JPH01313752A - 感湿素子 - Google Patents

感湿素子

Info

Publication number
JPH01313752A
JPH01313752A JP14466588A JP14466588A JPH01313752A JP H01313752 A JPH01313752 A JP H01313752A JP 14466588 A JP14466588 A JP 14466588A JP 14466588 A JP14466588 A JP 14466588A JP H01313752 A JPH01313752 A JP H01313752A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moisture
humidity
sensitive film
moisture sensitive
sensitive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP14466588A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0676982B2 (ja
Inventor
Yoshiro Sakai
酒井 義郎
Yoshihiko Sadaoka
芳彦 定岡
Takao Kuroiwa
黒岩 孝朗
Toru Abe
亨 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP63144665A priority Critical patent/JPH0676982B2/ja
Priority to US07/353,903 priority patent/US4920451A/en
Priority to FI892478A priority patent/FI94555C/fi
Priority to DE89109243T priority patent/DE68912199T2/de
Priority to EP89109243A priority patent/EP0343593B1/en
Publication of JPH01313752A publication Critical patent/JPH01313752A/ja
Publication of JPH0676982B2 publication Critical patent/JPH0676982B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機高分子を感湿材料として用いてなる感湿素
子に関するものである。
□  〔従来の技術〕 従来よシこの種の感湿素子としては、セルロースアセテ
ートブチレート、セルロースアセテートグロピオネート
、ポリイミドもしくはポリイミドアミドなどの有機高分
子を感湿材料として用い、この感湿材料によ多形成され
る感湿膜の電気容量値変化を湿度検出に利用した感湿容
量素子が提案されている(特開昭62−88951号公
報)0〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このように構成される感湿素子は、親水
性(水を引きつける性質)が高く、収着水分量(吸水率
)が大きいため、その化学吸着によって高分子と強固に
結合した水が多分に残留する。このため、例えば温度4
0℃、湿度90%程度の高温高湿度雰囲気中で長期間に
わたって使用すると、その出力値がドリフトする。また
、吸湿過程と脱湿過程とでの感湿特性の差(ヒステリシ
ス)が低温度側で小さく、高温度側で大きくなシ、セン
ナレスポンスが遅くなるという問題があった。
さらに結露の発生、水浸漬などによυ、その出力値がド
リフトするなどの問題があった。
したがって本発明は、前述した従来の問題に鑑みてなさ
れたものであシ、その目的は、低温度から高温度まで、
また低湿度から高湿度までの使用範囲においてヒステリ
シスが小さく、センナレスポンスの速い感湿素子を提供
することにある。
本発明の他の目的は、高湿度、高温高湿度、湿度サイク
ル、結露もしくは水浸漬などの条件に長期間にわたって
晒されても安定した出力値が得られる感湿素子を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による感湿素子は、ヒドロキシル基を有しないメ
タクリレートモノマーを重合させたポリマーを用いて感
湿膜を構成するものである0本発明による他の感湿素子
は、ヒドロキシル基を有しないメタクリレートと、ビニ
ル基を複数個有する架橋剤とを共重合させたポリマーを
用いて感湿膜を構成するものである。
〔作用〕
本発明による感湿素子においては、ヒドロキシル基を有
しないメタクリレートモノマーを重合させたポリマーを
用いることによシ、収着水分量が低くなシ、ヒステリシ
スが小さくなる。
本発明による他の感湿素子においては、ビニル基を複数
個有する架橋剤を導入することによシ、ポリマーの収着
水分量が微妙にコントロールされ、吸水率を低下させる
ことができ、感湿膜の出力感度を犠牲にすることなく、
ヒステリシスを小さくすることができる。また、架橋反
応によシ耐環境性および耐熱性が向上する。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は本発明による感湿素子の一実施例を示す斜視図
、第2図はその平面図である。これらの図において、1
は例えばアルミナ基板、ガラス基板、熱酸化シリコン基
板などからなる絶縁性基板、2はこの絶縁性基板1の上
面部に形成された例えば白金などからなる下部電極、3
はこの下部電極2に交差するように積層塗着された感湿
膜、4はこの感湿膜3上に形成された例えば金などから
なる上部電極である0すなわち、感湿膜3を下部電極2
と上部電極4とで°サンドイッチ状に挾み込み、この感
湿膜3の相対湿度に対する電気容量値変化を検出すべく
、下部電極2および上部電極4にそれぞれリード線2a
および4aが接続されている。
このように構成される感湿素子において、その感湿膜3
は、メタクリル酸メチルを重合させた感湿材料もしくは
メタクリル酸メチルとジビニルベンゼンとを共重合させ
た感湿材料によシ形成されている。
次にこの感湿素子の具体的な製造方法について説明する
まず、減圧蒸留で精製したメタクリル酸メチルモノマー
(MMA)を触媒下で仮重合させ、適当な粘をもつ溶液
を生成する。次にこの溶液を絶縁性基板1上に形成され
た下部電極2上にスピンコード法によシ塗布した後、9
0℃〜200℃程度で熱処理を行ない重合反応を完結さ
せて膜厚0.5  μm〜10pmの感湿膜3を形成す
る。このときのスピンナーの回転数は1000rprn
〜5000rpmとする。次にこの感湿膜3を積層塗着
した絶縁性基板1上に金を蒸着法もしくはスパッタリン
グ法によを形成する。なお、絶縁性基板1上の下部電極
2は、白金を蒸着法もしくはスパッタリング法などによ
、り100OA〜100OOAの厚さで薄膜状に形成さ
れる。この場合、感湿膜3は、メタクリル酸メチルモノ
マー(MMA)を出発材料とし、ポリメタクリル酸メチ
ル(PMMA)単体ポリマーとなシ、架橋されていない
状態で形成される。
このような構成によると、感湿膜3は、ポリメタクリル
酸メチル(PMMA)単体ポリマーによシ形成されるの
で、収着水分量が低くなシ、ヒステリシスが小さくなる
このように構成された感湿素子は、相対湿度−電気容量
特性を測定し九結果、第3図に示すようなデータが得ら
れた0なお、この測定にはLCZメータを使用し、温度
25℃2周波数100KHzの条件で行なった0同図か
ら明らかなようにヒステリシスは約1%RH以下であシ
、極めて曳好であった。
次に本発明による感湿素子の他の実施例を第1図および
第2図を参照して説明する0 まず、減圧蒸留で精製したメタクリル酸メチルモノマー
(MMA)を触媒下で仮重合させ、その後、疎水性の架
橋剤としてジビニルベンゼン(MMAに対して約3ow
ts以下)を加えて溶液を生成する。次にこの溶液を絶
縁性基板1上に形成された下部電極2上にスピンコード
法によシ塗布した後、90℃〜200℃程度で熱処理を
行ない、共重合化させて膜厚0.5μm〜10μmの感
湿膜3を形成し、感湿素子を完成させる0この場合、感
湿膜3は、メタクリル酸メチルモノマ(MMA)とジビ
ニルベンゼンとを出発材料とし、ポリメタクリル酸メチ
ル(PMMA)−ジビニルベンゼンの共重合体(コポリ
マー)となシ、架橋されて形成される。
なお、前述した実施例において、ジビニルペンを加える
際に新たに触媒を追加しても良い0このような構成によ
ると、感湿膜3は、疎水性の架橋剤を導入した共重合体
ポリマーによシ形成されるので、ポリメタクリル酸メチ
ル(PMMA)単体ポリマーよシもさらに吸水率が低?
ンζシ、微妙な収着水分量のコントロールが可能となシ
、目標特性を達成するのに最適な収着水分il・)ポリ
マーが得られるとともに膜特性をさらに向上させること
ができた。すなわち、このように構成された感湿素子を
酢酸エチル、アセトン、トルエン、ジオキサン、エタノ
ール、四塩化炭素、 ベンゼン。
二塩化エチレン、n−ヘキサンもしくはシクロヘキサン
など溶液に約1分間浸漬して行なう溶剤浸漬試験におい
て全く溶解されず、耐溶剤性を向上させることができた
第4図は、本実施例で作製した感湿素子を約40℃、9
0SRHの高温高湿度雰囲気中に放置した後の10%R
H〜90チRHにおける感湿特性の変化を示したもので
ある0同図から明らかなように本実施例による共重合体
ポリマーにより形成された感湿膜3の90SRHの感湿
特性ドリフトは、放置200時間後には飽和しておシ、
そのときの初期値からのドリフトは+71RH相当であ
る。
これと比較して従来のセルロースアセテートブチレート
を感湿材料とする感湿素子の約40℃、90SRH放置
後の結果は、第5図に示すように放置100時間後、ト
リアド量は飽和しており、そのときの初期値からのドリ
フトは+13SRH相当である。したがって本実施例に
よる感湿膜3は従来の感湿膜と比較してドリフト量は約
半分であり、安定してお)良好である0また、ヒステリ
シスも従来の感湿膜のi〜十であシ、再現性が良好であ
るとともに高温高湿雰囲気中においても、さらに長期間
にわたって同一雰囲気中に放置してもほとんど容量比が
変化せず、安定している。また、高温高湿雰囲気中に放
置した後、室内雰囲気中に戻すと、可逆的に初期出力に
回復する。
次に本発明による感湿素子のさらに他の実施例を第1図
および第2図を参照して説明する。
まず、減圧蒸留で精製したメタクリル酸メチルモノマー
(MMA)、!ニジビニルベンゼン(MMAK対して約
3Qwt%以下)を加えて触媒下で溶液を攪拌しながら
、予備重合させ、スピンコード法に適した粘度をもつ溶
液を生成する0以降は前述した実施例と同様の工程を経
て感湿膜3を形成し、感湿素子を完成させる。
このような構成においても前述した実施例と全く同様の
効果を得ることができた。
なお、前述した実施例においては、下部電極2上に溶液
をスピンナ法によシ塗布した後、架橋化のための熱処理
を行なったが、この熱処理の代シに光を照射させて共重
合させても良い。
また、前述した実施例においては、サンドインチ構造の
感湿素子を例にとって説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、絶縁性基板面上に対向して一対の
櫛形状薄膜電極を形成し、この櫛形状薄膜電極を覆うよ
うに感湿膜を積層形成して得られる櫛形構造の感湿素子
に適用しても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
さらに前述した実施例においては、感湿膜の相対湿度に
対する電気容量値の変化に着目して湿度検出を行なpも
のとしたが、その相対湿度に対するインピーダンスの変
化に着目して湿度検出を行なうような方法を採用しても
良い。
また、前述した実施例における一置換は、水晶振動子上
に形成し、その感湿膜の吸着に伴う共振周波数のずれか
ら湿度を検出する構成をとる湿度センサの感湿膜として
も好適であう、また、表面弾性波素子上に感湿膜を形成
し、その表面弾性波素子を通過する速度の変化によシ、
湿度を検出する構成をとる湿度センナの感湿膜としても
好適である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明による感湿素子によれば、ヒ
ドロキシル基を有しないメタクリレートモノマーを重合
させたポリマーを用いて感湿膜を形成したことくよシ、
吸着水分量が低くなシ、ドリフトが少なく安定した感湿
特性をヒステリシスが少なく、さらにレスポンス良く得
ることができる。また、ヒドロキシル基を有しないメタ
クリレートとビニル基を複数個有する架橋剤とを共重合
させたポリマーを用いて感湿膜を形成したことによシ、
吸着水分量がコントロールされ、ヒステリシスが少なく
、レスポンスが良くかつ耐熱性、耐溶剤性および耐環境
性が良く、シかも安定した出力値が得られる感湿素子が
得られるという極めて優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による感湿素子の一実施例を示す斜視図
、第2図はこの感湿素子の平面図、第3図はこの感湿素
子の相対湿度−電気容量特性図、第4図は本発明による
感湿素子の感湿特性を示す図、第5図は従来の感湿素子
の感湿特性を示す図である。 1・・・・絶縁性基板、2−・・・下部電極、3・・φ
・感湿膜、4・・・・上部電極、21゜41 ・・・・
リード線。 特許出願人   山武ハネウェル株式会社代理人 山川
政樹(#す)2名) 1目吋湿度(’/、R1−1)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ヒドロキシル基を有しないメタクリレートモノマー
    を重合させたポリマーを感湿膜として備えてなる感湿素
    子。
  2. 2.ヒドロキシル基を有しないメタクリレートとビニル
    基を複数個有する架橋剤とを共重合させたポリマーを感
    湿膜として備えてなる感湿素子。
JP63144665A 1988-05-23 1988-06-14 感湿素子 Expired - Lifetime JPH0676982B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63144665A JPH0676982B2 (ja) 1988-06-14 1988-06-14 感湿素子
US07/353,903 US4920451A (en) 1988-05-23 1989-05-18 Moisture-sensitive element
FI892478A FI94555C (fi) 1988-05-23 1989-05-22 Kosteusherkkä elementti
DE89109243T DE68912199T2 (de) 1988-05-23 1989-05-23 Feuchtigkeitsempfindliches Element.
EP89109243A EP0343593B1 (en) 1988-05-23 1989-05-23 Moisture-sensitive element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63144665A JPH0676982B2 (ja) 1988-06-14 1988-06-14 感湿素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01313752A true JPH01313752A (ja) 1989-12-19
JPH0676982B2 JPH0676982B2 (ja) 1994-09-28

Family

ID=15367380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63144665A Expired - Lifetime JPH0676982B2 (ja) 1988-05-23 1988-06-14 感湿素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0676982B2 (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6283642A (ja) * 1985-10-09 1987-04-17 Sumitomo Cement Co Ltd 感湿素子およびその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6283642A (ja) * 1985-10-09 1987-04-17 Sumitomo Cement Co Ltd 感湿素子およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0676982B2 (ja) 1994-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5910286A (en) Highly selective chemical sensor
US4482581A (en) Process for the production of a capacitive hygrometer
US5036704A (en) Moisture sensor
US20070028667A1 (en) Electronic nose sensor array, sensor system including the same, method of manufacturing the same, and analysis method using the sensor system
EP0395349B2 (en) Moisture sensitive element
Sakai Humidity sensors using chemically modified polymeric materials
JPH11502922A (ja) 空気中の有機成分と溶媒蒸気を検出する高感度物質およびデバイス
FI94555B (fi) Kosteusherkkä elementti
Kuroiwa et al. A thin-film polysulfone-based capacitive-type relative-humidity sensor
KR101495666B1 (ko) 다공성 형태의 감습구멍을 갖는 정전용량형 습도센서
Gao et al. High-performance virtual sensors array based on a single-chip FBAR for volatile organic compounds (VOCs) detection and classification
US4558393A (en) Moisture sensor
JPS58176538A (ja) 感湿抵抗素子
CN100559176C (zh) 一种气体传感器及其阵列
CN1215578C (zh) 有机高分子-无机纳米复合电阻型薄膜湿敏元件制作方法
Harsányi Polymeric sensing films: new horizons in sensorics?
CN1384354A (zh) 复合高分子电阻型薄膜湿敏元件及其制作方法
JPH0676982B2 (ja) 感湿素子
CN2606353Y (zh) 有机高分子-无机纳米复合电阻型薄膜湿敏元件
Harsányi Polymeric sensing films: new horizons in sensorics?
JPH06148122A (ja) 湿度検知素子
CN118032873A (zh) 一种硫化氢气体传感器及其制备工艺
CN114001845A (zh) 基于高密度微结构阵列电极的力敏传感器的制备方法
JPS5967445A (ja) 湿度センサ−
KR100191544B1 (ko) 저항형 습도감지센서 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080928

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080928

Year of fee payment: 14