DE2500397C2 - Membran für ein elektroakustisches Wandlersystem und damit ausgerüstetes elektroakustisches Wandlersystem - Google Patents

Membran für ein elektroakustisches Wandlersystem und damit ausgerüstetes elektroakustisches Wandlersystem

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Description

40
Die Erfindung bezieht sich auf eine Membran für ein elektroakustisches Wandlersystem, die aus einem in der Einspannebene viskoelastischen, eine geringe Rückstellelastizität aufweisenden Mehrschichtkörper besteht. Die Erfindung betrifft außerdem ein elektroakustisches Wandlersystem mit einer solchen Membran.
Membranen dieser Art sind aus der DE-AS 22 36 374 bekannt. Sie dienen dazu, ein elektroakustisches Wandlersystem zu schaffen, das praktisch keinen mechanischen Kraftspeicher besitzt und abweichend von herkömmlichen elektroakustischen Wandlern im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Membran mit weitgehend viskoelastischem Verhalten, eine elektromagnetische Mittenzentrierung für die Membran (DE-AS 18 15 694) und kein schädliches Luftpolster vor oder hinter der Membran aufweist.
Die bekannte Membran besteht beispielsweise aus einem mit einer Dispersionslösung auf Butadienbasis imprägnierten Strick- oder Kettenwirkstoff. Eine derartige Membran zeichnet sich durch eine große Bremsbzw. Widerstandshemmung bei vergleichsweise geringer Hemmung durch elastische Kräfte oder Trägheitskräfte aus, was beispielsweise zur Folge hat, daß die Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen übertragenen Frequenzen bei der Betrachtung des Wandlers als Transmissionsglied praktisch unverändert bleiben.
Die bisher zur Herstellung einer viskoelastischen Membran verwendeten Marerialien weisen verschiedene Nachteile auf. Ein Hauptnachteil besteht darin, daß die Dämpfungsmaterialien nur in einem bestimmten kleinen Temperaturbereich die erwünschte hohe Dämpfung, in den übrigen Temperaturbereichen dagegen eine geringe Dämpfung bewirken, so daß die Membranen nicht ausreichend temperaturstabil sind. Werden dagegen dämpfungsstarke Füllmaterialien mit größerer Temperaturunabhängigkeit eingesetzt, dann reicht die mechanische Festigkeit dieser Materialien insbesondere an der Befestigungsstelle zwischen Schwingspule und Membran nicht aus, um ausreichend große Kräfte von der Schwingspule auf die Membran zu übertragen und damit den geforderten hohen Schalldruckpegel zu erzeugen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Membran der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die innerhalb eines wesentlich größeren Temperaturbereichs die erwünschte hohe Dämpfung besitzt und trotzdem größere Schalldruckpegel als die bekannten Membranen ermöglicht. Außerdem soll ein mit einer solchen Membran ausgerüstetes Wandlersystem geschaffen werden.
Die erfindungsgemäße Membran ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtkörper wenigstens eine Schicht aus einem viskoelastischen Material mit einem innerhalb eines Temperaturbereichs von mehr als 10°C nahezu gleichbleibenden maximalen Dämpfungsfaktor und wenigstens eine Schicht aus einer Folie mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 10 000 kg/cm2 aufweist.
Für die viskoelastische Schicht eignen sich vorzugsweise Dämpfungsmaterialien, die innerhalb eines breiten Temperaturbandes einen großen Dämpfungsfaktor besitzen und beispielsweise als Entdröhnungsmittel für Blechkonstruktionen eingesetzt werden. Bekannt sind bereits Entdröhnungsmittel, die aus überwiegend amorphen Copolymerisaten aus Vinylestern von Fettsäuren mit zwei oder drei Kohlenstoffatomen und Äthylen oder Estern aus Alkoholen mit vier bis zwölf Kohlenstoffatomen und Acryl- und Maleinsäure, d. h. aus Copolymerisaten bestehen, die durch Copolymerisation von Monomeren hergestellt werden, deren Homopolymerisate sich in ihrer Einfriertemperatur um mindestens 20° C unterscheiden (BE-PS 5 98 603). Noch besser geeignet erscheinen gewisse, ebenfalls bereits bekannte Pfropfpolymerisate, und zwar einerseits Pfropfpolymerisate von Styrol oder Styrol mit geringen Mengen einer copolymerisierbaren Carbonsäure oder Styrol/Acrylnitril-Gemische auf Vinylacetat/Äthylen-Copolymersiaten (DE-PS 13 01 662, 13 01 664, 13 01 665 und 13 01 666) und andererseits Styrol/Acrylnitril, Styrol oder Methacrylsäuremethylester auf Copolymersaten aus Vinylacetat, geeigneten Estern ungesättigter, polymerisierbarer Carbonsäuren und einer ungesättigten, copolymerisierbaren Säure (DE-PS 13 01 663 oder DE-OS 16 94 225 bis 16 94 228).
Die viskoelastische Schicht der erfindungsgemäßen Membran besteht vorzugsweise aus einem Pfropfpolymerisat von Methacrylsäuremethylester oder Metacrylsäuremethylester/Acrylsäure auf Vinylacetat/2-Äthylhexylacrylat/Dibuthylmaleinat/Crotonsäure-Copolymerisaten. Durch geeignete Wahl und/oder Kombination der aufgepfropften Stoffe lassen sich Dämpfungsmittel herstellen, deren Dämpfungsfaktoren im Temperaturband von 0°C bis 6O0C eine ihrem Maximalwert nahekommenden Größe besitzen und die daher zu Membranen führen, die bei allen in einem Lautsprecher-
25 OO
system vorkommenden Temperaturen praktisch gleich gute mechanisch-akustische Eigenschaften aufweisen.
Zweckmäßig besteht die Membran aus einem Dreischichtenkörper mit einer mittleren Schicht aus dem viskoelastischen Material und mit zwei -äußeren Schienten aus der Folie, die z. B. eine normale Polyester- oder Polyvinylfluoridfolie sein kann.
Das erfindungsgemäße elektroakustische Wandlersystem enthält eine an einem ortsfesten Teil befestigte, an eine Schwirgspule gekoppelte und nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 ausgebildete Membran.
Mit den erfindungsgemäßen Membranen lassen sich elektroakustische Wgndlersysteme mit erheblich vergrößerter Temperaturunabhängigkeit und Abstrahlleistung herstellen, weil durch die äußeren Folien sichergestellt ist, daß auch bei Verwendung von weitgehend temperaturunabhängigen, mechanisch jedoch sehr wenig stabilen Dämpfungsmaterialien ausreichend große Kräfte von der Schwingspule über die Folie auf das Dämpfungsmaterial übertragen und dadurch wesentlich größere Membranflächen als beim Weglassen der Folie in Schwingungen versetzt werden können.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung perspektivisch dargestellt ist
Die erfindungsgemäße Membran besteht aus einem Mehrschichtkörper 1, dessen mittlere Schicht 2 aus einem Material besteht, das innerhalb eines weiten Temperaturbereichs von beispielsweise 0°C bis 6O0C ein stark viskoelastisches Verhalten zeigt. Als viskoelastische Materialien eignen sich insbesondere·'Pfropfpolymerisate von Methacrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethylester/Acrylsäure auf Vinylacetat/ 2-Äthylhexylacrylat/Dibutylmaleinat/Crotonsäure-Copolymerisaten. An die mittlere Schicht 2 schließt sich nach außen je eine Schicht 3 bzw. 4 aus einer mechanisch stabilen Folie, z. B. einer Polyester-, Polycarbonat- oder Polyvinylfluoridfolie mit einem Elastizitätmodul von mehr als 10 000 kg/cm2 an. Als Folienmaterialien eignen sich insbesondere die unter den Warenzeichen »Mylar«, »Makrofol« und »Tedlar« bekannten Kunststoffe.
Die Dicke der Schichten 3 und 4 ist im Vergleich zur Dicke der Schicht 2 im allgemeinen relativ klein. Während die Schichten 3 und 4 beispielsweise eine Dicke von 0,01 bis 0,04 Millimetern aufweisen können, beträgt die Dicke der Schicht 2 vorzugsweise etwa 0,2 bis 0,4 Millimeter.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Membranen erfolgt beispielsweise auf die folgende Weise: Zwei ebene oder mit einem Prägemuster versehene Heizplatten werden mit je einer Folie belegt und zwischen die Folien wird eine abgewogene Menge des Pfropfpolymerisats gegeben, das auch die Eigenschaften eines Schmelzklebers aufweist. Anschließend werden die Heizplatten in Abhängigkeit vom verwendeten Pfropfpolymerisat auf eine Temperatur von beispielsweise 140 bis 18O0C erhitzt und gleichzeitig oder danach mit einem konstanten Druck von beispielsweise drei bis vier Atmosphären zusammengedrückt. Hierbei beginnt das Pfropfpolymerisat zu schmelzen und sich unter immer größerer Annäherung der beiden Heizplatten auszudehnen, bis es innerhalb von einigen Minuten zwischen den beiden Heizplatten gleichförmig verteilt ist und die erwünschte Schichtdicke aufweist. Abschließend werden die beiden Heizplatten abgeschaltet und voneinander entfernt, so daß die Membran herausgenommen, im Bedarfsfall zugeschnitten und an die Schwingspule angekoppelt werden kann.
Um zu vermeiden, daß die Membran bei Verwendung gewisser Folien elastisch, inbesondere zugelastisch in der Einspannebene wird und daher als Kraftspeicher wirken kann, kann in die Folie ein Muster in Form von Oberflächendeformationen eingeprägt -werden, das die Zuglinien vielfach unterbricht Hierdurch wird erreicht daß einerseits die äußeren Folien der Membran bei geringster Zugelastizität praktisch nur der Kraftübertragung dienen, während andererseits die einzelnen Flächenelemente der Membran aufgrund der Wirkung des Pfropfpolymerisates nahezu allein durch Reibungskopnlung verbunden sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

25 OO Patentansprüche:
1. Membran für elektroakustische Wandlersysteme, bestehend aus einem in der Einspannebene viskoelastischen, eine geringe Rückstellelastizität aufweisenden Mehrschichtkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtkörper (1) wenigstens eine Schicht (2) aus einem viskoelastischen Material mit einem innerhalb eines Temperaturbereichs von mehr als 10° C nahezu gleichbleibenden maximalen Dämpfungsfaktor und wenigstens eine Schicht (3 oder 4) aus einer Folie mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 10 000 kg/cm2 aufweist.
2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das viskoelastische Material aus einem Pfropfpolymerisat von Methacrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethylester/Acrylsäure auf Vinylacetat^-Äthylhexylacrylat/Dibutylmaleinat/Cro- tonsäure-Copolymerisat besteht.
3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einer Polyester-, Polycarbonat- oder Polyvinylfluoridfolie besteht.
4. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mittlere Schicht (2) aus viskoelastischem Material und beidseitig zwei äußere Schichten (3 und 4) aus Folie enthält
5. Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (2) eine Schichtdikke von 0,2 bis 0,4 Millimeter und jede äußere Schicht (3, 4) eine Schichtdicke von 0,01 bis 0,04 Millimeter aufweist.
6. Elektroakustisches Wandlersystem mit einer an einem ortsfesten Teil befestigten, an eine Schwingspule gekoppelten und nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Membran.
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