专利名称：模塑发泡树脂、其成型方法及其构成的扬声器振动膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由含发泡剂的树脂注射成型的模塑发泡树脂，其成型方法及由它制造的扬声器振动膜。
在日本专利申请未审公开的No.H8-207074及H8-340594中，公开了一种采用含有发泡剂的树脂注射成型模塑发泡树脂的方法及一种由该模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜。
在上述专利申请中示出了一种方法，其中将一种含有发泡剂的树脂注入模具中，然后在完成注射后经过指定时间间隔后打开模具，在所述时间间隔内，模具内表面附近的部分树脂固化而距内表面有一定距离的部分树脂没有固化。因此，允许未固化的树脂部分在模具开启时发泡，于是制造出一种模塑发泡树脂及含有发泡内层和不发泡外表皮层的三层结构的扬声器振动膜。
这种三层结构赋予模塑发泡树脂和扬声器振动膜以重量轻和高刚性的特点。
按照上述方法生产的模塑发泡树脂和扬声器振动膜看上去表面颜色单调。
最近已经有需要设计模塑发泡树脂和扬声器振动膜在其表面上具有不同的色调。
作为满足上述要求的一种解决方法，用不同的颜料给模塑发泡树脂和扬声器振动膜涂色似乎是可行的，然而涂色引起成本高的问题。
因此，本发明的目的是解决上述问题和提供一种其表面在低成本下易于设计的模塑发泡树脂，一种模塑发泡树脂的成型方法和一种扬声器振动膜。
为了完成上述目的，本发明的第一方面是提供一种由含有发泡剂的树脂注射成型的模塑发泡树脂，其包括具有一个包含发泡内层和不发泡外层的三层结构的发泡区和一个具有由不发泡层构成的单层结构的不发泡区。
本发明的第二方面是提供根据本发明的第一方面的模塑发泡树脂，其中不发泡区的厚度是0.5mm或更小。
本发明的第三方面是提供一种由含有发泡剂的树脂注射成型的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜，其包括具有一个包含发泡内层和不发泡外层的三层结构的发泡区和一个具有由不发泡层构成的单层结构的不发泡区。
本发明的第四方面是提供根据本发明第三方面的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜，其中不发泡区的厚度是0.5mm或更小。
本发明的第五方面是提供根据本发明第三或第四方面的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜，其中扬声器振动膜形成一个圆形且发泡区形成在对称于扬声器振动膜中心的范围。
本发明的第六方面是提供一种其中含有发泡区和不发泡区的模塑发泡树脂的成型方法，包括的步骤是将含有发泡剂的树脂注入模具及在完成注射后经过指定时间间隔后打开模具，其中模具的型腔包含一与发泡区相符合的厚间隙和与不发泡区相符合的薄间隙以及选择指定时间间隔以使填充至薄间隙的树脂固化完全和填充至厚间隙的树脂固化不完全。
本发明的第七方面是提供一种其中含发泡区和不发泡区的模塑发泡树脂的制造方法，包括的步骤是将含有发泡剂的树脂注入模具中及在完成注射后经过指定时间间隔后打开模具，其中模具的型腔包含一与发泡区相符合的厚间隙和与不发泡区相符合的薄间隙，以及选择指定时间间隔以使填充至薄间隙的树脂固化完全和填充至厚间隙的树脂固化不完全。
本发明的第八方面是提供一种由其中含有发泡区和不发泡区的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜的制造方法，包括的步骤是将含有发泡剂的树脂注入模具中及在完成注射后经过指定时间间隔后打开模具，其中模具的型腔包含一与发泡区相符合的厚间隙和一与不发泡区相符合的薄间隙，以及选择指定时间间隔以使填充至薄间隙的树脂固化完全和填充至厚间隙的树脂固化不完全。
本发明的第九方面是提供根据本发明第八方面的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜的制造方法，其中施加于模具上的紧固力在指定的时间间隔后减小。
本发明的第十方面是提供根据本发明第八或第九方面的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜的制造方法，其中发泡区具有由发泡内层和不发泡外层构成的三层结构以及不发泡区具有由不发泡层构成的单层结构。
由此，根据本发明提供的是一种模塑发泡树脂和一种可以是薄的，其表面上设计不同色调和轻而又不降低其刚性的扬声器振动膜，因为，它们是生产成具有由发泡内层和不发泡外层构成的三层结构的发泡区和由不发泡层构成的单层结构的不发泡区的形式。
此外，模塑发泡树脂和扬声器振动膜，其如上述的结构可根据本发明由注射成型很容易地得到。
图1是根据本发明的模塑发泡树脂的剖视图。
图2A、2B和2C是举例说明本发明原理的模具的剖面图。
图3是说明本发明原理的时间比例图。
图4A、4B、4C和4D是表明本发明原理的树脂固化的示意图。
图5是根据本发明的模具剖视图。
图6是表示根据本发明开启模具的时间控制图。
图7A和7B是根据本发明用于模塑扬声器振动膜的动模的正视图。
图8是根据本发明用于成型模塑发泡树脂的一个成型方法例子的有关注射成型机的示意图。
图9A、9B和9C是根据本发明用于生产扬声器振动膜的成型方法的示意图。
图10是仅由不发泡区构成的传统扬声器振动膜的频率特性的例子。
图11是仅由发泡区构成的传统扬声器振动膜的频率特性的例子。
图12是根据本发明的另一模具的剖视图。
下面参考附图阐明本发明的优选实施例子。
图1是根据本发明的模塑发泡树脂的剖视图，其中模塑发泡树脂1形成有由发泡内层3和不发泡外层(表皮层2)构成的三层结构的发泡区4和形成有由不发泡层(表皮层2)构成的单层结构的不发泡区5。
如图1所示，当光线A照射到模塑发泡树脂1时，光线A的一部分在表面上反射成为反射光B，而光线A的余下部分成为透射光C透入模塑发泡树脂1。
在不发泡区5中，透射光C继续透过模塑发泡树脂1，结果在不发泡区5给出反射光B的色调，其随树脂而定的。
另一方面，在发泡区4中，透射光C在包含在发泡层3中的泡沫表面上不规则地反射，因此不规则反射光D加入反射光B中，导致发泡区4产生的色调变成不透明的白光。
因此，设计模塑发泡树脂1在其表面上有不同色调可以用这种方式达到，即模塑发泡树脂1是由与其所需的分布相一致的发泡区4和不发泡区5所组成。
下面阐述模塑发泡树脂的成型方法的优选实施例子。根据本发明的方法使含有发泡区和不发泡区的模塑发泡树脂能够容易成型而不用复杂的模具。一种用于成型具有三层结构作为一整体的模塑发泡树脂的方法将参考图2A-2C阐述，然后，一种用于成型具有发泡区和不发泡区同时作为一个整体的模塑发泡树脂的方法将参考图3和图4A-4D，从将成型的模塑发泡树脂和完成树脂充填与开启模具间经过的时间间隔之间关系的观点来进行阐述。
如图2所示，模具20是由动模21和定模22组成，并由它们形成型腔6。作用在模具21和22上的紧固力是由图中未示出的紧固压力控制器控制的。型腔6具有均匀的宽度以便形成厚度均匀的模塑发泡树脂。
注塑开始时，如图2A所示将含有发泡剂树脂7注入模具的型腔6中，并如图2B所示填充至型腔6。
在这种状态中，与模具20接触的部分树脂开始在那里固化形成表皮层，同时型腔6中熔融部分树脂的发泡受到限制，因为发泡剂分解产生的气体由于紧固压力控制器将紧固压力施加在模具20上而被压缩。在指定的时间间隔后，形成厚度适当的表皮层，作用在模具20上的紧固压力降低并打开模具20，导致型腔6中的熔融部分树脂发泡加速形成发泡层，如图2C所示。于是形成了具有由发泡内层和不发泡外层构成的三层结构的模塑发泡树脂。
有关具有三层结构的模塑发泡树脂的形成，下面是由改变完成树脂充填模具20和开启模具20之间的时间间隔所得的模塑发泡树脂。
在图3中，当动模21在完成树脂填充至模具后的时间间隔t1内被打开时，形成的是一具有由薄表皮层2和大体积的厚发泡层3构成的三层结构的泡沫体，如图4A所示。
在图3中，当动模21在t1和t2之间被打开时，如图4B所示，形成的是具有由厚于图4A所示的表皮层2和模塑发泡树脂内的发泡层3构成的三层结构的模塑发泡树脂。如图4B所示的模塑发泡树脂状态是最优选的。
在图3中，当动模21在时间t2和t3之间开启时，如图4C所示，形成的模塑发泡树脂是由比图4B所示更厚的表皮层2和比图4B所示的量少的发泡层3组成。因此，具有发泡能力的部分变成某一程度的发泡层，而发泡能力弱的部分未发泡而固化。
在图3中，当动模21在时间t3之后开启时，如图4D所示，形成的是仅由表皮层2构成的模塑发泡树脂，因为几乎全部固化了。
如上所述，通过延长完成注射和开启模具之间的时间间隔可以形成厚的表皮层2。因为表皮层2的形成速率取决于采用的树脂，所以从完成注射到注入型腔中的全部树脂固化形成仅有表皮层构成的单层结构的模塑发泡树脂所经历的时间间隔可以改变。根据本发明的方法就是利用这个现象进行的，下面参考图5和6详细地说明。
在图5中，显示的是模具20，利用它发泡区4和不发泡区5同时在模塑发泡树脂1中形成。
如图5所示，关于模具20中型腔6的形状，与模塑发泡树脂1的发泡区4厚度相应的宽度6A形成为大于与不发泡区5厚度相应的宽度6B。
将含有发泡剂的树脂7填充至上述模具20的型腔6后，树脂7的状态随如图6所示的时间间隔而变化。在该图中宽度0.1mm相应于图5中型腔6的宽度6B和宽度0.2mm相应于宽度6A。
上述时间t1、t2和t3取决于型腔6的宽度并随宽度的增加而增加。
图6中，相应于型腔6的宽度0.1mm的时间t1、t2和t3是分别长于与型腔6的宽度0.2mm相应的时间t′1、t′2和t′3。
因此，当动模21在一时间间隔(即在时间处于图6所示的A与B之间)后开启，可得一种优选的模塑发泡树脂1，如图1所示的发泡体，该时间间隔不短于t3，使厚度6B(见图5)的不发泡区5由于全部固化具有由表皮层(不发泡层)构成的单层结构以及也不长于时间t′2，使厚度6A的发泡区4具有所需要的由表皮层和发泡层构成的三层结构。
下面，参考图7-9阐明采用模塑发泡树脂成型扬声器振动膜的一个优选实施例子。
图7A和7B是用于模塑扬声器振动膜的动模21的正视图的例子。其中，整个形状是一个圆形。图7A中中心周围和自中心径向延伸的四部分成型为发泡区4，在那里提供型腔一个宽的宽度，剩余部分成型为不发泡区5。在图7B中，示出了形状不同的另一动模的例子。因此，可以用改变形状的办法生产出一种为得到所需要的声学特性而增强的扬声器振动膜，并由此，在振动膜上可以设计图形。
图8是用于生产由模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜1的注射机的示意图。
施加在由模具20的可移动压板24支撑的动模21与由固定压板25支撑的定模22之间的紧固压力是用缸10调节的，其用于紧固模具并由紧固压力控制器30控制的。
由添加有发泡剂的聚丙烯构成的树脂混合物从注射装置40注射的注射出口与定模22的注射进口相配合。注射装置40是根据注射条件由注射工艺控制器31控制。注射装置40输出用于注射工艺的数据，根据该数据同时根据在可移动压板24检测到的上述两压板间的距离数据，紧固压力控制器30控制作用在模具上的紧固压力。
下面，参考图9A-9C来说明采用上述构造的注射机生产扬声器振动膜的方法。
开始时，如图9A所示，模具20的动模21和定模22由缸10闭合，然后由添加有发泡剂的聚丙烯组成的树脂混合物自注射装置40注射。
此时，树脂混合物保持在约240℃和模具的型腔面(即内面)表面保持在约90℃。由紧固压力控制器30控制的缸10施加的紧固力保持在100吨左右。根据模具20的动模21和定模22形状形成的型腔宽度相应于发泡区4约为0.22mm和相应于不发泡区5约为0.1mm。
然后，如图9B所示，与模具20接触的树脂混合物部分开始在那里固化形成表皮层2并由此树脂混合物的熔融部分继续固化同时发泡被限制，因为由于注射树脂的压力以及由动模21和定模22产生的紧固压力一同作用到树脂混合物的熔融部分，使发泡剂分解产生的气体受到压缩。
因此，如图9C所示，紧接着在完成填充树脂混合物后，当在熔融部分中的发泡剂的发泡能力仍然高到足以推动周围环绕的表皮层(固化部分)时，由缸10控制的紧固压力瞬间降低到0吨左右，由此被压缩的来自树脂混合物熔融部分中的发泡剂分解的气体膨胀并推动周围环绕的树脂，即开始发泡。
下面说明开启模具21的时间控制，如果动模21是在树脂混合物填充至结束之前开启，过量的树脂混合物注入型腔6中，结果产品具有不希望的过大重量。另一方面，如果打开动模21的定时太迟，则树脂固化进行太长，结果在发泡剂进行发泡之前树脂完全固化。
因此，在一个例子中开启动模的优选定时是在树脂填充至结束之后经过0.10至0.15秒时间后，并且，该定时是在不发泡区5完成固化时，以及也是所希望的发泡能在发泡区4发生，然而，优选定时取决于如树脂混合物和模具20的温度，产品的厚度和发泡剂的添加量等条件。
当模具20开启时，开启的尺寸优选约为0.5mm，由此形成的模塑发泡树脂，其中发泡区的厚度约为0.5mm和不发泡区的厚度为0.1mm、等于模具开启前那里型腔的宽度。发泡剂、用于开启模具的弹簧(后面说明)及施加于模具的紧固压力是用这样的方法控制的，即模具以约2.5mm/sec的速度开启。
此外，模塑发泡树脂的发泡可以通过在动模21和定模22之间嵌入(buring)弹簧来促进，以致当作用于模具的紧固压力减小时进一步促进动模21的运动。
下面说明的是在一个优选实施例中采用的注射成型机，树脂混合物和发泡剂。聚丙烯(MA04，Mitsubishi Chemical Corporation制造)中加入5wt％的玻璃纤维和5wt％的云母用作树脂混合物。向该树脂混合物加入0.1wt％的发泡剂(EE-206，由Eiwa Chemical Ind，Co.，LTD制造)。型腔宽度为相应于发泡区4的6A(见图5)是0.30mm和相应于不发泡区5的6B是0.15mm。作为注射成型机，采用由Sumitomo Heavy Industries，Ltd制造的Ultra220。
根据前述模塑发泡树脂的成型方法，得到的是锥形模塑发泡树脂，其中发泡区4的厚度变为0.5mm，是型腔相应宽度的1.7倍，作为发泡的结果，以及不发泡区5的厚度是0.15mm等于型腔的另一相应宽度。发泡区4具有由表皮外层和发泡内层构成的三层结构及由于发泡层不规则的反射看起来是不透明白色。另一方面，不发泡区5具有由表皮层构成的单层结构并且成型为半透明的聚丙烯薄膜。因此，就色调而论，发泡区4看起来不同于不发泡区5，即得到所希望的设计。
在上述的优选实施例中，将添加有发泡剂的聚丙烯构成的树脂混合物从注射装置40注入施加了紧固压力的动模21和定模22之间的型腔中，然后，紧固压力减小以开启模具且促进发泡剂发泡。
因此，通过加入在树脂中的发泡剂发泡成型出扬声器振动膜，结果扬声器振动膜的密度减小而未降低其刚度。
根据本发明的扬声器振动膜较之传统扬声器振动膜具有极好的的声学特性，传统扬声器振动膜成型为由发泡区构成整个振动膜的形式。在下面说明模塑发泡树脂制造的传统振动膜的优点和缺点。一般，材料的刚度与杨氏模量和其厚度的立方成正比。用模塑发泡树脂制造传统振动膜通过减小密度和增加厚度的方法达到优选的重量轻和刚度高的目的，同时由于交叠共振频率可以移至高频率区也达到了在高功率工作时无声音失真和共振的目的。
然而，传统振动膜的缺点是在出现交叠共振时峰值下降变得很大。图10是仅由不发泡区构成的传统扬声器振动膜的频率特性。图11是仅由发泡区构成的传统扬声器振动膜的频率特性，其直径和重量与仅由不发泡区构成的振动膜相同。如在图10和图11中所见，有关由模塑发泡树脂制造的传统振动膜，在高频区产生的交叠共振的程度是很大的。
根据本发明，通过有关振动膜部分产生发泡的的方法所得的模塑发泡树脂制造的振动膜重量轻和刚性高，而且还限制交叠共振的程度。作为一个实际例子，如图7A所示，发泡区4可以优选成形为自圆的中心径向延伸的肋形，由此，由于部分形成发泡区而提高了振动膜的刚度，此外，在这种情况下，振动膜的重量几乎没有增加，就高频特性而言不会导致恶化。
根据本发明，为了得到重量轻和刚度高的模塑发泡树脂，相应于不发泡区5的型腔6的宽度(图5中的6B)优选0.5mm或更小。如果宽度大于0.5mm，不发泡区树脂混合物固化完成需要一个长时间间隔(图6中的t3)，因为不稳定发泡的时间间隔(图6中的t2到t3)变长。在这种情况下，相应于发泡区4的型腔6的宽度(图5中的6A)应定为，例如为促进发泡区4更好地发泡，相应于上述不发泡区5的型腔6的宽度(6B)的3倍，结果模塑发泡树脂变得不可取的沉重。此外，在这种情况中，难于利用注射树脂施加的压力来控制发泡剂的发泡，因此，由于注塑成型条件不稳定容易产生细泡而使不发泡区的透明度下降。
在上述优选实施例中，弹簧用于开启动模21，是使用弹簧可以用某些机械方法代替。
在上述优选实施例中，注射树脂填充至模具并关闭模具20，可用下面的方法代替在注射树脂前将模具20开启到某种程度，然后注射一定量的树脂接着关闭模具充填树脂及最后打开模具促使树脂发泡。因此，能够达到树脂均匀地充填薄型腔的目的，由此所得的模塑发泡树脂不变形。
在上述优选实施例中，如图5所示，模具20的型腔6相应于发泡区和不发泡区有两种不同的宽度。可代替它的是，如图12所示，模具可以设计成这样，即只有相应于发泡区的21A部分是可移动的，以使21A部分在如图3所示的t1和t2之间的时间间隔中开启。然而，在这种情况中，如果模塑发泡树脂所要求的设计是复杂的，则模具20的制造困难，制造的成本也高。因此，在这种情况中，图5所示的模具形式是较优选的。
权利要求
1.一种由含发泡剂的树脂注射成型的模塑发泡树脂，包括一发泡区，其具有由发泡内层和不发泡外层构成的三层结构；及一不发泡区，其具有由不发泡层构成的单层结构。
2.根据权利要求1的模塑发泡树脂，其特征在于不发泡区的厚度是0.5mm或更小。
3.一种由含有发泡剂的树脂注射成型的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜，包括一发泡区，其具有由发泡内层和不发泡外层构成的三层结构；及一不发泡区，其具有由不发泡层构成的单层结构。
4.根据权利要求3的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜，其特征在于不发泡区的厚度是0.5mm或更小。
5.根据权利要求3或4的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜，其特征在于扬声器振动膜成型为圆形及发泡区成型在相对于扬声器振动膜中心对称的范围。
6.一种其中含有发泡区和不发泡区的模塑发泡树脂的成型方法，包括如下步骤将含有发泡剂的树脂注入模具；及在完成注射后的指定时间间隔之后打开模具，其中模具的型腔包括一与发泡区相符合的厚间隙和一与不发泡区相符合的薄间隙，及选择指定时间间隔以使填充至薄间隙的树脂固化完全和填充至厚间隙的树脂固化不完全。
7.一种制造其中含有发泡区和不发泡区的模塑发泡树脂的方法，包括如下步骤将含有发泡剂的树脂注入模具；及在完成注射后的指定时间间隔之后打开模具，其中模具的型腔包括一与发泡区相符合的厚间隙和一与不发泡区相符合的薄间隙，及选择指定时间间隔以使填充至薄间隙的树脂固化完全和填充至厚间隙的树脂固化不完全。
8.一种由其中含有发泡区和不发泡区的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜的制造方法包括如下步骤将含有发泡剂的树脂注入模具；及在完成注射后的指定时间间隔之后打开模具，其中模具的型腔包括一与发泡区相符合的厚间隙和一与不发泡区相符合的薄间隙，及选择指定时间间隔以使填充至薄间隙的树脂固化完全和填充至厚间隙的树脂固化不完全。
9.根据权利要求8的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜的制造方法，其特征在于施加于模具的紧固力在指定的时间间隔后降低。
10.根据权利要求8或9的模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜的制造方法，其特征在于发泡区具有由发泡内层和不发泡外层构成的三层结构，及不发泡区具有由不发泡层构成的单层结构。
全文摘要
一种模塑发泡树脂、一种模塑发泡树脂的成型方法,及一种模塑发泡树脂制造的扬声器振动膜,其中模塑发泡树脂是由含有发泡剂的树脂注射成型并具有由发泡内层和不发泡外层构成的三层结构的发泡区,以及由不发泡层构成的单层结构的不发泡区。模塑发泡树脂的成型方法包括:将含有发泡剂的树脂注入模具及在完成注射后的指定时间间隔之后打开模具,模具的型腔包括一与发泡区相应的厚间隙和一与不发泡区相应的薄间隙,及选择指定时间间隙以使填充至薄间隙的树脂固化完全和填充至厚间隙的树脂固化不完全。
文档编号B29C45/26GK1267679SQ0010650
公开日2000年9月27日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月4日
发明者佐藤政敏, 小林美隆, 中园次郎 申请人:日本先锋公司, 日本东北先锋公司