JPS6236549A - 感湿素子 - Google Patents

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。さらに詳しくは種々の雰
囲気中の湿度を検出する感湿素子に関する。

（ロ）従来の技術 湿度を検出する感湿素子として実用化されているものと
して有機高分子を使用したものがある。

ここに用いられる有機高分子は、そのモノマの構造の一
部に電離する部分を有したもの（以下導電性モノマ）か
ら構成されているので高分子電解質である。この高分子
電解質を含む樹脂膜を感湿膜として絶縁基板上の一対の
電極間に被覆した感湿素子が汎用されている。この場合
、高分子電解質の雰囲気湿度を検出する原理は、これが
雰囲気中の水分を吸収することで電離を起こし、表面抵
抗値が減少することを利用したものである。種々の高分
子電解質の相対湿度と表面抵抗値の関係はすテニ公知で
ある（Ｃｈｅｌ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ、　１９７１．５月
号３０４〜３０９による）。

かかる感湿素子に要求される特性にはたとえば、（＋）
　　相対湿度を変化させたとき、抵抗値が対数直線的に
変化し、通常の室内雰囲気中に放置させても再現性を有
すること。

（Ｈ）　　高湿度雰囲気から低湿度雰囲気に変化させた
際、（Ｉ）の直線に対して誤差が少なく戻ること（即ち
ヒステリシスが小さい）。

等が挙げられる。これらの条件は選択する導電性上ツマ
の性質により左右されると考えられる。

一方高分子電解質を用いずに吸水性ポリマに導電性化合
物を含浸させて感湿膜とすることも提案されており、２
−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸アル
カリ金属塩を有機高分子に含浸担持させた感湿素子（特
開昭５４−３６７９６号公報）も提案されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしかかる感湿素子には、前記（ｉ）、（紅）の条件
以外にさらに次の条件も要求されている。すなわち、（
ト）感湿膜中には水溶性（電離する）部分を含むことが
必要なため、高湿度雰囲気に放置したとき、感湿膜の溶
解脱着を起こし抵抗特性が上昇してしまう場合が多いが
、かような高湿度下においても充分な耐久性を有するこ
とである。前記特開昭５４−３６７９６号公報に開示の
感湿素子においても元来水溶性の高い導電性上ツマ（２
−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸アル
カリ金属塩）をそのままの形で含浸担持させたものにす
ぎず、耐久性、特に高湿状態（結露状態も含む）での特
性の変化が懸念されている。この点に関し本発明者らは
、上記の導電性上ツマを直接重合させた高分子電解質を
感湿膜として用いることも考えていたが、上記（ロ）の
点で不充分である。

この点に鑑み、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、
特定のアクリルＭ誘導体を前記導電性モノマに共重合さ
せた高分子共重合体が上記（Ｉ）〜（ト）の諸条件を満
足することを見い出しこの発明の感湿素子を完成させる
に至った。

（ニ）問題点を解決するための手段 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、感湿膜として特定のアクリル酸アミド誘導体と特定
のアクリル酸誘導体とを主構成単信体成分とする共重合
体を用いてなる感湿素子が提供される。

特定のアクリル酸アミド誘導体としては、下式（式中、
Ｒは水素原子またはメチル基、Ｘはアルカリ金属を示す
）で表わされる化合物すなわち２−アクリルアミド−２
−メチルプロパンスルホン酸アルカリ金属塩または２−
メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸アル
カリ金属塩が用いられる。上記化合物においてはＲは水
素原子が、Ｘはナトリウム原子が好ましい。かような化
合物の原料となる２−アクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホン酸（以下ＡＭＰＳと略す）は日東化学■の
商品として入手可能である。

一方の特定のアクリル酸誘導体としては下式（式中、Ｒ
は水素原子またはメチル基、Ｙは低級アルキル基を示す
）で表わされる化合物すなわち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。上記化合物においては、Ｒにはチメル基がＹ
にはメチル基及びエチル基が好ましい。

かような化合物は通常、メタクリルＦｌｌ−Ｒ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。

本発明に用いる重合体は、式（Ｉ）及び式（Ｉ［）で示
される単位を主構成成分とする共重合体であり、それら
の平均重合度は通常的１００〜１０，０００に調整する
のが好ましい。また、共重合体の他の単量体成分として
共重合可能なビニル系単量体たとえばスチレン、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。た
だし、上記平均重合度範囲外Ｃも感湿性を発揮する範囲
であれば適用できる。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
り合成できる。

また式（Ｉ＞の単位と式（ＩＩ＞の単位との比率は特に
限定されるものではないが通常式（Ｉ）：式（ＩＩ）の
モル比率として　１：４〜４：　１とするのが感湿効果
及び湿度安定性の点から好ましい。

かようにして得た共重合体をメタノール、エタノール、
アセトン等の有機溶媒に溶解したのち、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
とによりこの発明の感湿素子が得られる。

（ホ）作　用 このようにして得られたこの発明の感湿膜は、湿度が高
くなるに従って該膜内への吸ｉ＠１ｆｆｌが増加し、そ
れに伴なって電解質部分の電離する割合が多くなりその
結果線膜内の抵抗値がそれに相当する減少を示すように
なる。このことにより各種の雰囲気中の湿度を検出する
ことができる。

（へ）実施例 以下、この発明を実施例及び図面により詳説づるが、こ
れによりこの発明は限定されるものではない。

量ｍ＊＋り」口＆ 実施例 無水メタノール２５１！中に炭酸ナトリウム２．２５Ｌ
Ａ　Ｍ　Ｐ　３８．３＜＋を加え得られた溶液を２５０
　ｙｒｌアセトンに注ぎ、沈殿物を乾燥して、ＡＭＰＳ
のナトリウム塩（以下ＡＭＰＳ−Ｎａと略す）を得た。

ＡＭＰＳ−Ｎａ９Ｑ、メチルメタクｌ）　Ｌ／　−ドア
、ａｇ（モル比率１：２）及び重合開始剤として、過酸
化ベンゾイル１５０ｍｇをメタノールに溶解し全量を５
０１１とし、真空下で６０℃、２４時間反応させてゲル
状反応物を得た。これをメタノールに溶解し、酢酸エチ
ルに注いで、白色沈殿物を得た。ざらにメタノール−酢
酸エチルで再沈殿させて、この発明に用いる感湿剤とし
た。

ＡＭＰＳのリチウム塩の場合も、炭酸リチウムを使用し
、上記と同様の操作で、ＡＭＰＳのリチウム塩とメチル
メタクリレート共重合体を製造できる。

比較例 比較のため、ｐ−スチレンスルホン酸ナトリウムとメチ
ルメタクリレートとの共重合体からなる感湿剤を以下の
如く調製した。

市販のｐ−スチレンスルホン酸ナトリウム１０Ｑ１メチ
ルメタクリレート９，７（Ｉ（モル比率１：２）及び重
合開始剤として過酸化ベンゾイル１５０　ｍｇをメタノ
ール１５１！及び水を加えて、全面を６０１１とした。

真空基で６０℃で６５時間反応させて粘度が高くなった
反応物を得た。これをメタノールに溶解し、アセトンに
注いで白色沈殿物を得た。さらにメタノール−酢酸エチ
ルで再沈澱させて、比較用感湿剤を得た。

上記の感湿剤（実施例）をメタノールに溶かして約４％
の感湿剤溶液を調製した。この液中に第１図の如く一対
の櫛型の金電極（Ｉ）　［１）を設けたアルミナ製絶縁
基板（２）を浸漬したのち、焼成（乾燥）し、さらにこ
の上に気体透過性に優れるシリコーン被膜を設けて感湿
素子（３）を完成させた。第２図はこのようにして得た
感湿素子（３）に周波数１２０Ｈｚ、５Ｖの交流電源を
加えて各相対湿度に於ける抵抗値を２５℃下で、２０分
間測定した結果を示したものである。

次に、第３図はこの発明の感湿素子の初期と耐熱性試験
後の相対湿度−抵抗特性図の一例を示すグラフであり、
この発明の感湿素子を７００℃、熱風乾燥炉内に３０日
間放置した後、上記方法と同様にして特性変化を調べた
結果を示している。

次に第４図はこの発明の感湿素子を用いて結露状態下で
の耐久性試験を行った際の誤差変動の一例を比較例と共
に示した相対湿度−抵抗特性図である。この発明の感湿
素子を、底部に水を張ったデシケータ（即ち結露状態の
モデルン内に放置し３０日間経過させて上記方法と同様
にして特性変化を調べた。この結果を実線（イ）で示し
ている。

一方比較例で調製した感湿剤を用いて上記と同様に作成
した感湿素子を上記デシケータ内に放置して３日後に、
上記方法と同様にして特性変化を調べた。この結果を破
線（ロ）で示している。

第２図よりこの発明の感湿素子は戻り特性が良好である
ことが分る。第３図よりこの発明の感湿素子は熱劣化に
よる誤差が１％ＲＨ以内と極めて安定であり耐熱性に優
れていることが分る。また給４図よりこの発明の感湿素
子は結露状態下での耐久性が、比較例で得られたものに
比べてはるかに優れたものであることを示している。

（ト）発明の効果 この発明の感湿素子は、熱、湿分等による感度の劣化が
極めて少なく、感湿剤の絶縁基板上への結合性も良好な
ので、熱、湿分等の変化の著しい環境下すなわち高温、
高湿下でも長期の使用に耐えうる耐久性の優れた感湿素
子である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の感湿剤を適用する感湿索子の一例
を示す正面図、第２図はこの発明の感湿素子の相対湿度
−抵抗値の初期特性と戻り特性の一例を示すグラフ、第
３図はこの発明の感湿素子の初期と耐熱性試験後の相対
湿度−抵抗特性図の一例を示すグラフ、第４図（イ）、
（ロ）はそれぞれこの発明の感湿素子を用いて結露状態
下での耐久性試験を行った際の誤差変動の一例を比較例
と共に示す相対湿度−抵抗特性図である。 （Ｉ）・・・・・・櫛型の金箔製電極、（２・・・・・
・アルミナ製絶縁基板、（３）・・・・・・感湿素子、
　　（４）・・・・・・リード線。 手　　続　　ネ甫　　正　　書　く方式）昭和６０年１
１月２７日 １、事件の表示　　　　昭和６０年特許願第１７６５６
４号２、発明の名称　　　　感湿素子 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （Ｉ）　　住　所　　守口市京阪本通２丁目１８番地名
　称　　　＜１８８）三洋電機株式会社代表者　井　植
　　薫 （２住　所　　群馬県邑楽郡大泉町大字坂田１８０番地
名　称　　　東京三洋電機株式会社 代表者　井　植　　薫 ４、代理人　〒５３０ 住　所　　大阪市北区西天満５丁目１−３クォーター・
ワンビル５、補正命令の日付　　昭和６０年１０月２９
日（発送日）６、補正の対象 補正の内容 １、　明りｌ１ｌ書第３頁第７行の記載「再現性を有す
ること。」を「再現性を有すること、」と補正する。 ２、　同書第６頁−トから第９行の記載［Ｒにはチメル
基がＪを「Ｒにはメチル基が」と補正する。 ３、　同書第１１頁第３行の記載「作成した感湿素子を
」を「作製した感湿素子を」と補正する。 ４、　同書第１２頁第５〜６行の記載「第４図（イ）、
（ロ）はそれぞれこの発明の」を「第４図はこの発明の
」と補正する。 手続補正書 昭和６０年１２月６８ ２、発明の名称　　　　感湿素子 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （Ｉ）　　住　所　　守口市京阪本通２丁目１８番地名
　称　　　（Ｉ８８）三洋電機株式会社代表者　井　植
　　薫 ＋２１　　住　所　　群馬県邑楽郡大泉町大字坂田１８
０番地名　称　　　東京三洋電機株式会社 代表者　井　植　　薫 ４、代理人　〒５３０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．絶縁基板上の一対の電極間に、感湿剤として下式（
   I ）； ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（ I
   ） （式中、Ｒは水素原子またはメチル基、Ｘはアルカリ金
   属を示す）で表わされるアクリル酸アミド誘導体と下式
   （II）： ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   （II） （式中、Ｒは水素原子またはメチル基、Ｙは低級アルキ
   ル基を示す）で表わされるアクリル酸誘導体とを主構成
   単量体成分とする共重合体を用いてなる感湿素子。
2. ２．（ I ）と（II）の共重合のモル比が１：４〜４：
   １である特許請求の範囲第１項記載の感湿素子。