DE19756577C1

DE19756577C1 - Akustisch dämpfendes Backingmaterial für Ultraschallwandler

Info

Publication number: DE19756577C1
Application number: DE1997156577
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Piecha; Lothar Dipl Ing Schoen; Wolfgang Dipl Chem Dr Rogler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2017-12-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Backingmaterial, d. h. ein akustisch dämpfendes Material für Ultraschallwandler.

Der aktive Teil eines Ultraschallwandlers (Transducer) be steht im allgemeinen aus Piezoelementen (Piezokeramikelemen ten), die bei Zuführung eines elektrischen Impulses einen Ultraschallimpuls aussenden. Dieser Ultraschallimpuls wird von der Vorderseite der Piezoelemente über Ankoppelschichten geeigneter Dicke und akustischer Impedanz in das zu unter suchende Objekt, beispielsweise den menschlichen Körper, ein gekoppelt. Der aus dem Körper reflektierte Anteil wird von den Piezoelementen wieder empfangen und dort in einen elek trischen Impuls umgewandelt. Bei konventionellen Ultraschall wandlern sind viele Piezoelemente in einer Reihe angeordnet, und aus den elektrischen Impulsen der Ultraschallechos dieser Piezoelemente kann ein Schnittbild des zu untersuchenden Körpers errechnet und bildmäßig dargestellt werden.

Die Aussendung des Ultraschallimpulses erfolgt aber nicht nur in die gewünschte, sondern auch in die entgegengesetzte Richtung. Durch Reflexion dieses rückseitigen Impulses an Grenzflächen empfängt das Piezoelement unerwünschte Ultra schallechos, die zu einer Störung bzw. zu einem Rauschen des Ultraschallbildes führen. Die rückseitig abgestrahlten Ultra schallwellen sollen deshalb möglichst zuverlässig und voll ständig ausgekoppelt werden.

Um dies zu erreichen, werden die Piezoelemente auf ein akustisch dämpfendes Material geklebt. Dieses sogenannte Backingmaterial läßt die von den Piezoelementen rückseitig abgestrahlten Ultraschallwellen eindringen, koppelt diese durch Absorption oder diffuse Reflexion aus und verhindert dadurch die beschriebenen Störungen (siehe dazu: H. Morneburg "Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik", 3. Auflage, 1995, Seiten 210 und 211). Geeignete Backing materialien müssen also eine möglichst hohe Ultraschall absorption und eine der Piezokeramik angepaßte akustische Impedanz besitzen.

Außer den geforderten akustischen Eigenschaften müssen die Backingmaterialien auch noch verarbeitungsbedingte Anfor derungen erfüllen. Zur Gewährleistung einer einwandfreien Funktion des Tranducers muß die chemische Verträglichkeit der kombinierten Materialien (Backing, Piezokeramik, Leiter platten, Klebstoffe usw.) sichergestellt sein, d. h. die ein gesetzten Materialien dürfen sich weder hinsichtlich der Stabilität noch hinsichtlich der Verarbeitungseigenschaften gegenseitig negativ beeinflussen. Weiterhin ist wichtig, daß die thermischen und mechanischen Fertigungsprozesse ohne Schaden überstanden werden. Die Backingmaterialien sollten deshalb eine ausreichend hohe Dimensionsstabilität (auch bei höheren Temperaturen) besitzen und zusammen mit den verwende ten Klebern einen gut haftenden Verbund ergeben.

Bisher dienen als Backingmaterialien meistens schwach ver netzte Polymere, die bei der Einsatztemperatur sehr weich sind. Die akustische Dämpfung ist dabei unter anderem vom Grad der Kristallinität und vom Vernetzungsgrad des Polymer materials abhängig. Zur Herstellung von Backingmaterialien mit guten Dämpfungseigenschaften werden stets Compounds aus einem weichen, schwach vernetzten Polymer mit relativ nied riger Glasübergangstemperatur T_g und einem geringen Anteil (ca. 15 bis 20 Vol.-%) eines anorganischen Füllstoffes hoher Dichte und mittlerer Partikelgröße (ca. 50 µm) verwendet (siehe dazu: "Ultrasonics International", 1977, Seiten 316 bis 322, und "IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelec trics and Frequency Control", Vol. 37 (1990), No. 6, Seiten 506 bis 514).

Derartige Backingmaterialien zeigen bei der mechanischen Bearbeitung jedoch häufig Mängel. Bei höheren Temperaturen, wie dies bei der mechanischen Bearbeitung, der Härtung und der Trocknung von Klebstoffen der Fall ist, treten nämlich - aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten α von Piezokeramik (α ist klein) und Backingmaterial (oberhalb T_g ist α groß) - Spannungen auf. Die Folge ist ein unerwünschtes Ablösen der Piezoelemente vom Backingmaterial. Die bekannten Backingmaterialien können deshalb nur dann eingesetzt werden, wenn - zur Vermeidung der geschilderten Probleme - zusätzlich aufwendige konstruktive Maßnahmen, wie Rahmen, Gehäuse usw., ergriffen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Backingmaterial, d. h. ein Material zur Dämpfung akustischer Wellen, anzugeben, das sowohl die geforderten Ultraschalleigenschaften (Dämpfung und Impedanz) als auch eine hohe mechanische Festigkeit und eine gute Dimensionsstabilität besitzt. Außerdem soll das Backing material eine gute Verträglichkeit mit anderen bei Trans ducern Verwendung findenden Materialien, wie Piezokeramik, Leitkleber usw., aufweisen.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Backingmaterial erreicht, das eine Harzmatrix aus einem Duroplast mit hoher Glasüber gangstemperatur und eine in der Harzmatrix enthaltene Phase aus einem Polymer mit niedriger Glasübergangstemperatur auf weist.

Der Anteil an Polymer beträgt dabei vorzugsweise 5 bis 30 Vol.-%, bezogen auf die Duroplast-Harzmatrix. Das Polymer weist vorteilhaft eine Glasübergangstemperatur ≦ 0°C auf, vorzugsweise ≦ -50°C, der Duroplast vorteilhaft eine Glas übergangstemperatur ≧ 100°C, vorzugsweise ≧ 150°C.

Das Backingmaterial nach der Erfindung umfaßt einen Formstoff aus einem Duroplast. Duroplaste, die auch als Duromere be zeichnet werden, sind Kunststoffe, welche aus härtbaren Harzen hergestellt werden. Der Duroplastformstoff verleiht dem Backingmaterial die erforderliche Dimensionsstabilität. Als besonders vorteilhaft erweisen sich Duroplastformstoffe, die durch Härtung von Epoxidharzen erhalten werden, vorzugs weise durch Härtung mit Carbonsäureanhydriden oder Isocya naten, d. h. Duroplastformstoffe auf der Basis von Epoxid/Säureanhydrid (EP/SA) und Epoxid/Isocyanat (EP/IC). Derartige Formstoffe, die an sich bekannt sind (siehe dazu beispiels weise DE 36 16 708 C2 bzw. EP 0 130 454 B1), sind relativ spröde und nur schwach dämpfend; sie besitzen im allgemeinen eine Glasübergangstemperatur bis zu 160°C (EP/SA) bzw. < 160°C (EP/IC) und weisen damit gegenüber den bislang übli chen "weichen", hoch dämpfenden Backingmaterialien große Vor teile in der Dimensionsstabilität bei höheren Temperaturen (bis ca. 100°C) auf.

In der Duroplast-Harzmatrix des Backingmaterials nach der Erfindung ist eine feinverteilte Phase aus einem Polymer mit niedriger Glasübergangstemperatur enthalten. Durch diese Polymerphase werden die Dämpfungseigenschaften des Backing materials - unter Beibehaltung der guten Dimensionsstabilität - erheblich verbessert. Das Einfriergebiet, d. h. die Glas übergangstemperatur der Polymerphase liegt bei deutlich niedrigeren Temperaturen als beim "harten" Duroplast, wobei die beiden Glasübergangstemperaturbereiche auch beim Backing material deutlich getrennt sind.

Die Polymerphase besteht vorzugsweise aus Partikeln, die in die Harzmatrix eingelagert, d. h. eingebettet sind. Vorteil haft kann diese Phase aber auch durch eine Phasenseparation entstanden sein, und zwar während der Härtung des zum Duro plastformstoff führenden Harzes. Eine derartige Polymerphase besitzt vorzugsweise eine Domänengröße von 0,05 bis 5 µm. Besteht die Polymerphase aus in die Harzmatrix eingelagerten Polymerpartikeln, so weisen diese vorteilhaft eine Partikel größe < 20 µm auf, vorzugsweise < 5 µm.

Die Verbesserung der Dämpfungseigenschaften ist offensicht lich nicht nur auf eine Streuung und Reflexion an der Ober fläche der Polymerphase zurückzuführen. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß auch im Verhältnis zur Wellenlänge sehr kleine Partikel eine deutliche Erhöhung der Dämpfung bewirken.

Im Backingmaterial nach der Erfindung kann die akustische Dämpfung gezielt eingestellt werden. Neben Anteil und Par tikelgröße der Polymerphase in der Harzmatrix bestimmen nämlich auch Wechselwirkungen zwischen Harzmatrix und Poly merphase die Qualität der Dämpfung. So hat sich überraschen derweise gezeigt, daß die Verbesserung der akustischen Dämpfung - bei vergleichbarem Anteil an demselben Polymer - bei Formstoffen auf EP/IC-Basis wesentlich deutlicher aus fällt als bei Formstoffen auf EP/SA-Basis.

Die im Backingmaterial Verwendung findende Polymerphase besteht vorzugsweise aus einem der folgenden Polymere: Polyacrylsäureester (Polyacrylat), Polysiloxan, Polyurethan, Butylacrylat-Methylmethacrylat-Copolymer und Methacrylat- Butadien-Styrol-Terpolymer. Allgemein können solche Polymere eingesetzt werden, deren Glasübergangstemperatur ≦ 0°C be trägt, die zusammen mit den flüssigen Harzkomponenten eine stabile, nicht separierende, klumpenfreie Mischung ergeben und die im Duroplastformstoff feinverteilt vorliegen.

Das Backingmaterial nach der Erfindung weist im allgemeinen eine ausreichende akustische Impedanz auf. Die Impedanz kann vorteilhaft noch dadurch erhöht werden, daß dem Backingmate rial ein geeignetes Additiv hoher Dichte zugegeben wird, vor zugsweise mit einem Anteil bis zu 50 Vol.-%, bezogen auf das gesamte Material. Dieses Additiv, dessen Dichte vorteilhaft ≧ 3,5 g/cm³ beträgt, insbesondere ≧ 5 g/cm³, ist vorzugsweise ein anorganischer Füllstoff, wie Wolframoxid. Weitere ein setzbare Additive sind beispielsweise Aluminiumoxid und Blei- Zirkon-Titanat. Prinzipiell können zur Erhöhung der akusti schen Impedanz auch Metallpulver, wie Kupfer, Silber und Wolfram, verwendet werden, wenn das Additiv elektrisch leit fähig sein darf. Um eine Sedimentation, insbesondere bei niederviskosen Harzmischungen, zu vermeiden, können an sich bekannte Zusatzstoffe, wie pyrogene Kieselsäure, zugegeben werden.

Die Duroplastformstoffe werden im allgemeinen durch thermi sche Härtung der flüssigen Harzmischung hergestellt. Als Harzkomponente für Formstoffe auf EP/SA- bzw. EP/IC-Basis sind alle nieder- bis mittelviskosen aliphatischen und aromatischen Epoxidverbindungen mit ≧ 2 Epoxidgruppen pro Molekül einsetzbar. Die Epoxide können bereits ein Polymer geeigneter Glasübergangstemperatur in Partikelform enthalten.

Bevorzugt werden folgende Epoxidverbindungen eingesetzt: Bisphenol-A-diglycidylether, Bisphenol-F-diglycidylether, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-2',4'-epoxycyclohexancarboxylat, Adipinsäure-bis-3,4-epoxycyclohexylmethylester, hydrierte Bisphenol-A- bzw. Bisphenol-F-diglycidylether, Diglycidyl ester von Phthal-, Isophthal- und Terephthalsäure, Tri glycidylisocyanurat und N,N,N',N'-Tetraglycidyl-diamino diphenylmethan sowie Mischungen dieser Epoxide.

Als vernetzende Reaktionspartner für die Epoxidkomponente dienen niederviskose Carbonsäureanhydride (für die Herstel lung von EP/SA-Systemen) bzw. niederviskose di- oder höher funktionelle Isocyanatverbindungen (für die Herstellung von EP/IC-Systemen). Für die Anhydridhärtung werden bevorzugt Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und 3,6-Dimethyltetra hydrophthalsäureanhydrid sowie Mischungen mit Phthalsäure- und Tetrahydrophthalsäureanhydrid eingesetzt.

Als vernetzende Reaktionspartner für die Herstellung von EP/IC-Systemen dienen niederviskose aliphatische, cyclo aliphatische oder aromatische isocyanatfunktionelle Ver bindungen mit ≧ 2 Isocyanatgruppen pro Molekül oder Verbin dungen, bei denen die Isocyanatgruppen durch eine Phenol-, Alkohol-, Oxim-, Triazol-, Acetessigester-, Malonester-, Caprolactam-, β-Dicarbonyl- oder Isocyanat-Verbindung (Uret dion) verkappt sind. Bevorzugt werden Isomerengemische aus 4,4'- und 2,4'-Diphenylmethan-diisocyanat und Toluylen-2,4- diisocyanat. Weitere einsetzbare Diisocyanate sind beispiels weise Hexan-1,6-diisocyanat, Cyclohexan-1,3-diisocyanat und Isomere davon, 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Naphtha lin-1,4-diisocyanat sowie Diphenylether-4,4'-diisocyanat und Isomere davon.

Das Äquivalentverhältnis von Epoxid zu Säureanhydrid (EP:SA) beträgt im allgemeinen 1 : 0,8 bis 1 : 1, vorzugsweise etwa 1 : 1, dasjenige von Epoxid zu Isocyanat (EP:IC) 1 : 0,3 bis 1 : 4, vor zugsweise 1 : 0,5 bis 1 : 2.

Bei der Härtung der EP/SA- bzw. EP/IC-Harzmischungen können die dabei üblicherweise eingesetzten Reaktionsbeschleuniger, wie tertiäre Amine und Imidazole, verwendet werden. Als tertiäres Amin kommen insbesondere Dimethylbenzylamin, Dimethyloctylamin, 2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)-phenol, N,N'-Tetramethyldiaminodiphenylmethan, N,N'-Dimethyl piperazin, N-Methyl-morpholin, N-Methyl-piperidin, N-Ethyl pyrrolidin, 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)-octan und Chinolin in Frage. Bei der Verwendung tertiärer Amine kann von Nachteil sein, daß diese schon bei niedrigen Temperaturen reagieren und so zu relativ kurzen Topfzeiten führen, was die Ver arbeitung der EP/SA- bzw. EP/IC-Harzmischungen erschweren kann. Bei EP/IC-Harzmischungen werden deshalb vorteilhaft Additionskomplexe von Bortrichlorid mit den genannten ter tiären Aminen als sogenannte latente Reaktionsbeschleuniger eingesetzt; diese zeigen bei niedrigen Temperaturen (50 bis 60°C) eine deutlich verlängerte Gebrauchsdauer (siehe DE-PS 25 55 367). Geeignete Imidazole sind insbesondere 1-Methyl imidazol, 2-Methyl-imidazol, 1,2-Dimethyl-imidazol, 1,2,3,4- Tetramethyl-imidazol, 1-Benzyl-2-phenyl-imidazol, 2-Ethyl- 4-methyl-imidazol, 1-Cyanoethyl-2-ethyl-4-methyl-imidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenyl-imidazol.

Bevorzugt werden folgende Reaktionsbeschleuniger eingesetzt:

- Bei EP/SA-Harzmischungen N,N-Dimethyl-benzylamin in einer Konzentration von 0,2 bis 0,5%.
- Bei EP/IC-Harzmischungen das Dimethylbenzylamin-Bortri chlorid-Addukt oder 1-Cyanoethyl-2-phenyl-imidazol in einer Konzentration von 0,5 bis 1,5% ohne anorganischem Additiv bzw. von 1,0 bis 3,0% mit anorganischem Additiv.

Das Backingmaterial nach der Erfindung findet bei Ultra schallwandlern Verwendung. Besonders vorteilhaft kann dieses Dämpfungsmaterial in neuartigen 2D-Arrays eingesetzt werden.

Hierzu wird die Piezokeramik auf das Backingmaterial auf geklebt, dieser Aufbau in 0,5 mm dicke Scheiben zersägt, die dann an der Seite, beispielsweise über flexible Leiterplat ten, elektrisch kontaktiert und anschließend wieder verklebt werden. Anders als bei konventionellen "weichen" Backing materialien führt diese extreme mechanische und thermische Beanspruchung nicht zu den beschriebenen Schäden.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung noch näher erläutert werden; die Angabe der einzelnen Komponenten erfolgt, wenn nicht anders angegeben, in Masseteilen.

Zur Herstellung von Backingmaterialien dienen Harzmischungen aus den Komponenten Epoxid (EP), Säureanhydrid (SA) bzw. Iso cyanat (IC) und Polymer (P). Die Harzkomponenten EP und SA bzw. IC sind in Tabelle 1 aufgeführt, in der außerdem Reak tionsbeschleuniger (RB) und Additiv (A) angegeben sind. In Tabelle 2 sind die eingesetzten Polymere P zusammengefaßt.

Beispiele 1 bis 6

Zur Herstellung von Harzmischungen werden die einzelnen Komponenten (EP, SA bzw. IC und P) in einem Dreihals-Rund kolben bei 80 bis 90°C im Vakuum (Druck: ≦ 1 mbar) unter Rühren 1 bis 2 h entgast. Anschließend läßt man auf 50°C abkühlen (ca. 45 min), dann wird der Beschleuniger (RB) bei 50°C/≦ 1 mbar eingemischt (Dauer: 20 bis 30 min); bei hoch viskosen Mischungen und kristallinen Beschleunigern kann es zweckmäßig sein, den Beschleuniger in einer kleinen Härter menge aufzulösen. Die Zusammensetzung der auf diese Weise hergestellten Harzmischungen H1 bis H6 ist in Tabelle 3 angegeben. Die Tabelle enthält - zum Vergleich - ferner die Zusammensetzung von zwei Harzmischungen (VH), die kein Polymer enthalten.

Die Harzmischungen, d. h. die Gießharzmassen, werden jeweils in eine 90°C warme Form aus Aluminiumfolie gegossen und zur Aushärtung in einen Umluftofen gegeben; Härtungsbedingungen: EP/SA-Harzmischungen: 3 h 90°C/6 h 150°C; EP/IC-Harzmischungen: 3 h 90°C/6 h 150°C/16 h 200°C. Dabei werden die Backingmaterialien erhalten.

Die akustischen Eigenschaften der Backingmaterialien werden im Puls-Echo-Verfahren bei Raumtemperatur bestimmt (zwei unterschiedliche Dicken, Mittenfrequenz des Pulses: 2 MHz) Ausgewertet wird die Zeit und die Amplitude der beiden Pulse. Daraus lassen sich die Schallgeschwindigkeit und die akusti sche Dämpfung berechnen. Die Impedanz Z ergibt sich aus der Dichte p und der Schallgeschwindigkeit c (Z = ρ.c). Für die Untersuchung werden aus den Backingmaterialien Probekörper mit den Abmessungen 45 mm × 20 mm × 20 mm ausgesägt.

Die thermo-mechanischen Eigenschaften, d. h. die Glasüber gangstemperaturen, werden mit einer DMTA-Einrichtung (DMTA = dynamisch-mechanische Thermoanalyse) im Temperaturbereich von -100°C bis +260°C bei einer Meßfrequenz von 1 Hz und einer Heizrate von 5 K/min durchgeführt. Die Abmessungen der Probe körper betragen 35 mm × 10 mm × 1 mm.

Die Eigenschaften der Backingmaterialien B1 bis B6 zeigt Tabelle 4. In der Tabelle sind - zum Vergleich - auch die Eigenschaften der aus den Harzmischungen VH hergestellten Formstoffe VB aufgeführt.

Es zeigt sich, daß bei den Backingmaterialien B1 bis B6 die Dämpfung deutlich höher liegt als bei den Formstoffen VB1 und VB2. Die Glasübergangstemperatur ist dabei nicht unzulässig abgesenkt (Vergleich von B1 mit VB1 bzw. B2 mit VB2).

Beispiele 7 bis 13

Entsprechend den Beispielen 1 bis 6 werden Harzmischungen auf EP/IC-Basis hergestellt. Das Polymer dient dabei zum Teil als Polymerkomponente und zum Teil als Epoxidkomponente. P5 ist ein epoxyfunktionelles Polymer (auf Silikonkautschukbasis) und fungiert sowohl als Epoxid als auch als Polymer. P6 ist ein Gemisch aus einem Epoxid und einem Polymer (auf Acrylat basis). Die Zusammensetzung der Harzmischungen H7 bis H13 ist in Tabelle 5 angegeben. Die Eigenschaften der aus diesen Harzmischungen hergestellten Backingmaterialien B7 bis B13 sind in Tabelle 6 zusammengefaßt.

Wie bei den Beispielen 1 bis 6 zeigt sich, daß durch das Vorhandensein einer zweiten Phase, insbesondere mit einem sehr tiefen Einfriergebiet, deutlich erhöhte Dämpfungswerte erreicht werden. Bei einem Vergleich der Backingmaterialien B7 und B8 ergibt sich, daß sich die akustische Impedanz durch die Zugabe eines geeigneten anorganischen Füllstoffes noch weiter erhöhen läßt, ohne daß dabei Einbußen bei der Dämpfung hingenommen werden müssen.

Beispiele 14 bis 17

Entsprechend den Beispielen 1 bis 6 werden Harzmischungen auf EP/SA-Basis hergestellt. Bezüglich des Polymers gelten dabei die Ausführungen in den Beispielen 7 bis 13 entsprechend. Die Zusammensetzung der Harzmischungen H14 bis H17 ist in Tabelle 7 angegeben. Die Eigenschaften der aus diesen Harzmischungen hergestellten Backingmaterialien B14 bis B17 sind in Tabelle 8 zusammengefaßt.

Tabelle 8 ist zu entnehmen, daß mit den Backingmaterialien B14 bis B17 vergleichbare Ergebnisse erzielt werden wie mit den Backingmaterialien B7 bis B13 (siehe Tabelle 6). Backing material B15 zeigt im Vergleich mit Backingmaterial B14, daß durch die Zugabe eines Füllstoffes die akustische Impedanz erhöht werden kann.

Tabelle 1 Harzkomponenten EP und SA bzw. IC

EP1	Bisphenol-A-diglycidylether
EP-Wert: 0,58 mol/100 g, η_25°C: 4000 bis 6000 mPa.s@	SA1	Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, Anhydridgehalt < 98%
η_25°C: 40 bis 60 mPa.s@	SA2	Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, modifiziert
η_25°C: 100 bis 200 mPa.s
SA3	Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, modifiziert
η_25°C: 1500 bis 2500 mPa.s
IC1	Diphenylmethandiisocyanat
NCO-Wert: 0,783 mol/100 g, η_25°C: 15 mPa.s
IC2	Toluylendiisocyanat
NCO-Wert: 1,14 mol/100 g, η_25°C: 5 bis 10 mPa.s
RB1	Dimethylbenzylamin-BCl₃-Komplex Smp.: 131 bis 133°C
RB2	1-Cyanoethyl-2-phenyl-imidazol
Smp.: 107 bis 108°C@	RB3	Dimethylbenzylamin (flüssig)
A1	Wolframoxid (gelb), Hartmetallqualität
ρ: 7,29 g/cm³, Korngröße: 25 µm ≦ d ≦ 100 µm

Tabelle 2

Polymere P

Tabelle 3

Zusammensetzung der Harzmischungen

Tabelle 4

Eigenschaften der Backingmaterialien

Tabelle 5

Zusammensetzung der Harzmischungen

Tabelle 6

Eigenschaften der Backingmaterialien

Tabelle 7

Zusammensetzung der Harzmischungen

Tabelle 8

Eigenschaften der Backingmaterialien

Claims

1. Akustisch dämpfendes Backingmaterial für Ultraschallwand ler, gekennzeichnet durch eine Harzmatrix aus einem Duroplast mit einer Glasübergangstemperatur ≧ 100°C und eine in der Harzmatrix enthaltene Phase aus einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur ≦ 0°C.

2. Backingmaterial nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Anteil an Polymer 5 bis 30 Vol.-% beträgt, bezogen auf die Harzmatrix.

3. Backingmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Duroplast eine Glas übergangstemperatur ≧ 150°C besitzt.

4. Backingmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Polymer eine Glasübergangstemperatur ≦ -50°C besitzt.

5. Backingmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Polymer phase aus in die Harzmatrix eingelagerten Polymerpartikeln besteht.

6. Backingmaterial nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Polymerpartikel eine Partikelgröße < 20 µm, vorzugsweise < 5 µm, aufweisen.

7. Backingmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Polymer phase durch Phasenseparation entstanden ist und eine Domänen größe von 0,05 bis 5 µm aufweist.

8. Backingmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der Duroplast ein - vorzugsweise mit einem Carbonsäureanhydrid oder Iso cyanat - gehärtetes Epoxidharz ist.

9. Backingmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyacrylsäureester, Polysiloxan, Polyurethan, Butyl acrylat-Methylacrylat-Copolymer oder Methacrylat-Butadien- Styrol-Terpolymer ist.

10. Backingmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß es ein Addi tiv hoher Dichte zur Erhöhung der akustischen Impedanz ent hält, vorzugsweise mit einem Anteil bis zu 50 Vol.-%.