DE69013089T2

DE69013089T2 - Lautsprechermembran und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE69013089T2
Application number: DE1990613089
Authority: DE
Inventors: Kazuo Saito
Original assignee: Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2010-07-17
Also published as: JP2805088B2; DE69013089D1; EP0409144A1; EP0409144B1; JPH0353799A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran.
Lautsprecher, die eine bestimmte elektrische Energie in eine akustische Energie umwandeln, sind weit verbreitet in Bereichen wie der Musikeinschätzung, Kommunikation, Rundfunk und Fernsehen und dergleichen. Von Lautsprechern, die beispielsweise zur Musikeinschätzung verwendet werden und die in der Lage sein müssen, eine Tonquelle mit hoher Wiedergabequalität zu reproduzieren, ist bekannt, daß die in diesen verwendete Membran bestimmte physikalische Eigenschaften aufweisen muß.
Das heißt, die bei solchen Lautsprechern verwendete Membran muß physikalische Eigenschaften wie leichtes Gewicht, hoher Young'scher Modul sowie eine hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit aufweisen.
Viele der herkömmlichen Lautsprechermembranen haben jedoch Probleme mit den obengenannten physikalischen Eigenschaften. Zum Beispiel sind zwar Papiermembranen aus sogenanntem konischem Papier leicht, doch ist deren Young'scher Modul nicht hoch genug; Membranen aus Metall wiederum besitzen einen ausreichenden Young'schen Modul, sind jedoch ziemlich schwer.
Mittlerweile wurden Membranen aus Verbundmaterial entwickelt, die unter Verwendung verschiedener kombinierter Ausgangsmaterialien hergestellt werden, und die die Vorzüge der jeweiligen Ausgangsmaterialien aufweisen. Allerdings erfordern die Membranen ein kompliziertes Herstellungsverfahren, was die Kosten in die Höhe treibt.
In der Patentanmeldung JP-A-64011499 wird ein Verfahren zur Herstellung von Kohlemembranen für beispielsweise Lautsprecher beschrieben, indem aromatische Polyimidfolien bei Temperaturen über 2000ºC behandelt werden.
In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung EP-A-0372389 werden dünne Kohleplättchen zur Verwendung als Brennstoffzellenseparatoren gewonnen, indem man Polycarbodiimidplättchen in inertem Gas auf 1000ºC erhitzt und carbonisiert bzw. verkohlt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lautsprechermembran bereitzustellen, welche die obengenannten physikalischen Eigenschaften besitzt und dennoch zu niedrigen Kosten produziert werden kann.
Das Verfahren zur Herstellung der Membran gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Polycarbodiimidharz zu der gewünschten dünnen Form einer Lautsprechermembran geformt wird und dann das Formteil einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER ANWENDUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung wird untenstehend im Detail beschrieben.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das dünne Kohleplättchen beispielsweise ein durch Wärmebehandlung eines Polycarbodiimidharzes gewonnenes Kohleplättchen sein. Die Temperatur zur Wärmebehandlung eines Polycarbodiimidharzes kann 600 - 3000ºC, vorzugsweise 700 - 2000ºC, betragen.
Die gewünschte Form schließt die herkömmlich verwendete Kegelform sowie andere Formen wie die Bandform etc. ein.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Polycarbodiimidharz kann ein bekanntes Polycarbodiimidharz oder ein Polycarbodiimidharz sein, welches auf diesselbe Art wie bekanntes Polycarbodiimidharz produziert werden kann (siehe USP Nr. 2 941 966; die japanische Patentveröffentlichung Nr. 33297/1972; J. Org. Chem., 28, 2069 - 2075 (1963); CHEMICAL REVIEW, 1981, Band 81, Nr. 4, 619 - 621; etc.). Es läßt sich leicht herstellen, indem man ein organisches Diisocyanat einer Kondensationsreaktion unterzieht, wobei die Eliminierung von Kohlendioxid stattfindet. Das bei der Herstellung von Polycarbodiimidharz verwendete organische Diisocyanat kann von jedem beliebigen aliphatischen Typ, alicyclischen Typ, aromatischen Typ, aromatisch-aliphatischen Typ etc. sein. Diese können allein oder in Kombination mit 2 oder mehreren zur Anwendung kommen (letzterer Fall ergibt ein Copolymer).
Das beim Herstellungsverfahren für die vorliegende Erfindung verwendete Polycarbodiimidharz schließt ein Homopolymer oder Copolymer ein, bestehend aus mindestens einer sich wiederholenden Einheit, die durch die Formel
-R-N=C=N- (I)
dargestellt wird, wobei R für einen organischen Diisocyanatrest steht.
Als R (organischer Diisocyanatrest) in Formel (I) wird besonders ein aromatischer Diisocyanatrest bevorzugt [in der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der "organische Diisocyanatrest" auf den nach Subtraktion zweier Isocyanat (NCO)- Gruppen von einem organischen Diisocyanatmolekül verbleibenden Teil]. Spezifische Beispiele für das Polycarbodiimidharz sind die folgenden:
In den obenstehenden Formeln ist n ein Maß für die Polymerisierung und liegt im Bereich von 10 - 10000, vorzugsweise im Bereich von 50 - 5000.
Nebenbei gesagt, können das (die) Ende(n) des Polycarbodiimidharzes mit einem Monoisocyanat oder dergleichen blockiert werden, und das oben beschriebene Polycarbodiimidharz ist in Form einer Lösung erhältlich, oder als aus der Lösung präzipitiertes Pulver.
Als nächstes wird das auf diese Weise erhaltene Polycarbodiimidharz zu der gewünschten Form verarbeitet. Das Formen kann zum Beispiel dadurch bewirkt werden, daß eine Polycarbodiimidharz enthaltende Lösung, die durch eine Polymerisierungsreaktion gewonnen wurde, oder eine Lösung, die durch Auflösen von Polycarbodiimidharzpulver in einem Lösungsmittel gewonnen wurde, auf eine flache und glatte Glasplatte oder dergleichen gegossen wird und danach das Lösungsmittel wieder entfernt wird. Als Lösungsmittel kann man Tetrachlorethylen, Trichlorethylen, Tetrahydrofuran, Dioxan, Monochlorbenzol, Dichlorbenzol, Dimethylformamid, N- Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid etc. verwenden.
Das Formen kann auch dadurch bewerkstelligt werden, indem man ein Polycarbodiimidharzpulver dem Kompressionsformen, dem Walzenformen, dem Spritzgießen, dem Spritzpressen bzw. Transferformen oder dergleichen unterzieht. Durch die obengenannte Lösung oder Pulverformung läßt sich leicht ein geformter Artikel mit der Stärke von etwa 0,1 - 3 mm herstellen.
Der geformte Artikel wird danach wärmebehandelt, um eine Carbonisierung zu erreichen. Die Wärmebehandlung zur Carbonisierung wird beispielsweise dadurch bewirkt, daß man eine Temperaturerhöhung von etwa Raumtemperatur - ungefähr 200ºC, auf 600 - 3000ºC, vorzugsweise 700 - 2000ºC, in einem Vakuum oder einer nichtoxidierenden Atmosphäre eines inerten Gases durchführt. Die Temperaturerhöhung wird vorzugsweise langsam durchgeführt, stärker bevorzugt mit einer Rate von 30ºC/Min. oder weniger.
Durch Wärmebehandlung bei 600ºC oder darüber erhält man ein Produkt mit im wesentlichen den gewünschten Eigenschaften, doch erhält man durch eine Wärmebehandlung vorzugsweise bei 700 - 2000ºC ein Produkt mit besseren Eigenschaften.
Bei den obengenannten Bedingungen zur Wärmebehandlung besitzt der geformte Artikel am Ende im wesentlichen die gewünschten Eigenschaften, wenn die Endtemperatur erreicht ist. Daher ist es nicht notwendig, die Wärmebehandlung fortzusetzen, nachdem die Endtemperatur erreicht ist.

Beispiel

Die vorliegende Erfindung wird durch Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

54 g eines 80:20-Gemisches aus 2,4-Tolylendiisocyanat und 2,6-Tolylendiisocyanat (das Gemisch wird nachfolgend als TDI bezeichnet) wurden mit 0,12 g eines Katalysators zur Carbodiimidisierung (1-Phenyl-3-methylphosphorenoxid) in 500 ml Tetrachlorethylen bei 120ºC 4 Stunden lang zur Reaktion gebracht, um eine Polycarbodiimidlösung zu erhalten. Aus dieser Lösung wurde ein dünnes Polycarbodiimidplättchen mit 150 um Stärke durch ein Trockenverfahren gewonnen. Das dünne Plättchen wurde mit einer Rate von 10ºC/Min. von Raumtemperatur auf 1000ºC in einem inerten Gasstrom erhitzt, um die Carbonisierung zu bewirken, wodurch ein dünnes Kohleplättchen mit 120 um Stärke erhalten wurde Die Eigenschaften des dünnen Kohleplättchens sind der folgenden Tabelle zu entnehmen.

Beispiel 2

50 g p-Phenylendiisocyanat wurden mit 0,13 g eines Katalysators zur Carbodiimidisierung (1-Phenyl-3-methylphosphorenoxid) in 880 ml Tetrahydrofuran bei 68ºC 5 Stunden lang zur Reaktion gebracht. Die so erhaltene Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt, wobei ein Polycarbodiimid präzipitiert wurde. Das prazipitierte Produkt wurde durch Filtration gewonnen und bei 100ºC 2 Stunden lang getrocknet, um ein Polycarbodiimidpulver zu erhalten. Das Pulver wurde einer Preßformung unterzogen bei einer Preßtemperatur von 180ºC und einem Preßdruck von 80 kg/cm², um ein dünnes Polycarbodiimidplättchen von 150 um Stärke zu erhalten. Das dünne Plättchen wurde auf diesselbe Art carbonisiert wie in Beispiel 1, um ein dünnes Kohleplättchen mit 120 um Stärke zu erhalten. Die Eigenschaften des dünnen Kohleplättchens sind aus der folgenden Tabelle zu ersehen.

Beispiel 3

50 g Methylendiphenyldiisocyanat (im folgenden als MDI bezeichnet) wurden mit 0,13 g eines Katalysators zur Carbodiimidisierung (I-Phenyl-3-methylphosphorenoxid) in 820 ml Tetrachlorethylen 6 Stunden lang bei 120ºC zur Reaktion gebracht.
Das nachfolgende Verfahren zur Gewinnung von Polycarbodiimidpulver wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 2. Aus diesem Pulver gewann man auf diesselbe Weise wie in Beispiel 2 ein dünnes Kohleplättchen mit 120 um Stärke. Die Eigenschaften des dünnen Kohleplättchens sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Beispiel 4

50 g MDI wurden mit 0,13 g eines Katalysators zur Carbodiimidisierung (1-Phenyl-3- methylphosphorenoxid) in 820 ml Tetrachlorethylen 6 Stunden lang bei 120ºC zur Reaktion gebracht. Die erhaltene Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt, wobei ein Polycarbodiimid präzipitiert wurde. Das präzipitierte Produkt wurde durch Filtration gewonnen und bei 100ºC 2 Stunden lang getrocknet, um Polycarbodiimidpulver zu erhalten. Aus dem Pulver wurde auf diesselbe Weise wie in Beispiel 2 ein dünnes Kohleplättchen mit 120 um Stärke gewonnen. Die Eigenschaften des dünnen Kohleplättchens sind der folgenden Tabelle zu entnehmen.

Beispiel 5

Das in Beispiel 1 erhaltene dünne Polycarbodiimidplättchen wurde in einem inerten Gasstrom (Stickstoff) mit einer Rate von 10ºC/Min. von Raumtemperatur auf 800ºC erhitzt, um die Carbonisierung zu bewirken, um ein dünnes Kohleplättchen mit der Stärke 120 um zu erhalten. Die Eigenschaften des dünnen Kohleplättchens sind der folgenden Tabelle zu entnehmen.

Vergieichsbeispiel 1

Es wurden die Eigenschaften einer Polypropylenfolie mit 150 um Stärke bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurden die Eigenschaften des dünnen Polycarbodiimidplättchens aus Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Vergleichsbeispiel 3

Das in Beispiel 1 hergestellte dünne Polycarbodiimidplättchen wurde in einem inerten Gasstrom (Stickstoff) mit einer Rate von 10ºC/Min. von Raumtemperatur auf 500ºC erhitzt, um eine Carbonisierung zu bewirken, wodurch ein dünnes Kohleplättchen mit der Stärke 130 um erhalten wurde. Die Eigenschaften des dünnen Kohleplättchens sind in der folgenden Tabelle gezeigt. Tabelle Beispiel Young'scher Modul Dichte E/ Vergleichsbeispiel
In obiger Tabelle hat der Young'sche Modul (E) die Einheit Dyn/cm², die Dichte ( ) die Einheit g/cm², und E/ steht für einen Koeffizienten, der sich proportional zur Ausbreitungsgeschwindigkeit verhält.
Wie oben beschrieben, hat die Lautsprechermembran gemäß der vorliegenden Erfindung eine geringe Dichte ( ) und einen hohen E/ , das heißt der Quotient aus Young schem Modul (E) / Dichte ( ) ist hoch und kann demzufolge selbst einen hohen Ton reproduzieren. Außerdem hat die Membran eine hohe Wärmebeständigkeit und eine gute Dimensionsstabilität.
Folglich ist die Lautsprechermembran der vorliegenden Erfindung für den Einsatz in Automobilen und in Lautsprechern mit hoher Wiedergabequalität für CD-Geräte etc. sehr geeignet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran durch Formen eines Harzes zu einer gewünschten dünnen Form einer Lautsprechermembran und anschließender Wärmebehandlung des Formteils bei 600 - 3000ºC, dadurch charakterisiert, daß das Harz ein Polycarbodiimidharz ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Wärmebehandlung des Polycarbodiimidharzes bei 700 - 2000ºC bewirkt wird.