專利名稱：用來生產(chǎn)用于電聲換能器的隔膜的方法及隔膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來生產(chǎn)用于電聲換能器的隔膜的方法，該電聲換能器包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺(poly(meth)acrylimide)泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層，并且本發(fā)明涉及用于電聲換能器的隔膜。
電聲換能器或揚(yáng)聲器是能夠把在聲頻范圍內(nèi)的交變電流轉(zhuǎn)換成可聽聲音的器件。這些器件在先有技術(shù)中是熟知的，并且例如在US-A 4,928,312、DE-A 30 36 876及DE-A 22 25 710中描述。
這些揚(yáng)聲器的生產(chǎn)需要必須滿足多個(gè)條件的隔膜。因而，隔膜的重量應(yīng)該盡可能的低，而其強(qiáng)度應(yīng)該滿足較高要求，從而隔膜即使在高頻下也像完全剛性的圓柱。
因而，例如EP-A-0 087 177描述了一種由一層聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的隔膜。在該文檔中指出，聚(甲基)丙烯酰亞胺包含層能提供有一個(gè)覆蓋層。該覆蓋層在室溫下借助于粘合劑涂敷，以保證芯層的密度保持得盡可能低。根據(jù)EP-A-0 087 277，密度與彈性模量的乘積應(yīng)該盡可能小，因?yàn)樵撘驍?shù)是隔膜質(zhì)量的一種度量。
揚(yáng)聲器隔膜由于多個(gè)原因能提供有覆蓋層。這些原因尤其包括增大隔膜的強(qiáng)度、或美學(xué)原因。然而，在EP-A-0 087 177中提出的用來生產(chǎn)用于包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層的聲學(xué)換能器的隔膜的方法是復(fù)雜的，因?yàn)樗且粋€(gè)兩階段過程。另外，它僅適用于具有纖維結(jié)構(gòu)的覆蓋層，因?yàn)槿軇男緦拥暮铣晌锖透采w層的揮發(fā)僅由這些層保證。
另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果裝飾膜已經(jīng)涂敷到一個(gè)特別光滑的聚(甲基)丙烯酰亞胺層上，則他們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)容易從芯層脫落。這里，必須記住，盡管薄膜應(yīng)該配置成一個(gè)剛性圓柱，但該目標(biāo)只能不完全地實(shí)現(xiàn)，并且在薄膜內(nèi)的振動(dòng)和變形是不可避免的。這些振動(dòng)在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間段上能導(dǎo)致脫落發(fā)生。
鑒于這里報(bào)告和討論的先有技術(shù)，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種用來生產(chǎn)用于包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層的電聲換能器的隔膜的方法。該方法應(yīng)該非常簡(jiǎn)單以便執(zhí)行。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于，提供一種用來生產(chǎn)用于其中能實(shí)現(xiàn)特別短循環(huán)時(shí)間的電聲換能器的隔膜的方法。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于，提供用于包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層的電聲換能器的隔膜，在這些隔膜中減少或消除覆蓋層的上述脫落問題。
這些目的、和沒有清晰描述但能以不言而喻的方式從這里討論的關(guān)系導(dǎo)出或必須按照這些關(guān)系的另外目的，通過一種用來生產(chǎn)用于包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層、并且具有獨(dú)立方法權(quán)利要求1的所有特征的電聲換能器的隔膜的方法實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的方法的便利實(shí)施例在從屬于權(quán)利要求1的輔助權(quán)利要求中聲明。在用于電聲換能器的隔膜方面，權(quán)利要求8的主題提供一種對(duì)于本發(fā)明的目的的解決方案。
一種用來生產(chǎn)用于電聲換能器的隔膜的方法，該電聲換能器包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層，借助于該方法把覆蓋層特別牢固地涂敷到芯層上，該方法包括在≥0.4MPa的壓力下在≥160℃的溫度下把覆蓋層與芯層疊置；同時(shí)至少壓實(shí)與覆蓋層接觸的芯層的一側(cè)；及以后在把壓力減小到環(huán)境壓力之前，把生成合成物冷卻到低于80℃的溫度。
第二，一種用于電聲換能器的隔膜，包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層，并且具有≥10Nmm/mm的剝離強(qiáng)度、≥50MPa的彈性模量及≥2MPa的彎曲強(qiáng)度，該隔膜提供一種即使在長(zhǎng)時(shí)間使用之后其覆蓋層也不會(huì)與芯層脫開的隔膜。
具體地說，如下優(yōu)點(diǎn)通過根據(jù)本發(fā)明的措施實(shí)現(xiàn)在一個(gè)步驟中壓實(shí)和疊置的結(jié)合。
本發(fā)明的方法使得非常短的循環(huán)時(shí)間是可能的。
借助于本發(fā)明的方法把覆蓋層特別牢固地涂敷到芯層上。
在本發(fā)明的方法中，也有可能使用沒有纖維結(jié)構(gòu)的覆蓋層。
經(jīng)芯層的壓實(shí)程度與覆蓋層的選擇相結(jié)合能在寬范圍內(nèi)設(shè)置元件的希望強(qiáng)度。
本發(fā)明方法的特征在于在≥0.4MPa的壓力下在≥160℃的溫度下把覆蓋層與芯層疊置；同時(shí)壓實(shí)至少與覆蓋層接觸的芯層的一側(cè)；及以后在把壓力減小到環(huán)境壓力之前，把生成合成物冷卻到低于80℃的溫度。這一般能通過熱壓制實(shí)現(xiàn)。這些方法在先有技術(shù)中是廣泛知道的，并且諸如雙組合壓機(jī)、SMC壓機(jī)及GMT壓機(jī)之類的具體實(shí)施例也由本發(fā)明包括。在壓制過程中偏愛使用稱作擋塊的墊片。這些使得設(shè)置芯層的希望壓實(shí)程度更容易，但本發(fā)明不限于這樣一種過程。
本發(fā)明隔膜的最佳實(shí)施例帶有與芯層一起形成一種夾層結(jié)構(gòu)的兩個(gè)覆蓋層。借助于如下附圖現(xiàn)在將描述這種隔膜的生產(chǎn)。
在附圖中
圖1在引入覆蓋層和芯層時(shí)的壓機(jī)，圖2加熱到壓實(shí)溫度并且閉合接觸，及圖3在壓實(shí)溫度下壓機(jī)的閉合。
圖1至3示意表示本發(fā)明隔膜的生產(chǎn)。首先，聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫的芯層(3)與位于兩側(cè)的覆蓋層(4)一起放置在帶有可加熱和可冷卻壓板(1)和擋塊(2)的壓機(jī)中。該過程能在＜80℃的溫度下執(zhí)行，該溫度近似與在以前壓制循環(huán)之后取出合成物的溫度相對(duì)應(yīng)。
壓機(jī)以后閉合接觸，這表示在圖2中。在這時(shí)，壓機(jī)的溫度增大到壓實(shí)溫度。壓實(shí)溫度至少160℃，希望在165-230℃的范圍內(nèi)，更希望在175-180℃的范圍內(nèi)。如果溫度小于160℃，則能發(fā)生對(duì)于剛性聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫的微孔結(jié)構(gòu)的損壞。
一達(dá)到該溫度，就把壓機(jī)閉合到擋塊，如圖3中所示。因而把芯層壓實(shí)到打算的壓實(shí)程度。這由基準(zhǔn)數(shù)5指示。為此目的需要的壓力一般至少0.4MPa。然而，依據(jù)溫度設(shè)置，也有可能選擇較高壓力壓力最好在從1到16MPa的范圍內(nèi)。尤其通過用于樹脂或粘合劑的熟化條件確定在壓機(jī)中的駐留時(shí)間。在從壓機(jī)能取出完成的合成物之前，壓機(jī)必須至少冷卻到＜80℃的溫度，因?yàn)榉駝t壓實(shí)的單元會(huì)恢復(fù)其原始形狀。
另外，通過外層的加熱也有可能生產(chǎn)本發(fā)明的合成物。這里，把壓機(jī)的溫度直接設(shè)置到壓實(shí)溫度，并且壓機(jī)壓實(shí)芯層且同時(shí)在＞0.4MPa，特別是在1-16MPa，的壓力下把覆蓋層疊置到芯層上。壓機(jī)最好設(shè)置到一個(gè)聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫的壓縮強(qiáng)度的約70％的壓力。
另外的步驟與以上描述的那些相對(duì)應(yīng)。
在本發(fā)明的方法中，希望把芯層壓實(shí)到小于原始厚度的90％，更希望小于80％，的厚度。如果壓實(shí)小于該值，則在多種情況下不用特別的粘合劑疊層不會(huì)足夠地粘結(jié)。壓實(shí)是指使芯層的微孔較小。結(jié)果，顯著增大隔膜的強(qiáng)度，而不會(huì)由此顯著損害其用作電聲換能器的適用性。
與本發(fā)明的方法有關(guān)的芯層由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成。
注釋(甲基)丙烯酰基…包括甲基丙烯?；⒈；皟烧叩幕旌衔?。
用于隔膜芯層的聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫包括能由公式(I)表示的重復(fù)單元， 其中R1和R2相同或不同，并且每一個(gè)是氫或一個(gè)甲基，及R3是氫或者是具有高達(dá)20個(gè)碳原子的烷基或芳基，氫是最佳的。
結(jié)構(gòu)(I)的單元希望組成大于聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫重量的30％，更希望大于重量的50％，及特別希望大于重量的80％。
能根據(jù)本發(fā)明使用的剛性聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫的生產(chǎn)是已知的，并且公開在例如GB-B 1 078 425和1 045 229、DE-C 1 817 156(＝US-A3627 711)或DE-C 27 26 259(＝US-A 4 139 685)中。
因而，結(jié)構(gòu)公式(I)的單元能尤其由(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈的相鄰單元通過在加熱到從150到250℃時(shí)的環(huán)化異構(gòu)化反應(yīng)形成(參考DE-C 1817 156、DE-C 28 26 259、EP-B 146 892)。通常，首先在低溫下，例如從30至60℃，以后加熱到60至120℃，在自由基引發(fā)劑存在的情況下通過單體的聚合生產(chǎn)半成品，并且然后在起泡劑存在的情況下通過加熱到從180到250℃起泡該半成品(參考EP-B 356 714)。
例如，為此目的能首先形成最好以從2∶3和3∶2的摩爾比率包括(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈的共聚物。
此外，這些共聚物能進(jìn)一步包括輔助共聚單體，例如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯，特別是對(duì)于具有1-4個(gè)碳原子的低級(jí)醇、苯乙烯、馬來酸或其酐、衣康酸或其酐、乙烯基吡咯烷酮、氯乙烯或1，1-二氯乙烯。不能環(huán)化或僅能以較大困難環(huán)化的共聚單體的比例不應(yīng)該超過重量的30％，最好不超過10％。
以類似已知的方式，把少量交聯(lián)劑，例如丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸乙二醇酯或二甲基丙烯酸酯、或丙烯酸或甲基丙烯酸的多價(jià)金屬鹽，例如甲基丙烯酸鎂，能便利地用作另外的單體。該比例能是例如從重量的0.005至5％。
另外，半成品可能進(jìn)一步包括通常添加劑。這些尤其包括抗靜電劑、抗氧化劑、脫模劑、阻燃劑、潤(rùn)滑劑、染料、流動(dòng)改善劑、填充劑、光穩(wěn)定劑及有機(jī)磷化合物，如亞磷酸鹽或膦酸酯、顏料、風(fēng)化抑制劑及增塑劑。
采用的聚合引發(fā)劑是通常用于甲基丙烯酸聚合的那些，例如諸如偶氮二異丁腈之類的偶氮化合物，并且還有諸如過氧化二苯?；蜻^氧化二月桂酰之類的過氧化物，或者還有其他過氧化合物，例如t-過辛酸叔丁基酯(t-butyl peroctanoate)或過酮縮醇(perketals)，以及如果需要的氧化還原引發(fā)劑(參考例如H.Rauchpuntigam，Th.Vlker，Acryl-undMethacrylverbindungen，Springer，Heidelberg，1967，或kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，Vol.1，pages 286 ff，John Wiley&Sons，New York，1978)。根據(jù)開始材料，聚合引發(fā)劑最好以從重量0.01至0.3％的量使用。把按照時(shí)間和溫度具有不同分解性質(zhì)的聚合引發(fā)劑相結(jié)合可能也是有用的。例如，過新戊酸叔丁基酯、過苯甲酸叔丁基酯及過-2-乙基己酸叔丁基酯的同時(shí)使用是便利的。
在轉(zhuǎn)化成包含亞胺基的聚合物期間共聚物的起泡以已知方式通過使用起泡劑實(shí)現(xiàn)，該起泡劑在從150至250℃下通過分解或汽化形成氣相。具有酰胺結(jié)構(gòu)的起泡劑，例如脲、一甲脲、或N，N′-二甲脲、甲酰胺或一甲甲酰胺，借助于能有助于亞胺基的輔助形成的氨或胺的放出而分解。然而，也有可能使用使用無氮起泡劑，如甲酸、水、或具有從3至8個(gè)碳原子的一羥基脂族醇，例如丙醇、丁醇、異丁醇、戊醇或己醇。根據(jù)使用的單體，起泡劑通常以重量約0.5至8％的量用在反應(yīng)混合物中。
能使用的一種特別希望的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫能例如借助于如下步驟得到1.在一種或多種引發(fā)劑和如果需要，通過例子在以上描述的另外通常添加劑存在的情況下通過自由基聚合生產(chǎn)一個(gè)聚合物片，包括(a)40-60％重量的甲基丙烯腈；60-40％重量的甲基丙烯酸；及如果希望高達(dá)20％重量的，基于甲基丙烯腈和甲基丙烯酸之和的另外單功能的、乙烯未飽和單體，(b)0.5-8％重量的起泡劑混合物，包括甲酰胺或一甲甲酰胺及在分子中具有3-8個(gè)碳原子的一羥基脂族醇，(c)一種交聯(lián)劑系包括(c.1)0.005-5％重量的在分子中具有至少兩個(gè)雙鍵的自由基可聚合乙烯未飽和化合物和(c.2)1-5％重量的溶解在單體混合物中的氧化鎂。
2.在從200至260℃的溫度下起泡片，以給出一種聚甲基丙烯酰亞胺片，并且以后3.分兩步加熱處理，第一步在100-130℃的溫度下2-6小時(shí)，而第二步在180-220℃的溫度下32-64小時(shí)。
通過把聚甲基丙烯酸甲酯或其共聚物與根據(jù)本發(fā)明同樣能使用的伯胺反應(yīng)，也能得到具有高熱變形抵抗力的聚甲基丙烯酰亞胺。這種聚合物類似物亞胺化的多個(gè)例子的代表是US 4 246 374、EP 216 505 A2、EP 860821。高熱變形抵抗力這里能通過芳基胺的使用(JP 05222119 A2)或特定共聚單體的使用(EP 561 230 A2、EP 577 002 A1)實(shí)現(xiàn)。然而，所有這些反應(yīng)不會(huì)給出泡沫而是固體聚合物，該聚合物必須在一個(gè)分離的第二步驟泡沫化以得到泡沫。用于該方法的技術(shù)由先有技術(shù)也是已知的。
剛性聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫也能買到，例如來自Rhm GmbH的Rohacell，這能以各種密度和尺寸供給。
在壓實(shí)之前聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫的密度希望在從20kg/m3至180kg/m3的范圍內(nèi)，特別希望在從50kg/m3至110kg/m3的范圍內(nèi)。
芯層可以進(jìn)一步包括輔助層。在壓實(shí)之前，芯層的厚度在從1至100mm的范圍內(nèi)，在5至40mm的范圍內(nèi)更好，而在10至30mm的范圍內(nèi)最好。
作為覆蓋層，有可能使用任何已知的片狀體，該片狀體在生產(chǎn)隔膜必需的處理參數(shù)，例如壓力和溫度，下是穩(wěn)定的。這些包括例如由聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、及/或諸如鋁之類的金屬。使用包括玻璃纖維、碳纖維及/或芳族聚酰胺纖維的墊或片也可能是便利的。具有一種多層結(jié)構(gòu)的片也能用作覆蓋層。
使用例如聚酯膠片可能是便利的。這些是片、通常是玻璃纖維墊或編織玻璃絲織物，這些已經(jīng)用可熟化樹脂預(yù)浸漬，并且能通過熱處理處理以給出模壓物或半成品零件。這些尤其包括GMT和SMC。
另外，作為覆蓋層特別有用的碳纖維增強(qiáng)塑料也是已知的。
覆蓋層的厚度希望在從0.05至10mm的范圍內(nèi)，更希望在從0.1至5mm的范圍內(nèi)，及非常希望在0.5至2mm的范圍內(nèi)。
為了改進(jìn)粘合，也有可能使用粘合劑。然而，依據(jù)覆蓋層的材料，這可能是不必要的。
由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的隔膜具有優(yōu)良的機(jī)械性能。因而，例如符合DIN53295的剝離強(qiáng)度是10Nmm/mm或更大，最好大于15Nmm/mm。符合DIN 53 423的彈性模量大于或等于50MPa，特別是大于60MPa。
另外，符合DIN 53423的彎曲強(qiáng)度也驚人地高，是2MPa或更大，特別是大于2.3MPa。符合DIN 53 293的彎曲剛度也是8MPa或更大，特別是大于10MPa。
例1Cytec GFK/EP聚酯膠片層(Cycom 69)放置在具有尺寸300×300×26mm的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫(ROHACELL 51)的上表面和下側(cè)上。把該包放置在可加熱壓機(jī)中。以后閉合壓機(jī)以接觸，并且加熱到180℃。然后使用厚度擋塊，把壓機(jī)閉合至20mm。然后把壓機(jī)冷卻到80℃的溫度，并且取出完成的隔膜。符合DIN 53 295的剝離試驗(yàn)給出18Nmm/mm的值。
比較例1象例1那樣完成該例子，不同之處在于，不壓實(shí)芯層，即壓機(jī)不閉合到20mm。符合DIN 53 295的剝離試驗(yàn)給出6Nmm/mm的值。
高剝離強(qiáng)度對(duì)于也稱作DML(＝分布模式揚(yáng)聲器)的平隔膜揚(yáng)聲器特別重要，因?yàn)樵谶@種揚(yáng)聲器原理中，薄膜在本身內(nèi)振動(dòng)以產(chǎn)生聲音。
權(quán)利要求
1.一種用來生產(chǎn)用于電聲換能器的隔膜的方法，該電聲換能器包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層，其特征在于在≥0.4MPa的壓力下在≥160℃的溫度下把覆蓋層與芯層疊置；同時(shí)至少壓實(shí)與覆蓋層接觸的芯層的一側(cè)；及以后在把壓力減小到環(huán)境壓力之前，把生成合成物冷卻到低于80℃的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在疊置過程中，至少把與覆蓋層接觸的芯層側(cè)加熱到在從165至230℃范圍內(nèi)的溫度，特別是在從175至180℃的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用在從1至16Mpa范圍內(nèi)的壓力執(zhí)行疊置過程。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，把芯層壓實(shí)到小于原始厚度的90％的厚度。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用的覆蓋層是一個(gè)包括碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚氯乙烯及/或金屬的片狀體。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用兩個(gè)覆蓋層以便得到一種夾層結(jié)構(gòu)。
8.一種用于電聲換能器的隔膜，包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層和至少一個(gè)覆蓋層，該隔膜的特征在于，剝離強(qiáng)度是≥10Nmm/mm，彈性模量是≥50Mpa，及彎曲強(qiáng)度是≥2MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隔膜，其特征在于，隔膜帶有兩個(gè)覆蓋層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來生產(chǎn)用于電聲換能器的一種薄膜的方法,該薄膜包括一個(gè)由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成的芯層(3)和至少一個(gè)覆蓋層(4)。使用≥0.4MPa的壓力和≥160℃的溫度,把覆蓋層(4)與芯層(3)疊置,由此至少壓縮進(jìn)入與覆蓋層(4)接觸的芯層(3)側(cè)。以后在把壓力減小到環(huán)境壓力之前,把生成合成物冷卻到低于80℃的溫度。該方法能作為一個(gè)單步驟過程執(zhí)行。由發(fā)明性方法生產(chǎn)的薄膜表現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定性,由此覆蓋層特別具有對(duì)于分離的高阻力。
文檔編號(hào)H04R31/00GK1353915SQ00808515
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月5日
發(fā)明者德克·魯森, 倫納德·梅爾, 赫曼·塞伯特 申請(qǐng)人:羅姆兩合公司