DE60028714T2

DE60028714T2 - Membran für Lautsprechergerät

Info

Publication number: DE60028714T2
Application number: DE60028714T
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Shimotsuga-gun Ishihara; Takeshi Imaichi-shi Aoki; Satoshi Utsunomiya-shi Iwasaki; 101 Sharman-Honcho Hirotoshi Utsunomiya-shi Kakuta
Original assignee: JSP Corp
Current assignee: JSP Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: HK1039241A1; US20010050194A1; EP1113704A3; EP1113704B1; US6543573B2; EP1113704A2; JP2001189990A; DE60028714D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran für ein Lautsprechergerät, ein Lautsprechergerät, ein Lautsprechersystem enthaltend solch ein Lautsprechergerät und ein Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Leichtgewichtige Materialien mit hohem Modul und erheblichen internen Verlusten werden für Lautsprechermembranen als geeignet angesehen. Auf Faserstoffausgangsmaterialien basierende Materialien wurden herkömmlich aufgrund ihres geringen Gewichts und ihres erheblichen internen Verlustes am häufigsten als Lautsprechermembran eingesetzt. Aufgrund neuerer Bedenken hinsichtlich der aus Abholzung resultierenden Umweltzerstörung wurden jedoch weitere leichtgewichtige Materialien mit hohem Modul entwickelt. Insbesondere wurden viele Lautsprechermembranen aus synthetischen Harzen entwickelt und es ist bekannt, dass das Gewicht verringert und der Modul verbessert werden kann, indem synthetische Harze und Schäume aus z.B. Polystyrol oder Polypropylen wie auch Verbundwerkstoffe aus solchen synthetischen Harzen oder synthetischen Harzschäumen und anderen Materialien für derartige Membranen eingesetzt werden.
Das Dokument US 4487877 beschreibt eine Lautsprechermembran enthaltend einen Verbundfilm, der durch Kombination eines Verstärkungsmaterials wie Glimmer, einem Nadel- oder Faserfüllstoff oder Talcum mit einem Polybisphenolphthalatharz bestehend aus einer aromatischen Dicarboxylsäure und einem dihydrischen Phenol hergestellt worden ist.
Es werden neue Lautsprechergeräte benötigt, die höhere Verstärkerleistungen aufweisen und der Verwendung in einer Vielzahl von Umgebungen widerstehen, wie Lautsprechergeräte für Autoradios, die unter schwierigen Bedingungen mit sich ändernden Temperaturen verwendet werden. Lautsprechermembrane sollten von daher eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit aufweisen und bei Veränderungen der Temperatur nur geringen Veränderungen in den akustischen Eigenschaften unterliegen. Obwohl Polystyrolharze einen hohen Modul aufweisen und preiswert sind, ist jedoch ihre Wärmewiderstandsfähigkeit problematisch und ein daraus resultierendes Problem ist es, dass Membrane aus Polystyrolharz eine erhebliche Modulverringerung bei erhöhter Temperatur erleiden. Obwohl Polypropylenharze kristalline Harze mit einem relativ hohen Schmelzpunkt sind, sind die Harzeigenschaften erheblich temperaturabhängig. Ein resultierendes Problem ist es, dass Veränderungen in der Temperatur Veränderungen in der Akustik von aus Polypropylenharzen hergestellten Membranen hervorrufen können. Darüber hinaus ist es ein Vorteil von Membranen umfassend Polystyrolharz oder Polypropylenharzschäume, dass sie weniger wiegen als Membrane, die aus ungeschäumten synthetischen Harzen hergestellt sind, jedoch ist die Festigkeit geringer.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf das Vorangegangene ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine bessere Lautsprechermembran zu schaffen, die weniger wiegt, höhere Festigkeit und Modul aufweist und die geringere Eigenschaftsveränderung als Ergebnis von Temperaturveränderungen zeigt, wie auch ein Lautsprechergerät, welches sich durch den Einsatz einer solchen Lautsprechermembran auszeichnet und ein Lautsprechersystem umfassend solch ein Lautsprechergerät.
Erfindungsgemäß wird eine Membran für einen Lautsprecher mit den im Anspruch 1 beanspruchten Merkmalen und ein Verfahren zur Herstellung einer Membran für einen Lautsprecher wie in Anspruch 15 beansprucht vorgeschlagen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 und 16 bis 20 angegeben.
Das Lautsprechergerät der vorliegenden Erfindung ist ein Lautsprechergerät umfassend eine Membran und einen Mechanismus zum Antrieb der Membran, wobei die zuvor erwähnte Membran vorzugsweise einen 0,5 bis 10 mm dicken aromatischen Polycarbonatharzschaum mit einer Dichte von 0,03 bis 0,6 g/cm³ umfasst. Die Membran des Lautsprechergeräts der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Schäumens einer aromatischen Polycarbonatharzschaumfolie oder Platte der Spannungselastizitätsmodul der Schaumfolie oder Platte beträgt vorzugsweise mindestens 1 MPa bei Temperaturen von 25°C, 50°C, 80°C und 105°C und der tanδ der Schaumfolie oder Platte beträgt bevorzugt mindestens 0,02 in einem Temperaturbereich zwischen 25 bis 105°C während der Messung der dynamischen Viskoelastizität in Biegetests, die Oszillationsbelastungen der Frequenz 1 Hz ausüben. Die Membran umfasst die Schritte des Schäumens einer aromatischen Polycarbonatharzschaumfolie oder Platte und der mittlere Zelldurchmesser der Schaumfolie oder Platte beträgt vorzugsweise 0,05 bis 1 mm und die Menge an Schäummittel, die in dem die Membran bildenden Schaum verbleibt beträgt bevorzugt nicht mehr als 0,3 Mol/kg. Das aromatische Polycarbonatharz, welches die Membran in dem Lautsprechergerät gemäß der Erfindung bildet, umfasst vorzugsweise ein aromatisches Polycarbonatharz, welches aus Bisphenolen erhalten wird und ein aromatisches Polycarbonatharz mit einem viskositätsgemittelten Molekulargewicht von 25.000 bis 70.000 ist bevorzugt. Der prozentuale Anteil an offenen Zellen im aromatischen Polycarbonatharz, welches die Membran im Lautsprechergerät der vorliegenden Erfindung bildet, beträgt vorzugsweise nicht mehr als 50%. Die Membran des Lautsprechergerätes der vorliegenden Erfindung kann einen auf zumindest eine Seite auflaminierten Film oder eine Folie aus einem ungeschäumten thermoplastischen Harz umfassen. Das Lautsprechersystem der vorliegenden Erfindung umfasst ein Lautsprechergerät wie oben beschrieben, welches in einem Gehäuse angebracht ist. Das Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Bildens einer 0,5 bis 10 mm dicken aromatischen Polycarbonatharzschaumfolie oder Platte mit einer Dichte von 0,03 bis 0,6 g/cm³.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Beispiel eines Lautsprechergerätes 2 der vorliegenden Erfindung mit einer konisch geformten Lautsprechermembran 1; und
2 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Detail des Bereichs A aus 1 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der 1 ist 3 ein Rahmen und 4 und 5 sind eine Sicke bzw. ein Dämpfer, die die Membran 1 in dem Rahmen 3 abstützen. 6 ist eine an der Membran angebrachte Schwingspule und 7 ist eine Zentralkappe. 8 ist ein ringförmiger Magnet, 9 ist eine Platte, 10 ist ein Joch und 11 ist ein Pol.
Das Basisharz des aromatischen Polycarbonatharzschaumes, der für die Membran 1 des Lautsprechergerätes 2 bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält mindestens 50 Gew.-% aromatisches Polycarbonat, vorzugsweise mindestens 70 Gew.-% und noch bevorzugter mindestens 80 Gew.-%. Aromatische Polycarbonate sind Polymere mit Carbonatesterverbindungen, die hauptsächlich unter Verwendung von (a) Karbonylhaliden, (b) Carbonatestern und (c) Kohlendioxid oder Carbonaten synthetisiert werden, wobei die direkt mit den Carbonatesterverbindungen verbundenen Kohlenstoffe aromatische Ringkohlenstoffe sind. Aromatische Polycarbonate können durch Verfahren für den Esteraustausch von Carbonatestern wie Dialkylcarbonaten und aromatischen Dihydroxyverbindungen erhalten werden; Verfahren, bei denen es Karbonylhaliden erlaubt wird, in Anwesenheit von Alkalis auf aromatische Dihydroxyverbindungen einzuwirken und ähnliches. Von den aromatischen Polycarbonaten sind aromatische Bisphenolpolycarbonate, die den Einsatz von Bisphenol als aromatische Dihydroxyverbindung ermöglichen, bevorzugt, da sie hervorragende Wärmewiderstandsfähigkeit und Verarbeitbarkeit aufweisen. Beispiele von aromatischen Bisphenolpolycarbonaten enthalten aromatische Polycarbonate, die aus Bisphenolen wie 2,2-bis(4-Oxyphenyl) Propan (Bisphenol A), 2,2-bis(4-Oxyphenyl)Butan, 1,1-bis(4-Oxyphenyl)Cyclohexan, 1,1-bis(4-Oxyphenyl)Isobutan und 1,1-bis(4-Oxyphenyl)Ethan erhalten wurden. Solche aromatischen Polycarbonate können in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden. Die aromatischen Polycarbonate können auch Copolyester sein, die durch Verwendung von zwei oder mehr verschiedenen aromatischen Dihydroxyverbindungen erhalten werden. Das Molekulargewicht des aromatischen Polycarbonats ist bevorzugt ein viskositätsgemitteltes Molekulargewicht von mindestens 25.000 und bevorzugter mindestens 28.000. Das maximale viskositätsgemittelte Molekulargewicht sollte bei etwa 70.000 liegen.
Das viskositätsgemittelte Molekulargewicht wird aus einer Grenzviskosität nach der Schenell's Formel ermittelt: [η] = 1,23 × 10–4 × M0,83 wobei η] die Grenzviskosität darstellt und M für das viskositätsgemittelte Molekulargewicht steht. Die Grenzviskosität [η] wird wie folgt ermittelt. Eine Probe wird bei 20°C in Methylenchlorid aufgelöst, um Lösungen mit variablen Konzentrationen C (g/100 cm³) zu erhalten. Die spezifische Viskosität η_sp einer jeden Lösung wird unter Einsatz eines Ostwald Viskometers gemessen. Wenn die Probe eine unlösliche Masse enthält, wie im Falle einer Mischung aus einem Polycarbonatharz mit einem Polyethylenharz, wird die unlösliche Masse durch Filtration entfernt und das Filtrat wird auf seine spezifische Viskosität gemessen. η_sp/C wird dann gegenüber C aufgetragen. Aus dem Graph wird die Grenzviskosität [η] wie folgt ermittelt:
Zusätzlich zu den aromatischen Polycarbonaten ist es außerdem möglich, andere Harze, Gummi, thermoplastische Elastomere und ähnliches in einem Anteil von weniger als 50 Gew.-% dem geschäumten Basisharz zuzugeben, welches die Membran 1 bildet, um die physikalischen Eigenschaften weiter zu verbessern. Zum Beispiel können Polyesterharze, wie Polyethylenterephtalat und Polybutylenterephtalat beigemischt werden, um alkalische Widerstandsfähigkeit zu schaffen, um die Wärmewiderstandsfähigkeit weiter zu verbessern, um Wasserwiderstandsfähigkeit zu verbessern und ähnliches und Polystyrolharze, Polyethylenharze, Polycarpolactanharze, Methacrylsäureharze, Acry-Nitril-Butadien-Styrol-Copolymere, Methacrylsäurebutadienstyrol-Copolymere, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Styrolacrylsäure-Copolymere, Styrolacrylatester-Styrolblockcopolymere, Styrol-Butadienstyrol-Copolymere, Styrolisoprenstyrol-Blockcopolymere, Styrol-Ethylen-Butylen-Stryrol-Blockcopolymere, Styrol-Ethylen-Propylen-Stryrol-Blockcopolymere und ähnliches können bei Bedarf auch hinzugefügt werden. Ein Mittel zur Verbesserung der Kompatibilität wird vorzugsweise eingesetzt, wenn solche Harze, Gummi und thermoplastische Elastomere geringe Kompatibilität zu aromatischen Polycarbonaten aufweisen.
Die Membran 1 besteht aus einem 0,5 bis 10 mm dicken Schaum, der auf dem zuvor erwähnten aromatischen Polycarbonatharz basiert, mit einer Dichte von 0,03 bis 0,6 g/cm³, obwohl die Dichte vorzugsweise 0,06 bis 0,35 g/cm³ beträgt und weiter bevorzugt 0,10 bis 0,24 g/cm³. Eine Dichte niedriger als 0,03 g/cm³ oder eine Dicke von weniger als 0,5 mm führt zu einer zu geringen Festigkeit und einer unzufriedenstellenden Klangwidergabe, wohingegen eine Dichte größer als 0,6 g/cm³ oder eine Dicke von mehr als 10 mm zu einer zu schweren Membran führen und es nicht erlauben, eine adäquate Klangwidergabe zu erreichen.
Die Membran wird durch Formen der aromatischen Polycarbonatharzschaumfolie oder Platte hergestellt. Die Schaumfolie oder Platte (nachfolgend als Folie bezeichnet) weist einen Spannungselastizitätsmodul von vorzugsweise mindestens 1 MPa und bevorzugter mindestens 1,5 MPa bei Temperaturen von 25°C, 50°C, 80°C und 105°C auf. Der tanδ der Schaumfolie beträgt bevorzugt mindestens 0,02 und bevorzugter mindestens 0,03 bei einer von 25 bis 105°C reichenden Temperatur, wie er während der Messung der dynamischen Viskoelastizität in Biegetests ermittelt wird, die eine Oszillationsbelastung einer Frequenz von 1 Hz ergeben. Ein Spannungselastizitätsmodul von mindestens 1 MPa führt zu einer Lautsprechermembran mit exzellenter Festigkeit und ist besonders gut für die Klangwidergabe. Ein tanδ von mindestens 0,02 bei einer von 25 bis 105°C reichenden Temperatur stellt die Verhinderung von verringertem Schalldruck aufgrund von Temperaturveränderungen sicher, wie sie durch von der Membran erzeugte Wärme hervorgerufen wird. Insbesondere mit neuerlich höherer Verstärkerleistung werden die Lautsprechermembranen häufig heiß. Die Lautsprechermembranen 1 haben von daher ein Spannungselastizitätsmodul von mindestens 1 MPa und ein tanδ von vorzugsweise mindestens 0,02 über einen weiten Temperaturbereich von 25 bis 105°C. Der maximale Spannungselastizitätsmodul liegt bei etwa 10 MPa und der maximale tanδ liegt bei etwa 0,2.
Der zuvor erwähnte Spannungselastizitätsmodul wird in Übereinstimmung mit JIS K 7113 (1981) unter Einsatz eines hantelförmigen Teststücks vom Typ 1 (Messlänge 40 mm) in JIS K 6301 (1975) ermittelt. Die Messungen werden unter Verwendung des Tensilon Spannungstestens, Tensilon Modul UTM-III-500 von Orientec Co., Ltd. unter Testbedingungen vorgenommen, die einen Abstand von 70 mm zwischen den Einspannungen, eine Testgeschwindigkeit von 500 mm/min. und Temperaturen von 25, 50, 80 und 105°C bedingen. Der Spannungselastizitätsmodul bei jeder Temperatur wird in einem Ofen gemessen, der dazu verwendet wird, die Proben auf die gewünschten Temperaturen einzustellen. Um den Spannungselastizitätsmodul der Testproben im Ofen zu messen, werden die Testproben in den Ofen gestellt, die Proben für 5 Minuten auf der gewünschten Temperatur gehalten, sobald diese Temperatur (Messtemperatur) im Ofen erreicht worden ist und der Spannungstest wird durchgeführt, um den Spannungselastizitätsmodul zu ermitteln. Der vorerwähnte tanδ wird ermittelt, indem ein geschäumtes rechtwinkliges Teststück hergestellt wird, welches 48 mm lang und 6 mm breit ist und welches so dick wie die Schaumfolie ist und indem Messungen des Teststückes unter den folgenden Bedingungen unter Einsatz des Messgeräts für die dynamische Viskoelastizität Solids Analyzer RSA II von Rheometric Scientific F. E., Inc. und der zugehörigen 3-Punkt-Biegemessungseinspannungsvorrichtung aufgenommen werden.
Temperatur: 25 bis 105°C
Erwärmungsrate: 0,5°C/min
Biegebelastung: 0,1%
Biegeoszillationsfrequenz: 1 Hz (6,28 rad/s)
Auto-Spannungseinstellfunktion: 20–40 g
Einspannungsintervall der 3-Punkt-Biegeaufspannvorrichung: 44,5 mm
Länge der zentralen Probeklammer der 3-Punkt-Biegeaufspannvorrichtung: 4 mm
Breite der zentralen Probeklammer der 3-Punkt-Biegeaufspannvorrichtung: 6 mm
Länge der Probenendklammer der 3-Punktbiegeaufspannvorrichtung: 4 mm
Breite der Probenendklammer der 3-Punktbiegeaufspannvorrichtung: 6 mm.
Die Teststücke werden unter Einsatz des zuvor erwähnten Messgeräts für die dynamische Viskoelastizität gemessen, um einen kontinuierlichen Kurvengraph zu erhalten, in welchem die Temperatur auf der horizontalen Achse und der tanδ auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Die Werte von tanδ, wie sie in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt sind, sind diese Werte von tanδ bei Temperaturen von 25°C, 50°C, 80°C und 105°C auf dem solchermaßen erhaltenen Kurvengraph.
Die Werte für den Spannungselastizitätsmodul und tanδ können in den zuvor erwähnten Bereichen eingestellt werden, indem die physikalischen Eigenschaften des Basisharzes, die Dichte des Schaumes und die Struktur wie die Zellstruktur kombiniert werden.
Der mittlere Zelldurchmesser der Schaumschicht liegt vorzugsweise bei 0,05 bis 1 mm und die Menge an in dem Schaum (der Membran) verbleibenden Schäummittel beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,3 mol/kg und weiter bevorzugt nicht mehr als 0,15 mol/kg. Der mittlere Zelldurchmesserwird zwischen 0,05 und 1 mm eingestellt, um die Formbarkeit zu verbessern, insbesondere die Thermoformbarkeit, wodurch sichergestellt wird, dass die Wunschform der Membran erhalten wird, wie auch eine bessere akustische Stabilität und attraktivere Erscheinung der Membran. Die Menge an in dem die Membran bildenden Schaum verbleibenden Schäummittel beträgt nicht mehr als 0,3 mol/kg, um Veränderungen der Membranform, der Abmessungen, der Festigkeit und ähnliches über die Zeit zu minimieren wie auch für eine bessere akustische Stabilität.
Der mittlere Zelldurchmesser wird in folgender Weise ermittelt. Ein vertikaler Querschnitt in Breitenrichtung der Schaumfolie wird unter einem Mikroskop vergrößert, um eine vergrößerte Ansicht der beschriebenen Vergrößerung zu erhalten und eine 3.000 μm lange Basislinie wird in Breitenrichtung des Schaums an einer Position 100 μm in Dickenrichtung des Schaums von der Oberfläche des Schaums in der vergrößerten Ansicht eingezeichnet. Die Gesamtzahl an Zellen, die die Basislinie schneiden, wird dann gezählt und der mittlere Zelldurchmesser in Breitenrichtung des Schaums wird durch die nachfolgende Gleichung (1) ermittelt. Eine vergrößerte Ansicht eines vertikalen Querschnittes wird in ähnlicher Weise in Extrusionsrichtung des Schaums erhalten, eine 3.000 μm lange Basislinie wird in Extrusionsrichtung an einer Position 100 μm in Dickenrichtung des Schaums von der Oberfläche des Schaums in der Vergrößerung gezogen und die Gesamtzahl an Zellen, welche die Basislinie schneiden, wird ermittelt, um den mittleren Zelldurchmesser in Extrusionsrichtung des Schaums durch nachstehende Gleichung (1) zu ermitteln. Der Durchschnitt des mittleren Zelldurchmessers in Breiten- und Extrusionsrichtung wird dann als mittlerer Zelldurchmesser der Schaumschicht verwendet. Mittlerer Zelldurchmesser (μm) = 3.000 + Anzahl an Zellen (1)
Die Menge an in dem Schaum verbleibenden Schäummittel kann ermittelt werden, indem eine Schaumprobe in eine abgedeckte Probenflasche enthaltend Toluen eingebracht wird, eingetaucht wird und die Probe während 24 Stunden umgerührt wird, um es dem Schäummittel in dem Schaum zu ermöglichen, sich im Toluen aufzulösen, dann wird das Toluen enthaltend das aufgelöste Schäummittel mit einer Mikrospritze für eine Analyse mittels Gaschromatographie aufgesammelt und dann die Menge auf der Basis einer internen Referenz ermittelt wird.
Der Prozentwert an offenen Zellen in dem für die Membran 1 des Lautsprechergerätes 2 verwendeten Schaum beträgt vorzugsweise nicht mehr als 50% und weiter bevorzugt nicht mehr als 30%. Mehr als 50% offene Zellen können in geringerer Haltbarkeit und schlechterer Akustik aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption resultieren. Der Prozentwert an offenen Zellen im Schaum wird basierend auf der dem Rohvolumen (VA (cm³)) des Schaums, dem wahren Volumen (Vx (cm³)) des Schaums, dem Gewicht (W (g)) des Schaums und der Dichte (ρ (g/cm³)) des Basisharzes des Schaums ermittelt. Das Rohvolumen des Schaums ist dasjenige Volumen, welches von den Außendimensionen einer Probe ermittelt wird. Das wahre Volumen des Schaums ist die Summe des Volumens des Basisharzes, welches den Schaum bildet und des Gesamtvolumens der Zellen der geschlossenzelligen Bereiche im Schaum. Der volumetrische Prozentwert der kontinuierlichen Zellen (Prozentwert an offenen Zellen) wird dann durch die folgende Formel ermittelt. Prozentwert an offenen Zellen (%) = (Va – Vx) × 100/(Va – W/ρ)
Die zur Ermittlung des Rohvolumens, wahren Volumens und Gewichts des Schaums verwendeten Proben werden aus dem die Membran bildenden Schaum ausgeschnitten.
Das wahre Volumen des Schaums wird durch ein Luftvergleichspycnometer in Übereinstimmung mit ASTM D-2856-70 (Prozedur C) ermittelt.
Die zu der Membran 1 geformte Schaumschicht kann erhalten werden durch Hinzufügen und Kneten eines Schäummittels und eines Additivs wie eines Zellnukleierungsmit tels wie benötigt zu den zuvor erwähnten aromatischen Polycarbonatharzen in einem Extruder, Extrudieren der erhaltenen schäumfähigen Harzzusammensetzung aus dem Extruder und Schäumen der Zusammensetzung in Form einer Folie. Eine Flachdüse oder Ringdüse kann zur Extrusion der schäumenden Harzzusammensetzung aus dem Extruder verwendet werden. Wenn eine Flachdüse eingesetzt wird, wird das extrudierte und geschäumte Material gezogen, wenn es bei Bedarf über eine Formvorrichtung wie eine kalte Walze gezogen wird, wodurch dem Schaum die Form einer Folie oder Platte gegeben wird. Wenn eine ringförmige Düse verwendet wird, kann das extrudierte und geschäumte schlauchförmige Material über die Oberfläche einer zylindrischen Kühlvorrichtung geführt und gekühlt werden und der schlauchförmige Schaum kann in Extrusionsrichtung aufgeschnitten werden, um dem Schaum die Form einer Folie zu geben. In beiden Fällen wird die erhaltene geschäumte Folie darüber hinaus durch einen geheizten Ofen geführt, um sie zu erwärmen und auszuhärten und die Folie wird in der Extrusionsrichtung der Folie gestreckt oder die Folie kann sowohl in der Extrusions- als auch Breitenrichtung gestreckt werden, was eine Erscheinung einer geschäumten Folie mit guter Glattheit ergibt.
Wenn die Schaumfolie extrudiert und geschäumt wird, wird die von dem Harz als Ergebnis der Reibung im Extruder erzeugte Wärme unterdrückt, um zu verhindern, dass die Harztemperatur zu hoch wird oder Luft wird auf die Oberfläche der Schaumfolie geblasen, die aus der Düse extrudiert und geschäumt wurde oder ähnliches, um es zu ermöglichen, einen Schaum mit einem geringen Prozentwert an offenen Zellen zu erhalten.
Sowohl physikalische Schäummittel als auch zersetzende Typen von Schäummitteln können als Schäummittel zur Herstellung der Schaumfolie verwendet werden, da jedoch der Einsatz von zersetzenden Typen von Schäummitteln allein es schwer macht, eine geschäumte Folie mit hoher Schäumrate zu erhalten, werden solche zersetzenden Typen von Schäummitteln bevorzugt mit physikalischen Schäummitteln kombiniert. Beispiele von physikalischen Schäummitteln die verwendet werden können, umfassen anorganische Typen wie Kohlendioxid, Stickstoff und Luft und organische Typen einschließlich aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Propan, n-Butan, i-Butan, n-Pentan, i-Pentan, und Hexan, niedrigere alicyclische Kohlenwasserstoffe wie Cyclobutan und Cyclopentan; geringere aliphatische monohydrierte Alkohole, wie Methylalkohol und Ethylalkohol und niedrig siedende Halokohlenwasserstoffe wie 1-Chlor-1,1-Difluorethan, Pentafluorethan, 1,1,1,2-Tetrafluorethan und 1,1-Difluorethan. Solche Schäummittel können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Die Schäummittel können in einer solchen Weise kombiniert werden, dass sowohl zersetzende Typen von Schäummittel und physikalische Schäummittel gemeinsam verwendet werden und anorganische und organische Typen gemeinsam verwendet werden. Die Verwendung von zersetzenden Typen mit physikalischen Typen zeigt die Wirkung eines Regulierens des Zelldurchmessers.
Nebenbei bemerkt umfassen Beispiele von Verfahren zum Sicherstellen, dass die Menge an im die Membran bildenden Schaum verbleibenden Schäummittel innerhalb der zuvor erwähnten Bereiche verbleibt, die Auswahl von Schäummitteln mit unterschiedlichen Gaspermeationsraten, die Regelung des Prozentwerts an offenen Zellen in dem Schaum oder der Schaumfolie und die Regelung der Zeitdauer, während der die Schaumfolie altert.
Die Menge an verwendetem Schäummittel variiert in Abhängigkeit von dem Typ des Schäummittels und der beabsichtigten Dichte der Schaumfolie. Es werden bevorzugt vorbereitende Tests der zu verwendenden Schäummittel durchgeführt, um vorab den Bereich der einzusetzenden Menge an Schäummittel zu ermitteln, um eine Schaumfolie mit einer Dichte von 0,03 bis 0,6 g/cm³ zu erhalten. Eine Leitlinie für die Menge an zuzufügendem Schäummittel um eine Schaumfolie mit einer Dichte von 0,06 bis 0,35 g/cm³ zu erhalten, die zur Ausbildung von Lautsprechermembranen bevorzugt ist, ist 0,5 bis 10 Gewichtsteile im Fall eines organischen physikalischen Schäummittels und 0,2 bis 3,0 Gewichtsteile im Falle eines anorganischen physikalischen Schäummittels pro 100 Gewichtsteile Basisharz.
Beispiele von Zellnukleierungsmiteln enthalten anorganische Pulver wie Talcum oder Kieselerde, saure Salze von multivalenten Carboxylsäuren oder Reaktionsmischungen von multivalenten Carboxylsäuren und Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat, etc. Zellnukleierungsmittel werden bevorzugt in einer Menge von etwa 0,025 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Basisharz hinzugefügt. Zusätzlich können Additive wie Wärmestabilisatoren, UV-Absorber, Antioxidantien und Färbemittel falls nötig wie gewünscht hinzugefügt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Lautsprechermembran 1 einen auf mindestens eine Seite des vorangehend erläuterten aromatischen Polycarbonatharzschaumes laminierten nicht geschäumten thermoplastischen Harzfilm oder eine Folie aufweisen. Beispiele solcher ungeschäumter thermoplatischer Harzfilme und Folien enthalten Filme und Folien aus Polycarbonatharzen, Polystyrolharzen, Polyethylenharzen, Polypropylenharzen, Polycaprolactanharzen, Methalcrylsäureharzen, Polyethylenterephtalat, Polybutylenterephtalat und andere Polyesterharze, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere, Methacrylsäure-Butadien-Styrol-Copolymere, Styrolmaleinsäure-Copolymere, Styrolacrylsäure-Copolymere, Styrolacrylester-Styrol-Blockcopolymere, Styrolbutadien-Styrol-Copolymere, Styrolisopren-Styrol-Blockcopolymere, Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymere und Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymere. Der aromatische Polycarbonatharzschaum und der ungeschäumte thermoplastische Harzfilm oder die Folie können mittels eines Klebstoffes, Heißschmelzverbindung oder ähnlichem laminiert werden.
Die Lautsprechermembran 1 kann auch mit einer gefärbten Schicht versehen werden. Mit herkömmlich als Lautsprechermembranen verwendeten Materialien können auch Komplexe gebildet werden. Die Membran 1 kann erhalten werden, indem eine aromatische Polycarbonatharzschaumfolie oder Platte gestanzt, gepresst oder z.B. durch Thermoformen oder ähnliches geformt wird, wobei eine Düse oder eine Form verwendet wird, um die gewünschte Form wie kreisförmig, rechtwinklig, amorph, flach oder in Lautsprecherkonusform hervorzubringen. Wenn aus dem aromatischen Polycarbonatharzschaum und einem anderen Material ein Komplex gebildet wird, kann dann der nicht geschäumte thermoplastische Film oder die Folie, die auf den Schaum laminiert ist, eine Farbschicht, üblicherweise für Lautsprechermembranen verwendete Materialien und ähnliches simultan vorgehalten werden, wenn die aromatische Polycarbonatschaumfolie oder Platte in eine Lautsprechermembranform verarbeitet wird.
Das Lautsprechergerät 2 der vorliegenden Erfindung, welches eine Lautsprechermembran 1 und einen Mechanismus zum Antrieb der Membran umfasst, kann durch ein Verfahren erhalten werden, bei welchem eine Schwingspule 6 an der Lautsprechermembran 1 befestigt wird, die auf einem Rahmen 3 von einem Dämpfer 5 und Sicke 4 oder ähnlichem gehalten wird und ein Magnet 8, eine Platte 9, ein Joch 10, ein Pol 11 und ähnliches integral zusammengebaut werden, etc. Das Lautsprechergerät 2 kann auch in einem Gehäuse umfassend Holz, Metall, synthetisches Harz, geschäumtes Harz, eine Kombination derselben oder ähnliches angebracht werden, um ein Lautsprechersystem zu ergeben. Das Lautsprechersystem kann ein, zwei oder mehr Lautsprechergeräte aufweisen. Systeme, die eine Vielzahl von Lautsprechergeräten aufweisen, können Einwegsysteme sein, die eine Vielzahl von Vollbereichstypen an Geräten verwenden oder Mehrwegesysteme sein, die eine Kombination einer Vielzahl von Lautsprechergeräten mit verschiedenen Übertragungsbändern verwenden. Das Gehäuse ist nicht auf den rückwärts offenen Typ oder geschlossene Typen beschränkt, sondern kann auch fronthornbestückte Typen, rückwärtige hornbestückte Typen, Bassreflextypen und ähnliches umfassen. Schallabsorbierendes Material, Verstärkungsmaterial und ähnliches kann im Innern des Gehäuses angeordnet sein und Frequenzweichenschaltkreise oder ähnliches können im Falle von Mehrwegesystemen vorgesehen werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1
Eine Membran wurde hergestellt, indem eine Folie aus dem aromatischen Polycarbonatharzschaum aus Tabelle 1, erhalten durch Extrusion und Schäumen eines aromatischen Polycarbonatharzes aus Bisphenol A (IB2500 von Idemitsu Petrochemical; viskositätsgemitteltes Molekulargewicht 29.000) erwärmt und zu einem Lautsprecherkonus geformt wurde. Die erhaltene Membran war leichtgewichtig mit einer Dicke von 2,8 mm, einer Dichte von 0,25 g/cm³ und einem Prozentwert an offenen Zellen von 21%. Ein Lautsprechergerät unter Einsatz dieser Membran wurde in einem Kunstharzgehäuse befestigt, um ein Lautsprechersystem zu bilden. Das erhaltene Lautsprechersystem zeigte keine akustische Verschlechterung als Resultat von Temperaturveränderungen. Die Menge an verbliebenem Schäummittel wurde durch Gaschromatographie mit einem internen Referenzverfahren unter Einsatz von Cyclopenthan als interner Referenz ermittelt. Das Messgerät war ein Shimadzu Gas Chromatograph GC-14B, der unter folgenden Bedingungen eingesetzt wurde:
Säulentemperatur: 40°C
Einlasstemperatur: 200°C
Detektortemperatur: 200°C
Trägergas: Stickstoff
Trägergasdurchflussrate: 3,5 ml/min.
Säule: Shinwa Chemical Industries, Ltd. Silicone DC550 20%
Säulenlänge: 4,1 m
Säuleninnendurchmesser: 3,2 mm
Support: Chromosorb AW-DMCS
Maschenweite: 60 bis 80
Detektor: FID
Lösungsmittel zur Bereitung der Probe: Toluen
Nebenbei bemerkt betrug die Menge an in dem die Membran bildenden Schaum verbleibenden Schäummittel, welche im Beispiel 1 erhalten wurde, 0,04 mol/kg.
Tabelle 1
Vergleichsbeispiel 1
Eine konusförmige Lautsprechermembran wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 aus der geschäumten Folie in Tabelle 1 geformt, die durch Schäumen eines Polypropylenharzes (PF-814 von Montel SDK Sunrise) gewonnen wurde. Ein Lautsprechersystem wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 zusammengebaut mit einem Lautsprechergerät ähnlich zu dem in Beispiel 1 unter Einsatz der Membran aus diesem Vergleichsbeispiel. Das erhaltene Lautsprechersystem zeigte akustische Verschlechterung als Ergebnis von Temperaturveränderungen.
Vergleichsbeispiel 2
Eine konusförmige Lautsprechermembran wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 aus der geschäumten Folie in Tabelle 1 geformt, die unter Einsatz von Polystyrolharz (HH32 von Idemitsu Petrochemical) erhalten wurde. Obwohl die erhaltene Membran leichtgewichtig war, konnte sie nicht bei erhöhter Temperatur verwendet werden.
Wie oben bemerkt, besitzt das Lautsprechergerät der vorliegenden Erfindung eine leichtgewichtige Membran mit hohem Elastizitätsmodul wie auch exzellenten Eigenschaften mit nahezu keiner Veränderung des Elastizitätsmoduls oder des internen Verlustes aufgrund von Temperatur, was sie weniger anfällig für akustische Veränderungen bei Temperaturveränderungen macht. Das Lautsprechergerät und Lautsprechersystem der vorliegenden Erfindung sind somit zur Verbindung mit leistungsstarken Verstärkern, Autoradios usw. geeignet.

Claims

Membran für ein Lautsprechergerät, wobei die Membran einen Schaum aus einem Basisharz enthaltend mindestens 50 Gew.-% eines aromatischen Polycarbonats umfasst.
Membran nach Anspruch 1, wobei der die Membran ausbildende Schaum andere Harze, Gummi und/oder thermoplastische Elastomere in einem Anteil von weniger als 50 Gew.-% zusätzlich zu dem aromatischen Polycarbonat enthält.
Membran nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der die Membran ausbildende Schaum mindestens 70 Gew.-% aromatisches Polycarbonat enthält.
Membran nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der die Membran ausbildende Schaum mindestens 80 Gew.-% aromatisches Polycarbonat enthält.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das die Membran ausbildende aromatische Polycarbonatharz ein aus Bisphenol abgeleitetes aromatisches Polycarbonatharz enthält.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das die Membran ausbildende aromatische Polycarbonatharz ein aromatisches Polycarbonatharz mit einem viskositätsgemittelten Molekulargewicht von 25.000 bis 70.000 enthält.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der die Membran ausbildende Schaum 0,5 bis 10 mm dick ist und eine Dichte von 0,03 bis 0,6 g/cm³ aufweist.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Membran aus einer Schaumfolie gebildet ist, die einen Zug-Elastizitätsmodul von mindestens 1 MPa bei Temperaturen von 25°C, 50°C, 80°C und 105°C aufweist und wobei der tanδ der Schaumfolie bei einer Temperaturspanne von 25 bis 105°C während der Messung der dynamischen Viskoelastizität in Biegetests mit einer gegebenen Oszillationsbelastung mit Frequenz 1 Hz mindestens 0,02 beträgt.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der die Membran ausbildende Schaum einen mittleren Zelldurchmesser von 0,05 bis 1 mm aufweist und die Menge an in dem die Membran ausbildenden Schaum verbleibenden Schäummittel nicht mehr als 0,3 mol/kg beträgt.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Anteil offener Zellen in dem die Membran ausbildenden Schaum nicht mehr als 50% beträgt.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Film oder eine Folie aus einem ungeschäumten thermoplastischen Harz auf mindestens einer Seite des die Membran ausbildenden Schaumes auflaminiert ist.
Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der die Membran ausbildende Schaum mit einer gefärbten Schicht versehen ist.
Lautsprechergerät, enthaltend eine Membran gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und einen Mechanismus zum Antreiben der Membran.
Lautsprechersystem, enthaltend mindestens ein Lautsprechergerät nach Anspruch 13.
Verfahren zur Herstellung einer Membran für einen Lautsprecher, enthaltend die Schritte: – Bilden einer Zusammensetzung enthaltend ein aromatisches Polycarbonat, ein Schäummittel und ein Nukleierungsmittel, – Mischen der erhaltenen Zusammensetzung und Aufschmelzen derselben durch Erwärmung innerhalb eines Extruders, – Extrudieren der resultierenden schäumfähigen Harzzusammensetzung aus dem Extruder durch eine Düse und Schäumen der Zusammensetzung in Form einer Folienbahn, – Bilden einer Lautsprechermembran aus der Folienbahn.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Folienbahn durch einen erwärmten Ofen geführt wird, um nach der Extrusion erwärmt und ausgehärtet zu werden.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Folienbahn in Extrusionsrichtung oder sowohl in Extrusions- und Breitenrichtung verstreckt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 17, wobei die Zusammensetzung mindestens 50 Gew.-% eines aromatischen Polycarbonats und weniger als 50 Gew.-% andere Harze, Gummi und/oder thermoplastische Elastomere als Basisharz enthält.
Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 18, wobei die Zusammensetzung 0,5 bis 10 Gewichtsteile eines organischen physikalischen Schäummittels pro 100 Gewichtsteile Basisharz enthält.
Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 19, wobei die Zusammensetzung 0,025 bis 5 Gewichtsteile Nukleierungsmittel pro 100 Gewichtsteile Basisharz enthält.