発明の実施例の感湿{オ訓を用い
た湿度センナ−と従来の湿度センサーを比較する感湿特
性図.第4図は,この発明の一実施例の感湿材料を用い
た湿度センサーの各焼成温度における感湿特性図−(!
必る。 図において、(1)は絶縁基板、 +21は電極、(3
)は感湿皮膜、(4)はリー ド線(AT)、 (A2
)、 (C1)、 (02)は比較従来例の感湿特性、
 (B1)、 (132)、 (DI)、 (B2)。 (’h)、 (H”2)、 (Fl)、 (F2)はこ
の発明の実施例の感湿材料令・用いた種度センサーの感
湿特性である。 代理人大岩増雄 第1図 第2図 相鮨湿渡 (幻 第3図 21目 幻 湿 度 (刈 第4図 相対湿度(蜀

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルカリ金属の酸化物、腹合酸化物、水酸化物および酸
    素酸塩のアルカリ金属化合物の内の少なくとも一種と、
    有機けい素化合物重合体、並びにゼオライトを含有する
    組成物の焼成残留物から成る感湿材料。
JP59042534A 1984-03-06 1984-03-06 感湿材料の製造方法 Granted JPS60186747A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0242834A2 (en) * 1986-04-24 1987-10-28 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Humidity-sensing component composition

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