DE2264881B2 - Lautsprechermembran und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Lautsprecher iTiit einer Membran und einem ringförmigen Trichtertand aus einem geschäumten, geschlossenzelligen so kunststoff.

Lautsprecher besitzen gewöhnlich Ringstreifen, üblicherweise als Trichterränder bezeichnet, die an ilen äußeren Umfangsrändern der als kcgelstumpfför-Iniger Trichter ausgebildeten Vibrationsmembranen litzen. Auf diese Weise soll das radiale Verziehen der Vibrationsmembranen verhindert, die durch die Vibrationsmembranen erreichbaren Minimalfrequenzen besser kalibriert und das Ausbreiten des beim Einsatz erzeugten Schalls gedämpft werden. Die Trichterräneier werden gewöhnlich aus Pappe oder aus mit Kunststein beschichtetem Textilmaterial hergestellt und besitzen den Nachteil, daß infolge der aufgespaltenen Resonanz störende Töne erzeugt werden. Ferner ist es schwierig, das Material genau in die gewünschte (icstalt zu bringen.

Zur Beseitigung dieser Nachteile sind Lautsprecher mit einer Membran und einem ringförmigen Trichterrand aus geschäumtem, geschlossenzelligem Polystyrol (US-PS 2905260) und geschäumtem, geschlossenzelligem Polyurethan (BE-PS 724262) vorgeschlagen worden. Diese Schaumstoffe zeigen jedoch eine hohe Feuchtigkeitsabsorption sowie ein vergleichsweise hohes spezifisches Gewicht (Verminderung des Schalldruckes) und eine unbefriedigende maschinelle Formbarkeit (Polyurethan) und eine vergleichsweise geringe Zugfestigkeit und Dehnung (Polystyrol), was sich ungünstig auf das Frequenzverhalten des Lautsprechers und die Dauerhaftigkeit unter verschiedenen Umweltbedingungen auswirkt.

Ferner ist aus der DT-OS 1 762520 eine Lautsprechermembran mit einem Randbereich aus Polyurethan-Schaumstoff bekannt, wobei der Membrankonus aus einem hart eingestellten und die Randzone aus dem gleichen, jedoch weich eingestellten Polyurethan bestehen. Hier handelt es sich jedoch offensichtlich um einen offenzelligen Schaumstoff, durch den Luft eintreten kann, so daß sich beim Betrieb ein Abfall des Schalldruckes ergibt. Außerdem beeinflussen die bekinmen Materialeigenschaften von geschäumtem Pol)urethan das Frequenzverhalten des Lautsprechers in nachteiliger Weise.

Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung eines Lautsprechers mit einer Membran und einem ringförmigen Trichterrand aus einem geschäumten, geschlossenzelligen Kunststoff, der in sich die Eigenschaften geringer Feuchtigkeitsaufnahme, Luftundurchlässigkeit, des geringen spezifischen Gewichtes und einer großen Dehnung vereinigt, so daß der Lautsprecher besonders gute akustische Eigenschaften zeigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der geschäumte Kunststoff des Trichterrandes ein geschäumtes Äthylen-Vinylacetat-Copolymer oder eine geschäumte Mischung aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymer und Polyäthylen ist.

Durch Einsatz dieser geschäumten Kunststoffe werden überraschenderweise die für die Funktion eines Lautsprechers maßgebenden Eigenschaften außerordentlich ausgeglichen. So zeigen die erfindungsgemäßen Lautsprecher eine ausgezeichnete Leistung und ein gutes Frequenzverhalten. Infolge der hervorragenden Materialeigenschaften des erfindungsgemäß verwendeten Kunststoffes, treten selbst bei starker Benutzung des Lautsprechers kaum Ermüdungs- und Verschleißerscheinungen des Trichterrandes auf. Außerdem wird durch die gute Verformbarkeit und Preiswürdigkeit die Herstellung der Frichterränder beschleunigt und verbilligt.

Nach der Erfindung wird ein Lautsprecher mit einer Membran und einem verbesserten Trichterrand geschaffen, der die Erzeugung von störenden Tönen infolge aufgespaltener Resonanz ausschließt. Der Trichterrand kann ohne Schwierigkeiten genau in die gewünschte Gestalt gebracht werden, und zwar mit einem üblichen Formgebungsschritt während der Herstellung. Der erfindungsgemäß hergestellte Trichterrand ist im wesentlichen luftundurchlässig, so daß der Schalldruck des Lautsprechers beim Betrieb auf dem richtigen Pegel gehalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispielcn unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Lautsprechers;

Fig. 2 ist eine perspektivische Teildarstcllung des

Trichterrands des erfindungsgemäßen Lautsprechers;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Lautsprechers mit dem Trichterrand gemäß Fig. 2; und

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Schalldrucks in Abhängigkeit von der Frequenz, wie er mit Lautsprechern erhalten wird, die bekannte Trichterränder bzw. Trichterränder gemäß der Erfindung benutzten.

Der in Fig. 1 dargestellte Aufbau eines Lautsprechers hat lediglich den Sinn eines Beispiels, d. h. die hier gezeigte Membran kann auch bei Lautsprechern anderen Aufbaus verwendet werden, sofern sie Membranen benutzen. Der Lautsprecher besitzt eine Hülle, die gewöhnlich die Form eines kegelstumpfförmigen Trichters hat, sowie ein Joch 12, das die Hülle 10 an seinem Vorderende trägt und einen Magnel 14 aufnimmt. Eine Tonspule 16 umgibt ein Polstück 18, das wie gewöhnlich von dem Magnet 14 vorsteht. In die Hülle 10 ist eine Membran 20 mit kegelstumpfförmiger Gestalt eingesetzt, wobei das verjüngte Innenende dieser Membran mit der Tonspule 16 fluchtet. Die Membran 20 ist an ihrem äußeren Umfang an einem konzentrischen fluchtenden äußeren Umfangsende der Hülle 10 mit Hilfe eines Ringstreifens 22 befestigt, der gewöhnlich als der Trichterrand oder Kegelrand bezeichnet wird. Der Trichterrand 22 ist an seinem Innenumfang mit der Membran 20 verklebt oder in anderer Weise verbunden und an seinem Außenumfang mit Hilfe einer Ringmaske 24 mit der Hülle 10 verbunden. Die Tonspule 16 ist über einen Zufuhrungsdraht 28 an eine Anschlußplatte 26 angeschlossen. Mit 30 ist ein Dampfer und mit 32 eine Staubkappe bezeichnet.

Der Trichterrand dient dazu, radiale Verschiebungen oder Verwerfungen der Membran zu verhindern und eine Kalibrierung der minimalen Resonanzfrequenz zu gestatten und die Ausbreitung des erzeugten Schalls zu dämpfen. Die herkömmlichen Trichterränder oder Trichterkanten bestehen gewöhnlich aus geschäumtem Polyurethan zur Eliminierung der nachteile der Trichterränder aus Pappe oder mit Kunststoff beschichtetem Textilmaterial. Geschäumte Polyurethane mit untereinander verbundenen Leerstellen haben eine luftdurchlässige Eigenschaft und verursachen dadurch einen Abfall im Akustikdruck, insbesondere bei Vibrationen oder Schwingungen im Kolbenbereich. Die nicht ausreichende Anpaßbarkeit des Formgießens ist einer der Nachteile der Trichterränderaus geschäumtem Polyurethan. Die Erfindung liefert somit ferner einen Trichterrand, drr nicht die Nachteile der bekannten Trichterränder aufweist.

Der durch die Erfindung vorgeschlagene Trichterrand besteht aus geschäumtem Kunststoff mit geschlossenzelliger Struktur. Der geschäumte Kunststoff dieser Art kann ein Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeres oder eine Mischung aus Polyäthylen und einem Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren sein. Wo das geschäumte Äthylen- Vinylacetat-Mischpolymere verwendet wird, um den Trichterrand zu bilden, wird es bevorzugt, daß ein solches Mischpolymeres oder Copolymeres etwa 65 bis 90 Gewichtsprozent Äthylen und etwa 35 bis K) Gewichtsprozent Vinylacetat enthalt. Solern die geschäumte Mischung aus Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymercn benutzt wird, kann die Mischung vorteilhaft mehr als 50 Gewichtsprozent Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymcres mit einem Gehalt von 65 bis 90 Gewichtsprozent Äthylen und 35 bis K) Gewichtsprozent Vinylacetat und weniger als 50 Gewichtsprozent Polyäthylen enthalten.

Zur Bereitung des geschäumten Kunststoffs mit geschlossenzelliger Struktur k«nn dem Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren oder der Mischung aus einem solchen Mischpolymeren und Polyäthylen ein Blähmittel der zersetzenden Art, z. B. Azodicarbonamid beigegeben werden und dann das Gemisch auf eine vorbestimmte Temperatur zur Bildung von unzähligen geschlossenen Zellen erwärmt werden; auch ist es möglich, ein Blähmittel der flüchtigen Art wie z. B. Dichlordifluormethan dem geschmolzenen Äthylen-Vinylacetat-Misehpolymcren oder der geschmolzenen Mischung aus dem Mischpolymeren und Polyäthylen unter Druck zugegeben werden, wobei dann das Gemisch atmosphärischem Druck ausgesetzt wird, damit sich der Schaum bilden kann.

Damit der in dieser Weise hergestellte geschäumte Kunststoff mit vollständig geschlossenen, in der Abmessung gleichmäßigen und gleichmäßig verteilten. ausreichend kleinen Zellen gebildet wird unc damn der sich ergebende geschäumte Kunststoff befriedigenden Wärmewiderstand besitzt und an Formgebungs- und Bearbeitungsverfahren anpaßbar ist, wird das Äthylen-Vinylacetat-Mischpohmere oder die Mischung aus dem Mischpolymeren und Polyäthylen vorzugsweise mit quervernetzenden Bindemitteln versetzt, indem man ein geeignetes organisches Peroxyd wie z. B. Dicumolperoxyd hinzugibt, oder indem man eine Bestrahlung mit Elektronenstrahlen oder eine ionisierende Bestrahlung vornimmt, bevor das Mischpolymere oder die Mischung aus dem Mischpolymeren und Polyäthylen dem Schäumungsprozeß unterworfen wird.

Der geschäumte Kunststoff aus dem Athy'.en-Vinylacetat-Mischpolymeren ist insbesondere vorteilhaft fiir die Erzielung ausreichender Flexibilität, die der Trichterrand haben muß. wobei jedoch gleichzeitig der geschäumte Kunststoff übermäßig weich sein kann, wobei die Wärmewiderstandsfähigkeit abnimmt, wo solche geschäumten Kunststoffe praktisch angewendet werden. Diese Probleme werden vollständiggelost, wenn die Mischung aus Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren und Polyäthylen als das Material für den Trichterrand erfindungsgemäß verwendet wird. Es soll daher hervorgehoben werden, daß die Mischung aus Äthylen-VinyLicetat-Mischpolyrneren und Polyäthylen für die praktische Anwendung besser ist als das Mischpolymere allein.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Trichterrand oder die Trichterkante 22, die in der vorbeschriebenen Weise hergestellt worden ist. Dieser Trichterrand 22 hat einen ringförmigen erhöhten Zentralabschnitt 22,;,so daß er mit befriedigender Qualität Schwingbewegungen übertragen kann. Der Trichterrand 22 mit dem ringförmigen erhöhten Abschnitt 22« wird an seinem Innenumfang an die äußere Umfangskante der Vibrationsmembran 20 und an seinem äußeren Umfang an der äußeren Umfangskante der Hülle 10 angebracht, und zwar mit Hilfe der Maske 24. wie e*. in Fig. 3 angedeutet ist.

Es wurden Versuche mit zwei Trichterrändern durchgeführt, die erfindungsgemäß in zwei unterschiedlichen Weisen hergestellt wurden, wobei die Akustikdruck-Frequenz-Kennwerte dieser Trichterränder ermittelt wurden. Ein Trichterrand wurde aus einem Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren mit einem Gehalt an 20 Gewichtsprozent Vinylacetat hergestellt und um das 15fache geschäumt. Der sich erge-

bunde Trichterrand hatte eine Dicke von 1,5 mm und einen Innendurchmesser von 25 cm. Die Akustikdruck-Frequenz-Kennwertc des Lautsprechers, der diesen Trichterrand verwendete, sind in Fig. 4 durch die Kurve E wiedergegeben. Der andere Trichterrand wurde aus einer Mischung aus 75 Gewichtsprozent Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren mit einem Gehalt von 25 Gewichtsprozent Vinylacetat und 25 Gewichtsprozent niedrigdichtem Polyäthylen hergestellt. Die Mischung wurde um das 15fache geschäumt, wobei der sich ergebende Trichterrand aus geschäumtem Kunststoff mit geschlossenzelliger Struktur eine Dicke von 1,5 mm und einen Innendurchmesser von 25 mm hatte. Die mit einem diesen Trichterrand verwendenden Lautsprecher erzielten Akustikdruck-Frequenz-Kennwerte sind in der Fig. 4 durch die Kurve F wiedergegeben. Beide bei den Versuchen verwendeten Trichterränder erhielten die Gestalt gemäß Fig. 2, und zwar durch Erhitzen und Pressen von geschäumtem Kunststoff, der in Form von Flachmaterial vorlag. Die Kurve G in Fig. 4 zeigt die Akustikdruck-Frequenz-Kennwerte, wie sie mit dem Lautsprecher erhalten wurden, der einen bekannten Trichterrand verwendete, welcher aus geschäumtem Polyurethan mit offenzelliger Struktur gebildet und um das 15fache geschäumt wurde, wobei dieser Trichterrand im Endzustand eine Dicke von 1,5 mm und einen Innendurchmesser von 25 cm besaß. Der Vergleich zwischen den Kennwerten E und F der Trichterränder nach der Erfindung und der Kurve G für den Trichterrand nach dem Stand der Technik macht deutlich, daß die Akustikdruckpegel, wie sie mit den mit Trichterrändern gemäß der Erfindung ausgerüsteten Lautsprechern erzielt wurden, um 2 Dezibel im Mittel höher sind als die Werte, wie sie mit dem Lautsprecher erhalten wurden, der den bekannten Trichterrand benutzt, und zwar in dem Kolbenbereich von etwa 50 bis 1000 Hz.

Man sieht aus der Vorbeschreibung, daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene Trichterrand in äußerst einfacher Weise hergestellt werden kann und darüber hinaus in einer außerordentlich verkürzten Verfahrensstufe, wobei ausgezeichnete akustische Leistungen erhalten werden. Es ist hervorzuheben, daß der geschäumte Kunststoff, der aus dem Athylen-Vinylacetat-Mischpolymcrcn oder der Mischung aus dem Mischpolymeren und Polyäthylen hergestellt worden ist, in etwa 6 bis 7 Sekunden in die endgültige Gestalt gepreßt werden kann, während man für die Bildung

S des Trichterrands aus geschäumtem Polyurethan hierfür etwa 60 Sekunden benötigt. Da darüber hinaus der den Trichterrand nach der Erfindung bildende geschäumte Kunststoff geschlosscnzelligen Aufbau hat, werden die akustischen Kennwerte erheblich gegenüber denjenigen verbessert, wie sie mit dem herkömmlichen Trichterrand erhalten werden, der aus dem geschäumten Kunststoff mit offenzelligem Aufbau, z. B. aus Polyurethan, hergestellt worden ist. Wo der Trichterrand aus geschäumtem Kunststoff mit of-

•5 fenzelliger Struktur in dem Lautsprecher verwendet wird, kann der durch die Vibrationsmembran entwikkelte Akustikdruck außer Phase mit den Vibrationen geraten, die durch die elektrischen Elemente erzeugt werden, und zwar infolge des Durchtritts von Luft durch die Stirnflächen des Trichterrands, so daß sich eine Verminderung der Pegel der Akustikdrücke des Lautsprechers ergibt. Ein solcher Abfall der Akustikdruckpegel kann vermieden werden, wo ein erfindungsgemäßer Trichterrand bei einem Lautsprecher

²S verwendet wird, da der Trichterrand luftundurchlässig ist.

Der Trichterrand aus geschäumtem Polyurethan zeigt erhebliche hygroskopische Eigenschaften und absorbiert Feuchtigkeit aus der atmosphärischen Luft.

wenn er längere Zeit benutzt wird. Dies erhöht das Gewicht des Trichterrands während der Benutzung, woraus sich eine Verschlechterung des Lautsprechers in der Steuerung der Trägheit ergibt, so daß sich die Dämpfleistung des Lautsprechers und dcmentsprechend die akustischen Kennwerte verschlechtern. Im Gegensatz zu dem bekannten Trichterrand dieses Aufbaus hat der erfindungsgemäß vorgeschlagene Trichterrand äußerst geringe hygroskopische Tendenz, z. B. von etwa 0,13%, wenn das Kunststoffmaterial um das 15fache geschäumt worden ist, so daß die akustischen Kennwerte unverändert bleiben, selbst wenn der Lautsprecher mit diesem Trichterrand dort verwendet wird, wo hohe Luftfeuchtigkeit vorherrscht, so daß der Lautsprecher für lange Zeiträumt befriedigend bleibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Lautsprecher mit einer Membran und einem ringförmigen Trichterrand aus einem geschäumten, geschlossenzelligen Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte Kunststoff ein geschäumtes Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres oder eine geschäumte Mischung aus Athylen-Vinylacetat-Copolymer und Polyäthylen ist.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylen-Vinylacetat-Copolymere 65 bis 90 Gewichtsprozent Äthylen und 35 bis 10 Gewichtsprozent Vinylacetat enthält.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, da- ¹S durch gekennzeichnet, daß die Mischung mehr als 50 Gewichtsprozent Äthylen-Vinylacetat-Copolymer und weniger als 50 Gewichtsprozent Polyäthylen enthält.

4. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichterrand (22) einen ringförmigen erhabenen Zentralabschnitt (22a) aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Trichterrandes für einen Lautsprecher nach einem der An- ^a5 sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein zersetzliches Blähmittel mit einem wenigstens teilweise aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren bestehenden Material oder ein flüchtiges Blähmittel unter Druck mit dem genannten Material im geschmolzenen Zustand mischt, die Mischung erwurmt bzw. Atmosphärendruck aussetzt und den so geschäumten Kunststoff in eine allgemein ringförmige Gestalt bringt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material vor der Zugabe des Blähmittels quervernetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material durch Reaktion mit einem organischen Peroxid oder durch 4<> ionisierende Strahlen oucrvernetzt.