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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Lautsprecherrand, der um eine
Vibrationsplatte (und zwar mit einem kegelförmigen Körper) des Lautsprechers angebracht
ist, und so an die innere Umfangsfläche eines Rahmens angrenzt,
dass er die Vibrationsplatte in ihrer korrekten Position festhält, die
ihr eine freie Vibration ermöglicht.
Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung einen Lautsprecherrand,
der unter Verwendung einer aushärtenden
Mischung und einer Vorrichtung zum mechanischen Schäumen hergestellt
wird, und betrifft des Weiteren ein Schaumgießverfahren und -system sowie
eine Schaumgießvorrichtung,
die alle für
die Herstellung des Lautsprecherrands ausgelegt sind.
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STAND DER
TECHNIK
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Gewöhnlich verfügt jeder
Lautsprecher über eine
zentrale Vibrationsplatte 7, deren Umfangsfläche durch
einen Lautsprecherrand 7a mit einem Rahmen 16 verbunden
ist, wie in 1 gezeigt. Die diese Position
einnehmende zentrale Vibrationsplatte 7 kann ungehindert
in axialer Richtung vibrieren. Der Lautsprecherrand 7a hat
im Querschnitt einen bogenförmigen
Abschnitt (und zwar wellenförmig) 115, der
zwischen seiner äußeren und
inneren Umfangsfläche
nach oben oder unten gebogen ist, damit die Vibrationsplatte 7 ohne
Schwierigkeiten transversal vibrieren kann.
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In
einigen Fällen
wurden die Lautsprecherränder 7a gemäß dem Stand
der Technik aus einem vulkanisiertem Gummischaumstoff geformt. In
anderen Fällen
wurde ein thermoplastisches Harz, wie zum Beispiel ein Acrylpolymer,
ein Polycarbonat, ein Polyurethan, ein Polyester, ein Polyolefin
oder dergleichen geschmolzen und im Spritzgussverfahren entlang
des äußeren Rands
jeder Vibrationsplatte 7 aufgebracht. Alternativ wurde
ein Polyurethanschaumblock in Platten getrennt, wobei anschließend jede
Platte in dünne
Scheiben in einer vorgegebenen Dicke geschnitten wurde, um erhitzt
und in eine Form gepresst zu werden, um den Lautsprecherrand 7a zu
formen.
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Das
geschmolzene thermoplastische Harz wird beim Spritzgießen des
Lautsprecherrands 7a auf einer erhöhten Temperatur von etwa 200°C bis 300°C gehalten.
Dadurch ist es wahrscheinlich, dass die Vibrationsplatte 7,
die innerhalb zweier Matrizensegmente 41 und 42 integral
mit diesem Rand verbunden wird, thermisch beschädigt wird.
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Ein
weiteres Problem ist, dass der vulkanisierte Gummischaumstoff kein
ausreichend hohes Schäumungsverhältnis bereitstellt,
wodurch sich das Gesamtgewicht des Lautsprecherrands und der damit
verbundenen Vibrationsplatte erhöht.
In einem solchen Fall ist die Frequenz/Schalldruck-Eigenschaft im
Vergleich zu leichteren Varianten unterlegen. Des Weiteren muss
der aus solch einem vulkanisierten Gummischaumstoff gebildete Lautsprecherrand
unter Verwendung eines technologisch hoch entwickelten Klebeverfahrens
an die Vibrationsplatte angeklebt werden, wobei der Klebeprozess
dennoch nicht ohne Schwierigkeiten verläuft.
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10 zeigt
einen Lautsprecherrand 7a' (nachfolgend
als 'thermisch verdichtetes
Teil aus Polyurethanschaumstoffplatten/-scheiben' bezeichnet) dessen bogenförmiger Abschnitt über basale
Enden 7b verfügt.
Die hintere (konvexe) Ecke jedes basalen Endes 7b ist thermisch
gedehnt, um während
des Pressvorgangs in einer Matrize eine geringere Dichte zu haben.
Folglich erhält
die vordere (konkave) Ecke jedes basalen Endes 7b eine
höhere
Dichte aufgrund der Verdichtung. Solch eine Ungleichheit in der
Dichte zwischen den vorderen und hinteren Ecken oder Oberflächenschichten
führt zu
einer unerwünschten Minderung
der Festigkeit und Haltbarkeit. Die innere Umfangsfläche eines
solchen Lautsprecherrands 7a' vibriert
in Übereinstimmung
mit der Umfangsfläche der
Vibrationsplatte 7, wobei jedoch die äußere Umfangsfläche des
Rands 7a' durch
den Rahmen 16 in seiner Position verbleibt. Folglich schreitet
die Ermüdung
des Materials ausschließlich
in einem der basalen Enden 7b, die an den Rahmen 16 anstoßen, fort. Der
verdünnte
Bereich 7c am basalen Ende jedes bogenförmigen Abschnitts verfügt nicht
zwangsläufig über eine
ausreichende Festigkeit.
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Aufgrund
des Schäumprozesses
ist jede Polyurethanschaumstoffplatte von Bereich zu Bereich nicht
frei von Unebenheiten. Die Scheiben, die von einer solchen Platte
zur Bildung des thermisch verdichteten Teils 7a' aus Polyurethanschaumstoff
abgeschnitten werden, variieren zwangsläufig in ihrer Dichte entsprechend
der Bereiche der Platte. Folglich weisen die Lautsprecher 1,
welche die thermisch verdichteten Lautsprecherränder 7a' umfassen, die jeweils aus solchen
Plattenscheiben zusammengesetzt sind, erhebliche Schwankungen in
ihren Mindestresonanzfrequenzen f0, Unterschiede
in der Qualität
oder ihrer Leistung auf. Zum Beispiel betrug die bei 100 Mustern
gemessene Schwankung von f0 ± 15 Hz.
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18 zeigt
eine vergrößerte Querschnittsansicht
des thermisch verdichteten Lautsprecherrands 7a', der aus den
in 10 dargestellten Plattenscheiben 117 hergestellt
wird. Wie in 18 zu erkennen ist, wurde eine
Oberflächenschicht
während
des thermischen Formpressverfahrens niedergedrückt, so dass Leerzellen in
der Schicht zusammenfallen, um eine härtere und dichtere Haut 68 zu bilden.
Zwischen dieser Haut und einem inneren normal geschäumten Kern
ist eine sichtbare Abgrenzung zu erkennen. Die physikalischen Eigenschaften ändern sich
drastisch entlang der Grenzlinie, erhöhen die Amplitude der Resonanz
und führen
zu Verzerrungen in der Tonqualität.
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Eine
interne Struktur des thermisch verdichteten Platten-/Scheibenteils 7a' ist in 3 gezeigt, das
heißt
ein Foto, das mittels eines Mikroskops mit 60facher Vergrößerung aufgenommen
wurde. Es ist ein überraschender
visueller Unterschied zwischen diesem Foto und 2 zu
erkennen, das ein weiteres mikroskopisches Foto mit dem gleichen
Vergrößerungsfaktor
ist, und den Lautsprecherrand 7a der neuesten Erfindung
zeigt.
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Lautsprecher,
die in Autotüren
oder dergleichen eingebaut sind, müssen wasserdicht sein, wohingegen
Polyurethanplatten Wasser auf ihren Außenflächen absorbieren. Die Lautsprecherränder 7a' gemäß dem Stand
der Technik, welche thermisch verdichtete Polyurethanplattenscheiben
sind, sind daher nicht in einem ausreichenden Maße wasserdicht. Um diese Beeinträchtigung
zu beheben, wurde vorgeschlagen, die Oberflächen der Lautsprecherränder mit
einem Fluorharz zu überziehen.
Im Hinblick auf die offene Zellstruktur dieser Lautsprecherränder gemäß dem Stand
der Technik ist jedoch jegliche übermäßig dicke
Beschichtung, die die Zellöffnungen
mit dem Fluorharz verstopfen, zu vermeiden. Folglich stand keine
zufriedenstellende Imprägnierbeschichtung
zur Verfügung,
trotz eines deutlichen Anstiegs der Herstellungskosten.
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JP 2000 261885A offenbart
eine Verbesserung in den beschriebenen Lautsprecherrändern gemäß dem Stand
der Technik. Gemäß diesem
Vorschlag wird eine reaktive Mischung aus zwei Flüssigkeiten,
welche ein Isocyanat und ein Polyol umfasst, einem Matrizenpaar,
bestehend aus einem männlichen
Segment und einem weiblichen Segment einer Matrize, durch einen
Rührmixer
zugeführt.
Innerhalb der Matrize reagieren die beiden Inhaltsstoffe miteinander
und schäumen
und verfestigen sich, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa
60°C. Aufgrund einer
solch niedrigen Temperatur erfordert jeder Zyklus des Formgießens des
Lautsprecherrands eine unerwünscht
lange Zeit, zum Beispiel zwei Minuten. Des Weiteren verfestigen
sich die zwei Flüssigkeitskomponenten
nachdem sie zusammengemischt wurden so schnell, dass sie den Mixer
verstopfen, wenn sie nicht sofort in die Matrize gegeben werden.
Das Prozessmanagement einschließlich
der Prozesssteuerung eines unterbrochenen Arbeitsvorgangs gestaltet
sich dadurch schwierig und mühevoll.
Das aus zwei Flüssigkeitskomponenten
bestehende Rohmaterial ist gegenüber
Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Luftfeuchtigkeit, so anfällig, dass
das Schäumungsverhältnis zwischen
Chargen oder Fertigungslosen dazu neigt zu variieren, was die Sicherstellung
einer einheitlichen Qualität
erschwert.
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Ein
Lautsprecherrand und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Rands ist aus
US 5650105A bekannt,
welches die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche offenbart.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Beeinträchtigungen
gemacht, die mit den Lautsprecherrändern gemäß dem bekannten Stand der Technik
und dem gemäß dem Stand
der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung derselben einhergehen.
Ein hierin bereitgestellter, neuartiger Lautsprecherrand besteht
aus einer aushärtenden
Zusammensetzung, das heißt
einer Mischung aus Hauptbestandteilen, wobei die Hauptbestandteile
ein Polyurethanpräpolymer
und ein latenter Härter
sind, und wobei der latente Härter
ein inaktiviertes festes Polyamin ist. Bei der Herstellung des Lautsprecherrands
wird ein Gas in der aushärtenden
Mischung dispergiert, bevor diese einem weiblichen Matrizensegment
zugeführt
wird, das auf eine Temperatur unter der kritischen Aushärtetemperatur
der Mischung erhitzt worden ist. Anschließend wird ein männliches Matrizensegment,
das auf eine höhere
Temperatur, die über
der kritischen Temperatur liegt, erhitzt worden ist, in das weibliche
Segment gedrückt
und eingesetzt, so dass die Bestandteile miteinander reagieren und
sich in der Matrize verfestigen. Mit anderen Worten besteht die
aushärtende
Mischung in der Erfindung aus einer Flüssigkeitskomponente und ist aufgrund
des Gases, das in der Mischung mechanisch dispergiert wird, selbstschäumend, wodurch
es direkt um die zentrale Vibrationsplatte herum geformt werden
kann, um um deren Umfangsfläche
herum zu schäumen
und sich zu verfestigen.
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Eine
solche aus einer Flüssigkeitskomponente
bestehende aushärtende
Mischung der Erfindung kann entweder in einem Strang oder intervallweise
in eine Matrize eingespritzt werden, und erfolgt im Vergleich zu
JP 2000261885A viel
gleichmäßiger. Eine
Unterbrechung des Formpressvorgangs lässt sich einfacher handhaben
und das zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Prozesses. Die Mischung muss
nicht sofort nach dem Mischen der Bestandteile Isocyanat und Polyol
der Matrize zugeführt
werden, wodurch der Materialverlust reduziert wird. Um das geformte
Teil herum werden keine Abquetschflächen oder Abfall produziert,
welche vom Teil abzutrennen sind, so dass der Verbrauch von Rohstoffen
jetzt reduziert werden kann und keine zusätzlichen Kontrollmaßnahmen
während
des Formgießvorgangs
erforderlich sind, was ebenfalls zu geringeren Herstellungskosten
führt.
Die Aushärtung
findet sofort nach dem Erhitzen auf eine Temperatur über der
kritischen Temperatur statt, um den Lautsprecherrändern eine einheitliche
Qualität
zu verleihen. Folglich kann das hierin bereitgestellte Schaumgießverfahren
zur Herstellung von Lautsprecherrändern in einfacheren Arbeitsgängen ausgeführt werden
bei einer gleichzeitigen Reduzierung von Industrieabfällen.
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In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lautsprecherrand
bereitgestellt, der aus einer aushärtenden Zusammensetzung, das heißt einem
Gemisch aus Hauptbestandteilen besteht, wobei die Hauptbestandteile
ein Polyurethanpräpolymer
und ein latenter Härter
sind, und wobei der latente Härter
ein inaktiviertes festes Polyamin ist. Ein Gas wird in der aushärtenden
Mischung dispergiert, bevor diese in eine Matrize eingeführt wird, so
dass die Mischung anschließend
verschäumt
und sich in der Matrize verfestigt, um den Lautsprecherrand zu erzeugen.
Die aushärtende
Mischung besteht aus einer Flüssigkeitskomponente,
in die Gas mechanisch dispergiert wird, um anschließend die Mischung
in einer einfachen physikalischen Methode zu schäumen.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei die verschäumbare
aushärtende
Mischung der Matrize um die zentrale Vibrationsplatte herum zugeführt wird,
so dass der Lautersprecherrand dadurch die in dem ersten Aspekt
definierte Form erhält
und direkt und selbsthaftend an die Umfangsfläche der Vibrationsplatte angebracht
wird und mit dieser ein Ganzes bildet.
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In
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei in dem gemäß dem ersten
oder zweiten Aspekt definierten Lautsprecherrand interne Leerzellen
physikalisch erzeugt werden, indem die Gasblasen, die mechanisch dispergiert
worden sind, sofort nach dem Einspritzen in die Matrize in der Mischung
ausgedehnt werden, wobei der interne Druck jeder Blase ein Gleichgewicht
mit dem Luftdruck herstellen kann. Die auf diese Weise erzeugte
Schaumstruktur kann ausschließlich
aus geschlossenen Zellen oder aus einer Mischung aus geschlossenen
und offenen Zellen bestehen.
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In
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei die Leerzellen, die in dem gemäß einem
der Aspekte 1-3 definierten Lautsprecherrand enthalten sind, eine Größe zwischen
1 μm und
100 μm haben
Diese feine und einheitlich Größe der Leerzellen
wird durch das physikalische Schäumen
von feinen Gasblasen erreicht, die mechanisch in der aushärtenden
Mischung dispergiert werden, wobei sich die Blasen dann aufgrund
des Gleichgewichts zwischen dem internen Druck jeder Blase und dem
Luftdruck ausdehnen können.
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In
einem fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal bereitgestellt,
wobei die gemäß einem
der Aspekte 1-4 definierten Leerzellen, die in dem gemäß einem
der Aspekte 1-4 definierten Lautsprecherrand enthalten sind, einen
durchschnittlichen Durchmesser von 20 μm haben und um diesen Durchschnitt
als ein mittlerer Durchmesser verteilt sind. Infolge der mechanischen
Dispersion des Gases und seiner physikalischen Ausdehnung innerhalb des
Lautsprecherrands, verfügen
die Leerzellen über einheitliche
Durchmesser, wie dies mittels einer präzisen histogrammartigen graphischen
Darstellung in 12 veranschaulicht wird.
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In
einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei der gemäß einem
der Aspekte 1-5 definierte Lautsprecherrand über eine Dichte in einem Bereich
zwischen 0,15-0,9 g/cm3 verfügt. Der
Schäumprozess,
der auf der mechanischen Dispersion und physikalischen Ausdehnung
der Gasblasen beruht, erleichtert die genaue Kontrolle des Schäumungsverhältnisses.
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In
einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei der gemäß einem
der Aspekte 1-6 definierte Lautsprecherrand über eine Hautschicht verfügen kann,
deren Oberfläche
mit dem Muster der Innenfläche
der Matrize geprägt
ist.
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In
einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei sich die Hautschicht des gemäß einem
der Aspekte 1-7 definierten Lautsprecherrands bis zu einem inneren Kern
des Rands gleichmäßig fortsetzt,
ohne dass eine offensichtliche oder deutliche Grenze zwischen ihnen
liegt. Der Grund hierfür
ist, dass die Leerzellen innerhalb der Matrize zur Herstellung des
formgeschäumten Lautsprecherrands
kaum zusammenfallen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Zellen sichergestellt
wird.
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In
einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei der gemäß einem
der Aspekte 1-8 definierte Lautsprecherrand über einen bogenförmigen Abschnitt
verfügt,
dessen dünne
Basalenden mindestens von derselben Dichte sind wie die Dichte in
den verbleibenden dickeren Bereichen. Dieses Merkmal resultiert aus
der Tatsache, dass kein bereits formgeschäumtes Teil in der Matrize gepresst
wird, sondern eine ungeschäumte
Materialmasse in der Matrize geschäumt und verfestigt wird. Folglich
verfügt
der bogenförmige
Abschnitt über
eine gesamte Dichte, die gleich oder höher ist als die des angrenzenden
Körperbereichs
des Lautsprecherrands, und daher für eine reibungslose und gleichmäßige Übertagung
von Vibrationen sorgt.
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Des
Weiteren stellt die vorliegende Erfindung in ihrem zehnten Aspekt
ein Verfahren zur Herstellung eines Lautsprecherrands bereit. Dieses
Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Vorbereiten einer aushärtenden
Mischung, deren Hauptbestandteile ein Polyurethanpräpolymer
und ein latenter Härter sind,
wobei der latente Härter
ein inaktiviertes festes Polyamin ist, anschließend mechanisches Dispergieren
eines Gases in der aushärtenden
Mischung, gefolgt vom Einspritzen dieser Mischung in ein weibliches
Matrizensegment, das auf eine Temperatur unter der kritischen Aushärtetemperatur
der Mischung erhitzt wird, und anschließend Einsetzen eines männlichen
Matrizensegments in das weibliche Segment, wobei das männliche
Segment auf eine höhere Temperatur,
die über
der kritischen Temperatur liegt, erhitzt wird, so dass die Bestandteile
miteinander reagieren und sich beim Schäumen in der Matrize verfestigen.
Im praktischen Einsatz kann die Erhitzung des weiblichen Matrizensegments
auf die Temperatur unter der kritischen Temperatur entweder vor
oder direkt nach dem Einspritzen der aushärtenden Mischung erfolgen oder
alternativ zu einem beliebigen Zeitpunkt, jedoch schnell und in
einem kurz Zeitraum nach dem Einspritzen. Auf der anderen Seite
kann das männliche
Segment der Formmatrize entweder vorab auf die andere Temperatur,
die über
der kritischen Temperatur liegt, erhitzt werden, oder sofort beim
Einpressen des männlichen
Segments in das weibliche Segment. Die geschäumten und verfestigten Lautsprecherränder können nun
mit einer höheren
Durchsatzrate und einer erstaunlich verbesserten Produktionsleistung
hergestellt werden.
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In
einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Merkmal
bereitgestellt, wobei in dem gemäß dem zehnten
Aspekt definierten Verfahren ein Hochfrequenz-Induktionsheizer zur
Erhitzung der Matrize eingesetzt wird, um die darin befindliche
aushärtende
Mischung effizient zu verfestigen und zu schäumen. Dieser Induktionsheizer
erhöht
die Temperatur sofort und verkürzt
dadurch die Zykluszeit für das
Erhitzen der Matrize.
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Nachfolgend
wird eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Herstellung eines Lautsprecherrands gemäß der oben
erwähnten
Definition aus einer aushärtenden
Mischung beschrieben. Die Vorrichtung umfasst:
- #1.
eine Saugvorrichtung, die an eine Kolbenpumpe angeschlossen ist,
welche über
einen Zylinder verfügt,
in dem sich der Kolben hin- und herbewegt, und wobei die Vorrichtung
dazu dient, beim Saughub des Kolbens Luft in den Zylinder zu ziehen;
- #2. eine Zuführvorrichtung,
die dazu dient, den Zylinder mit der Mischung zu beschicken, nachdem
der Zylinder mit Gas gefüllt
worden ist;
- #3. eine Rührvorrichtung,
die dazu dient, während des
Ausstoßhubs
die Mischung mit dem Gas mechanisch zu vermischen;
- #4. eine Verdichtungsvorrichtung, die dazu dient, die mit Gas
dispergierte aushärtende
Mischung in ein weibliches Segment einer Matrize zur Formung des
Lautsprecherrands einzuspritzen, wobei das weibliche Segment auf
eine Temperatur, die unter der kritischen Aushärtetemperatur liegt, erhitzt
wird;
- #5. eine Pressvorrichtung, die dazu dient, ein männliches
Segment in das weibliche Segment einzupressen, wobei das männliche
Segment auf eine andere Temperatur, die über der kritischen Aushärtetemperatur
liegt, erhitzt wird; und
- #6. eine Formvorrichtung, die dazu dient, die schäumbare aushärtende Mischung
zu schäumen
und zu verfestigen.
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Die
oben definierte Vorrichtung kann als Formvorrichtung oder in Verbindung
damit einen Hochfrequenz-Induktionsheizer verwenden, um die aushärtende Mischung
zu verfestigen und zu schäumen.
Dieser Induktionsheizer erhöht
die Temperatur in einer verkürzten
Zeit und zu geringeren Kosten.
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Des
Weiteren wird ein System zur Herstellung eines Lautsprecherrands
aus einer aushärtenden
Mischung beschrieben. Das System umfasst:
- (1.)
einen Saugprozess, in dem eine Kolbenpumpe eingesetzt wird, die über einen
Zylinder verfügt,
in dem sich der Kolben hin- und herbewegt, und wobei der Prozess
dazu ausgelegt ist, beim Saughub des Kolbens Luft in den Zylinder
zu ziehen;
- (2.) einen Zufuhrprozess, der dazu dient, den Zylinder mit der
Mischung zu beschicken, nachdem der Zylinder mit Gas gefüllt worden
ist;
- (3.) einen Rührprozess,
der dazu dient, während des
Ausstoßhubs
die Mischung mit dem Gas mechanisch zu vermischen;
- (4.) einen Verdichtungsprozess, der dazu dient, die mit Gas
dispergierte aushärtende
Mischung in ein weibliches Segment einer Matrize zur Formung des
Lautsprecherrands einzuspritzen, wobei das weibliche Segment auf
eine Temperatur, die unter der kritischen Aushärtetemperatur liegt, erhitzt
wird;
- (5.) einen Pressprozess, der dazu dient, ein männliches
Segment in das weibliche Segment einzupressen, wobei das männliche
Segment auf eine andere Temperatur, die über der kritischen Aushärtetemperatur
liegt, erhitzt wird; und
- (6.) einen Formungsprozess, der dazu dient, die schäumbare aushärtende Mischung
zu schäumen
und zu verfestigen.
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In
diesem System dient die reziprok arbeitende Kolbenpumpe zum Vermischen
der Luft mit der aushärtenden
Mischung zur Formung des Lautsprecherrands. Das Gas wird kontinuierlich
in der Mischung dispergiert, die sich anschließend stufenweise selbst aufschäumt. Im
Gegensatz zum chemischen Verfahren zum Schäumen der Mischung gemäß dem Stand
der Technik, erfolgt hier das Schäumen auf physikalische Weise.
Mit Hilfe der Kolbenpumpe kann ein äußerst genaues Mischverhältnis zwischen
dem Gas und der Mischung erzielt werden, wodurch der Schäumungsgrad
des Endprodukts präzise
kontrolliert werden kann. Es wird entweder die Formmatrize oder
die aushärtende
Mischung selbst auf direkte Weise erhitzt, wodurch der Verfestigungsprozess
der Mischung beschleunigt und die Produktionsleistung verbessert
wird.
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Das
System nach obiger Definition kann für den Formungsprozess, um darin
die schäumbare aushärtende Mischung
zu schäumen
und zu verfestigen, einen Hochfrequenz-Induktionsheizer verwenden.
Dieser Induktionsheizer, der in dem System der Erfindung eingesetzt
wird, erhitzt die in die Matrize eingespritzte Mischung sofort und
direkt. Das System ist für
eine Anwendung konzipiert, bei der nicht die Matrize erhitzt wird
sondern nur die Mischung selbst.
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Die
vorliegende Erfindung stellt des Weiteren in einem sechzehnten Aspekt
einen Lautsprecher bereit, der eine darin eingebaute Vibrationsplatte
und einen Lautsprecherrand umfasst, wobei der Lautsprecherrand aus
einer aushärtenden
Mischung besteht, deren Hauptbestandteile ein Polyurethanpräpolymer
und ein latenter Härter
sind, wobei der latente Härter
ein inaktiviertes festes Polyamin ist. Ein Gas wird überall in
der aushärtenden
Mischung dispergiert, bevor diese in eine Matrize eingeführt wird,
so dass die Mischung anschließend
verschäumt
und sich in der Matrize verfestigt, um den Lautsprecherrand zu erzeugen.
Ein auf diese Weise hergestellter Lautsprecher weist kaum Verzerrungen
in der Tonqualität
auf, seine Resonanzfrequenz im Bassbereich wird nicht zu stark abgesenkt
und er verfügt über verbesserte
Widerstandseigenschaften gegenüber
Wärme und
Wasser.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Es
zeigen:
-
1 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Lautsprechers in gewöhnlicher
Ausführung;
-
2 eine
Querschnittsaufnahme eines hierin bereitgestellten Lautsprecherrands;
-
3 eine ähnliche
Aufnahme des Rands gemäß dem Stand
der Technik, der aus einer geschäumten
Platte aus Polyurethan auf Zweiflüssigkeitenbasis gebildet wird;
-
4 eine
Querschnittsansicht einer Matrize, die zur Herstellung des Lautsprecherrands
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
-
5 eine ähnliche
Querschnittsansicht der in 4 gezeigten
Matrize, in welche eine Vibrationsplatte eingesetzt ist, während der
Lautsprecherrand im Insert-Molding-Verfahren um die Umfangsfläche der
Vibrationsplatte umspritzt wird und mit dieser integral verbunden
wird;
-
6 ein
Blockschaltbild, das den Prozess darstellt, in welchem ein Gas mechanisch
mit einer aushärtenden
Mischung vermischt und in ihr dispergiert wird, bevor die Mischung
verdichtet und eingespritzt wird, um in der Matrize geschäumt zu werden, um
den Lautsprecherrand zu formen;
-
7 eine
Leistungsgrafik, die das Verhältnis
zwischen der Frequenz und dem Schalldruck als eine Ausgabeleistung
des Lautsprechers aufzeigt;
-
8 des
Weiteren eine graphische Darstellung, die die temperaturabhängigen rheologischen Eigenschaften
darstellt, die in Tests des erfindungsgemäßen Lautsprecherrands im Vergleich
mit dem Rand gemäß dem Stand
der Technik aus dem geschäumten
Polyurethan auf Zweiflüssigkeitenbasis innerhalb
eines Bereichs von –60°C bis +100°C gemessen
wurden;
-
9 eine
weitere graphische Darstellung der ermittelten Beziehung zwischen
Belastung (d.h. Dehnung) und Spannung (d.h. Bruchbeanspruchung),
die an dem erfindungsgemäßen Lautsprecherrand
gemessen wurde im Vergleich mit dem Rand gemäß dem Stand der Technik, der
aus dem geschäumten
Polyurethan auf Zweiflüssigkeitenbasis
gebildet wurde, getestet bei –40°C;
-
10 eine
Querschnittsansicht eines bogenförmigen
Abschnitts des Lautsprecherrands gemäß dem Stand der Technik, wobei
der bogenförmige
Abschnitt durch Pressen der geschäumten Platten/Scheiben aus
Polyurethan auf Zweiflüssigkeitenbasis
hergestellt wurde;
-
11 eine ähnliche
Querschnittsansicht eines anderen bogenförmigen Abschnitts des hierin bereitgestellten
Lautsprecherrands;
-
12 eine
histogrammartige graphische Darstellung des Durchmessers der Leerzellen
in dem Lautsprecherrand gemäß der Erfindung;
-
13 eine
weitere histogrammartige graphische Darstellung des Durchmessers
der Leerzellen in dem Lautsprecherrand gemäß dem Stand der Technik;
-
14 eine
Querschnittsansicht einer festen Umfangsfläche des Lautsprecherrands;
-
15 eine
perspektivische Darstellung der festen Umfangsfläche, die teilweise im Querschnitt gezeigt
ist, und in einem Lautsprecher eingebaut ist;
-
16 eine
perspektivische Darstellung der gedämpften Umfangsfläche des
Lautsprecherrands, der teilweise im Querschnitt gezeigt ist, und
in einem anderen Lautsprecher eingebaut ist;
-
17 eine
weitere perspektivische Darstellung einer gebogenen Umfangsfläche des
Lautsprecherrands gemäß dem Stand
der Technik; und
-
18 eine
schematische Querschnittsansicht des Lautsprecherrands, der durch
Pressen der geschäumten
Platten/Scheiben aus Polyurethan auf Zweiflüssigkeitenbasis hergestellt
wurde.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun einige bevorzugte Ausführungsformen eines
jeden Aspekts beschrieben.
-
Die
vorliegende Erfindung zitiert hier die internationale Patentoffenlegungspublikation
Nr. WO 95/26374, die für
die von einem der aktuellen Anmelder eingereichte Anmeldung veröffentlicht
wurde. Diese Publikation offenbart Einzelheiten und Beispiele der
aushärtenden
Mischung, die hierin als Hauptrohstoff verwendet wird, um den erfindungsgemäßen Lautsprecherrand
zu formen. In Zusammenfassung unserer vorausgehenden Erfindung können ein
Polyisocyanat- und/oder ein Urethanpolymer in Kombination miteinander
oder alleine verwendet werden, wobei das Urethanpolymer aus Molekülen besteht,
die, aufgrund einer überschüssigen Menge
an Polyisocyanat, das mit einem Polyol reagiert hat, jeweils über aktive
Enden verfügen.
Eine mit einem feinen Pulver beschichtete Aminverbindung wird als
latenter Härter verwendet,
der ein inaktiviertes festes Polyamin ist und einen Schmelzpunkt
von 50°C
oder mehr sowie einen mittleren Durchmesser von etwa 20 μm oder weniger
hat. Jeder Partikel des Polyamins ist mit einem feinen Pulver beschichtet,
dessen mittlerer Durchmesser 2 μm
oder weniger ist, um die aktiven Aminogruppen zu blocken und zu
inaktivieren. Das Molverhältnis
der Aminogruppen zu den Isocyanatgruppen reicht von 1:0,5 bis 1:2,0
nach der thermischen Aktivierung der Aminogruppen.
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Das
hierin verwendete Polyurethanpräpolymer
als eines der Hauptbestandteile kann ein Polyisocyanat- und/oder
ein Polyurethanpräpolymer
oder eine beliebige Kombination davon sein, wobei letzteres durch
die Reaktion eines Polyols mit einer überschüssigen Menge einer Polyisocyanatverbindung erzeugt
wird, um in jeder Molekülkette über aktive Enden
zu verfügen.
Das feste Polyamin ist eine Verbindung, die aus Kernpartikeln eines
Polyamins besteht, welches wiederum bei Raumtemperatur fest ist,
wobei das Polyamin einen Schmelzpunkt von 50°C oder höher hat und einen mittleren
Durchmesser von etwa 20 μm
oder weniger. Jeder Partikel ist mit einem feinen Pulver beschichtet,
dessen mittlerer Durchmesser 2 μm
oder weniger ist, um die aktiven Aminogruppen, die sich in der Oberfläche der
Partikel befinden, zu blocken und zu inaktivieren. Das Molverhältnis des
festen Polyamins zu dem feinen Pulver ist auf 1:0,001-1:0,5 festgelegt.
-
Das
Polyisocyanat kann aus aromatischen Verbindungen, aliphatischen
Verbindungen sowie Acrylverbindungen ausgewählt werden, wobei alle über Isocyanatgruppen
verfügen.
Beispiele hierfür sind:
Toluoldiisocyanat (TDI), Diphenylmethan-Diisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-biphenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat,
Xylylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat, Naphthylendiisocyanat, Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, ein
Roh-TDI, Polymethylen-Polyphenyldiisocyanat, isophorone diisocyanate,
Hexamethylendiisocyanat, hydriertes Xylylendiisocyanat, sämtliche
Isocyanuraten, Carbodiimid oder aus den vorgenannten Isocyanaten
gewonnenes Biuret. Eine einzelne Substanz oder eine Mischung aus
zwei oder mehr Verbindungen können
alleine oder in Kombination miteinander verwendet werden.
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Die
Polyurethanpräpolymere,
wovon jedes über
aktive Enden in seiner Kette verfügt, können mittels einer Reaktion
eines Polyols mit einer übermäßigen Menge
an Polyisocyanaten erzeugt werden, wobei sich das Molverhältnis von
OH-Gruppen zu NCO-Gruppen in einem Bereich von 1,1-3,5 befindet.
Solch eine Reaktion kann unter Zuhilfenahme eines Katalysators (wie
zum Beispiel organische Zinnverbindungen einschließlich Dibutylzinndilaurat,
Bismutverbindungen einschließlich
Bismutoctylcarboxylat, und tertiäre
Aminkatalysatoren) bei Raumtemperatur oder bei 60-90°C für 1 bis
24 Stunden stattfinden. Das daraus resultierende Polyurethanpräpolymer
hat einen Gewichtsanteil von 0,5-10% der aktiven Isocyanat-Endgruppen
und eine Viskosität
von 3000-50000 Centipoises bei 20°C.
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Das
Polyol kann aus einem der folgenden Substanzen bestehen: Polyetherpolyol-Derivate
aus Polyalkoholen, wie beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol,
Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Sorbitol, oder Saccharose,
wobei eine Polyaddition von Alkylenoxid, wie beispielsweise Ethylenoxid,
Propylenoxid oder eine beliebige Mischung davon zu diesen Polyalkoholen
durchgeführt
wurde; Ethylenglykol, Propylenglykol sowie deren Oligoglykol-Derivate;
Polyol-Derivate von Butylenglykol, Hexylenglykol oder Polytetramethylenetherglykol;
Polyesterpolyol-Derivate, wie beispielsweise Polycaprolactonpolyol
oder Polyethylenadipat; Polybutadienpolyole; Esters aus höheren (homolog
zu) Karbonsäuren,
wie beispielsweise Castoröl
mit Hydroxylgruppen; und Polymerpolyol-Derivate aus Polyetherpolyol oder Polyestern,
an die Vinylmonomer angelagert ist.
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Als
das Polyurethanpräpolymer,
das einen Bestandteil der zuvor erwähnten aushärtenden Mischung bildet, kann
ein beliebiges der zuvor genannten Polyisocyanaten oder ein beliebiges
Polyurethanpräpolymer,
das über
aktive Isocyanat-Endgruppen verfügt,
verwendet werden. Alternativ kann eine beliebige Mischung dieser
Verbindungsarten eine der Verbindungen ersetzen und alleine verwendet
werden.
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Feste
Polyamine, die als latenter Härter
für das
Polyurethanpräpolymer
dienen, sind aromatische oder aliphatische Polyamine, die bei Raumtemperatur
fest sind und einen Schmelzpunkt von 50°C oder höher haben. Bevorzugte Beispiele
solcher Polyamine sind: 4,4'-Diaminodiphenylmethan;
2,4'-Diaminodiphenylmethan;
3,3'-Diaminodiphenylmethan, 3,4'-Diaminodiphenylmethan;
2,2'-Diaminobiphenyl; 2,4'-Diaminobiphenyl;
3,3'-Diaminobiphenyl;
2,4-Diaminophenol; 2,5-Diaminophenol; o-Phenylendiamin; m-Phenylendiamin;
2,3-Toluylendiamin; 2,4-Toluylendiamin; 2,5-Toluylendiamin; 2,6-Toluylendiamin; 3,4-Toluylendiamin;
sowie ähnliche
fest aromatische Polyamine. Andere bevorzugte Beispiele sind: 1,12-Dodecandiamin;
2,10-Decandiamin; 1,8-Octandiamin; 1,14-Tetradecandiamin; 1,16-Hexadecandiamin;
sowie ähnliche
aliphatische Polyamine. Jede dieser aromatischen und aliphatischen
Polyamine oder eine beliebige Mischung davon kann alleine oder in
Kombination miteinander verwendet werden. Diese Polyamine müssen pulverisiert
werden, um über
einen mittleren Durchmesser von 20 μm oder vorzugsweise zwischen
3 μm und
15 μm zu
verfügen.
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Um
die Funktion des festen und partikelartigen Polyamins als latenter
Härter
zu inaktivieren, kann die Oberfläche
jedes winzigen Partikels mit dem Pulver eines "inaktivierenden Wirkstoffs" beschichtet werden.
Dieser Wirkstoff ist ein organisches oder ein inorganisches Pulver,
das an der Partikeloberfläche festklebt.
Beispiele für
inorganische Inaktivierungsstoffe sind Titaniumdioxid, Kalziumcarbonat,
Ton, Silizium, Zirkondioxid, Kohlenstoff, Aluminiumoxid, und Talk.
Bevorzugte organische Inaktivierungsstoffe sind Polyvinylchloride,
Polyacrylharze, Polystyrole, und Polyethylene, wobei sich alle im
pulverisierten Zustand befinden. Der mittlere Durchmesser dieser Pulver
muss 2 μm
oder weniger betragen, vorzugsweise 1 μm oder weniger. Die Inaktivierung
der festen Polyamine ist eine Behandlung hiervon, bei der die Oberfläche jedes
winzigsten Partikels mit dem Puder beschichtet wird. Das Gewichtsverhältnis des
Polyamins zu dem Pulver reicht von 1:0,001 bis 1:0,5, wobei das
letztere dem ersteren nach dessen Pulverisierung auf einen festgelegten
oder vorgegebenen Solldurchmesser in einem Scherreibungsmixer hinzugegeben
wird. Beispiele eines solchen Mixers sind die sogenannten 'Hochgeschwindigkeitsstoßrührmischer', die 'Druckscherrührmischer' und dergleichen.
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Das
Molverhältnis
der Isocyanatgruppen zu den Aminogruppen ist vorzugsweise in einem
Bereich von 1:0,5 bis 1:2,0, in einem Stadium, in dem das dem Polyurethanpräpolymer
hinzugefügte
inaktivierte feste Polyamin erhitzt wird, um seine Aktivität wiederherzustellen.
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Zusätzlich zu
den festen Polyaminen können beliebige
geeignete Zusatzstoffe verwendet werden, wie zum Beispiel herkömmliche
Katalysatoren und Weichmacher (zum Beispiel Dibutylphthalat, Dioctylphthalat,
Dicyclohexylphthalat, Diisooctylphthalat, Diisodecylphthalat, Dibenzylphthalat,
Trioctylphosphat, Weichmacher auf Epoxybasis, und Weichmacher auf
Polyesterbasis, wie zum Beispiel Ester der Adipinsäure). Weitere
Wirkstoffe, die der Mischung hinzugegeben werden können, sind:
Lösungsmittel, Thixotropiermittel,
UV-Absorber, Haftungshilfsmittel, Entwässerungsmittel, Schäumungsmittel
und dergleichen, die ebenfalls in einem geeigneten Verhältnis verwendet
werden.
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Die
aushärtende
Mischung, die auf die oben detailliert beschriebene Weise vorbereitet
wird, verhält
sich empfindlich gegenüber
Temperaturen über dem
Schwellwert oder der kritischen Härtungstemperatur. Das bedeutet,
sie härtet
sich nicht bei Temperaturen unter etwa 60°C, aufgrund der Reaktivierung der
zuvor inaktivierten festen Polyamine, beginnt sie jedoch bei einer
erhöhten
Temperatur von etwa 80°C oder
mehr zu härten.
Der Härtungsprozess
der Mischung setzt sich bei dieser Temperatur bis zur vollständigen Härtung fort.
Dank der geringen Differenz zwischen der Aushärtungstemperatur und der Nichtaushärtungstemperatur,
verkürzen
sich die Zeiträume
für das
Erhitzen und Abkühlen
der Formmatrize, was zu kürzeren
Zykluszeiten führt
und zu einer besseren Produktionsleistung beiträgt. Auf der anderen Seite und
wie bereits zuvor erwähnt,
produziert ein sich in der aushärtenden
Mischung befindliches Gas feine Bläschen, die mechanisch innerhalb
dieser Mischung dispergiert werden, um die Mischung dadurch selbstschäumend zu
machen. In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Gas Luft, jedoch kann anstatt Luft ein beliebiges anderes
Gas, das wie Luft inert ist, verwendet werden. Einzelheiten des
mechanischen Vermischens von Luftblasen mit der aushärtenden
Mischung sind in unserer vorausgehenden Patentanmeldung, die vorzeitig
unter JP 11-128709 veröffentlich
wurde, offenbart.
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Unter
Bezugnahme auf den in 6 dargestellten blockschaltbildähnlichen
Ablauf wird eine Vorrichtung 50 dargestellt, die zum Schäumungsformen
der erfindungsgemäßen Lautsprecherränder dient.
Diese Vorrichtung 50 umfasst eine Kolbenpumpe 53 mit
einem Zylinder 51, in dem sich der Kolben 52 hin- und herbewegt, um
die Saughübe
und Ausstoßhübe nacheinander
zu wiederholen. Während des
Saughubs wird ein vorgegebenes Volumen an Gas 11 dem Zylinder 51 zugeführt, bevor
eine Charge der aushärtenden
Mischung 10 zum Zylinder 51 befördert wird.
Während
des darauf folgenden Ausstoßhubs
des Kolbens in der Pumpe 53 wird das Gemisch aus Gas 11 und
der aushärtenden
Mischung 10 über
eine Rohrleitung an eine weitere Pumpe übergeben. Diese weitere Pumpe
bildet eine Verdichtungsstation 140 und umfasst ebenso
einen Kolben 52 und ein Zylinder befördert eine Charge des Gemisches
unter Druck zu der Einspritzstation. Folglich wird eine Charge 71 der
schäumbaren
aushärtenden Mischung
in ein weibliches Segment 41 einer Matrize zur Formung
des Lautsprecherrands gespritzt, wobei das Segment erwärmt wird,
jedoch auf einer Temperatur gehalten wird, die unter der kritischen
Aushärtungstemperatur
liegt. Im Anschluss an diesen Schritt wird das männliche Segment 42 der
Matrize, das bereits auf eine höhere
Temperatur, die über
der kritischen Aushärtungstemperatur
liegt, erhitzt wurde, in das weibliche Segment gedrückt und
eingesetzt, so dass eine Gesamttemperatur der Matrize auf die kritische
Temperatur von ca. 60°C
bis 80°C
erhöht
wird, um die aushärtende
Mischung unverzüglich
zu härten.
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Die
in 6 gezeigten Funktionen der Vorrichtung werden
nachfolgend ausführlicher
erörtert. Eine
Zuführstation 20 versorgt
die Kolbenpumpe 53 mit dem Gas 11 und der aushärtenden
Mischung 10, so dass die letzteren 11 und 10 miteinander
vermischt werden. Jede Kolbenpumpe 53 besteht im Wesentlichen
aus dem Zylinder 51 und dem Kolben 52, und das
Gas 11, das zum Schäumen
der Mischung dient, wird während
des Saughubs des Kolbens 52 in den Zylinder 51 eingesaugt.
Danach wird eine Charge der unverarbeiteten und flüssigen aushärtenden
Mischung 10 in den Zylinder 51 eingeführt. Während des
anschließenden
Ausstoßhubs
des Kolbens, wird die Mischung 10 und das darin enthaltende
Gas in die Rohrleitung gepresst, während das Gas mechanisch in
der Mischung dispergiert wird. Die auf diese Weise schäumbar gemachte
Charge der aushärtenden
Mischung 71 strömt
in eine Verdichtungsstation 20, wo die gleiche Kolbenpumpe
oder eine Boosterpumpe die schäumbare
Mischung verdichtet. Die auf diese Weise verdichtete und schäumbare aushärtende Mischung
wird anschließend
durch eine Düse 'N' in die Matrize 40 gespritzt,
die im Wesentlichen aus den weiblichen und männlichen Segmenten 41 und 42 besteht.
Eine Anzahl winziger und verdichteter Gasblasen in der Mischung,
die durch die die Düse 'N' geblasen werden, dehnen sich, sobald sie
dem Luftdruck ausgesetzt sind, augenblicklich aus.
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Da
die Gesamttemperatur der Matrize 40, deren weibliches Segment 41 eine
Temperatur (etwa 60°C)
hat, die unter der kritischen Aushärtungstemperatur liegt, ebenfalls
unter dieser kritischen Temperatur liegt, wird die geschäumte Mischung 71 nie
beginnen sich vor dem nächsten
Prozessschritt auszuhärten.
Sobald jedoch das männliche
Segment 42, das auf eine Temperatur (etwa 80°C), die über der kritischen
Temperatur liegt, erhitzt wurde, in das weibliche Segment eingesetzt
wird, erhitzt sich die geschäumte
Mischung schnell auf eine Temperatur über der kritischen Temperatur.
Folglich härtet
die geschäumte
aushärtende
Mischung innerhalb einer kurzen Zeit schnell aus, zum Beispiel in
etwa 10 Sekunden, und nimmt dadurch eine feste fertige Struktur
ein, wie in 11. gezeigt ist. Obwohl ein
beliebiger Kolbenpumpentyp hierin verwendet werden kann, wird der
Einsatz der oben beschriebene Pumpe 53 bevorzugt, die reziprok
und volumenaktivierend arbeitet, da sich der Kolben innerhalb des
Zylinders hin- und herbewegt, um präzise Saug- und Ausstoßhübe auszuführen. Sowohl
das Gas als auch die aushärtende
Mischung sind äußerst genau
abgewogen und werden bei jedem Pumpzyklus vollständig ausgestoßen. Dies
führt zu
korrekten Wiederholungen der chargenweisen Zuführungen bei einer hervorragenden
Reproduzierbarkeit. Doppelkolbenpumpen sind in dem in 6 gezeigten
System veranschaulicht und sind für das mechanische Mischen und
Dispergieren des Gases in der Mischung sowie das anschließende Verdichten
und Freigeben ausgelegt, um den physikalischen Schäumungsprozess der
Mischung auszuführen.
Die Kolbenpumpe oder -pumpen kann/können jedoch jede andere beliebige Bauform
haben, die geeignet ist, die erforderliche Rate an aufeinanderfolgenden
Ausstößen auszuführen. Als
Vorrichtung zum Heizen der Matrize und/oder der aushärtenden
Mischung kann der bekannte elektrische Widerstandsheizer, der elektromagnetische
Induktionsheizer, der Ultraschallheizer, der Hochfrequenz-Induktionsheizer
und dergleichen dienen, die alle zu einer hohen Produktionsleistung beitragen.
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Der
Lautsprecherrand 7a, der mittels dem beschriebenen Schaumgießverfahren
und der Schaumgießvorrichtung
hergestellt wird, verfügt über eine
interne Struktur, in der fast alle Leerzellen 'geschlossene' Leerzellen sind. Ist das Schäumungsverhältnis größer als
in dem dargestellten Beispiel, ist eine Koexistenz von offenen Zellen
und geschlossenen Zellen möglich.
In Anbetracht der auf die Vibrationsplatte 7 ausgeübten Schwingungsbelastung, kann
sich die Dichte des auf diese Weise produzierten Körpers des
Lautsprecherrands vorzugsweise in einem Bereich von 0,15-0,9 g/cm3 bewegen. Aufgrund der spontanen Ausdehnung
der mechanisch dispergierten winzigen Gasbläschen, ergibt sich für die Leerzellen
in dem hierin bereitgestellten Lautsprecherrand eine enge Verteilung
um eine mittlere Größe. Sowohl
makroskopisch als auch mikroskopisch betrachtet, ist die interne
Struktur des Lautsprecherrands einheitlich, wodurch sich die Vibrationseigenschaften
der Vibrationsplatte erheblich verbessern. Vorzugsweise bewegt sich
der mittlere Durchmesser dieser Leerzellen in einem Bereich von
1-100 μm.
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Die
in 2 gezeigte Aufnahme zeigt die interne Struktur
des hierin bereitgestellten Teils, die durch physikalisches Schäumen der
aushärtenden Mischung,
in welcher winzige Gasbläschen
in einem mechanischen Prozess dispergiert wurden, entsteht. Wie
in der Aufnahme zu erkennen ist, haben die Leerzellen einen durchschnittlichen
Durchmesser von etwa 20 μm
und variieren in einem Bereich von etwa 1 μm bis etwa 100 μm. Wie jedoch
in 12 gezeigt ist, ist die Verteilung der Zellgröße eng,
wobei der Durchmesser fast aller Leerzellen nahe dem Durchschnittsdurchmesser
von 20 μm
ist. Im Gegensatz zu einer solchen einheitlichen internen Struktur, die
durch die Erfindung erreicht wird, sind die in 3 gezeigten
Leerzellen gemäß dem Stand
der Technik, wie sie in einer geschäumten Urethanplatte auf Zweiflüssigkeitenbasis
vorkommen, viel grober. Sie haben einen durchschnittlichen Durchmesser von
etwa 200 μm
und variieren bei einer breiteren Verteilung in einem Bereich von
1 bis 500 μm,
wie in 13 gezeigt ist. Solch eine Struktur
gemäß dem Stand
der Technik beeinflusst die (Dehn-)Festigkeit, Stabilität und Volumenfestigkeit
des geschäumten Lautsprecherrands
negativ.
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Der
hierin bereitgestellte Lautsprecherrand kann über eine Hautschicht verfügen, auf
deren Oberfläche
die Innenfläche
der Matrize (auf der beispielsweise ein dekoratives Muster, ein
beliebiges Symbol oder dergleichen geformt wurde) im Umdruckverfahren
oder im Prägeverfahren übertragen wurde.
Solch eine Haut ist eine sehr dünne
Schicht, die integral mit dem inneren Körper der Lautsprecherrands
verbunden ist, ohne dass eine deutlich Grenze zwischen ihnen liegt.
Ein gebogener ringförmiger
Bereich fungiert als Abgrenzung zwischen dem Abschnitt des Lautsprecherrands 7a,
der an der Vibrationsplatte 7 oder dem Rahmen 16 und
dem gewellten oder gebogenen Abschnitt 115 angeklebt oder
befestigt wird. Diese Grenze ist wiederholten Belastungen ausgesetzt,
die durch die häufigen
Biegungsbewegungen der angrenzenden Teile oder Bereiche verursacht
werden. Um die mechanische Lebensdauer des Lautsprecherrands 7a zu
verlängern, hat
daher das verdünnte
basale Ende 7c entsprechend dem gebogenen ringförmigen Bereich
eine höhere
Dichte als die der restlichen angrenzenden dünnen oder dickeren Bereiche.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird nachfolgend das praktische
Verfahren für
den Einsatz der Matrize, um den Lautsprecherrand 7a zu
formen, ausführlich
beschrieben. Zuerst wird die zentrale Vibrationsplatte 7 in
das weibliche Segment 41 der Matrize 40 gelegt,
anschließend
wird eine festgelegte Menge der schäumbaren aushärtenden
Mischung 71 durch die Düse "N" in das Segment eingespritzt. Während des
Einspritzens schäumt
die Mischung, um sich spontan aufzublähen, bevor das männliche Segment 42 in
das weibliche Segment 41 eingesetzt wird. Sowohl das männliche
als auch das weibliche Segment 41 und 42 wurden
vorab erhitzt, so dass die aushärtende
Mischung 7l sich schnell auf die kritische Aushärtungstemperatur
von etwa 80°C
erhitzt. Folglich wird der latente Härter aktiviert, um die Mischung
zu härten
und in eine permanente Form zu bringen, die durch die und zwischen
den weiblichen und männlichen
Segmente 41 und 42 der Matrize definiert wird.
Die Form entspricht der in 4 vergrößert dargestellten
Form, um ein Produkt mit der in 11 gezeigten
(negativen) Form zu ergeben.
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Das
Foto in 2 ist eine Querschnittsaufnahme
des Lautsprecherrands, der auf die oben beschriebene Weise hergestellt
wurde. Wie das Foto bestätigt,
ist der bogenförmige
Abschnitt des Rands frei von zusammengefallenen oder deformierten Leerzellen.
Bei einem solch gleichmäßig geschäumten Teil
kommt es zu keiner Minderung der Festigkeit, sondern vielmehr werden
die akustischen Eigenschaften des Lautsprechers dadurch verbessert.
Des Weiteren sind die Vibrationsplatte 7 und der Rand 7a fest
aneinandergefügt
und miteinander verbunden.
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Wie
bereits erwähnt
wird der erfindungsgemäße Lautsprecherrand 7a durch
Schäumen
und thermisches Härten
der schäumbaren
aushärtenden Mischung
innerhalb der Matrizensegmente 41 und 42 produziert.
Dank der im Wesentlichen einheitlichen Größe der Zellen und ihrer homogenen
Verteilung innerhalb des Lautsprecherrands, sind nicht nur die Oberflächenschicht,
sondern auch die interne Struktur gleichmäßig, wie in 2 gezeigt
ist. Im Gegensatz dazu zeigt 3 eine ungleichmäßige Verteilung
der unterschiedlich großen
Leerzellen im Rand 7a' gemäß dem Stand
der Technik, der ein thermisch verdichtetes Verbundteil ist, das
aus Scheiben, die von der Polyurethanscheibe auf Zweiflüssigkeitenbasis
abgeschnitten wurden, besteht. Folglich gibt es bei der vorliegenden
Erfindung keinerlei Befürchtungen
hinsichtlich einer nachteiligen Beeinträchtigung der Festigkeit des
Lautsprecherrands, weder bei Teilen davon noch im Ganzen. Des Weiteren
ist noch anzuführen,
dass die Oberflächen
der aushärtenden Mischung
in der Vertiefung 41b und den Aussparungen 42a und 42b mit
den Wänden
der Matrize in Kontakt kommen werden. Dies bedeutet, dass die Härtungswärme fast
völlig
durch diese Wände
absorbiert wird, wodurch die Leerzellen nicht dazu neigen, sich während des
Aushärtungsprozesses
der Masse auszudehnen, womit eine dichte Hautschicht 68 bereitgestellt
wird. In dieser Hautschicht 68, die etwas dichter ist als
der geschäumte
Innenkörper
des Lautsprecherrands, sind keine Nadelstichporen zu finden. Des
Weiteren existiert zwischen der Haut 68 und dem geschäumten Körper keine
Grenz- oder Zwischenschicht, im Gegensatz zu der in 18 gezeigten
Ausführung
gemäß dem Stand
der Technik. Solch eine Haut 68, die sich übergangslos
an den Körper anschließt, verursacht
weder Störschwingungen noch
führt sie
zu einer Zunahme der Widerstandsamplitude. Die Dicke der Hautschicht 68 wird nicht
durch flächenspezifische Änderungen
in der Form der Matrizensegmente 41 und 42 beeinflusst, jedoch
verfügen
die dünneren
Bereiche 7c und 7c, die sich entlang des bogenförmigen Abschnitts 115 befinden,
jeweils über
eine ausreichende Dicke. Die dünnen
basale Enden 7b des bogenförmigen Abschnitts 115 sind
daher stark genug, um über
einen langen Einsatzzeitraum des Lautsprechers hinweg bruchsicher
zu sein.
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Wie
bereits zuvor erörtert,
wird hierin die aushärtende
Mischung auf Basis einer Flüssigkeit verwendet,
die sich hauptsächlich
aus dem Polyurethanpräpolymer
und dem inaktivierten Polyamin als latenter Härter zusammensetzt. Aufgrund
dieses Merkmals kann die Herstellung des erfindungsgemäßen Lautsprecherrands
unter einer einfacheren Prozesskontrolle erfolgen und der Verbrauch
von Rohstoffen reduziert werden. Des Weiteren ist der Lautsprecher,
dessen Rand integral mit der Vibrationsplatte verbunden ist, in
seinen anderen Eigenschaften den Lautsprechern gemäß dem Stand
der Technik überlegen.
Beispielsweise zeigt das aus der aushärtenden Mischung geschäumte Teil
der Erfindung, d.h. der vorliegende Rand 7a, seine Zugfestigkeit oder
Viskoelastizität
als ein Temperaturkoeffizient auf die in 8 veranschaulichte
Weise. Die entsprechenden Eigenschaften der Plattenscheiben aus
Polyurethan auf Zweiflüssigkeitenbasis
gemäß dem Stand
der Technik (d.h. der Rand 7a' gemäß dem Stand der Technik) sind
ebenfalls in der Grafik in 8 dargestellt.
Der physikalisch geschäumte Rand 7a zeigt
eine geringere Moduländerung
entlang der Ordinatenachse als der Temperaturkoeffizient, der entlang
der X-Koordinate dargestellt ist, in einem Temperaturbereich von –60°C bis +100°C. Im Gegensatz
zu diesem erstaunlichen Effekt zeigt der Rand 7a' gemäß dem Stand
der Technik im gleichen Temperaturbereich eine erheblich größere Moduländerung
bei einer Variation in einer Größenordnung von
106 bis 109, d.
h. 1000 mal größer als
die erstere. Bei nahe 0°C
erreicht der Wert "tanδ" offensichtlich seinen
Spitzenwert, was den Übergang
von der glasartigen Phase in die gummiartige Phase anzeigt. In dem
vorliegenden Lautsprecherrand 7a gibt es jedoch keinen
Wendepunkt in Bezug auf den Wert "tanδ", woraus folgt, dass
sein akustisches Verhalten viel unempfindlicher auf Änderungen
in der Temperatur reagiert und folglich im Ganzen über erheblich bessere
Leistungswerte verfügt.
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9 stellt
die Beziehung zwischen Belastung (Dehnung) und Spannung (Bruchbeanspruchung)
dar, die in einem Zugversuch bei –40°C beobachtet wurde. Der vorliegende
Lautsprecherrand mit dem Schäumungsverhältnis von
2,5 wird nachfolgend mit dem Rand auf Zweiflüssigkeitenbasis gemäß dem Stand
der Technik verglichen. Die Spannungs-Dehnungskurve für den vorliegenden
Rand weist einen sanften und gleichmäßigen Verlauf auf, ähnlich einer
linearen Funktion, und deutet dadurch auf eine gummiartige Beschaffenheit
hin. Auf der anderen Seite hat die Spannungs-Dehnungskurve für den Rand
gemäß dem Stand
der Technik einen Wendepunkt bei einer Dehnung von etwa 20%, ganz
anders als beim vorliegenden Rand. Das bedeutet, dass es bei den
rückgekoppelten
Klängen
wahrscheinlich zu Verzerrungen kommen wird, die Amplitude jeder
Schallwelle kaum exakt rückgekoppelt wird,
und dass ein Band mit tiefen Klängen
schlecht rückgekoppelt
wird.
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Der
Oberflächenbereich
der Vibrationsplatte 7 kann einer Plasmabehandlung unterzogen
werden oder mit einem Haftvermittler grundiert werden, so dass der
Lautsprecherrand 7a fest daran angeklebt werden kann, um
auf zuverlässige
Weise integral damit verbunden zu sein.
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Was
das im zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung definierte Verfahren
sowie die ab den zwölften
bis vierzehnten Aspekten definierte Vorrichtung und das System anbelangt,
so sind sie alle vorteilhaft, da die aushärtende Mischung zur Formung des
Lautsprecherrands augenblicklich härtet, sobald sie eine Temperatur
von 80°C
erreicht. Trotz solch einer schnellen Aushärtung ermöglichen das mechanisch dispergierte
Gas und der physikalische Schäumungsprozess
der Mischung winzige Leerzellen, die alle fast den gleichen Durchmesser
um den Mittelwert von etwa 20 μm
haben. Als Heizmittel kann ein Mikrowellenbereich (d.h. ein Hochfrequenz-Induktionsheizer)
verwendet werden.
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Bei
der Herstellung der Lautsprecherränder gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt
der Erfindung ist die aushärtende
Mischung innerhalb der Matrize fließend, um dadurch jegliche Unregelmäßigkeit hinsichtlich
der Qualität
zu vermeiden. Die Mischung muss beim Zuführen in die Matrize nicht erhitzt
werden, so dass die zentrale Vibrationsplatte 7 nicht durch
die Einwirkung von Hitze beschädigt
wird. Dadurch lässt
sich der Lautsprecherrand 7a einfach und zuverlässig formen,
um so fest und integral mit der Platte, die sich in der Matrize
befindet, verbunden zu werden.
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In
diesem Fall ist kein separater Arbeitschritt erforderlich, um den
Rand 7a mit der Vibrationsplatte 7 zu verbinden.
Die aushärtende
Mischung kann in der Matrize fließen, bis sie sich ausgehärtet hat,
wodurch der Rand 7a und die Platte 7 besser aneinander
haften und miteinander verbunden sind, wodurch die Haltbarkeit der
fertigen Lautsprecher verbessert wird. Wie im dritten Aspekt definiert,
sind die Leerzellen in dem Lautsprecherrand 7a alle geschlossene Zellen,
oder einige davon sind offene und andere geschlossene Zellen, der
Lautsprecher wird resistenter gegen Wasser.
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Während des
Formens des Lautsprecherrands gemäß den Aspekten 3 und 7 der
Erfindung wird die aushärtende
Mischung 71 nicht durch negative Einflüsse durch die Feuchtigkeit
in der Umgebungsluft beschädigt.
Daraus ergibt sich, dass weder das Schäumungsverhältnis noch sonstige physikalische
Eigenschaften in einem inakzeptablen Ausmaß variieren. Folglich werden,
wie in 2 gezeigt, die feinen und geschlossenen Leerzellen
in dem Rand 7a der Erfindung einheitlich produziert, wobei
sie über
einen Durchmesser zwischen 1 und 100 μm verfügen (bei einem mittleren Wert
von ungefähr
20 μm), um
dem Lautsprecher eine einheitliche Qualität zu verleihen. Im Gegensatz
zu 2 zeigt 3 offene Zellen
mit einem Durchmesser zwischen 100 und 200 μm, wie sie in Lautsprecherrändern gemäß dem Stand
der Technik auftreten. Des Weiteren verfügt der gemäß dem sechsten Aspekt definierte
Lautsprecherrand über
eine Dichte von 0,15 bis 0,9 g/cm3. Das
heißt,
dass solch ein leichter Lautsprecherrand das Gewicht der Schwingung
insgesamt leichter macht, wodurch der Ausgabekoeffizient des Lautsprechers
nicht reduziert wird und die Kennlinie der Ausgabeschalldruckfrequenz
sich im Laufe der Zeit nicht verschlechtert. Folglich produziert
der Lautsprecher jedes Mal, wenn er eingeschaltet wird, und zu jedem
beliebigen Zeitpunkt eine hohe Klangqualität.
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Gemäß dem siebten
Aspekt der Erfindung verfügt
der Lautsprecherrand 7a über eine Hautschicht auf deren
Oberfläche
im Umdruckverfahren ein dekoratives Muster oder Symbole entsprechend der
Innenfläche
der Matrize 40 eingraviert oder geprägt wurden. Alle vorderen, hinteren
und mittleren Abschnitte im Querschnitt eines solchen Lautsprecherrands 7a haben
das gleiche Schäumungsverhältnis, so
dass der daraus resultierende Lautsprecher resistenter gegen Wasser
wird und über
eine höhere
Festigkeit verfügt.
Das bedeutet, dass der vorliegende Lautsprecherrand frei von Beeinträchtigungen
ist, die mit dem in 18 schematisierten Lautsprecherrand 7a' gemäß dem Stand
der Technik einhergehen. Der Rand gemäß dem Stand der Technik, das
heißt
erhitzte und verdichtete Scheiben, die von dem bekannten, bereits
geschäumten
Polyurethan auf Zweiflüssigkeitenbasis
abgeschnitten werden, hat im Querschnitt die Haut 68, deren
Schäumungsverhältnis sich
von jenen, die im hinteren und mittleren Bereich auftreten, unterscheidet.
Folglich ist der Stand der Technik nicht in der Lage, eine durchweg einheitliche
Struktur sicherzustellen und eine Minderwertigkeit oder Abnahme
der Festigkeit zu verhindern.
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Die
mikroskopische Aufnahme in 2 zeigt den
Querschnitt des hierin bereitgestellten Lautsprecherrands gemäß dem neunten
Aspekt. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Dichte
der dünnen
Basalenden des bogenförmigen
Abschnitts höher
als die der restlichen dickeren Regionen. Solche Basalenden des
bogenförmigen
Abschnitts, die durch die Schwingungen der Vibrationsplatte 7 Ermüdungsbelastungen
ausgesetzt sind, sind nun zufriedenstellend verstärkt.
-
Das
geschäumte
Teil 71 der aushärtenden Mischung
ist einerseits integral mit der Umfangsfläche der Vibrationsplatte 7 verbunden
und grenzt andererseits an die innere Umfangsfläche des Rahmens 16 an.
In einem solchen Zustand hält
dieses Teil die Platte 7 in ihrer korrekten Position fest,
ohne die Schwingungen in axialer Richtung zu behindern. Des Weiteren
stellt ein auf diese Weise geschäumtes Teil
einen gewünschten
Grad an Schallwiderstand des Lautsprecherrands 7a bereit,
so dass er in der Lage ist, die reflektierte Schwingungsenergie
zu absorbieren. Die durchgehende Linie in 7 stellt
die Schalldruckfrequenzkennlinie des erfindungsgemäßen Lautsprechers
dar, wobei in einer mittleren Frequenzzone kein 'Abfall' zu verzeichnen ist, im Gegensatz zu
einem starken oder steilen Abfall, der bei Lautsprechern gemäß dem Stand
der Technik zu verzeichnen ist. Dieses Merkmal wird außerdem durch die
Tatsache bestätigt,
dass die physikalischen Eigenschaften der aushärtenden Mischung der Erfindung,
einschließlich
des Wertes tanδ,
im Verhältnis zu
ihrer Temperatur kaum variieren, was auf eine erhebliche Verbesserung
des Schwingungsanteils, die durch den hierin bereitgestellten Lautsprecherrand absorbiert
werden, hindeutet.
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Nachfolgend
wird das Polyurethanpräpolymer
als eines der Hauptbestandteile der aushärtenden Mischung, die in den
Ausführungsbeispielen
verwendet wird, näher
erläutert.
100 Gewichtsteile eines Polyetherpolyols, dessen durchschnittliches
Molekulargewicht 5000 betrug, wurden verwendet, um mit 16 Gewichtsteilen
von Diphenylmethan-Diisocyanat für
2 Stunden bei 80°C
zu reagieren. Ein daraus resultierendes Polyurethanpräpolymer
hatte 2,4% von NCO-Endgruppen und eine Viskosität von 100.000 cps bei 20°C. Ein inaktiviertes
Polyamin als latenter Härter,
welches den anderen Hauptbestandteil darstellt, wurde wie folgt
präpariert:
76,9 Gewichtsteile von puderförmigem
1,12-Dodecandiamin (mit einem Schmelzpunkt von 71°C), dessen
mittlerer Durchmesser etwa 8 μm
betrug, wurde mit 23,1 Gewichtsteilen von puderförmigen Titandioxid mit einem
mittleren Durchmesser von etwa 0,02 μm vermischt. Dieses Gemisch
wurde in einer Strahlmühle
pulverisierend geknetet, um 100 Gewichtsteile von feinem pulverbeschichteten
Amin mit einem mittleren Durchmesser von etwa 8 μm zu ergeben. Als nächstes wurden
50 Gewichtsteile von Polyurethanpräpolymer mit den aktiven Isocyanatendgruppen,
5 Gewichtsteile des latenten Härters,
15 Gewichtsteile von Kalciumcarbonat, 10 Gewichtsteile von Ruß, und 20
Gewichtsteile eines Weichmachers in einem 'Chemierührwerk' miteinander vermischt, um die aushärtende Mischung 10 auf
Basis einer Flüssigkeit
zu ergeben, deren kritische Aushärtungstemperatur
etwa 80°C betrug.
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Die
aushärtende
Mischung 10 auf Basis einer Flüssigkeit wurde auf die folgende
Weise verwendet: Zuerst wurde eine getrocknete Luft als das Gas 11 zusammen
mit der Mischung 10 der in 6 gezeigten
Schaumgießvorrichtung 50 zugeführt, um
die schäumbare
aushärtende
Mischung 71 zu erhalten. Diese schäumbare Mischung war in die
Matrize 40 zu pumpen. Vor dem Einspritzen dieser Mischung 71 durch
die Düse "N" in die Matrize 40, wurde eine
vorab vorbereitete Vibrationsplatte 7 in die Matrize eingelegt.
Anschließend
nahm eine gebogene Aussparung 41b, die in dem weiblichen
Segment 41 gebildet wurde, um den bogenförmigen Abschnitt
in einem gebogenen Rand bereitzustellen, und die auf eine Temperatur
unter etwa 60°C
temperiert wurde, eine vorgegebene Menge der schäumbaren Mischung 71 durch
die Düse 'N' auf. Danach wurde das auf eine Temperatur über dem
kritischen Aushärtungspunkt von
80°C erhitzte
männliche
Segment 42 in das weibliche Segment 41 eingesetzt.
Dadurch flossen Teile der eingespritzten Masse der Mischung 71 in
eine der rillenförmigen
Aussparungen 42a, um die innere Umfangsfläche bereitzustellen,
und flossen des Weiteren in die andere Aussparung 42b,
um die äußere Umfangsfläche bereitzustellen.
Ein gebogener Zwischenraum wurde zwischen der den gebogenen Rand
formenden Aussparung 41b und einem entsprechenden den gebogenen
Rand formenden Vorsprung 42c des männlichen Segments definiert. Während des
Einfließens
in die Aussparungen 42a und 42b wurde dieser gebogene
Zwischenraum gleichzeitig mit der restlichen Menge der eingespritzten
Masse befüllt
und in diesem Zwischenraum verdichtet. Auf diese Weise wurde ein
Lautsprecherrand hergestellt, der über den bogenförmigen Abschnitt 115,
die innere Umfangsfläche 111 und
die äußere Umfangsfläche 113 verfügt, indem
alle zuvor erwähnen
Anteile der Masse ausgehärtet
wurden. Dieser Lautsprecherrand 7a entsprach dem neunten
Aspekt, da seine verdünnten
Basalenden des bogenförmigen
Abschnitts eine Dichte hatten, die höher als die der restlichen
dickeren Bereiche des Rands waren. 5 zeigt
eine vergrößerte Querschnittsansicht
des Rands 7a, der auf diese Weise integral mit der Umfangsfläche des
Hauptkörpers
der Vibrationsplatte 7 verbunden war, um eine fertige Verbundvibrationsplatte
als einen Bestandteil des Lautsprechers bereitzustellen. Dieser
Lautsprecherrand 7a wies ein Schäumungsverhältnis mit einem Wert von 2,5
aus. Dadurch wird deutlich, dass weder ein separater Arbeitsschritt
erforderlich ist, um die Platte 7 mit dem Rand 7a zu
verbinden, noch irgendein Klebstoff benötigt wird, um den Rand fest
um die Platte herum anzubringen. Das gleichmäßige Aneinanderfügen dieser
Komponenten ohne die Verwendung eines Klebstoffs führt zu geringeren
Produktionskosten und zu besseren Frequenzkennwerten des fertigen
Lautsprechers.
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Das
Schaumgießverfahren
und die -vorrichtung zur Herstellung des Lautsprecherrands 7a der Erfindung-sind
dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor Beginn des Formgießvorgangs
zur Formung des Rands das Gas als das Schäumungsmittel mechanisch innerhalb
der aushärtenden
Mischung dispergiert wird. In diesem System agiert das Gas zum Schäumen der
Mischung, ebenfalls unmittelbar bevor der Lautsprecherrand in der
Matritze gehärtet und
geformt wird. Es ist nicht mehr erforderlich, 3 Komponenten – einen
Haupteinsatzstoff (z.B. eine Isocyanatverbindung), einen Härter (z.B.
ein Polyol) und ein Schäumungsmittel – miteinander
zu vermischen, wodurch Rohmaterialen eingespart werden (d.h. Reduzierung
des sogenannten 'Ausspülungsverlusts'). Durch den mechanischen
Mischvorgang und den physikalischen Schäumungsvorgang der unbearbeiteten
Mischung und des Gases, das als das Schäumungsmittel dient, handelt
es sich bei fast allen Leerzellen um geschlossene Zellen. In anderen Worten,
das geformte Produkt ist frei von offenen Zellen, oder hat nur eine
extrem kleine Anzahl offener Zellen, wodurch die mechanische Festigkeit
und die physikalischen Eigenschaften des Lautsprecherrands verbessert
werden. Makroskopisch betrachtet ist seine innere Struktur fast
vollkommen gleichmäßig, wodurch
ein Lautsprecherrand mit hervorragenden Klangeigenschaften geschaffen
wird.
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Obwohl
vorstehend einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden,
ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern kann
auf eine beliebige geeignete Weise im Rahmen der Patentansprüche modifiziert
werden, insofern die oben erwähnten
Ziele erreicht werden, um die im Folgenden zusammengefassten Vorteile
zu bieten.
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INDUSTRIELLE
NUTZUNG
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Zusammenfassend
lässt sich
sagen, dass das hierin vorgeschlagene Schaumgießverfahren, -system und die
-vorrichtung zur Herstellung eines Lautsprecherrands auf dem Prinzip
basieren, dass ein Gas, das als Schäumungsmittel dient, mechanisch
in einer aushärtenden
Mischung auf Basis einer Flüssigkeit
unmittelbar vor dem Arbeitsschritt des Formens dispergiert wird,
um die Mischung in diesem Arbeitsschritt zu schäumen. Es ist nicht erforderlich, dass
ein Haupteinsatzstoff, ein Härter
und ein Schäumungsmittel
auf eine andere Weise miteinander vermischt werden, wodurch Rohstoffverschwendungen (d.h.
durch Ausspülungsverluste)
vermieden werden. Ein solcher Prozess wird nicht durch Schwankungen in
der Luftfeuchtigkeit oder der Temperatur nachteilig beeinflusst,
was die Prozesskontrolle einschließlich der Handhabung von Unterbrechungen
im Prozess vereinfacht. Die volumenaktivierende Zuführung der aushärtenden
Mischung und des Gases sowie die Mittel zur Anpassung und/oder Regulierung
des Schäumungsverhältnisses
sorgen für
eine verbesserte Reproduzierbarkeit und ermöglichen exakte Zuführmengen.
Das Schäumungsverhältnis wird
jetzt präzise
und einfach kontrolliert, um Schwankungen des Schäumungsverhältnissen
zwischen den Chargen zu reduzieren. Für das Aushärten der Mischung ist kein
spezielles Verfahren erforderlich, es kann auf eine beliebige Weise
erfolgen. Die unbehandelte aushärtende
Mischung härtet
unverzüglich,
sobald sie auf eine Temperatur über
ihrer kritischen Aushärtungstemperatur
erhitzt wird, so dass die Matrize nicht mehr weit unter diese Temperatur
abgekühlt werden
muss, bevor der nächste
Formgießzyklus
beginnt. Dank dieser Eigenschaft ist der Arbeitszyklus bei einer
chargenweisen Produktion nun erheblich verkürzt, was zu einer gesteigerten
Produktionsleistung führt.
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Aufgrund
des mechanischen Mischvorgangs des Gases, das als das Schäumungsmittel
dient, handelt es sich bei den auf diese Weise in jedem Lautsprecherrand
produzierten Leerzellen fast ausnahmslos um geschlossene Leerzellen.
Die in dem Lautsprecherrand produzierte Anzahl von offenen Zellen
ist verschwindend gering und das Schäumungsverhältnis lässt sich einfach ändern, um
die Größe der Leerzellen
zu regulieren und um ihre Größe ebenso
ausreichend zu verkleinern, um, makroskopisch betrachtet, eine fast
gleichmäßige innere Struktur
des Lautsprecherrands zu erhalten. Jegliche Ungleichmäßigkeiten
werden verhindert, um die Festigkeit der dünnen Basalenden des bogenförmigen Abschnitts
nicht zu beeinträchtigen,
sondern zu verbessern. Der auf diese Weise hergestellte Lautsprecherrand
verfügt
nicht nur über
eine hervorragende mechanische Festigkeit, sondern ist auch extrem wasserbeständig. Er
hat ein leichteres Gewicht und ist in seinen physikalischen Eigenschaften verbessert,
so dass es nun möglich
ist, Lautsprecher, die über
hervorrgende Klangeigenschaften verfügen und in ihren Eigenschaften
kaum Schwankungen unterliegen, einfach und günstig zu produzieren. Keiner der
Lautsprecherränder
oder Lautsprecher gemäß dem Stand
der Technik verfügt über diese
Vorteile.
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Somit
ist offensichtlich, dass die Rezeptur der aushärtenden Mischung, die im Wesentlichen aus
dem Polyurethanpräpolymer
und dem inaktivierten Polyamin besteht, das als latenter Härter dient, einen
einfachen und kostengünstigen
Prozess für
die Herstellung von Lautsprechern ermöglicht, die weniger dazu neigen
in ihrer Leistung und/oder Qualität zu variieren.
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Die
Erstellung von Ablaufplänen
unter Berücksichtigung
von Arbeitsunterbrechungen für
den Herstellungsprozess von Lautsprecherrändern 7a der Erfindung
ist nun leichter und einfacher, da nicht zu befürchten ist, dass Bestandteile
der Mischung auf Zweiflüssigkeitenbasis
gemäß dem Stand
der Technik sich zu früh
verfestigen und den Mixer verstopfen, wenn sie nicht sofort und
vollständig
verbraucht werden.
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Wie
in 2 und 12 gezeigt ist, wird nun eine
gleichmäßig geschäumte Erscheinungsform
sichergestellt, da für
die Herstellung des Lautsprecherrands 7a der Erfindung
eine Mischung auf Basis einer Flüssigkeit
verwendet wird, die thermisch ausgehärtet wird, ohne Beeinflussung
durch Umgebungsluftfeuchtigkeit oder ähnlichen Bedingen. Das praktische Verfahren
zur Aushärtung
der Mischung kann variiert oder modifiziert werden, um etwaig bestehende
Vorgaben und/oder Anforderungen zu erfüllen.
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Wie
in 16 gezeigt ist, kann zur Bewahrung des korrekten
Schallwiderstands eine Dämpfungsfarbe 7e auf
den Lautsprecherrand 7a der Erfindung aufgetragen werden,
um die an der äußeren Umfangsfläche der
Vibrationsplatte 7 reflektierte Schwingungsenergie während des
Betriebs zuverlässig
zu absorbieren. Im mittleren Frequenzband kommt es zu keinem Abfall
in dem vom Lautsprecher ausgegebenen Schalldruck, wodurch eine ausgezeichnete
Klangrückkopplung
sichergestellt wird.
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Im
Vergleich zu dem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik zur Herstellung von Lautsprecherrändern aus einer Mischung auf
Zweiflüssigkeitenbasis,
bietet das mechanische Schäumen
der aushärtenden
Mischung die folgenden Vorteile:
- (a) kein Verlust
an Rohstoffen, da die Hauptbestandteile mit einem Härter vermischt
werden;
- (b) feine und gleichmäßige geschlossene
Zellen aufgrund der mechanischen Dispersion und des physikalischen
Schäumens
des Gases;
- (c) bessere Klangeigenschaften und eine höhere mechanische Festigkeit
dank der geschlossenen Zellen;
- (d) höhere
Produktionsleistung durch schnelles Aushärten (innerhalb von 30 Sekunden)
aufgrund einer präzisen
kritischen Temperatur der aushärtenden
Mischung;
- (e) genaues Regulieren der Mischbedingungen und des Schäumungsverhältnisses,
ermöglicht durch
die Verwendung einer Kolbenpumpe, um das Gas mit der Mischung zu
vermischen; und
- (f) leichtere Wartung dank einfacherer Geräte oder Anlagen.