DE3011056C2 - Formkörper zur Verwendung als Bauelement in akustischen Instrumenten - Google Patents
Formkörper zur Verwendung als Bauelement in akustischen InstrumentenInfo
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Description
Als Bauelemente akustischer Instrumente beispielsweise als Membran von Lautsprechern, rohrartige Arme
oder Tonkopfp?häuse von Plattenspielern, sind Formkörper von geringem Gewicht mit hohem Elastizitätsmodul
erforderlich. Ssfche Formkörper können aus Metallen, wie Aluminium, Titan und Beryllium, oder aus
Verbundswerkstoffen wie kohlefaserverstärkten Kunststoffen oder Graphit In synthetischen Harzen bestehen.
Weil bei metallischen Materialien die Eigenverluste gering sind, haben beispielsweise daraus hergestellte
Membrane für Lautsprecher insofern Nachteile, als der Schalldruck im Gebiet von Resonanzfrequenzen, die im
oberen Teil des Wiedergabefrequenzbereichs liegen, überhöht ist. Außerdem sind die Dämpfiingscharakterlstlken
schlecht. Andererseits ist es bekannt, daß Papier, synthetische Harze und daraus hergestellte Verbundmalerlallen
zwar ausreichende Eigenv&fluste haben, jedoch keinen ausreichenden Elastizitätsmodul für Membranen
von Lautsprechern aufweisen, um hohe Tonfrequenzen wiederzugeben und damit einen breiten Frequenzbereich
zu ermöglichen.
Entsprechendes gilt für Bauelemente eines Tonannsystems. Dabei Ist wünschenswert, die Masse eines
Schwlngungssyyreras zu vermindern, um die Führung des Tonabnehmers zu verbessern. Ein hoher Eigenverlust
des Systems ist erwünscht, um Tellschwlngungen zu verhindern. Wenn jedoch zur Masseverminderung die
Wandstärke eines solche.i Elen^nts gering gehalten wird, treten leicht Teilschwingungen auf, welche die
einem hinreichenden spezifischen .Elastizitätsmodul sowie gesteigertem Eigenverlust für die Herstellung von I
rohrartigen Armen und Tonkopfgehäusen erwünscht. I
Kohlefaser selbst hat zwar einen hohen spezifischen Elastizitätsmodul und einen relativ hohen Eigenverlust,
sie muß jedoch durch ein synthetisches Harz zu einem Verbundmaterial gebunden werden, um daraus Formkörper
zu bilden. Die Zugabe von synthetischem Harz vermindert aber den spezifischen Elastizitätsmodul des
Verbundmaterials.
4fl Es gehören auch Formkörper als harzgebundene Graphitkörper für Trockenzellen zum Stand der Technik
(DE-AS 26 36 393). Für die Verwendung als Elektroden sollten die Graphitkörper eine hohe Querfestigkeit und
eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. - Die speziellen gewünschten Eigenschaften von Formkörpern
akustischer Instrumente sind dadurch aber nicht berührt.
Auch In der Masse eines bekannten phonographischen Aufzeichnungsträgers 1st einem thermoplastischen
Polymer, Insbesondere Vinylchlorldpolymerlsat, lediglich Ruß zur Erhöhung dessen elektrischer Leitfähigkeit
zugesetzt, wodurch eine Staub anziehende elektrostatische Aufladung vermieden werden soll, nicht aber, um die
weiter oben geschilderten akustischen Eigenschaften von Formkörpern zu beeinflussen, die als schwingende
Bauelemente in akustischen Instrumenten verwendet werden (US-PS 29 97 451).
Von der Anmelderin wurden schon Formkörper aus Jlner verkneteten Mischung von Graphitflocken und
einer hochmolekularen Verbindung, Insbesondere zur Verwendung als Membrane, rohrförmlge Arme oder
Tonkopfgehäuse vorgeschlagen. Unter der Verwendung solcher Massen geformte Formkörper, die an der Oberfläche
oxidiert und carbonislert werden können, sind vorgeschlagen in den DE-OS 28 53 022, 29 26 648,
29 33 434, 29 33 435 und 29 38 182. Diese Materlallen haben relativ geringes Gewicht und einen hohen Elastizitätsmodul
bei hohem Eigenverlust.
Zu der Erfindung gehört die Aufgabe, Formkörper der zuvor vorgeschlagenen Formmasse, die als Bauelemente
akustischer Instrumente verwendet werden, hinsichtlich geringem spezifischem Gewicht, hohem
Elastizitätsmodul und großem mechanischem Eigenverlust welter zu verbessern. Diese Formkörper sollen sich
durch besonders gute akustische Eigenschaften auszeichnen.
Diese Aufgabe wurde mit der In dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung gelöst.
Diese Formkörper zeichnen sich durch eine für schwingende Bauelemente akustischer Instrumente besonders günstige Kombination eines verbesserten Elastizitätsmoduls und eines erhöhten mechanischen Elgenverlusts aus.
Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Diese Formkörper zeichnen sich durch eine für schwingende Bauelemente akustischer Instrumente besonders günstige Kombination eines verbesserten Elastizitätsmoduls und eines erhöhten mechanischen Elgenverlusts aus.
Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß einem Herstellungsverfahren der Formkörper als Bauelemente akustischer Gegenstände wird eine
hochmolekulare Verbindung mit Graphitpulver und Ruß geknetet, das geknetete Gemisch wird zu einer Platte
f>5 ausgerollt, und dann wird die Platte zu dem betreffenden Formkörper geformt. Für eine Membran des konischen
oder kuppeiförmigen Typs oder ein Tcnkopfgehäuse kann die Platte in üblicher Welse geformt werden,
wie etwa durch Vakuumverformung, Luftdruckformung oder Formpressen. Wenn der Gegenstand ein rohrförmleer
Arm Ist, kann die Platte zu einem Zylinder gerundet werden. In jedem dieser Fälle kann der Formkörper
weiterhin einer Carbonisierung oder Graphitislerung unterzogen werden.
Die verwendeten hochmolekularen Verbindungen, die für Formkörper verwendet werden, sind Homopolymers
und Mischpolymere des Vittylchlorids wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Vlnylchlorid-Vlnylacetat-Mlscbpqlymer,
Vinylchlorid-Acrylnltrll-Mischpolymer, Vlnylidenchlorid-Acrylnltril-Mischpolymer sowie
Mischungen aus diesen. Eingeschlossen sind auch Mischungen von solchen Homopolymeren oder Mischpolymeren
mit einem gummiartigen Material wie etwa Acrylnltril-Butadien-Gummi. Von diesen werden als bevorzugt
angesehen Polyvinylchlorid und ein Vlnylchlorid-Vlnylacetat-Mischpolymer und Mischungen dieser mit
einem Acrylnitril-Butadien-Gumml.
Das eingesetzte Graphitpulver ist vom Flockentyp mit der Gestalt einer Scheibe von relativ großem Durchmesser
und geringer Dicke. Vorzugswelse haben diese Graphitflocken bzw. -plättchen eine durchschnittliche to
Korngröße von etwa 20 Mikron oder weniger, und besonders bevorzugt sind Größen von S Mikron oder
weniger.
Der Ruß kann Ofenruß, Kanalruß, Gasruß und dergleichen sein. Im allgemeinen hat Ruß eine Korngröße
unter 1 Mikron. Die bevorzugte Korngröße von Ruß beträgt 0,01-0,5 Mikron.
FQr die erfindungsgemäßen Formkörper werden 10-90 Gew.-% der Harzkomponente, welche das thetmoplastl- is
sehe Harz und das wahlweise beigefügte gummiartlge Material einschließt, gemischt mit 90-10 Gew.-°6 der
Kohlekomponente, welche Graphit und Ruß einschließt. Vorzugsweise werden 30-70 Gew.-96 der Harzkomponente
mit 70-30 Gew.-* der Kohlekomponente gemischt. Ruß wird in Mengen von 0,1-2 Gew.-Telle auf 1 Teil
Graphit verwendet. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Mengen von Ruß und Graphit im wesent-
f liehen gleich sind.
Nachstehend Ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar ζ,-.-^t
φ Flg. 1 einen Querschnitt durch eine Formmasse aus einer hochmolekularen Verbindung, welcher Graphit und
φ Flg. 1 einen Querschnitt durch eine Formmasse aus einer hochmolekularen Verbindung, welcher Graphit und
§?' Flg. 2 einen Querschnitt durch eine Platte, weiche durch Auswalzen der Masse nach Fig. 1 erhalten ist;
|| FI g. 3 einen Querschnitt durch eine aus der Platte nach FI g. 2 geformte Membran;
fe Flg. 4 schematisch eine Ansicht eines Tonarmsystems;
M Flg. 5 einen Axialschnitt durch einen rohrartigen Arm;
j| Flg. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-Vl der Flg. 5;
% Flg. 7 eine perspektivische Ansicht eines Tonkopfgehäuses; und
g FI g. 8 und 9 Schnitte nach den Linien VlII-VHI und IX-IX der FI g. 7.
% Die Formmasse für die Formkörper kann dadurch hergestellt werden, daß Anteile an Graphit und Ruß der
-·ί hochmolekularen Verbindung zugegeben werden. Ein geeigneter Weichmacher und/oder Stabilisator können
|I nach Wunsch hinzugefügt werden. Die Mischung wird mit einem Kneter oder einer Walze durchgeknetet,
£ während sie auf die Erweichungstemperatur der hochmolekularen Verbindung erhitzt wird, im allgemeinen auf
v$ eine Temperatur von 130-200° C. Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Masse Graphitflocken 2 und Ruß 3 In einer
f harzigen Matrix 1 In einer willkürlichen Verteilung. Tonkopfgehäuse, Tonabnehmerkörper oder andere Bauelemente
akustischer Instrumente können unmittelbar aus dieser gekneteten Masse durch Formpressen oder
ff Durckformung hergestellt werden.
■ Die geknetete Masse wird dann zu einer Platte 4 (Fig. 2) ausgewalzt. Das Auswalzen bewirkt, aaß diff
: Graphltflockerx 2 sich parallel zur Oberfläche der Platte 4 ausrichten, wodurch der Elastizitätsmodul und die
■ häuse, rohrartige Arme, Lautsprechergehäuse, Lautsprechertrichter oder Plattentellergehäuse hergestellt werden
f können, beispielsweise durch Vakuumverformung, Druckformung oder Formpressen.
a Die In Flg. 3 gezeigte Membran kann aus der Platte 4 durch ein geeignetes Verformungsverfahren hergestellt
> 11 hat konische Form. Die Platte 4 k-mn jedoch auch zu einer kuppeiförmigen Membran geformt werden. Das
• Formen erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 70-150° C oder in der Nähe des Erweichungspunkts des
■■'{ Kunstharzes.
\:' Flg. 4 ist eine schematische Darstellung eines Tonarmsystems. Ein rohrförmlger Arm 21 Ist bei einem Dreh-
Ϊ.Η punkt 22 schwenkbar geleert und trägt am hinteren Ende ein bewegbar montiertes Gegengewicht 23 sowie am so
ΐ vorderen Ende fest daran angebracht ein Tonkopfgehäuse 31.
.; Der rohrfCrmlge Arm 21 Ist aus der gewalzten Platte 4 hergestellt. Wie In FI g. 5 und 6 gezeigt, wurde die
ein Klebmittel verbunden sind. Die Graphitflocken 2 sind axial oder parallel zur Oberfläche des rohrartigen
Arms 21 ausgerichtet. Die Graphitflocken 2 und die winzigen Rußpartikel 3 sind gleichförmig über die Harz-
: matrize 1 verteilt.
z. B. durch Vakuumverformung, Druckverformung oder Formpressen.
: Flg. 7, 8 und 9 zeigen, daß die Graphitflocken 2 parallel zur Oberfläche der entstandener! Tonkopfgehäuses
: Flg. 7, 8 und 9 zeigen, daß die Graphitflocken 2 parallel zur Oberfläche der entstandener! Tonkopfgehäuses
31 ausgerichtet sind. Die gleichmäßige Verteilung der Graphitflocken 2 und Rußteilchen 3 innerhalb der Harzmatrize
Ist gleichfalls dargestellt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, das Tonkopfgehäuse 31 aus der
gekneteten Masse herzustellen.
In diesem Fall sind die Graphltflocken und die Rußpartikel auch gleichförmig In der Harzmatrize verteilt,
In diesem Fall sind die Graphltflocken und die Rußpartikel auch gleichförmig In der Harzmatrize verteilt,
aber die Graphitflocken sind nicht ausgerichtet.
Die Membran II, der rohrförmlge Arm 21 und das Tonkopfgehäuse 31 könnei. carbonislert oder graphltlsiert
Die Membran II, der rohrförmlge Arm 21 und das Tonkopfgehäuse 31 könnei. carbonislert oder graphltlsiert
werden, um Ihre Steifheit zu ei höhen.
Beispielswelse wird hljrzu die Membran In eine passende Abstützung eingesetzt, um eine unerwünschte
Beispielswelse wird hljrzu die Membran In eine passende Abstützung eingesetzt, um eine unerwünschte
gehaltene Membran wird dann allmählich In einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt, z. B. In Luft, auf eine
Temperatur von 250-350" C mit einer Rate von 1-10° C/Stunde, um eine Vorsinterung zu bewirken. Die
Membran wird während dieser Vorsinterung an Ihrer Oberfläche oxydiert und dadurch unschmelzbar gemacht.
Die unschmelzbare Membran kann dann carbonisiert werden durch Erhitzen in einer nichl-oxydierenden Atmo·
Sphäre oder Im Vakuum auf eine Temperatur von 1000-1500° C mit einer Rate von 10-20° C/Stunde. Graphitisieren
kann erfolgen durch Erhitzen der unschmelzbaren Membran auf eine Temperatur von 2000-3000° C unter
ahnlichen Bedingungen, wie sie beim Carbonisieren angewendet werden. Natürlich kann der rohrförmlgc Arm
und das Tonkopfgehäuse in gleicher Weise carbonisiert oder graphltlslert werden wie die Membran. Carbonisieren
und Graphitisieren erhohen den Elastizitätsmodul des geformten Gegenstandes.
Eine Formmasse wurde hergestellt durch Kneten der folgenden Bestandteile zwischen Walzen und bei einer
Temperatur von etwa 150° C.
Bestandteile | üewlchtstcllc |
90/10 Vinylchlorld-Vinylacetat-Mlschpolymer | 100 |
Blelstearat (Stabilisator) | 2 |
Butyl-Phthalyl-Butyl-Glycolat (Weichmacher) | 10 |
Graphltflocken | 130 |
RuO | 70 |
Das geknetete Gemisch wurde zu einer Platte mit einer Dicke von 100 Mikron ausgewalzt.
Die Platte wurde dann durch Vakuumverformung konisch gestaltet In Form einer Membran.
Beispiel 2
Bestandteile Gewichtstellc
Bestandteile Gewichtstellc
90/10 Vlnylchlorld-Vlnylacetat-Mlschpolymer 100
*■ Graphltflocken 180
Ruß 20
Die obigen Bestandteile wurden geknetet, ausgewalzt und dann zu einer Gestalt geformt, wie es bei Beispiel I
beschrieben ist.
Beispiel 3
Bestandteile Cewlchtstelle
Bestandteile Cewlchtstelle
<0 Ruß 100
Die obigen Bestandteile wurden geknetet, ausgewalzt und dann zu einer Gestalt geformt, wie In Beispiel I
beschrieben.
einer Rate von 1-10° C/Stunde erhitzt wurde, um eine Vorsinterung zu erzielen bzw. das Muster unschmelzbar
zu machen. Dann wurde der unschmelzbar gemachte Formkörper durch Erhitzen In einer nicht-oxydlerenden
Der gemäß dem Beispiel 1 geformte Formkörper wurde anschließend graphitislert. Zu diesem Zweck wurde
der Formkörper vorgesintert, wie bei Beispiel 4 beschrieben. Danach wurde der unschmelzbare Formkörper
gesintert durch Erhitzen Sn einer nicht-oxydierenden Atmosphäre auf eine Temperatur von etwa 2500° C.
IiIn Vlnylchlorld-Vlnylacetal-Mlschpolymer und Graphitpulver wurden gemischt und geknetet bei einem
(icwlchtsvcrhältnls von I : 2. Die sich ergebende Innige Mischung wurde zu einer Platte ausgewalzt. In welcher
die Graphltflockcn parallel zur Oberfläche ausgerichtet waren. Die Platte wurde dann zu einem Formkörper
geformt. Messungen wurden durchgeführt nach dem Formen (6A), nach Oxydation (6B) und nach Carbonisation
(6C).
D.i Ergebnisse sind In der nachstehenden Tabelle gezeigt. Im Vergleich zu Eigenschaften konventioneller
Materlallen.
Dichte, ρ | Youngscher | Spezifischer | Eigenverlust |
Modul. E | Elastizitäts | ||
modul. /ETp | |||
kg/m' | X 1010 N/m2 | x 10J m/sec | tan 6 |
Beispiel 2
Beispiel 3
Beispiel 4
Beispiel 5
Beispiel 6 A
Beispiel 6 B
Beispiel 6 C
Beryllium
Titan
Beispiel 3
Beispiel 4
Beispiel 5
Beispiel 6 A
Beispiel 6 B
Beispiel 6 C
Beryllium
Titan
Aluminium
Kraftpapier
Kraftpapier
1800 1500 1700 1700 1800 1800 1800 1800 4390 2690 570
6,0
2,0
8,0
12,0
5,9
8,8
15,7
23,0
11,9
7,1
0,2
4,8 5,8 3,6 6,8 8,3 5,7 7
9,3 11,3 5,2 5,1 1,9
0,10 0,05 0.25 0,05 0.03 0,05 0,02 0,015
0,005 0,003 0,003 0,10
20
25
30
Wie sich aus der Tabelle ergibt, haben die erfindungsgemäßen Formkörper geringes Gewicht und einen hohen
Higcnvcrlust wegen der Zugabe von Ruß. Die spezifischen Elastizitätsmodule der Formkörper gemäß den
Beispielen I und 2 sind vergleichbar denjenigen von Titan und Aluminium, während Ihre Eigenverluste um das
lOfache oder mehr größer als die von Titan und Aluminium sind und Im wesentlichen dem von Papier
vergleichbar sind. Beispiel 4 zeigt, daß die Carbonisierung den Elastizitätsmodul des Formkörpers verdoppelt,
und Beispiel 5 zeigt, daß die Graphltlslerung den Elastizitätsmodul des Formkörpers verdreifacht, obwohl der
Elgenvcrlust etwas vermindert 1st. Beispiel 3 zeigt, daß ein Formkörper aus einer Formmasse, welche ein
gummiartiges Material zusätzlich zu dem thermoplastischen Kunststoff enthält, einen verringerten Elastizitätsmodul
und Infolgedessen einen verminderten spezifischen Modul ergibt, der geringer als diejenigen von Metallen
Ist aber höher als der von Papier, während der Eigenverlust groß genug 1st, um die Verringerung des spezifischen
Moduls zu kompensieren. Dies bedeutet, daß eine Membran gemäß Beispiel 3 eine gute Wiedergabe bis
zu einem höheren Frequenzbereich erreichen kann als übliche Papiermembranen.
Ein Vergleich von Beispiel I mit Beispiel 6A zeigt, daß der Eigenverlust durch Zugabe von Ruß zu einer
Mischung von thermoplastischem Kunststoff und Graphit verbessert wird. Ein Vergleich von Beispiel 4 mit
Beispiel 6C zeigt, daß der Eigenverlust durch Zugabe von Ruß erheblich vergrößert wird, und zwar auch nach
der Carbonisierung.
Obwohl die gemäß den obigen Beispielen geformten Formkörper Membranen sind, versteht es sich, daß
rohrartige Arme und Tonkopfgehäuse In gleicher Weise mit gleichen Ergebnissen erhalten werden können.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß Formkörper gemäß der Erfindung geringes Gewicht,
hohe Steifigkeit, einen hohen spezifischen Elastizitätsmodul und erhöhten Eigenverlust aufweisen. Die wesentlichen
Komponenten der Formkörper sind hochmolekulare Verbindungen, Graphitpulver und Ruß, die alle im
Handel erhältlich und billig sind. Die zur Herstellung verwendete Formmasse läßt sich leicht zu dem gewünschten
Formkörper verformen durch Anwendung einer bekannten geeigneten Formtechnik. Die Eigenschaften des
Fonnkörpers lassen sich steuern durch Wahl des Mischungsverhältnisses und der Komponenten. Bevorzugte
Formmassen enthalten 10-90 Gew.-% Polyvinylchlorid oder ein Vlnylchlortd-Vinylacetat-Mlschpolymerisat und
90-iO Gew.-* an Graphltflocken plus Rußpartikeln in einer Größe von weniger als 1 Mikron. Dabei beträgt der
Rußgehalt 0,1-2 Anteile je Anteil Graphltflocken. Es lassen sich daher in akustischen Geräten zu verwendende
Bauelemente wie Membranen, rohrartige Arme und Tonkopfgehäuse von hoher Qualität mit geringen Kosten
herstellen.
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Claims (4)
1. Formkörper zur Verwendung als Bauelement In akustischen Instrumenten auf der Basis von mit RuO
gefülltem Vlnylchlorid-Polymerisat. dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper als zusätzlichen:
Füllstoff flockigen Graphit enthalt. ;·
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Formkörper enthaltenen'
Graphitflocken parallel zur Oberfläche des Formkörpers ausgerichtet sind.
3. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich ein
kautschukartiges Material enthält.
ίο
4. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper
carbonlsiert oder graphltislert worden ist.
S. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper
als Membran, rohrartiger Arm für akustische Instrumente oder als Tonkopfgehäus? ausgebildet Ist.
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JP3326279A JPS6048801B2 (ja) | 1979-03-23 | 1979-03-23 | ア−ムパイプ |
JP54033263A JPS6056360B2 (ja) | 1979-03-23 | 1979-03-23 | 音響機器用振動板 |
JP6395779A JPS55127445A (en) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Molding material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3011056A1 DE3011056A1 (de) | 1980-10-02 |
DE3011056C2 true DE3011056C2 (de) | 1985-05-02 |
Family
ID=27459761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country | Link |
---|---|
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GB (1) | GB2046274B (de) |
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-
1980
- 1980-03-20 GB GB8009358A patent/GB2046274B/en not_active Expired
- 1980-03-21 DE DE19803011056 patent/DE3011056C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3011056A1 (de) | 1980-10-02 |
GB2046274B (en) | 1983-03-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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D2 | Grant after examination | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |