JPS61147142A - 感湿材料 - Google Patents
感湿材料Info
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- JPS61147142A JPS61147142A JP26895984A JP26895984A JPS61147142A JP S61147142 A JPS61147142 A JP S61147142A JP 26895984 A JP26895984 A JP 26895984A JP 26895984 A JP26895984 A JP 26895984A JP S61147142 A JPS61147142 A JP S61147142A
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- Japan
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- moisture
- sensitive material
- calcined
- humidity
- moisture sensitive
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- Pending
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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
〔産業上の利用分野〕
この発明は電気抵抗値の変化によって雰囲気の相対湿度
を検知する湿度センナ用の感湿材料に関するものである
。 〔従来の技術〕 昨今の感湿材料としては、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焼結体
を検知する湿度センナ用の感湿材料に関するものである
。 〔従来の技術〕 昨今の感湿材料としては、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焼結体
上記のようなアルカリ添加タイプのものは、前述のセラ
ミックタイプのものに見られる経時的な高抵抗化現象は
見られないが、高湿度雰囲気中で低抵抗化（安定化）す
るために、エージングが必要である。結露が起こる雰囲
気中で特性変化を生じる。感湿（相対湿度−抵抗籠）特
性のヒステリシスが大きく、応答速度が遅くなるなどの
新たな問題点があった。 この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、経時劣化防止用の加熱装置（ヒーター）を必ずし
も必要とせずとも高湿度雰囲気および結露雰囲気中にお
いても特性の変化がほとんどなく、かつ感湿特性のヒス
テリシスが小さく応答速度が速い感湿材料を提供するこ
とを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明の感湿材料は、有機けい素化合物重合体と金属
粉とを主成分とする混合焼成物にアルカリケイ酸塩が付
与されたものである。 〔作 用〕 この発明における金属粉は、感湿材料に電子伝導性を付
与するため、水の化学吸着によってＯＨが安定に生成し
ても、導電性がこれに左右されない。 又、この発明におけるアルカリケイ酸塩によるアルカリ
イオンは、感湿部表面の吸着水によって呼び出され１表
面電気伝導に加わることにより感湿材料の抵抗値が低く
なり、ケイ酸は有機けい素化合物との相溶性もあり、結
合剤となり感湿材料の機械的強度が大となる。 〔実施例〕 この発明に係わる有機けい素化合物重合体としては１例
えばオルガノポリシロキサンの初期重合物ヲトルエン、
キシレンなどの溶剤に溶解させた市販のシリコーンワニ
スなどが使い易い。また。 エポキシ変性シリコーン、アクリル変性シリコーンなど
の変性タイプのものも使用することができる。 なお、この発明者らは上記有機けい素化合物重合体を出
発原料の主成分とする感湿材料について。 これまでに特開昭５６−１２６７５６．５７−１５４０
２゜５１１−５５８４７号公報等多数の提案を行なって
いる。 この発明に係わる金属粒子としては、 Ａｔ 、 Ｃｕ
。 阻、 Ｃｒ 、 Ｐｔ 、 ＡｕおよびＡｇなどの内の
少なくとも一種が用いられ９例えば有機バインダーに分
散させたものを用いても良い。 この発明に係わるアルカリケイ酸塩としては。 例えばケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウムおよびケイ酸
カリウムなどの内の少なくとも一種が用いられる。 なお、この発明の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。 又、上記組成物から成るこの発明の感湿材料の出発原料
をペースト状に混練したものを絶縁性基板上に塗布焼成
することによって皮膜状に形成すると製作上簡単で好都
合である。 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。 実施例 第１図は、この発明の一実施例の感湿材料を用いた湿度
センサの斜視図であり２図において、（１１は絶縁基板
、（２）は電極、（３）は感湿皮膜、（４）は＋７−ド
線である。 即ち、 Ａｔ２０５の絶縁基板（１り上にｐｔ−ｐａ系
ぺ−ストにてｏ、２ＩＩｓ間隔で１０対のくし形状の電
極（２）をスクリーン印刷し、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の組
成物にシンナーを加えて攪拌機にて混線後、混線物を浸
漬処理により約４０μｍの厚さに塗布し。 ３８０℃で４０分間焼成後上記基板を５％ケイ酸リチウ
ムの水−アセトン混合溶媒に１０秒間浸漬して感湿皮Ｍ
（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得た。 組成例 有機けい素化合物重合体：メチルシリコ ５０．３重量
−一ン 金属粉：Ｎｉ＋Ｃｏ粉 ３５５ １
添加剤： Ｍｇ５（８ｉ４０．。）Ｃ”）２
７．４ ｇベントナイト ６
．８１さらに感湿皮膜にＡｌ ２０ ｓ Ｍ ｇ ＯＺ
ｎ Ｏ系セラミックスおよびこれにアルカリであるＮａ
２０を添加したセラミックスをそれぞれ１２５０℃で
４時間焼成したものを用い、他は第１図と同様にして得
た従来タイプのセラミック湿度センサおよびアルカリ添
加型セラミック湿度センナを製作した。上記３種のサン
プルにより、焼成後の感湿特性（相対湿度（イ）−電気
抵抗（ｇ））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１．９ Ｖ
、 ５０ Ｈｚであり、経時変化としては一般家庭へ
の室内放置後の特性を測定した。 第２図において曲＃（Ａ１）は従来のセラミックタイプ
、〔Ｂりは従来のアルカリ添加タイプ、 （ＣＩ）はこ
の発明の一実施例の感湿材料を用いたもののそれぞれ初
期感湿特性であり、 （Ａ２）、 （Ｂ２） ｋよび（
Ｃ２）はそれぞれのものの６か月間放置後の感湿特性で
ある。この図から明らかなように、従来のセラミックタ
イプの感湿材料を用いたセンサーは、６か月間放置後に
は抵抗値が初期と比べて１桁以上大となり、検知感度（
曲線の傾き〕も低湿度側で低下してしまった。（実用上
はこれをヒータ加熱して初期特性にまで再生している。 ）。一方、従来のアルカリ添加タイプのものでは、逆に
６か月間放置後には初期と比べて抵抗値が平均して約１
桁低下し、同じく全体的に感度の低下が見られた。これ
に対して、この発明の一実施例の感湿材料を用いたセン
サは、６か月間放置後には初期と比べて抵抗値がわずか
に高くなったのみであり、感度の低下も見られなかった
。 つぎに、上記従来のアルカリ添加タイプのものとこの発
明の一実施例の感湿材料を用いたものとについて、初期
における感湿特性（相対湿度（イ）−電気抵抗（ｇ））
のヒステリシスを調べた。この結果を第３図に示す。な
お、いずれも低湿度→高湿度→低湿度の順で測定を行な
い、各測定点間はすべて１０分間の間隔をおいた。第３
図において２曲線（Ｂ３）は従来のアルカリ添加タイプ
のもの。 （Ｃ５）はこの発明の一実施例の感湿材料を用いたもの
のそれぞれ高湿度側から低湿度側へ測定した場合の特性
を示す。第３図より明らかなように。 従来のアルカリ添加タイプのものの方がとくに高湿度側
において大きなヒステリシスを生じている。 また、上記３種のセンサーについて、水蒸気の吸脱着応
答速度を測定したところ１表の結果が得られた。表から
れかるように、従来のアルカリ添加タイプのものは、吸
着側（５０→９０％ＲＨ）および脱着側（９０→５０％
ｎＨ）ともに応答が遅いのに対して、この発明の一実施
例の感湿材料を用いたものは従来のセラミックタイプの
ものと同等以上の応答速度を示した。 なお、アルカリケイ酸塩の付与方法としては。 例えばアルカリケイ酸塩溶液への浸漬、塗着およびアル
カリケイ酸塩雰囲気中放置（蒸着など）等の方法がある
が、上記実施例に示したように、アルカリケイ酸塩に浸
漬する方法は、多孔質皮膜内にアルカリケイ酸塩が浸透
し、内部に充分拡散するので感度が大きくなるという効
果があり特に好ましい。 表 また、上記効果は、有機けい素化合物重合体。 金属粉およびアルカリケイ酸塩の種類を各種変更した場
合も同様である。 〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、有機けい素化合物重合
体と金属粉とを主成分とする混合焼成物にアルカリケイ
酸塩が付与されたものを用いることにより、再生用の加
熱機構を必ずしも装備せずとも感湿特性が安定し、しか
も高湿度雰囲気および結露雰囲気中においても感湿特性
がほとんど変化せず、感湿特性のヒステリシスが小さく
応答速度の従来と同等以上の感湿材料を得ることができ
。 例えば湿度センサに極めて有用である。
ミックタイプのものに見られる経時的な高抵抗化現象は
見られないが、高湿度雰囲気中で低抵抗化（安定化）す
るために、エージングが必要である。結露が起こる雰囲
気中で特性変化を生じる。感湿（相対湿度−抵抗籠）特
性のヒステリシスが大きく、応答速度が遅くなるなどの
新たな問題点があった。 この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、経時劣化防止用の加熱装置（ヒーター）を必ずし
も必要とせずとも高湿度雰囲気および結露雰囲気中にお
いても特性の変化がほとんどなく、かつ感湿特性のヒス
テリシスが小さく応答速度が速い感湿材料を提供するこ
とを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明の感湿材料は、有機けい素化合物重合体と金属
粉とを主成分とする混合焼成物にアルカリケイ酸塩が付
与されたものである。 〔作 用〕 この発明における金属粉は、感湿材料に電子伝導性を付
与するため、水の化学吸着によってＯＨが安定に生成し
ても、導電性がこれに左右されない。 又、この発明におけるアルカリケイ酸塩によるアルカリ
イオンは、感湿部表面の吸着水によって呼び出され１表
面電気伝導に加わることにより感湿材料の抵抗値が低く
なり、ケイ酸は有機けい素化合物との相溶性もあり、結
合剤となり感湿材料の機械的強度が大となる。 〔実施例〕 この発明に係わる有機けい素化合物重合体としては１例
えばオルガノポリシロキサンの初期重合物ヲトルエン、
キシレンなどの溶剤に溶解させた市販のシリコーンワニ
スなどが使い易い。また。 エポキシ変性シリコーン、アクリル変性シリコーンなど
の変性タイプのものも使用することができる。 なお、この発明者らは上記有機けい素化合物重合体を出
発原料の主成分とする感湿材料について。 これまでに特開昭５６−１２６７５６．５７−１５４０
２゜５１１−５５８４７号公報等多数の提案を行なって
いる。 この発明に係わる金属粒子としては、 Ａｔ 、 Ｃｕ
。 阻、 Ｃｒ 、 Ｐｔ 、 ＡｕおよびＡｇなどの内の
少なくとも一種が用いられ９例えば有機バインダーに分
散させたものを用いても良い。 この発明に係わるアルカリケイ酸塩としては。 例えばケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウムおよびケイ酸
カリウムなどの内の少なくとも一種が用いられる。 なお、この発明の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。 又、上記組成物から成るこの発明の感湿材料の出発原料
をペースト状に混練したものを絶縁性基板上に塗布焼成
することによって皮膜状に形成すると製作上簡単で好都
合である。 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。 実施例 第１図は、この発明の一実施例の感湿材料を用いた湿度
センサの斜視図であり２図において、（１１は絶縁基板
、（２）は電極、（３）は感湿皮膜、（４）は＋７−ド
線である。 即ち、 Ａｔ２０５の絶縁基板（１り上にｐｔ−ｐａ系
ぺ−ストにてｏ、２ＩＩｓ間隔で１０対のくし形状の電
極（２）をスクリーン印刷し、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の組
成物にシンナーを加えて攪拌機にて混線後、混線物を浸
漬処理により約４０μｍの厚さに塗布し。 ３８０℃で４０分間焼成後上記基板を５％ケイ酸リチウ
ムの水−アセトン混合溶媒に１０秒間浸漬して感湿皮Ｍ
（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得た。 組成例 有機けい素化合物重合体：メチルシリコ ５０．３重量
−一ン 金属粉：Ｎｉ＋Ｃｏ粉 ３５５ １
添加剤： Ｍｇ５（８ｉ４０．。）Ｃ”）２
７．４ ｇベントナイト ６
．８１さらに感湿皮膜にＡｌ ２０ ｓ Ｍ ｇ ＯＺ
ｎ Ｏ系セラミックスおよびこれにアルカリであるＮａ
２０を添加したセラミックスをそれぞれ１２５０℃で
４時間焼成したものを用い、他は第１図と同様にして得
た従来タイプのセラミック湿度センサおよびアルカリ添
加型セラミック湿度センナを製作した。上記３種のサン
プルにより、焼成後の感湿特性（相対湿度（イ）−電気
抵抗（ｇ））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１．９ Ｖ
、 ５０ Ｈｚであり、経時変化としては一般家庭へ
の室内放置後の特性を測定した。 第２図において曲＃（Ａ１）は従来のセラミックタイプ
、〔Ｂりは従来のアルカリ添加タイプ、 （ＣＩ）はこ
の発明の一実施例の感湿材料を用いたもののそれぞれ初
期感湿特性であり、 （Ａ２）、 （Ｂ２） ｋよび（
Ｃ２）はそれぞれのものの６か月間放置後の感湿特性で
ある。この図から明らかなように、従来のセラミックタ
イプの感湿材料を用いたセンサーは、６か月間放置後に
は抵抗値が初期と比べて１桁以上大となり、検知感度（
曲線の傾き〕も低湿度側で低下してしまった。（実用上
はこれをヒータ加熱して初期特性にまで再生している。 ）。一方、従来のアルカリ添加タイプのものでは、逆に
６か月間放置後には初期と比べて抵抗値が平均して約１
桁低下し、同じく全体的に感度の低下が見られた。これ
に対して、この発明の一実施例の感湿材料を用いたセン
サは、６か月間放置後には初期と比べて抵抗値がわずか
に高くなったのみであり、感度の低下も見られなかった
。 つぎに、上記従来のアルカリ添加タイプのものとこの発
明の一実施例の感湿材料を用いたものとについて、初期
における感湿特性（相対湿度（イ）−電気抵抗（ｇ））
のヒステリシスを調べた。この結果を第３図に示す。な
お、いずれも低湿度→高湿度→低湿度の順で測定を行な
い、各測定点間はすべて１０分間の間隔をおいた。第３
図において２曲線（Ｂ３）は従来のアルカリ添加タイプ
のもの。 （Ｃ５）はこの発明の一実施例の感湿材料を用いたもの
のそれぞれ高湿度側から低湿度側へ測定した場合の特性
を示す。第３図より明らかなように。 従来のアルカリ添加タイプのものの方がとくに高湿度側
において大きなヒステリシスを生じている。 また、上記３種のセンサーについて、水蒸気の吸脱着応
答速度を測定したところ１表の結果が得られた。表から
れかるように、従来のアルカリ添加タイプのものは、吸
着側（５０→９０％ＲＨ）および脱着側（９０→５０％
ｎＨ）ともに応答が遅いのに対して、この発明の一実施
例の感湿材料を用いたものは従来のセラミックタイプの
ものと同等以上の応答速度を示した。 なお、アルカリケイ酸塩の付与方法としては。 例えばアルカリケイ酸塩溶液への浸漬、塗着およびアル
カリケイ酸塩雰囲気中放置（蒸着など）等の方法がある
が、上記実施例に示したように、アルカリケイ酸塩に浸
漬する方法は、多孔質皮膜内にアルカリケイ酸塩が浸透
し、内部に充分拡散するので感度が大きくなるという効
果があり特に好ましい。 表 また、上記効果は、有機けい素化合物重合体。 金属粉およびアルカリケイ酸塩の種類を各種変更した場
合も同様である。 〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、有機けい素化合物重合
体と金属粉とを主成分とする混合焼成物にアルカリケイ
酸塩が付与されたものを用いることにより、再生用の加
熱機構を必ずしも装備せずとも感湿特性が安定し、しか
も高湿度雰囲気および結露雰囲気中においても感湿特性
がほとんど変化せず、感湿特性のヒステリシスが小さく
応答速度の従来と同等以上の感湿材料を得ることができ
。 例えば湿度センサに極めて有用である。
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、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ーと従来の
湿度センサーを比較する感湿特性図である。 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ｔ （ＡＩ）＊（Ａ２）
Ｉ（Ｂ１）Ｉ（Ｂ２）ｔ（Ｂ３）は比較従来例の感湿特
性、 （ａｔ）、（ｃ２）、（ｃ５）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感湿特性である
。
ンサーの斜視図、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ーと従来の
湿度センサーを比較する感湿特性図である。 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ｔ （ＡＩ）＊（Ａ２）
Ｉ（Ｂ１）Ｉ（Ｂ２）ｔ（Ｂ３）は比較従来例の感湿特
性、 （ａｔ）、（ｃ２）、（ｃ５）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感湿特性である
。
Claims (1)
- 有機けい素化合物重合体と金属粉とを主成分とする混合
焼成物にアルカリケイ酸塩が付与された感湿材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26895984A JPS61147142A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 感湿材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26895984A JPS61147142A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 感湿材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147142A true JPS61147142A (ja) | 1986-07-04 |
Family
ID=17465673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26895984A Pending JPS61147142A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 感湿材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147142A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100385703C (zh) * | 2005-01-18 | 2008-04-30 | 黄德欢 | 含硅共聚物电阻型薄膜湿敏元件及其制作方法 |
-
1984
- 1984-12-20 JP JP26895984A patent/JPS61147142A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100385703C (zh) * | 2005-01-18 | 2008-04-30 | 黄德欢 | 含硅共聚物电阻型薄膜湿敏元件及其制作方法 |
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