KR20210096091A - 음향 정합층용 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
중공 필러의 균일 분산성을 유지하고, 또한, 발포를 억제할 수 있어, 성형성 및 취급성이 뛰어난, 음향 정합층용 수지 조성물을 제공한다. 수지, 중공 필러 및 칙소성 부여제를 포함하고, B형 점도계를 이용하여, 25℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정한 점도가 1130~4000 Pa·s이며, B형 점도계를 이용하여, 50℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정한 점도(V1)와, 로터 No.4, 회전수 1.5 rpm으로 측정한 점도(V2)의 비(V1/V2)로 나타내는 칙소트로피 인덱스가 3.0~5.0인, 음향 정합층용 수지 조성물.
Description
본 발명은, 초음파 센서에 있어서의 음향 정합층의 성형 재료인 음향 정합층용 수지 조성물에 관한 것이다.
초음파 센서는, 피검체 중을 전파하는 초음파를 압전 진동자로 수신하고, 상기 초음파의 전반(傳搬) 시간이나 주파수의 변화 등을 계측함으로써, 이물이나 가스의 검지, 거리나 유량이나 농도 등의 계측을 수행할 수 있다. 이 때문에, 여러가지 산업분야에서 활용되고 있다.
초음파 센서는, 상기 압전 진동자와 상기 피검체와의 사이에, 양자의 중간의 음향 임피던스를 가지는 음향 정합층을 개재시켜, 상기 초음파의 투과 효율을 향상시켜, 검출 감도를 향상시키도록 구성되어 있다.
가스 센서로서 이용되는 초음파 센서에 있어서는, 초음파의 송수신의 효율 향상을 위해서, 상기 음향 정합층은, 저밀도인 것이 요구되고, 예를 들면, 중공 필러를 수지에 혼입시킨 재료를 이용하여 성형된다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 중공 유리 벌룬을 혼입시킨 수지를 틀(型)에 주입하고, 가압하면서 열경화시켜 성형함으로써, 음향 정합층을 제조하는 방법이 기재되어 있다.
상기 음향 정합층 중의 중공 유리 벌룬(중공 필러)은, 초음파의 음향 특성의 향상의 관점으로부터, 상기 음향 정합층 중에 균일하게 분산하고 있을 필요가 있다.
그렇지만, 중공 필러는, 수지 보다도 비중이 작고, 경화 전의 수지 조성물 중에 중공 필러가 부양하여, 상기 수지 조성물은 경시과에 의해 조성이 불균일하게 되기 쉽다.
이것에 대해서는, 상기 수지 조성물을 고점도화시켜, 조성의 불균일화를 억제하는 것을 생각할 수 있지만, 유동성의 저하를 수반함으로써, 상기 수지 조성물의 혼련의 부하가 커져, 수지 조성물 중에 혼입한 공기가 경화 후도 잔존하는, 이른바 발포가 생기기 쉬워진다. 또한, 혼련에 의해서 중공 필러에 걸리는 압축 부하나 전단 부하가 커짐으로써, 상기 중공 필러의 깨짐이나 찌그러짐도 생기기 쉬워진다.
또한, 상기 특허문헌 1에 기재되어 있는 제조 방법에 의하면, 가압하면서 열경화시켜 성형하는 것에 의해서, 발포가 적고, 중공 유리 벌룬이 균일하게 분포한 음향 정합층을 얻을 수 있다고 되어 있지만, 가압 성형으로 압축되어 갇힌 기포가 잔존하는 경우가 있고, 이러한 압축 기포는 음향 특성에 악영향을 미친다. 또한, 가압 성형에 의해, 중공 유리 벌룬이 갈라질 우려가 있다.
따라서, 중공 필러를 포함하는 수지에 의해 구성되는 음향 정합층에 있어서, 그 재료로서, 중공 필러의 균일 분산성이 뛰어나고, 또한, 발포가 적어, 성형성 및 취급성이 뛰어난 수지 조성물이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 중공 필러의 균일 분산성을 유지하고, 또한, 발포를 억제할 수 있어, 성형성 및 취급성이 뛰어난, 음향 정합층용 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 수지 및 중공 필러를 포함하는 음향 정합층용 수지 조성물에 있어서, 칙소성(칙소트로피성)을 부여함으로써, 소정의 점도 및 소정의 칙소트로피 인덱스(이하, TI값이라고도 말한다.)에 있어서, 중공 필러의 부양이 억제되면서, 발포가 억제되어, 성형성이 양호해지는 것을 알아냈던 것에 근거한 것이다.
즉, 본 발명은, 이하의 [1]~[6]을 제공한다.
[1] 수지, 중공 필러 및 칙소성 부여제를 포함하고, B형 점도계를 이용하여, 25℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3rpm으로 측정한 점도가 1130~4000 Pa·s이며, B형 점도계를 이용하여, 50℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정한 점도(V1)와, 로터 No.4, 회전수 1.5 rpm으로 측정한 점도(V2)의 비(V1/V2)로 나타내는 칙소트로피 인덱스가 3.0~5.0인, 음향 정합층용 수지 조성물.
[2] 상기 수지가 열경화성 수지이며, 상기 열경화성 수지는, B형 점도계를 이용하여, 25℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정한 점도가 2~50 Pa·s인, 상기 [1]에 기재된 음향 정합층용 수지 조성물.
[3] 상기 열경화성 수지가 에폭시 수지인, 상기 [2]에 기재된 음향 정합층용 수지 조성물.
[4] 상기 칙소성 부여제가, BET 비표면적이 50~400 m2/g인 분말인, 상기 [1]~[3]의 어느 1항에 기재된 음향 정합층용 수지 조성물.
[5] 상기 칙소성 부여제가 친수성 실리카 분말인, 상기 [1]~[4]의 어느 1항에 기재된 음향 정합층용 수지 조성물.
[6] 상기 중공 필러는 입경 1~100μm인, 상기 [1]~[5]의 어느 1항에 기재된 음향 정합층용 수지 조성물.
본 발명에 의하면, 중공 필러의 균일 분산성을 유지하고, 또한, 발포를 억제할 수 있어, 성형성 및 취급성이 뛰어난, 음향 정합층용 수지 조성물을 얻을 수 있다. 상기 음향 정합층용 수지 조성물을 이용함으로써, 조성의 균일성이 뛰어나고, 발포가 적은 음향 정합층을 용이하게 성형하는 것이 가능해진다.
본 발명의 음향 정합층용 수지 조성물(이하, 간단하게, 수지 조성물이라고도 말한다.)은, 수지, 중공 필러 및 칙소성 부여제를 포함하는 것이다. 그리고, B형 점도계를 이용하여, 25℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3rpm으로 측정한 점도(이하, 「V0」라고도 말한다.)가 1130~4000 Pa·s이며, B형 점도계를 이용하여, 50℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3rpm으로 측정한 점도(V1)와, 로터 No.4, 회전수 1.5rpm으로 측정한 점도(V2)의 비(V1/V2)로 나타내는 TI값이 3.0~5.0인 것을 특징으로 한다.
이러한 점도 및 칙소성을 가지고 있는 수지 조성물에 의하면, 중공 필러의 균일 분산성이 유지되고, 또한, 발포가 억제되어, 성형성 및 취급성이 양호하다.
[점도]
본 발명에 있어서의 수지 조성물 및 수지의 점도는, 모두, B형 점도계를 이용하여, 로터 No.4에서 측정한 점도의 값[단위: Pa·s] 이다.
(점도(V0))
상기 수지 조성물은, 25℃에서의 회전수 0.3rpm에 있어서의 점도(V0)가, 1130~4000 Pa·s이며, 바람직하게는 1140~3500 Pa·s, 보다 바람직하게는 1150~3000 Pa·s이다.
점도(V0)는, 상기 수지 조성물의 배합 성분을 혼련한 후의 25℃에 있어서의 저전단 속도에서의 점도이며, 상기 수지 조성물의 성형전의 상온에서의 정치 보관 상태에 있어서의 점도로 간주할 수 있다.
점도(V0)가 1130 Pa·s 미만의 경우, 혼련하여 얻어진 상기 수지 조성물 중에 상기 중공 필러의 부양을 억제하는 것이 어렵고, 상기 수지 조성물의 조성이 불균일하게 되기 쉽다. 한편, 점도(V0)가 4000 Pa·s 초과이면, 상기 수지 조성물의 배합 성분의 혼련시에 걸리는 전단 부하가 커져, 상기 중공 필러에 깨짐이나 찌그러짐이 생기기 쉬워진다.
(TI값(V1/V2))
본 발명에 있어서는, 상기 수지 조성물의 TI값은, 50℃에서의 회전수 0.3rpm에 있어서의 점도(V1)와, 50℃에서의 회전수 1.5rpm에 있어서의 점도(V2)의 비(V1/V2)로 나타낸다.
점도(V1)는, 상기 수지 조성물이 상온으로부터 50℃로 가열된 상태의 저전단 속도에서의 점도이며, 성형 직전의 가열된 상기 수지 조성물의 정치 상태에 있어서의 점도로 간주할 수 있다.
점도(V2)는, 상기 수지 조성물이 상온으로부터 50℃로 가열된 상태에서, 점도(V1)의 측정시 보다도 높은 전단 속도에서의 점도이며, 가열된 상기 수지 조성물의 성형시에 주형(注型)할 때의 유동 상태에 있어서의 점도로 간주할 수 있다.
상기 TI값은, 이러한 점도(V1) 및 점도(V2)의 비이며, 50℃에서의 칙소성을 나타내는 것이며, 상기 수지 조성물의 성형성이나 성형시의 취급성에 관한 지표가 된다.
상기 수지 조성물의 TI값은, 3.0~5.0이며, 바람직하게는 3.1~4.9, 보다 바람직하게는 3.2~4.8이다.
상기 TI값이 3.0 미만이면, 성형시의 상기 수지 조성물의 유동성이 높아, 드립핑 되거나 하는 등, 취급하기 어려워지고, 또한, 상기 수지 조성물의 조성이 불균일하게 되기 쉽다.
한편, 상기 TI값이 5.0 초과인 경우, 성형시의 주형할 때, 발포를 발생시키기 쉬워, 성형 불량이 되기 쉽다. 이것은, 상기 수지 조성물의 유동성에 국소적인 편차가 생기기 쉬워지기 때문이라고 생각할 수 있다.
점도(V1)는, 상기 수지 조성물을 성형할 때의 균일 분산성의 유지 및 취급 용이성의 관점으로부터, 25℃에 있어서의 점도(V0) 보다도 낮고, 300~1500 Pa·s인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 350~1400 Pa·s, 더욱 바람직하게는 400~1300 Pa·s이다.
점도(V2)는, 상기 수지 조성물을 성형할 때의 발포의 억제 및 금형에의 충전성 등의 관점으로부터, 점도(V1) 보다도 낮고, 90~270 Pa·s인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~260 Pa·s, 더욱 바람직하게는 110~250 Pa·s이다.
[수지]
상기 수지 조성물의 배합 성분인 수지로서는, 상기 수지 조성물이 상기와 같은 점도 및 칙소성을 가지는 것이 됨과 같은 수지가 이용되고, 또한, 내열성 등의 관점으로부터, 열경화성 수지인 것이 바람직하다.
상기 열경화성 수지로서는, 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지는, 이들 가운데, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 가운데, 내열성이나 내약품성, 전기 절연성, 접착성 등이 뛰어난 것으로부터, 에폭시 수지가 적합하게 이용된다.
상기 열경화성 수지는, B형 점도계를 이용하여, 25℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정되는 점도가, 2~50 Pa·s인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~40 Pa·s, 더욱 바람직하게는 10~30 Pa·s이다.
이러한 점도의 수지에 의하면, 상온에서의 점도가 비교적 낮기 때문에, 상기 중공 필러 및 상기 칙소성 부여제와의 혼화성이 뛰어나고, 또한, 상기 수지 조성물의 배합 성분의 혼련시에 발포가 발생한 경우에도 탈포가 용이해진다.
고점도의 수지는, 수지 조성물 중에서의 중공 필러의 부양을 억제하여, 조성물의 균일성을 유지할 수 있지만, 상기 수지 조성물의 배합 성분의 혼련시에 상기 중공 필러에 걸리는 전단 부하가 커지는 것에 의해서, 상기 중공 필러가 깨지거나 찌그러짐을 발생시키기 쉬워진다. 또한, 성형시의 주형할 때에 유동성이 너무 낮거나, 발포를 충분히 억제할 수 없는 경우도 있는 것으로부터, 상기와 같은 저점도의 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 점도가 2 Pa·s 이상이면, 상기 중공 필러의 부양이 억제되기 쉽다. 또한, 상기 점도가 50 Pa·s 이하인 것에 의해, 상술한 것 같은 수지 조성물의 배합 성분의 혼련시의 부하가 너무 커지지 않고, 상기 수지 조성물의 성형성이나 취급성이 양호하게 되기 쉽다.
상기 수지는, 상기 수지 조성물로부터 얻어진 성형품의 충분한 기계적 강도 및 상기 수지 조성물의 조성의 균일성 등의 관점으로부터, 상기 수지 조성물의 필수 배합 성분인, 상기 수지, 상기 중공 필러 및 상기 칙소성 부여제의 합계량 100질량부 중, 40~85 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 45~80 질량부, 더욱 바람직하게는 50~75 질량부이다.
[중공 필러]
상기 중공 필러는, 상기 수지 조성물을 균일하게 저밀도화 시키는 관점으로부터, 상기 수지 조성물 중에 첨가된다. 상기 중공 필러로서는, 상기 수지 조성물 중에 있어서, 중공의 입자 형상을 유지할 수 있는 것이라면, 무기 중공 필러이어도, 유기 중공 필러이어도 된다. 예를 들면, 유리 벌룬, 플라이 애쉬 벌룬, 실리카 벌룬, 알루미나 벌룬, 산화 지르코늄 벌룬, 수지 벌룬 등을 들 수 있다. 상기 중공 필러는, 이들 가운데, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 가운데, 내열성이나 내구성 등의 관점으로부터, 유리 벌룬이 적합하게 이용된다. 또한, 상기 수지 조성물의 추가적인 저밀화나 내충격성 등의 관점으로부터, 수지 벌룬을 이용하는 것도 바람직하다.
상기 중공 필러는, 입경이 1~100μm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2~95μm, 더욱 바람직하게는 5~90μm이다.
상기 입경이 1μm 이상인 것에 의해, 상기 중공 필러는 적당한 표면적으로, 상기 수지와의 양호한 혼화성을 얻을 수 있고, 상기 수지 조성물을 이용하여 얻어진 성형품을 충분한 기계적 강도를 가지는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 입경이 100μm이하인 것에 의해, 상기 수지 조성물의 배합 성분의 혼련시 등에 있어서의 응력에 의한 상기 중공 필러의 깨짐이나 찌그러짐이 발생하기 어려워지기 때문에 바람직하다.
덧붙여, 상기 입경은, 레이저 회절법에 의해 측정할 수 있다.
상기 중공 필러는, 상기 수지 조성물의 저밀도화 및 상기 중공 필러의 중공의 입자 형상의 유지 등의 관점으로부터, 겉보기 밀도가 0.02g/cm3 이상 1.00g/cm3 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05~0.80g/cm3이고, 더욱 바람직하게는 0.10~0.50g/cm3이다.
덧붙여, 본 명세서에 있어서의 겉보기 밀도란, 입자 중의 공극(중공부)도 포함한 입자 밀도를 가리키고, 정용적(定容積) 팽창법에 의해 측정할 수 있다.
상기 수지 조성물 중의 상기 중공 필러의 배합량은, 상기 수지의 종류나 원하는 밀도 등에 따라서 적절히 설정되지만, 상기 수지 조성물의 양호한 성형성이나 취급성의 관점으로부터, 상기 수지 조성물 중의 상기 중공 필러 및 상기 칙소성 부여제 이외의 배합 성분의 합계 100질량부에 대해서, 10~50 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15~45 질량부, 더욱 바람직하게는 20~40 질량부이다.
[칙소성 부여제]
상기 칙소성 부여제는, 상기 수지 조성물이 상기와 같은 칙소성의 조정을 위해서 첨가되고, 상기 수지 조성물 중의 상기 중공 필러의 부양을 억제하여 균일 분산성을 유지하고, 또한, 상기 수지 조성물의 발포를 억제하는 작용을 이룬다. 저점도의 수지를 이용했을 경우이어도, 상기 칙소성 부여제에 따라, 성형시에 적당한 점성이 발현하고, 상기 수지 조성물의 조성의 균일성이 유지 된다. 또한, 상기 수지 조성물의 배합 성분의 혼련은, 비교적 점도가 낮은 상태에서 수행할 수 있고, 혼련시에 상기 중공 필러에 걸리는 전단 부하가 커지지 않고, 상기 수지 조성물의 취급성이 양호해진다.
상기 칙소성 부여제는, BET 비표면적이 50~400 m2/g인 분말인 것이 바람직하고, 상기 BET 비표면적은, 보다 바람직하게는 70~380 m2/g, 더욱 바람직하게는 100~350 m2/g이다.
상기 BET 비표면적이 50 m2/g 이상이면, 상기 칙소성 부여제를, 상기 중공 필러의 부양을 억제하고, 균일하게 분산시키는데 적합한 칙소성을 얻기 쉽다. 또한, 상기 BET 비표면적이 400 m2/g 이하이면, 상기 칙소성 부여제는, 상기 수지와의 양호한 혼화성을 얻을 수 있고, 상기 수지 조성물의 조성의 균일성을 유지하는데 있어서 바람직하다.
덧붙여, 상기 BET 비표면적은, JIS Z 8830:2013에 준하고, 흡착질로서 질소 가스를 이용한 정적 용량법(3점법)에 의해 측정할 수 있다.
상기 분말은, 상기 중공 필러를 포함하는 수지 조성물에 칙소성을 부여하는 관점으로부터, 상기 중공 필러보다도 겉보기 밀도가 큰 것이 바람직하다. 상기 칙소성 부여제의 분말의 겉보기 밀도는, 1.00~4.30 g/cm3인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.10~3.00 g/cm3, 더욱 바람직하게는 1.20~2.50 g/cm3이다.
상기 칙소성 부여제로서는, 예를 들면, 흄드 실리카, 흄드 산화티탄, 카본, 셀룰로오스 나노 섬유 등의 분말을 들 수 있다. 상기 칙소성 부여제는, 이들 가운데, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 가운데, 상기 수지의 종류에 따라서 선택해서 이용되지만, 예를 들면, 상기 수지가 에폭시 수지인 경우, 친수성 실리카, 특히, 친수성 흄드 실리카가 적합하게 이용된다.
상기 수지 조성물 중의 상기 칙소성 부여제의 함유량은, 상기 수지의 종류나 점도 등에 의해서 적절히 설정되지만, 양호한 칙소성을 부여하는 관점으로부터, 통상, 상기 수지 조성물 중의 상기 중공 필러 및 상기 칙소성 부여제 이외의 배합 성분의 합계 100질량부에 대해서, 0.1~5.0 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2~4.0 질량부, 더욱 바람직하게는 0.3~3.0 질량부이다.
[그 외의 성분]
상기 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에 있어서, 상기 수지, 상기 중공 필러 및 상기 칙소성 부여제 이외의 다른 성분을 임의 성분으로서 포함하고 있어도 된다.
상기 수지 조성물 중의 상기 다른 성분 이외, 즉, 상기 수지, 상기 중공 필러 및 상기 칙소성 부여제의 합계 함유량은, 50~99 질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60~98 질량%, 더욱 바람직하게는 70~97 질량%이다.
상기 다른 성분으로서는, 예를 들면, 경화제, 실란 커플링제, 착색제 등을 들 수 있다. 이것들은, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
상기 경화제로서는, 예를 들면, 상기 수지가 에폭시 수지인 경우, 지방족 폴리아민, 방향족 아민, 폴리아미드 수지, 이미다졸계 화합물, 머캅탄계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 실란 커플링제로서는, 예를 들면, 비닐계 실란 화합물, 에폭시계 실란 화합물, 스티릴계 실란 화합물, 메타크릴계 실란 화합물, 아크릴계 실란 화합물, 아미노계 실란 화합물, 머캅토계 실란 화합물 등을 들 수 있다. 상기 수지가 에폭시 수지인 경우는, 3-글리시독시프로필트리에톡시 실란 등의 에폭시계 실란 화합물이나, 아미노계 실란 화합물이 적합하게 이용된다.
본 발명의 수지 조성물은, 초음파 센서의 음향 정합층용이며, 특히, 가스의 유속, 유량, 농도나 공간의 거리 등을 측정하기 위해서, 공중에 초음파를 발신하는 초음파 센서의 음향 정합층을 성형하기 위해서 적합하게 이용할 수 있다.
[음향 정합층용 수지 조성물의 제조 방법]
본 발명의 음향 정합층용 수지 조성물은, 그 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 상기 수지 조성물의 상술한 배합 성분을 배합하여 혼련함으로써 얻을 수 있다.
상기 배합 성분을 배합할 때의 첨가 순서도, 특별히 한정되는 것은 아니고, 각 배합 성분을 동시에 배합하고 혼련해도 된다. 또한, 혼련시에 깨짐이나 찌그러짐을 일으킬 우려가 있는 상기 중공 필러는, 혼련에 의해서 받는 부하를 고려하여, 나중에 첨가하도록 하는 것도 바람직하다.
상기 배합 성분의 혼련은, 예를 들면, 롤 밀이나 니더 등에 의한 혼련, 회전 날개에 의한 교반, 유성식 교반 혼합기 등에 의한 교반 등, 공지의 혼련기나 교반기, 혼합기 등을 이용하여 수행할 수 있다.
또한, 발포의 억제의 관점으로부터, 혼련시에는 감압 탈포를 수행하는 것이 바람직하다. 상기 수지 조성물은, 감압 탈포에 의한 거품 제거가 양호하다.
상술함과 같은 가스 센서용의 음향 정합층용 수지 조성물을 제조하는 경우, 예를 들면, 상기 수지로서 에폭시 수지를 이용하는 것이 바람직하고, 이하와 같은 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.
우선, 에폭시 수지, 경화제, 및 실란 커플링제로서 친수성 흄드 실리카를 배합하고 혼련한다. 그 다음에, 이것에, 상기 칙소성 부여제로서 친수성 실리카, 및 유리 벌룬을 첨가하고 혼련하며, 추가로, 감압 하에서 혼련을 계속하고, 탈포하여, 수지 조성물을 얻는다.
이러한 제조 방법에 의하면, 발포가 억제되어, 유리 벌룬이 부양하는 것 없이, 조성의 균일 분포성을 유지할 수 있는 음향 정합층용 수지 조성물을 적합하게 얻을 수 있다.
덧붙여, 상기 탈포 때의 감압이란, 일반적인 감압 탈포기로 도달 가능한 진공도이어도 되고, 통상의 허용 진공도는 1 Torr(약 133 Pa)이다.
[음향 정합층 성형품]
상기 수지 조성물을 이용하여 제조되는 음향 정합층 성형품의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상기 수지 조성물이 적당한 칙소성을 가지는 상태, 즉, 상기 TI값을 가지는 50℃ 전후에서, 소정의 금형에 주형한 후, 가열하고, 경화시킴으로써 제조하는 것이 바람직하다. 가열 온도는, 사용하는 수지의 경화 온도에 따라서, 적절히 설정된다.
상기 음향 정합층 성형품은, 상기 수지 조성물의 경화물로부터 절출 성형 가공하는 경우는, 상기 중공 필러가 깨지거나 찌그러짐을 생기게 하기 쉬워지는 것으로부터, 미리 원하는 음향 정합층 성형품의 형상 및 사이즈에 맞추어 제작한 금형에 주형함으로써 성형하는 것이 바람직하다.
덧붙여, 상기 음향 정합층 성형품은, 예를 들면, 이것을 구비하는 초음파 센서가 수소 가스나 헬륨 가스 등의 이른바 경가스를 검지하기 위한 가스 센서인 경우, 밀도(25℃)가 0.20~0.80 g/cm3인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.25~0.75 g/cm3, 더욱 바람직하게는 0.30~0.70 g/cm3이다.
상기 음향 정합층 성형품의 음향 특성은, 예를 들면, 음속, 투과 전압 등에 의해 평가할 수 있다.
상기 음향 정합층 성형품이, 상기와 같은 가스 센서용인 경우, 상기 성형품의 음속(25℃)은, 2200~3100 m/s인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2300~3000 m/s, 더욱 바람직하게는 2400~2900 m/s이다. 또한, 상기 성형품의 투과 전압은, 높은 만큼, 투과 감쇠가 작기 때문에 바람직하고, 바람직하게는 10.0V 이상, 보다 바람직하게는 12.0V 이상, 더욱 바람직하게는 15.0V 이상이다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다.
[수지 조성물의 제조]
하기의 실시예 및 비교예에서 제조한 각 수지 조성물의 배합 성분의 상세는, 이하대로이다.
<수지>
·에폭시 수지(1): 「jER(등록상표) 828」, 미츠비시 케미컬 주식회사 제, 비스페놀A형, 점도(25℃, 회전수 0.3 rpm) 12 Pa·s
·에폭시 수지(2): 「EPICRON(등록상표) EXA-835 LV」, DIC 주식회사 제, 비스페놀F형, 점도(25℃, 회전수 0.3 rpm) 2.3 Pa·s
·에폭시 수지(3): 에폭시 수지(1) 80 질량%와, 에폭시 수지(2) 20 질량%의 혼합물, 점도(25℃, 회전수 0.3 rpm) 8.9 Pa·s
<중공 필러>
·유리 벌룬: 중공 글라스 비드, 「스페리셀(등록상표) 25P45」, 폿타즈·바로티니 주식회사 제, 입경 15~75 μm, 겉보기 밀도 0.25g/cm3
<칙소성 부여제>
·친수성 실리카(1): 흄드 실리카, 「에어로질(등록상표) 200」, BET 비표면적 약 200 m2/g, 겉보기 밀도 2.10g/cm3
·친수성 실리카(2): 흄드 실리카, 「에어로질(등록상표) 300」, BET 비표면적 약 300 m2/g, 겉보기 밀도 2.10g/cm3
<그 외의 배합 성분>
·경화제: 에폭시 어덕트 타입의 이미다졸계 화합물, 「노바 큐어(등록상표) HX-3742」, 아사히 카세이 주식회사 제
·실란 커플링제: 3-글리시독시프로필트리에톡시 실란, 「KBM-403」, 신에츠 카가쿠 고교 주식회사 제
(실시예 1)
에폭시 수지(1) 75질량부, 경화제 22질량부, 및 실란 커플링제 3질량부를, 유성식 교반 혼합기로 5분간 혼련하여, 혼련물을 얻었다.
이 혼련물에, 칙소성 부여제로서 친수성 실리카(1) 0.5질량부를 첨가한 후, 추가로, 중공 필러로서 유리 벌룬 29질량부를 첨가하고 혼련하고, 그 다음에, 진공 펌프에 의한 1 Torr의 감압 하에서의 혼련을 20분간 계속하고 탈포하여, 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 2~6 및 비교예 1~3)
하기 표 1의 실시예 2~6 및 비교예 1~3의 각각에 나타낸 수지 조성물의 배합 성분으로 하고, 그 이외는 실시예 1과 같게 하여, 각 수지 조성물을 제조했다.
[측정 평가]
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 각 수지 조성물에 대해서, 이하의 각종 측정 평가를 수행했다. 이들 평가 결과를 하기 표 1에 정리하여 나타낸다.
(점도)
500mL 비커에 수지 조성물 400mL를 넣고, B형 점도계(「TVB-25 L」, 토키 산교 주식회사 제)를 이용하여, 로터 No.4에서, 하기에 나타내는 측정 온도 및 회전수에서, 상기 수지 조성물의 점도(V0, V1 및 V2)를 측정했다.
·V0: 25℃, 0.3rpm
·V1: 50℃, 0.3rpm
·V2: 50℃, 1.5rpm
표 1에는, TI값(=V1/V2)도 나타낸다.
(분산성 평가)
직경 65mm, 높이 90mm의 플라스틱 용기에 수지 조성물 200mL를 넣고, 25℃에서 1주간 방치했다. 그리고, 상기 플라스틱 용기 내의 수지 조성물에 대해서, 상면으로부터 깊이 10mm까지의 범위 내(상부)의 약 5g을 약숟가락으로 걷어내고, 취출한 수지 조성물을 150℃의 오븐 중에서 30분간 경화시키고, 실온(25℃)까지 냉각 후의 체적과 질량을 측정하여, 상부 밀도를 산출했다. 또한, 상기 플라스틱 용기 내의 상부 및 중앙부(상부와 하부의 사이)의 수지 조성물을 약숟가락으로 제거한 후, 용기 저부로부터 높이 10mm까지의 범위 내(하부)에 있는 수지 조성물 약 5g을 약숟가락으로 퍼내고, 상기 상부 밀도와 같게 하여, 하부 밀도를 구했다.
표 1에, 상기 상부 밀도 및 상기 하부 밀도를 나타낸다.
상기 상부 밀도와 상기 하부 밀도의 차이가 작을수록, 상기 수지 조성물의 균일 분산성이 양호하다고 말할 수 있다.
표 1의 분산성 평가에 있어서는, 상기 상부 밀도와 상기 하부 밀도의 차이가 상부 밀도의 5% 이하인 경우를 「○」, 5%를 넘는 경우를 「Х」으로서 나타낸다.
(발포 평가)
수지 조성물을, 내경 15mm, 두께 1mm의 원형상의 오목(凹)부를 가지는 금형에 주형하고, 150℃의 오븐 중에서 30분간 경화시켜, 음향 정합층 성형품을 제조했다.
얻어진 음향 정합층 성형품의 외관을 육안 관찰하여, 발포의 유무를 평가했다. 표 1의 발포 평가에 있어서는, 발포가 확인되지 않았던 경우를 「○」, 확인되었을 경우를 「Х」로서 나타낸다.
(투과 전압)
상기 발포 평가에 있어서 제조한 음향 정합층 성형품에 대해서, 펄서 리시버(「5073 PR」, 오린파스 주식회사 제)와 직접 접촉형 탐촉자(「V127-RM」, 오린파스 주식회사 제)를 이용하여, 투과 전압을 측정했다.
상기 투과 전압은, 음향 정합층의 음향 특성의 한 지표이며, 수치가 큰 만큼 투과 감쇠가 작은 것을 나타내고 있어, 바람직하다고 말할 수 있다. 본 실시예에 있어서의 평가에서는, 상기 투과 전압이 10.0V 이상이면, 양호한 음향 특성을 가지고 있는 것으로서 판정한다.
표 1에 나타낸 결과로부터 알 수 있듯이, 상온에서 소정의 점도를 갖고, 또한, 성형 시에 소정의 칙소성을 가지는 수지 조성물(실시예 1~6)을 이용함으로써, 조성의 균일성을 유지할 수 있고, 또한, 발포가 억제되어, 양호한 성형성으로, 음향 특성이 양호한 음향 정합층 성형품을 제조할 수 있는 것이 인정되었다.
비교예 1 및 3은, 분산성 평가에 있어서, 중공 필러가 부유하여, 평가 결과가 불량이며, 비교예 3에 대해서는, 점도(V1) 및 점도(V2)의 측정, 및 이들 수지 조성물을 이용한 성형은 수행하지 않았다.
또한, 비교예 2의 수지 조성물은, TI값이 크고, 이것을 이용하여 성형했을 경우, 발포가 보여지고, 성형성에 뒤떨어져, 얻어진 음향 정합층 성형품의 음향 특성도 불량이었다.
Claims (6)
- 수지, 중공 필러 및 칙소성 부여제를 포함하고,
B형 점도계를 이용하여, 25℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정한 점도가 1130~4000 Pa·s이며,
B형 점도계를 이용하여, 50℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정한 점도(V1)와, 로터 No.4, 회전수 1.5 rpm으로 측정한 점도(V2)의 비(V1/V2)로 나타내는 칙소트로피 인덱스가 3.0~5.0인, 음향 정합층용 수지 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 수지가 열경화성 수지이며, 상기 열경화성 수지는, B형 점도계를 이용하여, 25℃에서, 로터 No.4, 회전수 0.3 rpm으로 측정한 점도가 2~50 Pa·s인, 음향 정합층용 수지 조성물. - 청구항 2에 있어서,
상기 열경화성 수지가 에폭시 수지인, 음향 정합층용 수지 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칙소성 부여제가, BET 비표면적이 50~400 m2/g인 분말인, 음향 정합층용 수지 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칙소성 부여제가 친수성 실리카 분말인, 음향 정합층용 수지 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중공 필러는 입경 1~100μm인, 음향 정합층용 수지 조성물.
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