DE2003815B1 - Loudspeaker membrane and process for their manufacture - Google Patents
Loudspeaker membrane and process for their manufactureInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lautsprecher-Membran mit einem schallausstrahlenden Organ und einem an dessen Randbereich angeformten Halteorgan, deren schallausstrahlendes Organ aus einem Stützgerüst besteht, auf dem Schaumstoff aufgebracht ist.The invention relates to a loudspeaker diaphragm with a sound-emitting organ and a holding member formed on its edge area, the sound-emitting organ of which consists of a There is a support structure on which foam is applied.
Die zum Umwandeln elektrischer Energie in Schallenergie verwendeten Lautsprechermembranen bestehen aus einem schallausstrahlenden Organ und einem den Rand dieses Organs haltenden Teil, wenn ersteres mechanisch in Schwingungen versetzt wird. Zunächst ist eine Membran aus einem Gemisch verschiedener Arten von Pulpefasern mit einem Zusatz von Kunstharz, die zusammen in Wasser gelöst werden, hergestellt worden, das dann in die erforderliche Form, beispielsweise in konische Form mit Hilfe eines Papiererzeugungsvorganges gebracht, anschließend erhitzt und gepreßt worden ist. Da das schallausstrahlende Organ dieser Gattung als Membran eine bestimmte Steifigkeit aufweisen mußte, ist es erforderlich gewesen, einen verhältnismäßig hohen Prozentsatz an Pulpe in diesem Teil zu konzentrieren. Der den Rand des Schaltorgans haltende Teil ist wellenförmig ausgebildet worden, so daß das Schaltorgan mit genügend großer Schwingungsamplitude schwingen konnte.The speaker cones used to convert electrical energy into sound energy consist of a sound-emitting organ and a part holding the edge of this organ, if the former is made to vibrate mechanically. First of all, a membrane is made up of a mixture of different Types of pulp fibers with an addition of synthetic resin, which are dissolved together in water, has been produced, which is then in the required shape, for example in a conical shape with Brought the help of a paper-making process, then heated and pressed. Since that A sound-emitting organ of this type, as a membrane, had to have a certain rigidity it has been necessary to concentrate a relatively high percentage of pulp in this part. The part holding the edge of the switching element has been made wave-shaped so that the Switching element could oscillate with a sufficiently large oscillation amplitude.
Hierbei haben sich aber insofern Schwierigkeiten ergeben, als bei einem in diesem Bereich konzentriert hohen Prozentsatz an Pulpe die Amplitude des Schaltorgans verringert und so die Tonwiedergabe des Lautsprechers bei niederer Frequenz schwieriger geworden ist. Daher ist es für zweckmäßig erachtet worden, den Pulpeanteil nicht kleiner als für das Schaltorgan selbst zu wählen. Folglich ist es bei der Papierherstellung zur Erzeugung der Membran erforderlich gewesen, einen hohen Pulpeanteil im Schaltorgan-Bereich zu konzentrieren und nur einen geringen Pulpeanteil im Halteteil-Bereich vorzusehen. Here, however, there were difficulties insofar as one concentrated in this area high percentage of pulp reduces the amplitude of the switching element and thus the sound reproduction loudspeaker has become more difficult at lower frequencies. It is therefore considered appropriate been to choose the pulp proportion not smaller than for the switching element itself. Hence it is with the Papermaking has been required to produce the membrane, a high proportion of pulp in the To concentrate switching element area and to provide only a small portion of pulp in the holding part area.
Würde darüber hinaus eine Teil-Resonanz oder -Reflektion im Schallorgan-Bereich der Membran erzeugt werden, so könnte kein Übertragungsfrequenzgang (Dämpfungsgang) eines eben wiedergegebenen Schalldruckes erhalten werden, wonach ein geeigneter Eigenverlust erforderlich gewesen ist.In addition, there would be a partial resonance or reflection in the sound organ area of the membrane are generated, no transmission frequency response (damping response) of a just reproduced Sound pressure can be obtained, after which a suitable inherent loss has been required.
Um eine gegebene elektrische Energie wirksam in eine Schallenergie umzuwandeln und auszustrahlen, ist es zweckmäßig, die Masse der Membran so klein wie möglich zu halten. Aus diesen Gründen ist zunächst angenommen worden, daß sich Papierpulpefasern allgemein am besten als Ausgangsmaterial für eine Membran eignen. Ein solches einen Papiererzeugungsvorgang erforderndes Verfahren wäre jedoch mit hohen Kosten für Prüfeinrichtungen verbunden gewesen, wenn in Serienfertigung Membranen einheitlicher Qualität hergestellt werden sollten.In order to effectively convert a given electrical energy into sound energy and emit it, it is advisable to keep the mass of the membrane as small as possible. For these reasons It was initially believed that paper pulp fibers were generally best as a starting material suitable for a membrane. Such a method requiring a papermaking operation would, however, have been associated with high costs for test equipment if diaphragms had been mass-produced uniform quality should be produced.
Erst als die überragenden akustischen Eigenschaften von Schaumstrukturen erkannt und, wie die Deutsche Patentschrift 972185 zeigt, für die Herstellung von Membranen in der Weise nutzbar gemacht worden sind, daß der Schaum von einem sehr leichten Gerüst in Netzstuktur, z. B. einem größtmöglichen Drahtnetz, durchzogen worden ist, welches eine größere Schalleitfähigkeit als der Schaum besitzt, konnte die Membranherstellung aus Pulpe verlassen werden. Jedoch treten bei der bekannten Verwendung von Schaum insofern Schwierigkeiten auf, als das Gerüst in Netzstruktur nicht beliebig mit dem Schaum zusammengebracht werden und nur einen kleinen Bruchteil der Membranmasse ausmachen darf, wenn die guten akustischen Eigenschäften des Schaumes, wie die bemessene Dämpfung, noch voll zur Geltung kommen solle. Besonders schwierig ist die Herstellung einer solchen Membran, wenn das dünne, wenig starre Gebilde des Gerüstes beim Eindringen des Schaumstoffes oder beim Erzeugen des Schaumstoffes seine Zentrallage nicht beibehält und die zu beiden Seiten des Gerüsts liegenden Schichten nicht gleichmäßig ausfeilen, wodurch solche Membranen die Sprechcharakteristik unvollkommen, wenn nicht gar vollkommen verzerrt wiedergeben. Jeder Aufwand an Zeit und Mühe, ein so großmaschiges Stützgerüst auszurichten, konnte bei dessen mangelnder Starrheit nicht zu dem erwünschten Erfolg führen, so daß solche Membranen mit ungleichen Schichten in der Sprechwiedergabe unvollkommen bleiben mußten.It was only recognized as the outstanding acoustic properties of foam structures and, like that German patent specification 972185 shows, made usable for the production of membranes in the manner have been that the foam of a very light framework in network structure, z. B. a largest possible wire mesh, which has a greater sound conductivity than the If you have foam, you could leave the membrane production from pulp. However, occur with the well-known Use of foam in so far as the scaffolding does not have a network structure can be combined with the foam at will and only a small fraction of the membrane mass may make up, if the good acoustic properties of the foam, such as the measured damping, should still come into its own. It is particularly difficult to manufacture one Membrane, when the thin, less rigid structure of the framework when the foam penetrates or does not maintain its central position when producing the foam and that on both sides The layers lying on the scaffolding are not evenly filed out, which reduces the speech characteristics of such membranes reproduce imperfectly, if not completely distorted. Every expenditure of time and Effort to align such a large-meshed support frame could not be due to its lack of rigidity lead to the desired success, so that such membranes with unequal layers in the speech reproduction had to remain imperfect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprechermembran der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine gleichmäßige Beschichtung des Stützgerüstes ohne großen Zeitaufwand möglich und so eine Membran mit einwandfreier Sprechcharakteristik herstellbar ist.The invention is based on the object of providing a loudspeaker diaphragm of the type mentioned at the beginning to improve so that a uniform coating of the support structure without spending a lot of time possible and so a membrane with perfect speech characteristics can be produced.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß als Stützgerüst ein Gewebe aus einem gewebten oder ungewebten Natur- oder Kunststoff dient, das mit einem in Wärme aushärtenden Kunstharz wie Phenol-, Urethan-, Polyester- oder Epoxydharz imprägniert ist, und daß der aufgebrachte und zusammen mit dem Gewebe erhitzte und verschmolzene Schaumstoff aus geschäumten Polyurethan-Harz besteht.The solution to the problem is according to the invention that a fabric from a support structure Woven or non-woven natural or plastic is used, which is made with a thermosetting synthetic resin such as phenolic, urethane, polyester or epoxy resin is impregnated, and that the applied and together with the fabric heated and fused foam made of foamed polyurethane resin consists.
Durch die Erfindung wird der technische Fortschritt erzielt, daß durch das Gewebe eine trennende Schicht entsteht, auf die entweder einseitig oder beidseitig eine genau dosierte vorbestimmt verteilbare Schaumstoffschicht aufgebracht werden kann, die eine der Beschichtung entsprechende vorbestimmbare Sprechcharakteristik aufweist.With the invention, the technical progress is achieved that through the fabric a separating Layer arises on which a precisely dosed, predetermined spread can be distributed either on one side or on both sides Foam layer can be applied, the one of the coating corresponding predeterminable Has speech characteristics.
Membranen aus geschäumtem Kunststoff mit gepreßter Randzone sind durch die deutsche Auslegeschrift 1172731 und durch die britische Patentschrift 513 289 bekannt. Bei letzterer können die Zellfasern auch auf eine dünne Feuchtigkeit abweisende Schicht aus Aluminium aufgeschäumt werden. Weiter sind Lautsprechermembranen bekannt, die aus geschäumtem Kunststoff bestehen und ein- oder beidseitig mit einer dünnen Folie, beispielsweise Aluminium- oder Plastikfolie belegt sind, die zur Halterung dienen können, vergleiche die deutsche Auslegeschrift 1256 561, oder aus feinporigen, durch Lacke verbundenen Gerüstteilen bestehen und mit gasdicht abschließenden Häuten aus Papier, Leichtmetall-, Kunststoff-Folien, bzw. Lacken belegt sind, vergleiche die deutsche Patentschrift 965 995. Ferner sind Lautsprechermembranen bekannt, die aus einem deformierbaren Textilgewebe, wie Baumwolle, Natur- und Kunstseide, Nylon, Polyesterfaser od. dgl. bestehen, das mit einer Versteifung imprägniert, in die gewünschte Form gepreßt und der schallabstrahlende Teil mit einem synthetischen, wärmehärtbaren, weichmacherfreien Lack bedeckt und die Lackschicht gehärtet wird, vergleiche die österreichische Patentschrift 225 768. Schließlich sind durch die deutsche Patentschrift 596 893 aus gestrecktemFoamed plastic membranes with a pressed edge zone are due to the German Auslegeschrift 1172731 and by British patent specification 513 289 known. In the case of the latter, the cell fibers can also act on a thin moisture-repellent layer Layer of aluminum can be foamed. Loudspeaker membranes are also known which consist of foamed plastic and one or both sides with a thin film, for example Aluminum or plastic foil are covered, which can be used for mounting, compare the German Auslegeschrift 1256 561, or from fine-pored, through Lacquer connected scaffolding parts and with gastight sealing skins made of paper, light metal, Plastic films or lacquers are covered, see German Patent 965 995. Furthermore loudspeaker diaphragms are known, which are made of a deformable textile fabric such as cotton, natural and rayon, nylon, polyester fiber od. The like. Are impregnated with a stiffener in pressed the desired shape and the sound-radiating part with a synthetic, thermosetting, Plasticizer-free varnish is covered and the varnish layer is hardened, compare the Austrian Patent specification 225 768. Finally, by the German patent specification 596 893 from stretched
plastischem Material bestehende und an der Randzone beidseitig Aufschäumungen aufweisende Membranen bekannt.plastic material and membranes exhibiting foams on both sides at the edge zone known.
Bei der Membran nach der Erfindung kann das geschäumte Kunstharz zelliger oder nichtzelliger Struktur sein und auf eine Seite oder auf beide Seiten des Gewebes aufgeschmolzen werden.In the membrane according to the invention, the foamed synthetic resin can be cellular or non-cellular Be structure and melt on one side or both sides of the fabric.
Bei der Herstellung der Membran nach der Erfindung wird das den Schall ausstrahlende Organ durch Erhitzen und Verschmelzen eines geschäumten Kunstharzes mit einem Gewebe gebildet.In the manufacture of the membrane according to the invention, the organ emitting the sound is used formed by heating and fusing a foamed synthetic resin with a fabric.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand mehrerer, in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt The invention is explained below on the basis of several exemplary embodiments shown in the drawings. It shows
Fig. 1 einen Schnitt durch eine bekannte, im allgemeinen für einen Lautsprecher verwendete Membran,Fig. 1 is a section through a known one generally used for a loudspeaker Membrane,
F i g. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Membran,F i g. 2 shows a section through a membrane according to the invention,
F i g. 3 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membran,F i g. 3 shows a section through an alternative embodiment the membrane according to the invention,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere, alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membran, und4 shows a section through a further, alternative embodiment of the invention Membrane, and
Fig. 5 Übertragungsfrequenzgang-Kurven von wiedergegebenen Schalldrücken eines Lautsprechers mit einer Membran gemäß Fig. 3.Fig. 5 Transmission frequency response curves of reproduced sound pressures of a loudspeaker with a membrane according to FIG. 3.
Wenngleich die Erfindung nur an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert wird, so bedeutet dies nicht, daß die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr erfaßt die Erfindung alle möglichen Modifikationen und äquivalenten Anordnungen, die im Rahmen der nachstehenden Ansprüche liegen.Although the invention is only based on the exemplary embodiments shown in the drawing is explained, this does not mean that the invention is limited to these exemplary embodiments rather, the invention covers all possible modifications and equivalent arrangements that are within the scope of the claims below.
In Fig. 1, die eine bekannte Membran zeigt, ist mit der Bezugsziffer 1 ein konisch ausgebildetes Organ zum Ausstrahlen von Schallenergie direkt in die Atmosphäre und mit 2 ein Organ bezeichnet, welches die Funktion erfüllt, das Organ 1 bei seiner Vibration in vertikaler Richtung zu haltern. Die Organe 1 und 2 sind längs der Kante 3 zusammengefügt. In Fig. 1, which shows a known membrane, the reference numeral 1 is a conical one Organ for radiating sound energy directly into the atmosphere and 2 denotes an organ, which fulfills the function of holding the organ 1 during its vibration in the vertical direction. the Organs 1 and 2 are joined together along edge 3.
Es ist auch eine nicht dargestellte Membran vorgeschlagen worden, die als eine flache Platte ausgebildet ist und für Kopfhörer oder dergleichen Verwendung gefunden hat.A membrane, not shown, has also been proposed, which is designed as a flat plate and has been used for headphones or the like.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membran dargestellt. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet ein Gewebe, während mit den Bezugsziffern 5 und 6 die jeweiligen Schichten von geschäumten Polyurethan-Harz bezeichnet sind, die erhitzt und beiden Flächen des Gewebes aufgeschmolzen werden.In Fig. 2 is an embodiment of one according to the invention Diaphragm shown. The reference numeral 4 denotes a fabric, while the reference numerals 5 and 6 denote the respective layers of foamed polyurethane resin, which is heated and melted on both surfaces of the fabric will.
Bei dieser Membran bewirkt die Festigkeit der Kontaktfläche zwischen dem Gewebe und dem geschäumten Polyurethan-Harz, welches dem Gewebe 4 aufgeschmolzen und mit diesem verschweißt ist, daß die Form der Membran und die erforderliche Steifigkeit beibehalten werden.In this membrane, the strength of the contact surface between the fabric and the foamed causes Polyurethane resin which is melted on the fabric 4 and welded to it is that the shape of the membrane and the required rigidity are maintained.
Darüber hinaus läßt sich der vorerwähnte, erforderliche Eigenverlust der Membran durch den dem geschäumten Polyurethan-Harz der Schichten 5 und 6 innewohnenden Eigenverlust zur Verfügung stellen.In addition, the aforementioned, required inherent loss of the membrane by the dem foamed polyurethane resin of layers 5 and 6 inherent inherent loss place.
Der Randbereich des Gewebes 4, dem kein Polyurethan-Harz gemäß 5 und 6 aufgeschmolzen ist, kann die Funktion des Teiles 2 gemäß F i g. 1 übernehmen. The edge area of the fabric 4 to which no polyurethane resin according to FIGS. 5 and 6 has been melted, can the function of part 2 according to FIG. 1 take over.
Da das geschäumte Polyurethan-Harz selbst sehr leicht ist, kann die Membran-Masse sehr klein gehalten werden.Since the foamed polyurethane resin itself is very light, the membrane mass can be kept very small will.
Bei der Herstellung der Membran wird das Gewebe 4 in eine Methanollösung od. dgl. eines in Wärme aushärtenden Kunststoffs, wie Phenolharz, getaucht, herausgenommen, getrocknet und anschließend zusammen mit der geschäumten Polyurethanharz-Lage erhitzt und in einer geeigneten FormDuring the production of the membrane, the fabric 4 is in a methanol solution or the like Thermosetting plastic, such as phenolic resin, dipped, removed, dried, and then heated together with the foamed polyurethane resin layer and in a suitable shape
ίο gepreßt, um ein Verschmelzen beider Teile zu erreichen. ίο pressed in order to achieve a fusion of both parts.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Membran dargestellt.
F i g. 4 zeigt eine weitere, alternative Ausführungsform. Ein Gewebe 7 ist hier zusätzlich der Innenseite
des aufgeschäumten Polyurethan-Harzes 5 gemäß Fig. 3 zugeordnet.In Fig. 3 an alternative embodiment of the membrane according to the invention is shown.
F i g. 4 shows a further, alternative embodiment. A fabric 7 is here also assigned to the inside of the foamed polyurethane resin 5 according to FIG. 3.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Membran beschrieben.The method for producing a membrane according to the invention is described below.
Als Gewebe wurde ein Naturseidenstoff verwendet, welcher in eine Methanollösung mit 10 bis 20 % Phenolharz getaucht, dann herausgenommen und ohne Zuhilfenahme von Beschleunigungsmitteln getrocknet wurde. Als geschäumte Kunstharzlage wurde ein weiches Urethan-Harz zelliger Struktur verwendet. Das Gewebe und die Kunstharzlage wurden erhitzt und in einer konischen Preßform zu einer Membran gepreßt, so daß ein Lautsprecher geschaffen werden konnte, dessen wiedergegebener Schalldruck-Übertragungsfrequenzgang der in F i g. 5 dargestellten Kurve entsprach.A natural silk fabric was used as the fabric, which was dissolved in a methanol solution with 10 to 20% Dipped in phenolic resin, then removed and dried without the aid of accelerators became. As a foamed synthetic resin sheet, a soft urethane resin became a cellular structure used. The fabric and resin sheet were heated and placed in a conical mold pressed into a membrane so that a loudspeaker could be created whose reproduced Sound pressure transmission frequency response of the in F i g. 5 corresponded to the curve shown.
In F i g. 5 stellt die Kurve A den wiedergegebenen Schalldruck-Übertragungsfrequenzgang einer bekannten Membran gleicher Formgebung dar, welche als Hauptausgangsmaterial Papierpulpefasern aufweist. Bei einem Vergleich dieser Kurvet mit der Kurve B der erfindungsgemäßen Membran ist deutlich zu erkennen, daß die Kurvet unregelmäßig ist, so daß die erfindungsgemäße Membran ersterer überlegen ist.In Fig. 5, curve A represents the reproduced sound pressure transmission frequency response of a known membrane of the same shape, which has paper pulp fibers as the main starting material. When this curve is compared with curve B of the membrane according to the invention, it can be clearly seen that the curve is irregular, so that the membrane according to the invention is superior to the former.
Als Gewebe kann ein aus Natur-, Kunst- oder anorganischen Fasern bestehender Stoff oder ein ungewebter Stoff Verwendung finden, der gegebenenfalls mit einem in Wärme aushärtenden Harz, wie Phenol, Urethan, Polyester oder Epoxydharz, imprägniert ist. Als geschäumtes Kunstharz kann ein Kunstharz zelliger oder nichtzelliger Struktur, wie Urethan, Styrol, Vinyl, ABS oder Epoxydharz, verwendet werden.A fabric made of natural, synthetic or inorganic fibers or a find non-woven fabric use, optionally with a thermosetting resin, such as Phenol, urethane, polyester or epoxy resin, is impregnated. As the foamed synthetic resin, a Synthetic resin of cellular or non-cellular structure, such as urethane, styrene, vinyl, ABS or epoxy resin, is used will.
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