DE3147941C2 - Kalottenförmige Lautsprechermembran und Verfahren zur Herstellung einer solchen Lautsprechermembran - Google Patents

Kalottenförmige Lautsprechermembran und Verfahren zur Herstellung einer solchen Lautsprechermembran

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Abstract

Eine kalottenförmige Lautsprechermembran, bestehend aus einem Substratgewebe (17) aus Kunstfasern, einem Polyurethanelastomerfilm (13), welcher dem Substratgewebe die notwendige Luftdichtigkeit verleiht, und einem viskoelastischen Kunstharzkleber (14), welcher das Gewebe und den Film zum Aneinanderhaften bringt.

Description

Die Erfindung betrifft eine kalottenförmige Lautsprechermembran nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Lausprechermembran.
Herkömmliche kalottenförmige Lautsprechermembranen werden im wesentlichen auf zweierlei Art hergestellt, damit das Substrat die für die Membrangestalt erforderliche Formfestigkeit und Luftdichtigkeit erhält.
Bei Verwendung eines Substratgewebes aus synthetischen Fasern wird das Substratgewebe in Kalottenform gebracht durch Einwirkung von Hitze. Auf diese Weise wird bezweckt, daß das Gewebe seine Form beibehält unter Ausnutzung der thermoplastischen Eigenschaften der synthetischen Fasern des Gewebes. Zur Erhöhung der Formstabilität ist es außerdem üblich, das Substratgewebe in eine Lösung eines Phenolharzes einzutauchen und die wärmehärtenden Eigenschaften des Harzes auszunutzen. Bei Verwendung eines Substratgewebes aus Naturfasern ist es jedoch problematisch, die Aushärteeigenschaften des Phenolharzes zur Erzielung von Formstebilität auszunutzen. Die Luftdichtigkeit wird dem Substratgewebe beispielsweise durch vinen Oberzug verliehen, z. B. durch Beschichten des Substratgewebes mit einer Emulsion eines Acrylats.
Bei der Beschichtung mit einer Harzemulsion zur Erzielung von Luftdichtigkeit ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich einer gleichförmigen Dicke der Membran. Hieraus ergibt sich eine ungleichförmige Elastizität der Membran, so daß eine bestimmte partielle Resonanz im Bereich einer Partialschwingung auftritt Wenn das Substratgewebe aus Naturfasern große Machen bzw. Öffnungen aufweist, besteht die Gefahr, daß die Harzlösung von der Rückseite des Gewebes durchsikkert. Man benötigt daher ein dickes Substratgewebe kompakter Struktur. Hieraus resultiert jedoch eine Erhöhung des Gewichtes der Membran und damit eine verringerte akustische AbStrahlungswirkung. Außerdem ist es nicht möglich, das Substratgewebe mit einer Dicke zu beschichten, die größer ist als die Dicke des Substrats. Demzufolge !*t die Dicke der Beschichtung bzw. des Überzugs begrenzt
Zur Vermeidung dieser Nachteile sind aus der US-PS 41 40 203 eine eingangs genannte kalottenförmige Lautsprechermembran und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt, bei denen ein Polyurethandastomerfilm mit einem Substratgewebe aus natürlichen oder synthetischen Fasern durch Anwendung von Hitze und Druck verbunden wird. Da der Film eine gleichförmige Dicke aufweist, ergeben sich bei der Beschichtung bzw. beim Aufbringen des Überzugs die vorstehenden Nachteile nicht.
Beim letztgenannten Verfahren werpf.n das Substratgewebe und der Film durch Hitze und Druck miteinander verbunden. Selbst wenn man einen erhöhten Druck anwendet, besteht die Membrananordnung aus zwei Schichten. Hieraus ergibt sich die Schwierigkeit, daß beim Schwingen der Membrananordnung es nicht möglich ist, daß die Ausbreitung der Schwingung an der Verbindungsstelle zwischen Substratgewebe und dem Film kontinuierlich und glatt erfolgt
In der Fig.4 sind die akustischen Eigenschaften aufgezeichnet, welche sidi aus Versuchen an einer Lautsprechermembran ergeben haben, welche nach dem letztgenannten Verfahren hergestellt worden ist In dieser Figur bedeuten A den Schalldruck und B zweite Harmonische. Die zweiten Harmonischen B besitzen 7OdB bei 90 Hz. Dies bedeutet eine erhebliche Verzerrung des Schalls aufgrund von Partialschwingungen. Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt, welche zeigten, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß das Substratgewebe und der Polyurethanelastomerfilm direkt miteinander durch Hitze und Druck verbunden sind, um eine Membrananordnung aus zwei Schichten zu bilden.
Es wurden außerdem Versuche angestellt, bei denen anstelle der Anwendung von Hitze und Druck bei der Verbindung des Substratgewebes und des Polyurethanelastomerfilms das Gewebe und der Film mit Hilfe eines Klebstoffs, beispielsweise eines Epoxydharzes, verbunden werden.
Die F i g. 5 zeigt die akustischen Eigenschaften, welche versuchsweise für eine Lautsprechermembran ermittelt wurden, die hergestellt ist aus einem Substratgewebe aus synthetischen Fasern und aus einem Polyurethanelastomerfilm, die durch einen nicht viskoelastischen Klebstoff miteinander verbunden sind.
Aus der Figur ist zu ersehen, daß, obgleich der Schalldruck A' fast das gleiche Verhalten aufweist wie in Fig.4 die zweiten Harmonischen B' bei 900 Hz 59 dB aufweisen. Mgt: erzielt daher eine nur schwache Verringerung der Schallverzerrung.
Eine wesentliche Verbesserung wurde daher in der Praxis noch nicht erzielt
Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile, eine kartenförmige Lautsprechermembran und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen mit einer wesentlich verringerten Neigung zur Verzerrung bei den Harmonischen aufgrund regelwidriger Schwingungen bzw. partieller Resonanz im Bereich von Partialschwingungen.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig gelöst durch die im Anspruch 1 sowie verfahrensgemäß durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale. Die Urt'eransprüche kennzeichnen verteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Aus der DE-OS 25 00 397 ist eine Membran für einen elektroakustischen Wandler bekannt, die aus einer mittleren Schicht, weiche einen hohen Eigenverlustfaktor aufweist, und aus äußeren Schichten und mit niedrigem Eigenverlustfaktor besteht Ein derartiger Membranaufbau ermöglicht die Steuerung der Resonanzamplitude bis in einen relativ hohen Frequenzbereich.
Um die Resonanzamplitude der beiden äußeren Schichten zu steuern, ist es notwendig, daß die Dicke der Zwischenschicht vierzig- bis fünfzigmal größer ist als die Dicke der jeweiligen äußeren Schicht Dadurch, daß man das Dickenverhältnis der Zwischenschicht gegenüber der oberen und unteren Schicht in der Entgegenhaltung groß bemißt, wird erzielt, daß der Eigenverlustfaktor der Gesamtmembran ebenfalls groß wird.
Der visk».elastische Kunstharzkleber, welcher bei der Erfindung zur Anwendung kommt, dient nicht zur Erhöhung des Eigenverlustfaktors der gesamten Lautsprechermembran. Der Eigenverlustfaktor des viskoelastischen Kunstharzklebers ist nämlich im wesentlichen der gleiche wie der des Polyurethanelastomerfilms. Ferner ist bei der Erfindung im Gegensatz ζ jr DE-OS 25 00 397 die Dicke des viskoelastischen Kunstharzklebers in der gleichen Größenordnung bemessen wie die Dicke des Polyurethanelastomerfilms. Obgleich bei der Erfindung der Kunstharzkleber aur einem viskoelastischen Material besteht leistet dieser keinen Beitrag zur Steuerung der Resomnzamplitude des Polyurethanelastomerfilms. Ferner ist die Dehnungszahl (Youngscher Modul) des Polyurethanelastomerfilms bei der Erfindung bedeutend geringer als der der äußeren Schichten in der DE-OS 25 00 397. Im Vergleich zu den äußeren Schichten der bekannten Membran besitzt der Polyurethanelastomerfilm bei der Erfindung keine hohe Elastizität.
Durch die Erfindung wird eine kalottenförmige Membran für einen Lautsprecher geschaffen, die ein Substratgewebe aus Kunstfasern besitzt, an welchem ein Polyurethanelastomerfilm anhaftet Hierzu wird als Klebstoff ein viskoelastischer Kunstharzkleber verwendet, durch den der Film elastisch am Substratgewebe zum Haften gebracht wird. Wie im vorstehenden erwähnt, hat sich herausgestellt, daß bei dem Verfahren, bei welchem das Sub»tritgewebe mit dem Film durch Klebstoff miteinander zur Membran verbunden wurde, die Schallverzerrung nicht wesentlich verringert werden konnte. Es wurde vermutet daß dies auf eine Behinderung der Schwingungsausbreitung vom Substratgewebe auf den Polyurethanelastomerfilm zurückzuführen ist. Als Grund hierfür wurde ferner die direkte bzw. starre Verbindung zwischen dem Substratgewebe und dem Polyurethanelastomerfilm betrachtet
Von diesen Überlegungen ausgehend, erfolgte der erfinderische Entschluß, zwischen dem Substratgewebe und dem Film anstelle der Verbindung durch Hitze und Druck einen viskoelastischen Kunstharzkleber mit bestimmten Eigenschaften zu verwenden und auch den Film in bestimmter Weise auszubilden. Dabei wurde berücksichtigt daß die beiden Komponenten im wesentlichen gleichförmige Dicke aufweisen und miteinander zu verbinden sind.
Da der Polyurethanelastomerfilm am Substratgewebe aus synthetischen Fasern mit Hilfe des viskoelastischem Kunstharzklebers, welcher Elastizität aufweist, zum Haften gebracht wird, können j?s Substratgewebe und der Film elastisch miteinander verbunden werden, Hierdurch wird eine glatte Ausbreitung der Schwingung vom Substratgewebe auf den Film aufgrund der Elastizität des dazwischen liegenden viskoelas>iischen Kunstharzklebers gewährleistet.
Die r i g. 3 zeigt die akustischen Eigenschaften eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Zeichnung zeigt, daß wegen verringerter Partialschwingung die zweiten Harmonischen B" 50 dB bei 900 Hz aufweisen. Das bedeutet, daß der von der Membran bei 900 Hz abgestrahlte Schall lediglich etwa '/to der Verzerrung einer herkömmlichen Membran, für welche die Ergebnisse in Fig.4 gezeigt sind, aufweist. In der Fig.3 ist mit A "der Schalldruck gezeigt
Durch den Polyurethanelastomerfilm wird dem Substratgewebe aus Kunststoffasern nicht nur Luftdichtigkeit verliehen, sondern es wird auch die Formstabilität des Gewebes aus Kunstfasern bei verringertem Her-Stellungsaufwand gewährleistet.
Da sich der Polyurethanelastomerfilm in jeder gewi'nschten Dicke herstellen läßt, kann die Flexibilität der Membran leicht auf die gewünschte Anforderung eingestellt werden.
Aus Herstellungsgründen werden bei der Erfindung Substratgewebe aus Kunststoffasern verwendet.
Wenn beispielsweise ein Seidengewebe als Substratgewebe verwendet wird, verwendet man in herkömmlicher Weise zur Gewährleistung der Formstabilität des Gewebes ein Phenolharz. Wenn jedoch dieses Phenolharz in herkömmlicher Weise wärmebehandelt wird, schmilzt bei der Bchandlungstemperatur der Polyurethanelastomerfilm.
Demgemäß ist es notwendig, die beiden Membrankomponenten zusammen bei einer niedrigen Temperatur bei der Formgebung zu behandeln, bzw. das mit dem Phenolharz imprägnierte Substratgewebe unter Druck und Temperatur bei der gleichen Temperatur zu behandeln um ein kalotteriförmiges Substratgewebe zu erhalten und daraufn;·, den Polyurethanelastomerfilm bei verringerter Temperatur auf das Gewebe aufzupressen. Hieraus ergibt sich jedoch eine nur niedrige Herstellungsgeschwindigkeit und außerdem wird ein Herstellungschritt mehr notwendig. In beiden Fällen ist es unmöglich, Lautsprechermembrane mit geringem Herstellungsaufwand und .iiit hervorragenden akustischen Eigenschaften herzustellen.
In vorteilhafter Weise wird daher bei der Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran mit hervorragenden akustischen Eigenschaften geschaffen.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung der Lautsprechermembran wird in einem ersten Verfahrensschritt zunächst eine Schicht eines viskoelastischen Kunstharzklebers auf eine Oberfläche eines Polyurethanelastomerfilms aufgeformi. In einem zweiten Verfahrensschritt werden der Polyurethanelastomerfilm und das Substratgewebe aus Kunstfasern aneinander zum Haften gebracht, wobei die Kleberschicht dazwischen angeordnet wird und auf diese Weise wird ein Membrangrundmaterial geschaffen. In einem dritten Verfahrenssehritt wird das Membrangrundmaterial kalottenförmig verformt unter Anwendung von Hitze und Druck.
Durch dieses Verfahren wird eine Membran für Lautsprecher geschaffen, welche hervorragende Eigenschaften aufweist.
Anhand der Figuren wird die Erfindung noch naher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in Seitenansicht in teilweise vertikal geschnittener Darstellung schematisch einen Herstellungsgang für ein Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht in vertikalem Schnitt einer kartenförmigen Lautsprechermembran;
F i g. 3 eine Kurvendarstellung der akustischen Eigenschaften eines Ausführungsbeispiels;
F i g. 4 eine Kurvendarstellung der akustischen Eigenschaften einer herkömmlichen Lautsprechermembran und
F i g. 5 eine Kurvendarstellung der akustischen Eigenschaften einer gegenüber der herkömmlichen Lautsprechermembran verbesserten Ausführungsform.
In den Figuren ist eine Lautsprechermembran sowie ein Verfahren zur Herstellung der Lautsprechermembran im einzelnen dargestellt.
111 UCI l; Ig. I VVIIU ClIIC 1 VIJUIVUIaIIbIaAtVIIiVIlUJUlIg
(»Hilac 3090«, Warennamen eines Produkts der Fa. Toyo Polymer Co- Ltd.) tO auf eine Oberfläche vom Papier 9 insbesondere Abziehpapier aufgebracht, wobei das Papier 9 fortlaufend von einer Vorratsrolle abgezogen wird.
Der Überzug wird mit Hilfe eines Abstreichmessers 11 auf eine gleichförmige Dicke bemessen und anschließend in einem Infrarottrockner 12 getrocknet, so daß sich auf der Oberfläche des Papiers 9 ein Polyurethanelastomerfilm 13 mit einer Dicke von etwa 5 bis 35 μπι, insbesondere 20 bis 30 μπι bildet. Der Überzug wird bei etwa 1200C 1 bis 1,5 min getrocknet. Der Überzug kann auch rasch getrocknet werden.
Anschließend wiro ein Polyurethankleber (z. B.»Hilac AD«, ein Warennamen für ein Produkt der Fa. Toyo Polymer Co, Ltd) 14 als ein viskoelastischer Kunstharzkleber auf die Oberfläche des Polyurethanelastomerfilms 13 aufgebracht Der Überzug wird mit Hilfe eines Abstreichmessers 15 mit [»leicher Dicke ausgebildet und es wird eine Kleberschicht 16 gebildet, weiche eine Dicke von etwa 5 bis 15 μΐη aufweist Ein Gummikleber kann ebenfalls als viskoelastisches Kunstharz verwendet werden, um die gleiche Wirkung hervonturufen.
Ein Substratgewebe 17, welches fortlaufend von einer Vorratsrolle abgezogen wird, wird anschließend auf dem Polyurethanelastomerfilm 13 aufgelegt, so daß die Kleberschicht 16 zwischen dem Gewebe 17 and dsm Film 13 zu liegen kommt Das Substratgewebe 17 und der Film 13 werden mit Hilfe von Wahlen 18 aufeinander gepreßt und in einem Infrarottrockner 19 getrocknet. Auf diese Weise werden das Gewebe und der Film vollständig zum Haften aneinander gebracht und bilden ein Membrangrundmaterial 20.
Das Membrangrundmaterial 20 wird dann von dem Abziehpapier 9 abgelöst, bevor es durch den Trockner 19 getrocknet wird.
Bevor das Substratgewebe 17 an der Schicht 16 des Klebers 14 zum Anhaften gebracht wird, werden etwa
ίο 30% bis 80% bevorzugterweise 70% der im Kleber vorhandenen Lösungsmittelmenge verdampft. Sobald das Substratgewebe 17 am Film 13 haftet, drängt der Kleber 14 teilweise in die Maschen bzw. öffnungen des Gewebes 17, so daß das Gewebe am Polyurethanelastomerfilm 13 haftet. Die aus dem Substratgewebe t7 und dem Film 13 bestehende Anordnung wird im Trockner 19 bei 1200C 1 bis 2 min getrocknet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird das Membrangrundmaterial 20, welches vom Abziehpapier 9 gelöst ist, fortlaufend den "werkzeugen 2\ä und 21B zur Formgebung zugeführt. Zur Erzielung einer erhöhten Herstellungsgeschwindigkeit ist es jedoch von Vorteil, das Membrangrundmaterial 20 zunächst aufzuwickeln und dann von dieser Rolle zur Formgebung den Werkzeugen 21A und 21flzuzuschüren.
Um ein Erzeugnis mit geringem Gewicht zu erzielen, kann als Substratgewebe 17 ein dünngewirktes Gewebe mit grober Textur, das formbar ist, verwendet werden, wie es beispielsweise unter dem Warennamen »SHA
jo Nr. 733« als Produkt der Firma Toray Industries, Inc. vertreten wird. Dieses Gewebe besitzt eine Dicke von 0,1 mm, ein Gewicht von 31 g/m2 uno. ist hergestellt aus Frotteegarnen, die jeweils zusammengesetzt sind und aus sechs 30-Denier Polyesterfilaments durch Tuchbindung der Garne (100 Ketten und 89 Durchschüsse pro inch, d. h. pro etwa 2,5 cm).
Das Membrangrundmaterial 20, welches durch anein-
■tn/larlanan A**c Df%lui ll*OtK Q T\t*\a C t/MTI Arf illTlC Π ΙΙΠΗ Hf*C
Substratgewebes 17 gewonnen wird, besitzt eine Dicke von 0,12 bis 0,13 mm und ein Gewicht von 80 g/m2.
Das Membrangrundmaterial 20 wird durch die Formwerkzeuge 2\A und 215 in eine Kalottenform gepreßt bei einer Temperatur von 170°C während 20 bis 30 Sekunden. Auf diese Weise wird die kalottenförmige Membran für Lautsprecher, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, erhalten.
Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die Polyurethanelastomerlösung 10 auf das Abziehpapier 19 aufgebracht. Es ist jedoch auch möglich, einen Polyurethanelastomerfilm, der zusammen mit dem Abziehpapier auf eine Trommel gewickelt ist, von dieser abzuwickeln und zu verwenden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Polyurethankleber 14 auf den Film beim Abwickeln des Films von der Trommel aufgebracht
Die Fig.2 zeigt die kalottenförmige Membran im vertikalen Schnitt Das Substratgewebe 17 und der Polyurethanelastomerfilm 13 haften elastisch aneinander, wobei der Polyurethankleber 14 zwischen beiden angeordnet ist und als viskoelastischer Kunstharzkleber wirkt
Bezüglich der physikalischen Eigenschaften besitzt der Polyurethanelastomerfilm, welcher beim Ausführungsbeispiel verwendet werden kann, ein Yung-Modul von 1 bis 50 χ Wdyn/cm2 und einen Eigenverlustfaktor (tan O) von 0,2 bis 0,5. Der Polyurethankleber bzw. Gurnmikleber besitzt einen Yung-Modul von 0,5 bis 50 χ 1 OMyn/cm2 und einen Eigenverlustfaktor (tan δ) von 02 bis 0,5.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Kalottenförmige Lautsprechermembran mit einem Substratgewebe aus Kunstfaser und einem durch Klebung am Substratgewebe haftenden Polyurethanelastomerfilm, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanelastomerfilm (13), der eine Dicke von 5 bis 35 μΐη und einen Eigenverlustfaktor von 0,2 bis 0,5 aufweist, mittels eines viskoelastischen Kunstharzklebers (14), der eine Dicke von 5 bis 15 μπι und einen Eigen Verlustfaktor von 0,2 bis 0,5 besitzt, am Substratgewebe (17) haftet
Z Lautsprechermembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der viskoelastische Kunstharzkleber (14) ein Polyurethankleber ist.
3. Lautsprechermembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der viskoelastische Kleber (14) ein Gummikleber ist
4. Lautsprechermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dsdurch gekennzeichnet, daß das Substratgewebe ("i?) eine Tuchbindung aus Polyester ist,
5. Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen ersten Verfahrensschritt, bei dem eine Schicht aus einem viskoelastischen Kunstharzkleber auf einer Oberfläche eines Polyurethanelastomerfilms gebildet wird;
einen zweiten Verfahrensschritt, bei dem der Polyurethanelastomerfilm und ein Substratgewebe aus Kunstfaser mittels einer dazwischen angeordneten Kleberschicht ?.u einem Membrangrundmaterial miteinander durch Aneinanderhaften verbunden werden und
einen dritten Verfahrenssohritt, bei dem das Membrangrundmaterial unter Anwendung von Hitze und Druck kartenförmig verformt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanelastomerfilm auf der Oberfläche eines Abziehpapiers vor der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanelastomerfilm und das Substratgewebe im zweiten Verfahrensschritt mittels Rollen aufeinandergepreßt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem dritten Verfahrensschritt das Membrangrundmaterial durch Erhitzung in einem Ofen getrocknet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Membrangrundmaterial in einem Ofen mit einer Innentemperatur von 80°C bis 12O0C durch Erhitzen getrocknet wird und im dritten Verfahrensschritt bei 1600C bis 230°C verformt wird.
DE3147941A 1980-12-03 1981-12-03 Kalottenförmige Lautsprechermembran und Verfahren zur Herstellung einer solchen Lautsprechermembran Expired DE3147941C2 (de)

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