JP2552968B2 - Underwater ultrasonic absorber - Google Patents

Underwater ultrasonic absorber

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JP2552968B2 JP3232188A JP23218891A JP2552968B2 JP 2552968 B2 JP2552968 B2 JP 2552968B2 JP 3232188 A JP3232188 A JP 3232188A JP 23218891 A JP23218891 A JP 23218891A JP 2552968 B2 JP2552968 B2 JP 2552968B2
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佐藤  誠
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超音波吸収材に関し、特
に水中の超音波を吸収減衰させる水中超音波吸収材に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic absorber, and more particularly to an underwater ultrasonic absorber that absorbs and attenuates ultrasonic waves in water.

【0002】[0002]

【従来技術】近年目覚ましい発展をとげた超音波診断装
置の性能測定は、性能測定法通則(JIS T 150
1)に従って水槽中で行われる。この場合に使用する水
槽は、不必要な超音波の反射を防止し得る構造とする必
要がある。そこで、従来不要な超音波の反射を防止する
ために、水槽の内壁面に水中超音波吸収材を装着するこ
とが行われている。
2. Description of the Related Art The performance measurement of an ultrasonic diagnostic apparatus, which has made remarkable progress in recent years, is performed according to the general rule of performance measurement method (JIS T 150
It is carried out in an aquarium according to 1). The water tank used in this case must have a structure that can prevent unnecessary reflection of ultrasonic waves. Therefore, conventionally, in order to prevent unnecessary reflection of ultrasonic waves, an underwater ultrasonic absorber is attached to the inner wall surface of the water tank.

【0003】このような水中超音波吸収材(以下単に吸
音材という)には、一般に水中の超音波の反射を防止し
て超音波診断装置の性能の測定精度を高める必要から、
音響インピーダンスを水と同程度にすること(水と吸音
材の界面における超音波の反射を防止するため)、及び
吸音材の単位厚さ当たりの超音波の減衰率を大きくする
ことが要求される。
In such an underwater ultrasonic absorbing material (hereinafter simply referred to as a sound absorbing material), it is generally necessary to prevent reflection of ultrasonic waves in water to improve the measurement accuracy of the performance of the ultrasonic diagnostic apparatus.
It is required to make the acoustic impedance comparable to that of water (to prevent the reflection of ultrasonic waves at the interface between water and the sound absorbing material), and to increase the attenuation rate of ultrasonic waves per unit thickness of the sound absorbing material. .

【0004】従来、このような吸音材としては、平均粒
子径が0.5〜20μmのシリカを53〜65重量%含
有するシリコーンゴムが用いられていた(例えば、特公
昭60ー186894号公報)。
Conventionally, a silicone rubber containing 53 to 65% by weight of silica having an average particle size of 0.5 to 20 μm has been used as such a sound absorbing material (for example, Japanese Patent Publication No. 186894/60). .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな吸音材は音響インピーダンスが水に非常に近いもの
の、減衰率が十分でないために厚くしなければならず、
不経済となるという欠点があった。
However, although such a sound absorbing material has an acoustic impedance very close to that of water, it must be made thick because the attenuation factor is not sufficient.
It had the drawback of being uneconomical.

【0006】本発明者等は係る欠点を解決すべく鋭意検
討した結果、各々、水と略同一の音響インピーダンスを
有する2枚のシリコーンゴムを上下2層に積層すると共
に、上層の超音波減衰率を下層より小さくすることによ
り、吸音材としての全体の減衰率を従来の吸音材の2倍
近くに高めることができるということを見出し本発明に
到達した。従って、本発明の目的は音響インピーダンス
が水に近い上、超音波減衰率に優れた水中超音波吸収材
を提供することにある。
As a result of diligent studies to solve the above drawbacks, the inventors of the present invention have laminated two silicone rubbers each having an acoustic impedance substantially the same as that of water in upper and lower layers and ultrasonic attenuation rate of the upper layer. The inventors have found that by making the thickness smaller than that of the lower layer, it is possible to increase the overall damping rate of the sound absorbing material to nearly twice that of the conventional sound absorbing material, and arrived at the present invention. Therefore, an object of the present invention is to provide an underwater ultrasonic absorber having an acoustic impedance close to that of water and an excellent ultrasonic attenuation factor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
上下2層に積層したシリコーンゴムからなる水中超音波
吸収材であって、上層と下層の音響インピーダンスが略
同一であると共に、上層のシリコーンゴムの超音波減衰
率が下層のシリコーンゴムの超音波減衰率より小さいこ
とを特徴とする水中超音波吸収材によって達成された。
SUMMARY OF THE INVENTION The above objects of the present invention are as follows.
An underwater ultrasonic absorber made of silicone rubber laminated in two layers, the acoustic impedance of the upper layer and that of the lower layer are substantially the same, and the ultrasonic attenuation factor of the upper layer silicone rubber is the ultrasonic attenuation of the lower layer silicone rubber. Achieved by an underwater ultrasonic absorber characterized by less than the rate.

【0008】一般に、物質界面における超音波の反射
は、界面における各々の物質の音響インピーダンスの差
が大きくなるにしたがって大きくなるので超音波の反射
を防止し吸音効果を大きくするためには、界面を形成す
る各々の物質の音響インピーダンスを等しくすることが
望まれる。
Generally, the reflection of ultrasonic waves at a material interface increases as the difference in the acoustic impedance of each material at the interface increases. Therefore, in order to prevent the reflection of ultrasonic waves and increase the sound absorption effect, It is desirable to make the acoustic impedance of each substance formed equal.

【0009】従って本発明の吸音材においては、水と吸
音材の界面における超音波の反射を防止し吸音効果を大
きくする観点から、水の音響インピーダンスと同等にす
ることのできるシリコーンゴムを使用する。
Therefore, in the sound absorbing material of the present invention, from the viewpoint of preventing the reflection of ultrasonic waves at the interface between water and the sound absorbing material and increasing the sound absorbing effect, silicone rubber that can be made equivalent to the acoustic impedance of water is used. .

【0010】音響インピーダンスとは、物質中を伝わる
音波の速度(音速:Vm/秒)と物質の密度(ρ:Kg
/m3 )との積で表される、物質の性質の一つであり、
例えば水の音響インピーダンスは、20〜45℃の範囲
では(1.48〜1.52)×106 (Kg/m2
秒)である。
Acoustic impedance is the velocity of a sound wave propagating through a substance (sound velocity: Vm / sec) and the density of the substance (ρ: Kg).
/ M 3 ), which is one of the properties of a substance,
For example, the acoustic impedance of water is (1.48 to 1.52) × 10 6 (Kg / m 2 ·
Seconds).

【0011】本発明の吸音材においては、後記する如
く、吸音材の減衰率(単位厚さ当たりの超音波の減衰量
(吸音量))を大きくするために、上下2層構造のシリ
コーンゴムとするが、水と接する上層の音響インピーダ
ンスを水の音響インピーダンスと同等にするためにシリ
コーンゴムにシリカを含有させる。含有させるシリカの
量は、使用する温度の水の音響インピーダンスに合わ
せ、50〜65重量%の範囲で適宜調整する。
In the sound absorbing material of the present invention, as will be described later, in order to increase the attenuation rate of the sound absorbing material (attenuation amount of ultrasonic waves per unit thickness (absorption volume)), a silicone rubber having a two-layer structure is used. However, in order to make the acoustic impedance of the upper layer in contact with water equal to that of water, the silicone rubber contains silica. The amount of silica to be contained is appropriately adjusted within the range of 50 to 65% by weight according to the acoustic impedance of water at the temperature used.

【0012】本発明においては、上層と下層の界面にお
ける超音波の反射を防止するために上層と下層の音響イ
ンピーダンスを略等しくする。この調整は、上層のシリ
コーンゴムの音響インピーダンスをAとし、下層のシリ
コーンゴムの音響インピーダンスをBとした場合に、A
/B=0.97〜1.03の範囲となるように下層のシ
リコーンゴムにシリカを含有させることにより容易に行
うことができる。特に超音波の反射を完全に防止する観
点からA/B=1とすることが好ましい。
In the present invention, the acoustic impedances of the upper layer and the lower layer are made substantially equal in order to prevent reflection of ultrasonic waves at the interface between the upper layer and the lower layer. This adjustment is A when the acoustic impedance of the upper silicone rubber is A and the acoustic impedance of the lower silicone rubber is B.
This can be easily performed by incorporating silica into the lower silicone rubber so that /B=0.97 to 1.03. In particular, it is preferable to set A / B = 1 from the viewpoint of completely preventing the reflection of ultrasonic waves.

【0013】本発明に使用するシリコーンゴムは特に限
定されるものではなく、公知のシリコーンゴムを適宜選
択して使用することができる。シリコーンゴムは有機基
としてメチル基及びビニル基を有するポリオルガノシロ
キサンのベースポリマーにシリカを配合し、硬化させる
ことにより容易に得ることができる。
The silicone rubber used in the present invention is not particularly limited, and a known silicone rubber can be appropriately selected and used. The silicone rubber can be easily obtained by blending silica into a base polymer of polyorganosiloxane having a methyl group and a vinyl group as an organic group and curing it.

【0014】上記の硬化法としては、重合度5,000
〜10,000のベースポリマー(ミラブル型シリコー
ンゴム)に有機過酸化物を作用させる方法又は重合度5
0〜2,000のベースポリマー(液状シリコーンゴ
ム)とポリオルガノハイドロジェンシロキサンとを白金
触媒の存在下に反応させる方法等を挙げることができ
る。
As the above curing method, the degree of polymerization is 5,000.
Method of reacting organic peroxide with base polymer (millable silicone rubber) of 10,000 to 10,000 or degree of polymerization 5
Examples thereof include a method of reacting a base polymer (liquid silicone rubber) of 0 to 2,000 with a polyorganohydrogensiloxane in the presence of a platinum catalyst.

【0015】本発明において使用するシリカは、音響イ
ンピーダンスを調整し或いは減衰率を大きくする観点か
ら、乾式シリカ、湿式シリカ、石英粉末等を使用するこ
とが好ましい。特に、上層に含有させるシリカは、シリ
コーンポリマーとシリカの界面における超音波の反射を
防止する観点から0.5〜5μmの粒子径のシリカを使
用する。又、下層に含有させるシリカは、超音波の減衰
率を上層より大きくする観点から25〜50μmの粒子
径のものを使用する。
The silica used in the present invention is preferably dry silica, wet silica, quartz powder or the like from the viewpoint of adjusting the acoustic impedance or increasing the attenuation rate. In particular, as the silica contained in the upper layer, silica having a particle size of 0.5 to 5 μm is used from the viewpoint of preventing reflection of ultrasonic waves at the interface between the silicone polymer and silica. The silica contained in the lower layer has a particle size of 25 to 50 μm from the viewpoint of increasing the attenuation factor of ultrasonic waves as compared with the upper layer.

【0016】下層ではシリコーンポリマーとシリカの界
面において超音波の反射が生じるため上層と下層の界面
において超音波の反射が生じることとなるが、反射され
た超音波は上層によって吸収されるので、再度水中に伝
播することがなく、吸音材全体の減衰率を大きくするこ
とができる。
In the lower layer, since ultrasonic waves are reflected at the interface between the silicone polymer and silica, ultrasonic waves are reflected at the interface between the upper layer and the lower layer. However, since the reflected ultrasonic waves are absorbed by the upper layer, the reflected ultrasonic waves are again generated. It is possible to increase the attenuation rate of the entire sound absorbing material without propagating in water.

【0017】シリカをシリコーンゴムに含有させる方法
は、硬化反応をさせる前にベースポリマーに添加し混合
すること等によって容易に行うことができる。本発明の
吸音材は、ベースポリマーとしてミラブル型シリコーン
ゴムを使用した場合には、前記ベースポリマーにシリカ
及び必要に応じてアルコキシシラン、シロキサン類等の
湿潤剤或いはその他の添加剤を加えて混練した後、有機
過酸化物等の架橋剤を加えて混合し、押し出し成形等に
よってシート状に成形して室温で硬化させることにより
容易に得ることができる。
The method of incorporating silica into the silicone rubber can be easily carried out by adding it to the base polymer and mixing it before the curing reaction. When the millable silicone rubber is used as the base polymer, the sound absorbing material of the present invention is kneaded by adding silica and optionally a wetting agent such as alkoxysilane or siloxane or other additives to the base polymer. After that, a crosslinking agent such as an organic peroxide is added and mixed, and the mixture can be easily obtained by molding into a sheet by extrusion molding or the like and curing at room temperature.

【0018】一方、ベースポリマーとして前記の液状シ
リコーンゴムを使用した場合には、前記ベースポリマー
にシリカ及びビニル基含有シリコーンレジン等の補強剤
或いはその他の添加剤を加えて混練した後、白金触媒等
の触媒を添加して混合し、上記同様にシート状に成形し
て加熱硬化させることにより、本発明の吸音材を得るこ
とができる。又、上下2層構造とすることは、下層をシ
ート状に成形して硬化させた後、更に、該下層の上に上
層をシート状に成形させて硬化させることにより、接着
剤を使用することなく、容易に行うことができる。
On the other hand, when the above-mentioned liquid silicone rubber is used as the base polymer, a reinforcing agent such as silica and vinyl group-containing silicone resin or other additives are added to the base polymer, and the mixture is kneaded, followed by platinum catalyst or the like. The sound absorbing material of the present invention can be obtained by adding and mixing the catalyst of (1), mixing in the same manner as above, and curing by heating. In addition, the upper and lower two-layer structure means that the lower layer is formed into a sheet shape and cured, and then the upper layer is formed into a sheet shape and cured on the lower layer to use an adhesive. Without, it can be done easily.

【0019】上記の如く、上層と下層の間に接着剤を使
用しない場合には、接着剤層と上層等との界面における
超音波の反射が生じない。本発明においては、吸音材と
しての減衰率を大きくするという観点から、上層と下層
の厚さの比(上層/下層)を0.2〜1となるようにす
ることが好ましい。
As described above, when no adhesive is used between the upper layer and the lower layer, the reflection of ultrasonic waves does not occur at the interface between the adhesive layer and the upper layer. In the present invention, it is preferable that the ratio of the thicknesses of the upper layer and the lower layer (upper layer / lower layer) is 0.2 to 1 from the viewpoint of increasing the attenuation rate as the sound absorbing material.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明の吸音材は、各層が異なる粒子径
のシリカを含有するシリコンゴムからなる2層構造を有
しているので、音響インピーダンスが水に近い上水槽内
における超音波の減衰率を極めて大きくすることができ
る。
Since the sound absorbing material of the present invention has a two-layer structure in which each layer is made of silicon rubber containing silica having different particle diameters, attenuation of ultrasonic waves in a water tank having an acoustic impedance close to that of water is achieved. The rate can be very large.

【0021】[0021]

【実施例】以下に本発明を実施例によって更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
尚、添加量を示す「部」は「重量部」を示す。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
In addition, "part" indicating the addition amount indicates "part by weight".

【0022】実施例1.分子鎖両末端がジメチル基で封
鎖されていると共に、粘度が600cpであり、ビニル
基含有量が0.015mol/100gであるジメチル
ポリシロキサン96部に、分子鎖両末端がトリメチルシ
リル基で封鎖されていると共にハイドロジェン基含有量
が0.005mol/gのメチルハイドロジェンポリシ
ロキサン4部を混合してベース材を調整した。
Example 1. Both ends of the molecular chain were blocked with dimethyl groups, 96 parts of dimethylpolysiloxane having a viscosity of 600 cp and a vinyl group content of 0.015 mol / 100 g were blocked with trimethylsilyl groups at both ends. In addition, 4 parts of methylhydrogenpolysiloxane having a hydrogen group content of 0.005 mol / g was mixed to prepare a base material.

【0023】得られたベース材100部に平均粒子径
1.4μmの石英粉末131部(56.7重量%)を加
え、混練して上層用のベースコンパウンドを調製した。
更に、前記ベース材100部に平均粒子径34.5μm
の石英粉末119部(54.3重量%)を加え、混練し
て下層用のベースコンパウンドを調製した。
131 parts (56.7% by weight) of quartz powder having an average particle diameter of 1.4 μm was added to 100 parts of the obtained base material and kneaded to prepare a base compound for the upper layer.
Further, 100 parts of the base material has an average particle diameter of 34.5 μm.
119 parts (54.3% by weight) of the quartz powder of No. 1 were added and kneaded to prepare a base compound for the lower layer.

【0024】得られた下層用のベースコンパウンド及び
上層用のベースコンパウンドの各々に白金触媒を添加し
て混合した後、各々のベースコンパンドを真空容器に入
れ、減圧脱泡して各々の成形用コンパウンドを調製し
た。次いで、得られた下層用の成形コンパウンドを縦1
00mm、横100mm及び深さ3mmの金型に注入
し、120℃で5分間プレスしてシート状に成形した。
After adding and mixing a platinum catalyst to each of the obtained base compound for the lower layer and base compound for the upper layer, each base compound was placed in a vacuum vessel and defoamed under reduced pressure to obtain each molding compound. Was prepared. Then, the obtained molding compound for the lower layer is lengthwise 1
It was poured into a mold having a size of 00 mm, a width of 100 mm and a depth of 3 mm, and pressed at 120 ° C. for 5 minutes to form a sheet.

【0025】次いで、得られたゴムシートを縦100m
m、横100mm及び深さ4mmの金型の中に置き、そ
の上から上層用の成形コンパウンドを注入して、再度1
20℃で15分間プレスし成形した後、150℃で1時
間加熱硬化させて2層構造のゴムシートからなる吸音材
を作製した。
Then, the obtained rubber sheet is 100 m in length.
m, width 100 mm, and depth 4 mm, place in a mold, pour molding compound for upper layer from above, and repeat 1
After pressing and molding at 20 ° C. for 15 minutes, it was heated and cured at 150 ° C. for 1 hour to produce a sound absorbing material made of a rubber sheet having a two-layer structure.

【0026】30℃における上層と下層の密度をJIS
C−2123に従って求め、次に30℃における上層と
下層の音速を音速測定装置(シングアラウンド式音速測
定装置UVM−2型:超音工業株式会社製の商品名)に
よって測定し、得られた密度と音速の積から上層と下層
の音響インピーダンスを求めたところ、上層は1.51
×106 (Kg/m2 ・秒)下層は1.50×10
6 (Kg/m2 ・秒)であった。
The densities of the upper and lower layers at 30 ° C. are determined by JIS
C-2123, and then the sonic velocities of the upper layer and the lower layer at 30 ° C. were measured by a sonic velocity measuring device (single-around type sonic velocity measuring device UVM-2 type: trade name of Ultrasonic Industries Co., Ltd.), and the obtained density was obtained. The acoustic impedance of the upper and lower layers was calculated from the product of
× 10 6 (Kg / m 2 · sec) The lower layer is 1.50 × 10
It was 6 (Kg / m 2 · sec).

【0027】次に、水槽中に30℃の水を満たし、超音
波発振器(ファンクションゼネレータ・FG−350:
岩通電子株式会社製の商品名)によって水中で5MHz
の超音波を発生させ、超音波が吸音材を透過する前と後
の超音波の振幅の大きさを超音波受振器(オシロスコー
プ・VP−5204A:松下電器産業株式会社製の商品
名)により測定したところ、30℃の水中における超音
波の減衰率は−1.9db/mm/MHzであった。
Next, the water tank is filled with water at 30 ° C., and an ultrasonic oscillator (function generator FG-350:
5 MHz in water by the Iwatsu Electronics Co., Ltd. product name)
Of the ultrasonic wave is generated, and the amplitude of the ultrasonic wave before and after the ultrasonic wave passes through the sound absorbing material is measured by an ultrasonic geophone (oscilloscope VP-5204A: trade name of Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.). Then, the attenuation rate of ultrasonic waves in water at 30 ° C. was −1.9 db / mm / MHz.

【0028】比較例1.実施例1で調製した上層用の成
形コンパウンドを、縦100mm、横100mm及び深
さ4mmの金型に注入し、120℃で15分間プレスし
てシート状に成形した。得られたシートを更に150℃
で1時間加熱硬化させてシリコーンゴムシートを得た。
得られたシリコーンゴムシートについて、実施例1と全
く同様にして減衰率を測定したところ、−0.8db/
mm/MHzであった。
Comparative Example 1. The molding compound for the upper layer prepared in Example 1 was poured into a mold having a length of 100 mm, a width of 100 mm and a depth of 4 mm, and pressed at 120 ° C. for 15 minutes to form a sheet. The obtained sheet is further heated at 150 ° C.
It was heat-cured for 1 hour to obtain a silicone rubber sheet.
When the attenuation rate of the obtained silicone rubber sheet was measured in the same manner as in Example 1, it was -0.8 db /
It was mm / MHz.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 上下2層に積層したシリコーンゴムから
なる水中超音波吸収材であって、上層と下層の音響イン
ピーダンスが略同一であると共に、上層のシリコーンゴ
ムの超音波減衰率が下層のシリコーンゴムの超音波減衰
率より小さいことを特徴とする水中超音波吸収材。
1. An underwater ultrasonic absorber comprising silicone rubber laminated in two layers, the acoustic impedance of the upper layer and that of the lower layer being substantially the same, and the ultrasonic attenuation factor of the silicone rubber of the upper layer being silicone of the lower layer. An underwater ultrasonic absorber characterized by being smaller than the ultrasonic attenuation factor of rubber.
【請求項2】 上層が、粒子径0.5〜5μmのシリカ
を50〜65重量%含有するシリコーンゴムである請求
項1に記載の水中超音波吸収材。
2. The underwater ultrasonic absorber according to claim 1, wherein the upper layer is a silicone rubber containing 50 to 65% by weight of silica having a particle diameter of 0.5 to 5 μm.
【請求項3】 下層が、粒子径25〜50μmのシリカ
を50〜65重量%含有するシリコーンゴムである請求
項1又は2に記載の水中超音波吸収材。
3. The underwater ultrasonic absorber according to claim 1, wherein the lower layer is a silicone rubber containing 50 to 65% by weight of silica having a particle diameter of 25 to 50 μm.
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