JPH052100B2 - - Google Patents

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JPH052100B2
JPH052100B2 JP59268958A JP26895884A JPH052100B2 JP H052100 B2 JPH052100 B2 JP H052100B2 JP 59268958 A JP59268958 A JP 59268958A JP 26895884 A JP26895884 A JP 26895884A JP H052100 B2 JPH052100 B2 JP H052100B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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
であり高い金属酸化物系セラミツクスが最も多く
用いられてきた。このような従来のセラミツクス
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3662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、54−101399、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℃に通電可
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59−132352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がある。
〔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
法を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の感湿材料の製造方法は、有機けい素化
合物重合体および金属酸化物を主成分とする混合
焼成物にアルカリイオンを付与する方法である。
また、本発明の別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および金属酸化物を
主成分とする混合焼成物に、アルカリイオンを付
与し再び焼成する方法である。
〔作 用〕
本発明における金属酸化物により感湿材料の皮
膜強度が増加し、又吸水量が多くなるため感度が
大きく、抵抗値が低くなる。
又、本発明における付与されたアルカリイオン
は、多孔質化した混合焼成物に付与されているの
で、感湿部表面部に存在し、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。
〔実施例〕
本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、下記金属酸化物の結合剤となる。又その多孔
質化のため、本発明の実施例の感湿材料における
金属酸化物の上記作用が明確に現われるととも
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。
本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例えば各々の硝
酸塩、硫酸塩、炭酸塩およびハロゲン化物の一種
として用いられる。
本発明に係わる金属酸化物は、例えば、Al、
Cu、Ni、CrおよびTiなどの酸化物の内の少なく
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
の焼結による固相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
オンを付与しているので、アルカリイオンを表面
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伝
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。
又、上記有機けい素化合物重合体および金属酸
化物を主成分とする混合焼成物に、上記アルカリ
イオンを付与させたものを再び焼成することによ
り、更に耐水性が良好になり、経時的に一層低抵
抗化しにくくなる。
なお、本発明の実施例の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本発明を詳細に説
明するが、これにより本発明を限定するものでは
ない。
実施例 1 第1図は、本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撹拌機にて混練
後、混合物を浸漬処理により、約50μmの厚さに
塗布し、530℃1.5時間の焼成後、5%K2SO4水溶
液中に、上記基板を30秒間浸漬して感湿皮膜3を
得、第1図のような本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: メチルフエニルシリコーン 55.6重量% 金属酸化物: TiO2 55.6重量% Cr2O3 20.3 〃 添 加 物: SiO2 18.4 〃 実施例 2 実施例1と同様の組成物を用い、実施例1と同
様に、上記組成物を塗布、焼成、K2SO4水溶液に
浸漬し、更に400℃、30分間焼成して本発明の別
の発明の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。
上記のようにして製作した本発明の一実施例に
よる感湿材料を用いた湿度センサー、本発明の別
の発明の実施例による感湿材料を用いた湿度セン
サー、感湿皮膜に1250℃で4時間焼成したAl2O3
−MgO−ZnO系セラミツクスを用い、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は各々従来の
セラミツクタイプのものの初期および1年間室内
放置後の感湿特性を示し、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は各々本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1年間室内放置後の感湿特
性、曲線C1およびC2は各々本発明の別の発明の
実施例による感湿材料を用いたものの初期および
1年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、1年間放置後には、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、本発明の一実施例による感湿材
料を用いた湿度センサーおよび本発明の別の実施
例による乾湿材料を用いた湿度センサーは、1年
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ず、特に本発明の
別の発明の実施例による場合はアルカリイオンを
表面に付与した後、焼結しているので、安定にア
ルカリが存在しC2に示されるように、1年間放
置後の抵抗値の低下もわずかであることが解る。
また、初期の感湿特性曲線A1,AA1,B1および
C1を比較するとわかるように、本発明の一実施
例による感湿材料を用いたものおよび本発明の別
の発明による感湿材料を用いたものの方が従来の
ものよりも特に高湿度側で抵抗値が1桁以上小さ
く、回路上使い易いものであり、特に、C1の場
合、感湿感度も良好である。
上記感湿材料を用いた湿度センサーの抵抗値が
低いのは、付与されたアルカリイオン(この場合
K+が容易に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ためであり、特に本
発明の別の発明の実施例による感湿材料を用いた
湿度センサーの感度が良好でしかも経時的に低抵
抗化しにくいのは、再焼成することによるより多
孔質化のため吸水量が多くなるためである。
なお、上記実施例では、アルカリイオンの付与
方法として、上記イオンを含有する溶液に浸漬す
る場合について示したが、例えばイオン注入、蒸
着および上記イオン蒸気中放置等別の方法によつ
ても同様の効果が得られ、又有機けい素化合物重
合体、金属酸化物およびアルカリイオンの種類を
変更した場合も同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明したとおり、有機けい素化合
物重合体および金属酸化物を主成分とする混合焼
成物にアルカリイオンを付与することにより、経
時劣化防止用の加熱装置(ヒーター)を必ずしも
必要とせずとも長期間感湿特性が安定し、より電
気抵抗の低い感熱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。
又、本発明の別の発明は、有機けい素化合物重
合体および金属酸化物を主成分とする混合焼成物
に、アルカリイオンを付与し再び焼成することに
より、上記効果に加えてさらに、耐水性が良好に
なり、経時的に一層低抵抗化しにくい感湿材料の
製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本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、本発明
および本発明の別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
湿膜、4はリード線、A1,A2,AA1,AA2は比
較従来例の感湿特性、B1,B2,C1,C2は本発明
および本発明の別の発明の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)

  1. 【特許請求の範囲】 1 有機けい素化合物重合体および金属酸化物を
    主成分とする混合焼成物に、アルカリイオンを付
    与し、これを感湿材料とする感湿材料の製造方
    法。 2 有機けい素化合物重合体および金属酸化物を
    主成分とする混合焼成物に、アルカリイオンを付
    与し、再び焼成して焼成残留物を得、これを感湿
    材料とする感湿材料の製造方法。
JP26895884A 1984-12-20 1984-12-20 感湿材料の製造方法 Granted JPS61147141A (ja)

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