Verfahren zur Herrstellung einer akustischen Membran
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer akustischen Membran, die für einen
Lautsprecher oder dergleichen verwendet wird, insbesondere eine
akustische Membran, bei der ein Mikrofaser-Zellstoff
verwendet wird.
-
Früher wurde verbreitet Papierbrei für eine
akustische Membran, beispielsweise für einen Lautsprecher oder
dergleichen verwendet.
-
Die Schritte bei der Herstellung des Papiers für
einen Lautsprecher bestehen aus einem Mahlen des Breis,
Auflokkern und Aufblähen des Breis in Wasser, und Ausbilden des
Papierstoffs, der im Wasser verteilt ist, zu einem Netz durch
ein Verfahren, das dem ähnlich ist, wie es beim
Papierherstellungsprozeß verwendet wird. Das Netz, das durch einfaches
Auflockern des Papierstoffs, der aus Holz erhalten wird, in
Wasser durch das Verfahren, das ähnlich dem
Papierherstellungsverfahren ist, erhalten wird, ist jedoch für eine
Verwendung als Membran ungeeignet, da es nicht steif ist und
eine unzureichende mechanische Festigkeit aufweist, da die
einzelnen Fasern, die den Papierstoff bilden, nicht fest
miteinander verbunden sind.
-
Die Haftkraft kann durch Weichmachen und Zerkleinern
der Fasern in Komponenten-Fibrillen (Spleißen) erhalten
werden, um die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den Fasern zu
erhöhen und damit die Anzahl der Wasserstoffbrücken zu
erhöhen.
-
Ein solches mechanisches Spleißen von individuellen
Fasern wird als Mahlen bezeichnet, und es wird üblicherweise
in einem Gerät durchgeführt, das als Holländer bekannt ist.
-
Das Material einer akustischen Membran soll eine
relativ hohe Längswellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit aufweisen,
oder es ist eine Tonausbreitungsgeschwindigkeit C für die
akustische Membran erforderlich, bei der in vorteilhafter
Weise ein Material Verwendung findet, das sowohl leicht ist
als auch einen großen Youngschen Modul (E-Modul) hat.
-
Die physikalischen Eigenschaften des Konuspapiers,
wie der E-Modul oder die Biegefestigkeit, werden durch den
Mahlgrad bestimmt, wie oben erwähnt wurde, so daß, um ein
Konuspapier zu erzeugen, das höhere Werte für den E-Modul
aufweist, es notwendig ist, einen Zellstoff zu verwenden, der
einen gesteigerten Mahlgrad und somit eine erhöhte Faserung
aufweist. Man ist der Auffassung, daß bei Papier, das als
Membranmaterial verwendet wird, der E-Modul des Konuspapiers
um so höher wird, je höher der Mahlgrad des Zellstoffs ist,
der zur Herstellung des Netzes verwendet wird.
-
Jedoch hat ein hoher Mahlgrad der Zellulose, die zur
Herstellung des Netzes des Konuspapiers verwendet wird, zur
Folge, daß die Festigkeit der Zellulose im nassen Zustand
während der Netzherstellung drastisch vermindert wird, so daß
Schwierigkeiten im Hinblick auf die Handhabung und die
Beibehaltung der Form auftreten. Beispielsweise kann bei einem
Versuch, das gebildete Netz im nassen Zustand in eine andere
metallische Form zu bringen, die Form des Netzes
zusammenfallen.
-
Auf der anderen Seite neigt der Zellstoff dazu, in
das Geflecht des Drahtsiebs der Netzherstellungsvorrichtung
einzudringen, so daß, wenn versucht wird, das geformte Netz
(Konuspapier) vom Drahtsieb nach dem Trocknen abzuziehen,
eine große Kraft vorübergehend auf das Netz angelegt wird,
wodurch das Netz aufgrund der Tatsache zerstört wird, daß das
Drahtsieb steifer als das Netz ist.
-
Wenn andererseits ein flaches Netz gebildet wird und
zu einer gewünschten Form durch ein Preßwerkzeug mit Hilfe
einer metallischen Form geformt wird, kann eine hohe Kraft
das Netz zerstören.
-
Daher ist es aufgrund der Herstellungsschwierigkeiten
schwierig, das Netz für eine akustische Membran aus Zellstoff
herzustellen, der auf ein ausreichend hohes Maß gespleißt
wurde, um zufriedenstellende physikalische Eigenschaften für
die Membran zu erzielen, die aus diesem hergestellt wird. Vor
allem kann es extrem schwierig sein, eine Membran mit einer
verringerten Dicke zu erzeugen, was vom
Leistungsgesichtspunkt aus wünschenswert ist.
-
EP-0 200 409 offenbart ein Formmaterial, das aus
Bakterien erzeugtem Zellstoff besteht, der eine hohe dynamische
Festigkeit aufweist.
-
Die Patent Abstracts of Japan Vol. 8, No. 227 (E-
285), die die JP-A 59 144 299 betreffen, offenbaren eine
Membran, die aus einer Verstärkungs-Polymerschicht und einer
Schicht aus einem Zellstoff-Papierstoff besteht.
-
Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine akustische Membran bereitzustellen, die bessere
physikalische Eigenschaften in bezug auf den E-Modul und die
Biegefestigkeit aufweist.
-
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer akustischen
Membran bereitzustellen, wobei das Netz des Konuspapiers
gehandhabt werden kann, sogar wenn das Netz eine niedrige
Naßfestigkeit aufweist, und wobei die akustische Membran, die
einen hohen E-Modus hat, aus dem Mikrofaser-Zellstoff
gebildet werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung
einer akustischen Membran bereitgestellt, das die Anordnung
eines Verstärkungselements auf einem Drahtsieb und das Formen
von Zellstoff umfaßt, der vorzugsweise einen
Kanadanorm-Mahlgrad von nicht mehr als 300 ml auf dem Verstärkungselement
aufweist, um ein Verbundnetz zu bilden.
-
Erfindungsgemäß wird eine akustische Membran, die
beste physikalische Eigenschaften aufweist, beispielsweise
bezüglich des E-Moduls und der Biegefestigkeit, durch
Herstellen eines Netzes für die Membran aus Mikrofaser-Zellstoff
bereitgestellt.
-
Erfindungsgemäß wird das Netz für die Membran aus dem
Mikrofaser-Zellstoff hergestellt durch ein Verfahren, das
ähnlich dem Papierherstellungsprozeß ist. Der Zellstoff kann
durch ein Verstärkungselement verstärkt werden, das auf einem
Drahtsieb einer Netzherstellungsvorrichtung angeordnet ist.
Somit kann das Netz gehandhabt werden, sogar wenn das Netz
eine niedrige Naßfestigkeit aufweist, so daß die akustische
Membran, die beste physikalische Eigenschaften aufweisen
soll, äußerst rentabel hergestellt werden kann.
-
Da das Konuspapier der akustischen Membran nach der
vorliegenden Erfindung aus Mikrofaser-Zellstoff besteht, kann
die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den Fasern und daher
die Anzahl der Wasserstoffbrücken erhöht werden, um die
physikalischen Eigenschaften der Membran zu verbessern,
beispielsweise den E-Modul oder die Biegefestigkeit. Weiter ist
der Zellstoff dem Verstärkungselement überlagert und mit
diesem verbunden, um außerdem die mechanische Festigkeit des
Konuspapiers zu verbessern.
-
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung der akustischen
Membran der vorliegenden Erfindung wird andererseits der
Mikrofaser-Zellstoff in einem Netz auf dem Verstärkungsteil
gebildet, das auf dem Netzbildungs-Drahtsieb angeordnet ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Netz, das aus dem
Mikrofaser-Zellstoff besteht, sogar wenn es eine niedrige
Naßfestigkeit aufweist, durch das oben erwähnte Verstärkungsteil
verstärkt wird, so daß es sogar in nassem Zustand leicht
handhabbar ist, wobei die Netzform beibehalten werden kann.
-
Wenn das Verstärkungsteil vom Netz nach dem Trocknen
abgezogen wird, kann das Verstärkungsteil allmählich vom Netz
abgezogen werden, und zwar aufgrund der Biegsamkeit des
Verstärkungselementes, ohne irrtümlicherweise eine große Kraft
auf das Netz auszuüben.
-
Die Erfindung wird nun weiter durch ein
nichteinschränkendes Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Zeichnungen
beschrieben, in denen:
-
Fig. 1 eine graphische Darstellung einer
Querschnittsansicht ist, die den Netzbildungsprozeß mit Hilfe
eines konusförmigen Drahtsiebs zeigt;
-
Fig. 2a bis 2c das Verfahren zur Herstellung einer
domförmigen Membran durch Ziehpressen zeigt, wobei
-
Fig. 2a eine graphische Darstellung einer
Querschnittsansicht ist, die einen
Zellstoff-Webstoff-Verbundkörper in Form einer flachen Platte zeigt;
-
Fig. 2b eine Querschnittsansicht ist, die ein
Ziehpreß-Herstellungsverfahren zeigt; und
-
Fig. 2c eine Querschnittsansicht ist, die den
Zellulose-Webstoff-Verbundkörper zeigt, der zu einer domförmigen
Form geformt wird.
-
Der Zellstoff, der zur Netzherstellung nach der
gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, ist der Hochmikrofaser-Zellstoff, der einen Wert eines
Kanadanorm-Mahlgrads von nicht mehr als 300 ml hat. Der
Zellstoff, der einen Wert des Kanadanorm-Mahlgrads von nicht mehr
als 300 ml hat, wird verwendet, da mit einem Wert eines
Kanadanorm-Mahlgrads über 300 ml das hergestellte Netz der
akustischen Membran einen unzureichenden E-Modul hat.
-
Der Zellstoff, der einen Kanadanorm-Mahlgrad von
nicht mehr als 300 ml hat, der anschließend als Mikrofaser-
Zellstoff bezeichnet wird, kann als gemahlter Brei
hergestellt werden, das heißt mechanisch durch einen Holländer
gemahlt werden. Ein Wert des Kanadanorm-Mahlgrads von nicht
mehr als 300 ml kann in einfacher Weise durch geeignetes
Einstellen der Mahlbedingungen des Holländers erzielt werden,
beispielsweise durch die Mahlzeit oder die Intensität der
Kraft, die während des Mahlens aufgebracht wird.
-
Bakterieller Zellstoff, der mikrobisch durch Züchten
verschiedener Arten von Bakterien unter vorgegebenen
Bedingungen hergestellt wird, kann weiter in vorteilhafter Weise
als Mikrofaser-Zellstoff verwendet werden.
-
Der oben erwähnte bakterielle Zellstoff besteht aus
einem Zellstoff, der eine hohe Kristallform aufweist und eine
extrem hohe Festigkeit zeigt, und zwar aufgrund seiner extrem
starken Oberflächen-Orientierungseingenschaften. Weiter ist
er 200 bis 500 Ahgström dick und daher extrem dünn.
-
Typisch für die Bakterien, die den bakteriellen
Zellstoff erzeugen, sind die Essigsäurebakterien, beispielsweise
Acetobacter Aceti, Acetobacter Xylinium, Acetobacter Rancens,
Sarcinia Ventriculi, Bacterium Xyloides, Acetobacter
Pasteurianus und Agrobacterium Tumefaciens. Weitere Beispiele
von Bakterien sind die, die dem Genus Pseudomonas und dem
Genus Rhizobium zuzuordnen sind.
-
Der oben erwähnte bakterielle Zellstoff kann aus
einer gelförmigen Substanz einer gewissen Dicke zwischen der
Kulturoberfläche und der Luft oder durch Belüftung und
Agitation der Kultur hergestellt werden. Der so hergestellte
Zellstoff kann in Wasser zerlegt werden, um ein Netz zu bilden.
-
Um das Netz zu bilden, können hochpolymere Fasern,
beispielsweise Kohlenstoff-Fasern, Glas-Fasern,
Aramid-Fasern, Polyolefin-Fasern, extrem gezogene Polyolefin-Harze
oder Polyester-Harze als Verstärkung in den
Mikrofaser-Zellstoff gemischt werden. Es können auch Zusätze für das Papier,
wie sogenannte Leimbestandteile oder Füllstoffe dem
Mikrofaser-Zellstoff beigefügt werden, wenn dies notwendig ist oder
gewünscht wird.
-
Andererseits kann ein Verstärkungselement, das auf
dem Drahtsieb angeordnet ist, dazu verwendet werden, die
Naßfestigkeit des Netzes zu bilden, das aus dem Mikrofaser-
Zellstoff besteht. Beispielsweise können gewebte oder
nichtgewebte Stoffe, die eine gewisse Biegsamkeit oder
Flexibilität aufweisen, bequem als Verstärkungselement verwendet
werden.
-
Die Materialart oder die Dicke des gewebten oder
nichtgewebten Stoffes kann willkürlich ausgewählt werden,
wenn das Element lediglich als Verstärkung des Netzes
verwendet wird. Wenn jedoch der gewebte oder nichtgewebte Stoff
unmittelbar mit dem Netz des Mikrofaser-Zellstoffs verbunden
wird, wie später erklärt wird, kann die Materialart oder die
Dicke des Elements in Abhängigkeit von den gewünschten
Eigenschaften der akustischen Membran ausgewählt werden. Wenn das
Verstärkungselement lediglich als Verstärkung für das Netz
verwendet wird, ist es vorteilhaft, daß das
Verstärkungselement, beispielsweise der gewebte oder nichtgewebte Stoff,
sofort von dem Mikrofaser-Zellstoff abgezogen werden kann.
Wenn andererseits das Verstärkungselement unmittelbar mit dem
Netz des Mikrofaser-Zellstoffs verbunden werden soll, ist es
vorteilhaft, daß die Elemente sofort in engen Kontakt mit dem
Mikrofaser-Zellstoff gebracht werden, so daß er eine höhere
Festigkeit und einen höheren Elastizitätsmodus aufweist.
-
Insbesondere können gewebte und nichtgewebte Stoffe
aus Kohlenstoff-Fasern, Glas-Fasern, Polyester-Fasern,
Aramid-Fasern oder Seide wahlweise verwendet werden, wenn man
die obigen Erfordernisse in Betracht zieht.
-
Die Mikrofasern können in das Netz eingebracht
werden, wenn man zuerst auf dem Boden einer
Papierherstellungsmaschine 1 ein Drahtsieb 2 anordnet, wie in Fig. 1 gezeigt
ist, wobei man das oben erwähnte Verstärkungselement 3 auf
dem Drahtsieb 2 anordnet und darauf eine Flüssigkeitslösung 4
aufbringt, die den Mikrofaser-Zellstoff, der darin aufgelöst
ist, enthält, um ein Netz 5 zu erzeugen.
-
Das so erzeugte Netz 5 wird dann einem
Trocknungsvorgang unterzogen. Dabei kann das Netz 5, das aus dem
Mikrofaser-Zellstoff besteht, zum Trocknen transportiert werden,
während es sich noch auf dem Drahtsieb 2 befindet. Alternativ
dazu kann das Netz vom Drahtsieb 2 zusammen mit dem
Verstärkungselement 3 entfernt werden und auf einer anderen
Metallform angeordnet werden, bevor das Netz zum Trocknen
abtransportiert wird. Da im letzteren Fall das Netz 5, das aus dem
Mikrofaser-Zellstoff besteht, gleichzeitig mit dem
Verstärkungselement 3 behandelt wird, besteht keine Gefahr einer
Zerstörung oder Verformung des Netzes 5, sogar dann nicht,
wenn das Netz eine geringe Naßfestigkeit aufweist.
-
Nach dem Trocknen kann das Verstärkungselement vom
Netz des Mikrofaser-Zellstoffs (Konuspapier) abgezogen
werden, so daß das Netz, das lediglich aus dem
Mikrofaser-Zellstoff besteht, als akustische Membran verwendet werden kann.
Alternativ dazu kann das Verstärkungselement unmittelbar mit
dem Netz verbunden werden, so daß der sich ergebende gewebte
Stoff oder der nichtgewebte Stoff-Verbundkörper als
akustische Verbundmembran verwendet werden kann.
-
Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird die Form
des sich ergebenden Konuspapiers durch die Form des
Drahtsiebs 2 bestimmt. Das Netz des Mikrofaser-Zellstoffs in Form
einer flachen Platte kann jedoch eine gewünschte Form haben,
die ihm durch die Verwendung beispielsweise einer
metallischen Form durch Ziehen verliehen wird.
-
Bei allen anderen Verfahren kann ein gewöhnliches
Drahtsieb 2 verwendet werden, beispielsweise ein Drahtgitter
oder eine gestanzte oder perforierte metallische Platte.
-
Man sieht aus den obigen Ausführungen, daß durch
Verwendung eines Netzes aus einem Mikrofaser-Zellstoff und
Verbinden des Verstärkungselements mit dem Netz in einer
geschichteten Weise eine akustische Membran bereitgestellt
werden kann, die wesentlich verbesserte physikalische
Eigenschaften i bezug auf den E-Modul oder die Biegefestigkeit
aufweist.
-
Weiter kann gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren, da
das Verstärkungselement auf dem Drahtsieb angeordnet ist und
der Zellstoff auf dem Verstärkungselement zur Bildung des
Netzes angeordnet ist, der Zellstoff, der eine niedrige Naß
festigkeit aufweist, beispielsweise der Mikrofaser-Zellstoff,
leicht gehandhabt werden, so daß die akustische Membran mit
einem hohen E-Modul wirtschaftlich hergestellt werden kann.
-
Weiter kann eine Membran, die aus einem
zusammengesetzten Material aus einem Mikrofaser-Zellstoff und
verschiedenen Aditiven gebildet wird, wenn dies gewünscht wird, in
einfacher Weise mit den verschiedenen gewünschten
Eigenschaften entsprechend der beabsichtigten Verwendung oder Anwendung
hergestellt werden.
-
Die vorliegende Erfindung wird anschließend unter
Bezugnahme auf mehrere Ausführungsbeispiele erklärt.
Beispiel 1
-
Bakterieller Zellstoff, der durch Essigsäurebakterien
hergestellt wurde, wurde zerlegt, wobei ein Mischer verwendet
wurde, und dann in ein Netz auf einem Netzbildungssieb 11
geformt, das mit einem gewebten Polyester-Faserstoff 12
befestigt ist, wie in Fig. 2a gezeigt ist. Das so gebildete Netz
wurde durch den Zellstoff 13 und den gewebten Stoff 12
gebildet. Im Netzbildungsverfahren war der Mikrofaser-Zellstoff
der zerlegte bakterielle Zellstoff, der aus den
Essigsäurebakterien erzeugt wurde, während der gewebte
Polyester-Faserstoff 12, der als Verstärkungselement verwendet wurde, das
Produkt NO 120S mit einer Sieböffnungsgröße von 100
(Porendurchmesser 200 um), hergestellt durch NBC Co. Ltd.,
war. Die Konzentration des Netzes war 19 pro Liter. Die
Trocknungsbedingungen waren 5 Minuten bei einer
Formtemperatur von 140 ºC.
-
Dann wurden, wie in Fig. 2b gezeigt ist, der
Verbundkörper aus dem Zellstoff 13 und dem gewebten Stoff 12 durch
Ziehen durch eine Metallformhälfte 14A bearbeitet, die eine
Halbkugelformausnehmung aufweist und eine korrespondierende
Metallformhälfte 14b, die einen Ansatz gegenüber der
Ausnehmung aufweist, um eine domförmige Verbundmembran, wie in Fig.
2c gezeigt ist, zu erzeugen.
Beispiel 2
-
Die Netzbildungs- und Ziehverfahrensschritte wurden
auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt. Der
gewebte Polyester-Faserstoff 12 wurde dann vom Zellstoff
abgezogen, um eine domförmige Membran zu bilden, die
lediglich aus dem Zellstoff 13 besteht.
Beispiel 3
-
Der gebleichte Kraft-Papierstoff (N.B.KP) aus
Nadelbäumen wurde durch ein Holländer-Mahlgerät auf den
Kanadanorm-Mahlgrad von 300 ml gemahlen und durch Netzbildungs- und
Ziehverfahrensschritte auf die gleiche Weise wie im Beispiel
1 verarbeitet, um eine Verbundmembran zu bilden, die aus
Zellstoff und Polyesterfasern besteht.
-
Es sei angemerkt, daß bei den obigen Beispielen 1 und
3 ein Bindemittel, das durch Nippon Zeon Co. Ltd. hergestellt
wird, und zwar unter dem Handelsnamen Nipol Latex, und ein
Ausbeute-Verbesserer (Naßfestigkeits-Verbesserer), der durch
Dick Hercules Co. Ltd. unter dem Handelsnamen Kaimen 557-N
hergestellt wird, der flüssigen Zellstoffsuspension
beigemischt wurde, bevor diese zu einem Netz geformt wurde, und
zwar in Beträgen von 10 Gewichtsprozent bzw. 5
Gewichtsprozent bezogen auf die Menge des festen Zellstoffs, um die
Haftung zwischen dem Zellstoff und dem gewebten Polyester-
Faserstoff zu verbessern.
-
Die innere Dämpfung (tan δ), der E-Modul und die
Tongeschwindigkeit C der Membran, die durch das obige Verfahren
erhalten wurde, wurden gemäß dem Schwingungsleseverfahren
gemessen. Die Ergebnisse sind in der unteren Tabelle gezeigt.
Die Ergebnisse, die mit einer handelsüblichen Papiermembran
erhalten wurden, die durch Zellstoff hergestellt wurde, der
einen Kanadanorm-Mahlgrad von 500 ml aufweist, sind ebenfalls
in der Tabelle durch ein vergleichendes Beispiel gezeigt.
Tabelle
tan δ
Ausführung
-
Ein Vergleich zwischen den Eigenschaften der Membran,
die in den Beispielen erhalten wurden, und denjenigen einer
üblichen Papiermembran zeigt, daß der E-Modul, der in den
Beispielen 1 bis 3 erhalten wurde, zwei oder drei Mal so groß
ist wie der, der mit der konventionellen Papiermembran
erhalten wird, und zwar gegenüber dem Vergleichsbeispiel.
-
Da außerdem die Membranen der Beispiele 1 bis 3 einen
schichtartigen Aufbau aufweisen und frei von stiftartigen
Löchern sind, kann im Gegensatz zur herkömmlichen
Papiermembran auf einen Überzug oder eine Imprägnierung aus einem
Fugenfüllmaterial, das früher für eine Papiermenbran
unentbehrlich war, verzichtet werden, so daß es möglich ist, eine
Dünnfilmmembran mit einer Dicke in der Größenordnung vom 10 u
in zu erzeugen.