ITMI20080407A1 - Composizione di resina termoplastica dalle migliorate proprieta acustiche. - Google Patents

Composizione di resina termoplastica dalle migliorate proprieta acustiche. Download PDF

Info

Publication number
ITMI20080407A1
ITMI20080407A1 IT000407A ITMI20080407A ITMI20080407A1 IT MI20080407 A1 ITMI20080407 A1 IT MI20080407A1 IT 000407 A IT000407 A IT 000407A IT MI20080407 A ITMI20080407 A IT MI20080407A IT MI20080407 A1 ITMI20080407 A1 IT MI20080407A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
weight
component
acoustic
thermoplastic
composition according
Prior art date
Application number
IT000407A
Other languages
English (en)
Inventor
Francesco Manarini
Loredana Mercante
Rinaldo Zanasca
Original Assignee
Lati Industria Termoplastici S P A
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 Lati Industria Termoplastici S P A filed Critical Lati Industria Termoplastici S P A
Priority to IT000407A priority Critical patent/ITMI20080407A1/it
Priority to AT08157827T priority patent/ATE447225T1/de
Priority to DE602008000248T priority patent/DE602008000248D1/de
Priority to EP08157827A priority patent/EP2101315B1/en
Publication of ITMI20080407A1 publication Critical patent/ITMI20080407A1/it

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/002Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L55/00Compositions of homopolymers or copolymers, obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in groups C08L23/00 - C08L53/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

La presente invenzione è riferita ad una miscela di polimero termoplastico, trasformabile mediante le comuni metodologie di trasformazione impiegate per tali materiali (estrusione, stampaggio, ecc.). Detta miscela presenta un migliorato comportamento all’attenuazione e impedenza acustica, con particolare riferimento alle onde meccaniche comprese nel campo di frequenza degli ultrasuoni. La presente invenzione trova impiego nella realizzazione di “backing” acustici in generale e, in modo particolare, per “backing” acustici di trasduttori ad ultrasuoni, ad esempio sonde ecografiche, trasduttori per prove non distruttive (NDT), sensori SAW (surface acoustic waves), ecc.
La miscela si compone di:
A: almeno un polimero termoplastico quantità compresa tra 2% e 75% in peso;
B: almeno un agente densificante in quantità tra 15% e 95% in peso;
C: almeno un agente modificante in quantità compresa 0% e 60% in peso; D: cariche e/o rinforzi in quantità compresa tra 0% e 60% in peso;
E: ausiliari di processo in quantità compresa tra 0 % e 10% in peso.
Stato dell’arte
La presente invenzione riguarda la formulazione di composizioni termoplastiche dalle migliorate e mirate proprietà acustiche; essi sono destinati ad applicazioni in settori nei quali siano richieste particolari esigenze di assorbimento acustico ed impedenza acustica. Un esempio applicativo è quello dei trasduttori acustici, in particolar modo per “backing” di trasduttori acustici ad ultrasuoni, che trovano impiego in diversi settori (medicale, navale, analisi materiali, telecomunicazioni, ecc.). Dove con il termine “backing” si intende un solido massivo, di geometria adeguata, sul quale porre l’elemento piezoelettrico; quando quest’ultimo elemento viene eccitato da un impulso in tensione, l’oscillazione risulta smorzata e la diminuzione di ampiezza tra successive oscillazioni è funzione del materiale con cui l’elemento è accoppiato. Questo basamento deve essere quindi dotato di particolari proprietà acustiche a livello di impedenza e assorbimento al fine di ottenere il livello di attenuazione desiderato.
La composizione è realizzata su una matrice polimerica, nella quale vengono dispersi degli opportuni additivi, cariche e modificanti in grado di fornire il voluto livello d’impedenza ed elevata attenuazione acustica.
L’indiscusso vantaggio consiste nel poter ottenere direttamente il particolare, destinato ad esempio alla realizzazione di un “backing” per trasduttore acustico, tramite il semplice stampaggio ad iniezione della composizione stessa, senza necessariamente prevedere ulteriori lavorazioni. Tale invenzione consente di semplificare ed accelerare il processo produttivo, riducendone i costi ed aumentandone la produttività. Tuttavia, quando necessario, è possibile procedere, senza alcuna difficoltà, anche ad una rettifica o ad ulteriori lavorazioni all’utensile del pezzo stampato.
Attualmente le procedure per l’ottenimento del “backing” prevedono o l’impiego di resine termoindurenti o l’utilizzo di semilavorati dai quali ricavare, tramite l’ausilio di macchine utensili, il pezzo finito. Come è noto, le resine termoindurenti devono essere preparate miscelando i componenti e prevedono dei processi di indurimento, caratteristici delle tecnologie di trasformazione di questi prodotti. Queste tipologie di trasformazione non garantiscono un elevato grado di riproducibilità nella produzione in serie, a causa dello scarso controllo della dispersione dei componenti nelle resine termoindurenti e alla sedimentazione degli additivi.
Oltre a questi svantaggi di natura pratica per la produzione di tali particolari, se ne presentano altri di natura prettamente tecnica. L’utilizzo di un composto termoplastico consente di ottimizzare la formulazione tramite opportune cariche e rinforzi al fine di migliorare anche le caratteristiche di resistenza termica e meccanica. Le contrazioni meccaniche, dovute all’oscillazione ciclica del piezoelettrico (generalmente costituto in materiale ceramico, nel quale l’energia elettrica viene convertita in onda meccanica/acustica) con cui il “backing” viene a contatto e, quindi, l’energia che si dissipa sotto forma di calore dell’onda acustica, possono indurre dei cedimenti nel “backing”, comportando un deterioramento e scadimento della prestazione del trasduttore stesso. Anche la temperatura di esercizio talvolta raggiunta dai trasduttori può inficiare le prestazioni del “backing” e quindi la resa dell’intero trasduttore.
La presente invenzione consente di eliminare alcuni degli inconvenienti precedentemente esposti delle composizioni conosciute, o almeno di limitarli. Essa permette di ottenere una composizione dalle eccellenti proprietà acustiche, presentando elevati livelli di attenuazione dell’onda, in particolar modo dell’onda ultrasonora. Nell’ambito dei trasduttori ad ultrasuoni, un materiale per “backing” è mediamente considerato soddisfacente se consente un assorbimento di 6-10 dB/mm a 5MHz. La presente invenzione permette di ottenere fino ad oltre 11dB/mm a 2MHz, che è un livello medio-basso di frequenza negli ultrasuoni. Poiché, come noto, più è bassa la frequenza e più è difficile estinguere l’onda, poter ottenere già una così alta dissipazione a basse frequenze significa avere un materiale ancora più efficace a frequenze più elevate. Una tale efficacia ne consente quindi l’utilizzo anche per piccoli trasduttori, dove vi siano problemi di ingombro e vi sia la necessità di “backing” di spessore molto sottile.
Infine, a meno di non utilizzare una formulazione ad altissime percentuali di carica densificante elettricamente conduttiva, è possibile mantenere una resistività elettrica piuttosto elevata.
Dalla letteratura disponibile si evince che il materiale da utilizzare nella realizzazione dei “backing” per trasduttori deve presentare un alto coefficiente di attenuazione ed un’impedenza acustica che risponda alle esigenze costruttive del trasduttore stesso. Certi materiali polimerici, destinati a questo uso, sono ottenibili miscelando nella matrice particelle metalliche, ceramiche, o vetrose, che portano ad avere un’alta impedenza acustica del materiale. Tuttavia l’attenuazione complessiva rimane ancora molto limitata.
Gli elastomeri, da parte loro, presentano un’elevata attenuazione acustica, ma basse caratteristiche termiche e meccaniche, essenziali per la realizzazione del “backing”.
L’innovazione della presente invenzione risiede nel riunire in un unico prodotto tutte le caratteristiche acustiche, elettriche, meccaniche e termiche richieste da un’applicazione per “backing” acustici, consentendo inoltre una processabilità e una composizione più semplice ed economica rispetto alle soluzioni esistenti, grazie all’utilizzo di un composto termoplastico iniettabile o estrudibile.
Descrizione dell’invenzione
L’oggetto della presente invenzione è pertanto rappresentato da una composizione termoplastica a base di almeno un polimero termoplastico, qui di seguito indicato come componente A, in miscela con uno, parte o tutti i seguenti componenti:
- un agente densificante (componente B)
- un opportuno elastomero modificante (componente C)
- cariche e/o rinforzi (componente D)
- ausiliari di processo (componente E).
Più nel dettaglio, la composizione secondo la presente invenzione è composta da:
A: almeno un polimero termoplastico in quantità compresa tra 2% e 75% in peso;
B: almeno un agente densificante in quantità compresa tra 15% e 95% in peso;
C: almeno un modificante in quantità compresa tra 0% e 60% in peso;
D: cariche e/o rinforzi in quantità compresa tra 0% e 60% in peso;
E: ausiliari di processo in quantità compresa tra 0 % e 10% in peso; dove le percentuali in peso sono riferite al peso della composizione termoplastica (ovvero dove la somma percentuale dei componenti A+B+C+D+E è 100).
Preferibilmente, detto almeno un polimero termoplastico A è presente in percentuali comprese tra 3% e 50% in peso; detto almeno un agente densificante B è presente in percentuali comprese tra 75% e 85% in peso; detto almeno un modificante C è presente in percentuali comprese tra 2% e 15% in peso; dette cariche e/o rinforzi D sono presenti in percentuali comprese tra 0% e 25% in peso; detti ausiliari di processo E sono in percentuali comprese tra 0% e 5% in peso.
In base alle esigenze applicative e alle caratteriste acustiche ricercate, è possibile miscelare più di una tipologia del medesimo componente (per esempio due o più agenti densificanti), oppure fare a meno di uno o più componenti (per esempio del componente D laddove non vi siano particolari esigenze termiche o meccaniche).
La composizione è preparata grazie ad un’omogenea combinazione di tutti o parte dei suddetti componenti nella matrice. La scelta delle corrette percentuali e della tipologia di componenti dipende in modo determinante dalle necessità meccaniche, elettriche (resistività) e di resistenza termica; ma soprattutto dipende dalle esigenze acustiche dello specifico ambito applicativo. Le proprietà acustiche (in particolare attenuazione ed impedenza acustica) sono funzione principalmente della densità locale, oltre che della corretta scelta della percentuale e tipologia di modificante utilizzato.
La scelta della matrice corretta è legata invece alle proprietà termiche e meccaniche del “backing”, ed alle reali necessità di processo.
Componente A
Per polimero termoplastico si intende una matrice selezionata fra quelle conosciute come materiali polimerici in grado di essere stampata o estrusa. La scelta della matrice polimerica non è particolarmente limitata ed è selezionata, tra le resine termoplastiche, a seconda delle esigenze richieste nell’applicazione. Queste resine termoplastiche stampabili includono polietilene, polipropilene, etilene-α-olefine, copolimeri come etilenepropilene, polimetilpentene, polivinil cloruro, polivinil acetato, etilene-vinil acetato copolimero, polivinil alcool, poliossimetilene, resine fluorurate come polivinilidenfluoruro e politetrafluoroetilene, polietilentereftalato, polibutilentereftalato, polietilen naftalato, polistirene, poliacrilonitrile, copolimeri stirene-acrilonitrile, ABS, polifenilen etere (PPE) e PPE modificati, poliammidi alifatiche e aromatiche, poliimmide, poliammideimide, acidi polimetacrilici e polimetacrilati come polimetilmetacrilato, acido poliacrilico, policarbonato, polifenilen sulfuro, polisulfone, poliestere sulfone, poliestere nitrile, polieterchetone, polichetone, LCP (Liquid cristal polymer), resina siliconica, ecc.
La miscela può comprendere tra il 2% e il 75% in peso del componente A.
Componente B
Per agente densificante si intende un riempitivo sotto forma di polvere, flakes, ecc. da aggiungere alla matrice termoplastica, avente una densità nettamente diversa da quella della matrice e tale da determinarne una significativa variazione della densità del composito finale. L’agente densificante può essere di tipo ceramico/minerale (ossidi metallici, ecc.), ceramico/metallico (ferriti, polveri metalliche, ecc) o vetroso (sfere di vetro, sfere cave, ecc.). La granulometria delle particelle può essere compresa tra 0,01 e 500 µm. In base all’applicazione è possibile scegliere la granulometria corretta o la miscela di diverse granulometrie.
Gli ossidi metallici sono preferibilmente selezionati tra tra quelli aventi elementi appartenenti al II e IV gruppo della tavola periodica, ai metalli di transizione, dei gruppi Ib, IIb e IIIb, IVb, Vb. Gli ossidi possono essere esattamente stechiometrici o a stechiometria variabile, ossidi misti e nei vari stati di ossidazione e idratazione. In particolare gli ossidi di Fe, Zn, Mg, Ti, W, Pb, Cr, Sb, Sn, Bi, Al.
Le ferriti sono preferibilmente selezionate tra quelle contenenti gli elementi di Ba, Fe, Sr, aventi proprietà magnetiche e paramagnetiche e sottoposte o meno a diversi trattamenti termici.
Le polveri metalliche sono quelle ottenute per lavorazione dei metalli appartenenti ai gruppi precedentemente elencati aventi granulometrie preferibilmente tra i 10 µm e 200 µm, con distribuzione granulometrica preferibilmente monodispersa.
La miscela può comprendere tra il 15% e il 95% in peso del componente B. La corretta percentuale del componente B si rapporta a quella del componente C (modificante) ed è determinante per l’ottenimento delle volute proprietà acustiche.
Componente C
Per agente modificante si intendono tutte le gomme ed elastomeri termoplastici o reticolati, funzionalizzati o non funzionalizzati, comunemente utilizzati nei composti termoplastici. Esempi possono essere elastomeri polimerici, copolimerici o terpolimerici olefinici, acrilici, acrilati, metacrilati, glicidilici, butadienici, ecc. Laddove non vi siano particolari esigenze termiche o meccaniche e rispondendo alle caratteristiche indicate per il componente A (natura polimerica termoplastica processabile mediante iniezione), il componente C può essere assimilabile e sostituibile allo stesso componente A divenendo, quindi, la base della composizione.
L’uso generale del componente C ne prevede un dosaggio quantificato tra 0% e 96% in peso del composto. Nel caso specifico del range degli ultrasuoni è preferibile una percentuale compresa tra il 2% e il 15% in peso.
Componente D
Come cariche e/o rinforzi si intendono dei composti, generalmente inerti, che hanno la funzione di migliorare le resistenze meccaniche e termiche. Esempi sono fibre di carbonio, fibre di vetro, sfere di vetro, silice amorfa, asbesti, silicato di calcio, metasilicato di calcio, carbonato di magnesio, caolino, gesso, polvere di quarzo, mica, solfato di bario e feldspati. Sono preferibili filler fibrosi che possono essere in forma di fibre di vetro, carbonio, aramide e potassio, con particolare preferenza per le fibre di vetro tipo E. Possono essere utilizzati roving o forme in chopped strand. I filler fibrosi possono essere pre-trattati superficialmente con composto silanici per migliorare l’adesione con la matrice termoplastica.
I composti silanici possono avere formula:
dove:
n è un numero intero da 2 a 10, preferibilmente 3 o 4;
m è un numero intero da 1 a 5, preferibilmente 1 o 2;
k è un numero intero da 1 a 3, preferibilmente 1.
Esempi di composti silanici preferiti sono amminopropil-metossilano, amminobutiltrimetossilano, amminobutiltrietossilano, e anche i silani corrispondenti contenenti il gruppo glicidile come sostituente X.
La percentuale di composto silanici in genere utilizzati per i trattamenti superficiali sono tra 0,05 e 5% in peso, preferibilmente tra 0,5 e 1,5% in peso, e in particolare tra 0,8 e 1% in peso.
Sono anche utilizzabili cariche minerali aciculari. Un esempio è la wollastonite aciculare. Le cariche minerali devono avere un rapporto di forma (L/D) possibilmente da 8:1 a 35:1, preferibilmente tra 8:1 e 11:1. Le cariche minerali possono, se necessario, essere pretrattate con i suddetti composto silanici, ma questo pretrattamento non è indispensabile.
Si possono poi menzionare altri esempi di rinforzo o filler come caolino, caolino calcinato, wollastonite, talco e gesso.
La percentuale di questa componente D è compresa tra 0% e 60% in peso. Tuttavia, la scelta del corretto agente di rinforzo e della giusta percentuale da introdurre è conseguenza delle necessità termiche e meccaniche del composto nelle condizioni di esercizio.
Componente E
Con il termine ausiliari di processo si intendono composti aventi la funzione di stabilizzare la fase di processo, stampaggio e resistenza in esercizio della composizione: si tratta, principalmente, di inibitori di ossidazione (additivi che prevengono la decomposizione per esposizione al calore o ai raggi ultravioletti), lubrificanti, distaccanti, coloranti (pigmenti o solubili), agenti nucleanti, plastificanti, ecc.
A titolo di esempio gli inibitori di ossidazione e stabilizzanti termici possono essere i fenoli stericamente impediti e/o fosfiti, idrochinoni, ammine aromatiche secondarie. Rappresentano questo gruppo le difenilammine variamente sostituite e miscele di queste in concentrazione fino al 1% in peso, in funzione della matrice termoplastica utilizzata.
Gli stabilizzanti UV sono quelli comunemente utilizzati nelle resine termoplastiche fino al 2% in peso, e sono gruppi sostituiti appartenenti ai resorcinoli, salicilati, benzotriazoli e benzofenoni.
I coloranti possono essere pigmenti inorganici, ad esempio il biossido di titanio, il blu oltremare, gli ossidi di ferro o il nero di carbone, e anche pigmenti organici, quali le ftalocianine, quinacridoni e terileni e anche coloranti solubili quali le nigrosine e gli antrachinoni.
Esempi di agenti nucleanti che possono essere utilizzati sono il sodio fenilfisfinato, allumina, silice e composti simili.
Lubrificanti e distaccanti trovano impiego in percentuali fino all’ 1% in peso e sono preferibilmente catene lunghe di acidi grassi (ad esempio acido stearico, palmitico), sali di queste (ad esempio calcio stearato e zinco stearato) o cere montanate (miscele di catene corte saturate di acidi carbossilici, aventi una catena della lunghezza tra 28 e 32 atomi di carbonio), montanato di calcio o di sodio e anche cere polietileniche o polipropileniche a basso peso molecolare.
Esempi di plastificanti menzionabili sono il di-ottil-ftalato, di-benzil-ftalato, butil-benzil-ftalato, oli idrocarburi e butil-benzene-sulfonammide.
Le percentuali di questi ausiliari di processo sono comprese tra 0% e 10%; i quantitativi appropriati vengono valutati di volta in volta, sulla base della comune conoscenza generale in questo specifico campo tecnico, al fine di migliorare la fase di processo, stampaggio e resistenza in esercizio della composizione. Laddove non necessari è possibile anche non impiegarli. Sezione sperimentale
La presente invenzione riguarda la realizzazione di un composito termoplastico dalle migliorate proprietà acustiche (assorbimento e impedenza acustica). Tale materiale può trovare applicazione in diversi ambiti, per esempio nella realizzazione di “baking” acustici in generale, apportando le dovute modifiche nella formulazione a seconda delle esigenze acustiche specifiche, di resistenza meccanica e termica in fase di esercizio o eventuale postlavorazione.
Si riportano a titolo di esempio gli esperimenti relativi ad una applicazione per “backing” di trasduttori ad ultrasuoni. Le esigenze di questo caso specifico sono:
- Ottime proprietà di assorbimento delle onde ultrasonore (indicativamente tra 0,5 MHz a 100 MHz). Il target, in linea di massima, deve essere di almeno 6 dB/mm@5MHz. Maggiore è l’attenuazione e maggiore è la possibilità di utilizzare il materiale per “backing” a spessori molto sottili.
- Generalmente un’impedenza da circa 3 Mrayl a 8-10 Mrayl, a seconda dell’impedenza acustica dell’elemento attivo scelto per il trasduttore da realizzare e della sua particolare applicazione.
- Resistività elettrica elevata.
- Mantenimento di buone proprietà sia acustiche che di resistenza meccanica a temperature fino ai 70-100°C.
A fini comparativi i dati sono illustrati a confronto con una soluzione attualmente utilizzata in questo ambito, costituita da un elastomero vulcanizzato contenente il 90% di ferrite di bario (BaFe12O19), che viene successivamente lavorato a partire da barre e piastre. Tale materiale, sebbene risulti soddisfacente dal punto di vista delle proprietà di acustiche, mostra una non sufficiente resistenza meccanica, soprattutto in temperatura, da cui conseguono cedimenti e malfunzionamenti del trasduttore. Si mostrano, in confronto, quattro formulazioni facenti capo alla presente invenzione, ottenuti per stampaggio a iniezione.
Tutti i formulati sperimentali sono stati ottenuti mediante estrusione del formulato stesso, su un impianto da estrusione Leistritz a bivite co-rotante, con diametro delle viti 27 mm e rapporto L/D 48. Si è impostato il regime di rotazione delle viti a 250 rpm, tale da avere un impiego pari al 30% della coppia massima di rotazione sostenuta dall’impianto. La portata complessiva dell’estrusore è stata assestata a 23 kg/h per ottenere una pressione rilevata in testa all’estrusore di circa 25 bar. Il profilo termico è stato impostato in modo da garantire l’ottimale fusione della matrice e dispersione dei componenti introdotti.
A valle della testa dell’estrusore si è posizionato un opportuno sistema di raffreddamento della massa estrusa (spaghetti) e un sistema di taglio per granulazione.
Il prodotto granulato è stato trattato secondo le comuni procedure di trasformazione del materiale termoplastico, ricorrendo ad essiccazione, qualora la resina lo prevedesse, ed ottenendo i provini per le caratterizzazioni tramite stampaggio ad iniezione su di un impianto Battenfeld BA 950 CDK con forza di chiusura di 90 ton, prevedendo condizioni di stampaggio comunemente applicate in ragione della natura del polimero costituente la matrice della composizione. I provini prima di essere utilizzati per i test di caratterizzazione sono stati opportunamente condizionati in camera climatica secondo norma ASTM D 618.
Sono state approntate alcune formulazioni al fine di raggiungere il target richiesto. In questa sede si riportano i dati relativi a quelle di interesse maggiore per l’applicazione specifica.
La gomma vulcanizzata con 90% di ferrite, utilizzata come riferimento, viene denominata “RIF”. Le formulazioni facenti capo alla presente invenzione vengono denominate X,Y,Z,W. Le composizioni sono quelle riportate in Tabella 1.
Tabella 1
Nello specifico, le componenti delle presenti formulazioni sono:
A (resina base): PA6 (X,Y,Z) (AQ 27000 con numero di viscosità relativa pari a 2,6), PA66 (Radipol A 45 con numero di viscosità pari a 2,6) (W).
B (densificante): tungsteno in polvere (X,Y,Z,W).
C (modificante): elastomero etilene-propilene diene non coniugato modificato con anidride maleica (Royaltuf 498) (X,Y,Z,W).
D (rinforzo): fibre vetro.
E (ausiliari di processo): mistura di fenolo stericamente impedito (Irganox 1098) e calcio stearato in rapporto 1:2.
Per quanto concerne le proprietà fisiche, termiche e meccaniche, i dati sono riportati in Tabella 2, ponendoli a confronto con il materiale di riferimento. I test meccanici sono relativi a prove di sforzo in flessione.
Tabella 2
I parametri acustici più significativi che caratterizzano un materiale da impiegare nel “backing” sono l’impedenza acustica e l’attenuazione.
L’impedenza acustica Z è definita come il prodotto tra la densità ρ e la velocità del suono nel mezzo di propagazione e rappresenta il parametro determinante nel passaggio di un’onda acustica attraverso l’interfaccia tra due mezzi differenti. Nel caso specifico preso in esame sono sconsigliabili livelli troppo elevati o troppo bassi di impedenza. Un valore considerato soddisfacente è compreso tra 4-8 MRayl. Applicazioni diverse o in range differenti di frequenze potrebbero richiedere altri valori di impedenza, ottenibili tramite delle opportune formulazioni, sempre rimanendo nell’ambito della presente invenzione.
L’attenuazione è definita come perdita di energia acustica da parte del fascio sonoro nella fase di propagazione, ed è principalmente dovuta a due fenomeni: scattering (Rayleigh, diffusione) e di assorbimento (effetto termico, isteresi anelastica, rilassamento, trasformazione a livello molecolare in generale).
Nel caso preso in esame, di un “backing” per trasduttori ad ultrasuoni, un buon valore di attenuazione può essere considerato di 6-7 dB/mm@5MHz; tuttavia, un assorbimento più elevato è comunque preferibile poiché potrebbe consentire l’utilizzo del materiale anche a spessori più sottili, laddove vi fossero problematiche d’ingombro.
Nella Tabella 3 sono riportati i dati relativi all’impedenza acustica e all’attenuazione a 5 MHz e 2MHz (per i campioni a più alta attenuazione), posti a confronto col materiale di riferimento.
Tabella 3
Dai presenti risultati dell’esperimento si evince che alcune particolari formulazioni (in particolar modo la Z e W) mostrano proprietà acustiche, soprattutto dal punto di vista dell’attenuazione, decisamente migliori rispetto al riferimento. I dati termici e meccanici, inoltre, mostrano delle proprietà sia a temperatura ambiente che a 50°C molto più performanti del riferimento; ciò contribuisce a risolvere le problematiche relative ai cedimenti riscontrati sul materiale di riferimento. Inoltre, sebbene i campioni della presente invenzione si prestino senza problemi anche a successive lavorazioni o rettifiche all’utensile, è possibile sfruttare la composizione termoplastica per ottenere parti stampate ad iniezione, velocizzando, facilitando e rendendo più economico il processo di ottenimento del manufatto o del semilavorato.

Claims (13)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Una composizione termoplastica comprendente: • almeno un polimero termoplastico A in quantità compresa tra 2% e 75% in peso; • almeno un agente densificante B in quantità compresa tra 15% e 95% in peso; • almeno un agente modificante C in quantità compresa tra 0% e 60% in peso; • cariche e/o rinforzi D in quantità compresa tra 0% e 60% in peso; • ausiliari di processo E in quantità compresa tra 0 % e 10% in peso.
  2. 2. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto almeno un polimero termoplastico A è presente in percentuali comprese tra 3% e 50% in peso.
  3. 3. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto almeno un agente densificante B è presente in percentuali comprese tra 75% e 85% in peso.
  4. 4. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto almeno un modificante C è presente in percentuali comprese tra 2% e 15% in peso.
  5. 5. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette cariche e/o rinforzi D sono presenti in percentuali comprese tra 0% e 25% in peso.
  6. 6. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti ausiliari di processo E sono presenti in percentuali comprese tra 0% e 5% in peso.
  7. 7. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, avente la seguente composizione in peso: componente A 12.00±1.0%, componente B 80±5.0%, componente C 7.50±1.0%, componente E 0.5±0.1%.
  8. 8. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, avente la seguente composizione in peso: componente A 5.0±0.5%, componente B 80±5.0%, componente C 10±1.0%, componente D 5.0±0.5%.
  9. 9. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, avente la seguente composizione in peso: componente A 7.0±1.0%, componente B 80±5.0%, componente C 7.50±1.0%, componente D 5.0±0.5%, componente E 0.5±0.1%.
  10. 10. Una composizione termoplastica secondo la rivendicazione 1, avente la seguente composizione in peso: componente A 7.50±1.0%, componente B 80±5.0%, componente C 7.50±1.0%, componente D 5.0±0.5%.
  11. 11. Uso di una composizione termoplastica secondo una delle rivendicazioni 1-10 per la preparazione di trasduttori acustici.
  12. 12. Uso di una composizione termoplastica secondo una delle rivendicazioni 1-10 per la preparazione di “backing” acustici.
  13. 13. Uso di una composizione termoplastica secondo una delle rivendicazioni 1-10 per la preparazione di “backing” di trasduttori acustici ad ultrasuoni.
IT000407A 2008-03-10 2008-03-10 Composizione di resina termoplastica dalle migliorate proprieta acustiche. ITMI20080407A1 (it)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000407A ITMI20080407A1 (it) 2008-03-10 2008-03-10 Composizione di resina termoplastica dalle migliorate proprieta acustiche.
AT08157827T ATE447225T1 (de) 2008-03-10 2008-06-09 Thermoplastische harzzusammensetzung mit verbesserten akustischen eigenschaften
DE602008000248T DE602008000248D1 (de) 2008-03-10 2008-06-09 Thermoplastische Harzzusammensetzung mit verbesserten akustischen Eigenschaften
EP08157827A EP2101315B1 (en) 2008-03-10 2008-06-09 Thermoplastic resin composition with improved acoustic properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000407A ITMI20080407A1 (it) 2008-03-10 2008-03-10 Composizione di resina termoplastica dalle migliorate proprieta acustiche.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITMI20080407A1 true ITMI20080407A1 (it) 2009-09-11

Family

ID=40292867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT000407A ITMI20080407A1 (it) 2008-03-10 2008-03-10 Composizione di resina termoplastica dalle migliorate proprieta acustiche.

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2101315B1 (it)
AT (1) ATE447225T1 (it)
DE (1) DE602008000248D1 (it)
IT (1) ITMI20080407A1 (it)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010029283A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium
US20210163727A1 (en) * 2018-04-13 2021-06-03 Imerys Usa, Inc, Composites for reducing noise
JP7333684B2 (ja) * 2018-04-26 2023-08-25 三菱鉛筆株式会社 超音波探触子
ES2958164A1 (es) * 2022-07-05 2024-02-02 Consejo Superior Investigacion Un método de fabricación de un material compuesto pasivo para un transductor ultrasónico

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995500B2 (en) * 2003-07-03 2006-02-07 Pathfinder Energy Services, Inc. Composite backing layer for a downhole acoustic sensor
JP4319644B2 (ja) * 2004-06-15 2009-08-26 株式会社東芝 音響バッキング組成物、超音波プローブ、及び超音波診断装置
JP4181103B2 (ja) * 2004-09-30 2008-11-12 株式会社東芝 超音波プローブおよび超音波診断装置
JP4171038B2 (ja) * 2006-10-31 2008-10-22 株式会社東芝 超音波プローブおよび超音波診断装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2101315B1 (en) 2009-10-28
EP2101315A1 (en) 2009-09-16
DE602008000248D1 (de) 2009-12-10
ATE447225T1 (de) 2009-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Effects of talc on the mechanical and thermal properties of polylactide
KR102597732B1 (ko) 액정 폴리에스테르 수지 조성물 및 성형체
Hwang et al. Fiber aspect ratio effect on mechanical and thermal properties of carbon fiber/ABS composites via extrusion and long fiber thermoplastic processes
Hassen et al. Utilization of chicken eggshell waste as a bio-filler for thermoplastic polymers: thermal and mechanical characterization of polypropylene filled with naturally derived CaCO3
JP2022140507A (ja) ペレットおよび成形体
Altay et al. Synergistic effects of graphene nanoplatelets in thermally conductive synthetic graphite filled polypropylene composite
Zegaoui et al. High‐performance polymeric materials with greatly improved mechanical and thermal properties from cyanate ester/benzoxazine resin reinforced by silane‐treated basalt fibers
Xiao et al. Dispersion and mechanical properties of polypropylene/multiwall carbon nanotubes composites obtained via dynamic packing injection molding
Zhao et al. Crystallization, mechanical, and fracture behaviors of spherical alumina‐filled polypropylene nanocomposites
Chen et al. Simultaneous improvement of strength and toughness in fiber reinforced isotactic polypropylene composites by shear flow and a β-nucleating agent
ITMI20080407A1 (it) Composizione di resina termoplastica dalle migliorate proprieta acustiche.
JP2008222955A (ja) 熱伝導性樹脂組成物及び熱伝導性樹脂成形体
JP5012007B2 (ja) ポリアリ−レンスルフィド樹脂組成物の製造方法
JP2015105380A (ja) ポリエステル組成物
Sahin et al. Comparison of the mechanical, thermomechanical, thermal, and morphological properties of pumice and calcium carbonate‐filled poly (phenylene sulfide) composites
WO2005003238A1 (ja) 導電性樹脂組成物
Manchanda et al. Morphological studies and thermo‐mechanical behavior of polypropylene/sepiolite nanocomposites
Arslan et al. Effect of fiber amount on mechanical and thermal properties of (3-aminopropyl) triethoxysilane treated basalt fiber reinforced ABS composites
Poornima et al. Influence of basalt fiber and maleic anhydride on the mechanical and thermal properties of polypropylene
Liu et al. Promotion of the mechanical properties and thermal conductivity of epoxy by low Si3N4 whisker content and its mechanisms
Abou‐Kandil et al. Effect of different types of carbon black on the mechanical and acoustic properties of ethylene–propylene–diene rubber
Kumar et al. Development of 3D printable cenosphere‐reinforced polyethylene terephthalate glycol (PETG) filaments for lightweight structural applications
KR101286970B1 (ko) 전자파 차폐용 폴리프로필렌계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 자동차용 부품
Sengupta et al. Lauric acid coated fly ash as a reinforcement in recycled polymer matrix composites
Ribeiro et al. Fire reaction and mechanical performance analyses of polymer concrete materials modified with micro and nano alumina particles