JPS6252446A

JPS6252446A - 感湿素子

Info

Publication number: JPS6252446A
Application number: JP60192233A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takahashi; 一夫高橋; Takeshi Itagaki; 剛板垣; Hiroshi Kurita; 栗田　浩志
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1987-03-07

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】（イ）産業上の利用分野この発明は感湿素子に関する。ざらに詳しくは種々の雰
囲気中の結露状態を選択的に検知する感湿素子に関する
。

（ロ）従来の技術高湿状態とくに結露状態を選択的に検出する感湿素子と
しては従来吸湿性樹脂に導電性微粉末を分散させたもの
が知られている。これらのうち吸湿性樹脂は、親水基を
有するビニル化合物と疎水性ビニル化合物との共重合体
からなるものが多く、親木基としてはヒドロキシ基、ア
ミン基等が、また一方線水性ビニル化合物としては、エ
ポキシ基。

テトラヒドロフルフリル基等を有するビニル化合物が選
択され用いられている。また導電性微粉末としては、黒
鉛粉末、金属またはアセチレンブラック等が用いられて
いた（特開昭５４−３１５９７号公報、同５４−１４９
６９１号公報、同５８−９９７４０号公報）。

これらはすべて樹脂の湿度変化による＃潤を分散導電性
微粒子間の接触抵抗、つまり電気抵抗の変化としてとら
えるように作られたものである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点かかる感湿素子に要求される特性としては、（１）抵抗
値の湿度に対する変化率（湿度敏感性）が大きいこと、
（Ｎ）湿度変化に対して抵抗値変化（応答性）がすばや
いこと、＠湿度、湿度、電流に対して安定なこと（安定
性）、（へ）スクリーン印刷等で大量生産でき、かつ特
性のバラツキが少ないこと（生産性）等が挙げられる。

上記諸条件をすべて満足しうる感湿素子は、本発明者ら
の知るがぎり存在していない。すなわち、上記（１）、
Ｏｉ）を満足させるには感湿膜に用いる樹脂が、結露状
態において膨潤が急激に生じ、水分吸収量が大きく、湿
度が低下した場合には復帰時間が短いという特性を有す
る必要があり、その為に従来がら親水性ビニル化合物と
疎水性ビニル化合物との共重合体が選ばれ種々改良され
てきたが、しかしこれらの感湿素子においても高温高湿
状態での長期の使用に耐えうる耐熱性及び耐水性等湿度
、湿度に対する安定性を満足するものとは言い難い。

この発明の発明者らは上記事情に鑑み鋭意研究を行なっ
た結果、親水性ビニルモノマにアクリル酸アミド誘導体
を選び、これに特定のアクリル酸エステル誘導体及びカ
ルボン酸ビニル誘導体とを共重合させ、さらに疎水性基
を有する架橋剤で架橋した樹脂に導電性微粉末を分散さ
せてなる感湿膜が上記問題点を解決し、さらに結露状態
を高感度に検知することを見い出し、この発明を完成さ
せるに至った。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用かくしてこ
の発明によれば、絶縁基板上の一対の電極間に、導電性
微粉末を分散した樹脂からなる感湿膜を形成してなり、
該樹脂が、＋ａｌ　　下式（１）；（式中、ｘ、ｘ’及びＲはそれぞれ独立して水素原子ま
たはメチル基を示す）で表わされるアクリル酸アミド誘
導体、＜ｂ＋　　下式（■）；Ｏ（式中、Ｒは水素原子またはメチル基を、Ｙは低級アル
キル基を示す）で表わされるアクリル酸低級アルキルエ
ステル誘導体及び（Ｃ）　　カルボン酸ビニルモノマを主構成単量体成分
としかつ多官能性エポキシ樹脂で架橋処理された架橋共
重合体からなる感湿素子が提供される。

アクリル酸アミド誘導体（田としてはＮ、Ｎ−ジメチル
アクリルアミドが好ましい。

かような化合物はアクリルｌａ誘導体と、相当するアミ
ンとを無水の有機溶媒中で反応させることにより得られ
るが、一般に試薬（興大株式会社製）として入手可能で
ある。

また一方の特定のアクリル酸低級アルキルエステル誘導
体（ｂ）としては、アクリル酸低級アルキルエステルま
たはメタクリル酸低級アルキルエステルが用いられる。

上記化合物＋ｂ＋においては、Ｒには炭素数４以下のア
ルキル基が好ましい。

かような化合物は通常、メタクリル酸誘導体と対応する
低級アルキルアルコール誘導体より合成可能なものであ
るがこれもまた試薬として市販されており入手可能であ
る。

またカルボン酸ビニルモノマは上記（ω、〈ｂ〉とに共
重合でき、さらに架橋剤と反応する官能基を有するもの
が適しており、たとえばアクリル酸、メタクリル酸、ビ
ニル酢酸、クロトン酸等が挙げられる。

上記架橋剤には疎水性基を有する多官能性エポキシ樹脂
が用いられ、４官能性グリシジルアミン化合物が適して
いる。上記化合物にはたとえばテ１−ラグリシジルメタ
キシレンジアミンあるいはテトシグリシジル−１，３−
ビスアミノメチルシクロヘキサンが挙げられる。

この発明に用いる共重合体は、アクリル酸アミド誘導体
（ａ）成分及びアクリル酸低級アルキルエステル誘導体
（ｂ）成分並びにカルボン酸ビニルモノマ（Ｃ）成分を
主構成成分とするものである。かような共重合体は、通
常ラジカル発生剤を用いるラジカル重合の公知の重合方
法により得られる。その際の平均重合度は通常的１００
〜１０，０００に調製するのが好ましい。ただし、この
範囲外でも感湿性を発揮する範囲であれば適用できる。

また、共重合体の他の単聞体成分として共重合可能なビ
ニル系単量体（１３１えば、スヂレン、メタクリル酸メ
チル。

アクリル酸メチル等）を含んでもよい。

これらの共重合比は限定されることはないが、（ａ＋　
１００１１ｆｆｉ部に対しくｂ）１００〜２５０重量部
、（ｃ）５〜２０重聞部とするのが適しており、また多
官能性エポキシ樹脂は１〜５重量部を添加するのが適し
ている。

上記方法により得られた共重合体に分散させる導電性微
粉末には化学的かつ電気的に安定なこと、更に熱的に安
定であって高温になってもガスの発生台が極めて少なく
、かつその体積固有抵抗が安定であること等の諸性質が
要求される。これらを満足する導電性微粉末としては、
アセチレンブラック、カーボンブラック２黒鉛粉末、金
属粉末等の微粉末が挙げられるが、粒径が小さく、感湿
膜のＨＩ３厚を薄くでき、したがって応答性及びヒステ
リシスがより良好になる点からアセチレンブラック（平
均粒径４２　ｍμ）が好ましい。

これら導電性微粉末の樹脂への添加量は導電性微粉末の
種類により異なるが、たとえばアセチレンブラックの場
合、樹脂１００重量部に対して１５〜３０重量ａｌｌ添
加するのが適切である。アセチレンブラックを１５重鎖
部以下にすると素子の抵抗値が高くなり、しかもヒステ
リシスが大になる。３０重量部以上になると、結露時に
おける抵抗値の上昇率が小さくなり、スイッチング的な
検知が困難となる。

この発明の感湿素子は、上記の如く得られた共重合体に
所望の割合で架橋剤及び導電性微粉末を加え、これをエ
チルセロソルブ等の有機溶媒中に加えてよく分散させて
得られるペースト状のものを、予め用意しておいた感湿
素子の基板、ことに電極間に塗布し乾燥して感湿膜を形
成させることにより得られる。この場合膜厚はとくに限
定されないが、５μ〜２０μが好ましい。

この発明の感湿素子は高湿または結露雰囲気においては
、感湿膜を構成している樹脂中のアクリル酸アミド成分
の窒素原子付近に、まわりの雰囲気からの水分子が吸着
して樹脂が急激に膨潤することにより該感湿膜中で接触
していた導電性微粉末が互いに離れ、その為該素子抵抗
値が急に増加し、また一方湿度が下がり出すと、耐水性
の疎水性樹脂部分が樹脂全体の収縮を促がし膨潤状態か
ら直ちに復帰して導電性微粉末間が接触しだし抵抗値が
また急激に下がる。つまり高湿度または結露状態でスイ
ッチング的に該素子が働くことになる。このことにより
この発明の感湿素子は結露状態を選択的に検知すること
になる。

なおこの発明の感湿素子における感湿剤は種々の有機溶
媒に可溶であり、その溶液の粘度が小さい為スクリーン
印刷等の印刷により素子が製造でき生産性の点でも特性
のバラツキが少なく大量生産できる利点を備えている。

（ホ）実施例以下実施例によりこの発明の詳細な説明するが、これに
よりこの発明は限定されるものではない。

盟ｊ」ム化血１一実施例１゜Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド１０ｇ、メタアクリル
酸メチル２０ｇ及びメタアクリル１　ｉ、ｏｇ（モル比
１０　：　２０　：　　１，２）に重合開始剤として過
酸化ベンゾイル１５０ｍｇを加え、エチルセロソルブ５
０ｇに溶解する。これをガラス製容器に入れ、凍結脱気
を繰返し封管とした。この封管を６０℃の温水浴中に静
置して２４時間重合反応を行った。反応終了後溶液をエ
ーテル等の溶媒に滴下させて共重合物の白色沈殿を得た
。その後メタノール、エーテル系で精製し、減圧乾燥し
て白色の共重合物を得た。

実施例２゜Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、メタクリル酸メチル
、メタクリル酸の混合物（モル比１０　：　２０　：２
）に重合開始剤どして過酸化ベンゾイル１５０ＩＩ１ｇ
を加え、実施例１と同様の操作で共重合物の白色沈殿を
得た。

上記感湿剤（実施例１）１ｇにテトラグリシジル−１，
３−ビスアミノメチルシクロヘキサン０．２Ω、平均粒
径４２膚のアセチレンブラック０．２２　（Ｊを加えさ
らにエチルセロソルブ４ｇを加えてよく分散させてペー
スト状とした。次に、このペーストを第１図の如く、あ
らかじめ用意した１対の櫛型酸化ルテニウム電Ｆｉ［１
）　ｆｌ）を設けたセラミック製絶縁基板（２）にスク
リーン印刷しその後該樹脂１！　（５１を１６０℃で１
時間焼付し、感湿素子（３）を完成させた。

このようにして得た感湿素子（３）にリード線（４Ｈ４
）を接続して、温度２５℃下、０．８ｖ以下の直流電圧
をかけて該素子の各相対湿度に於ける抵抗値を測定した
。この特性変化の結果を第３図（ωに示す。

この特性の再現性は良好であった。

実施例２で得た感湿剤１ｇに、テトラグリシジル−１，
３−ビスアミノメチルシクロヘキサン０．３ｇ、平均粒
径４２ｍμのアセチレンブラック０．１８ｇを加え、さ
らにエチルセロソルブ４ｇを加えてよく分散させペース
ト状とした。上記と同様にして感湿素子を作製し、同様
の方法で該素子の各相対湿度における抵抗値を測定した
。この特性変化の結果を第３図（ｂ）に示す。この特性
の再現性は良好であった。

以上第３図〈ω、山）から、相対湿度１００％付近でス
イッチング的に抵抗値が変化しているため高湿状態に高
感度で応答でき、とくに結露状態を検知するのに優れて
いることがわかる。

（へ）発明の効果この発明の感湿素子は、とくに高湿度雰囲気中で前記条
件（ｉ）　、　（ｎ）　、　＠が優れているので結露検
知素五としての利用度が高く、例えばビデオテープレコ
ーダの回転磁気ヘッドシリンダにおける結露検知、自動
車の窓ガラスのくもり検知等広範囲な利用ができる。ま
たこの発明は、スクリーン印刷等により大量生産が可能
であるので、高感度で安定な性能をもつ感湿素子をより
安価に供給できつる利点を有している。さらにこの発明
に用いる架橋共重合体はカルボン酸基を反応点として多
官能性エポキシ樹脂により架橋されるため、高度の３次
元構造が発現し、その結果耐久性、信頼性の優れた感湿
素子を与えることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の感湿素子の平面図、第２図は第１図
のｎ−ｎ’線断面図、第３図はこの発明の感湿素子の相
対湿度−抵抗特性の一例を示すグラフである。（１）・・・・・・電極、　　　（２）・・・・・・絶
縁基板、（３）・・・・・・感湿素子、　　（４）・・
・・・・リード線、（５）・・・・・・感湿膜（導電性
微粉末分散樹脂膜）。

Claims

【特許請求の範囲】１、絶縁基板上の一対の電極間に、導電性微粉末を分散
した樹脂からなる感湿膜を形成してなり、該樹脂が、（ａ）下式（ I ）； ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｘ、Ｘ′及びＲはそれぞれ独立して水素原子ま
たはメチル基を示す）で表わされるアクリル酸アミド誘
導体、（ｂ）下式（II）； ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素原子またはメチル基を、Ｙは低級アル
キル基を示す）で表わされるアクリル酸低級アルキルエ
ステル誘導体及び（ｃ）カルボン酸ビニルモノマを主構成単量体成分とし
かつ多官能性エポキシ樹脂で架橋処理された架橋共重合
体からなる感湿素子。２、多官能性エポキシ樹脂が４官能性グリシジルアミン
化合物である特許請求の範囲第１項に記載の感湿素子。３、導電性微粉末が共重合体１００重量部に対して１５
〜３０重量部を添加してなる特許請求の範囲第１項に記
載の感湿素子。４、導電性微粉末がアセチレンブラックである特許請求
の範囲第１項に記載の感湿素子。５、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の共重合比が（ａ）１
００重量部に対し、（ｂ）１００〜２５０重量部、（ｃ
）５〜２０重量部からなる特許請求の範囲第１項に記載
の感湿素子。６、（ａ）１００重量部に対し、多官能性エポキシ樹脂
１〜５重量部を用いて架橋処理することを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の感湿素子。