JPS61283661A - Cured resin composition and acoustic transducer - Google Patents

Cured resin composition and acoustic transducer

Info

Publication number
JPS61283661A
JPS61283661A JP11446086A JP11446086A JPS61283661A JP S61283661 A JPS61283661 A JP S61283661A JP 11446086 A JP11446086 A JP 11446086A JP 11446086 A JP11446086 A JP 11446086A JP S61283661 A JPS61283661 A JP S61283661A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composition according
matrix
ratio
volume
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11446086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
アイアン・ロス・ベドウェル
マイクル・ジョン・ベーカー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PLESSEY OOSUTOREIRIA Pty Ltd
Original Assignee
PLESSEY OOSUTOREIRIA Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PLESSEY OOSUTOREIRIA Pty Ltd filed Critical PLESSEY OOSUTOREIRIA Pty Ltd
Publication of JPS61283661A publication Critical patent/JPS61283661A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマトリックス組成物に関する。さらに詳しくは
ソーナートランスデューサーに用いられるマトリックス
組成物に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to matrix compositions. More specifically, the present invention relates to a matrix composition used in a sonar transducer.

〔従来の技術およびその問題点〕[Conventional technology and its problems]

従来のソーナートランスデューサーは、エポキシ樹脂に
埋め込まれた多数の圧電セラミックペグからなり、該ペ
グは軸に平行に配列され、少なくともマトリックスの上
面および下面で露出されたセラミックエンドフェイスを
有している。電極はその露出された表面と接続される。
Conventional sonar transducers consist of a number of piezoelectric ceramic pegs embedded in epoxy resin, arranged parallel to an axis, and having ceramic end faces exposed at least on the top and bottom surfaces of the matrix. An electrode is connected to the exposed surface.

樹脂マトリックスの目的は、単にセラミックペグを望ま
しい配置に保持するのみではなく、該ペグを損傷から保
護することにある。
The purpose of the resin matrix is not only to hold the ceramic pegs in the desired position, but also to protect them from damage.

広く使用されている樹脂マトリックス材料に加えられた
機械的応力が、望ましい程度を超えて埋め込まれたセラ
ミックペグに伝えられる傾向がある凄いうことが知られ
ている。さらに、広く使用されているマトリックス材料
は、望ましい程度を超えて音響を反射しやすくかつ高い
熱膨張を有する傾向にある。
It is known that mechanical stresses applied to widely used resin matrix materials tend to be transferred to embedded ceramic pegs to a greater extent than is desirable. Furthermore, commonly used matrix materials tend to be more acoustically reflective and have higher thermal expansion than is desirable.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明の目的は、従来より使用されているマトリックス
組成物の前記のような欠点のうちいくつかのものを解消
するか少なくとも改善する組成物を提供することにある
。本発明の好ましい具体例にはソーナートランスデュー
サーに改良された性能を与えるマトリックス材料が提供
されている。
It is an object of the present invention to provide a composition which overcomes or at least ameliorates some of the above-mentioned disadvantages of the matrix compositions used hitherto. Preferred embodiments of the present invention provide matrix materials that provide improved performance to sonar transducers.

第1の特徴として、本発明は、樹脂で囲まれた中空の微
小球体(hollow resln−walledmi
crosphere)を15〜45容量%含有し、音響
インピーダンスを1.IX 10B〜1.9X106 
kty/ゴ/s、または好ましくは1.2X 106〜
1.8×106kg1d/sの範囲内にするのに充分な
量の密度付与剤(densif’ying agent
)を含有する硬化樹脂組成物にある。
As a first feature, the present invention provides hollow microspheres surrounded by resin.
crosphere) and has an acoustic impedance of 1. IX 10B~1.9X106
kty/go/s, or preferably 1.2X 106~
1.8 x 106 kg1d/s.
).

第2の特徴として、本発明は、第1の特徴に関するマト
リックスに埋め込まれたセラミックエレメントからなる
音響トランスデユーサ−にある。
In a second aspect, the invention resides in an acoustic transducer consisting of a ceramic element embedded in a matrix according to the first aspect.

第3の特徴として、本発明は、実質的にエポキシ樹脂材
料よりも小さい逆ポアソン比を有し、水に似た音響イン
ピーダンスを存するマトリックス組成物をベースとした
硬化樹脂にある。
As a third feature, the invention resides in a cured resin based matrix composition that has an inverse Poisson's ratio that is substantially lower than the epoxy resin material and exhibits an acoustic impedance similar to water.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は樹脂で囲まれた中空の微小球体を15〜45容
量%含有し、音響インピーダンスを1.1×106〜1
.9X106 kg/ゴ/Sの範囲内とするのに充分な
量の密度付与剤を含有してなる硬化樹脂組成物およびマ
トリックス中に埋め込まれたセラミックエレメントから
なる音響トランスデユーサ−に関する。
The present invention contains 15 to 45% by volume of hollow microspheres surrounded by resin, and has an acoustic impedance of 1.1 x 106 to 1.
.. The present invention relates to an acoustic transducer comprising a ceramic element embedded in a matrix and a cured resin composition comprising a densifying agent in an amount sufficient to provide a densifying agent within the range of 9.times.10@6 kg/go/s.

〔実施例〕〔Example〕

つぎに本発明の種々の実施例について説明するが本発明
はかかる実施例に限定されるものではない。
Next, various embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments.

本発明のマトリックス組成物は、たとえば、チバ・ガイ
ギー社から入手が可能であるアラルダイトCY221の
ようなエポキシベース(epoxybase)およびそ
れとともに用いられる前記と同様にチバ・ガイギー社か
ら入手が可能であるHY837のような硬化剤などの樹
脂材料からなる。
The matrix composition of the present invention can be used, for example, with an epoxy base such as Araldite CY221, available from Ciba Geigy, and HY837, also available from Ciba Geigy, used therewith. It consists of resin materials such as curing agents.

種々の可塑剤や可とう他剤、たとえばチバ・ガイギー社
製の可とう他剤DYO40を適宜添加してもよい。前記
のような組成物は樹脂製造技術においてはそれ自体周知
である。
Various plasticizers and plasticizers, such as plasticizer DYO40 manufactured by Ciba Geigy, may be added as appropriate. Compositions such as those described above are well known per se in resin manufacturing technology.

先行技術のマトリックス樹脂組成物は、典型的に063
よりも大きいポアソン比および約0.7の逆ポアソン比
を有する。ポアソン比とは、ロッド状材料のロッドの軸
と平行に材料両端に力を加えて材料を伸ばしたときの横
ひずみと縦ひずみとの比である。
Prior art matrix resin compositions typically include 063
and an inverse Poisson's ratio of about 0.7. Poisson's ratio is the ratio of transverse strain to longitudinal strain when a rod-shaped material is stretched by applying force to both ends of the material parallel to the axis of the rod.

逆ポアソン比とは、ロッド状材料のロッドの軸と平行に
材料の両端に力を加えて材料を圧縮したときの横ひずみ
と縦ひずみとの比である。
The inverse Poisson's ratio is the ratio of transverse strain to longitudinal strain when a rod-shaped material is compressed by applying force to both ends of the material parallel to the axis of the rod.

先行技術のマトリックス樹脂組成物は、また、典型的に
2.2X 106 kg/ゴ/Sの音響インピーダンス
(密度×音速)を有している。
Prior art matrix resin compositions also typically have an acoustic impedance (density x speed of sound) of 2.2 x 106 kg/go/S.

本発明においては、硬化に先だつて、エポキシマトリッ
クス樹脂に中空の微小球体が加5tられる。好ましい微
小球体として、登録商標Expancel (登録商標
rEXPANcEL DE Jと同じ)として販売され
ているものがあげられる。これらの微小球体は、塩化ビ
ニリデンとアクリロニトリルとのコポリマーの壁を有し
ており、平均粒径は401!mであり、またかさ密度は
20kg / cm 3である。
In the present invention, hollow microspheres are added to the epoxy matrix resin prior to curing. Preferred microspheres include those sold under the registered trademark Expancel (same as the registered trademark rEXPANcEL DE J). These microspheres have walls of a copolymer of vinylidene chloride and acrylonitrile and have an average particle size of 401! m, and the bulk density is 20 kg/cm3.

好ましい微小球体の他の例としては商品名tlcARと
してユニオン・カーバイド社から販売されている、平均
粒径が43ρでありかさ密度が100〜150kg/m
3であるフェノール樹脂壁を有するものがあげられる。
Another example of a preferred microsphere is the one sold by Union Carbide under the trade name tlcAR, which has an average particle size of 43ρ and a bulk density of 100 to 150 kg/m.
3, which has a phenolic resin wall.

本発明にかかわる組成物中においては、硬化樹脂中にお
ける微小球体の量は、マトリックス組成物の15〜45
容量%、好ましくは25〜35容量%、さらに好ましく
は約30容量%である。微小球体の含有量が45容量%
を超えるばあい、45%を超えるにしたがい硬化されて
いない樹脂はますますガスを除去するのが困難となり、
また15容量%未満のばあい、逆ポアソン比の低下が非
常に影響を受ける。
In the composition according to the invention, the amount of microspheres in the cured resin is between 15 and 45% of the matrix composition.
% by volume, preferably 25-35% by volume, more preferably about 30% by volume. Microsphere content is 45% by volume
If it exceeds 45%, the uncured resin becomes increasingly difficult to remove gas,
Furthermore, if the amount is less than 15% by volume, the inverse Poisson's ratio will be significantly reduced.

微小球体に加えて、本発明のマトリックス組成物にはた
とえば酸化鉛のような密度を高めるフィラーが含まれる
。前記密度を高めるフィラーの添加量は生成物の音響イ
ンピーダンスが水の音響インピーダンスに近くなるよう
に、すなわち1.4X 106kg/ nl’/ sと
1.8X106 kg/m2/Sとのあいだにあるよう
に、好ましくは約り、5X 106 kg/d/Sとな
るようにえらばれる。
In addition to microspheres, the matrix compositions of the present invention include densifying fillers, such as lead oxide. The amount of the densifying filler added is such that the acoustic impedance of the product is close to the acoustic impedance of water, i.e. between 1.4×106 kg/nl'/s and 1.8×106 kg/m2/s. It is preferably selected to be approximately 5X 106 kg/d/S.

本発明にかかわる典型的な組成物は、硬化樹脂60容量
%、微小球体30容量%、フィラー10容量%からなる
。                    心本発明
にかかわる組成物は、以下の成分を組合せることにより
えられ、ついで硬化される。
A typical composition according to the invention consists of 60% by volume of cured resin, 30% by volume of microspheres, and 10% by volume of filler. The composition according to the invention is obtained by combining the following ingredients and then cured.

エポキシ樹脂 アラルダイト CY 221またはECC0GEL 1365.1i0
35〜60重量% 硬化剤 HY 837       10〜18重量%
可塑剤 DY 040       5〜10重量%プ
ラスチック マイクロ・ バルーンズ(Micro Ba1loons) 0.8
〜2重量%酸化鉛またはZrO2などの他 のフィラー          12〜48重量%その
結果生じた生成物は以下のようである。
Epoxy resin Araldite CY 221 or ECC0GEL 1365.1i0
35-60% by weight Curing agent HY 837 10-18% by weight
Plasticizer DY 040 5-10% by weight Plastic Micro Balloons 0.8
~2% by weight other fillers such as lead oxide or ZrO2 12-48% by weight The resulting product is as follows.

49〜77容量%   硬化樹脂 21〜46容量%   微小球体 1〜10容量%   フィラ一 本発明にかかわる好ましい組成物は硬化樹脂60容量%
、微小球体30容量%およびフィラー10容量%からな
り、下記の成分を組合せることにより作られ、ついで硬
化される。
49-77% by volume Cured resin 21-46% by volume Microspheres 1-10% by volume Filler A preferred composition according to the present invention is 60% by volume of cured resin.
, 30% by volume of microspheres and 10% by volume of filler, made by combining the following ingredients and then cured.

エポキシ樹脂 アラルダイト CY221     46.1重量% 硬化剤    HY 837     13.8重量%
可塑剤    DY 040     8.9重量%E
xpancel DB            1.1
重量%酸化鉛            32.1重量%
従来の微小球体は、樹脂組成物の密度を低下させ、そし
て剛性を増す目的で硬化性樹脂組成物に加えられている
。これらの微小球体の物性はソーナートランスデューサ
ーのマトリックスに望まれる物性と相反するものである
。同様に微小球体がないときに密度の高いフィラーを使
用することは、ソーナーに用いるマトリックスにおいて
は不都合である。
Epoxy resin Araldite CY221 46.1% by weight Curing agent HY 837 13.8% by weight
Plasticizer DY 040 8.9% by weight E
xpancel DB 1.1
Weight% Lead oxide 32.1% by weight
Conventional microspheres are added to curable resin compositions to reduce the density and increase stiffness of the resin composition. The physical properties of these microspheres are contrary to the physical properties desired for the matrix of a sonar transducer. Similarly, the use of dense fillers in the absence of microspheres is disadvantageous in matrices used in sonar.

本発明にかかわるマトリック、ス組成物は、ソーナート
ランスデューサーに従来より使用されているエポキシ樹
脂に似たポアソン比を有することがわかっているが、お
どろくべきことに0.8未満の、たとえば0.3〜0.
5のあいだの逆ポアソン比を有する、すなわち従来より
使用されているエポキシ樹脂の273未満の逆ポアソン
比を有していることがわかった。
The matrix compositions of the present invention have been found to have Poisson's ratios similar to epoxy resins traditionally used in sonar transducers, but surprisingly less than 0.8, e.g. 3-0.
It was found to have an inverse Poisson's ratio of between 5 and 273, ie less than 273 of conventionally used epoxy resins.

逆ポアソン比を測定するために、伸び計(tensom
eter)が、エポキシ樹脂のサンプルに圧縮力を与え
る特別のジグとともに用いられた。
To measure the inverse Poisson's ratio, an extensometer (tensom
ether) was used with a special jig to apply compressive force to the epoxy resin sample.

その方法は、伸び計のクランプ機構のあいだのロッドの
軸方向に直角に切断された両端をもつエポキシ樹脂の円
筒状ロッドを配置することからなっている。ロッドに力
が加えられ、該ロッドの長さおよび直径の変化が測定さ
れた。最初のロッドの長さをL1直径をDとしたとき、
逆ポアソン比は式 (式中、ΔDは直径の増加量、ΔLは長さの減少量を示
す)で表わされる比により計算された。
The method consists of placing a cylindrical rod of epoxy resin with both ends cut at right angles to the axis of the rod between the clamping mechanisms of the extensometer. A force was applied to the rod and the change in length and diameter of the rod was measured. When the length of the first rod is L1 and the diameter is D,
The inverse Poisson's ratio was calculated by the ratio expressed by the formula (where ΔD is the increase in diameter and ΔL is the decrease in length).

この測定は再現性を確立するために何度も繰り返し行な
われた。
This measurement was repeated many times to establish reproducibility.

第1表は前述した組成物を有する本発明にかかわるマト
リックスと、エポキシマトリックスのポアソン比および
逆ポアソン比とを比較したものである。
Table 1 compares the Poisson's ratio and inverse Poisson's ratio of a matrix according to the invention having the composition described above and an epoxy matrix.

第  1  表 当業者ならば本発明にかかわるマトリックスに用いられ
る他の好適なポリマーや樹脂を容易に選択することがで
きるであろう。好ましくは、フオーム(f’oam)を
生じないもので、適当なボットライフ、埋め込まれたセ
ラミック組成物を損わないように充分に低い硬化温度お
よび適当な機械的、電気的、熱的および化学的性質を有
する樹脂をえらぶべきである。硬化剤または触媒   
 1と同じように可塑剤および/または他の添加剤を選
択してもよく、その割合は通常行なわれている試験によ
って調整される。
TABLE 1 Those skilled in the art will readily be able to select other suitable polymers and resins for use in the matrices of the present invention. Preferably, it does not produce f'oam, has a suitable pot life, a curing temperature low enough so as not to damage the embedded ceramic composition, and suitable mechanical, electrical, thermal and chemical properties. Resins should be selected that have specific properties. curing agent or catalyst
Plasticizers and/or other additives may be selected in the same way as in 1, the proportions being adjusted by routine tests.

静圧のもとで変形するが、荷重をかけるともとの形状に
回復する微小球体はとくに好ましく、ガラス製の微小球
体はこの条件をきわめて少ししか満足しないかもしくは
全く満足することができないということがわかった。酸
化鉛以外のフィラーを密度付与剤として用いてもよいが
、かかるフィラーは5よりも大きい密度を有するものが
好ましい。
Microspheres that deform under static pressure but recover their original shape under load are particularly preferred; microspheres made of glass satisfy this condition very little or not at all. I understand. Although fillers other than lead oxide may be used as densifying agents, it is preferred that such fillers have a density greater than 5.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 樹脂で囲まれた中空の微小球体を15〜45容量%
含有し、音響インピーダンスを1.1×10^6〜1.
9×10^6kg/m^2/sの範囲内とするのに充分
な量の密度付与剤を含有してなる硬化樹脂組成物。 2 密度付与剤が5よりも大きい密度を有するものであ
る特許請求の範囲第1項記載の組成物。 3 密度付与剤が酸化鉛である特許請求の範囲第2項記
載の組成物。 4 密度付与剤が酸化ジルコニウムである特許請求の範
囲第2項記載の組成物。 5 中空の微小球体を25〜35容量%含有してなる特
許請求の範囲第1項記載の組成物 6 中空の微小球体がかさ密度20〜150kg/m^
3を有するものである特許請求の範囲第1項、第2項、
第3項、第4項または第5項記載の組成物。 7 逆ポアソン比が0.6よりも小さい特許請求の範囲
第1項、第2項、第3項、第4項、第5項または第6項
記載の組成物。 8 ポアソン比が0.3〜0.4であり、逆ポアソン比
が0.3〜0.5である特許請求の範囲第1項、第2項
、第3項、第4項、第5項、第6項または第7項記載の
組成物。 9 特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項、
第5項、第6項、第7項または第8項記載のマトリック
ス中に埋め込まれたセラミックエレメントからなる音響
トランスデューサー。 10 セラミックエレメントが軸に平行に配列された圧
電セラミックペグであり、少なくともマトリックスの上
面および下面で電極と接続するために露出されたセラミ
ックエンドフェイスを有するものである特許請求の範囲
第9項記載のトランスデューサー。
[Claims] 1. 15 to 45% by volume of hollow microspheres surrounded by resin.
Contains an acoustic impedance of 1.1×10^6 to 1.
A cured resin composition comprising a densifying agent in an amount sufficient to achieve a density of 9×10^6 kg/m^2/s. 2. The composition according to claim 1, wherein the densifying agent has a density greater than 5. 3. The composition according to claim 2, wherein the densifying agent is lead oxide. 4. The composition according to claim 2, wherein the densifying agent is zirconium oxide. 5. The composition according to claim 1, which contains 25 to 35% by volume of hollow microspheres. 6. The hollow microspheres have a bulk density of 20 to 150 kg/m^.
Claims 1 and 2, which have the following:
The composition according to item 3, 4 or 5. 7. The composition according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, having an inverse Poisson's ratio of less than 0.6. 8. Claims 1, 2, 3, 4, and 5 in which the Poisson's ratio is 0.3 to 0.4 and the inverse Poisson's ratio is 0.3 to 0.5. , the composition according to item 6 or 7. 9 Claims 1, 2, 3, 4,
An acoustic transducer comprising a ceramic element embedded in a matrix according to claim 5, 6, 7 or 8. 10. The ceramic element according to claim 9, wherein the ceramic element is a piezoelectric ceramic peg arranged parallel to the axis and has exposed ceramic end faces for connection with the electrodes at least on the top and bottom surfaces of the matrix. transducer.
JP11446086A 1985-05-20 1986-05-19 Cured resin composition and acoustic transducer Pending JPS61283661A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU00639 1985-05-20
AUPH063985 1985-05-20
AU01032 1985-06-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61283661A true JPS61283661A (en) 1986-12-13

Family

ID=3771113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11446086A Pending JPS61283661A (en) 1985-05-20 1986-05-19 Cured resin composition and acoustic transducer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61283661A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59171296A (en) * 1983-03-17 1984-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic wave transducer
JPS60208196A (en) * 1984-04-02 1985-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic probe

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59171296A (en) * 1983-03-17 1984-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic wave transducer
JPS60208196A (en) * 1984-04-02 1985-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic probe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ting Evaluation of new piezoelectric composite materials for hydrophone applications
US20160244371A1 (en) Thermal insulator and method of manufacturing the same
Baumeister et al. Advanced new lightweight materials: hollow‐sphere composites (HSCs) for mechanical engineering applications
Okuno et al. Mechanical properties and characterization of phenolic resin syntactic foams
US5375099A (en) Transducer with acoustic matching member and method of making the transducer
JPS61283661A (en) Cured resin composition and acoustic transducer
US4267402A (en) Polymer concrete body with vibration molded threads, method of making same, and electrical insulator provided with the same
Meyer et al. Reinforcing fused silica with high purity fibers
GB2176486A (en) Acoustic decoupling medium
Kumar et al. Experimental characterization of mechanical behavior of cord‐rubber composites
US2639257A (en) Process for making transducer devices having bonded elements
Dougherty et al. Mechanical properties of a 20 vol% SiC whisker-reinforced, yttria-stabilized, tetragonal zirconia composite at elevated temperatures
Shorrocks et al. Piezoelectric composites for underwater transducers
JP3085589B2 (en) Method for bonding silicon carbide molded body
JPS6230036A (en) Cement composite material
JP2003128850A (en) Polymer of high damping capacity
JPH09100356A (en) Molded item contaning conductive powder and detecting method for load
US3502759A (en) Process for the preparation of compressed graphite structures
JPS61210796A (en) Diaphragm member for electroacoustic transducer
Vanderveldt et al. Carrying capacity and fracture of notched glass fiber composite columns
Liu et al. Finite Element Microscopic Stress Analysis of Filled Polymeric Composite Systems
JPS6414027A (en) Vibration damping steel sheet and its manufacture
Zuchowska et al. SOME PHYSICAL PROPERTIES OF EPOXY RESIN/PHENOLIC MICROSPHERE COMPOSITES
JPH05156070A (en) Composite material having low thermal expansion
JPH03166778A (en) Piezoelectric element for underwater acoustic transducer