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JP7356935B2 - moisture sensor - Google Patents
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Description

本発明は、水分センサに関する。 The present invention relates to a moisture sensor.

従来、水分センサとして、ポリビニルピロリドン中に導電性粉末が分散している水分検知部を有するセンサが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。 Conventionally, as a moisture sensor, a sensor having a moisture detection portion in which conductive powder is dispersed in polyvinylpyrrolidone is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

ここで、水分検知部に水分が付着すると、ポリビニルピロリドンが膨潤して、導電性粉末間の距離が増大するため、水分検知部の抵抗が増大する。 Here, when moisture adheres to the moisture detection section, the polyvinylpyrrolidone swells and the distance between the conductive powders increases, thereby increasing the resistance of the moisture detection section.

特開2008-261691号公報JP2008-261691A 特開2017-133833号公報JP 2017-133833 Publication

一方、自動車の先進運転支援システム(ADAS)化、自動運転化に伴い、高度な事故回避システムが必要になる。ここで、ステアリング操舵も自動化されるが、ステアリング操舵をタイヤの動きに変換する、電動パワーステアリング(EPS)システムのラック及びピニオンギアへの浸水が発生すると、ギアが錆び、操舵不良が発生する可能性がある。このため、ラック及びピニオンギアへの浸水を検知する浸水センサを設置して、アラームを出すことで、操舵不良の発生を回避することができる。 On the other hand, as automobiles become equipped with advanced driver assistance systems (ADAS) and become autonomous, sophisticated accident avoidance systems will become necessary. Steering is also automated here, but if the rack and pinion gears of the electric power steering (EPS) system, which converts steering wheel movement into tire movement, get flooded with water, the gears can rust and cause steering failure. There is sex. Therefore, by installing a water intrusion sensor that detects water intrusion into the rack and pinion gear and issuing an alarm, it is possible to avoid the occurrence of steering failure.

しかしながら、上記浸水センサは、車載部品であり、高温環境下で使用されるため、従来の水分センサの耐熱性を向上させる必要がある。 However, since the water immersion sensor is an in-vehicle component and is used in a high-temperature environment, it is necessary to improve the heat resistance of the conventional moisture sensor.

ここで、従来の水分センサを高温環境下で使用すると、水分検知部に含まれるポリビニルピロリドンが変質することにより、水分検知部に水分が付着しても、ポリビニルピロリドンが膨潤しにくくなり、その結果、水分センサの水分検知性能が劣化すると考えられる。具体的には、まず、ポリビニルピロリドンのピロリドン環が開環したり、主鎖が切断されたりして、有機ラジカル(R・)が生成する。次に、有機ラジカル(R・)が酸化されて有機過酸化ラジカル(ROO・)が生成し、有機過酸化ラジカルが連鎖的に反応する。 If a conventional moisture sensor is used in a high-temperature environment, the polyvinylpyrrolidone contained in the moisture detection part will change in quality, making it difficult for the polyvinylpyrrolidone to swell even if moisture adheres to the moisture detection part. , it is thought that the moisture detection performance of the moisture sensor will deteriorate. Specifically, first, the pyrrolidone ring of polyvinylpyrrolidone is ring-opened or the main chain is cut to generate an organic radical (R.). Next, the organic radical (R.) is oxidized to generate an organic peroxide radical (ROO.), and the organic peroxide radicals undergo a chain reaction.

本発明は、耐熱性に優れる水分センサを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a moisture sensor with excellent heat resistance.

本発明の一態様は、水分センサにおいて、導電性粉末と、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体と、フェノール系酸化防止剤とを含む水分検知部と、前記水分検知部と電気的に接続されている一対の電極とを有する。 One aspect of the present invention provides a moisture sensor, which includes a moisture detection section including a conductive powder, a homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone, and a phenolic antioxidant; and a pair of electrodes electrically connected to each other.

本発明によれば、耐熱性に優れる水分センサを提供することができる。 According to the present invention, a moisture sensor with excellent heat resistance can be provided.

本実施形態の水分センサの一例を示す上面図である。It is a top view showing an example of the moisture sensor of this embodiment.

次に、本発明を実施するための形態を説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described.

以下に、本発明を実施するための形態を説明するが、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して適用することができる。 Modes for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and may be modified and applied as appropriate without changing the gist of the present invention. Can be done.

<水分センサ>
図1に、本実施形態の水分センサの一例を示す。
<Moisture sensor>
FIG. 1 shows an example of the moisture sensor of this embodiment.

水分センサ10は、基板11上に、水分検知部12と、水分検知部12と電気的に接続されている一対の配線電極13、14とを有する。水分検知部12は、導電性粉末と、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体と、フェノール系酸化防止剤とを含む。 The moisture sensor 10 includes, on a substrate 11, a moisture detection section 12 and a pair of wiring electrodes 13 and 14 electrically connected to the moisture detection section 12. The moisture detection section 12 includes conductive powder, a homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone, and a phenolic antioxidant.

このため、水分センサ10を高温環境下で使用しても、水分検知部12に含まれるN-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の変質を抑制することができ、その結果、水分センサ10の水分検知性能の劣化を抑制することができる。具体的には、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体から生成した有機ラジカル(R・)や、有機ラジカル(R・)が酸化されて生成した有機過酸化ラジカル(ROO・)が、フェノール系酸化防止剤により捕捉される。 Therefore, even if the moisture sensor 10 is used in a high-temperature environment, deterioration of the N-vinyl-2-pyrrolidone homopolymer or copolymer contained in the moisture detection part 12 can be suppressed, and as a result, Deterioration of the moisture detection performance of the moisture sensor 10 can be suppressed. Specifically, organic radicals (R・) generated from homopolymers or copolymers of N-vinyl-2-pyrrolidone, and organic peroxide radicals (ROO・) generated by oxidation of organic radicals (R・). ) is scavenged by phenolic antioxidants.

ここで、配線電極の代わりに、電極を用い、電極と水分検知部12を、配線を介して、電気的に接続してもよい。 Here, an electrode may be used instead of the wiring electrode, and the electrode and the moisture detection section 12 may be electrically connected via the wiring.

なお、水分センサ10は、浸水センサ、結露センサ等に適用することができる。 Note that the moisture sensor 10 can be applied to a water immersion sensor, a dew condensation sensor, and the like.

〔水分検知部〕
導電性粉末としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛粉末、炭素繊維等の無機粉末等が挙げられる。
[Moisture detection part]
Examples of the conductive powder include inorganic powders such as carbon black, graphite powder, and carbon fiber.

カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等が挙げられる。 Examples of carbon black include furnace black, channel black, acetylene black, and thermal black.

水分検知部12中の導電性粉末の含有量は、22質量%よりも多く、35質量%以下であることが好ましく、22質量%よりも多く、28質量%以下であることがより好ましい。水分検知部12中の導電性粉末の含有量が22質量%よりも多いと、水分センサ10の浸水検知性能が向上し、35質量%以下であると、水分センサ10の浸水検知性能及び耐熱性が向上する。 The content of the conductive powder in the moisture detection part 12 is preferably greater than 22% by mass and 35% by mass or less, and more preferably greater than 22% by mass and not more than 28% by mass. When the content of the conductive powder in the moisture detection part 12 is more than 22% by mass, the water immersion detection performance of the moisture sensor 10 improves, and when it is 35 mass% or less, the water immersion detection performance and heat resistance of the moisture sensor 10 improve. will improve.

N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体は、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体、即ち、ポリビニルピロリドンであることが好ましいが、本発明の効果を損ねない範囲であれば、N-ビニル-2-ピロリドンと、他のモノマーの共重合体であってもよい。N-ビニル-2-ピロリドンの共重合体を合成する場合、全モノマー中の他のモノマーの使用量は、10質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましい。 The homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone is preferably a homopolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone, that is, polyvinylpyrrolidone, but it may be used as long as it does not impair the effects of the present invention. For example, it may be a copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone and other monomers. When synthesizing a copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone, the amount of other monomers used in all monomers is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and 0% by mass or less. It is more preferable that the amount is .1% by mass or less.

N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体のK値は、60~120であることが好ましく、60~100であることがより好ましく、70~100であることがさらに好ましい。 The K value of the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone is preferably from 60 to 120, more preferably from 60 to 100, even more preferably from 70 to 100.

ここで、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体のK値は、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の分子量と相関する粘性特性値であり、下記のFikentscherの式に適用することにより、算出される。 Here, the K value of the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone is a viscosity characteristic value that correlates with the molecular weight of the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone, and is as follows: It is calculated by applying the Fikentscher equation.

K=(1.5logηrel-1)/(0.15+0.003c)+(300clogηrel+(c+1.5clogηrel1/2/(0.15c+0.003c
ここで、ηrelは、毛細管粘度計により測定される、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の水溶液の水に対する相対粘度(25℃)であり、cは、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の水溶液中のN-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の濃度[質量%]である。
K=(1.5logη rel -1)/(0.15+0.003c)+(300clogη rel +(c+1.5logη rel ) 2 ) 1/ 2 /(0.15c+0.003c2)
Here, η rel is the relative viscosity of an aqueous solution of a homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone with respect to water (25°C), as measured by a capillary viscometer, and c is the relative viscosity of an aqueous solution of N-vinyl-2-pyrrolidone It is the concentration [% by mass] of the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone in the aqueous solution of the homopolymer or copolymer of -2-pyrrolidone.

N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体は、N-ビニル-2-ピロリドンを単独重合又は共重合することにより合成することができる。 A homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone can be synthesized by homopolymerizing or copolymerizing N-vinyl-2-pyrrolidone.

N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体中のN-ビニル-2-ピロリドンの残存量は、200質量ppm以下であることが好ましく、100質量ppm以下であることがより好ましくは、10質量ppm以下であることがさらに好ましい。N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体中のN-ビニル-2-ピロリドンの残存量が200質量ppm以下であると、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の安全性が、より優れることとなる。 The residual amount of N-vinyl-2-pyrrolidone in the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone is preferably 200 mass ppm or less, more preferably 100 mass ppm or less. , more preferably 10 mass ppm or less. If the residual amount of N-vinyl-2-pyrrolidone in the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone is 200 mass ppm or less, the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone The safety of the combination will be even better.

N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体中のN-ビニルピロリドンの残存量は、以下の条件で、液体クロマトグラフにより、定量することができる。 The remaining amount of N-vinylpyrrolidone in the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone can be determined by liquid chromatography under the following conditions.

装置:NANOSPACE SI-2(資生堂製)
カラム:CAPCELLPAK C18 UG120(資生堂製)
測定温度:20℃
溶離液:LC用メタノール(和光純薬工業製)/超純水混合溶媒(質量比1/24)に1-ヘプタンスルホン酸ナトリウムを0.04質量%添加した液
流速:100μL/min
N-ビニル-2-ピロリドンの重合方法としては、例えば、バルク重合法、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法、沈殿重合法等が挙げられる。
Equipment: NANOSPACE SI-2 (manufactured by Shiseido)
Column: CAPCELLPAK C18 UG120 (manufactured by Shiseido)
Measurement temperature: 20℃
Eluent: LC methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)/ultra pure water mixed solvent (mass ratio 1/24) with 0.04% by mass of sodium 1-heptanesulfonate added Flow rate: 100 μL/min
Examples of methods for polymerizing N-vinyl-2-pyrrolidone include bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, and precipitation polymerization.

水分検知部12中のN-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の含有量は、50質量%よりも多いことが好ましい。水分検知部12中のN-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の含有量が50質量%よりも多いと、水分センサ10の耐熱性が向上する。 The content of the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone in the moisture detection part 12 is preferably greater than 50% by mass. When the content of the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone in the moisture sensing portion 12 is more than 50% by mass, the heat resistance of the moisture sensor 10 is improved.

水分検知部12中のN-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の含有量の上限は、特に限定されないが、通常、68質量%である。 The upper limit of the content of the N-vinyl-2-pyrrolidone homopolymer or copolymer in the moisture detection part 12 is not particularly limited, but is usually 68% by mass.

フェノール系酸化防止剤としては、例えば、ヒドロキノン、カテコール、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6-ジ-t-ブチル-4-エチルフェノール等のモノフェノール類;2,2'-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2'-メチレンビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4'-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、3,9-ビス〔1,1-ジメチル-2-〔β-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕2,4,8,10-テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、4,4'-(2,3-ジメチル-テトラメチレン)ジピロカテコール等のビスフェノール類;ステアリル-β-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,4,5-トリヒドロキシベンゾイックアシッドプロピルエステル、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス-〔メチレン-3-(3',5'-ジ-t-ブチル-4'-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、ビス〔3,3'-ビス-(4'-ヒドロキシ-3'-t-ブチルフェニル)ブチリックアシッド〕グリコールエステル、1,3,5-トリス(3',5'-ジ-t-ブチル-4'-ヒドロキシベンジル)-s-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)トリオン、トコフェロール及びトコフェロール誘導体、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニル=アクリラート等のポリフェノール類が挙げられる。これらの中でも、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ヒドロキノン、トコフェロール、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニル=アクリラート、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼンが好ましい。 Examples of phenolic antioxidants include hydroquinone, catechol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,6-di-t-butyl-p-cresol, butylated hydroxyanisole, and 2,6-di-t-butyl- Monophenols such as 4-ethylphenol; 2,2'-methylenebis(4-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-methylenebis(4-ethyl-6-t-butylphenol), 4,4' - Thiobis(3-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-butylidenebis(3-methyl-6-t-butylphenol), 3,9-bis[1,1-dimethyl-2-[β-( 3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy]ethyl]2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecane, 4,4'-(2,3-dimethyl- Bisphenols such as tetramethylene) dipyrrocatechol; stearyl-β-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, 3,4,5-trihydroxybenzoic acid propyl ester, 1,1 ,3-tris(2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl)butane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4- hydroxybenzyl)benzene, tetrakis-[methylene-3-(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionate]methane, bis[3,3'-bis-(4'-hydroxy- 3'-t-butylphenyl)butyric acid] glycol ester, 1,3,5-tris(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxybenzyl)-s-triazine-2,4, 6-(1H,3H,5H)trione, tocopherol and tocopherol derivatives, 2-[1-(2-hydroxy-3,5-di-tert-pentylphenyl)ethyl]-4,6-di-tert-pentylphenyl Examples include polyphenols such as acrylate. Among these, 2,6-di-t-butyl-p-cresol, hydroquinone, tocopherol, 2-[1-(2-hydroxy-3,5-di-tert-pentylphenyl)ethyl]-4,6- Di-tert-pentylphenyl acrylate, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene is preferred.

水分検知部12中のフェノール系酸化防止剤の含有量は、2質量%よりも多いことが好ましく、10質量%よりも多いことがより好ましい。水分検知部12中のフェノール系酸化防止剤の含有量が2質量%よりも多いと、水分センサ10の耐熱性が向上する。 The content of the phenolic antioxidant in the moisture detection part 12 is preferably greater than 2% by mass, and more preferably greater than 10% by mass. When the content of the phenolic antioxidant in the moisture detection section 12 is more than 2% by mass, the heat resistance of the moisture sensor 10 is improved.

水分検知部12中のフェノール系酸化防止剤の含有量の上限は、特に限定されないが、通常、20質量%である。 The upper limit of the content of the phenolic antioxidant in the moisture detection section 12 is not particularly limited, but is usually 20% by mass.

水分検知部12は、必要に応じて、消泡剤等をさらに含んでいてもよい。 The moisture detection section 12 may further contain an antifoaming agent or the like, if necessary.

水分検知部12は、導電性粉末と、N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体と、フェノール系酸化防止剤と、溶媒とを含むインクを塗布した後、乾燥させることにより形成することができる。 The moisture detection part 12 is formed by applying an ink containing conductive powder, a homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone, a phenolic antioxidant, and a solvent, and then drying the ink. can do.

溶媒としては、例えば、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、メチルトリグライム、ターピネオール等が挙げられる。 Examples of the solvent include ethyl carbitol, butyl carbitol, methyl triglyme, and terpineol.

インクの塗布方法としては、例えば、スクリーン印刷法、バーコート法、スピンコート法等が挙げられる。 Examples of the ink application method include a screen printing method, a bar coating method, a spin coating method, and the like.

〔基板〕
基板11としては、例えば、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、PETフィルム、ポリイミドフィルム等が挙げられる。
〔substrate〕
Examples of the substrate 11 include a glass epoxy substrate, a paper phenol substrate, a PET film, and a polyimide film.

基板11の形状は、平面状であるが、曲面状であってもよい。 Although the shape of the substrate 11 is planar, it may be curved.

〔配線電極〕
配線電極13、14としては、例えば、金メッキ銅箔等が挙げられる。
[Wiring electrode]
Examples of the wiring electrodes 13 and 14 include gold-plated copper foil.

なお、配線電極13、14は、カーボンペースト、金属ペースト等の配線電極用インクをスクリーン印刷することにより形成してもよい。 Note that the wiring electrodes 13 and 14 may be formed by screen printing ink for wiring electrodes such as carbon paste or metal paste.

金属ペーストとしては、例えば、銀ペースト、金ペースト等が挙げられる。 Examples of the metal paste include silver paste and gold paste.

また、配線電極13、14の配線部を、オーバーコート層で被覆してもよい。これにより、水が付着することによるショートを防止することができる。 Further, the wiring portions of the wiring electrodes 13 and 14 may be covered with an overcoat layer. This can prevent short circuits caused by water adhesion.

オーバーコート層を構成する材料としては、例えば、カーボン等が挙げられる。 Examples of the material constituting the overcoat layer include carbon.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、部は、質量部を意味し、%は、質量%を意味する。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the examples. In addition, unless otherwise specified, parts mean parts by mass, and % means mass %.

<ポリビニルピロリドンの製造>
N-ビニル-2-ピロリドン(以下、VPという)400kg、水1600kgを、容量約2.5mのジャケット付き釜に仕込んだ。窒素パージをしながら、70℃に加熱し、VPに対して0.10質量%(400g)のV-59(2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(和光純薬工業製)を、10%イソプロピルアルコール溶液として添加し、重合を開始した。1時間後、反応液は反応熱により90℃となった。その後、重合終了まで反応液が90~99℃となるようにジャケットに温水を流した。反応開始から2時間後、さらにVPに対して0.1質量%(400g)のV-59を、10%イソプロピルアルコール溶液として添加し、重合率が99.90%であることを確認した。次に、VPに対して1000質量ppm(400g)のマロン酸を添加し、反応液のpHを3.6とし、2時間加熱保持した。その後、炭酸グアニジンを1000質量ppm(400g)、トリエタノールアミンを1500質量ppm(600g)添加した。その結果、VPの残存量が4質量ppm、K値が92であるポリビニルピロリドンが得られた。得られたポリビニルピロリドンを、ドラムドライヤーを用いて乾燥させた後、粉砕機を用いてパウダー化した。パウダー化されたポリビニルピロリドンのK値は94であった。
<Manufacture of polyvinylpyrrolidone>
400 kg of N-vinyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as VP) and 1,600 kg of water were placed in a jacketed pot with a capacity of approximately 2.5 m 3 . While purging with nitrogen, heat to 70°C and add 0.10% by mass (400 g) of V-59 (2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) based on VP). was added as a 10% isopropyl alcohol solution to start polymerization. After 1 hour, the temperature of the reaction solution reached 90°C due to the heat of reaction. After that, the reaction solution was placed in a jacket so that the temperature remained at 90 to 99°C until the polymerization was completed. Warm water was flowed. Two hours after the start of the reaction, 0.1% by mass (400 g) of V-59 based on VP was added as a 10% isopropyl alcohol solution, and the polymerization rate was 99.90%. Next, 1000 mass ppm (400 g) of malonic acid was added to VP, the pH of the reaction solution was adjusted to 3.6, and the temperature was maintained for 2 hours. Thereafter, 1000 mass ppm (400 g) of guanidine carbonate was added ), and 1500 mass ppm (600 g) of triethanolamine were added.As a result, polyvinylpyrrolidone with a residual amount of VP of 4 mass ppm and a K value of 92 was obtained.The obtained polyvinylpyrrolidone was heated in a drum dryer. After drying using a pulverizer, it was powdered using a pulverizer.The K value of the powdered polyvinylpyrrolidone was 94.

<実施例1~4、比較例1>
〔水分検知部用インクの製造〕
表1に示す配合比率[%]で、アセチレンブラックとしての、デンカブラックの100%プレス品(電気化学工業製)、ポリビニルピロリドン、ヒドロキノン(和光純薬製)を配合した後、エチルカルビトールをさらに配合し、自動乳鉢で20時間混練し、水分検知部用インクを得た。
<Examples 1 to 4, Comparative Example 1>
[Manufacture of ink for moisture detection unit]
After blending 100% pressed Denka Black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo), polyvinylpyrrolidone, and hydroquinone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) as acetylene black at the blending ratio [%] shown in Table 1, ethyl carbitol was further added. The mixture was mixed and kneaded in an automatic mortar for 20 hours to obtain an ink for a moisture detection section.

〔水分センサの製造〕
図1に示す水分センサを製造した。
[Manufacture of moisture sensor]
A moisture sensor shown in FIG. 1 was manufactured.

具体的には、厚さ0.8mmのガラスエポキシ基板上に、配線電極用インクをスクリーン印刷した後、200℃で3分間熱処理し、厚さ35μmの金メッキ銅箔(配線電極)を一対形成した。次に、水分検知部用インクをスクリーン印刷した後、200℃で3分間熱処理し、厚さ5μmの水分検知部を形成した。次に、オーバーコート層用インクをスクリーン印刷した後、220℃で10分間熱処理して、配線電極の配線部をカーボン膜(オーバーコート層)で被覆し、水分センサを得た。 Specifically, after screen printing ink for wiring electrodes on a glass epoxy substrate with a thickness of 0.8 mm, heat treatment was performed at 200 ° C. for 3 minutes to form a pair of gold-plated copper foils (wiring electrodes) with a thickness of 35 μm. . Next, after screen-printing the ink for the moisture detection portion, heat treatment was performed at 200° C. for 3 minutes to form a moisture detection portion with a thickness of 5 μm. Next, after screen printing the ink for the overcoat layer, heat treatment was performed at 220° C. for 10 minutes to cover the wiring portion of the wiring electrode with a carbon film (overcoat layer) to obtain a moisture sensor.

次に、水分センサの吸湿特性、耐熱性を評価した。 Next, the moisture absorption characteristics and heat resistance of the moisture sensor were evaluated.

<吸湿特性>
電解質を飽和状態で水に溶解させて調湿した三角フラスコ内に水分センサを入れた状態で水分検知部の20℃における抵抗値を確認し、水分センサの吸湿特性を評価した。ここで、電解質として、塩化ナトリウム、リン酸二水素アンモニウムを用いることにより、下記のように調湿することができる。
<Moisture absorption characteristics>
The moisture sensor was placed in an Erlenmeyer flask whose humidity had been adjusted by dissolving the electrolyte in water in a saturated state, and the resistance value of the moisture detection section at 20° C. was checked to evaluate the moisture absorption characteristics of the moisture sensor. Here, by using sodium chloride or ammonium dihydrogen phosphate as the electrolyte, humidity can be controlled as described below.

塩化ナトリウム:75%RH
リン酸二水素アンモニウム:93%RH
ここで、75%RH、95%RHを、それぞれ浸水していない状態の湿度、浸水している状態の湿度として用いた。
Sodium chloride: 75%RH
Ammonium dihydrogen phosphate: 93%RH
Here, 75% RH and 95% RH were used as the humidity in a non-flooded state and the humidity in a submerged state, respectively.

なお、水分センサの吸湿特性の判定基準は、以下の通りである。 Note that the criteria for determining the moisture absorption characteristics of the moisture sensor are as follows.

〇:75%RHにおける水分検知部の抵抗値が20kΩ以下である場合
×:75%RHにおける水分検知部の抵抗値が20kΩを超える場合
<耐熱性>
125℃の槽内に水分センサを放置した後、水分検知部の抵抗値を確認し、水分センサの耐熱性を評価した。このとき、250時間毎に、水分センサを槽から取り出し、常温常湿の環境下に1時間以上放置した後、水分検知部の抵抗値を確認した。なお、水分検知部の抵抗値は、水分検知部に蒸留水を滴下する前、水分検知部に蒸留水を滴下してから1分後に確認した。
○: When the resistance value of the moisture detection part at 75% RH is 20 kΩ or less ×: When the resistance value of the moisture detection part at 75% RH exceeds 20 kΩ <Heat resistance>
After leaving the moisture sensor in a tank at 125° C., the resistance value of the moisture detection portion was checked to evaluate the heat resistance of the moisture sensor. At this time, the moisture sensor was taken out of the tank every 250 hours, and after being left in an environment of normal temperature and normal humidity for 1 hour or more, the resistance value of the moisture detection part was checked. The resistance value of the moisture detection section was confirmed before dropping distilled water onto the moisture detection section and 1 minute after dropping distilled water onto the moisture detection section.

なお、水分センサの耐熱性の判定基準は、以下の通りである。 Note that the criteria for determining the heat resistance of the moisture sensor are as follows.

〇:水分検知部に蒸留水を滴下する前の水分検知部の抵抗値が20kΩ以下であり、水分検知部に蒸留水を滴下してから1分後の水分検知部の抵抗値が1MΩ以上である場合
×:水分検知部に蒸留水を滴下する前の水分検知部の抵抗値が20kΩを超える、又は、水分検知部に蒸留水を滴下してから1分後の水分検知部の抵抗値が1MΩ未満である場合
表1に、水分センサの吸湿特性、耐熱性の評価結果を示す。
○: The resistance value of the moisture detection part before dropping distilled water on the moisture detection part is 20kΩ or less, and the resistance value of the moisture detection part 1 minute after dropping distilled water on the moisture detection part is 1MΩ or more. In the case of ×: The resistance value of the moisture detection unit before dropping distilled water on the moisture detection unit exceeds 20 kΩ, or the resistance value of the moisture detection unit 1 minute after dropping distilled water on the moisture detection unit When it is less than 1 MΩ Table 1 shows the evaluation results of the moisture absorption characteristics and heat resistance of the moisture sensor.

Figure 0007356935000001
表1から、実施例1~4の水分センサは、耐熱性及び浸水検知性能に優れることがわかる。
Figure 0007356935000001
Table 1 shows that the moisture sensors of Examples 1 to 4 have excellent heat resistance and water immersion detection performance.

これに対して、比較例1の水分センサは、水分検知部がフェノール系酸化防止剤を含まないため、耐熱性に劣る。 On the other hand, the moisture sensor of Comparative Example 1 has poor heat resistance because the moisture detection part does not contain a phenolic antioxidant.

10 水分センサ
11 基板
12 水分検知部
13、14 配線電極
10 Moisture sensor 11 Substrate 12 Moisture detection section 13, 14 Wiring electrode

Claims (4)

導電性粉末と、
N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体と、
フェノール系酸化防止剤とを含む水分検知部と、
前記水分検知部と電気的に接続されている一対の電極とを有し、
前記フェノール系酸化防止剤の含有量が2質量%よりも多い、水分センサ。
conductive powder;
A homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone,
a moisture detection section containing a phenolic antioxidant;
a pair of electrodes electrically connected to the moisture detection section ;
A moisture sensor in which the content of the phenolic antioxidant is more than 2% by mass .
前記フェノール系酸化防止剤は、ヒドロキノンである、請求項1に記載の水分センサ。 The moisture sensor according to claim 1, wherein the phenolic antioxidant is hydroquinone. 前記水分検知部は、
前記導電性粉末の含有量が22質量%よりも多く、28質量%以下であり、
前記N-ビニル-2-ピロリドンの単独重合体又は共重合体の含有量が50質量%よりも多く、
前記フェノール系酸化防止剤の含有量が10質量%よりも多い、請求項1又は2に記載の水分センサ。
The moisture detection section is
The content of the conductive powder is more than 22% by mass and not more than 28% by mass,
The content of the homopolymer or copolymer of N-vinyl-2-pyrrolidone is more than 50% by mass,
The moisture sensor according to claim 1 or 2, wherein the content of the phenolic antioxidant is more than 10% by mass.
浸水センサである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の水分センサ。
The moisture sensor according to any one of claims 1 to 3, which is a water immersion sensor.
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