JPH052098B2 - - Google Patents

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JPH052098B2
JPH052098B2 JP59268951A JP26895184A JPH052098B2 JP H052098 B2 JPH052098 B2 JP H052098B2 JP 59268951 A JP59268951 A JP 59268951A JP 26895184 A JP26895184 A JP 26895184A JP H052098 B2 JPH052098 B2 JP H052098B2
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sensitive
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気抵抗値の変化により雰囲気の
相対湿度を検知する湿度センサー用の感湿材料の
製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
昨今では、前記のような機能を有する感湿材料
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セラミツクが最も
多く用いられてきた。このような従来のセラミツ
クからなるものの感湿メカニズムは、水蒸気が多
孔質なセラミツク表面で解離して生じた水素イオ
ン(H+)の濃度が、周囲の相対湿度によつて異
なるため、感湿部の電気抵抗値が変化することを
利用したものである。そして、このH+は、下記
刊行物に示されるように相対湿度が低い場合に
は、表面に生成している水酸基上をホツピングに
より伝導し、相対湿度が高い場合には、水和した
H+が水溶液中と同様に水膜を伝導するとされて
いる(刊行物、即ち、J,H,Anderson and
G.A.Parks:雑誌名:J.Phys.Chem.第72巻、第
8662頁1968年発行)。
上記のような従来のセラミツクから成るもの
は、H+による電気伝導を利用するものであり、
しかもある程度良好な感度を有するには、その電
気抵抗値には、下限値(おおむね相対湿度50%で
500KΩ程度、90%で20KΩ程度)があり、上記
セラミツクを用いた湿度センサーを空調機による
自動湿度コントロール等の用途に使用する場合、
駆動および検知回路上の使い易さの点で電気抵抗
値が高く、使い易いセンサーが得られ難いという
問題点があつた。
また、H+による電気伝導を利用する従来の大
部分のセラミツク感湿材料では、空気中での使用
または放置によつて水(湿気)の吸脱着がくり返
されると、OH基が表面に安定化化学吸着されて
しまうために、センサーの抵抗値が経時的に大き
く変化してしまうことが避けられないので、これ
を初期特性にまで復帰させるには、実開昭55−
161248,55−161249、特開昭52−61788,54−
70895,54−101899,55−87941,56−2542,56−
109044,56−160649号公報などに見られるよう
に、感湿材料の周囲、カバー、基板内、電極等に
ヒーターを設け、感湿材料を500〜600℃に通電加
熱することによつて変化した特性を初期特性にま
で復帰させることが必要であるという問題点があ
つた。
そのため、例えば特開昭59−182852号公報に示
されているように、有機けい素化合物重合体とア
ルカリ金属化合物とを含有する組成物の焼成残留
物を感湿材料とするものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記公報に示された焼成残留物を感湿材料とす
るものは、電気抵抗が以前のものより低く、経時
劣化防止用の加熱装置(ヒーター)を必要とせ
ず、低温焼成で製作できるが、さらに電気抵抗の
低い感湿材料が望まれていた。
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長期間感湿特性
が安定し、より電気抵抗の低い感湿材料の製造方
法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の感湿材料の製造方法は、有機けい素
化合物重合体とグラフアイトとを混練する工程、
混練物を焼成する工程、焼成物にアルカリイオン
およびハロゲンイオンの内の少なくとも一種を付
与させる工程、並びにアルカリイオンおよびハロ
ゲンイオンの内の少なくとも一種を付与した焼成
物を再び焼成する工程を施す方法である。
〔作用〕
この発明における付与されたアルカリイオンお
よびハロゲンイオンは、感湿部表面の吸着水によ
つて呼び出され、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る。
又、この発明におけるグラフアイトは層状の化
合物であり、層間にアルカリイオンおよびハロゲ
ンイオンを安定に存在させ、かつ吸着水の有無に
よるその出入りを円滑に行なわせるのである。
〔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、例えば、メチルシリコーン、メチルフエニ
ルシリコーン、およびエチルシリケート重合体な
ど焼成により多孔質化するものが用いられ、これ
らは、グラフアイトの結合剤となる。又その多孔
質化のため、この発明の実施例による感湿材料に
おけるグラフアイトの上記作用が明確に現われる
と共に、吸着水量が多くなるために抵抗値のより
低い感湿材料が得られるのである。
この発明に係わるアルカリイオンは、例えばカ
リウムイオン、ナトリウムイオンおよびリチウム
イオンなどの内の少なくとも一種が用いられる。
この発明に係わるハロゲンイオンは、例えば塩
素イオンおよびフツ素イオンなどの内の少なくと
も一種が用いられる。
なお、上記公報に示された焼成残留物を感湿材
料とするものは、焼成前に有機けい素化合物とア
ルカリ金属化合物を混合しているので、その後の
焼結による固有反応によつてアルカリは均一な固
相中の一成分となり、吸着水によりアルカリイオ
ンとして溶出する量が非常に少ない。それに対
し、本発明のものは、有機けい素化合物と金属酸
化物を焼成して多孔質体とした後に、アルカリイ
オンを付与させているので、アルカリイオンは、
表面に安定に存在させることができ、水蒸気吸着
によつて容易に表面に呼び出されて表面電気伝導
に加わり感湿特性に影響を及ぼし、電気抵抗の低
下をもたらすことができる。
なお、この発明の実施例による感湿材料が皮膜
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。
以下実施例を示すことによりこの発明を詳細に
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による感湿材料
を用いた湿度センサーの斜視図であり、図におい
て、1は絶縁基板、2は電極、3は感湿皮膜、4
はリード線である。
即ち、アルミナの絶縁基板1上に、Pt−Pd合
金系ペーストにて0.2mm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
取り付け後焼付けを行なつた。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練
後、混合物を浸漬処理により、約50μmの厚さに
塗布し、480℃2時間の焼結後、5%Na2CO3
水−アルコール混合溶媒に上記基板を25℃で1分
間浸漬し、再び450℃、1時間焼成して感湿皮膜
3を得、第1図のようなこの発明の一実施例によ
る感湿材料を用いた湿度センサーを製作した。
組成例 有機けい素化合物重合体:メチルシリコーン
61.4重量% グラフアイト 27.6重量% 添加剤:SiO2 11重量% このようにして製作したこの発明の一実施例に
よる感湿材料を用いた湿度センサーと、感湿皮膜
に1250℃で4時間焼結したAl2O3−MgO−ZnO系
セラミツクを用い、他は第1図の場合と同様にし
て得た従来タイプのセラミツク湿度センサーおよ
び上記公報に示された焼成残留物を感湿材料とす
る。即ちメチルフエニルシリコーン初期重合物
55.0重量%、LiCl16.2重量%を主成分とするもの
を実施例1と同様にして、80℃で10分間、500℃
で30分解焼成して得た感湿材料を用いた湿度セン
サーのサンプルにより、感湿特性(相対湿度
(%)−電気抵抗(Ω)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1V、50Hzである。第2図において、
曲線A1およびA2は各々従来タイプのものの初
期および6か月間室内放置後の感湿特性を示し、
曲線AA1およびAA2は各々従来の焼成残留物タ
イプの初期および6ケ月間室内放置後の感湿特性
を示し、曲線B1およびB2は各々この発明の一
実施例による感湿材料を用いたものの初期および
6か月間室内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H+伝導タ
イプのセラミツクを感湿材料に用いた湿度センサ
ーは、6か月間放置後には、抵抗値が初期と比べ
て2桁ほど大となり、感湿機能もかなり低下して
しまつたのに対して、この発明の一実施例による
感湿材料を用いた湿度センサーは、6か月間放置
後にはわずかに抵抗値が小となつたのみであり、
感湿機能の低下も見られなかつた。また、初期の
感湿特性曲線A1,AA1およびB1を比較する
とわかるように、この発明の一実施例による感湿
材料を用いたものの方法が従来のものよりも抵抗
値が1桁以上小さく、回路上使い易いものであ
り、感湿感度も良好である。この発明の一実施例
による感湿材料を用いた湿度センサーの特に高湿
度側で抵抗値が低く感度も良好であるのは、グラ
フアイトに存在するアルカリイオン(この場合は
Na+)が感湿部表面の吸着水によつて容易に呼び
出され、表面電気伝導に加わるためと、再燃成す
ることによる多孔質化のためと考えられる。
なお、上記実施例では、アルカリイオンを付与
した場合について述べたが、ハロゲンイオン並び
にアルカリイオンとハロゲンイオンを付与した場
合も同様の効果が得られ、その付与方法も例えば
イオン注入、蒸着、上記イオンを含有する溶液へ
の浸漬および上記イオン蒸気中放置等その方法に
よらず同様の効果が得られる。
さらに、上記効果は、有機けい素化合物重合体
アルカリイオンおよびハロゲンイオンの種類を変
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
合物重合体とグラフアイトとを混練する工程、混
練物を焼成する工程、焼成物にアルカリイオンお
よびハロゲンイオンの内の少なくとも一種を付与
させる工程、並びにアルカリイオンおよびハロゲ
ンイオンの内の少なくとも一種を付与した焼成物
を再び焼成する工程を施すことにより、経時劣化
防止用の加熱装置(ヒーター)を必ずしも必要と
せずとも長時間感湿特性が安定しより電気抵抗の
低い感湿材料の製造方法を得ることができ、例え
ば湿度センサーに有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例による感湿材料
を用いた湿度センサーの斜視図、第2図は、この
発明の一実施例による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、A1,A2,AA1,AA2
比較従来例の感湿特性、B1,B2はこの発明の
一実施例による感湿材料を用いた湿度センサーの
感湿特性である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 有機けい素化合物重合体とグラフアイトとを
    混練する工程、混練物を焼成する工程、焼成物に
    アルカリイオンおよびハロゲンイオンの内の少な
    くとも一種を付与させる工程、並びにアルカリイ
    オンおよびハロゲンイオンの内の少なくとも一種
    を付与した焼成物を再び焼成する工程を施す感湿
    材料の製造方法。
JP26895184A 1984-12-20 1984-12-20 感湿材料の製造方法 Granted JPS61147135A (ja)

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EP85112861A EP0187205B1 (en) 1984-12-20 1985-10-10 Moisture sensitive ceramic material and process for its production
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