JPH11201835A - 圧電組成物感圧体、これを用いた感圧素子及びこの感圧素子を用いた圧力検知装置 - Google Patents
圧電組成物感圧体、これを用いた感圧素子及びこの感圧素子を用いた圧力検知装置Info
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- JPH11201835A JPH11201835A JP831298A JP831298A JPH11201835A JP H11201835 A JPH11201835 A JP H11201835A JP 831298 A JP831298 A JP 831298A JP 831298 A JP831298 A JP 831298A JP H11201835 A JPH11201835 A JP H11201835A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い圧電性と耐屈曲抵抗の向上さらに加硫と
いう煩雑な製造プロセスを不要とすること。 【解決手段】 チタンカップリング剤で処理された圧電
セラミック粉体と塩素化ポリエチレンまたはクロロスル
ホン化ポリエチレンで構成されている。これによって圧
電セラミック粉体の分散性やぬれ性を改善できるため、
加工性，耐衝撃性，可とう性、さらには圧電性の発現を
顕著に向上することができる。また、特に加硫をしなく
とも、優れた圧電性と可とう性を有し、実用的な可とう
性のあるケーブルや板状にあるいは任意の形に成形で
き、優れた圧電素子を提供することができる。
いう煩雑な製造プロセスを不要とすること。 【解決手段】 チタンカップリング剤で処理された圧電
セラミック粉体と塩素化ポリエチレンまたはクロロスル
ホン化ポリエチレンで構成されている。これによって圧
電セラミック粉体の分散性やぬれ性を改善できるため、
加工性，耐衝撃性，可とう性、さらには圧電性の発現を
顕著に向上することができる。また、特に加硫をしなく
とも、優れた圧電性と可とう性を有し、実用的な可とう
性のあるケーブルや板状にあるいは任意の形に成形で
き、優れた圧電素子を提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機高分子中に圧
電セラミック混合粉末を配合してなる圧電組成物感圧体
に係わり、特に、電気器具等の可とう性のある感圧セン
サとして用いられる高分子感圧体に関するものである。
電セラミック混合粉末を配合してなる圧電組成物感圧体
に係わり、特に、電気器具等の可とう性のある感圧セン
サとして用いられる高分子感圧体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】有機高分子にＰｂＴｉＯ3 、ＰＺＴより
なる圧電セラミック粉末を分散してなる複合圧電材料は
公知である。しかしながら、実用的な圧電性を得る為に
は、圧電セラミック粉末を、有機高分子に分散するの
に、ニーダ、ロール、混練押出機などの機械的・物理的
な手段のみが専ら用いられ、多量を均一分散するのは困
難であった。
なる圧電セラミック粉末を分散してなる複合圧電材料は
公知である。しかしながら、実用的な圧電性を得る為に
は、圧電セラミック粉末を、有機高分子に分散するの
に、ニーダ、ロール、混練押出機などの機械的・物理的
な手段のみが専ら用いられ、多量を均一分散するのは困
難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電セラミック粉末をそのまま機械的に混合するのには
加工性の観点から無理があり、高い圧電性、不均一分散
に起因する耐屈曲抵抗が得られないという課題を有して
いた。また、ゴム系の有機高分子を用いた場合、加硫と
いう煩雑な製造プロセスを必要とするという課題も有し
ていた。
圧電セラミック粉末をそのまま機械的に混合するのには
加工性の観点から無理があり、高い圧電性、不均一分散
に起因する耐屈曲抵抗が得られないという課題を有して
いた。また、ゴム系の有機高分子を用いた場合、加硫と
いう煩雑な製造プロセスを必要とするという課題も有し
ていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、圧電セラミック粉末にチタンカップリング剤
という薬品処理をして、塩素化ポリエチレンまたはクロ
ロスルホン化ポリエチレンに混合均一分散するものであ
る。
するため、圧電セラミック粉末にチタンカップリング剤
という薬品処理をして、塩素化ポリエチレンまたはクロ
ロスルホン化ポリエチレンに混合均一分散するものであ
る。
【０００５】本発明によれば、高い圧電性と耐屈曲性が
得られ、加硫という煩雑な製造プロセスを必要とせず、
高性能な圧電組成物感圧体を容易に得ることができる。
得られ、加硫という煩雑な製造プロセスを必要とせず、
高性能な圧電組成物感圧体を容易に得ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、圧電セラミック粉末に
チタンカップリング剤処理をして、塩素化ポリエチレン
またはクロロスルホン化ポリエチレンにニーダ，ロー
ル，混練押出機などを用いて混合するものである。まず
粒径１〜１０μｍのＰＺＴにチタンカップリング剤とし
て、イソプロポキシ基，ジイソプロポキシ基，テトライ
ソプロポキシ基など親水性の加水分解性基とイソステア
リン酸，ヂオクチルパイロホスフェート基などの疎水性
の側鎖有機官能基をもつチタン化合物は、圧電セラミッ
ク粉末に親水性の加水分解性基がファン・デル・バール
ズ力で被い、また疎水性の側鎖有機官能基が塩素化ポリ
エチレンやクロロスルホン化ポリエチレンとのぬれ性を
改善し、マトリックスの粘度を下げ、加工性，耐衝撃
性，可とう性、さらに圧電性の発現を顕著に改善するこ
とができる。また、塩素化ポリエチレン及びクロロスル
ホン化ポリエチレンは特に加硫をしなくとも、機械強度
と可とう性を有するものである。
チタンカップリング剤処理をして、塩素化ポリエチレン
またはクロロスルホン化ポリエチレンにニーダ，ロー
ル，混練押出機などを用いて混合するものである。まず
粒径１〜１０μｍのＰＺＴにチタンカップリング剤とし
て、イソプロポキシ基，ジイソプロポキシ基，テトライ
ソプロポキシ基など親水性の加水分解性基とイソステア
リン酸，ヂオクチルパイロホスフェート基などの疎水性
の側鎖有機官能基をもつチタン化合物は、圧電セラミッ
ク粉末に親水性の加水分解性基がファン・デル・バール
ズ力で被い、また疎水性の側鎖有機官能基が塩素化ポリ
エチレンやクロロスルホン化ポリエチレンとのぬれ性を
改善し、マトリックスの粘度を下げ、加工性，耐衝撃
性，可とう性、さらに圧電性の発現を顕著に改善するこ
とができる。また、塩素化ポリエチレン及びクロロスル
ホン化ポリエチレンは特に加硫をしなくとも、機械強度
と可とう性を有するものである。
【０００７】従って、チタンカップリング剤処理された
圧電セラミック粉末と塩素化ポリエチレンやクロロスル
ホン化ポリエチレンとからなる組成物は、優れた圧電性
と可とう性を有し、実用的な可とう性のケーブル状や板
状あるいは任意の形に成形でき優れた圧電素子を提供す
ることができるものである。
圧電セラミック粉末と塩素化ポリエチレンやクロロスル
ホン化ポリエチレンとからなる組成物は、優れた圧電性
と可とう性を有し、実用的な可とう性のケーブル状や板
状あるいは任意の形に成形でき優れた圧電素子を提供す
ることができるものである。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【０００９】（実施例１）平均粒径５μｍのＰＺＴ１０
０重量部に、あらかじめ酢酸エチルに溶解したイソプロ
ポキシトリステアロイルチタネート（ＳＰ値８．１）２
重量部を攪拌しながら混合し、温度８０℃で２時間乾燥
して、さらに５０℃で減圧乾燥して脱溶剤処理を行っ
た。
０重量部に、あらかじめ酢酸エチルに溶解したイソプロ
ポキシトリステアロイルチタネート（ＳＰ値８．１）２
重量部を攪拌しながら混合し、温度８０℃で２時間乾燥
して、さらに５０℃で減圧乾燥して脱溶剤処理を行っ
た。
【００１０】無定形の塩素化ポリエチレン（ＣＰＥと略
す。ＳＰ値約９．０）またはクロロスルホン化ポリエチ
レン（ＣＳＭと略す。ＳＰ値約９．５）１００ｇに、前
記イソプロポキシトリステアロイルチタネート処理され
たＰＺＴを５７．５〜７５容量％をロール混合して厚み
０．４ｍｍのシートを得た。次に１ｃｍ角の１対の電極
を銀塗料を用いて形成した。２０ｋＶ／ｍｍの直流電界
で１時間、シリコーン油浴中で、ポーリングして圧電体
を作成した。圧電性の測定は５．４５ｇ、直径１１ｍｍ
の硬球を、１５ｃｍの高さから落下させ、発生した電圧
の最大幅をオシログラフで測定した。耐屈曲性は、作成
したダンベル試験片で毎分２００回の繰返し速度で、折
曲げテストを行うことにより評価した。
す。ＳＰ値約９．０）またはクロロスルホン化ポリエチ
レン（ＣＳＭと略す。ＳＰ値約９．５）１００ｇに、前
記イソプロポキシトリステアロイルチタネート処理され
たＰＺＴを５７．５〜７５容量％をロール混合して厚み
０．４ｍｍのシートを得た。次に１ｃｍ角の１対の電極
を銀塗料を用いて形成した。２０ｋＶ／ｍｍの直流電界
で１時間、シリコーン油浴中で、ポーリングして圧電体
を作成した。圧電性の測定は５．４５ｇ、直径１１ｍｍ
の硬球を、１５ｃｍの高さから落下させ、発生した電圧
の最大幅をオシログラフで測定した。耐屈曲性は、作成
したダンベル試験片で毎分２００回の繰返し速度で、折
曲げテストを行うことにより評価した。
【００１１】（実施例２）イソプロポキシトリス（ジオ
クチルパイロフォスフェート）チタネートを用いて実施
例１と同様に、ロール混合性，圧電性，耐屈曲性を評価
した。
クチルパイロフォスフェート）チタネートを用いて実施
例１と同様に、ロール混合性，圧電性，耐屈曲性を評価
した。
【００１２】（実施例３）平均粒子径５．２μｍのニオ
ブ酸カリウムを圧電体粉末として、実施例１と同様に、
ロール混合性，圧電性，耐屈曲性を評価した。
ブ酸カリウムを圧電体粉末として、実施例１と同様に、
ロール混合性，圧電性，耐屈曲性を評価した。
【００１３】（実施例４）平均粒子径５．３μｍのニオ
ブ酸ナトリウムを圧電体粉末として、実施例１と同様
に、ロール混合性，圧電性，耐屈曲性を評価した。
ブ酸ナトリウムを圧電体粉末として、実施例１と同様
に、ロール混合性，圧電性，耐屈曲性を評価した。
【００１４】表１は、本発明の実施例１から実施例４の
ロール加工性の効果を示すものである。表２は本発明の
第１から第４の実施例の可とう性の改善効果を示すもの
である。
ロール加工性の効果を示すものである。表２は本発明の
第１から第４の実施例の可とう性の改善効果を示すもの
である。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】表１及び表２において、無処理の圧電粉末
をそのまま塩素化ポリエチレン（ＳＰ値約９．０）また
はクロロスルホン化ポリエチレン（ＳＰ値約９．５）に
加えた場合、加工性が極めて悪く、長時間の労力をかけ
ても均一な分散が得られず、さらには耐屈曲性も乏し
い。また、ＳＰ値１２．０のイソプロピルトリ（Ｎ−ア
ミノエチル・アミノエチル）チタネートおよびＳＰ値
６．９であるＦＣ２（味の素商品名；プレンアクト）は
無処理の場合に比べて、幾分かの加工性と耐屈曲性の改
善がみられるも、十分な効果に乏しい。ＳＰ値８．７の
テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタ
ネートになると、かなりの改善がみられる。なかでもＳ
Ｐ値８．１のイソプロポキシトリステアロイルチタネー
トやＳＰ値９．２の値をもつイソプロポキシトリス（ジ
オクチルパイロフォスフェート）は、加工性と耐屈曲性
が飛躍的に向上することが分かる。このことはニオブ酸
カリウムやニオブ酸ナトリウムにおいても、ＰＺＴの場
合と同様な効果が確認できる。
をそのまま塩素化ポリエチレン（ＳＰ値約９．０）また
はクロロスルホン化ポリエチレン（ＳＰ値約９．５）に
加えた場合、加工性が極めて悪く、長時間の労力をかけ
ても均一な分散が得られず、さらには耐屈曲性も乏し
い。また、ＳＰ値１２．０のイソプロピルトリ（Ｎ−ア
ミノエチル・アミノエチル）チタネートおよびＳＰ値
６．９であるＦＣ２（味の素商品名；プレンアクト）は
無処理の場合に比べて、幾分かの加工性と耐屈曲性の改
善がみられるも、十分な効果に乏しい。ＳＰ値８．７の
テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタ
ネートになると、かなりの改善がみられる。なかでもＳ
Ｐ値８．１のイソプロポキシトリステアロイルチタネー
トやＳＰ値９．２の値をもつイソプロポキシトリス（ジ
オクチルパイロフォスフェート）は、加工性と耐屈曲性
が飛躍的に向上することが分かる。このことはニオブ酸
カリウムやニオブ酸ナトリウムにおいても、ＰＺＴの場
合と同様な効果が確認できる。
【００１８】即ち、塩素化ポリエチレンにセラミック粉
末を混合するには、ＳＰ値が７から１２のチタンカップ
リング剤の処理が最も良い値を示す。
末を混合するには、ＳＰ値が７から１２のチタンカップ
リング剤の処理が最も良い値を示す。
【００１９】図１および図２は、本発明の実施例１〜４
の圧電性の効果を示す図である。図１および図２におい
て、圧電セラミック粉末の塩素化ポリエチレンおよびク
ロロスルホン化ポリエチレンの容積率（％）に対する本
発明の実施例１から実施例４の圧電性への効果を示す。
無処理の圧電粉末をそのまま塩素化ポリエチレンまたは
クロロスルホン化ポリエチレンに加えた場合、圧電性が
極めて低い。また、ＳＰ値１２．０のイソプロピルトリ
（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネートおよび
ＳＰ値６．９であるＦＣ２（味の素プレアクト商品名）
は無処理の場合に比べて、幾分かの圧電性の改善がみら
れるも、十分な効果に乏しい。
の圧電性の効果を示す図である。図１および図２におい
て、圧電セラミック粉末の塩素化ポリエチレンおよびク
ロロスルホン化ポリエチレンの容積率（％）に対する本
発明の実施例１から実施例４の圧電性への効果を示す。
無処理の圧電粉末をそのまま塩素化ポリエチレンまたは
クロロスルホン化ポリエチレンに加えた場合、圧電性が
極めて低い。また、ＳＰ値１２．０のイソプロピルトリ
（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネートおよび
ＳＰ値６．９であるＦＣ２（味の素プレアクト商品名）
は無処理の場合に比べて、幾分かの圧電性の改善がみら
れるも、十分な効果に乏しい。
【００２０】ＳＰ値８．７のテトラオクチルビス（ジト
リデシルホスファイト）チタネートの場合、かなりの改
善がみられる。なかでもＳＰ値８．１のイソプロポキシ
トリステアロイルチタネートやＳＰ値９．２の値をもつ
イソプロポキシトリス（ジオクチルパイロフォスフェー
ト）は、圧電性が飛躍的に向上することが分かる。この
ことはニオブ酸カリウムやニオブ酸ナトリウムにおいて
も、ＰＺＴの場合と同様な効果が確認できる。即ち、塩
素化ポリエチレンにセラミック粉末を混合するにはＳＰ
値が７から１２のチタンカップリング剤の処理が最も良
い値を示す。
リデシルホスファイト）チタネートの場合、かなりの改
善がみられる。なかでもＳＰ値８．１のイソプロポキシ
トリステアロイルチタネートやＳＰ値９．２の値をもつ
イソプロポキシトリス（ジオクチルパイロフォスフェー
ト）は、圧電性が飛躍的に向上することが分かる。この
ことはニオブ酸カリウムやニオブ酸ナトリウムにおいて
も、ＰＺＴの場合と同様な効果が確認できる。即ち、塩
素化ポリエチレンにセラミック粉末を混合するにはＳＰ
値が７から１２のチタンカップリング剤の処理が最も良
い値を示す。
【００２１】次に動作，作用について説明すると、まず
粒径１〜１０μｍのＰＺＴにチタンカップリング剤とし
て、イソプロポキシ基など親水性の加水分解性基とイソ
ステアリン酸，ヂオクチルパイロホスフェート基などの
疎水性の側鎖有機官能基をもつチタン化合物は、圧電セ
ラミック粉末に親水性の加水分解性基がファン・デル・
バールズ力で覆い、また疎水性の側鎖有機官能基が塩素
化ポリエチレンとのぬれ性を改善し、マトリックスの粘
度を下げ、加工性，耐衝撃性，可とう性、さらに圧電性
の発現を顕著改善することができる。
粒径１〜１０μｍのＰＺＴにチタンカップリング剤とし
て、イソプロポキシ基など親水性の加水分解性基とイソ
ステアリン酸，ヂオクチルパイロホスフェート基などの
疎水性の側鎖有機官能基をもつチタン化合物は、圧電セ
ラミック粉末に親水性の加水分解性基がファン・デル・
バールズ力で覆い、また疎水性の側鎖有機官能基が塩素
化ポリエチレンとのぬれ性を改善し、マトリックスの粘
度を下げ、加工性，耐衝撃性，可とう性、さらに圧電性
の発現を顕著改善することができる。
【００２２】また、塩素化ポリエチレンおよびクロロス
ルホン化ポリエチレンは特に加硫をしなくとも、１０Ｍ
Ｐａの機械強度と表２に示す最大１６万回レベルの可と
う性を有するものである。
ルホン化ポリエチレンは特に加硫をしなくとも、１０Ｍ
Ｐａの機械強度と表２に示す最大１６万回レベルの可と
う性を有するものである。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、チタンカ
ップリング剤により、圧電セラミック粉体と塩素化ポリ
エチレンまたはクロロスルホン化ポリエチレンとのぬれ
性を改善し、マトリックスの粘度を下げ、加工性，耐衝
撃性，可とう性、さらに圧電性の発現を顕著改善すると
いう有利な効果を有する。
ップリング剤により、圧電セラミック粉体と塩素化ポリ
エチレンまたはクロロスルホン化ポリエチレンとのぬれ
性を改善し、マトリックスの粘度を下げ、加工性，耐衝
撃性，可とう性、さらに圧電性の発現を顕著改善すると
いう有利な効果を有する。
【００２４】また、塩素化ポリエチレン及びクロロスル
ホン化ポリエチレンは特に加硫をしなくとも、機械強度
と可とう性を有するものである。
ホン化ポリエチレンは特に加硫をしなくとも、機械強度
と可とう性を有するものである。
【００２５】従って、チタンカップリング剤処理された
圧電セラミック粉末と塩素化ポリエチレンまたはクロロ
スルホン化ポリエチレンとからなる組成物は、優れた圧
電性と可とう性を有し、実用的な可とう性のケーブルや
板状あるいは任意の形に成形でき、優れた圧電素子を提
供することができる。
圧電セラミック粉末と塩素化ポリエチレンまたはクロロ
スルホン化ポリエチレンとからなる組成物は、優れた圧
電性と可とう性を有し、実用的な可とう性のケーブルや
板状あるいは任意の形に成形でき、優れた圧電素子を提
供することができる。
【図１】本発明の実施例の塩素化ポリエチレンにたいす
る圧電性の改善効果を示す特性図
る圧電性の改善効果を示す特性図
【図２】本発明の実施例のクロロスルホン化ポリエチレ
ンに対する圧電性の改善効果を示す特性図
ンに対する圧電性の改善効果を示す特性図
Claims (7)
- 【請求項１】チタンカップリング剤処理された圧電セラ
ミック粉末と塩素化ポリエチレンまたはクロロスルホン
化ポリエチレンの少なくとも一方を含む圧電組成物感圧
体。 - 【請求項２】チタンカップリング剤のＳＰ値が７〜１０
である請求項１記載の圧電組成物感圧体。 - 【請求項３】チタンカップリング剤がイソプロポキシト
リステアロイルチタネート［化学式：（ＣＨ3 ）2 ＣＨ
ＯＴｉ（ＯＣＯＣ17Ｈ35）3 ］およびイソプロポキシト
リス（ジオクチルパイロフォスフェート）チタネート
［化学式：（ＣＨ 3 ）2 ＣＨＯＴｉ［ＯＰＯ（ＯＨ）Ｏ
ＰＯ（ＯＣ8 Ｈ17）3 ］の少なくとも一方を含む請求項
１記載の圧電組成物感圧体。 - 【請求項４】圧電セラミック粉末がＰＺＴ（チタン酸ジ
ルコン酸鉛系化合物）である請求項１記載の圧電組成物
感圧体。 - 【請求項５】圧電セラミック粉末がニオブ酸カリウム及
びニオブ酸ナトリュウムの少なくとも一方を含む請求項
１記載の圧電組成物感圧体。 - 【請求項６】請求項１〜５に記載の圧電組成物感圧体を
一対の電極間に配設してなる感圧素子。 - 【請求項７】請求項６記載の感圧素子を用いた圧力検知
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP831298A JP3591267B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 圧電組成物感圧体を用いた感圧素子、ケーブル状圧電センサ及びこの感圧素子を用いた圧力検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP831298A JP3591267B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 圧電組成物感圧体を用いた感圧素子、ケーブル状圧電センサ及びこの感圧素子を用いた圧力検知装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002258545A Division JP2003176390A (ja) | 2002-09-04 | 2002-09-04 | 圧電組成物感圧体、これを用いた感圧素子及びこの感圧素子を用いた圧力検知装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11201835A true JPH11201835A (ja) | 1999-07-30 |
| JP3591267B2 JP3591267B2 (ja) | 2004-11-17 |
| JPH11201835A5 JPH11201835A5 (ja) | 2005-03-03 |
Family
ID=11689646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP831298A Expired - Fee Related JP3591267B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 圧電組成物感圧体を用いた感圧素子、ケーブル状圧電センサ及びこの感圧素子を用いた圧力検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3591267B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185054A (ja) * | 2000-12-18 | 2002-06-28 | Honda Motor Co Ltd | 圧電エラストマー複合材料及びその製造方法 |
| JP2007017421A (ja) * | 2004-10-28 | 2007-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ケーブル状圧電素子とその製造方法 |
| JP2007017420A (ja) * | 2004-10-28 | 2007-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電素子とその製造方法 |
-
1998
- 1998-01-20 JP JP831298A patent/JP3591267B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185054A (ja) * | 2000-12-18 | 2002-06-28 | Honda Motor Co Ltd | 圧電エラストマー複合材料及びその製造方法 |
| JP2007017421A (ja) * | 2004-10-28 | 2007-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ケーブル状圧電素子とその製造方法 |
| JP2007017420A (ja) * | 2004-10-28 | 2007-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電素子とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3591267B2 (ja) | 2004-11-17 |
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