JPS6022517B2 - 複合圧電材料の製造法 - Google Patents
複合圧電材料の製造法Info
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- JPS6022517B2 JPS6022517B2 JP55109386A JP10938680A JPS6022517B2 JP S6022517 B2 JPS6022517 B2 JP S6022517B2 JP 55109386 A JP55109386 A JP 55109386A JP 10938680 A JP10938680 A JP 10938680A JP S6022517 B2 JPS6022517 B2 JP S6022517B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電磁器材料と有機高分子材料とからなる複合
圧電材料に関するものであり、弾性コンブラィァンスが
大きく圧電定数の大さし、圧電材料の製造法を提供しよ
うとするものである。
圧電材料に関するものであり、弾性コンブラィァンスが
大きく圧電定数の大さし、圧電材料の製造法を提供しよ
うとするものである。
従来、圧電材料としてはジルコン酸チタン酸鉛系磁器や
複合べロブスカィト形化合物を含むジルコン酸チタン酸
鉛系磁器などがあり、実用に供されている。
複合べロブスカィト形化合物を含むジルコン酸チタン酸
鉛系磁器などがあり、実用に供されている。
これらの磁器圧電材料は、大きな圧電性を示すが、硬く
て脆いため柔軟性の大さし、圧蟹素子を得ることがきわ
めて困難なものであった。また、ポリフッ化ビニリデン
などの有機圧電材料は柔軟性の大きい材料であるが、そ
の庄電定数（ｄ定数）は小さい。本発明はかかる従釆の
磁器圧電材料と有機圧電材料のもつ欠点を除去し、柔軟
性が大きく、同時に庄電定数（ｄ定数とｇ定数）の大き
い複合圧電材料の製造法を提供する。
て脆いため柔軟性の大さし、圧蟹素子を得ることがきわ
めて困難なものであった。また、ポリフッ化ビニリデン
などの有機圧電材料は柔軟性の大きい材料であるが、そ
の庄電定数（ｄ定数）は小さい。本発明はかかる従釆の
磁器圧電材料と有機圧電材料のもつ欠点を除去し、柔軟
性が大きく、同時に庄電定数（ｄ定数とｇ定数）の大き
い複合圧電材料の製造法を提供する。
すなわち、本発明の方法は、圧電磁器組成物の原料粉末
の混合物（未混合でもよい）とそれを仮擁した粉末のう
ちのいずれか一種以上と圧電磁器組成物の焼成温度より
低い温度で焼却できる可燃物の粉末とを混合したのち成
形し、その可燃物の焼却後、庄電磁器組成物の焼成を行
なって磁器を得、さらにその磁器の気孔に有機高分子材
料を充填したのち、分極処理することを特徴とする。
の混合物（未混合でもよい）とそれを仮擁した粉末のう
ちのいずれか一種以上と圧電磁器組成物の焼成温度より
低い温度で焼却できる可燃物の粉末とを混合したのち成
形し、その可燃物の焼却後、庄電磁器組成物の焼成を行
なって磁器を得、さらにその磁器の気孔に有機高分子材
料を充填したのち、分極処理することを特徴とする。
この方法につて得られる圧電材料は、弾性コンブラィア
ンスが大きく柔軟性に富むとともに、圧電定数（ｄ定数
とｇ定数）が大きな値を示す。なお、圧電磁器組成物と
しては、圧電性の大きいものが望ましく、ジルコン酸チ
タン酸鉛系、複合べロブスカィト形化合物を含むジルコ
ン酸チタン酸錨系、チタン酸鉛を主成分とする組成、チ
タン酸バリウム主成分とする組成など各種の圧電磁器組
成物を用いることができる。この庄電磁器組成物の粉末
は原料粉末の混合物あるいは仮凝をしたもののいずれか
か、またはこの両者の混合物であってもよいが、均質な
材料を得る点からは仮競を行なうのが望ましい。また、
可燃物の粉末は、磁器内に気孔を形成するために入れる
ものであり、圧電磁器組成物の焼成温度以下の温度で焼
却できるものであればよく、ポリピニルアルコール、ポ
リフツ化ビニリデン、ェポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
、でん粉、ステアリン酸、グラフアィトなど種々の可燃
物を用いることができる。この可燃物としては、焼却後
の磯査ができるだけ少ないものが望ましい。一方、磁器
の気孔内に充填する有機高分子材料は複合圧電材料の弾
性コンブライアンスを大きくする働きをするとともに、
複合物の機械的強度を向上させることなどの働きをする
ものであり、必ずしも圧電性である必要はなく、ヱポキ
シ樹脂、シリコンゴム、ポリ塩化ビニール、ポリフッ化
ビニリデンなどの熱硬化性および熱可塑性などの種々の
有機高分子材料を用いることができる。また、可燃物の
粉末には、球状、板状、棒状、繊維状など種々の形状と
大きさのものを使用できる。この可燃物の焼却は磁器組
成物の焼成工程の省温中に行なってもよいが、可燃物の
焼却による還元性雰囲気を避けるためには、磁器組成物
の焼成とは別にするのが望ましい。かくして、得られる
本発明の製造法による複合圧電材料は圧電磁器成分が三
次元のつながりを持つ構造であり、その磁器成分の間に
有機高分子成分が存在する構造をもつ複合材料である。
以下、実施例により本発明を説明する。
ンスが大きく柔軟性に富むとともに、圧電定数（ｄ定数
とｇ定数）が大きな値を示す。なお、圧電磁器組成物と
しては、圧電性の大きいものが望ましく、ジルコン酸チ
タン酸鉛系、複合べロブスカィト形化合物を含むジルコ
ン酸チタン酸錨系、チタン酸鉛を主成分とする組成、チ
タン酸バリウム主成分とする組成など各種の圧電磁器組
成物を用いることができる。この庄電磁器組成物の粉末
は原料粉末の混合物あるいは仮凝をしたもののいずれか
か、またはこの両者の混合物であってもよいが、均質な
材料を得る点からは仮競を行なうのが望ましい。また、
可燃物の粉末は、磁器内に気孔を形成するために入れる
ものであり、圧電磁器組成物の焼成温度以下の温度で焼
却できるものであればよく、ポリピニルアルコール、ポ
リフツ化ビニリデン、ェポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
、でん粉、ステアリン酸、グラフアィトなど種々の可燃
物を用いることができる。この可燃物としては、焼却後
の磯査ができるだけ少ないものが望ましい。一方、磁器
の気孔内に充填する有機高分子材料は複合圧電材料の弾
性コンブライアンスを大きくする働きをするとともに、
複合物の機械的強度を向上させることなどの働きをする
ものであり、必ずしも圧電性である必要はなく、ヱポキ
シ樹脂、シリコンゴム、ポリ塩化ビニール、ポリフッ化
ビニリデンなどの熱硬化性および熱可塑性などの種々の
有機高分子材料を用いることができる。また、可燃物の
粉末には、球状、板状、棒状、繊維状など種々の形状と
大きさのものを使用できる。この可燃物の焼却は磁器組
成物の焼成工程の省温中に行なってもよいが、可燃物の
焼却による還元性雰囲気を避けるためには、磁器組成物
の焼成とは別にするのが望ましい。かくして、得られる
本発明の製造法による複合圧電材料は圧電磁器成分が三
次元のつながりを持つ構造であり、その磁器成分の間に
有機高分子成分が存在する構造をもつ複合材料である。
以下、実施例により本発明を説明する。
Ｐｂ○，ＺＮ０，ＮＱ０５，Ｔｉ０２およびＭｎ０２の
原料をＰｂ（Ｚｎ，／３ＮＱ／３ ）。
原料をＰｂ（Ｚｎ，／３ＮＱ／３ ）。
．。９（Ｓｎ，／３ＮＱ／３ ）ぃＱＴｉｏ．４Ｚ〜．
４。
４。
０３十０．５重量％Ｍｍ０２で示される組成比になるよ
うに秤量し、ボールミルで１九時間湿式混合した。乾燥
後、約８５０℃で２時間仮擁したのち、ポールミルで１
拍時間緑式粉砕し、その後乾燥させた。仮擁した粉末（
平均粒径１．２仏の）とポリビニルアルコールの粉末（
平均粒径１１一触）を、下表に記載した割合に秤量した
のち、これらに成形用バィンダとして６％のポリビニル
アルコールの水溶液を５庇容量％加えて混合したのち、
直径１３雌、長さ１６柵の円柱に加圧成形した。これを
７００つＣに１時間（昇温速度１００ｑ０／時）保持し
、可燃物を焼却したのち、マグネシア磁器の容器に入れ
、空気中において１２８０午０で１時間（昇温速度２０
０ｏｏ／時）保持し焼成した。得られた多孔質磁器の気
孔に脱気しながらェポキシ樹脂を充填した。樹脂の硬化
後、得られた複合材料を５×２×２肌３の寸法の角棒に
加工し、２×２紘の面両方に常温硬化性のシルバーペー
ストを塗布して電極を形成したのち、試料を１００ｏ○
のシリコン油に浸し、両軍極間に秋Ｖ／側の直流電界を
３び分間印加して分極処理を行なった。測定結果を下表
に示す。なお、圧電定数は共振反共振法で測定した。な
お、試料１は通常の圧電磁器であり、比較例である。ま
た、ェボキシ樹脂の硬化後の密度は１２３０ｋ９／めで
あり、圧電性はない。上表から明らかなとおり、本発明
の製造法によって作製された複合圧電材料は、従来の製
法による圧電磁器（たとえば、表の試料１）に比べて電
圧出力係数＆３と弾性コンブラィアンスＳＥ′匁が著し
く大きな値を示した。
うに秤量し、ボールミルで１九時間湿式混合した。乾燥
後、約８５０℃で２時間仮擁したのち、ポールミルで１
拍時間緑式粉砕し、その後乾燥させた。仮擁した粉末（
平均粒径１．２仏の）とポリビニルアルコールの粉末（
平均粒径１１一触）を、下表に記載した割合に秤量した
のち、これらに成形用バィンダとして６％のポリビニル
アルコールの水溶液を５庇容量％加えて混合したのち、
直径１３雌、長さ１６柵の円柱に加圧成形した。これを
７００つＣに１時間（昇温速度１００ｑ０／時）保持し
、可燃物を焼却したのち、マグネシア磁器の容器に入れ
、空気中において１２８０午０で１時間（昇温速度２０
０ｏｏ／時）保持し焼成した。得られた多孔質磁器の気
孔に脱気しながらェポキシ樹脂を充填した。樹脂の硬化
後、得られた複合材料を５×２×２肌３の寸法の角棒に
加工し、２×２紘の面両方に常温硬化性のシルバーペー
ストを塗布して電極を形成したのち、試料を１００ｏ○
のシリコン油に浸し、両軍極間に秋Ｖ／側の直流電界を
３び分間印加して分極処理を行なった。測定結果を下表
に示す。なお、圧電定数は共振反共振法で測定した。な
お、試料１は通常の圧電磁器であり、比較例である。ま
た、ェボキシ樹脂の硬化後の密度は１２３０ｋ９／めで
あり、圧電性はない。上表から明らかなとおり、本発明
の製造法によって作製された複合圧電材料は、従来の製
法による圧電磁器（たとえば、表の試料１）に比べて電
圧出力係数＆３と弾性コンブラィアンスＳＥ′匁が著し
く大きな値を示した。
この複合材料の密度と周波数定数Ｎ３は従来の圧電磁器
に比べて小さかった。また、本発明の製造法による複合
圧電材料は、従釆の有機圧電材料（たとえばポリフッ化
ピニリデン）や圧電磁器粉末とポリフッ化ビニリデンを
演糠し成形した複合圧電材料（圧電定数ｄは３０×１０
‐１２の／Ｖ以下〔特公昭５５−１６４６３号公報〕）
に比べて著しく大きな圧電定数ｄ３３を示した。本発明
の製造法による複合圧電材料は弾性コンブラィアンスＳ
Ｅ／斑が大きく、同時にｄ匁定数と＆３定数が大きな値
を示すため、柔軟性の大きい高感度の圧電素子が得られ
る。
に比べて小さかった。また、本発明の製造法による複合
圧電材料は、従釆の有機圧電材料（たとえばポリフッ化
ピニリデン）や圧電磁器粉末とポリフッ化ビニリデンを
演糠し成形した複合圧電材料（圧電定数ｄは３０×１０
‐１２の／Ｖ以下〔特公昭５５−１６４６３号公報〕）
に比べて著しく大きな圧電定数ｄ３３を示した。本発明
の製造法による複合圧電材料は弾性コンブラィアンスＳ
Ｅ／斑が大きく、同時にｄ匁定数と＆３定数が大きな値
を示すため、柔軟性の大きい高感度の圧電素子が得られ
る。
このため、本発明の製造法による複合圧電材料は、可榛
性の要求される各種の音響機器用圧電素子（たとえば、
圧電スピーカ、マイクロホンなど）や超音波送受波器、
感圧素子、ピックアップなど各種の用途に使用できる。
本発明の製造法による複合圧電材料は分極処理が容易で
あることも一つの特徴であり、使用する圧電磁器組成物
が磁器の場合の分極条件と同じ条件で本発明の複合圧電
材料を分極処理できる。
性の要求される各種の音響機器用圧電素子（たとえば、
圧電スピーカ、マイクロホンなど）や超音波送受波器、
感圧素子、ピックアップなど各種の用途に使用できる。
本発明の製造法による複合圧電材料は分極処理が容易で
あることも一つの特徴であり、使用する圧電磁器組成物
が磁器の場合の分極条件と同じ条件で本発明の複合圧電
材料を分極処理できる。
たとえば、上記実施例では秋Ｖ／肋、１００℃、３０分
間の条件であるが、圧電磁器組成物がＰｂ（Ｍｇ．／３
ＮＱ／３ ）Ｍ２５Ｔｉｍ＄Ｚｒｏ．４４ｏ０３の場合
（仮競温度６００ｏＣ、圧電磁器組成物の粉末が２０容
積％、焼成温度１２５０ｏｏ、充填する高分子材料はシ
リコンゴム、その他の条件は前記の実施例と同じ）の複
合圧電材料は２ｋＶ／側、１００ｑ○、１船ふ間の条件
で分極処理できた。この材料の＆３は１００×１０‐３
Ｖｍ／Ｎであった。ちなみに、従釆の圧電磁器粉末とポ
リフッ化ピニリデンを混練して成形した複合圧電材料の
分極処理は、本発明のものに比べて著しく困難であり、
高電圧を必要とする（たとえば、持公昭５５−１６４６
３号公報では、６〜１２ｋＶ／側、１０５〜１５５ｑ０
、１〜２独特間である）。また、本発明において使用す
る圧電磁器組成物は実施例に限定されることなく、ジル
コン酸チタン酸鉛系、榎合べロブスカィト形化合物を含
むジルコン酸チタン酸鉛系、チタン酸鉛系、チタン酸バ
リウム系など他の圧電磁器組成物を使用できる。
間の条件であるが、圧電磁器組成物がＰｂ（Ｍｇ．／３
ＮＱ／３ ）Ｍ２５Ｔｉｍ＄Ｚｒｏ．４４ｏ０３の場合
（仮競温度６００ｏＣ、圧電磁器組成物の粉末が２０容
積％、焼成温度１２５０ｏｏ、充填する高分子材料はシ
リコンゴム、その他の条件は前記の実施例と同じ）の複
合圧電材料は２ｋＶ／側、１００ｑ○、１船ふ間の条件
で分極処理できた。この材料の＆３は１００×１０‐３
Ｖｍ／Ｎであった。ちなみに、従釆の圧電磁器粉末とポ
リフッ化ピニリデンを混練して成形した複合圧電材料の
分極処理は、本発明のものに比べて著しく困難であり、
高電圧を必要とする（たとえば、持公昭５５−１６４６
３号公報では、６〜１２ｋＶ／側、１０５〜１５５ｑ０
、１〜２独特間である）。また、本発明において使用す
る圧電磁器組成物は実施例に限定されることなく、ジル
コン酸チタン酸鉛系、榎合べロブスカィト形化合物を含
むジルコン酸チタン酸鉛系、チタン酸鉛系、チタン酸バ
リウム系など他の圧電磁器組成物を使用できる。
さらに、可燃物および充填用有機高分子材料についても
、実施例以外のものも使用できることはいうまでもない
ことである。そして、実施例では成形用バィンダとして
ポリビニルアルコールの水溶液を使用したが、水、でん
粉のりなど他のバィンダも使用できる。また、成形につ
いても、プレス成形、押出し成形などの他の成形法を使
用することができる。可競温度も実施例の温度に限定さ
れることなく、圧電磁器組成物の組成や仮焼時間により
変えることができる。なお、圧電磁器組成物と可燃物の
混合比は実施例に限定されることなく、端成分１００％
である場合を除いてすべての比率で使用できる。以上の
ように、本発明の製造法は弾性コンブラィアンスが大き
く、圧電性がすぐれ、同時に加工の容易な複合圧電材料
を提供することができる。
、実施例以外のものも使用できることはいうまでもない
ことである。そして、実施例では成形用バィンダとして
ポリビニルアルコールの水溶液を使用したが、水、でん
粉のりなど他のバィンダも使用できる。また、成形につ
いても、プレス成形、押出し成形などの他の成形法を使
用することができる。可競温度も実施例の温度に限定さ
れることなく、圧電磁器組成物の組成や仮焼時間により
変えることができる。なお、圧電磁器組成物と可燃物の
混合比は実施例に限定されることなく、端成分１００％
である場合を除いてすべての比率で使用できる。以上の
ように、本発明の製造法は弾性コンブラィアンスが大き
く、圧電性がすぐれ、同時に加工の容易な複合圧電材料
を提供することができる。
Claims (1)
- １ 圧電磁器組成物の原料粉末とその混合物を仮焼した
粉末のうちの一種以上と圧電磁器組成物の焼成温度より
低い温度で焼却できる可燃物の粉末とを混合したのち成
形し、その可燃物の焼却後、圧電磁器組成物の焼成を行
なつて磁器を得、さらにその磁器の気孔に有機高分子材
料を充填したのち、分極処理することを特徴とする複合
圧電材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55109386A JPS6022517B2 (ja) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | 複合圧電材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55109386A JPS6022517B2 (ja) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | 複合圧電材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5734377A JPS5734377A (en) | 1982-02-24 |
| JPS6022517B2 true JPS6022517B2 (ja) | 1985-06-03 |
Family
ID=14508911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55109386A Expired JPS6022517B2 (ja) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | 複合圧電材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6022517B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH052652Y2 (ja) * | 1987-10-29 | 1993-01-22 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07120825B2 (ja) * | 1987-10-14 | 1995-12-20 | 沖電気工業株式会社 | 複合圧電体の製造方法 |
-
1980
- 1980-08-08 JP JP55109386A patent/JPS6022517B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH052652Y2 (ja) * | 1987-10-29 | 1993-01-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5734377A (en) | 1982-02-24 |
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