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Herstellung von Membranen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung
von Membranen, insbesondere für Lautsprecher und Hörkapseln, besonders von solchen
Membranen, deren Oberfläche Erhebungen, Vertiefungen, Rillen od. dgl. aufweist und
die vorzugsweise aus Papier bestehen.
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Es ist bekannt, Lautsprechermembranen aus Papierzuschnitten zusammenzukleben,
wobei die fertige Membrane eine Trichterform erhält. Hierbei ergibt sich z. B. beim
Zusammenkleben eine Klebenaht, die unerwünscht ist. Um diese und andere Schwierigkeiten
zu vermeiden, vor allem um verschiedene Papierstärken derselben Membrane an den
jeweils gewünschten Zonen zu erzielen, wird im allgemeinen das Faservlies auf einem
Sieb sofort in der endgültigen Form und Stärke der Menbrane gebildet und verpreßt.
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Ferner werden Membranen für geringe akustische Ansprüche etwa für
Hörkapseln und Telefonen oder auch für zusätzliche Hochtonlautsprecher aus Plastikfolie
geprägt und können, da sie überall die gleiche Dicke und Steife haben, nur geringeren
akustischen Ansprüchen gerecht werden.
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Qualitativ hochwertige Membranen werden infolge der dem Papier eigenen
inneren Dämpfung aus Papierrohstoff hergestellt. Die Randpartien, die Schwingungen
ausführen sollen, werden im allgemeinen mit Rillen versehen und außerdem dünner
gehalten als der Kegel, der abstrahlen soll.
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Bei den im Gieß- oder Saugverfahren hergestellten nahtlosen Membranen
kann die innere Dämpfung des Papiers auf verschiedene Weise beeinflußt werden, z.
B. durch die Art der Fasern, die das Papierblatt formen, durch die Art der Mahlung
und sonstigen Aufbereitung des Papierblattes oder durch die Art des Verpressens
und damit Verdichtens des Papiers.
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Es ist auch bekannt, dreidimensionale Gebilde, z. B. Lautsprechertrichter,
durch Ziehen, Pressen oder Prägen von in zwei Richtungen gekrepptem Papier herzustellen,
wobei die Kreppung so stark ist, daß der für die Ausbildung der Vertiefungen erforderliche
Flächenteil in der der Vertiefung entsprechenden Grundfläche des Ausgangsstoffes
ganz oder zum überwiegenden Teil enthalten ist.
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Weiter sind ovale Kegelmembranen bekanntgeworden, bei denen in der
Nähe des eingespannten Außenrandes zur Erhöhung der Randelastizität eine oder mehrere
über den Gesamtumfang verlaufende Rillen vorgesehen sind und bei denen zusätzlich
zu diesen Rillen zur weiteren Erhöhung der Randelastizität in den Bereichen der
kleinen Radien eine zusätzliche Rille angebracht wird. Schließlich sind auch bereits
kegelförmige Membranen mit ovaler Basis bekannt, bei denen zusätzlich zu den zur
Erhöhung der Rundelastizität vorgesehenen umlaufenden Sicken in der Nähe des angespannten
Außenrandes in den Bereichen der kleinen Krümmungsradien, die eine weitere zusätzliche
Sicke außerhalb der umlaufenden Sicken zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeiten besitzen,
vorgesehen sind. Hierbei werden in der Nähe des angetriebenen Membranteiles zumindest
zwei im Bereich des großen Membrandurchmessers einander gegenüberliegende und symmetrisch
ausgebildete Teilsicken oder Aussparungen angeordnet. Dadurch sollen störende überlagerungen
aufgehoben bzw. in gleichphasige Schwingungen übergeführt werden, so daß der Frequenzverlauf
gleichmäßiger wird.
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Gemäß der Erfindung wird eine Beeinflussung bzw. Erhöhung der Dämpfungseigenschaften
eines Membrankörpers dadurch erzielt, daß diese Erhebungen, Vertiefungen, Rillen
od. dgl. unregelmäßig angeordnet sind und durch ihre Vielzahl nach statistischen
Gesetzen gleichmäßige Eigenschaften ergeben.
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Die einzelnen Vertiefungen, Erhebungen usw. brauchen nicht alle absolut
gleich ausgebildet oder symmetrisch oder sonstwie geordnet zu sein, wenn sich durch
die große Zahl der einzelnen Unebenheiten, Erhebungen, Vertiefungen usw. die gegenseitigen
Abweichungen entsprechend dem statistischen Gesetz der großen Zahl ausgleichen,
so daß ein Bereich um einen Mittelwert streuender Werte erhalten wird. Dieser Mittelwert
kann variiert werden und beeinflußt die akustischen Eigenschaften, insbesondere
die Eigenfrequenz der Membranen, entscheidend.
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Durch das Anbringen einer Vielzahl kleiner Erhebungen wird das Material,
insbesondere Papier,
allein auf Grund der Formgebung -weich gemacht.
Während beispielsweise bei bisher verwendeten Verfahren der Rand der Membran durch
zusätzliche Rillen od. dgl. weich gemacht wird, ergibt sich auf Grund der Gleichmäßigkeit
der über die ganze verteilten Verformungen gemäß,der- Erfindung die Möglichkeit,
das Papier gleichmäßig weich zu machen und die Herstellung einfacher zu gestalten.
Es ist möglich, diese große Zahl kleiner und kleinster Unebenheiten gleichmäßig
an der ganzen Oberflache oder nur an bestimmten Teilen der Oberfläche, wo deren
Wirkung besonders erwünscht ist, anzubringen. Sind zunächst an der ganzen Oberfläche
gleichmäßig solche Unebenheiten angebracht, so lassen sich auch durch nachträgliches
scharfes Verpressen oder auch durch Tränken des in der beschriebenen Weise unebenen
Papierblattes gewünschte Teile der Mernbranenoberfläche weniger elastisch, weich
oder dämpfend machen, als es das in seinen Eigenschaften an sich gleichmäßige Faservlies
wäre. Beispielsweise können die feinen Erhebungen, Vertiefungen oder Rillen in-
der Randpartie der Membrane unverändert bleiben, der Kegel kann nachträglich gepreßt
oder getränkt werden; so daß die akustischen Eigenschaften in die jeweils gewünschte
Richtung steuerbar sind. Selbstverständlich kann man in der Randpartie einer solchen
Membrane ebenso zur Unterstützung der Schwingvorgänge zusätzliche Rillen der bisher
üblichen Art anbringen.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine derartige Membrane herzustellen.
Beispielsweise werden diese Unebenheiten auf einem Teil oder auf beiden Teilen der
zum Pressen der Membrane benutzten Form angebracht. Es ist aber auch möglich, eine
oder mehrere Einlagen, die den Membrankörper- in der gewünschten Weise riffeln oder
uneben machen, zwischen die Preßform zu legen. Schließlich lädt sich eine Membrane
der hier beschriebenen Formgebung des Faservlieses dadurch erzeugen, daß die Membrane
aus einem Papierblatt geformt wird, das bereits Erhebungen, Vertiefungen, Rillen
od. dgl. aufweist. Solche Papierblätter stehen z. B. in Form von Krepp-Papier, insbesondere
von in zwei oder mehr Richtungen gekrepptem Papier zur Verfügung, wobei als bekannt
vorauszusetzen ist, daß Krepp-Papier zur Herstellung dreidimensionaler Gebilde verwendbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird das Krepp-Papier bei der Herstellung von Membranen
nur so weit ausgezogen, daß ein Teil der Kreppung erhalten bleibt, die Kreppeng
somit nicht vollständig verschwindet. Die verbleibende Kreppung kann entweder auf
die ganze Oberfläche der Membrane verteilt oder nur an einzelnen Stellen der Membrane
vorhanden sein. Die Kreppung kann auch auf der Fläche der Membrane an einzelnen.
Stellen mehr, an anderen Stellen weniger' weit ausgezogen sein. Wie weit und an
welchen Stellen die Kreppung ausgezogen wird; wird z. B: durch Niederhalter, die
beim Zusammenfahren der Form das Krepp-Papier an bestimmten Stellen festhalten,
gesteuert. Diese Niederhalter können das Krepp-Papier auch außerhalb der zu bildenden
Membrane erfassen (so daß unter anderem beim Ziehen eine Faltenbildung vermieden
wird). Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es möglich, eine Membrane so
zu verformen, daß verschiedene Teile der Membrane ausgezogen werden und andere Teile
nicht. Beispielsweise werden erst der Menibranhals und der untere Teil des Kegels
und in einem zweiten Gang der obere Teil des Kegels und die Rillenpartie ausgezogen.
Der Zieh-, Preß- oder Prägevorgang kann dabei beliebig weit unterteilt werden.
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Das Papier kann erfindungsgemäß trocken oder naß, in kalten oder warmen
Formen verpreßt werden. Es ist auch möglich, nur einen Stempel der Form zu erhitzen.
w Dreidimensionale Gebilde, die :durch Ziehen, Pressen oder Prägen aus Krepp-Papier
hergestellt werden, bestehen meist aus mehreren Lagen von Krepp-Papier, die entweder
durch das Verpressen allein aneinanderhaften oder durch Leimen, Kleben oder Heften
ganz oder an einzelnen Stellen miteinander verbunden sind. Häufig wird das Krepp-Papier
zusammen mit einem anderen Material oder auf ein vorgeformtes Stück aus anderem
Material, z. B. Körper aus Preßstoffen, Holz, Pappe u. dgl: verpreßt. Eine einzelne
Lage Krepp-Papier, die in der beschriebenen Weise verformt wird, ist als Membrane
nicht ohne weiteres verwendbar,, da für eine Membrane eine große Maßgenauigkeit
notwendig ist ,:und' verformtes Krepp-Papier durch die inneren Spannungen dazu neigt,
sich wieder zusammenzuziehen. Der übliche Weg, dieses nachträgliche Sichzusammenziehen
dadurch zu verhindern, daß mehrere Lagen KiGpp-Papier zusammen verpreßt oder miteinander
verbnnden werden; ist bei der Herstellung von Membranen nichtbrauchbar, weil die
Membrane- dann zu schwer würde und außerdem. auch bei Verwendung ganz leichten Krepp-Papiers
diese beiden Lagen akustisch unerwünschte Effekte ergeben würden.
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Der Verformungsvorgang muß ,deshalb>@so vorgenommen werden, daß ein
solches nachträgliches Sichzusammenziehen vermieden wird. Dies geseUieht erfindungsgemäß
z. B. dadurch, daß das Krepp-Pap4er vor der Verformung vorzugsweise mit Wasser brfeuchtet
wird, wobei dem-Befeuchtungsmittel Zusätze von Harzen; Wachsen oder anderen löslichen,
di spergierfähigen oder emulsionsfähigen Stoffeil beigegeben werden können, die
die Fixierung der gewünschten Form unterstützen. Wegen dieser Anfeuchtung ist es
zweckmäßig, ein Teil oder beide Teile der Präge-, Zieh- oder Preßform zu erhitzen.
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Eine weitere Möglichkeit, dem Nachtei des Sichzusammenziehens einer
einzelnen Lage Krepp-Papier entgegenzuwirken, besteht darin, daß man das Krepp-Papier
tiefer auszieht, als die spätere Membrane sbn soll; und daß sich erst durch das
Zusammenzielen das endgültige Maß einstellt. Um wieviel eine . solQhe Membrane tiefer
auszuziehen ist, ist abhängig von der Form der Membrane und der Art deg Krepp,-Papiers
und ist im Einzelfall empirisch zu ermitteln.
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Schließlich ist es auch möglich, die Membrane-dadurch in der gewünschten
Form zu halten, daß sie nach .dem Ausziehen nochmals mehr oder weniger scharf verpreßt
wird. Bei diesem zweiten, die Form fixierenden oder einzelne Teile der Membrane
vet: dichtenden Preßvorgang kann ebenso, wie oben beschrieben, von Befeuchtungsmitteln
mit Zusätzen Gebrauch gemacht werden.
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Diese Verformungsvorgänge lassen sich miteinander kombinieren, beispielsweise
dadurch; d'aß das Krepp-Papier zuerst weiter ausgedehnt wird, als die spätere Membrane
werden soll, und' daß es dann auf die gewünschte Form, z. B. durch Verpressen, zu=
rückgeführt wird.
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Die Verwendung von Krepp-Papier hat den Vorteil, daß die Herstellung
solcher Membranen besone
ders wirtschaftlich ist. Darüber hinaus
können unterschiedliche Papierstärken an verschiedenen Zonen durch verschieden starkes
Ausziehen der vorhandenen Kreppung oder durch verschieden starke Verdichtung der
ursprünglichen Kreppung auf einfache Weise erhalten werden. Durch Tränken, Aufstreichen
oder Besprühen mit Lacken, Kunstharzdispersionen oder -emulsionen oder durch andere
Methoden der Papierveredelung lassen sich außerdem die Eigenschaften des Papierblattes
vor, während oder nach der Verformung ganz oder an einzelnen Teilen der Fläche verändern.
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Ein wesentlicher erfinderischer Gedanke besteht darin, daß die Vielzahl
von Erhebungen, Vertiefungen oder Rillen, die in eine Membrane eingearbeitet sind
oder die eine Membrane von dem zu ihrer Erzeugung verwendeten Krepp-Papier her noch
aufweist, die gewünschte Verstärkung der inneren Dämpfung bringen. Es ist dadurch
möglich, Membranen zu erzeugen, deren Eigenfrequenz einen wesentlich breiteren Bereich
umfaßt als bisher bekannte Membranen.
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Insbesondere bei der Herstellung von Ovalmembranen ist es erfindungsgemäß
möglich, Rillen nur noch im Bereich einer Achse anzubringen, während im Bereich
der anderen Achse die Schwingungsvorgänge durch die Kreppung aufgefangen werden.
Bei Ovalmembranen ergibt sich außerdem der Vorteil, daß im Bereich der einen Achse
das Krepp-Papier weniger stark ausziehbar ist als im Bereich der anderen Achse,
so daß in ersterem Bereich mehr Rillen, Vertiefungen und Erhebungen angebracht werden
können als in letzterem. Dies kann nicht nur durch die Art des Ziehens, Pressens
oder Prägens bewirkt werden, sondern auch durch die Auswahl des verwendeten Papiers,
das in einer Richtung mehr gekreppt sein kann als in der anderen.
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In den einzelnen Figuren der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel
einer Membrane, wie sie der Erfindung zugrunde liegt, dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Membrane;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Membrane nach Fig.1 von vorn; Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt
aus dem Membrankegel nach Fig. 2, in dem das in zwei Richtungen gekreppte Papier
angedeutet ist; Fig.4 zeigt denselben Ausschnitt um 90° gegen Fig. 3 versetzt; Fig.
5 stellt einen Querschnitt der Membrane dar, in dem die Zonen der verschiedenen
Verdichtung und des verschieden starken Ausziehens gezeigt sind; Fig. 6 stellt einen
Querschnitt dar, in dem der Grenzfall der vollständigen Verdichtung gezeigt ist.
Die Erhebungen, Vertiefungen oder dergleichen Unebenheiten sind in den Fig. 3 und
4 schematisch angedeutet, ebenso in den Fig. 5 und 6 der Grad der Kreppung, wobei
die vollständige Verdichtung durch gleichmäßige und kontinuierliche Farbauftragung
gezeigt ist, also die Linien der Schraffur ineinander übergehen. Die Zonen der verschiedenen
Verdichtung bzw. des verschieden starken Ausziehens sind durch wechselnden Abstand
der einzelnen Schraffurlinien gezeigt.