JPS60198447A - 感湿材料 - Google Patents
感湿材料Info
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- JPS60198447A JPS60198447A JP59054806A JP5480684A JPS60198447A JP S60198447 A JPS60198447 A JP S60198447A JP 59054806 A JP59054806 A JP 59054806A JP 5480684 A JP5480684 A JP 5480684A JP S60198447 A JPS60198447 A JP S60198447A
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- sensitive material
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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】
（発明の技術分野〕
この発明は、電気抵抗値の変化により湿度を検知する湿
度セ／すに用いる感湿材料に関するものである。
度セ／すに用いる感湿材料に関するものである。
従来の感湿材料は１例えば特開昭５２−６１１８８゜特
開昭５４−７０８９５ 、特開昭５５−８７９４１ 、
および特開昭５６−２５４２号公報などで示されている
ような金属酸化物および金属酸化物系セラミックのもの
が主流である。しかし、これらは、空気中での使用また
は放置により水（湿気）の吸脱着が（り返されると、Ｏ
Ｈ基が強く表向に固着（化学吸着）されてしまうために
感湿材料自体の抵抗値が太さく変化し、湿度検知（感湿
）機能が低トしてしまうことが欠点であった。そして、
劣化状態では。
開昭５４−７０８９５ 、特開昭５５−８７９４１ 、
および特開昭５６−２５４２号公報などで示されている
ような金属酸化物および金属酸化物系セラミックのもの
が主流である。しかし、これらは、空気中での使用また
は放置により水（湿気）の吸脱着が（り返されると、Ｏ
Ｈ基が強く表向に固着（化学吸着）されてしまうために
感湿材料自体の抵抗値が太さく変化し、湿度検知（感湿
）機能が低トしてしまうことが欠点であった。そして、
劣化状態では。
通常５００〜６００’（３以−ヒ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／こがって、セラ
ミックを感湿材料に用いた湿度センサの中には。
性能まで復帰しなくなってしまう。し／こがって、セラ
ミックを感湿材料に用いた湿度センサの中には。
この点を解消するために、感湿部ヲ５００〜６００°Ｃ
に加熱するためのヒータおよびその駆動回路を備えたも
の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か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。
に加熱するためのヒータおよびその駆動回路を備えたも
の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か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、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、有機けい素化合物重合体および２価の金
属イオンの一部をアルカリ金属イオンで置換したフェラ
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。
されたもので、有機けい素化合物重合体および２価の金
属イオンの一部をアルカリ金属イオンで置換したフェラ
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。
長期間感湿特性が安定で、検出感度の高い感湿材料を得
ることを目的とする。
ることを目的とする。
この発明に係わる有機けい素化合物重合体としては９例
えばメチルフェニルクリコーンおよびメチルシリコーン
等のけい素樹脂、エポキシ変性シリコーンおよびアクリ
ル変性シリコーン等の変性タイプのけい素樹脂、シリコ
ーンオイル、並びにシリコーンゴムなどを主成分とする
組成物が用いられるっこのような有機けい素化合物重合
体は。
えばメチルフェニルクリコーンおよびメチルシリコーン
等のけい素樹脂、エポキシ変性シリコーンおよびアクリ
ル変性シリコーン等の変性タイプのけい素樹脂、シリコ
ーンオイル、並びにシリコーンゴムなどを主成分とする
組成物が用いられるっこのような有機けい素化合物重合
体は。
種類によっても多少異なるが、およそ４００°Ｃ以上に
温度を上げると、シロキサン結合の側鎖の有機基が熱酸
化分解し、気体を発生して、アモルファス５１０２を主
体とする抗水性の高い多孔質体になることを発明者らは
既に見い出している。このように、有機け（・素化合物
重合体が多孔質化することにより内部の例えばフェライ
トが表面に露出され、また、生成した微細孔によって、
有効感湿表面積が増加して、多孔質体およびフェライト
の有する特性が十分に発揮されて、優れた感湿機能を示
すものと考えられる。
温度を上げると、シロキサン結合の側鎖の有機基が熱酸
化分解し、気体を発生して、アモルファス５１０２を主
体とする抗水性の高い多孔質体になることを発明者らは
既に見い出している。このように、有機け（・素化合物
重合体が多孔質化することにより内部の例えばフェライ
トが表面に露出され、また、生成した微細孔によって、
有効感湿表面積が増加して、多孔質体およびフェライト
の有する特性が十分に発揮されて、優れた感湿機能を示
すものと考えられる。
この発明に係わる２ １＋１１ｉの金槙イオンの一部を
アルカリ金楕イオンで置換したフェライトとじてｄ：。
アルカリ金楕イオンで置換したフェライトとじてｄ：。
例えばＬｉ２Ｏ−ＺｎＯ−Ｆｅ２ＪおよびＮａ −Ｚｎ
Ｆｅ２Ｏ４などを処理して得られるスピネル型アルカリ
フェライトが良く用いられる。一般に、アルカリ金属イ
オンで置換したフェライトは、水と作用して加水分解し
含水フェライトを生成する。したがって。
Ｆｅ２Ｏ４などを処理して得られるスピネル型アルカリ
フェライトが良く用いられる。一般に、アルカリ金属イ
オンで置換したフェライトは、水と作用して加水分解し
含水フェライトを生成する。したがって。
以下実施例で示したように、この発明の感湿材料を用い
た湿度センサが、高湿度側で著１−＜電気抵抗値が低下
しているのは、含水フェライトとなってイオン性が高く
なっているためと考えられる。
た湿度センサが、高湿度側で著１−＜電気抵抗値が低下
しているのは、含水フェライトとなってイオン性が高く
なっているためと考えられる。
さらに、原料中のフェライトの含有量が、焼成皮膜の皮
膜強度が保持される範囲内で多（する程。
膜強度が保持される範囲内で多（する程。
湿度の検出感度を高めることができる。即ち、含有量が
かなり多く約５０重址チ以」二となっても。
かなり多く約５０重址チ以」二となっても。
皮膜強度の保たれる範囲内では、皮膜は抗水性が比較的
高く、経時変化しにく（・。しかし、９５重量係以上で
は、結合剤が減り皮膜形成が行なわれなくなる。
高く、経時変化しにく（・。しかし、９５重量係以上で
は、結合剤が減り皮膜形成が行なわれなくなる。
なお、この発明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Ｆ地基板への接着
性向上の目的で、以下実施例ｔて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。
性向上の目的で、以下実施例ｔて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Ｆ突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
第１図は、この発明の実施例の感湿材料を用いた湿度セ
ンサの斜視図であり２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。
ンサの斜視図であり２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＋１１上に、Ｐｔ−Ｐｄ合金
系ペーストにて、＜シ形の電極（２）をスクリーン印刷
した。この上に、下記組成例１の組成物を撹拌機にて混
線後、混合物をディッピングにより約４０μｍの厚さに
塗布し７た。このものを８０℃、２０分間、２００℃、
２０分間の予備焼成後、５００℃。
系ペーストにて、＜シ形の電極（２）をスクリーン印刷
した。この上に、下記組成例１の組成物を撹拌機にて混
線後、混合物をディッピングにより約４０μｍの厚さに
塗布し７た。このものを８０℃、２０分間、２００℃、
２０分間の予備焼成後、５００℃。
１時間、 ｙｏｏ’ａ、 １時間半の焼成を行ない湿度
皮膜（３）とした。そして、ハンダによりＣｕ製のリー
ド線（４）を取付けて、第１図のようなこの発明の実施
例の感湿材料を用いた湿度センサを製作した。
皮膜（３）とした。そして、ハンダによりＣｕ製のリー
ド線（４）を取付けて、第１図のようなこの発明の実施
例の感湿材料を用いた湿度センサを製作した。
組成例１
フェライト系： Ｌｉ２０−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｊ系 ６０
重量％添加物：タルク ５重線チ 溶剤：キシレン １５重歇チ なお１組成例１におけるフェライトは、 Ｆｅ２Ｏ３゜
Ｌｉ２ｏおよびｚｎｏを２：１：１の混合物を充分に粉
砕し混合したものを約９００°０にて２時間焼成して得
られたもの（Ｚｎ１−２ｚＬｉｘＦｅ２＋Ｘ０４ ）を
用いた。
重量％添加物：タルク ５重線チ 溶剤：キシレン １５重歇チ なお１組成例１におけるフェライトは、 Ｆｅ２Ｏ３゜
Ｌｉ２ｏおよびｚｎｏを２：１：１の混合物を充分に粉
砕し混合したものを約９００°０にて２時間焼成して得
られたもの（Ｚｎ１−２ｚＬｉｘＦｅ２＋Ｘ０４ ）を
用いた。
また、添加物は、接着性改善の目的で加えられるもので
ある。
ある。
このように製作したこの発明の一実施例の感湿材料を用
いたセンサおよび比較として従来の一般的な５ｉ０２−
Ａｌ２Ｏ５系セラミック湿度センサについて、交流１
ｖを印加して相対湿度（チ）変化による電気抵抗ｆｉ＆
（Ω）変化（感湿特性）の室内放置における経時変化を
調べた。この結果を第２図に示す。
いたセンサおよび比較として従来の一般的な５ｉ０２−
Ａｌ２Ｏ５系セラミック湿度センサについて、交流１
ｖを印加して相対湿度（チ）変化による電気抵抗ｆｉ＆
（Ω）変化（感湿特性）の室内放置における経時変化を
調べた。この結果を第２図に示す。
第２図において１曲線体）および（Ｂ）は、各々この発
明の一実施例の感湿材料を用いたセンサの初期お、Ｌび
室内数１ｆｆｆ６ケ月後の感湿特性を示すものである。
明の一実施例の感湿材料を用いたセンサの初期お、Ｌび
室内数１ｆｆｆ６ケ月後の感湿特性を示すものである。
また１曲線（０）および（Ｄ）はセラミックセンサ初期
および室内放置６ケ月後の感湿特性を示すものである。
および室内放置６ケ月後の感湿特性を示すものである。
これより、この発明の一実施例の感湿材料を用いたセン
サは１曲線（Ａ）が示すように初期においで、高湿度側
で特に電気抵抗値の低下が著しく、電気抵抗値の変化率
が大きかった。例えば。
サは１曲線（Ａ）が示すように初期においで、高湿度側
で特に電気抵抗値の低下が著しく、電気抵抗値の変化率
が大きかった。例えば。
相対７是度が５０％から９５％の範囲で電気抵抗値が約
３桁以上変化し、９５％では１０Ωのオーダーとなり、
かなりの低抵抗を示した。また、室内放置６ケ月後にお
いて１曲線（Ｂ）が示すように、感湿特性は、はとんど
経時劣化していなかった。これに対し、セラミックセン
サは、初期においては。
３桁以上変化し、９５％では１０Ωのオーダーとなり、
かなりの低抵抗を示した。また、室内放置６ケ月後にお
いて１曲線（Ｂ）が示すように、感湿特性は、はとんど
経時劣化していなかった。これに対し、セラミックセン
サは、初期においては。
曲線（０）のような感湿特性を示すが、室内放置６ケ月
後では１曲線（Ｄ）のように電気抵抗値は著しく増大し
、経時劣化していた。この結果より、この発明の一実施
例の感湿材料を用いたセンサは、経時劣化しに＜＜、ま
だ感度の高いものであることが明らかとなった。
後では１曲線（Ｄ）のように電気抵抗値は著しく増大し
、経時劣化していた。この結果より、この発明の一実施
例の感湿材料を用いたセンサは、経時劣化しに＜＜、ま
だ感度の高いものであることが明らかとなった。
なお、この傾向は他の実施例の場合も同様であった。
実施例２
組成例２の原料を用いて、実施例１と同様に湿度センサ
を製作した。また、比較例と１〜て従来の一般的なＭｇ
Ｏ−Ｃ！ｒ２０３系セラミックセラミック湿度センサ用
いた。
を製作した。また、比較例と１〜て従来の一般的なＭｇ
Ｏ−Ｃ！ｒ２０３系セラミックセラミック湿度センサ用
いた。
組成例２
フェライト： Ｎａ−ＺｎＦｅ２Ｏ４系 ６０重ｔ％溶
剤：キシレン ２０取敞チ なお９組成例２におけるフェライトは、 ＺｎＦｅ２ｆ
）４をＮａＯＨ濃厚溶液に１時間浸漬して、Ｚｎの一部
を＋ Ｎａで置換したものを用いた。
剤：キシレン ２０取敞チ なお９組成例２におけるフェライトは、 ＺｎＦｅ２ｆ
）４をＮａＯＨ濃厚溶液に１時間浸漬して、Ｚｎの一部
を＋ Ｎａで置換したものを用いた。
このように製作したこの発明の他の実施例の感湿材料を
用いたセンサおよびＭｇＯ−０ｒ２０５系セラミツクセ
ンサについて、交流１ｖを印加して相対湿度帳）変化に
よる電気抵抗ＩＩＩＩ（Ω）変化（感湿特性）の室内放
置に６ける経時変化を調べた。この結果全第３図に示す
。第３図において１曲線（Ｅ）および（Ｆ）は、この発
明の他の実施例の感湿材料を用いたセンサの初期および
室内放置６ケ月後の感湿特性を示すものであるっまた１
曲線（Ｇ）および（Ｈ）は、セラミックセンサの初期お
よび室内放置１ケ月後の感湿特性を示すものである。こ
れより、この発明の他の実施例の感湿材料を用いたセン
ナは１曲線（ｍ） 繍よび（Ｆ）より明らかなように、
室内放置６ケ月では、はとんど経時劣化；−でいなかっ
た。また。
用いたセンサおよびＭｇＯ−０ｒ２０５系セラミツクセ
ンサについて、交流１ｖを印加して相対湿度帳）変化に
よる電気抵抗ＩＩＩＩ（Ω）変化（感湿特性）の室内放
置に６ける経時変化を調べた。この結果全第３図に示す
。第３図において１曲線（Ｅ）および（Ｆ）は、この発
明の他の実施例の感湿材料を用いたセンサの初期および
室内放置６ケ月後の感湿特性を示すものであるっまた１
曲線（Ｇ）および（Ｈ）は、セラミックセンサの初期お
よび室内放置１ケ月後の感湿特性を示すものである。こ
れより、この発明の他の実施例の感湿材料を用いたセン
ナは１曲線（ｍ） 繍よび（Ｆ）より明らかなように、
室内放置６ケ月では、はとんど経時劣化；−でいなかっ
た。また。
実施例１と同様に、高湿度側で、電気抵抗値の変化率が
大きい（感度が高い）という傾向が見られた。なお、こ
の傾向は他の実施例の場合にも見られた。一方、セラミ
ックセンサは３曲線（Ｇ）および（Ｈ）より明らかなよ
つに、室内放置１ケ月後においてすでに電気抵抗圃が著
しく増大し、劣化が著しかった。
大きい（感度が高い）という傾向が見られた。なお、こ
の傾向は他の実施例の場合にも見られた。一方、セラミ
ックセンサは３曲線（Ｇ）および（Ｈ）より明らかなよ
つに、室内放置１ケ月後においてすでに電気抵抗圃が著
しく増大し、劣化が著しかった。
ところで、この発明の感湿材料を得るだめの焼、ｊ、、
−９ｔｐ＋ 成温度は４００’０以上であるのが良い１発明者らは。
−９ｔｐ＋ 成温度は４００’０以上であるのが良い１発明者らは。
焼成温度が４００’Ｏ以上であるとき、湿度の検出感度
の高い感湿材料が安定して得られることを実験により確
かめた。即ち、上記組成例１のものを用い、所定温度で
焼成ｌ〜で実施例１と同様に湿度センサを製作し、焼成
温度の違いによる相対感度（相対湿度９５％の電気抵抗
値に対する相対湿度１０チの電気抵抗値の比）相違を調
べ、その結果を第４図に示す。これより、相対感度は、
４００°Ｃ以−ヒで急激に高くなっていることがわかる
。したがって、焼成温度は、４００゛Ｏ以上である方が
望ま１−（・０しかし、１２０Ｇ’０以上では焼結して
焼成物が多孔質化しなく、感度が得られないことから８
００°０以下の焼成温度であるのが特に望ましい。
の高い感湿材料が安定して得られることを実験により確
かめた。即ち、上記組成例１のものを用い、所定温度で
焼成ｌ〜で実施例１と同様に湿度センサを製作し、焼成
温度の違いによる相対感度（相対湿度９５％の電気抵抗
値に対する相対湿度１０チの電気抵抗値の比）相違を調
べ、その結果を第４図に示す。これより、相対感度は、
４００°Ｃ以−ヒで急激に高くなっていることがわかる
。したがって、焼成温度は、４００゛Ｏ以上である方が
望ま１−（・０しかし、１２０Ｇ’０以上では焼結して
焼成物が多孔質化しなく、感度が得られないことから８
００°０以下の焼成温度であるのが特に望ましい。
以上説明したとおり、この発明は、有機けい素化合物重
合体および２価の金属イオンの一部をアルカリ金属イオ
ンで置換したフェ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、経時要とせずとも、長期間感湿特
性が安定で、検出感度の高い感湿材料を得ることができ
、湿度センサに有用である。
合体および２価の金属イオンの一部をアルカリ金属イオ
ンで置換したフェ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、経時要とせずとも、長期間感湿特
性が安定で、検出感度の高い感湿材料を得ることができ
、湿度センサに有用である。
第１図は、この発明の実施例の感湿材料を用いた湿度セ
ンナの斜視図、第２図および第３図は。 それぞれこの発明の一実施例の感湿材料を用いた湿度セ
ンサおよびこの発明の他の実施例の感湿材料を用いた湿
度センサと従来の湿度センサを比較する感湿特性図、第
４図は、この発明の実施例の感湿材料を用いた湿度セン
ナの焼成温度による相対感度特性図である。 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、 （Ａ） 、 （Ｂ）
、 （１） 、 （ＩＱはこの発明の実施例の感湿材
料を用いた湿度センサの感湿特性、 （Ｃり 、 （Ｄ
） 、 （Ｇ） 、 （Ｈ）は比較従来例の感湿特性で
ある。 代理人大岩増雄 第３図 相対温度（〃） 第４図 焼 成 遍 度ｃ−ｃ〕
ンナの斜視図、第２図および第３図は。 それぞれこの発明の一実施例の感湿材料を用いた湿度セ
ンサおよびこの発明の他の実施例の感湿材料を用いた湿
度センサと従来の湿度センサを比較する感湿特性図、第
４図は、この発明の実施例の感湿材料を用いた湿度セン
ナの焼成温度による相対感度特性図である。 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、 （Ａ） 、 （Ｂ）
、 （１） 、 （ＩＱはこの発明の実施例の感湿材
料を用いた湿度センサの感湿特性、 （Ｃり 、 （Ｄ
） 、 （Ｇ） 、 （Ｈ）は比較従来例の感湿特性で
ある。 代理人大岩増雄 第３図 相対温度（〃） 第４図 焼 成 遍 度ｃ−ｃ〕
Claims (1)
- 有機けい素化合物重合体および２価の金属イオンの一部
をアルカリ金属イオンで置換したフェライトを含有する
組成物の焼成残留物から成る感湿材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59054806A JPS60198447A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 感湿材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59054806A JPS60198447A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 感湿材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60198447A true JPS60198447A (ja) | 1985-10-07 |
Family
ID=12980972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59054806A Pending JPS60198447A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 感湿材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60198447A (ja) |
-
1984
- 1984-03-22 JP JP59054806A patent/JPS60198447A/ja active Pending
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