JPS6140322B2 - - Google Patents
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- JPS6140322B2 JPS6140322B2 JP5995282A JP5995282A JPS6140322B2 JP S6140322 B2 JPS6140322 B2 JP S6140322B2 JP 5995282 A JP5995282 A JP 5995282A JP 5995282 A JP5995282 A JP 5995282A JP S6140322 B2 JPS6140322 B2 JP S6140322B2
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Classifications
-
- 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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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、素子基板，電極及び感湿膜を基本と
して構成される感湿抵抗素子に関し、特に、有機
高分子材料からなる感湿膜と素子基板及び電極と
を強固に密着させることにより、安定且つ再現性
の良好な感湿特性を得ることのできる感湿抵抗素
子に関するものである。
して構成される感湿抵抗素子に関し、特に、有機
高分子材料からなる感湿膜と素子基板及び電極と
を強固に密着させることにより、安定且つ再現性
の良好な感湿特性を得ることのできる感湿抵抗素
子に関するものである。
一般に、雰囲気中の相対湿度或は絶対湿度に感
応して電気抵抗値が変化する感湿抵抗素子には、
有機高分子膜を用いたもの、金属酸化物を用
いたもの、多孔質の金属酸化膜を用いたもの、
塩化リチウムなどの電解質塩を用いたもの、
その他、サーミスタ、吸湿性樹脂を用いたもの等
が知られている。これらの内、本発明は、有機高
分子膜を感湿膜として用いた感湿抵抗素子の改良
を目的とするものである。
応して電気抵抗値が変化する感湿抵抗素子には、
有機高分子膜を用いたもの、金属酸化物を用
いたもの、多孔質の金属酸化膜を用いたもの、
塩化リチウムなどの電解質塩を用いたもの、
その他、サーミスタ、吸湿性樹脂を用いたもの等
が知られている。これらの内、本発明は、有機高
分子膜を感湿膜として用いた感湿抵抗素子の改良
を目的とするものである。
第１図に有機高分子膜を用いた感湿抵抗素子の
代表的な素子構造を示す。金属酸化物，ガラス等
の絶縁体を基板１とし、その表面に金，白金など
の導電材料からなる一対の櫛歯状電極２を形成
し、更にその上面に有機高分子材料からなる感湿
膜３を形成した構造となつている。そして、雰囲
気中の湿度変化を一対の櫛歯状電極２間の電気抵
抗値変化として検出するものである。有機高分子
膜を基板或は電極表面に形成する方法には、有機
高分子材料を適当な溶媒で希釈した溶液を、基板
或は電極表面にスピンナ塗布法又は、浸漬法によ
つて塗布した後、加熱又は乾燥することによつて
感湿膜とする方法或はスパツタ法，プラズマ
CVD法などによつて、直接基板或は電極面上に
感湿膜を形成する方法などが一般に知られてい
る。更に、モノマー溶液を前者の方法で塗布した
後、加熱或は紫外線照射などの手段を用いて塗膜
を重合することによつて高分子膜とする方法も知
られている。
代表的な素子構造を示す。金属酸化物，ガラス等
の絶縁体を基板１とし、その表面に金，白金など
の導電材料からなる一対の櫛歯状電極２を形成
し、更にその上面に有機高分子材料からなる感湿
膜３を形成した構造となつている。そして、雰囲
気中の湿度変化を一対の櫛歯状電極２間の電気抵
抗値変化として検出するものである。有機高分子
膜を基板或は電極表面に形成する方法には、有機
高分子材料を適当な溶媒で希釈した溶液を、基板
或は電極表面にスピンナ塗布法又は、浸漬法によ
つて塗布した後、加熱又は乾燥することによつて
感湿膜とする方法或はスパツタ法，プラズマ
CVD法などによつて、直接基板或は電極面上に
感湿膜を形成する方法などが一般に知られてい
る。更に、モノマー溶液を前者の方法で塗布した
後、加熱或は紫外線照射などの手段を用いて塗膜
を重合することによつて高分子膜とする方法も知
られている。
しかしながら、従来、これらの方法によつて作
製された感湿膜は、必ずしもその下地基板或は電
極と強固な密着性を保つていないために測定時の
電気抵抗値に安定性を欠いたり、感湿特性（湿度
対電気抵抗特性）に見かけ上の経時変化を生ずる
原因の一つともなつていた。又、顕著な場合に
は、素子使用時或は取扱時に、感湿膜が素子基板
或は電極からわずかに浮き上つたり、部分的に剥
離したりして、使用上及び、取扱い上共に問題と
なつていた。この様な傾向は特に、スピンナー塗
布法或は浸漬法によつて感湿膜を形成した場合に
顕著に見られる。これは、先にも述べた様に、素
子基板或は電極を構成する材料と感湿膜材料とが
一般に異質であるために化学的結合力が弱く、更
に、感湿膜は膜中に吸蔵する水分量即ち、周囲雰
囲気中の湿度に応じて、ある程度の膨潤，収縮を
行ない、これによつて更に密着力が弱められるこ
とによるものと考えられる。
製された感湿膜は、必ずしもその下地基板或は電
極と強固な密着性を保つていないために測定時の
電気抵抗値に安定性を欠いたり、感湿特性（湿度
対電気抵抗特性）に見かけ上の経時変化を生ずる
原因の一つともなつていた。又、顕著な場合に
は、素子使用時或は取扱時に、感湿膜が素子基板
或は電極からわずかに浮き上つたり、部分的に剥
離したりして、使用上及び、取扱い上共に問題と
なつていた。この様な傾向は特に、スピンナー塗
布法或は浸漬法によつて感湿膜を形成した場合に
顕著に見られる。これは、先にも述べた様に、素
子基板或は電極を構成する材料と感湿膜材料とが
一般に異質であるために化学的結合力が弱く、更
に、感湿膜は膜中に吸蔵する水分量即ち、周囲雰
囲気中の湿度に応じて、ある程度の膨潤，収縮を
行ない、これによつて更に密着力が弱められるこ
とによるものと考えられる。
本発明は、従来のこのような問題を解消する目
的でなされたもので、基板及び電極と感湿膜との
境界面に、両者と強い化学結合力を有する化学修
飾層を設けた新規有用な感湿抵抗素子を提供する
ものである。
的でなされたもので、基板及び電極と感湿膜との
境界面に、両者と強い化学結合力を有する化学修
飾層を設けた新規有用な感湿抵抗素子を提供する
ものである。
以下、実施例に従つて詳細に説明する。
櫛歯状電極２を有するアルミナ基板１上に、化
学式 で表わされる不飽和結合を有するシランカツプリ
ング剤の0.2％溶液をスピン法で塗布し、基板上
に固定した後、スチレンスルホン酸系モノマーを
主成分とする感湿材溶液をスピン法で塗布し、紫
外線照射により高分子モノマーを重合すると同時
に高分子をアルミナ基板表面に固定した。このよ
うな構成による高分子電解質の固定化反応は次の
様に考えられる。
学式 で表わされる不飽和結合を有するシランカツプリ
ング剤の0.2％溶液をスピン法で塗布し、基板上
に固定した後、スチレンスルホン酸系モノマーを
主成分とする感湿材溶液をスピン法で塗布し、紫
外線照射により高分子モノマーを重合すると同時
に高分子をアルミナ基板表面に固定した。このよ
うな構成による高分子電解質の固定化反応は次の
様に考えられる。
アルミナのような金属酸化物および表面処理を
行なつた金属の表面は水酸基を有しており、この
水酸基とシランカツプリング剤が次式に示すよう
に反応し固定される。
行なつた金属の表面は水酸基を有しており、この
水酸基とシランカツプリング剤が次式に示すよう
に反応し固定される。
不飽和結合を有するシランカツプリング剤を固
定したアルミナ基板上に、さらに高分子電解質モ
ノマーであるスチレンスルホン酸塩を主成分とす
る感湿材溶液を塗布し紫外線を照射すると、高分
子モノマーは重合すると同時に、シランカツプリ
ング剤の不飽和結合とも反応して、アルミナ基板
表面に固定される。このようにして形成された感
湿膜の模式図を第２図に示す。基板又は電極４表
面のシランカツプリング剤分子５にスチレンスル
ホン酸系高分子６が結合して感湿膜が構成され
る。この感湿膜は架橋分子７によつてスチレンス
ルホン酸系高分子６が相互に架橋されておりまた
シランカツプリング剤分子５から成る化学修飾層
の介在により基板又は電極４表面の密着力が強化
される。
定したアルミナ基板上に、さらに高分子電解質モ
ノマーであるスチレンスルホン酸塩を主成分とす
る感湿材溶液を塗布し紫外線を照射すると、高分
子モノマーは重合すると同時に、シランカツプリ
ング剤の不飽和結合とも反応して、アルミナ基板
表面に固定される。このようにして形成された感
湿膜の模式図を第２図に示す。基板又は電極４表
面のシランカツプリング剤分子５にスチレンスル
ホン酸系高分子６が結合して感湿膜が構成され
る。この感湿膜は架橋分子７によつてスチレンス
ルホン酸系高分子６が相互に架橋されておりまた
シランカツプリング剤分子５から成る化学修飾層
の介在により基板又は電極４表面の密着力が強化
される。
本実施例に基づく、絶縁性基板表面に固定され
た感湿膜を用いた感湿抵抗素子は熱水中に放置し
ても、感湿膜成分が溶出することがほとんどな
く、感湿特性が安定であり、さらに、基板に固定
されていない感湿膜を用いた時、熱水中に放置す
ると感湿膜と基板が剥離することが観察される
が、固定化した感湿膜においては、全く剥離は認
められなかつた。
た感湿膜を用いた感湿抵抗素子は熱水中に放置し
ても、感湿膜成分が溶出することがほとんどな
く、感湿特性が安定であり、さらに、基板に固定
されていない感湿膜を用いた時、熱水中に放置す
ると感湿膜と基板が剥離することが観察される
が、固定化した感湿膜においては、全く剥離は認
められなかつた。
本実施例においては、基板としてアルミナを用
いたが、基板表面に感湿膜を固定することによつ
て、感湿膜成分の溶出が防止され、さらに、感湿
膜と基板との剥離を防ぐことができる効果は、特
にガラスの様な表面の滑らかな基板程、その効果
が著しいことが確認された。
いたが、基板表面に感湿膜を固定することによつ
て、感湿膜成分の溶出が防止され、さらに、感湿
膜と基板との剥離を防ぐことができる効果は、特
にガラスの様な表面の滑らかな基板程、その効果
が著しいことが確認された。
シランカツプリング剤として、本実施例では
で表わされる化合物を用いたが、その他、CH2＝
CHSi（OCOCH3）3，CH2＝CHSiCl3，CH2＝
CHSi（OCH3）3，CH2＝CHSi（OC2H5）3，CH2＝
CCH3―COOC3H6Si（OCH3）等の分子内に不飽
和結合を有するシランカツプリング剤であれば、
どれを用いても良い。高分子電解質モノマーとし
ては、スチレンスルホン酸系モノマー以外に、ア
クリル酸モノマー（CH2＝CH―COOH）また
は、２―アクリルアミドー２―メチルプロパンス
ルホン酸モノマー（CH2＝CH―CONHC
（CH3）2CH2SO3H）などの公知の高分子電解質モ
ノマーを用いても、絶縁性基板表面へ固定化され
た感湿膜を有する感湿抵抗素子は作製可能であ
る。
CHSi（OCOCH3）3，CH2＝CHSiCl3，CH2＝
CHSi（OCH3）3，CH2＝CHSi（OC2H5）3，CH2＝
CCH3―COOC3H6Si（OCH3）等の分子内に不飽
和結合を有するシランカツプリング剤であれば、
どれを用いても良い。高分子電解質モノマーとし
ては、スチレンスルホン酸系モノマー以外に、ア
クリル酸モノマー（CH2＝CH―COOH）また
は、２―アクリルアミドー２―メチルプロパンス
ルホン酸モノマー（CH2＝CH―CONHC
（CH3）2CH2SO3H）などの公知の高分子電解質モ
ノマーを用いても、絶縁性基板表面へ固定化され
た感湿膜を有する感湿抵抗素子は作製可能であ
る。
以上詳述した如く、本発明によれば、有機高分
子材料からなる感湿膜と素子基板、或は、感湿膜
と電極との密着強度を、分子内に不飽和結合を有
するシランカツプリング剤等を用いて化学修飾層
を設けることにより増大し、安定性の優れた感湿
抵抗素子を得ることができる。
子材料からなる感湿膜と素子基板、或は、感湿膜
と電極との密着強度を、分子内に不飽和結合を有
するシランカツプリング剤等を用いて化学修飾層
を設けることにより増大し、安定性の優れた感湿
抵抗素子を得ることができる。
第１図は感湿抵抗素子の基本的構造を示す斜視
図である。第２図は固定化された感湿膜からなる
感湿抵抗素子を説明する断面模式図である。 １…基板、２…電極、３…感湿膜、４…基板ま
たは、電極、５…シランカツプリング剤分子、６
…スチレンスルホン系高分子、７…架橋分子。
図である。第２図は固定化された感湿膜からなる
感湿抵抗素子を説明する断面模式図である。 １…基板、２…電極、３…感湿膜、４…基板ま
たは、電極、５…シランカツプリング剤分子、６
…スチレンスルホン系高分子、７…架橋分子。
Claims (1)
- １ 基板上に形成された有機高分子材料を感湿膜
とし、該感湿膜に電極層を形成して成る感湿抵抗
素子に於いて、前記感湿膜と前記基板および／又
は前記電極層の境界に双方と化学的結合力を有す
るシランカツプリング剤分子の化学修飾層を介在
させたことを特徴とする感湿抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5995282A JPS58176538A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 感湿抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5995282A JPS58176538A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 感湿抵抗素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58176538A JPS58176538A (ja) | 1983-10-17 |
| JPS6140322B2 true JPS6140322B2 (ja) | 1986-09-09 |
Family
ID=13127983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5995282A Granted JPS58176538A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 感湿抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58176538A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142447A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-15 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 湿度センサーの製造方法 |
| TW507073B (en) * | 2000-03-31 | 2002-10-21 | Tdk Corp | Humidity sensor and method for making |
| US7008524B2 (en) | 2000-10-03 | 2006-03-07 | Hrl Laboratories, Llc | Sensors with variable response behavior |
| US6730212B1 (en) | 2000-10-03 | 2004-05-04 | Hrl Laboratories, Llc | Sensor for chemical and biological materials |
| KR100640043B1 (ko) | 2004-06-12 | 2006-10-30 | 공명선 | 고분자막 습도센서 |
| US7531588B2 (en) | 2004-07-30 | 2009-05-12 | Momentive Performance Materials Inc. | Silane compositions, processes for their preparation and rubber compositions containing same |
| US7510670B2 (en) | 2006-02-21 | 2009-03-31 | Momentive Performance Materials Inc. | Free flowing filler composition based on organofunctional silane |
| US7504456B2 (en) | 2006-02-21 | 2009-03-17 | Momentive Performance Materials Inc. | Rubber composition containing organofunctional silane |
| US7919650B2 (en) | 2006-02-21 | 2011-04-05 | Momentive Performance Materials Inc. | Organofunctional silanes and their mixtures |
| US7368584B2 (en) | 2006-08-14 | 2008-05-06 | Momentive Performance Materials Inc. | Mercapto-functional silane |
| US7550540B2 (en) | 2006-08-14 | 2009-06-23 | Momentive Performance Materials Inc. | Rubber composition and articles therefrom both comprising mercapto-functional silane |
| US7816435B2 (en) | 2007-10-31 | 2010-10-19 | Momentive Performance Materials Inc. | Halo-functional silane, process for its preparation, rubber composition containing same and articles manufactured therefrom |
-
1982
- 1982-04-09 JP JP5995282A patent/JPS58176538A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58176538A (ja) | 1983-10-17 |
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