WO2014170122A1 - Verbund zur herstellung einer akustischen membran und akustische membran - Google Patents

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WO2014170122A1 PCT/EP2014/056471 EP2014056471W WO2014170122A1 WO 2014170122 A1 WO2014170122 A1 WO 2014170122A1 EP 2014056471 W EP2014056471 W EP 2014056471W WO 2014170122 A1 WO2014170122 A1 WO 2014170122A1
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Michael Egger
Bernhard MÜSSIG
Philip SCHULTZ
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Definitions

  • the invention relates to a layer composite suitable for producing membranes for electroacoustic transducers, comprising a carrier layer and two damping layers arranged on the surfaces of the carrier layer.
  • Electroacoustic transducers also referred to as sound transducers, are devices which convert electrical signals, that is to say electrical voltage, into sound pressure changes, that is to say acoustic signals, or vice versa. Examples of sound transducers are the loudspeaker as a sound generator and the microphone, the sensor and the pickup as a sound receiver.
  • micro-loudspeakers In mobile phones, smartphones, notebooks, tablet PCs, personal digital assistants (PDAs) and headphones, the generation of sound, ie the transmission of speech, ringtones, music and other sounds and sounds, via so-called micro-loudspeakers.
  • loudspeakers which, due to the small dimensions of the devices in which they are installed, are also small in size.
  • the acoustic signals are thereby generated by the movement of a loudspeaker diaphragm, e.g. is mechanically driven by a voice coil.
  • the demands, in particular on the achievable volume of these microspeakers, are becoming increasingly demanding.
  • the essential requirements for the material of a loudspeaker membrane include a high flexural rigidity, a low density and a high internal damping.
  • a loudspeaker membrane To meet these requirements as well as possible, are increasingly used as a loudspeaker membranes multi-layer laminates.
  • rigid plastic films are combined with soft, acoustically damping layers lying between these films.
  • the acoustic damping properties are closely related to the mechanical damping properties of these layers.
  • the membranes heat up strongly at high power during operation and especially in micro loudspeakers - for example up to loudspeaker sizes up to 50 mm x 30 mm x 10 mm; typical microspeaker sizes in the market are, for example, 5 mm ⁇ 10 mm ⁇ 2 mm and 8 mm ⁇ 12 mm ⁇ 2 mm - due to their small dimensions, temperatures of 100 ° C. and more can be achieved, the external films used not only have a high rigidity, but additionally also have a good temperature resistance.
  • the high-performance plastic polyetheretherketone (PEEK) which is frequently used in multilayer laminates with additional soft damping layers, has proven to be a very suitable material for the outer films.
  • the inner, damping layer is interrupted by a further, inner layer.
  • the multilayer laminates follow the principle that a high flexural rigidity of multilayer or sandwich membranes is achieved by using the stiffest layers on the outside and including softer inner layers. Accordingly, the rigid PEEK films are always used as outer layers, and the inner layers proposed in the prior art are significantly softer.
  • EP 2 172 059 A describes a five-ply laminate consisting of two outer PEEK films which are applied to both sides of a non-woven fabric, each with one layer of a thermoplastically deformable adhesive.
  • the two outer PEEK films take over the function of giving the laminate a high flexural rigidity, while the inner soft layers (adhesives, fleece) provide good internal damping of the composite.
  • Another five-layer laminate describes the US 201 1/0272208 A. This is composed of two outer layers of film (called as material for the outer films PEEK next to some other plastics), with the help of an acrylic adhesive on the two sides of a PET film are applied.
  • the membrane achieved by this multi-layer structure has a longer life than a three-layer laminate of two outer layers of film, such as polyarylate (PAR) films, and a lying between these films damping adhesive layer.
  • PAR polyarylate
  • this object could be achieved by using a PEEK film as a stabilizing film as the inner support layer of a membrane, which can be used in particular for use in electroacoustic transducers. It has been found that the use of only one PEEK film as a central middle layer is already sufficient to give not only a high flexural rigidity to a multilayer laminate as a whole, but also a sufficient stability, which ensures a long service life of the membrane in the application provides.
  • the damping properties are effected in particular by layers arranged on the surfaces of the membrane, preferably by adhesive layers, very preferably by self-adhesive layers (also referred to as PSA layers). This also makes it possible to offer a three-layer composite as a building block for the individual completion of a five- or multi-layer laminate membrane.
  • the invention therefore relates to a three-layer composite, cf. FIG. 2, comprising an inner film layer (2) and two damping layers (1, 3) arranged on the surfaces of this film layer, of which at least one damping layer is preferably an adhesive layer, particularly preferably both layers of adhesive layer are -, wherein the inner film layer (2) is a layer of a polyaryletherketone (PAEK), in particular of polyetheretherketone (PEEK), is.
  • PAEK polyaryletherketone
  • PEEK polyetheretherketone
  • Such a three-layer composite in particular with layers of adhesive layers-more preferably self-adhesive layers-as damping layers, can be used excellently for producing a five-layer composite for further use or production of a membrane for use with electroacoustic transducers, for example loudspeakers, such as microspeakers, in particular by applying to the Further outer film layers (4, 5) are arranged on both outer adhesive composition surfaces (1, 3) and thus an at least five-layered laminate is produced, cf. FIG. 3.
  • the composite according to the invention is particularly well suited for use in membranes for microspeakers with sizes of 50 mm ⁇ 30 mm or less, especially for very small microspeakers whose maximum extent (ie Length in the direction of its greatest extent) does not exceed 25 mm, in particular does not exceed 15 mm.
  • Membranes for microspeakers may, for example, be round, oval, rectangular, square or else shaped in their surface area.
  • An externally non-sticky three-layer composite can be used excellently even without further outer layers for further use or production of a membrane for use with electroacoustic transducers.
  • Four-layer laminates may also be produced and used for further use or manufacture of a membrane for use with electroacoustic transducers; in particular of three-layer composites, in which one of the damping layers is an adhesive layer, more preferably a self-adhesive layer.
  • the prior art five-layer laminates membranes also follow this teaching because the respective inner layers are made of either permanently soft materials (such as nonwovens) or of those materials that are soft at least in use (such as PET) are.
  • the skilled person would not have used as an inner carrier layer materials which are also "hard” at relatively high temperatures, in particular polyaryl ether ketones such as PEEK Glass transition temperature of PEEK at 144 ° C (DSC, heating rate 10 K / min) is significantly higher than that proposed in US 201 1/0272208 PET film. A significant softening of the PEEK film therefore takes place, in contrast to PET, only significantly above the temperatures that occur for the membrane in their application.
  • the three-layer composite of a central polyaryletherketone film layer (in particular PEEK film layer) and two adhesive layers arranged on the two surfaces of this PAEK film layer - in particular self-adhesive layers - represents a double-sided adhesive tape - in particular self-adhesive tape - offer adhesives as a damping layer (s) the advantage that they - especially in self-adhesive properties - on the one hand can be excellently anchored on the support layer and on the other hand have the required acoustic damping properties. It has been found that the good damping properties of the overall system are not significantly impaired even if the damping layer is interrupted by an inserted intermediate layer of a relatively stiff foil material - here the PAEK or PEEK carrier layer.
  • At least one, preferably both outer adhesive layers are provided with a temporary (ie removable) or a permanent cover, so that a four, in particular a five-layer laminate results.
  • a five-layer laminate in particular for the production of membranes for electroacoustic transducers, can be obtained by arranging permanent covering layers on both outer adhesive layers, in particular film layers which can be chosen the same or different on both sides. In one embodiment of the invention, these permanent layers are applied after the temporary covers have been removed.
  • membranes for electroacoustic transducers are often accomplished by embossing or deep drawing a multilayer laminate, thereby rendering this laminate in a specific three-dimensional shape.
  • the multi-layer laminate is cut, for example, to the desired dimensions and then placed on a thermoforming. Subsequently, the laminate is heated in the thermoform and pressed by applying pressure and / or vacuum in the form of the finished membrane.
  • PAEK films - such as the PEEK film - even at higher temperatures, it is possible to use very thin films as carrier films and yet to ensure sufficient stability of the composite.
  • a particularly thin, double-sided adhesive-coated PEEK Film can thus be produced easily by laminating different layers of a variety of different multi-layer laminates with tailor-made acoustic properties in a simple manner.
  • the PAEK film (in particular PEEK film) ensures the high rigidity of the laminate, while the two layers of adhesive on both sides of the film ensure the simultaneous high internal damping of the laminate.
  • the PAEK film functioning as a carrier layer has a thickness of from 1 to 50 ⁇ m, more preferably from 1 to 30 ⁇ m, particularly preferably from 2 to 25 ⁇ m; and / or advantageously have the adhesive layers independently of one another in each case a thickness in the range of 1 to 100 ⁇ , preferably in the range of 1 to 50 ⁇ , particularly preferably in the range of 2 to 40 ⁇ on.
  • the present invention therefore furthermore relates, in particular, to a composite comprising, in particular, a thin, PEEK film, provided on both sides with an adhesive layer, (see FIG.
  • the thickness of the central PEEK film (2) 1 -50 ⁇ , preferably 1 -30 ⁇ , more preferably 2-25 ⁇ is and
  • the thicknesses of the adhesive layers (1) and (3) independently of one another 1 -100 ⁇ , preferably 1-50 ⁇ , particularly preferably 2-40 ⁇ amount.
  • the adhesives on both sides of the central PAEK film, in particular PEEK film, are preferably self-adhesive compositions.
  • Self-adhesive compositions PSA (pressure sensitive adhesives) are understood to mean, in particular, polymeric compositions which, if appropriate by suitable addition with other components, such as, for example, tackifier resins, are used at the application temperature (unless otherwise defined, at room temperature).
  • tack sticky and permanently tacky and adhere to a variety of surfaces upon contact, in particular immediately adhere
  • acrylate PSAs are used for the adhesive layers.
  • These are adhesives whose polymer base are polymers of acrylic monomers - these are in particular acrylic and methacrylic acid, the esters of the aforementioned acids and the copolymerizable further derivatives of the aforementioned acids understood -, the acrylic monomers - optionally together with other comonomers - in the polymerization at least be used in an amount that the properties of the adhesive are thereby determined significantly.
  • pressure-sensitive adhesives having an acrylic monomer content in the polymerization of at least 50% by weight, of at least 80% by weight or of 100% by weight (pure acrylate systems) can be used.
  • PAEK film for example, a method can be used in which other high-temperature-resistant plastic films on both sides - ie on the respective adhesive surfaces - laminated.
  • Film materials which may be used include polyarylates (PAR), polyetherimides (PEI), polyarylsulfones such as polyphenylene sulfone (PPSU) and polyethersulfone (PES).
  • polyphenylene sulfide PPS
  • polyethylene naphthalate PEN
  • polybutylene terephthalate PBT
  • polyimide PI
  • PSU polysulfone
  • the outer film layers can advantageously independently of one another in thicknesses of 1 to 50 ⁇ , more preferably from 1 to 30 ⁇ , particularly preferably from 2 to 25 ⁇ are selected, in particular to be identical for producing a symmetrically constructed membrane.
  • An example of a three-layer composite according to the invention was obtained by coating a PEEK film of thickness 6 ⁇ m (trade name Aptiv 2000-006G from Victrex), both sides of the film being coated with a 12 ⁇ m thick acrylate PSA. This composite was then laminated on both sides, each with a 6 ⁇ thick PAR film (Aryphan N681 EM from Lofo).
  • This laminate was brought by a conventional embossing process in membrane form (rectangular, 17 mm x 13 mm, thicknesses before embossing 42 ⁇ ) and made according to the usual method of making a micro-speaker.
  • the micro loudspeaker had no disadvantages of the acoustic properties in the application test compared to a microfabricator of identical construction with a commercially available PAR acrylate layer PAR three-layer membrane (comparative membrane 1), but had a longer service life compared to the comparison membrane 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbund zur Herstellung einer akustischen Membran, wobei der Verbund eine innenliegende Trägerschicht und zumindest zwei Klebemassenschichten auf den beiden Oberflächen der Trägerschicht umfasst und wobei die Trägerschicht eine Schicht aus einer Polyaryletherketon-Folie ist; weiterhin eine entsprechende Membran für akustische Wandler.

Description

Verbund zur Herstellung einer akustischen Membran und akustische Membran
Die Erfindung betrifft einen Schichtenverbund geeignet zur Herstellung von Membranen für elektroakustische Wandler, umfassend eine Trägerschicht und zwei auf den Oberflächen der Trägerschicht angeordnete Dämpfungsschichten.
Elektroakustische Wandler, auch als Schallwandler bezeichnet, sind Geräte, die elektrische Signale, also elektrische Spannung, in Schallwechseldrücke, das heißt akustische Signale, umwandeln oder umgekehrt. Beispiele von Schallwandlern sind der Lautsprecher als Schallerzeuger sowie das Mikrofon, der Sensor und der Tonabnehmer als Schallempfänger.
In Mobiltelefonen, Smartphones, Notebooks, Tablet-PCs, Personal Digital Assistants (PDAs) und Kopfhörern erfolgt die Schallerzeugung, also die Übertragung von Sprache, Klingeltönen, Musik und weiteren Tönen und Klängen, über sogenannte Mikrolautsprecher. Hierunter versteht man Lautsprecher, die aufgrund der geringen Dimensionen der Geräte, in denen sie eingebaut sind, ebenfalls gering dimensioniert sind. Die akustischen Signale werden dabei durch die Bewegung einer Lautsprechermembran erzeugt, die z.B. durch eine Schwingspule mechanisch angetrieben wird. Die Anforderungen insbesondere an die erreichbare Lautstärke dieser Mikrolautsprecher werden zunehmend anspruchsvoller. Durch die steigende Leistung und die damit verbundene höhere Temperaturbelastung werden auch höhere Anforderungen an die thermische Stabilität der Membranen dieser Mikrolautsprecher und deren Funktionsfähigkeit unter thermischer Belastung gestellt, so dass herkömmliche Membranmaterialien wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polycarbonat (PC) immer häufiger an ihre Grenzen stoßen.
Zu den wesentlichen Anforderungen an das Material einer Lautsprechermembran gehören eine hohe Biegesteifigkeit, eine geringe Dichte sowie eine hohe innere Dämpfung. Um diesen Anforderungen möglichst gut zu genügen, werden als Lautsprechermembranen zunehmend Mehrschicht-Laminate eingesetzt. Bei solchen Mehrschicht-Laminaten werden steife Kunststofffolien mit zwischen diesen Folien liegenden weichen, akustisch dämpfenden Schichten kombiniert. Die akustischen Dämpfungseigenschaften hängen dabei eng mit den mechanischen Dämpfungseigenschaften dieser Schichten zusammen.
Da die Membranen im Betrieb bei hoher Leistung stark aufheizen und insbesondere in Mikrolautsprechern - etwa bis zu Lautsprechergrößen bis 50 mm x 30 mm x 10 mm; typische Mikrolautsprechergrößen im Markt sind beispielweise 5 mm x 10 mm x 2 mm und 8 mm x 12 mm x 2 mm - aufgrund ihrer geringen Dimensionen Temperaturen von 100 °C und mehr erreichen können, müssen die verwendeten außenliegenden Folien nicht nur eine hohe Steifigkeit, sondern zusätzlich auch eine gute Temperaturbeständigkeit aufweisen. Als sehr gut geeignetes Material für die außenliegenden Folien hat sich dabei in den letzten Jahren der Hochleistungskunststoff Polyetheretherketon (PEEK) herausgestellt, der häufig in Mehrschicht-Laminaten mit zusätzlichen weichen Dämpfungsschichten eingesetzt wird.
Ausgehend von den vorstehend genannten Dreischichtlaminaten ist bei Fünfschichtlaminaten die innere, dämpfende Schicht durch eine weitere, innenliegende Schicht unterbrochen. Gemäß der so genannten Sandwich-Theorie folgen die Mehrschichtlaminate dem Prinzip, dass eine hohe Biegesteifigkeit von Mehrlagen- oder Sandwich-Membranen dadurch erreicht wird, dass die steifsten Schichten außen eingesetzt werden und weichere Innenschichten einschließen. Dementsprechend werden die steifen PEEK-Folien stets als Außenschichten eingesetzt, und die im Stand der Technik vorgeschlagenen Innenschichten sind deutlich weicher.
So beschreibt EP 2 172 059 A ein Fünflagenlaminat, bestehend aus zwei äußeren PEEK- Folien, die mit je einer Schicht eines thermoplastisch verformbaren Klebers auf beide Seiten eines Vlieses aufgebracht werden. Hierin übernehmen die beiden äußeren PEEK- Folien die Funktion, dem Laminat eine hohe Biegesteifigkeit zu verleihen, während die inneren weichen Lagen (Klebemassen, Vlies) für eine gute innere Dämpfung des Verbunds sorgen. Ein weiteres Fünflagenlaminat beschreibt die US 201 1/0272208 A. Dieses ist aufgebaut aus zwei äußeren Folienschichten (genannt werden als Material für die außenliegenden Folien PEEK neben einigen anderen Kunststoffen), die mit Hilfe eines Acryl-Klebers auf die beiden Seiten einer PET-Folie aufgebracht sind. Gemäß dieser Schrift erreicht die Membran durch diesen Mehrlagenaufbau eine höhere Lebensdauer als ein Dreilagenlaminat aus zwei außenliegenden Folienschichten, wie beispielweise Polyarylat- Folien (PAR-Folien), und einer zwischen diesen Folien liegenden dämpfenden Klebmasse-Schicht.
Wegen der niedrigen Glasübergangstemperatur von Polyethylenterephthalat (ca. 70 °C im DSC bei einer Aufheizrate von 10 K/min) kommt es bei einer Erwärmung dieses Materials zu einem starken Abfall der Steifigkeit, der mit der zunehmenden Materialerweichung zusammenhängt und sich in einem deutlichen Absinken des Elastizitätsmoduls zeigt (die Steifigkeit der für Lautsprechermembranen eingesetzten Folienmaterialien wird durch den sogenannten Elastizitätsmodul - auch E-Modul oder Zugmodul, englisch Young's modulus - beschrieben, der durch das Verhältnis von Spannung zu Dehnung bei der Verformung des Materials im linear elastischen Bereich definiert ist). Wie vorstehend erwähnt erwärmen sich akustische Membranen im Einsatz jedoch stark, so dass die PET-Folie im Anwendungsfall ebenfalls eine weiche Innenschicht darstellt und selbst nach Einführung einer Kunststoff-Folie als Mittelschicht in den Produktaufbau die oben genannte Sandwich-Theorie nicht durchbrochen ist, gemäß der die stabilisierenden Schichten außen und die dämpfenden Schichten innen liegen sollen. Demzufolge beschränkt sich die Offenbarung dieser Schrift auch auf PET als Material für diese innenliegende Folienschicht. Ausführungen zur konkreten Ausgestaltung der Membran werden in der Schrift nicht offenbart.
Die Produktaufbauten, in denen PEEK wegen der guten Eigenschaften bezüglich seiner Biegesteifigkeit in den außenliegenden Schichten eingesetzt wird, sind unter anderem wegen der Verwendung von zwei außenliegenden PEEK-Folien relativ kostenintensiv. Zudem werden auch alle übrigen nach außen gerichteten Eigenschaften dieser Membranen durch PEEK als außenliegendes Material bestimmt.
Als Aufgabe der Erfindung wird es angesehen, alternative Produktaufbauten zu finden, die insbesondere vorteilhaft kostengünstiger zu produzieren sind, dabei aber ihre guten Eigenschaften bezüglich hoher Biegesteifigkeit, geringer Dichte sowie hoher innerer Dämpfung nicht verlieren und bevorzugt eine gute Anpassung der Eigenschaften an den jeweiligen Einsatzzweck erlauben.
Überraschenderweise konnte diese Aufgabe gelöst werden, indem eine PEEK-Folie als stabilisierende Folie als innere Trägerschicht einer Membran, die insbesondere zur Verwendung für elektroakustische Wandler genutzt werden kann, eingesetzt wurde. Es hat sich herausgestellt, dass der Einsatz von nur einer PEEK-Folie als zentraler Mittelschicht bereits ausreicht, um einem Mehrschicht-Laminat insgesamt nicht nur eine hohe Biegesteifigkeit zu verleihen, sondern auch eine ausreichende Stabilität, die für eine hohe Lebensdauer der Membran in der Anwendung sorgt. Die dämpfenden Eigenschaften werden dabei insbesondere durch auf den Oberflächen der Membran angeordnete Schichten, bevorzugt durch Klebemassenschichten, sehr bevorzugt durch Selbstklebemassenschichten (auch als Haftklebemassenschichten bezeichnet) bewirkt. Hierdurch wird es zudem ermöglicht, einen dreischichtigen Verbund als Baustein für die individuelle Fertigstellung einer Fünf- oder Mehrschichtlaminatmembran anzubieten.
Die Erfindung betrifft daher einen dreischichtigen Verbund, vergleiche hierzu Figur 2, aus einer innenliegenden Folienschicht (2) und zwei auf den Oberflächen dieser Folienschicht angeordneten Dämpfungsschichten (1 , 3) - von denen bevorzugt mindestens eine Dämpfungsschicht eine Klebemassenschicht ist, besonders bevorzugt beide Dämpfungsschichten Klebemassenschichten sind -, wobei die innenliegende Folienschicht (2) eine Schicht aus einem Polyaryletherketon (PAEK), insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK), ist.
Ein solcher dreischichtiger Verbund, insbesondere mit Klebemassenschichten - mehr bevorzugt Selbstklebemassenschichten - als Dämpfungsschichten, kann hervorragend zur Herstellung eines Fünfschichtverbundes zur weiteren Nutzung oder Herstellung einer Membran für die Verwendung für elektroakustische Wandler, beispielweise von Lautsprechern, wie Mikrolautsprechern, eingesetzt werden, insbesondere indem auf den beiden außenliegenden Klebemassenoberflächen (1 , 3) weitere Folienschichten (4, 5) angeordnet werden und somit ein zumindest fünfschichtiges Laminat erzeugt wird, vergleiche hierzu Figur 3.
Der erfindungsgemäße Verbund eignet sich insbesondere hervorragend zur Verwendung für Membranen für Mikrolautsprecher mit Größen von 50 mm x 30 mm oder weniger, besonders auch für sehr kleine Mikrolautsprecher, deren Maximalausdehnung (also die Länge in Richtung ihrer größten Ausdehnung) 25 mm nicht übersteigt, insbesondere 15 mm nicht übersteigt.
Membranen für Mikrolautsprecher können in ihrer Flächenausdehnung beispielsweise rund, oval, rechteckig, quadratisch oder auch anders geformt sein.
Ein äußerlich nichtklebriger Dreischichtenverbund kann hervorragend auch ohne weitere äußere Schichten zur weiteren Nutzung oder Herstellung einer Membran für die Verwendung für elektroakustische Wandler verwendet werden.
Auch Vierschichtlaminate lassen sich erzeugen und zur weiteren Nutzung oder Herstellung einer Membran für die Verwendung für elektroakustische Wandler verwenden; insbesondere aus Dreischichtverbunden, bei denen eine der Dämpfungsschichten eine Klebemassenschicht, mehr bevorzugt eine Selbstklebemassenschicht ist.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau wurde sich von der Lehre der Sandwich-Theorie gelöst, dass die Biegesteifigkeit des Gesamtproduktes von den außenliegenden Schichten gewährt wird. Auch die Annahme, eine sehr steife Mittelschicht würde sich nachteilig auf die Dämpfungseigenschaften des Gesamtproduktes auswirken, wurde für die erfindungsgemäße Produktgestaltung überraschenderweise nicht bestätigt.
Dies war insofern nicht zu erwarten, als gemäß der Sandwich-Theorie eine hohe Biegesteifigkeit von Mehrlagen- oder Sandwich-Membranen gerade dadurch erreicht wird, dass die steifsten Schichten außen eingesetzt werden und weichere Innenschichten einschließen (siehe oben; vgl. auch Plantema, F, J., 1966, Sandwich Construction: The Bending and Bückling of Sandwich Beams, Plates, and Shells, Jon Wiley and Sons, New York; Zenkert, D., 1995, An Introduction to Sandwich Construction, Engineering Materials Advisory Services Ltd, UK; Latin American Journal of Solids and Structures, 2012, 9, 367-381 . Figur 1 zeigt ein Dreischichtlaminat entsprechend der Sandwich-Theorie mit einer dämpfenden Innenschicht K und zwei außenliegenden steifen Schichten A). Wie oben dargelegt, folgen auch die Membranen auf Basis fünfschichtiger Laminate gemäß des Standes der Technik dieser Lehre, da die jeweils innenliegenden Schichten entweder aus dauerhaft weichen Materialien (wie Vliese) oder aus solchen Materialien, die zumindest im Einsatz weich sind (wie PET) gestaltet sind. Ausgehend von dieser Theorie hätte der Fachmann als innere Trägerschicht keine auch bei höheren Temperaturen „harten" Materialien, insbesondere aus Polyaryletherketonen wie PEEK, eingesetzt. Die Glasübergangstemperatur von PEEK liegt mit 144 °C (DSC, Aufheizrate 10 K/min) deutlich höher als diejenige der in der US 201 1/0272208 vorgeschlagenen PET-Folie. Eine nennenswerte Erweichung der PEEK-Folie findet daher im Gegensatz zu PET erst deutlich über den Temperaturen statt, die für die Membran bei deren Anwendung auftreten.
Der dreischichtige Verbund aus einer zentralen Polyaryletherketon-Folienschicht (insbesondere PEEK-Folienschicht) und zwei auf den beiden Oberflächen dieser PAEK- Folienschicht angeordneten Klebemassenschichten - insbesondere Selbstklebemassenschichten - stellt ein doppelseitig klebendes Klebeband - insbesondere Selbstklebeband - dar. Klebemassen als dämpfende Schicht(en) bieten den Vorteil, dass sie - insbesondere bei selbstklebenden Eigenschaften - zum einen aus sich heraus hervorragend auf der Trägerschicht verankert werden können und zum anderen die erforderlichen akustischen Dämpfungseigenschaften aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass die guten Dämpfungseigenschaften des Gesamtsystems auch dann nicht signifikant beeinträchtigt werden, wenn die Dämpfungsschicht durch eine eingefügte Zwischenschicht aus einem relativ steifen Folienmaterial - hier die PAEK- bzw. PEEK- Trägerschicht - unterbrochen wird.
Bei der Anwendung eines Schichtenverbundes als Membran für akustische Wandler ist eine nach außen gerichtete (Haft-)Klebrigkeit jedoch unerwünscht, da diese zu schlechter Handhabung der Membran und auch zu deren Verschmutzung (beispielsweise durch starke Staubanhaftung) führen würde. Hierdurch würden auch die für die Akustik erforderlichen Eigenschaften beeinträchtigt. Bevorzugt wird daher zumindest eine, bevorzugt werden beide außenliegenden Klebemassenschichten mit einer temporären (also wieder ablösbaren) oder einer permanenten Abdeckung versehen, so dass ein Vier- , insbesondere ein Fünfschichtlaminat resultiert.
Für die Handhabung des Dreischichtverbundes, insbesondere wenn dieser als eigener Baustein an Kunden vertrieben werden soll, die ihrerseits die von ihnen gewünschte Membran daraus herstellen, ist es von Vorteil, wenn eine oder beide Klebemassenoberflächen mit einer temporären Abdeckung, insbesondere einem Liner - zum Beispiel Trennpapier, Trennfolie oder mit Releasematerial, wie Silikon, beschichtete Kunststoff- oder Papierfolien - ausgerüstet sind, der insbesondere einen Schutz der Klebemassenschicht darstellt, sich aber einfach wieder entfernen lässt. Hierdurch wird es dem Abnehmer ermöglicht, die schließlich außenliegenden Folien prinzipiell frei zu wählen und für die Verwendung des Produktes als akustische Membran jeweils dem gewünschten Anwendungszweck oder Lautsprechermodell anzupassen. Sowohl die notwenige Biegesteifigkeit, die Stabilität der letztlich vorliegenden Membran als auch die Dämpfungseigenschaften werden dabei bereits hervorragend durch das beschriebene Dreischichtensystem erfüllt, so dass die außenliegenden Folien in Hinblick auf bestimmte gewünschte weitere Produkteigenschaften, wie beispielsweise Temperaturbeständigkeit oder Kostenaspekte, optimal gewählt werden können.
Ein Fünfschichtlaminat, insbesondere für die Herstellung von Membranen für elektroakustische Wandler, kann erhalten werden, indem auf beiden äußeren Klebemassenschichten permanente Abdeckschichten angeordnet werden, insbesondere Folienschichten, die auf beiden Seiten gleich oder unterschiedlich gewählt werden können. In einer Ausführungsform der Erfindung werden diese permanenten Schichten aufgebracht, nachdem die temporären Abdeckungen entfernt worden sind.
Die Herstellung von Membranen für elektroakustische Wandler, insbesondere Lautsprechermembranen, erfolgt häufig durch Prägen oder Tiefziehen eines Mehrschichtlaminats, wodurch dieses Laminat in eine spezifische dreidimensionale Form gebracht wird. Hierzu wird das Mehrschichtlaminat beispielsweise in die gewünschten Dimensionen geschnitten und dann auf eine Thermoform gelegt. Anschließend wird das Laminat in der Thermoform erwärmt und durch Anlegen von Druck und/oder Vakuum in die Form der fertigen Membran gepresst.
Dadurch, dass sich nun gezeigt hat, dass die Verwendung von nur einer zentralen PAEK- Schicht, bevorzugt PEEK-Schicht, dem Laminat bereits eine ausreichend hohe Steifigkeit verleiht, können als Außenschichten im Verbund eine Vielzahl verschiedener Materialien auch mit geringeren Steifigkeiten eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass einerseits die akustischen Eigenschaften der Membran sehr variabel eingestellt werden können und gleichzeitig eine der beiden sehr teuren außenliegenden Folien durch kostengünstigere Folien ersetzt werden kann, was die Kosten des gesamten Laminats senkt.
Aufgrund der hohen Steifigkeit von PAEK-Folien - wie der PEEK-Folie - auch bei höheren Temperaturen ist es möglich, sehr dünne Folien als Trägerfolien einzusetzen und dennoch eine hinreichende Stabilität des Verbundes zu gewährleisten. Durch die Verwendung einer insbesondere dünnen, beidseitig mit Klebmasse beschichteten PEEK- Folie können somit durch Auflaminieren unterschiedlicher Schichten eine Vielzahl verschiedenster Mehrschichtlaminate mit maßgeschneiderten akustischen Eigenschaften auf einfache Weise bequem hergestellt werden. Dabei sorgt die PAEK-Folie (insbesondere PEEK-Folie) für die hohe Steifigkeit des Laminats, während die beiden Klebmasse-Schichten auf beiden Seiten der Folie die gleichzeitig notwendige hohe innere Dämpfung des Laminats gewährleisten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die als Trägerschicht fungierende PAEK- Folie eine Dicke von 1 bis 50 μηη, weiter bevorzugt von 1 bis 30 μηη, besonders bevorzugt von 2 bis 25 μηη auf; und/oder vorteilhaft weisen die Klebemassenschichten unabhängig voneinander jeweils eine Dicke im Bereich von 1 bis 100 μηη, bevorzugt im Bereich von 1 bis 50 μηη, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 40 μηη auf. Auch wenn die Klebemassenschichtendicken unabhängig voneinander gewählt werden können, haben sich solche Dreischichtlaminate, bei denen die Dicken der beiden Klebemassenschichten aus dem gleichen der vorgenannten Bereiche gewählt sind, insbesondere symmetrische Klebebänder, als besonders geeignet zur Anwendung bzw. zur Herstellung von Fünfschichtlaminaten für akustische Membranen herausgestellt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb weiterhin insbesondere ein Verbund aus einer beidseitig mit einer Klebemassenschicht ausgestatteten, insbesondere dünnen, PEEK-Folie (vgl. Fig. 2), bei dem
- die Dicke der zentralen PEEK-Folie (2) 1 -50 μηη, bevorzugt 1 -30 μηη, besonders bevorzugt 2-25 μηη beträgt und
- die Dicken der Klebmasse-Schichten (1 ) und (3) unabhängig voneinander 1 -100 μηη, bevorzugt 1 -50 μηη, besonders bevorzugt 2-40 μηη betragen.
Bei den Klebmassen auf beiden Seiten der zentralen PAEK-Folie, insbesondere PEEK- Folie, handelt es sich bevorzugt um Selbstklebemassen. Als Selbstklebemassen, gleichbedeutend Haftklebemassen, (PSA; englisch: „pressure sensitive adhesives") werden insbesondere solche polymeren Massen bezeichnet, die - gegebenenfalls durch geeignete Additivierung mit weiteren Komponenten, wie beispielsweise Klebharzen - bei der Anwendungstemperatur (sofern nicht anders definiert, bei Raumtemperatur) dauerhaft klebrig und permanent klebfähig sind und an einer Vielzahl von Oberflächen bei Kontakt anhaften, insbesondere sofort anhaften (einen sogenannten „Tack" [Klebrigkeit oder Anfassklebrigkeit] aufweisen). Sie sind in der Lage, bereits bei der Anwendungstemperatur ohne eine Aktivierung durch Lösemittel oder durch Wärme - üblicherweise aber durch den Einfluss eines mehr oder weniger hohen Druckes - ein zu verklebendes Substrat hinreichend zu benetzen, damit sich zwischen der Masse und dem Substrat für die Haftung hinreichende Wechselwirkungen ausbilden können. Diesen Vorgang beeinflussende Einflussparameter sind unter anderem der Druck sowie die Kontaktzeit. Die besonderen Eigenschaften der Haftklebemassen gehen unter anderem insbesondere auf deren viskoelastische Eigenschaften zurück.
In vorteilhafter Weise werden für die Klebemassenschichten Acrylat-Haftklebemassen eingesetzt. Dies sind Klebemassen, deren Polymerbasis Polymere aus Acrylmonomeren sind - hierunter werden insbesondere Acryl- und Methacrylsäure, die Ester der vorgenannten Säuren sowie die copolymerisierbaren weiteren Derivate der vorgenannten Säuren verstanden -, wobei die Acrylmonomere - ggf. zusammen mit weiteren Comonomeren - bei der Polymerisation zumindest in einer Menge eingesetzt werden, dass die Eigenschaften der Klebemasse hierdurch maßgeblich bestimmt werden. So können beispielweise Haftklebemassen mit einen Acrylmonomeranteil bei der Polymerisation von mindestens 50 Gew.-%, von mindestens 80 Gew.-% oder von 100 Gew.-% (Reinacrylatsysteme) eingesetzt werden.
Andere dem Fachmann geläufige Klebmassen sind ebenfalls möglich und können im Sinne der Erfindung eingesetzt werden. Die Klebmassen auf beiden Seiten können identisch sein oder sich voneinander unterscheiden.
Zur Herstellung von Membranen aus Mehrschicht-Laminaten basierend auf der doppelseitig klebend ausgerüsteten PAEK-Folie (insbesondere PEEK-Folie) kann beispielsweise ein Verfahren angewandt werden, bei dem man andere hochtemperaturbeständige Kunststofffolien auf beide Seiten - also auf die jeweiligen Klebemassenoberflächen - auflaminiert. Folienmaterialien, die hierfür unter anderem in Frage kommen, sind zum Beispiel Polyarylate (PAR), Polyetherimide (PEI), Polyarylsulfone, wie beispielsweise Polyphenylensulfon (PPSU) und Polyethersulfon (PES). Als Folienmaterialien für eine oder beide äußere Folien sind beispielweise auch Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyimid (PI) und Polysulfone (PSU) möglich. Prinzipiell ist es natürlich auch möglich, als eine oder für beide der äußeren Folienschichten Polyaryletherketone, wie PEEK, zu wählen. Es ist zudem möglich, aus dem beanspruchten Produkt Mehrschichtlaminate herzustellen, indem die beiden Klebmassenschichten des inneren Dreischichtenverbundes auf den außenliegenden Seiten durch Lacke, Vliese oder Gewebe abgedeckt sind.
Die außenliegenden Folienschichten können vorteilhaft unabhängig voneinander in Dicken von 1 bis 50 μηη, weiter bevorzugt von 1 bis 30 μηη, besonders bevorzugt von 2 bis 25 μηη gewählt werden, zur Herstellung einer symmetrisch aufgebauten Membran insbesondere auch identisch sein.
Ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Dreischichtverbund erhielt man durch Beschichtung einer PEEK-Folie der Dicke 6 μηη (Handelsname Aptiv 2000-006G der Firma Victrex), wobei beide Seiten der Folie mit einer 12 μηη dicken Acrylat- Haftklebmasse beschichtet wurden. Dieser Verbund wurde anschließend beidseitig laminiert jeweils mit einer 6 μηη dicken PAR-Folie (Aryphan N681 EM der Firma Lofo).
Dieses Laminat wurde durch einen üblichen Prägeprozess in Membranform (rechteckig, 17 mm x 13 mm, Dicken vor Prägung 42 μηη) gebracht und nach üblicher Herstellweise daraus ein Mikrolautsprecher gefertigt. Der Mikrolautsprecher hatte gegenüber einem identisch hergestellten Mikrolautsprecher mit einer handelsüblichen PAR-Acrylatschicht- PAR-Dreischichtmembran (Vergleichsmembran 1 ) keine Nachteile der akustischen Eigenschaften im Anwendungstest, wies aber gegenüber der Vergleichsmembran 1 eine höhere Lebensdauer auf. Verglichen mit einem mit einer Membran nach US 201 1/0272208 A (mit außenliegenden PEEK-Folien; Dicke der inneren PET-Schicht 6 μηη, Dicke der Klebemassenschichten jeweils 12 μηη einer Acrylatklebemasse, zur Herstellung der Vergleichsmembran identisch gewählt zu der erfindungsgemäß untersuchten Membran, äußere PEEK-Folien jeweils 6 μηη; Vergleichsmembran 2) hergestellten Mikrolautsprechers zeigte sich im Kunden-Einsatztest ein gleichmäßigerer Frequenzgang sowie ein geringerer Klirrfaktor, und die Membran war zudem kostengünstiger herzustellen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verbund zur Herstellung einer akustischen Membran, wobei der Verbund eine innenliegende Trägerschicht und zumindest zwei Klebemassenschichten auf den beiden Oberflächen der Trägerschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine Schicht aus einer Polyaryletherketon-Folie ist.
2. Verbund nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
die Polyaryletherketon-Folie eine Polyetheretherketon-Folie ist.
3. Verbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Klebemassenschichten eine Selbstklebemassenschicht ist.
4. Verbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Klebemassenschichten Selbstklebemassenschichten sind.
5. Verbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemasse zumindest einer Klebemassenschicht, insbesondere beider Klebemassenschichten, Acrylatklebemassen sind.
6. Verbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der innenliegenden PAEK-Folienschicht 1 bis 50 μηη, bevorzugt 1 bis 30 μηι, besonders bevorzugt 2-25 μηη beträgt
und/oder
die Dicken der Klebmasse-Schichten unabhängig voneinander jeweils 1 bis 100 μηη, bevorzugt 1 bis 50 μηη, besonders bevorzugt 2 bis 40 μηη betragen.
7. Verbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Liner auf zumindest einer der den beiden außenliegenden Oberflächen der Klebemassenschichten angeordnet ist, insbesondere auf beiden Oberflächen.
8. Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Kunststofffolie auf zumindest einer der den beiden außenliegenden Oberflächen der Klebemassenschichten angeordnet ist, insbesondere auf beiden Oberflächen.
9. Verbund nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dicken der äußeren Kunststofffolien unabhängig voneinander jeweils 1 bis 50 μηι, bevorzugt 1 bis 30 μηι, besonders bevorzugt 2 bis 25 μηι betragen.
10. Verbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktaufbau bezüglich der Schichtdicken und/oder bezüglich der Zusammensetzung seiner Schichten symmetrisch ist.
1 1 . Membran für elektroakustische Wandler, insbesondere Lautsprechermembran, erhältlich durch Prägen oder Tiefziehen eines Verbundes nach einem der vorangehenden Ansprüche.
12. Verwendung einer Membran nach Anspruch 1 1 zur Herstellung elektroakustischer Wandler, insbesondere zur Herstellung von Lautsprechern.
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