JPS63167258A

JPS63167258A - 感湿素子

Info

Publication number: JPS63167258A
Application number: JP61313343A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takahashi; 一夫高橋; Takeshi Itagaki; 剛板垣
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-11
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658336B2

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）産業上の利用分野本発明は感湿素子に関する。さ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、親木基を
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、親木基としては水酸基、アミノ基
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、金属、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、特開昭５４−１４９６
９１号公報、特開昭５８−９９７４０号公報）。これら
はすべてｍＷの湿度変化による膨潤を分散導電性粒子間
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きれる特性としては、（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、
（ｉ）湿度変化に対して抵抗値変化（応答性）がすばや
いこと、（ｉ）湿度、温度、電ｄ〔に対して安定なこと
（安定性）、（ｉｖ＞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）、（ｖ）基
板との密着性が良好なこと等が挙げられる。」二足諸条
件をすべて満足しうる感湿素子は発明者の知る限り存在
していない。例えば、架橋処理を行なった樹脂では（１
ｉ）の安定性の条件は満足するものの、（ｉ）の条件す
なわち応答性に関しては改善が必要であった。また（Ｖ
）の条件は結露状態を親水性樹脂の膨潤、収縮により検
出するため長時間安定した５　前件を必要とするがこれ
も従来のものでは満足しうるものではなかった。また、
さらにこれまでの感湿剤は印刷用インクとして使用でさ
るものではなく従ってスクリーン印刷等により大量生産
できるものではなかった。

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、特に
架橋等の特殊な処理なしに応答性と長時間安定した密着
性とを発現して上記（１）〜（ｖ）の諸条件を満足しう
る感湿素子を提供しようとするものである。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明によれば、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、
この樹脂が下式（Ｉ）；（式中ｘ、ｘ’およびＲはそれ
ぞれ独立して水素原子またはメチル基を示す）で表され
るアクリル酸アミド誘導体および下式（■〉；（式中Ｒ゛はメチル基または水素原子、Ｒ″は低級アル
キル基を示す）で表されるアクリル酸誘導体とを構成単
量体成分としてなる感湿素子が提供される。

本発明の一つの特徴とするところは、疎水性ビニルモノ
マに特定のアクリル酸誘導体を用い、基板との密着性及
び応答性を向上したことにある。

本発明に用いるアクリル酸アミド誘導体（Ｉ）として、
Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、又はＮ−メチルアク
リルアミドを使用すると良いが、特に吸湿性が優れたＮ
、Ｎ−ジメチルアクリルアミドが好ましい。このような
化合物はアクリル酸誘導体と、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（興人株式会社製）として入手可能である。

また一方、本発明に用いるアクリル酸誘導体（ＩＩ）と
は、アクリル酸メチル等のアクリル酸低級アルキルエス
テルおよびメタクリル酸メチル等のメタクリル酸低級ア
ルキルニスデルを意味する。

また、ここでいう低級とは炭素数が１〜５のものをいう
。本発明に用いるアクリル酸誘導体としては、特に疎水
性が優れたメタクリル酸メチルが好ましい。

本発明に用いる導電性微粉末は、化学的かつ電気的に安
定なこと、さらに熱的に安定であって高温になってもガ
スの発生量が極めて少なく、かつその体積固有抵抗が安
定であること等の諸特性が要求される。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、黒鉛、金属粉末等が挙げられるが、粒径が
極めて小さく感湿膜の膜厚を薄くでき応答性およびヒス
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４２ｍμ）が好ましい。

本発明に用いる共重合体は、アクリル酸アミド誘導体（
Ｉ＞成分およびアクリル酸誘導体（Ｉ［）成分を構成成
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等の公知の重合方法により
得られる。この場合、上記誘導体（Ｉ）と（ＩＦ）の共
重合比は式（Ｉ）１００重量部に対して式（ＩＩ）が１
００〜３００重量部に調整されるのが好ましく、また平
均重合度は通常１００〜ｔｏ、ｏｏ。

に調整される。ただし、この範囲外でも感湿性を発揮す
る範囲であれば用いることができる。またこの共重合体
には上記以外のビニル系単量体、例えばスチレン等を含
有していてもよい。

上記共重合体に添加される導電性微粉末の添加量は、導
電性微粉末の種類により多少異なるが、例えばアセチレ
ンブラックの場合、上記共重合体１００重量部に対して
１０〜３０重量部添加するのが好ましい。アセチレンブ
ラックを１０重量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ことから好ましくなく
、３０重量部以上になるとスイッチング的な検知が困難
となる点で好ましくない。

本発明の感湿素子は、上記のごとく得られた共重合体に
所望の割合で導電性微粉末を加え、これをブチルセロソ
ルブ、酢酸ベンジル等の有機溶媒中に加えて良く分散さ
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、特に電極間に塗布または被覆して感湿
膜を形成することにより得られる。この場合ペースト状
ものはインクとして使用しうるものが得られ、スクリー
ン印刷等の手法により極めて簡便に膜を形成できる。ま
た形成される感湿膜の膜厚は特に限定きれないが、５〜
２０μが好ましい。

（ネ）作用本発明の感湿素子は、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
親水性部分に、まわりの雰囲気からの水分子が吸着して
この樹脂が急激に膨潤することにより導電性微粉末が互
いに離れ、抵抗値が急激に増加する。また、一方、湿度
が下がりだすと感湿膜全体に分散きれた疎水性部分が樹
脂全体の収縮を促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急激に下がる。

以下実施例により本発明の詳細な説明するが、これによ
り、本発明は限定されるものではない。

くべ）実施例Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド１０ｇおよびメタクリ
ル酸メチル１７．５　ｇに重合開始剤として過酸化ベン
ゾイル１５０ｍｇを加え、トルエン３０ｇに溶解する。

これを重合管に入れ凍結脱気を繰返し封管とした。この
封管を６０゛Ｃの温水浴中に２４時間静置して重合反応
を行なった。反応終了後、溶液をエーテル中に注いでポ
リマを沈殿許せた。その後アルコール／エーテル系を用
いて精製し、粉末状ポリマを得た。

上記ボリア１０ｇに酢酸ベンジル２５ｇ１アセチレンブ
ラツク１．６２ｇを加えてよく分散許せてペースト状と
した。

次にこのペーストを第１図に示すごとく、一対の櫛型電
極（１）（１）を設けたセラミック基板（２）上にスク
リーン印刷した後、１６０°Ｃで１時間焼付けを行ない
、両電極（１）（１）を被覆するように感湿膜（３）を
形成しこの発明の感湿素子（４）を完成させた。このと
きの膜厚は５〜１０μであった。第２図に第１図におけ
るｍ−ｍ’断面図を示す。

以上のごとく行なって得た感湿素子（４）にＩＪ−ド線
（５）（５）を接続しテ、２５°Ｃ下、０．８ｖ以下の
直流電圧を加えてこの素子の各相対湿度ＣＲＨ（％）〕
における抵抗値（Ｒ（ＫΩ）〕（初期特性）を測定した
。その結果を第３図に示す。

また、本発明の感湿素子（４）の耐熱性試験（１００°
Ｃの雰囲気下にｔ、ｏｏｏ時間この感湿素子を放置する
）後の相対湿度−抵抗特性を上記と同様にして測定し、
この結果をこの感湿素子の初期特性とともに第４図に示
す。

また、本発明の感湿素子（４）の高温高湿試験（６０°
Ｃ１８０％ＲＨの雰囲気下に１，０００時間この感湿素
子を放置する）後の相対湿度−抵抗特性を上記と同様に
して測定し、この結果をこの感湿素子の初期特性ととも
に第５図に示す。

以上の結果、第３図かられかるように本発明の感湿素子
り４）はその特性の再現性が良好であり、且つ第４図及
び第５図かられかるように過酷な雰囲気下においた後で
も本発明の感湿素子（４）はその特性が充分保持されて
おり、感湿膜（３）とセラミック基板（２）との密着性
が良好であることが確認できた。

しかも、特定のアクリル酸誘導体を含む樹脂から感湿膜
（３）を形成した本発明の感湿素子（４）を、この特定
のアクリル酸誘導体を含まない樹脂から感湿膜を形成し
た特開昭５４−１４９６９１号公報に記載の感湿素子と
同様に、２５℃、４７％ＲＨの状態から、１°Ｃの氷水
中に浸して１００にΩの抵抗値に達するまでの時間を測
定した結果、本発明の感湿素子（４〉では５秒であり、
上記公報に記載の感湿素子の応答時間５０〜７０秒に対
し応答性が極めて優れていることが確認できた。

（ト）発明の効果本発明の感湿素子によれば、高湿度雰囲気中で前記諸条
件（ｉ）〜（ｖ）を満足していると共に、特に密着性と
応答性とが優れているので、結露検知素子としての利用
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、本発明の感湿素
子はスクリーン印刷等により大量生産が可能であり、近
年の高度なリソグラフィー技術を使用することで小型化
も可能である利点を有している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は感湿素子
の平面図、第２図は第１図のｎ−ｍ’断面図、第３図は
感湿素子の相対湿度−抵抗特性を示す特性図、第４図は
感湿素子の初期および耐熱性試験（１００°Ｃ）後の相
対湿度−抵抗特性を示す特性図、第５図は感湿素子の初
期および高温高湿試験（６０°Ｃ１８０％ＲＨ）後の相
対湿度−抵抗特性を示す特性図である。（１）・・・櫛型電極、　（２）・・・セラミック基板
、（３）・・・感湿膜、　り４）・・・感湿素子、　り
５）・・・リード線。

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、この樹脂が
下式（ I ）； ▲数式、化学式、表等があります▼……………（ I ）（式中Ｘ、Ｘ′およびＲはそれぞれ独立して水素原子ま
たはメチル基を示す）で表されるアクリル酸アミド誘導
体および下式（II）； ▲数式、化学式、表等があります▼……………（II）（式中Ｒ′はメチル基または水素原子、Ｒ″は低級アル
キル基を示す）で表されるアクリル酸誘導体とを構成単
量体成分とした共重合体からなる感湿素子。
（２）アクリル酸アミド誘導体として、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアクリルアミド、またはＮ−メチルアクリルアミドを
使用した特許請求の範囲第１項記載の感湿素子。
（３）アクリル酸誘導体として、アクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチルを使用した特許請求の範囲第１項記載
の感湿素子。
（４）式（ I ）および式（II）の共重合比が、式（ I
）１００重量部に対して式（II）が１００〜３００重
量部である特許請求の範囲第１項記載の感湿素子。
（５）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項記載の感湿素子。
（６）導電性微粉末が式（ I ）と（II）とからなる共
重合体１００重量部に対して１０〜３０重量部添加され
てなる特許請求の範囲第１項記載の感湿素子。