JPS5848234B2 - タイシヨクセイエントウケイチヨウオンパシンドウシ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐蝕性が高く、高効率の円筒型超音波振動子を
提供するものである。

最新超音波は試験、検査、分析などの分野に犬巾に導入
され、洗浄、攪拌、溶解などを迅速化かつ効率的にして
おり、今後その適用範囲は拡大するものと見なされてい
る。

超音波は周知のごとく、超音波発生装置と該装置に結線
された超音波振動子（またはさらにそれに接続された超
音波伝達子）からなるものであるが、現在一般に使用さ
れている超音波振動子はブロック状の磁歪型のものであ
る。

試験、検査、分析分野での超音波の適用がすすみ特定の
小部分に超音波を効率よく照射したい場合には小型の円
筒型の電歪超音波振動子を利用することがまず考えられ
る。

この円筒型電歪超音波振動子の一例の説明図を第１図に
示した。

すなわち、ａは縦断面図で、ｂは上から見た図である。

１は円筒型超音波振動子基材で一般にはチタン酸ジルコ
ン酸鉛なとである。

２は金属蒸着面で一般には銀などである。

３は端子で円筒型の外側につけた４の電線を内側の２の
金属蒸着面に導電するものである。

４は電線で超音波発生装置に接続されている。

試験、検査、分析などの分野においては超音波一般に溶
液を対象として使用される。

すなわち、溶液中に対象物を入れて洗浄したり、溶液を
攪拌したり、溶液中の対象物を溶解したりするなどのよ
うに用いられるものである。

しかし上述の小型の円筒型の電歪超音波振動子は現在一
般に市販されているが、この市販されている振動子は空
気中で超音波を発生し、ねずみを除去するなどの目的を
もつものであり、試験、検査、分析などに使用するもの
ではない。

そこでこの電歪超音波振動子を溶液中で使用できるよう
にし、試験、検査、分析の目的に合う電歪超音波振動子
を提供するのが本発明の目的である。

この電歪超音波振動子は第１図に示す構造から溶液中で
は使用できない。

これを溶液中で使用するためには、通常の技術レベルか
ら考えられることは合成樹脂でその表面を被覆すること
である。

この場合に目的に合うためにはつぎのことか要求される
。

（１）超音波を減衰させないために薄くかつ密着性よく
被覆すること。

（合成樹脂で被覆する場合には程度の差はあっても超音
波振動を減衰させる） （２）試験、検査、分析の目的では腐食性溶液中での使
用も目的とするので耐蝕性大の被膜を形成すること。

（水だけの使用を目的としてはいない） （３）超音波振動子は分極化して提供され、またその電
線４と金属蒸着面２または端子３との接合はハンダ付で
行なうので被覆の温度は復極させずまたハンダを溶かさ
ない低い温度で行なわれなければならないこと。

（４）被覆された振動子は機械的強度につよく、長時間
の使用に耐えなければならない。

以上の（１）〜（４）の条件は超音波振動子製造面から
は苛酷な条件であるので現在まで、試験、検査、分析を
目的とした円筒型電歪超音波振動子は完成しておらずま
して市販されてもいなかった。

本発明者らは以上に鑑み、種々の方法角度から検討を加
え、試作を試み、長期実験を繰り返えし、本発明に至っ
たものである。

すなわち、本発明の主旨は特許請求の節囲に明記したよ
うにつぎのとおりである。

「全表面のほとんどを厚さ５００ミクロン以下のテフロ
ンを主体とする合成樹脂で被覆し、電線との接合部周辺
のみを、１分子中に（メタ）アクリロイル基を２個以上
含み、かつ（メタ）アクリロイル基当量が５０い以下の
オリゴ（メタ）アクリレートを第１戒分とし、１分子中
に（メタ）アクリロイル基を２個以上含み、かつ（メタ
）アクリロイル基当量が１５０以下の多価アルコール（
メク）アクリレートを第２威分とし、第１戒分と第２成
分の配合比ケ第１成分／第２成分一χ．５〜％（重量比
）なる塗料で塗布し、これを電離放射線、主として電子
線によって硬化せしめて被覆したことを特徴とする耐蝕
性円筒型超音波振動子。

」である。上記（１）と（２）の条件をみたすために、
メラミン樹脂をはじめとして各種の合成樹脂を検討した
。

結果によかば、密着性よく、薄く被覆することができ、
酸、アルカリ、有機溶媒中でも溶解することがない樹脂
としてテフロンを基本的に選定した。

他の合成樹脂の場合には（１）の条件をみたしても（２
）の条件の検討において良い結果かえられなかった。

すなわち、塩酸、水酸化ナトリウム溶液や有機溶媒中で
は合成樹脂の被覆はもろくなったり、溶け出したりして
、金属蒸着面が露出し、さらにはその面が溶解したり、
浸蝕されたりした。

これに反してテフロンを主体とする神覆の場合には密着
性も良好で薄（ （ １． ０ ０ミクロン以下にもで
きる）被覆でき、通常の酸、アルカリ、有機溶媒には良
好な耐蝕性を示した。

さらにテフロンを主体とする合成樹脂で林覆した場合に
は密着性も良好で薄くできるので、超音波振動子はその
被覆で超音波をほとんど減衰させることはない結果であ
った。

そこで被覆する合成樹脂として基本的にテフロンを選定
した。

しかし、テフロンを主体とする被覆形成を行なう場合、
前記の（３）の問題がある。

従って基本的には被覆形成を低温度で実施しなければな
らない。

テフロンのみで被覆形成を行なう場合ｌこは焼成温度を
比較的高くしなければならず、超音波振動子の分極をわ
るくするおそれがあるので、テフロンに少量のポリエチ
レンを混ぜたエマルジョンを超音波振動子原品に塗布し
、乾燥し、約２２０℃〜約２５０℃で焼付、被覆を形成
させることにした。

この焼付温度では超音波振動子の分極をもどすことはタ
いが、（３）の；ｑ，４とおいて述べたように第１図の
電線４と金属蒸着面２または端子３とのハンダ接合のハ
ンダが溶解してしまう。

この接合は銀ロウづけなとも考えられるが銀ロウづけの
場合には約５００℃以上の温度を必要とし、超音波振動
子の分極がもどってしまい、さらにわるいことには対象
とする金属蒸着面２が薄いために銀ロウづけははなはだ
実際酌には困難であるのでハンダづけ以外に実際上良好
な効果があるものはない。

スポット溶接も試みたが金属蒸着面２が薄いためにしっ
かりとした接合ができない。

そこで本発明者らは先に述べた主旨のようにほとんど全
表面を５００ミクロン以下のテフロンを主体とする合成
樹脂で被覆し、電線４との接合剖周辺のみを別の被覆剤
で被覆して円筒型超音波振動子の被覆を行なうことにし
たものである。

実際の被覆にあたってはつぎのようにする。

すなわち、円筒型超音波振動子の全表面を焼付温度２５
０℃〜３００℃で厚さ５００ミクロン以下のテフロンで
被覆し（超音波振動子は復極しないがハンダは熔解する
のでハンダづけはしないでおく）、次段階で電線４と接
合すべき周辺のみのテフロン被覆を除去し、電線４との
ハンダづけを行なう。

その後、主旨に力へた塗料をその部分に塗布し、これを
不活性ガスたとえば窒素またはヘリウム中で電離放射線
、主として電子線によって硬化せしめて被覆を完戊させ
る。

この塗料による被覆の場合には常温で行なわれるのでハ
ンダは熔解することなく実施される。

なお、この塗料を超音波振動子の全面に塗布することは
（１）の条件から採用しなかった。

この塗料は均一に薄く塗布することが現状の技術水準で
困難であるからである。

この塗料および塗布、硬化方法は本発明者らのうちの一
人らが、高硬度、耐溶剤、耐汚染に優れ美麗な外観を有
する塗装金属枦の製造方法を目的として発明をなし、特
許出願（特願昭４９−３２４８８）Ｌている方法を適用
したものである。

この特許出願の要旨はつぎのとおりである。

「１分子中に（メタ）アクリロイル基を２個以上含み、
かつ（メク）アクリロイル基当量が５００以下のオリゴ
（メク）アクリレートを第１成分とし、１分子中に（メ
ク）アクリロイル基を２個川上含み、かつ、（メタ）ア
クリロイル基当量が１５０以下の多価アルコール（メク
）アクリレートを第２成分とし、第１戒分と第２成分の
配合比は第１成分／第２成分二％．５〜％（重量比）な
る塗料を被塗布体に塗布しッ、これを電離放射線、主と
して電子線によって硬化せしめることを特徴とする高硬
度、耐溶剤、耐汚染に優れ、美麗な外観を有する塗装金
属板の製造方法」である。

なお、この塗料を塗布したのちの硬化は上記のように電
子線によらずとも紫外線でも硬化することが判明してい
る。

以下実施例をもとにさらに詳細に説明する〈実施例〉 第１図に示すような外径５１朋、内径４６ｍｍ，高さ２
０ｍｙｎのチタン酸ジルコン酸鉛の円筒型焼結体で、第
１図に示すような金属蒸着面（金属は銀、厚さ３０ミク
ロン）と端子を有する超音波振動子原品（電線４はあら
力化め、除いておく）の全表面を脱脂したのちテフロン
とポリエチレンのエマルジョンをスプレーで塗布し、乾
燥抹２３０℃で焼成を行ない、約５０μの均一被膜を形
威させた。

つぎに電線４を２本とりつけるために、とりつけ場所の
テフロン膜の一部をけずり（約４ｍｍ径の円に）、銀蒸
着面２または端子面３を露出させる。

とりつけるべき電線はハンダつけ以外の部分にはテフロ
ンの熱収縮チューブで被覆しておき、先端１〜２ｍｍだ
けを露出しておき、注意深くハンダ付する。

その部分に、テトラヒドロフタル酸、トリメチロールプ
ロパンとアクリル酸をモル比で１：２：４に混合して縮
合させた反応生成物を第１成分とし、メタアクリル酸と
エチレングリコールをモル比で２：１に混合して縮合さ
せた反応生成物を第２成分とし、第１成分と第２成分の
配合比は第１成分／第２成分＝１として混合し、数％の
メチルエチルケトンを添加して粘度を塗布に適当なよう
にした塗料を、ハケで塗布した。

窒素ガス雰囲気中で約１０分間放置したのち、その雰囲
気中で、電子線照射装置で電子線を照射して、硬化させ
た（照射電圧：３００ＫｅＶ，電流： ２ ５ ｍＡ，
線量： １ ０Ｍｒａｄ，照射距離：１２ｃｍ）ｏなお
、この超音波振動子は振動数２０Ｋ｝｛ｚ，最大出力５
０Ｗの超音波発生装置に接続して使用するものである○ 以下本発明の超音波振動子の試験、検査、分析面への応
用について述べる。

当初に述べたように超音波は、この面には大巾に導入さ
右ており、洗浄、攪拌、溶解など、その応用しうる分野
はきわめて広い。

とくに本発明のように耐蝕性の超音波振動子の提供によ
り小型で手軽に超音波が試験、検査、分析面に使用でき
るようになるとその応用範囲はきわめて拡大することが
予想される。

二，三の例１について述べれば、つぎのとおりである。

一つはｐＨ電極、イオン活量電極の保守への本発明品の
応用である。

ｐＨ電極、イオン活量電極は溶液中のｐＨや金属、非金
属イオンの測定に、排水溝、河川、電解槽配管などの中
に常時浸漬されて使用されているが排水、河川、電解槽
中では当然のごとく、汚れを生じ、その汚れは測定に誤
差をあたえる。

本発明者は小型で、使用しやすく、価格もやすく、耐蝕
性に富み、長期間使用できるところから、ｐＨ電極やイ
オン活量電極の先端に常設し、常時あるいは間けつ的に
超音波をかけることによって汚れをおとし、誤差を排除
する。

つぎは金属試料中の炭化物などの抽出分離残さの捕集へ
の応用である。

金属試料中の炭化物などけ金属試料を電解液中で電解し
て抽出分離するが抽出分離残さは金属試料表面に付着す
る。

この付着残さは一般には金属ブラシなどでこすりおとし
ているが対象とする金属試料が小さいことから、これを
本発明品の中央に入れ、有機溶媒（メチルアルコール）
中で超音波をかけると抽出分離残さば容易にかつ定量的
に金属試料面からおとされるので、これを有機質ミクロ
フィルターなどで、有機溶媒から済別することで、抽出
分離した炭化物などを捕集する。

つぎは金属試料の溶解への応用である。金属試料の溶解
は試験、検査、分析においては卑近な操作である。

本発明品は簡単、容易に超音波を照射することができる
ので、その目的には最適である。

たとえば切削鋼試料１９を２００１１ｌｌのビーカーに
入れ、溶解する酸として３０Ｎりん酸１００ｍｌを入れ
、本発明品を入れて超音波をかける（ ２ ０ ＫＨｚ
，５ ０ Ｗ ）と、常温で通常約１５時間かかると
ころ約４時間と塁に溶解時間が短縮され、その効果は犬
である。

以上のように本発明の耐蝕性超音波振動子は試験、検査
、分析の分野に広く応用されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒型超音波振動子の説明図で、ａは縦断面図
、ｂは上から見た図である。 １は円筒型超音波振動子基材、２は金属蒸着面、３は端
子、４は電線をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 全表面のほとんどを厚さ５００ミクロン以下のテフ
   ロンを主体とする合成樹脂で、被覆し、電線との接合部
   周辺のみを、１分子中に（メタ）アクリロイル基を２個
   以上含み、かつ（メタ）アクリロイル基当量が５００以
   下のオリゴ（メタ）アクリレートを第１成分とし、１分
   子中に（メタ）アクリロイル基を２個以上含み、かつ（
   メタ）アクリロイル基当量が１５０以下の多価アルコー
   ル（メタ）アクリレートを第２成分とし、第１成分と第
   ２成分の配合比を第１成分／第２成分一％．５〜×（重
   量比）に構成した塗料で塗布し、これを電離放射線、主
   として電子線によって硬化せしめて被覆したことを特徴
   とする耐蝕性円筒型超音波振動子。