JPS61136973A - 圧電性磁器素子用多孔質セラミツク体 - Google Patents

圧電性磁器素子用多孔質セラミツク体

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JPS61136973A
JPS61136973A JP25837684A JP25837684A JPS61136973A JP S61136973 A JPS61136973 A JP S61136973A JP 25837684 A JP25837684 A JP 25837684A JP 25837684 A JP25837684 A JP 25837684A JP S61136973 A JPS61136973 A JP S61136973A
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JP
Japan
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piezoelectric ceramic
parts
weight
foam
porous
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JP25837684A
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加藤 旨彦
福田 紘哉
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Bridgestone Corp
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Bridgestone Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は圧電性磁器素子用多孔質セラミックに係り、特
に高感度圧力センサーに適用するに好適な圧電性磁器素
子用多孔質セラミックに関する。
[従来の技術] 近年、圧電性磁器素子についての研究開発が盛んに行な
われており、優れた特性を有する圧電性磁器素子用セラ
ミックが開発されている。
而して、空孔率が高い圧電性磁器素子用セラミックは、
空孔率が低い緻密なものに比べ、電圧出力係数が大きく
、高感度圧力センサー用素材として注目されつつある。
従来、空孔率の高い圧電性磁器素子用セラミックの製造
方法としては、 ■ 無機粉末原料に焼成により焼失する結晶性セルロー
ス、メタクリル樹脂等を添加し、成型。
焼成することにより空孔を導入する。
あるいは ■ 無機粉末原料の粒度分布をシャープにすることによ
り、空孔率を高める、 等の方法が提案されている。
[発明案が解決しようとする問題点] しかしながら、上記従来の方法のうち、■の方法では、
導入される空孔の径は原料粒子に依存するため、入手可
能な原料に左右されることとなり、空孔径の自由度が乏
しく、また微細な空孔を導入することは難しいという問
題点を有していた。
また、■の如く、原料の粒度分布の制御により導入する
ことができる空孔率は、60%程度までであり、しかも
■の方法は粒度分布の制御のための仮焼、粉砕、分級に
多大の工数を要し、分留りが悪く、実用的でない。
更に、上記従来の方法により得られる多孔質セラミック
は、いずれも、空孔率が60%を超えると次第に強度が
低下し、加工、研磨に耐えない等の欠点を有している。
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記従来の問題点を解決し、空孔率が高く大き
な電圧出力係数を有し、高感度圧力センサー用素材等と
して好適であり、しかも十分な強度を有する圧電性磁器
素子用多孔質セラミック体を提供することを目的とする
ものであり、空孔率5〜90%の多孔質の焼結体であっ
て、該焼結体は、圧電性磁器素子の原料無機粉末の水泥
漿物が発泡性ウレタン樹脂組成物で発泡された発泡体を
焼結してなることを特徴とする圧電性磁器素子用多孔質
セラミック体、 を要旨とするものである。
以下に本発明の圧電性磁器素子用多孔質セラミック体の
製造方法につき詳細に説明する。
本発明において使用される焼成により圧電性磁器素子用
セラミックとなる無機粉末としては、P b Z r 
O3−P b T t O3(P Z T )やこれに
L a 203を配合したPI、ZT、あるいはB a
 T i Ov等、従来より強誘電性材料として用いら
れてきた各種の物質を主成分とする粉末が挙げられる。
本発明においては、このような無機粉末100重量部に
5〜50重量分の水を加えて混練するが、この際、無機
粉末100重量部に対して0.05〜5重量部のSiC
,5iaNa、アルミナ等の無機物質の繊維状物、望ま
しくはウィスカーを添加することにより、後の焼成後に
得られる多孔質体の強度を向上させることができる。
また、ウレタン発泡の制御に有効な、・アミン触媒、整
泡剤等を加えて混練することにより、後の発泡工程をよ
り好適に制御することができる。
次いで、この混線物に、さらに発泡性ウレタン樹脂組成
物1〜100重量部を混合して、発泡させ、フオーム体
を得る。この場合、発泡性ウレタン樹脂組成物の混合、
発泡には、ワンショット法と呼ばれるポリオール成分と
イソシアネート成分を、水、触媒、整泡剤等と共に同時
に混合し反応発泡させる方法やプレポリマー法と呼ばれ
るポリオール成分とイソシアネート成分とを予め反応さ
せた所謂プレポリマーを水、触媒、整泡剤等と混合し反
応発泡させる方法等、いくつかの方法があるが、発泡性
ウレタン樹脂組成物としてウレタンプレポリマーを用い
れば、全体を均質に多孔質体化することが比較的容易に
できることから、プレポリマーを用いて前記無機粉末と
水(必要に応じて触媒、整泡剤等)の混合物と混合1発
泡する方法が有利である。
プレポリマーとしては、ポリオールと有機インシアネー
トとを反応させて得た末端インシアネート基を有するウ
レタンプレポリマーが好適である。プレポリマーを得る
ポリオールとしては、エステル系、エーテル系のいずれ
でも良いが、ポリオキシエチレン基を有する親水性ポリ
オールが望ましい。また、インシアネートとしては、ト
リレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタン
ジイソシアネート−(MDI)、フェニレンジイソシア
ネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、ポリメチルポリフェニルイソシアネ
ート、粗TDr、粗MDI、変性MDI等のうちの1種
もしくは2種以上を組合わせて用いることができる。
このようなポリオール及びインシアネートから得られる
プレポリマーのN00%は3〜30%であることが望ま
しい。
無機粉末及び水の混線物にウレタンプレポリマー等の発
泡性ウレタン樹脂組成物を添加混合した後、これを発泡
させる0発泡は、単に大気中に放置することにより行な
っても良いが、モールド内に注入して発泡させる方法も
採用できる。この方法においては、条件の選択により、
表面に通称「インテグラルスキン」と呼称される密度の
高い表皮部分を導入することができる。発泡により得ら
れるフオーム体における密度の分布はその後の焼成の後
もそのまま相似的に残るので、モールド内発泡を採用す
ることにより、全体の空孔率をあまり下げずに、表層部
のみを強い緻密な組織とすることができ、極めて有利で
ある。
発泡により得られたフオーム体は、ナイフ等による加工
が容易であることから、大容量のフオーム体を製造し、
このフオーム体から焼成やその後の使用に好適な形状の
フオームを切り出すこともできる。
また、通常のウレタンフオームと同様に、熱プレス等の
加工により、表面層に密度の高い部分を形成したり、或
は穴をあけてその周囲の密度を高くする等の加工も可能
である。このような熱プレス等の加工によりフオーム体
の一部、例えば表層部、に密度の高い部分を形成すれば
、前述のモールド内発泡の場合と同様に、焼成後の成型
体の表層部に緻密な組織を形成することができ、得られ
る成型体を、その空孔率を高く保ちつつ高強度なものと
することができる。
このようにして、好ましくは表層部の少なくとも一部に
内部に比し密度の高い層を形成して得られたフオーム体
は、乾燥した後、焼成される。焼成は、原料粉末に見合
った適当な焼成温度で行なうが、特にP b Z r 
O3−P b T i O3等を原料粉末として用いた
ものを焼成する場合には、焼成物の融着を防ぎ、またp
b分の揮発による成分比の変化を防止するために、Mg
O,ZrO2等を主成分とする焼成鞘を用いるのが好ま
しい、また、本発明においては、焼成により得られる成
型体が多孔体であることから、焼成過程において内部か
らも成分の揮発の恐れがあるため、装置内を外気から遮
蔽するのが好ましい。
このようにして得られる本発明の圧電磁器素子用多孔質
セラミック体は、平均空孔率5〜90%であり、2次加
工、研磨に耐える十分な強度を有し、かつ圧電性磁器素
子とした場合、電圧出力係数が大きく、高感度圧力セン
サー用として極めて有用である。
またプレポリマー原料の選択、その添加量又はN00%
の選定、触媒や整泡剤の添加等により、得られる多孔質
セラミック体の空孔の大きさやその分布、空孔率を広い
自由度で変化させることができる。
しかも本発明の圧電性磁器素子用多孔質セラミンク体は
、空孔分布が一様であるため、60%を越える空孔率で
も加工や研磨に酎える強度を有する。更に、無機繊維等
の添加、表面に一部に密度の高い部分を形成する等の工
夫により、従来、形状を保持し難いと考えられているよ
うな高い空孔率でも実用的な強度を有するものとするこ
とができる。
[作用] 本発明の圧電性磁器素子用多孔質セラミック体は、焼成
により圧電性磁器素子用セラミックとなる無機粉末に水
を加え、これに発泡性ウレタン樹脂組成物を添加して発
泡させ、これを焼成することにより得られるものであり
、空孔分布が極めて一様であるため、高い空孔率である
にもかかわらず実用的な強度を有するものである。
しかも原料及びその配合比等を適宜選定することにより
、空孔率を広い自由度で変えることも可能である。
[実施例] 以下実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。
実施例I P b (Z r6.+、、Ti a、+q) 03に
0.5モル%のNb、03と1モル%のPboの組成物
を850 ”0で1時間仮焼成後粉砕した粉末(PZT
)、場合によりSiCウィスカー(東海カーボン(株)
製トーカマックス)、水、アミン触媒(N−メチルモル
ホリン)及びシリコン整泡剤(L−574O81日本ユ
ニカー社製)を第1表に示す割合で乳鉢を用いて混練し
た。
別にポリエーテル系ポリオール(FA−103、三洋化
成工業(株)製)及びインシアネート(TDI−80、
日本ポリウレタン工業(株)製)を、FA−103/T
DI−80=3/l又はFA−103/TDI−80=
2/lで配合して親水性プレポリマーを得た。(以下、
FA−l 03/TDI−80=3/lのものをプレポ
リマーエ、FA−103/TDI−80=2/1のもの
をプレポリマーIIという。)これらの方法で得られた
プレポリマーのN00%は、プレポリw −Iが9.0
%、プレポリマーIIが13.3%であった。
前記混練物にブレポリマーエ又は■を第1表に示す量添
加し、10秒間ホモミキサーで混合した後、3分間放置
して発泡させた。得られたフオームを乾燥させた後、1
180℃で焼成し、本発明の多孔質セラミック成形体A
−Eを得た。
得られた成型体の密度、空孔率及びSiC含有量を第1
表に併記する。
第1表より本発明の成型体は極めて高1.X空孔率を有
することが明らかである。なお、これらの成型体を走査
型顕微鏡で観察したところ、極めて均一な空孔分布を有
することが認められ、しかもこれらの成型体は十分に実
用的な強度を有してI/\第1表 [効果] 以上詳述した通り、本発明の圧電性磁器素子用多孔質セ
ラミック体は、圧電性磁器素子の原料無機粉末に、水を
加え、これに発泡性ウレタン樹脂組成物を添加して発泡
させ、これを焼成することにより得られるものであり、
空孔分布が極めて一様であるため、平均空孔率5〜90
%もの高い空孔率であるにもかかわらず、2次加工、研
磨に耐える十分な強度を有し、かつ圧電性磁器素子とし
た場合、電圧出力係数が大きく、高感度圧力センサー用
として極めて有用である。
またプレポリマー原料の選択、その添加量又tよN00
%の選定、触媒や整泡剤の添加等により、得られる多孔
質セラミック体の空孔の大きさやその分布、空孔率を広
い自由度で変化させること力ζできる。
このような、高い比率で空孔を導入してなる、電圧出力
係数が大きく、かつ十分な強度を有する本発明の圧電性
磁器素子用多孔質セラミック体は、工業的に極めて有用
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)空孔率5〜90%の多孔質の焼結体であって、該
    焼結体は、圧電性磁器素子の原料無機粉末の水泥漿物が
    発泡性ウレタン樹脂組成物の添加で発泡された発泡体を
    焼結してなることを特徴とする圧電性磁器素子用多孔質
    セラミック体。
  2. (2)前記水泥漿物は、無機粉末100重量部と水5〜
    50重量部を含み、前記発泡体は発泡性ウレタン樹脂組
    成物を該水泥漿物に対し1〜100重量部添加し発泡す
    ることにより得られるものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の圧電性磁器素子用多孔質セラ
    ミック体。
  3. (3)前記水泥漿物は、無機粉末100重量部、強化用
    無機物質繊維0.05〜5重量部及び水5〜50重量部
    を含み、前記発泡体は発泡性ウレタン樹脂組成物を該水
    泥漿物に対し1〜100重量部添加し発泡することによ
    り得られるものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の圧電磁器素子用多孔質セラミック体。
JP25837684A 1984-12-06 1984-12-06 圧電性磁器素子用多孔質セラミツク体 Pending JPS61136973A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0474777A (ja) * 1990-07-09 1992-03-10 Murata Mfg Co Ltd 圧電性磁器の製造方法
JPH04149078A (ja) * 1990-10-08 1992-05-22 Japan Radio Co Ltd 圧電振動子、超音波送受波器及び超音波送受波器用圧電材料の製造方法
EP0526728A2 (en) * 1991-07-05 1993-02-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric element

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