DE2554158A1

DE2554158A1 - Akustische membran und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2554158A1
Application number: DE19752554158
Authority: DE
Inventors: Ichimatsu Kishimoto; Masaaki Matsushima; Ituro Sonoda; Kenzabro Yamachika
Original assignee: Okabe Mica Co Ltd
Current assignee: Okabe Mica Co Ltd
Priority date: 1974-12-17
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1976-06-24
Also published as: GB1493298A; US4026384A; DE2554158B2; JPS5170631A; JPS5427250B2; DE2554158C3

Description

HENKEL, KERN, FEI LER & HÄNZEL

BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND IFlIX: 115 :■> So; HNKL D 1-'IJLSARD-StHMH)-SrRVSSFJ! WECHSLLBANK. MÖNCHEN Nr ΜΝ-Η51Π

rutlDN (1189) 66 3197, 66 3091 - 92 ' , ' I)Rf SDNER BANK MONCHIN 3 914 W

THI-CRAMME: EI I !PSOID MÜNCHEN D-SOOOMUNtHENM(I ., POSTSCWtCK: MCNCHFN .62. 47 - «0*

Okabe Mica Co., Ltd.,
Nakama, Japan

. I OEZ. 1975

Akustische Membran und Verfahren zu ihrer Herstellung

INSFR /IU HhN Dl* .F/rni Ml \< [11 \. [M N I^-Jf T Ti ΪΤ F»T

Die Erfindung betrifft eine aus einer Glimmerlage bestehende akustische Membran mit verbessertem Young-Modul sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Ileinbranen für akustische Geräte, z.B. ein Lautsprecherkonus, wurden bisher aus Pappe hergestellt. Da derartige übliche akustische Membranen einen niedrigen Young-Modul aufweisen und ihr erster Resonanzfrequenzpunkt nicht in einem genügend hohen Frequenzbereich liegt, kranken sie daran, daß ihre Wiedergabetreue von Tönen niedrig ist. Weiterhin ändert sich infolge ihrer geringen Feuchtigkeitsbeständigkeit ihr Young-Modul infolge Feuchtigkeitsabsorption.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine hervorragend feuchtigkeitsbeständige und vom Grad der atrno — sphärischen Feuchtigkeit nicht beeinflußbare stabile physikalische Eigenschaften aufweisende akustische Membran mit hoher Wiedergabetreue, hohem Young-Modul

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und einem ersten Resonanzfrequenzpunkt in einem hohen Frequenzbereich zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung ist eine akustische Membran aus einer Glimmerlage mit flacher oder gekrümmter Oberfläche, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im wesentlichen aus einer Anzahl von eine Siebgröße von O bis AOO mesh aufweisenden schuppigen Glimmerplättchen aus natürlich vorkommendem Glimmer, synthetischem Glimmer und teilweise dehydratisiertem natürlich vorkommenden Glimmer und einem organischen polymerenBindemittel besteht, wobei die Spaltebenen (001-Ebene) der schuppigen Glimmerplättchen parallel zu der flachen oder gekrümmten Oberfläche der Glimmerlage verlaufen, die schuppigen Glimmerplättchen mit Hilfe des Bindemittels an ihren Spaltebenen (001-Ebene) aneinander gebunden sind und die Glimmerlage eine Dichte von 1,3 bis

2,3 g/cm-' und einen Young-Modul von 6 χ 10 Dyn/cm

12 2
bis 3 x 10 Dyn/cm aufweist.

Bei dem erfindungsgemäß verwendbaren natürlich vorkommenden Glimmer handelt es sich um ein natürlich vorkommendes Mineral der Glimmergruppe. Der erfindungsgemäß verwendete synthetische Glimmer besteht aus einem synthetischen Mineral der Zusammensetzung KMg^(AlSi^O₁Q) oder KAI« (AlSi^O,. Q.)Fp. Den erfindungsgemäß verwendbaren, teilweise dehydratisierten natürlich vorkommenden Glimmer erhält man durch Erhitzen des natürlich vorkommenden Glimmers bis zur Entfernung von 10 bis 90 Gew.-% seines Kristallwassers. Aus Definitionsgründen werden im folgenden die genannten natürlich vorkommenden Glimmer, synthetischen Glimmer und teilweise entwässerten

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Glimmer unter dem allgemeinen Ausdruck "Glimmer" zusammengefaßt.

Eine akustische Membran gemäß der Erfindung erhält man in üblicher Weise im Rahmen eines Verfahrens, bei welchem entlaminiert, gesiebt, ein Glimmerpapier hergestellt, imprägniert und heißgepreßt wird. Diese Schritte werden im folgenden näher erläutert:

Entlaminierung:

Hierbei wird eine Ausgangsglimmermasse mittels eines Wasserstrahls zu feinen schuppigen Plättchen entlaminiert. Die Glimmermasse wird durch die Einwirkung des Wasserstrahls längs ihrer Spaltebene gespalten. Die gespaltenen Glimmerplättchen werden dann senkrecht zu ihrer Spaltebene geteilt. Durch wiederholtes Spalten und Teilen erhält man die feinen schuppigen Plättchen. Bei einer typischen Ausführungsform wird eine gegebene Menge Ausgangsglimmermasse aus einem Trichter in eine Entlaminiervorrichtung fallen und auf die Glimmermasse ein Wasserstrahl auftreffen gelassen, wobei die Glimmermasse gespalten und senkrecht zu ihrer 001-Ebene geteilt ' wird. Hierbei werden die Massen schrittweise in feine schuppige Glimmerplättchen überführt und diese in Wasser dispergiert. Die wäßrige Dispersion wird dann durch eine poröse Filterplatte geschickt, worauf die Glimmerplättchen aus der Entlaminiervorrichtung ausgetragen werden.

Der Wasserstrahl wird mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 150, vorzugsweise 80 bis 120 m/sec auftreffen ge-

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lassen, wobei die verwendete Wassermenge das 10- bis 50-fache des Gewichts der Glimmermasse beträgt. Die Größe der hierbei erhaltenen Glimmerplättchen entspricht in der Regel einer Siebgröße von 8 bis 400

mesh.

Sieben:

Hierbei wird aus der wäßrigen Dispersion der beim Entlaminieren erhaltenen feinen schuppigen Glimmerplättchen eine Suspension von Glimmerplättchen der gewünschten Größe gesammelt. Der Siebvorgang läßt sich in vorteilhafter Weise unter Verwendung eines Fraktionierzentrifugalscheiders oder einer? Absetztanks bewerkstelligen. Gegebenenfalls können auch andere Siebvorrichtungen verwendet werden.

Die beim Sieben erhaltenen Glimmerplättchen besitzen eine Teilchengröße entsprechend einer Siebgröße von 8 bis 400, vorzugsweise 32 bis 200 mesh. Die gesammelte Suspension enthält etwa 0,3 bis 5,0, vorzugsweise 0,6 bis 1,0 Gew.-% Glimmerplättchen.

Herstellung von Glimmerpapier:

Hierbei werden die beim Sieben in der Suspension gesammelten Glimmerplättchen in dieser Stufe zu einem wiederhergestellten Glimmerpapier, im folgenden einfach als "Glimmerpapier" bezeichnet, gewünschter Form, z.B. einem flachen, konusartigen oder dachartigen Glimmerpapier, vereinigt.

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Ein flaches Glimmerpapier erhält man in üblicher Weise unter Verwendung einer Papiermaschine. Hierbei wird die 0,3 bis 5% Glimmerplättchen enthaltende Suspension mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 500 kg/min einer Papiermaschine zugespeist. Unter diesen Bedingungen erhält man kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 10 m/min ein flaches Glimmerpapier der gewünschten Stärke.

Konus- oder dachartige Glimmerpapiere erhält man, indem man die Suspension der Glimmerplättchen auf ein konusartiges oder dachartiges Tragsieb gießt, bis die Glimmerplättchen in der gewünschten Dicke angehäuft sind, und dann das Ganze entwässert und trocknet.

Bei dieser Stufe erhält man ein Glimmerpapier der gewünschten Form, z.B. ein flaches, konusartiges oder dachartiges Glimmerpapier, einer Dicke von etwa 0,02 bis 1,0 mm. In dem Glimmerpapier sind die Glimmerplättchen teilweise aufgrund van-der-Waal·scher Kräfte aneinander gebunden, wobei die Spaltebenen der einzelnen Plättchen parallel zur Lagenoberfläche orientiert sind. Wenn man ein solches Glimmerpapier sorgfältig handhabt, kann es also seine "wiederhergestellte" Glimmerpapierform beibehalten.

Imprägnieren:

Hierbei wird das bei der Glimmerpapierherstellung erhaltene Glimmerpapier mit dem Bindemittel imprägniert.

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Beispiele für geeignete Bindemittel sind organische polymere Bindemittel, z.B. Phenol/Formaldehyd-Harze, Harnstoff/Formaldehyd-Harze, Poly(methylmethacrylat)-Harze, Poly(acrylsäureester)-Harze, Epoxyharze, Silikonharze, Silikonkautschuke, Acrylnitril/Butadien/Styrol-Terpolymere, Styrol/Butadien-Mischpolymere, ungesättigte Polyesterharze oder Polyurethanharze. Vorzugsweise wird das Bindemittel in Form einer Lösung in einem Lösungsmittel oder als Emulsion zum Einsatz gebracht.

Eine typische Ausführungsform eines Verfahrens zum Imprägnieren des Glimmerpapiers mit dem Bindemittel besteht darin, eine Lösung des Bindemittels auf das Glimmerpapier zu sprühen. Das Imprägnieren kann auch durch Beschichten des Glimmerpapiers mit einer Lösung des Bindemittels bewerkstelligt werden. In der Bindemittellösung beträgt der Bindemittelgehalt (Feststoff gehalt) 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%. Wenn das Imprägnieren durch Besprühen des Glimmerpapiers erfolgt, läßt sich die Menge an imprägniertem Bindemittel durch Einstellen der Konzentration der Bindemittellösung und der Menge an aufgesprühter Lösung steuern.

Heißpressen:

Diese Stufe ermöglicht es, das Bindemittelharz zu härten oder es durch Aufschmelzen und Pressen zu verfestigen, wobei das Endprodukt seine Festigkeitseigenschaften erhält.

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255A1 58

Gegebenenfalls kann das imprägnierte Glimmerpapier 5 bis 20 min lang bei einer Temperatur von 80° bis 120⁰C vorbehandelt werden, um vor dem Heißpressen entweder das Lösungsmittel zu entfernen oder das Bindemittel vorzuhärten.

Das Heißpressen kann in der Weise erfolgen, daß man das beispielsweise konische oder dachartige, mit Bindemittel imprägnierte Glimmerpapier in ein Metallwerkzeug legt und es unter Druck erhitzt.

Wenn das Glimmerpapier flach ist, kann es ohne weiteres in einer üblichen Presse mit oberen und unteren beheizten Platten heißverpreßt werden.

Die Temperatur, der Druck und die Dauer des Heißpressens sind je nach der Art und Menge des verwendeten Bindemittels verschieden. Wenn beispielsweise als Bindemittel ein Epoxyharz verwendet wird, beträgt die Preßtemperatur 150° bis 200⁰C, die Preßdauer 10 bis 40 min und der Preßdruck 10 bis 100 kg/cm².

Ein auf diese Weise erhaltenes, mit einem Bindemittel gebundenes Glimmerpapier wird im folgenden als "Glimmerlage" bezeichnet.

Die Glimmerlage besteht, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, zu 50 bis 95, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-% aus feinen schuppigen Glimmerplättchen einer Größe entsprechend einer Siebgröße von 8 bis 400, vorzugsweise 32 bis 200 mesh, und 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 .-# Bindemittel und besitzt eine flache Fläche oder

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-8-

eine gekrümmte Fläche konischer oder dachartiger Form sowie eine Dicke von etwa 0,02 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,50 mm. Die feinen schuppigen Glimmerplättchen sind in der Glimmerlage mit Hilfe des Bindemittels aneinander gebunden, wobei ihre Spaltungsebenen parallel zur Lagenoberfläche orientiert sind. Die Glimmerlage besitzt eine Dichte von 1,3 bis 2,3 g/cnr, vorzugsweise 1,4 bis 2,0 g/cm , und einen Young-Modul

10 1 ? ' 11

von 6 χ 10 bis 3 x 10 , vorzugsweise 1,0 χ 10 bis

1,0 χ 10¹² Dyn/cm².

Die Glimmerlage kann direkt als akustische Membran verwendet werden. So läßt sich beispielsweise eine konusförmige Glimmerlage gegebener Stärke in einen Lautsprecher als Kegelmembran einbauen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine graphische Darstellung der Frequenzgang-

eigenschaften von Vollbereichlautsprechern mit einer darin eingebauten akustischen Membran gemäß der Erfindung bzw. einer akustischen Tergleichsmembran.

In der Zeichnung stellt die Kurve 1 die charakteristische Kurve für die Membran gemäß der Erfindung, die Kurve 2 eine charakteristische Kurve für eine aus Pappe gefertigte Vergleichsmembran dar.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Membran gemäß der Erfindung im Vergleich zu der aus Pappe hergestellten üblichen Membran ihren ersten Resonanzfrequenzpunkt auf der Hochfrequenzenseite besitzt.

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—9—

Die Blende gemäß der Erfindung besitzt einen Resonanzfrequenzpunkt im Hochfrequenzenbereich, nämlich zwischen 2,5 und 3jO kHz, weswegen sie Töne in hi-fi-Qualität wiederzugeben vermag.

Eine Blende gemäß der Erfindung besitzt eine hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit. Selbst bei längerem Liegenlassen in einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit nimmt die absorbierte Feuchtigkeitsmenge nicht merklich zu. Wenn eine Membran gemäß der Erfindung beispielsweise 15 Tage lang bei einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 36% liegen gelassen wird, betrug die Menge der während dieser Zeit absorbierten Feuchtigkeit lediglich weniger als 1,0?ό, in manchen Fällen sogar weniger als 0,5So. Hierbei änderte sich der Young-Modul nicht feststellbar.

Eine Glimmermembran gemäß der Erfindung erfährt also selbst bei Verwendung im Freien oder während eines Regenfalls keine Leistungeinbüße«

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Soweit nichts anderes angegeben, bedeuten sämtliche Angaben "Teile" und "Prozente" - "Gewichtsteile" bzw. "Gewichtsprozente".

Die in den Beispielen angegebenen Werte für bestimmte physikalische Eigenschaften wurden wie folgt bestimmt:

-10-609826/0895

Young-Modul:

Der Young-Modul wurde entsprechend Anhang 3 des japanischen Industriestandards C-2530 aus folgender Gleichung ermittelt:

■τ² ι⁴
E = 38,32 x χ

t'

worin bedeuten:

E den Young-Modul in Dyn/cm ;

f die erste Resonanzfrequenz in Hz;

1 den Abstand (in cm) zwischen Indikatorpunkten
eines Prüflings;

$ die Dichte (in g/cm") des Prüflings und t die Dicke (in cm) des Prüflings.

Feuchtigkeitsabsorption:

Diese wurde entsprechend dem japanischen Industriestandard C-2111, 8 ermittelt.

Dichte:

Diese wurde entsprechend dem japanischen Industriestandard C-2111,. 6.1 ermittelt.

Beispiel 1

(a) Ein grob auf eine Größe von 10 χ 15 x 15 ■ pulverisierter Blockglimmer wurde unter konstanter Zufuhr

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mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 kg/min durch Auftreffenlassen eines Wasserstrahls unter einem Druck von etwa 80 kg/cm zu feinen Plättchen entlaminiert. Dann wurde der Glimmer über ein Sieb einem Absetztank zugeleitet. In diesem wurden die Plättchen einer Teilchengröße entsprechend einer Siebgröße von 32 bis 200 mesh gesammelt.

Hierauf wurde Wasser zugesetzt, um eine Suspension mit 5% Glimmerplättchen herzustellen. Die erhaltene Suspension wurde auf ein kegelförmiges 60-mesh-Sieb mit einem Außendurchmesser an ssinem Umfang von 20 cm fallen gelassen, wobei sich auf dem Sieb die Glimmerplättchen als dünne Schicht ablagerten. Diese wurden dann zum Trocknen auf eine Temperatur von 110⁰C erhitzt. Das hierbei erhaltene Glimmerpapier ließ sich vom Sieb ohne weiteres trennen. Auf diese Weise wurde ein konus- oder kegelförmiges Glimmerpapier eines Außendurchmessers an seinem Umfang von 16 cm und eines Gewichts von etwa 8 g erhalten. _;

(t>) Weiterhin wurden 40 g eines Gemischs aus 100 Teilen eines handelsüblichen Epoxyharzes (Epikote 828), das mit einem 1:1-Gemisch von Xylol und Methylethylketon auf eine Konzentration von 5% verdünnt worden war, 3 Teilen Borfluoridmonoäthylamin und 27 Teilen Diaminodiphenylsulfon mittels einer Sprühvorrichtung derart auf das in der geschilderten Weise hergestellte kegel- oder konusförmige Glimmerpapier gesprüht, daß es, bezogen auf das Gesamtgewicht Bindemittel und Glimmerpapier, mit etwa 20 Gew.-% Bindemittel imprägniert wurde.

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Hacli dieser Imprägnierbehandlung wurde das imprägnierte Glimmerpapier 15 min lang bei einer Temperatur von 110⁰C getrocknet, vorgeliärt'et und bei einer Temperatur von 16O°C und einem Druck von 50 kg/cm 40 min lang mittels eines konus- oder kegelförmigen Metallwerkzeugs heißgepreßt. Hierauf wurde die erhaltene Glimmerlage 6 h lang in einem Ofen bei einer Temperatur von 14O°C nachgehärtet, wobei eine mit einem Epoxyharz gehärtete, kegel- oder konusförmige Glimmermembran einer Dicke von etwa 0,25 mm erhalten wurde.

Unter entsprechenden Bedingungen, wie sie bei der Herstellung der kegel- oder konusförmigen Glimmermembran eingehalten wurden, wurde ein 0,18 χ 20 χ 60 mm großer Prüfling hergestellt. Dieser wurde dann auf seinen Young-Modul und seine Dichte hin untersucht. Es zeigte sich, daß er einen Young-Modul von 7,2 χ 10 Dyn/cm und eine Dichte von 1,95 g/cm-' besaß.

(c) Die in der geschilderten Weise hergestellte kegeloder konusförmige Glimmermembran und eine aus Pappe hergestellte Blende derselben Größe und Form wurden jeweils in eine Atmosphäre einer relativen Feuchtigkeit von 96% und einer Temperatur von 20°C gelagert, um eventuelle Änderungen im Young-Modul und in der Feuchtigkeitsabsorption zu bestimmen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt:

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- 1:5 -

Tabelle I

Anzahl der Tage der Feuchtigkeitsabsorption

5 Tage 10 Tage 15 Tage

Glimmermenibran

Pappe-

membran

Menge an absorbierter Feuchtigkeit in %

Young-Modul in Dyn/cm^

Menge an absorbierter Feuchtigkeit in %

Young-Modul in Dyn/cm^

0,05

0,08

0,10

11 11 11

2_f7x10^M 3,0x10 " 2, 5x10 "

4,8 10,7 12,2 2,0x10¹⁰ 9,5x1O⁹ 8,4x10⁹

Den Vierten der Tabelle I ist zu entnehmen, daß bei der Glimmermembran gemäß der Erfindung die Geschwindigkeit der Feuchtigkeitsabsorptionszunahme und die Änderungen im Young-Modul gering sind.

Andererseits absorbiert die Pappemembran nach längerer Lagerung in einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit in erhöhtem Maße Feuchtigkeit. Wegen der geringen Feuchtigkeitsfestigkeit sinkt ferner ihr Young-Modul ab.

(d) Dieselbe Glimmermembran und dieselbe Pappemembran, wie sie beim vorhergehenden Versuch verwendet wurden, wurden in Vollbereichslautsprecher eingebaut und
auf ihre Frequenz/Schallwiedergabe-rEigenschaften hin
untersucht. Die charakteristischen Kurven sind in der
Zeichnung dargestellt, wobei die Kurve 1 für die Glimmermembran gemäß der Erfindung und die Kurve 2 für die übliche Pappemembran stehen.

-14-

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Den charakteristischen Kurven'ist zu entnehmen, daß der Lautsprecher mit der eingebauten Membran gemäß der Er- ' findung eine nach einem höheren Frequenzbereich hin ver schobene erste Resonanzfrequenz aufweist als der Lautsprecher mit der Pappemembran. Folglich ist er über einen weiten Bereich von Teilvibration frei und kann somit Töne in hi-fi-Qualität wiedergeben.

Beispiel"2

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch im vorliegenden Falle anstelle des kegel- oder konusförmigen Siebs kupnel- bzw.

ein^dachförmiges Sieb eines Außendurchmessers an seinem Umfang von 75 mm verwendet wurde. Das erhaltene dachförmige Glimmerpapier besaß an seinem Umfang einen Außendurchmesser von 75 mm und ein Gevricht von 1,4 g. In der im Beispiel 1 geschilderten Weise wurde auf das erhaltene dachförmige Glimmerpapier derart eine Lösung aus 3»5 g Polymethylmethacrylat, die mit einem 1:1-Gemisch aus Toluol und Methylethylketon auf eine Konzentration von 10% verdünnt worden war, aufgesprüht, daß es mit 20 Gew.-96 Bindemittel imprägniert wurde. Nach dem Imprägnieren wurde das imprägnierte Glimmerpapier 10 min lang bei einer Temperatur von 100⁰C getrocknet und mittels eines dachförmigen Metallwerkzeugs 10 min

lang bei einer Temperatur von 150°C und einem Druck

von 80 kg/cm heißgepreßt. Die heißgepreßte Glimmerlage wurde 4 h lang in einem Ofen bei einer Temperatur von 14O°C nachgehärtet, wobei eine mit Poly(methyI-methacrylat) gebundene, dachförmige Glimmermembran einer Dicke von 0,1 mm erhalten wurde. +) (Kennlinien)

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Ein in entsprechender Weise hergestellter 0,13 χ 20 χ 60 mm großer Prüfling besaß einen Young-Modul von 2,63 x 10¹¹ Dyn/cm² und eine Dichte von 1,60 g/cm⁵.

Beispiel 3

20 g einer Lösung aus 0,3 Teil Bis-2,4-dichlorbenzoylperoxid und 100 Teilen einer 10%igen Lösung eines handelsüblichen Silikonkautschuks (YE 3106 U der Toshiba Silicone Co., Ltd.) in Xylol wurden in der im Beispiel 1 geschilderten Weise derart auf das kegel- oder konusförmige Glimmerpapier von Beispiel 1 aufgesprüht, daß es mit etwa 20 Gevr.-% Silikonkautschuk imprägniert wurde.

Nach dem Imprägnieren wurde das imprägnierte Glimmerpapier 30 min lang zur Vorhärtung bei einer Temperatur von 100⁰C getrocknet und dann mittels eines konus- oder kegelförmigen Metallwerkzeugs 15 min lang bei einer Temperatur von 130 C und einem Druck von 50 kg/cm heißgepreßt. Die erhaltene Glimmerlage wurde 6 h lang in einem Ofen bei einer Temperatur von 150°C nachgehärtet, wobei eine mit Silikonkautschuk gebundene, konus- oder kegelförmige Glimmermembran einer Dicke von 0,2 mm erhalten wurde.

Ein in entsprechender Weise hergestellter 0,18 χ 20 χ 60 mm großer Prüfling besaß eine Dichte von 1,68 g/cnr und einen Young-Modul von 1,96 Dyn/cm .

Beispiel 4

Eine 309&Lge Lösung eines handelsüblichen Phenolharz-

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bindemittel ζ (Simil^cl: PC-1 der Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) in einem 1:1-Gemisch aus Methanol und Toluol wurde derart auf das konus- oder kegelförmige Glimmerpapier gemäß Beispiel 1. aufgesprüht, daß es mit etwa 20%' Bindemittel imprägniert wurde.

Das imprägnierte Glimmerpapier wurde 3 h lang bei Raumtemperatur liegen gelassen und dann 15 min lang mittels eines konus- oder kegelförmigen Metallwerkzeugs bei einer Temperatur von 130⁰C und einem Druck von 100 kg/cm heißgepreßt. Nach dem Abnehmen von dem Werkzeug wurde die gebildete Glimmerlage 6 h lang in einem Ofen bei einer Temperatur von 150°C nachgehärtet, wobei eine mit einem Phenolharz gebundene, konus- oder kegelförmige Glimmermembran einer Dicke von 0,2 mm erhalten wurde.

Ein in entsprechender Weise hergestellter 0,18 χ 20 χ 60 mm großer Prüfling besaß eine Dichte von 1,73 g/cnr

11 ? und einen Young-Modul von 5,3 x 10 Dyn/cm .

Beispiel 5

Ein Teil des Handelsprodukts Catalyzer CR-25 der Toshiba Silicone Co., Ltd. wurde in 100 Teile einer 60%igen Lösung eines handelsüblichen Silikonharzbindemittels (TSR-125 der Toshiba Silicone Co., Ltd.) in Xylol eingetragen, worauf die Konzentration der Lösung mit einem 1:1-Gemisch aus Methanol und Toluol auf etwa 10% eingestellt wurde. Die erhaltene Lösung wurde derart auf das dachförmige Glimmerpapier gemäß Beispiel 2 aufgesprüht, daß es mit etwa 8% Bindemittel imprägniert wurde.

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255 A

Das erhaltene imprägnierte Glimmerpapier wurde zur Vorhärtung 5 min lang bei einer Temperatur von 110⁰C getrocknet und dann unter Verwendung eines dachartigen Metallwerkzeugs 40 min lang bei einer Temperatur von 16O°C und einem Druck von 140 kg/cm heißgepreßt. ITach dem Abnehmen von dem Werkzeug wurde die erhaltene Glimmerlage stufenweise in einem Ofen 30 min lang bei einer Temperatur von 100⁰C, 50 min lang bei einer Temperatur von 150⁰C, 30 min lang bei einer Temperatur von 200⁰C, 30 min lang bei einer Temperatur von 300⁰C und schließlich 1 h lang bei einer Temperatur von 35O⁰C nachgehärtet, wobei eine mit einem Silikonharz gebundene, dachförmige Glimmermembran einer Dicke von 0,1 mm erhalten wurde.

Ein in entsprechender Weise hergestellter 0,13 χ 20 χ 50 mm großer Prüfling besaß eine Dichte von 1,87 g/cm'' tind einen Young-Modul von 6,3 x 10 Dyn/cm'¹'.

Beispiel 6

Ein Teil Benzoylperoxid wurde in 100 Teile einer 60%igen Lösung eines handelsüblichen ungesättigten Polyesterharzbindemittels (PS-309 der Hitachi Chemical Co., Ltd.) in Styrol eingetragen. Die erhaltene Lösung wurde derart auf das kegel- oder konusförmige Glimmerpapier von Beispiel 1 aufgesprüht, daß es mit etwa 15% Bindemittel imprägniert wurde.

Nachdem das imprägnierte Glimmerpapier bei Raumtemperatur liegen gelassen worden war, wurde es mittels eines konus- oder kegelförmigen Metallwerkzeugs 10 min

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lang bei einer Temperatur von 16O⁰C und einem Druck von 100 kg/cm heißgepreßt. Nach dem Abnehmen von der Form wurde die erhaltene Glimmerlage 6 h lang in einem Ofen bei einer Temperatur von 15O°C nachgehärtet, wobei eine mit einem ungesättigten Polyesterharz gebundene, konus- oder kegelförmige Glimmermembran einer Dicke von 0,2 mm erhalten wurde.

Ein in entsprechender Weise hergestellter, 0,18 χ 20 χ 60 mm großer Prüfling besaß eine Dichte von 1,86 g/cm"¹ und einen Young-I'Iodul von 6,8 χ 10 Dyn/cm .

Beispiel 7

Das gemäß Beispiel 1 hergestellte konus- oder kegelförmige Glimmerpapier wurde mit jeweils einem der in der folgenden Tabelle II angegebenen Bindemittel imprägniert und dann zur Bildung einer Membran in der
im Beispiel 1 geschilderten Weise heißgepreßt. Die
Eigenschaften der verschiedenen. Membranen sind in
der Tabelle II zusammengestellt.

Zu Vergleichszwecken sind auch die Eigenschaften einer Pappemembran angegeben.

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Tabelle II

Zum Imprägnieren verwendetes Harzbindemittel

Bindemittel gehalt in %

Dicke in mm

Dichte

in
g/cirr

Young-Modul (E) in_oDyn/

cm

O CO CO

Epikote 1031, BF^-400

Epikote 1009, BF^-400 ö Epikote 1004, BF^-400 £ Epikote 871', BF₃>400, DDS φ Epikote 828, BF₃-400 ^ Polyester/Toluoldiisocyanat (Han-S delsprodukt der Nippon Polyure-Ij thane Industry Co.;

Ö ABS SBR

fi YE 3106 U, CE-50 ι cd Φ U P)-Q

co Φ ~

15 15 15 15 15

15 15 15 15

0,10
0,10
0,13
0,15
0,10

0,10
0,11
0,14
0,13

1,76
1,90
1,46
1,51

11

1,83
1,72
1,49
1,68

7,05 x 10 7,74 χ 10¹¹ 4,44 χ 10 4,03 χ 10

11 11

1,85 6,53 χ 10

4,17 χ 10 3,31 χ 10 4,24 χ 10 1,96 χ 10

11 11 11 11

0,44 0,42 1,87 χ 10

10

3,5 χ 4,0 χ 3,0 χ 2,7 χ

3,5 χ

2,3 χ

1,9 χ

2,8 χ

1,2 χ

4,5 χ

2 5 5 A 1 5

Aus Tabelle Il geht hervor, daß der Young-Modul (E) von Glimmermembranen gemäß der Erfindung etwa 10-mal größer ist als der Young-Modul einer Pappemembran und daß das Verhältnis E/p ebenfalls etwa 10-mal gröi3er ist als das entsprechende Verhältnis der Pappemembran.

Die in Tabelle II durch Handelsnamen bezeichneten Bindemittel sind folgende:

(1) Epikote 1031, 1009, 1004, 871 und 828 sind von der Firme Shell Chemical Go. hergestellte Epoxyharze; die Handelsprodukte BF,-400 und DDS sind von der Firma Shell Chemical Co. hergestellte Härtungsmittel für die Epoxyharze.

(2) Das Handelsprodukt YE 3106 U ist ein von der Firma Toshiba Silicone Co., Ltd. hergestellter Silikonkautschuk. Das Handelsprodukt CE-50 ist ein von derselben Firma hergestelltes Vernetzungsmittel .

(3) Das verwendete ABS ist ein von der Firma Toray Industries, Inc. hergestelltes Acrylnitril/ Butadien/Styrol-Terpolymeres.

(4) SBR ist ein von der Firma Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. hergestelltes kautschukartiges Styrol/Butadien-Mischpolymeres.

-21-609826/089 5

Claims

Patentansprüche

Akustische Membran aus einer Glimmerlage flacher oder gekrümmter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einer Reihe von eine Teilchengröße entsprechend einer Siebgröße von O bis 400 mesh aufweisenden schuppigen Glimmerplättchen aus natürlich vorkommendem Glimmer, synthetischem Glimmer und/oder teilweise entwässertem natürlich vorkommenden Glimmer sowie einem orgnnischen polymerenBindemittel besteht, wobei die üpaltebenen (001-Ebene) der schuppigen Glimmerplättchen parallel zu der flachen oder gekrümmten Oberfläche der Glimmerlage orientiert sind, die Glimmerplättchen an ihren Spaltebenen (001-Ebene) mit Hilfe des Bindemittels aneinander gebunden sind und die Glimiiierlage eine Dichte von 1,3 bis 2,5 g/cnr⁵ und einen Young-Modul von 6 χ 10 bis 3 x 10 Dyn/cm aufweist.

Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Bindemittelgehalt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Glimmerlage, 5 bis 50 Gew.-% beträgt.

3. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Feuchtigkeitsabsorption nach 15-tägiger Einwirkung einer Temperatur von 20 C und einer relativen Feuchtigkeit von 96% weniger als 1,0% ist.

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4. Verfahren zur Herstellung einer akustischen Membran nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekemizeichnet, daß man eine Masse aus einem Glimmer, bestehend aus natürlich vorkommendem Glimmer, synthetischem Glimmer und/oder teilweise entwässertem natürlich vorkommenden Glimmer, zur Entlaminierung des Glimmers zu feinen schuppigen Plättchen und einer Bildung einer Dispersion der Glxmmerplättchen in Wasser der Einwirkimg eines Wasserstrahls aussetzt, die feinen schuppigen Glimmerplättchen in der Dispersion siebt und eine Suspension sammelt, in der schuppige Glimmerplättchen einer Größe entsprechend einer Sieb- ;9;röße von S bis 400 mesh dispergiert sind, die Glimmerplättchen in der gesammelten Suspension auf einem Sieb mit flacher oder gekrümmter Oberfläche zur Dildung eines "wiederhergestellten" ("reconstituted") Glimmerpapiers ablagert, das "wiederhergesteilte" Glimmerpapier mit einem flüssigen organischen polymeren Bindemittel imprägniert und cas imprägnierte Glimmerpapier zur Härtung des darin enthaltenen organischen polymeren Bindemittels heißpreßt.

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