DE2657536A1 - Piezoelektrisches material und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Piezoelektrisches material und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
H 83 P 100
Anmelder: MITSUBISHI Petrochemical Company Limited 5-2 2 chome ilarunouc hi Chiyoda-ku,
Tokyo, Japan
Piezoelektrisches Material und Verfahren zu seiner
Herstellung
'Die Erfindung bezieht sich auf ein piezoelektrisches ilaterial, insbesondere ein piezoelektrisches Haterial
nit äußerst hohem piezoelektrischem ilodul, hoher Flexibilität
und Bildsamkeit.
Es ist bekannt, daß Kristalle, die kein SymmetrieZentrum
haben, piezoelektrische Eigenschaften aufweisen. Im allgemeinen werden anorganische Materialien, wie Bergkristall,
Rochellesalz, Blei-Zirkonat- und Blei-Titanat-Keramik
als piezoelektrisches Material verwendet. Diese Materialien haben zwar einen hohen piezoelektrischen
ilodul, sie lassen sich jedoch nur schwer bearbeiten, so daß dünne biegbare Filme aus piezoelektrischem
Material äußerst schwierig herzustellen sind. Andererseits hat man erkannt, daß manche Hochpolymere, wie
natürliche Hochpolymere, beispielsweise Zellulose und Protein, sowie gezogene Filme aus synthetischem PoIy-^
-Methyl-L-Glutamat Hochpolymer u.a. piezoelektrische
Eigenschaften haben. Auch sind Piezoelektrizität auf-
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weisende Elektreten aus synthetischen Hochpolymeren
bekannt, wie z.B. bei einer Temperatur nahe der Erweichungstemperatur
mehrfach gestreckte Films aus Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid,
Polyacrylonitrilpolycarbonat u.a., die anschließend in
der Anwesenheit eines elektrischen Feldes von der Raumtemperatur aus erwärmt und abschließend wieder abgekühlt
wurden. Die so hergestellten organischen piezoelektrischen Materialien sind flexibel und biegsam, aber durch das
Streckverfahren erhalten sie einen anisotropischen piezoelektrischen J^odul, der nicht sehr hoch ist und temperatur-
und feuchtigkeitsabhängig ist. Somit ist der -lodul des
den höchsten piezoelektrischen Modul aufweisenden polarisierten Polyvinylidenfluorids in der Zugrichtung (d-...)
—7
nur 4.0 χ 10 (CGS esu). Außerdem lassen sich diese
gestreckten Materialien nur sehr schwer zu komplizierteren Formen verarbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein piezoelektrisches Material mit hoher Flexibilität, Bildsamkeit
sowie hohem nicht anisotropischem piezoelektrischen Modul zu entv/ickeln, das nicht die Nachteile der bekannten
anorganischen und organischen piezoelektrischen Materialien auf v/eist.
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BAD ORIGINAL
Dia Aufgabe ist erfindungsgem-üS durch ein !iaterial gelöst,
das aus einer Zusammensetzung aus einem ~Iischpolymer und
eines piezoelektrischen Keramikpulvers besteht, wodurch hohe Piezoelektrizität erreicht werden kann.
Dar 3rfindung liegt dis Erkenntnis zugrunde, daß wenn
in einer ilischpolymermatrix aus Kristallpolyiaer und
Polarpolymer Keramikpulver beigemischt ?7ird, das feine
dispergierte Pulver als Ladungsträger durch ungleichmäßige
Spannungen der -latrix Piezoelektrizität erzeugt. Die Elastizität kann durch Harzzusätze bestineat und die
piezoelektrische Eigenschaft durch Erhöhung der Dielektrizitätskonstanten der :\atri:i verbessert werden.
Die Aufgabe erstreckt sich auch auf ein Verfahren zur
Herstellung eines piezoelektrischen "laterials. Diese
Aufgabe ist erfind.ungsge~i?.ß dadurch gelöst, daß das
piezoelektrische Material aus einer Zusammensetzung aus vermischtem Poljfner-IIars unrl piezoelektrischem
Keranikpulver besteht, daß das vermischte Polymer-Harz
aus 99 bis 20 Gewichtsprozent Azetalharz und 1 bis 80
Gewichtsprozent Polar-Polyraer besteht, in dem die relative
Dielektrizitätskonstante höher als 4.0 und der Slastizi-
9 2
tütsrr.odul unter 3.0 χ 10 dyne/cn liegt, daß das ver-
— A. —·
709826/0791
BAD
·>ψλί
mischte Polymer-iiarz iia Verhältnis von 10 bis 90 Volumenprozent
dar piezoelektrischen Keramik beigemischt ist und daß die Zusammensetzung geformt und polarisiert wird.
Das erfindungsgem-üO hergestellte piezoelektrische
.vlaterial hat ausgezeichnete Flexibilität/ Biegsamkeit sowie J'odellierbarkait (Bilasanüceit) . Außerdem hat es
einen hohen piezoelektrischen Tlodul und weist keine Anisotropie des piezoelektrischen "'oduls auf.
Sin derartiges '.laterial hat ein breites Anwendungsgebiet
für industrielle Zwecke, wie beispielsweise für elektroakustische Umwandler für Mikrophone, Kopfhörer o.a.,
elektro-mechanische Umwandler, Druckiaesser-Ulemente
und "living body transducer".
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist das Azetalharz ein Oxymethylen-Homopolymer und Kopolymer, das insbesondere
aus der Oxymethylen-Gruppe und einer geringen Menge einer kopolymerisierbaren Gruppe, beispielsweise
Oxyalkylen-Gruppe, wie Oxyäthylen besteht. Um das Herausbilden von Ketten-Polymeren aus der Endgruppe zu
vermeiden, wird die Mischung durch Blockieren der Endgruppe einem Stabilisierungs-Prozeß unterworfen. Die
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J.
Harzmischung enthält außerdem erforderliche Wirkstoffe, wie Temperatur- und Licht-Stabilisierer, Antioxydationsmittel
und andere.
Es gibt ferner kopolymerisierte Monomere, und zwar mit Formaldehyd, Dioxan, Trioxan, Tetraoxan, Alkylenoxid,
Aliphatic, Aldehyd und andere.
Der Schmelzindex des obigen Azetalharzes liegt vorteilhaft um 1.0 bis 27.0 (ASTMD-1238/70).
So ergibt die Vermischung von Polarpolymer mit Azetolharz einen Polymer, der eine Polarität aufweist, und
wobei die Dielektrizitätskonstante oberhalb 4.0 und
9 2 dessen Elastizitätsmodul unter 8.0 χ 10 dyne/cm liegen. Als Polarpolymer kann ein Polymer verwendet v/erden, der
durch Polymerisation eines Monomers mit einer Polargruppe, wie Zyangruppe (-CN), Glyzidyl (-C - C), Isozyanatgruppe
0 (-HCO) u.a. hergestellt wird, oder ein Polymer, in dem
ein Halogen, wie Fluor (F), Chlor (Cl) u.a. enthalten ist, nämlich Urethankautschuk, Acrylonitril-Botadienkautschuk,
Polyester-Ätherkautschuk, Chlorsulfonat-Polyäthylen,
Fluorelastomer, Epichlorhydrinkautschuk, Chlorprenkautschuk,
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•/0.
gechlortes Polyäthylen, u.a. Vorzugsweise kann Hitrilkautschuk,
Epochlorhydrinkautschuk oder gechlortes PoIyolefin
als Polarpolymer verwendet werden.
Gechlortes Polyolefin ist ein Harz, das durch die Reaktion von Polyolefinpulver mit Chlor hergestellt sein kann,
wobei ein oder mehr Elemente oder Radikale ira Polyolefin durch Chlor, die Dampfphasen-Methode oder die Lösungsmethode ausgetauscht werden. 3s kann ein gechlortes
Polyolefin mit 10 bis 70 Gewichtsprozent Chlor verwendet werden.
Die obige relative Dielektrizitätskonstante ist der bsi
einer Frequenz von 1000 Hz bsi 25° C und 60 % relativer
Feuchtigkeit gemessene ~7ert.
Sine Gegenüberstellung der relativen Dielektrizitätskonstanten
von Polymeren gemäß der Erfindung und anderen Polymeren ist in dar Tabelle 0 gezeigt. ·
Der obige Elastizitätsmodul, der der dynamische Dehnmodul
ist, wurde bei einer Frequenz von 110 Hs sowie
bsi 25 C und 60 % relativer Feuchtigkeit gemessen.
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■5si niedriger relativer Dielektrizitätskonstanten kann
ksine wirksam-?- Polarisation stattfinden, so daS in solchen
Fällen die piezoelektrische 'Fähigkeit niedrig ist. Außerden verschlechtert sich die Variaischbarkeit des
Polarpolymeres mit Azetalharz.
?.'enn der ".7ert das Elastizitätsmoduls sich dera des Azetalharzas
n'ihart o:ler ihn übersteigt, dann wird keine ungleichförraige
Spannung auftreten, und die piezoelektrische rähig'teit wird ebenfalls niedrig sein.
i\ls piezoelektrische Keramik, in der eine Ülockuandverschielxaiig
möglich ist, können folgende ferroroagnetischen
Substanzen mit piezoelektrischer Eigenschaft gev^.hlt werden:
(1) I'it ainer Komponenten;
EaT-iO,., PbTiO-, PMTb0O,-/
•J
ό
£* O
(Ma1 Z2Bi1 ρ) ~±02' Li^b0 3/ UTaO3
(2) .'it zwei Komponenten:
PbTiO3-PbSrO3, PbTiO3-Pb(Sn1 /3Sb2/3)O3,
PbI1IO3-Pb (In1 /2-^1 /2) °3' 'KSIbO3-IIaIiIbO3 ,
«Hb-O_
^27
-, Pbnbo0r-BaHb_0r
3 26 26
709826/0791
BAÖ
(3) Mit drei Komponenten: PbTiO3-PbZrO3-Pb (Hg1 /3Nb373)03, - Pb(Co173Nb373)O3,
-Pb
-Pb
-Pb (Sb172Sb172)O3, - Pb(Y172Hb172)O3,
-Pb
-Pb 1721723, 1721723
-Pb (Mn172Te172)O3, - Pb(Mn173Sb273)O3,
Pb (Hi173Sb273)O3, -
Andere:
PbTiO3-Ba (Zn173Nb2/3) O3-Pb (Zn1 /3"^2/3) Q3-^k (2^ /3^2/3) O3
KNbO3-NaHbO3-LiKbO3
(Pbi-xLax) {Zr Y TVi-x/4°3 (χ + y =
Der Mischvorgang des Azetalharzes mit Polarpolymer und Keramikpulver kann mit den üblichen 31ischgeräten durchgeführt
werden, wie z.B. mit Knetrollen, Strangpressen, allen Sorten von Mischapparaten, Kugelmühlen usw.
Um danach Filme, Scheiben, Rohre, usw. herauszuarbeiten, können wahlweise Methoden verwendet werden, wie Fließpressen,
Walzen, Lösungsmittel-Verdampfmethode usw.
Im folgenden wird ein Beispiel eines Mischverfahrens beschrieben:
709826/0791
Azetalharz wird mit Heizrollen bis zu 180° bis 200° C erhitzt. Nachdem das Harz ausreichend geschmolzen ist,
wird eine bestimmte Menge Polarpolymer nach und nach hineingemischt. Anschließend wird eine bestimmte Menge
.Keramikpulver nach und nach beigemischt und die so entstandene Zusammensetzung zu einem Film verarbeitet.
In der Mischung von Azetalharz und Polarpolymer liegt der Polarpolymergehalt zwischen 1 und 80 Gew.%/ vorzugsweise
zwischen 10 und 70 Gew.%. Oberhalb von 80 Gew.% wird die Mischung zu weich und läßt sich nicht mehr
formen, und mit einem Gehalt des Polarpolymers unter 1 Gew.% kann keine ausreichende Verbesserung des piezoelektrischen
Moduls erreicht werden.
Die zur Verbesserung der Piezoelektrizität der Keramik sowie der Bildsamkeit der Mischung beitragende Korngröße
des Keramikpulvers liegt zwischen 0.2 und 44 U vorzugsweise
zwischen 1 und 5// .
Das Verhältnis des Keramikpulvers zur gesamten Mischungs menge liegt bei 10 bis 90 Vo3«%, jedoch vorzugsweise zwischen
20 und 70 und besonders günstig zwischen 30 und 60 Vol.%. Mit weniger als 10 Vol.% Keramikpulver läßt
- 10 -
709826/0791
sich nur ein mangelhafter Effekt erzielen. Bei einem Gehalt von mehr als 60 Vol.% ist das piezoelektrische
Modul zwar hoch, aber es tritt eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften ein, die Flexibilität, Verformbarkeit,
usw. werden geringer. Mit über 90 Vol.% Pulver ist die Formbarkeit unzureichend.
Erfindungsgemäß wird das Keramikpulver mit der Harzmatrix
in einem Gewichtsverhältnis vermischt, das sich aus der spezifischen Schwerkraft errechnet.
Ein zu einem Film verarbeitetes piezoelektrisches ϊ-Taterial
wird beiderseitig mit Metallfilmen, die die Elektroden bilden sollen, beschichtet und auf eine bestimmte Temperatur
erwärmt, während gleichzeitig ein elektrisches Feld für eine bestimmte Zeitdauer angelegt wird. Das
Feld wird entweder durch Gleichstrom oder wechselweise durch Gleich- und Wechselstrom erzeugt. Danach wird das
Formteil mit oder ohne angelegtem Feld entsprechend schnell abgekühlt, um es zu polarisieren.
Die geeignetste Polarisationstemperatur ist eine Temperatur nahe der Kristall-Relaxations-Temperatur des Äzetalharzes.
Für die erfindungsgemäße Mischung liegt die Temperatur
zwischen 30° und 100° C.
i Λ Λ _
709826/0791
Dia Elektroden können als MetaHfilme, Metallplatten,
elektrisch leitende Masse aufgebracht werden oder durch " aufgedampfte oder galvanisch aufgebrachte Metallüberzüge
hergestellt werden. Die angelegte Feldstärke liagt zwischen 100 KV/cm und einem Wert unterhalb der Spannungsdurchschlag-Feldstärke. Bei Gleichstrom liegen äiese
Werte vorzugsweise zwischen 100 und 600 ¥^J/csa. Wenn
wechselweise Gleich- und Wechselstrom angelegt wird,
dann kann eine Feldstärke von 200 bis 1000 V/cm verwendet werden.
Die Behandlungszeit ist nicht sonderlich eingeschränkt, ' es ist jedoch vorteilhaft, wenn sie länger als 30 Minuten
beträgt.
Das erfiiidungsgem^ße llatsrial hat insbesondere den
Vorteil, daß es zu koraplizierten ITomgebungen verarbeitet
werden kann, zumal es iro. Gegensatz zu äen üblichen organischen
piesoelektrisclisn "Materialien nicht gestreckt zu
werden braucht.
■ ■ - ■
Die Erfindung wird i:n folgenden an Hand von Beispielen
auf die sich -die Erfindung nicht beschränkt, näher beschrieben.
- 12 -
709826/0791
-MT-
In den Beispielen bezieht sich die piezoelektrische Kenstante auf den piezoelektrischen Reckmodul (d31) .
Azetalharz (von du Pont, Ltd. unter dem Handelsnamen
Delrin 500 hergestellt) wurde auf 190° C erwärmt und anfgeweicht. Dem weichen Harz wurde dann Chlorpolyäthylen
mit 30 Gew.% Chlorgehalt nach und nach unter Kraftanwendung beigemischt. Das Endgewichtsverhältnis
Azetalharz/Chlorpolyäthylen des so erhaltenen Mischpolymers betrug 60/40. Anschließend wurde eine feste
Lösung von Bleizirkonat-Titansaures Bleioxyd (Pb (ZrQ 55,Ti0 45)O3) + 1 Gew.% Nb3O5 Keramikpulver in einem
Volumenverhältnis zum Mischpolymer von 50/50 nach und nach gleichförmig dem Mischpolymer beigemischt. Aus dem
so hergestellten Material wurde dann durch Warmpressen ein 50 dicker Film geformt. Der Film wurde auf eine
bestimmte Temperatur erwärmte ein elektrisches Feld eines Gleichstromes angelegt und in diesem Zustand eine Stunde
lang gehalten. Abschließend wurde zur Erzeugung eines Elektrets der Film rasch abgekühlt0
Die von äera so hergestelltes piezoelektrisch©» Material
gemessenen plezoelektrisehen IC©asfeaat@n elad 'In der
Tabelle 1 aufgeführt.
No. Feldstärke Polarisations-(KV/cm)
Temperature C) Piezoelektrische Konstante (CGS esu)
| 1 | 50 | 40 |
| 100 | 40 | |
| 3 | 200 | 20 |
| 4 | 200 | 30 |
| 5 | 200 | 40 |
| 6 | 200 | 50 |
| 7 | 200 | 60 |
| 8 | 200 | SO |
| 9 | 200 | 100 |
| 10 | 200 | 120 |
| 11 | 300 | 20 |
| 12 | 300 | 40 |
| 13 | 300 | 60 |
| 14 | 300 | 80 |
| 15 | 400 | 40 |
| 16 | 500 | 40 |
| 17 | 600 | 40 |
4.25 χ 10
6.33 χ 10 6.86 χ 10"
7.43 χ 10 7.65 χ 10 7.17 χ 10
8.34 χ 10 7.43 χ 10 7.05 χ 10" 4.73 χ 10 7.02 χ 10
8.34 χ 10 8.64 χ 10 7.70 χ 10 7.88 χ 10 6.09 χ 10 5.91 χ 10
—7
-7 -7
-7
■—7
-7
-7
—
-7
-7 —7
-7
—7
-7
Ein nach dem Beispiel 1 hergestellter piezoelektrischer Film wurde unter einem Gleichstromfeld von 300 KV/cm
- 14 -
709826/079
auf 60° C erwärmt, eine vorbestimmte Zeitspanne in diesem
Zustand gehalten und schließlich durch rasches Abkühlen polarisiert.
Die gemessenen piezoelektrischen Konstanten sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
No. Polarisationszeit Piezoelektrische
Konstante (CGS esu)
6.80 χ 10~7 9.24 χ 1Cf7
8.17 χ 1O"7 7.38 χ 1O"7
6.98 χ 10~7 5.96 χ 1O~7
Es χνμ^βη verschiedene Mischpolymere gemäß Beispiel 1
mit unterschiedlichen Verhältnissen der beiden Komponenten Azetalharz und Chlorpolyäthylen hergestellt. Der Chlorgehalt
im Chlorpolyäthylen betrug 30 Gew.%. Es vjurde jeweils
Bleizirkonat-titansaures-Bleioxyd-Keraraikpulver irti
Volumenverhältnis von 50/50 beigemischt. Aus den Mischungen
- 15 -
709826/0791
| 1 | 15 | (min.) |
| 2 | 30 | (min.) |
| 3 | 1 | (Std.) |
| 4 | 2 | (Std.) |
| 5 | 3 | (Std.) |
| 6 | 5 | (Std.) |
vTurde je ein Film gebildet, der unter einem Gleichstrom
feld von 200 KV/cm eine Stunde lang auf 40 C gehalten
und anschließend unter Beibehaltung des angelegten elek trischen Feldes rasch abgekühlt wurde.
und anschließend unter Beibehaltung des angelegten elek trischen Feldes rasch abgekühlt wurde.
Die entsprechenden piezoelektrischen Konstanten sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
Ιΐο. Azetalharz Polyäthylen mit Piezoelektrische
(Gew.%) Chlorgehalt Konstante (CGS esu)
(Gew.%)
| 1 | 100 |
| 2 | 99 |
| 3 | 90 |
| 4 | 70 |
| 5 | 60 |
| 6 | 50 |
| 7 | 40 |
| 8 | 30 |
| 9 | 20 |
| 10 | 0 |
| 0 | 6.30 | χ | 1Ο~7 |
| 1 | 6.85 | χ | 10"7 |
| 10 | 7.52 | X | 1Ο~7 |
| 30 | 7.92 | X | 10"7 |
| 40 | 8.05 | X | 10"7 |
| 50 | 7.85 | X | 10"7 |
| 60 | 7.34 | X | 1θ"7 |
| 70 | 6.88 | X | 1θ"7 |
| 80 | 5.33 | X | 10"7 |
| 100 | 2.38 | χ | ΙΟ"7 |
- 16 -
Es wurde ein Mischpolymer mit einem Gewichtsverhältnis des Zizetalharzes zu Chlorpolyäthylen von 60/40 nach
Beispiel 1 hergestellt und in unterschiedlichen Verhältnissen mit Bleizirlconat-titansaures Bleioxyd Keramik
pulver vermischt. Die gebildeten Filme wurden wie im Beispiel 3 thermisch behandelt und rasch abgekühlt.
Die entsprechenden piezoelektrischen Konstanten sind in der Tabelle 4 aufgeführt.
| Mischpolymer (Vol.%) |
Tabelle 4 | Piezoelektrische Konstante (CGS esu) |
|
| No. | 100 90 |
Piezoelektrische Keramik (Vol.%) |
1.00 χ 10"8 1.28 χ 10"7 |
| 1 2 |
70 | 0 10 |
6.04 χ 10"7 |
| 3 | 60 | 30 | 7.65 x 1O"7 |
| 4 | 50 | 40 | 8.28 χ 1O~7 |
| 5 | 40 | 50 | 0.48 Si 1O"7 |
| 6 | 30 | 60 | *$ *3 ^3 <up ^ ^\ I β <£& -λ Jv |
| 7 | 10 | 70 | 2.11 if 10"6 |
| 8 | 90 | ||
1116/0791
Mischpolymere aus Azetalharz und Chlorprenkautschuk (chloroprene-rubber = Neoprene w von du Pont, Ltd.
hergestellt) in den in der Tabelle 5 angegebenen Verhältnissen wurden hergestellt und wie im Beispiel 3
weiterbehandelt.
Die für die verschiedenen Filme gemessenen piezoelektrischen Konstanten sind in der Tabelle 5 eingetragen.
| Azetalharz (Gew.%) |
Tabelle 5 | Piezoelektrische Konstante (CGS esu) |
|
| NO. | 90 | Chlorprenkautschuk (Gew.%) |
7.14 χ 10"7 |
| 1 | 70 | 10 | 7.31 χ 10"7 |
| 2 | 60 | 30 | 7.52 χ 1O~7 |
| 3 | 50 | 40 | 7.88 χ 10~7 |
| 4 | 40 | 50 | 8.03 χ 10~7 |
| 5 | 30 | 60 | 7.91 χ 10~7 |
| 6 | 70 | ||
Mischpolymere aus Azetalharz und Chlorpolyäthylen nt
35 Gew.% Chlor in den in der Tabelle 6 angegebenen
IQ o —
709826/0791
Verhältnissen wurden hergestellt und wie im Beispiel 3 weiterbehandelt, jedoch abschließend ohne angelegtem
elektrischem Feld rasch abgekühlt.
Die gemessenen piezoelektrischen Konstanten sind in der Tabelle 6 aufgeführt.
No. Azetalharz
(Gew.%)
Gechlortes Polypropylen
(Gew.%)
Piezoelektrische Konstante
(CGS esu)
| 1 | 90 |
| 2 | 70 |
| 3 | 60 |
| 4 | 50 |
| 5 | 40 |
| 6 | 30 |
10 30
40 50 60 70
6.85 χ 1Ο
-7
7.13 χ 1Ο
-7
7.40 χ 10
-7
6.90 χ 1Ο
-7
6.20 χ 1Ο
-7
5.33 χ 1Ο
-7
Wie im 3eispiel 1 wurde Azetalharz (DURACON M 90 von
POLY PLASTICS Co., Ltd.) mit in der Tabelle 7 angegebenen Polymeren in einem Gewichtsverhältnis von 60/40 vermischt,
Pb (Zr 60;TiQ 4 ) O3 Keramikpulver in einem VoI.Verhältnis
- 19 -
709826/0791
von 5Ο/5Ο beigemischt und die Mischung je zu einem Film verarbeitet. Die Filme wurden wie in Beispiel 3
weiterbehandelt.
Die gemessenen piezoelektrischen Konstanten sind in der Tabelle 7 aufgeführt.
•Η Ή U
1 0) üv
Φ ■Η H U O >
| Polarpolymer | Relative Dielektri zitäts konstante |
Elastizitäts modul * (dyne/cm ) |
Piezo elektrische Konstante (CGS esu) |
| Gechlortes Polyäthylen |
χ 1O"8 | ||
| Cl-Gehalt 30 1) | (5.44 | 9.2 χ 107 | 52.5 |
| 40 2) | 6.80 | 4.1 χ 1Οδ | 52.8 |
| 31.5 3) | 6.50 | 9.8 χ 107 | 44.3 |
| 31.S 4) | 6.50 | 8.0 χ 109 | 19.8 |
| Chlorpren- 5» kautschuk |
7-8 | χ 106 | 48.2 |
| Nitrilkautschuk j.. Acrylonitril" } gehalt 35 % |
15 | 40 χ 106 | 75.8 |
| Fluorelastomer ' | 6 | χ 106 | 45.6 |
| B) Polyesteräther |
4-6 | 6,5 x 108 | 41.4 |
| 9) üretankautschuk |
6.4 - 7.1 | χ 106 | 41.8 |
| Epichlorhydrin--Q. kautschuk ' |
6-8 | χ 106 | 72.6 |
| Chlorsulphonat-11» Polyäthylen !'J |
8-10 | χ 106 | 45.1 |
- 20 -
709816/0791
•JW.
1) Handelsname: Slaslene 301A, hergestellt von Showa
Denko Company, Ltd.
2) Handelsname: Elaslene 4O1A, hergestellt von Showa
Denko Company, Ltd.
3) Handelsname: Elaslene 345C, hergestellt von Showa Denko Company, Ltd.
4) Handelsname: Elaslene TC-3, , hergestellt von Showa
Denko Company, Ltd.
5} Handelsname: Neoprene W, hergestellt von Showa Neoprene Company, Ltd.
6) Handelsname: JSR N 23OS, hergestellt von JAPAN SYNTHETIC
RUBBER company, Ltd.
7) Handelsname: Viton A, hergestellt von Du Pont Company,
Ltd. (vinylidene fluoride copolymer)
8) Handelsname: Hytrel 4055, hergestellt von Du Pont Company, Ltd.
9) Handelsname: Paraprene 22S, hergestellt von Nihon
Polyurethane Company, Ltd.
10) Handelsname: GechronJi-1000 (Cl-Gehalt 38%), hergestellt
von Nihon Zeon Company, Ltd.
Vergleiche
Es wurde Äsetalharz Cö@lrin 500} in unterschiedlichen
Verhältnissen mit Äthyienvinyiazetat KcpOl^aer wie in
S si spiel 1 vermischt, der Vinylasetatgahfelt betrug
- 2t -
28 Gew.%. Den Mischpolymeren wurden jeweils Pb (Zr_ 55;
TiQ 45JO3 + 1 Gew.% Nb3O5 Keramikpulver im Vol. Verhältnis
von 50/50 beigemischt. Die weitere Behandlung erfolgte wie im Beispiel 3.
Die an diesen Hustern gemessenen piezoelaktrischen Konstanten
sind in der Tabelle 8 aufgeführt.
| Azetalharz (Gew.%) |
Tabelle 8 | Piezoelektrische Konstante (CGS esu) |
|
| NO. | 100 | Äthylenvinyl- azetat Kopolymer (Ges.%) |
6.80 χ 10~7 |
| 1 | 90 | 0 | 6.10 χ 10~7 |
| 2 | 70 | 10 | 5.50 χ 10~7 |
| 3 | 60 | 30 | 5.16 χ 1O"7 |
| 4 | 50 | 40 | 4.82 χ 10"7 |
| 5 | 40 | 50 | 4.35 χ 10"7 |
| 6 | 60 | ||
- 22 -
709826/079
| Polarpolymer | 2657536 | |
| • if,. | Chlorprenkautschuk CCR) | Relative Dielektrizitäts konstante |
| Aerylnitr ilbutadienkautschuk | ||
| Epichlorhydrinkautschuk | 7-8 | |
| Polysulfidkautschuk | 7 - 20 | |
| Fluorelastomer | 6-8 | |
| 4-6 | ||
Chlortrifluoräthylen-Vinylidenfluorid-Kopolymer
Hexafluorpropylen-Vinyliden fluorid-Kopolymer Chlorsulphonatpolyäthylen
Gechlortes Polyäthylen Urethankautsch.uk Polyesterätherkautschuk Hicht-Polar-Polymer
Polybutadien Butylkautschuk ilthylenprophylenkautschuk Äthylenpropylendien Tempo lymer
Silikonkautschuk Polyisoprenkautschuk Isobutylenisoprenkautschuk Styrolbutadienkautschuk
Stylenbutadienstylen Kopolymer Stylenisoprenstylen Kopolymer
iithylenvinylazetat Kopolymer
709826/0791 4-8
| 5 - | 15 |
| 8 - | 10 |
| 6 | |
| 6 - | 8 |
| 4 - | 6 |
| 2.7 | |
| 2.3 | |
| 2.35 | |
| 2.5 | - 3.5 |
| 3 - | 4 |
| 2.5 | |
| 2.1 | |
| 2.4 | - 2.6 |
| 2.9 | |
| 2.9 | |
| 2.6 |
- 23 -
Claims (16)
1. j Piezoelektrisches Material, gekennzeichnet durch
eine Zusammensetzung aus Mischpolymer und piezoelektrischer Keramik.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymer ein 'xlischpolymerharz aus
Azetalharz und Polarpolymer ist.
3. Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Jrlischpolymerharz eine Zusammensetzung aus
99 bis 20 Gew.% Azetalharz und 1 bis 80 Gew.% Polarpolymer ist.
4. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymer eine relative Dielektrizitätskonstante höher als 4.0
9 und einen Elastizitätsmodul niedriger als 8.0 χ
dyn/cm aufweist.
5. Material nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarpolymer Akrylonitril-Butadienkautschuk
oder Epichlorhydrinkautschuk oder Polyolefin ist, wobei das Fluor oder das Chlor
chemisch gebunden sind.
- 24 -
709826/0791
• JL.
6. .Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polarpolymer Olefinpolymer mit chemisch gebundenem Chlor ist.
7. Jiaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polarpolymer Akrylonitrilbutadienkautschuk ist.
8. Haterial nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung aus Mischpolymer
und piezoelektrischer Keramik 10 bis 90 Vol.% Mischpolymer enthält.
9. Jlaterial nach einem der Ansprüche 1,2,4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammensetzung aus Mischpolymerharz und piezoelektrischer Keramik 10 bis 90 Vol.% Mischpolymer enthalten ist, und daß das Mischpolymer 90 bis 30 Gew.% Azetalharz und
dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammensetzung aus Mischpolymerharz und piezoelektrischer Keramik 10 bis 90 Vol.% Mischpolymer enthalten ist, und daß das Mischpolymer 90 bis 30 Gew.% Azetalharz und
10 bis 70 Gew.% Polarpolymer enthält.
10. Material nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammensetzung aus Mischpolymerharz und piezoelektrischer Keramik 30 bis 70 Vol.% Mischpolymer enthalten ist, und daß das Mischpolymer 90 bis 30 Gew.% Azetalharz und
dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammensetzung aus Mischpolymerharz und piezoelektrischer Keramik 30 bis 70 Vol.% Mischpolymer enthalten ist, und daß das Mischpolymer 90 bis 30 Gew.% Azetalharz und
10 bis 70 Gew.% Polarpolymer enthält.
- 25 -
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-VS-.
■·>■
11. Piezoelektrisches Material, dadurch gekennzeichnet,
daß das Material aus einer Zusammensetzung aus Mischpolymerharz und piezoelektrischer Keramik
besteht, daß das Mischpolymerharz aus 99 bis 20 Gew.% Azetalharz und 1 bis 80 Gew.% Polarpolymer
besteht und eine relative Dielektrizitätskonstante höher als 4.0 und einen Elastizitätsmodul niedriger
9 2
als 8.0 χ 10 dyn/cm aufweist, daß ferner das Mischpolymerharz zu einem Verhältnis von 10 bis 90 Vol.% Mischpolymer mit der piezoelektrischen Keramik vermischt ist, und daß die Mischung geformt und zu einem Elektreten polarisiert ist.
als 8.0 χ 10 dyn/cm aufweist, daß ferner das Mischpolymerharz zu einem Verhältnis von 10 bis 90 Vol.% Mischpolymer mit der piezoelektrischen Keramik vermischt ist, und daß die Mischung geformt und zu einem Elektreten polarisiert ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischpolymerharz
mit piezoelektrischem Keramikpulver homogen vermischt wird, und daß die Mischung anschließend
geformt und polarisiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß 99 bis 20 Gew.% Azetalharz und % bis 80 Gew.% Polarpolymer zu einem Mischpolymerharz vermischt werden,
daß das Mischpoiymerharz zu einem Verhältnis von 10 bis 90 Vol.% Mischpolymer mit der piezoelektrischen
Keramik vermischt» geformt und anschiiessend zu einem Elektreten polarisiert wird.
- 26 -
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BAD ORIGINAL
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß Gin aus der l'ischung hergestelltes
rornteil nit Elektroden versahen und bei 30 bis
100 C an eine Gleichspannung angelegt wird, up. das Tornteil zu polarisieren.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß ein von einer Gleichspannung erzeugtes elektrisches TgIc von 600 IUJ/cn ancelagt vrircl.
16. Verfahren nach einem der Anspräche 12 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß aus Ce-i "Material ein TiIn geformt
■■iird.
709826/0791
BAD ©Rf<aH?JÄL
Applications Claiming Priority (1)
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