DE3147941A1 - Lautsprechermembran und verfahren zur herstellung von einer lautsprechermembran - Google Patents

Lautsprechermembran und verfahren zur herstellung von einer lautsprechermembran

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Description

Lautsprechermembran und Verfahren zur Herstellung von einer Lautsprechermembran
Die Erfindung betrifft eine Lautsprechermembran, insbesondere eine kalottenförmige Lautsprechermembran sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Membran.
Herkömmliche kalottenförmige Lautsprechermembranen werden im wesentlichen auf zweierlei Art hergestellt um dem Substrat für die Membrangestalt Formfestigkeit und Luftdichtigkeit zu verleihen.
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 Aushärteigenschaften des Phenolharzes zur Erzielung von Formstabilität auszunutzen. Die Luftdichtigkeit wird dem Substrätgewebe beispielsweise durch einen Überzug 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 Boreich einer Part ia!schwingung auftritt. Wenn das Substratgewebe aus Naturfasern große Maschen bzw. Öffnungen aufweist, besteht die
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Gefahr, daß die Harz lösung von der Rückseite des Gewebes durchsickert. 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 ist die Dicke der Beschichtung bzw. des Überzugs begrenzt.
1Zw Verm@idy.ng dieser Nachtoll ο ist eän Beschichtungsverfahren beispielsweise aus der US-PS 41 40 203 bekannt, bei dem ein Polyurethanelastomerfilm 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 werden 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 FIg04 sind die akustischen Eigenschaften aufgezeichnet, welche sich 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 70 dB bei 90 Hz. Dies bedeutet eine erhebliche Verzerrung des Schalls aufgrund von Partialschwingungen.
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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 wurden.
Die Fig. 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 Klebstoff miteinerander 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. Man 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 Lautsprechermembran zu schaffen mit hervorragenden akustischen Eigenschaften, insbesondere mit einer wesentlich verringerten Neigung zur Verzerrung bei den Harmonischen aufgrund regelwidriger Schwingungen bzw. partieller Resonanz im Bereich von Partialschwingungen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 vorrichtungsmäßig sowie im Anspruch 6 verfahrensmäßig angegebenen Merkmale, wobei in den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.
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 Kunstharzklebstoff 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 Substratgewebe mit dem Film durch Klebstoff miteinander zur Membran verbunden wurde, daß die Schallverzerrung nicht wesentlich verringert werden konnte. Es wurde vermutet, daß dies auf eine Behinderung der Schwingungsausbreitung vom Substratgewebe auf den Polyurthanelastomerfilm 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 bzw. durch einen Klebstoff, ein elastisches Material zu verwenden. Dabei wurde berücksichtigt, daß die beiden Komponenten im wesentlichen gleichförmige Dicke aufweisen und miteinander zu verbinden sind.
Hieraus ergab sich dann schließlich die erfinderische Lehre, die Membran für den Lautsprecher zu bilden aus einem Substratgewebe aus synthetischen Fasern, einem Polyurethanelastomerfilm und einem viSkoelastischen Kunstharzkleber.
Da der Polyurethanelastomerfilm am Substratgewebe aus synthetischen Fasern mit Hilfe des viskoelastischen Kunstharzklebers, welcher Elastizität aufweist, zum Haften gebracht wird, können das 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 viskoelastischen Kunstharzklebers gewährleistet.
Die Fig. 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 1/10 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 Herstellungsaufwand gewährleistet.
Da sich der Polyurethanelastomerfilm in jeder gewünschten Dicke herstellen läßt, kann die Flexibilität der Membran leicht auf die gewünschten unterschiedlichen Anforderungen 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
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Phenolharz in herkömmlicher Weise wärmebehandelt wird, schmilzt bei der Behandlungstemperatur der Polyurethanelastomerfilm. ·
Demgemäß ist es notwendig, die beiden Membrankomponenten zusammen bei einer niedrigeren 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 kalottenförmiges Substratgewebe zu erhalten und daraufhin den Polyurethanelastomerfilm bei verringerter Temperatur auf das Gewebe aufzupressen.
Hieraus ergibt sich jedoch eine nur niedrige Herstellungsgeschwindigkeit und außerdem wird ein Herstellungsschritt mehr notwendig. In beiden Fällen ist es unmöglich, Lautsprechermembrane mit geringem Herstellungsaufwand und mit hervorragenden akustischen Eigenschaften herzus teilen.
In vorteilhafter Weise wird daher bei der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran geschaffen mit hervorragenden akustischen Eigenschaften.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung der Lautsprechermembran wird in einem ersten Verfahrenes ehr itt zunächst eine Schicht eines viskoelastischen Kunstharzklebers auf eine Oberfläche eines Polyurethanelastomerfilms aufgeformt. In einem zweiten Verfahr enss ehr itt 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 Verfahrensschritt wird das Membrangrundmaterial kalottenförmig verformt unter Anwendung von Hitze und Druck.
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Durch dieses Verfahren wird eine Membran für Lautsprecher geschaffen, welche hervorragende Eigenschaften aufweist.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:
Fig.l In Seitenansicht in teilweise vertikal geschnittener Darstellung schematisch einen Herstellungsgang für ein Ausführungsbeispiel;
Fig.2 eine vergrößerte Seitenansicht in vertikalem Schnitt einer kalottenf or m igen Lautspr e eher membran;
Fig.3 eine Kurvendarstellung der akustischen Eigenschaften eines Ausführungsbeispiels;
Fig.4 eine Kurvendarstellung der akustischen Eigenschaften einer herkömmlichen Lautsprechermembran und
Fig.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.
In der Fig.l wird eine Polyurethanelastomer lösung ("Hilac 3090", Warennamen eines Produkts der Fa.Toyo Polymer Co., Ltd.) 10 auf eine Oberfläche vomPapier 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 μΐη, insbesondere 20 bis 30 μm bildet. Der Überzug wird bei etwa 120° C 1 bis 1, 5 min getrocknet. Der Überzug kann auch rasch getrocknet werden.
Anschließend wird ein Polyurethankleber (z.B. tt Hilac AD", ein Warennamen für ein Produkt der Fa. Toyo Polymer Co., Ltd.) 14 als ein viskoe lastischer Kunstharzkleber auf die Oberfläche des Polyurethanelastomerfilms 13 aufgebracht. Der Überzug wird mit Hilfe eines Abstreichmessers 15 mit gleicher Dicke ausgebildet und es wird eine Kleberschicht 16 gebildet, welche eine Dicke von etwa 5 bis 15 μ m aufweist. Ein Gummikleber kann ebenfalls als viskoe last is ches Kunstharz verwendet werden um die gleiche Wirkung hervorzurufen.
Ein Substratgewebe 17, welches fortlaufend von einer Vorratsrolle abgezogen wird, wird anschließend auf den Polyurethanelastomerfilm 13 aufgelegt, so daß die Kleberschicht 16 zwischen dem Gewebe 17 und dem Film 13 zu liegen kommt. Das Substratgewebe 17 und der Film 13 werden mit Hilfe von Walzen 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 30 % bis 80 % bevorzugterweise 70 % der im Kleber vorhandenen Lösungsmittelmenge verdampft. So-
bald 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 fest haftet. Die aus dem Substratgewebe 17 und dem Film 13 bestehende Anordnung wird im Trockner 19 bei 120° C 1 bis 2 min getrocknet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig.l wird das Membrangrundmaterial 20, welches vom Abziehpapier 9 gelöst ist, fortlaufend den Werkzeugen 21 A und 21 B 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 21 A und 2.1 B zuzuschüren.
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 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/m und ist hergestellt aus Frotteegarnen, die jeweils zusammengesetzt sind 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 aneinanderlegen des Polyurethanelastomerfilms 13 und des 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 21 A und 21 B in eine Kalottenform gepreßt bei einer Temperatur von 170 C während 20 bis 30 Sekunden. Auf diese Weise wird die kartenförmige
Membran für Lautsprecher, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, erhalten.
Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die P olyur ethane lastomerlösung 10 auf das Abziehpapier 9 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 P olyur ethan elastomerfiim, welcher beim Ausführungsbeispiel verwendet werden
8 2
kann, einen Yung-Modul von 1 bis 50 χ 10 dyn /cm und einen Eigenverlustfaktor (tan δ ) von 0,2 bis 0,5. Der Polyurethankleber bzw. Gummikleber besitzt einen Yung-Modul von 0,5 bis 50 X 10 dyn/cm und einen Eigenverlustfaktor (tan δ ) von 0,2 bis 0, 5.

Claims (10)

LIEDL NÖ'Tti, ZEiTlH '" 3 U 7 9 41 Patentanwälte Steinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 · Tel. 089/229441 ■ Telex: 05/22208 ONKYO KABUSHIKI KAISHA 1-go, 2-ban, NisshLn-cho, Neyagawa-shi, Osaka-fu, Japan Lautsprechermembran und Verfahren zur Herstellung von einer Lautspr e eher membran Patentansprüche:
1. Kalottenförmige Lautsprechermembran mit einem Substratgewebe aus Kunstfaser und einem durch einen Kleber am Substratgewebe haftenden Polyurethanelastomerfilm, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber als viskoelastischer Kunstharzkleber (14) ausgebildet ist, durch den das Substratgewebe (17) und der Polyurethanelastomerfilm (13) elastisch aneinander haften.
2. Lautspre eher membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der viskoe last is ehe Kunstharzkleber (14) ein Polyurethankleber ist.
3. Lautsprechermembran nach Anspruch 1, dadur eh gekennze ichnet, daß der viskoelastische Kleber (14) ein Gummikleber ist.
10 240 - N/Le
ο ο ο 6 e ο ο ·· βο *
»ο · · ο β ο β * β ο
»β β ο
4. Lautsprechermembran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanelastomerfilm (13) eine Dicke von 5 bis 35 μ m und der Polyurethankleber (14) eine Dicke von 5 bis 15 μ m aufweisen.
5. Lautsprechermembran nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substratgewebe (17) eine Tuchbindung aus Polyester ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Lautsprechermembran, 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 P olyur ethane las torn er film und ein Substratgewebe aus Kunstfaser mittels einer dazwischen angeordneten Kleberschicht zu einem Membrangrundmaterial miteinander durch Aneinanderhaften verbunden werden und
einen dritten Verfahrensschritt, bei dem das Membrangrundmaterial unter Anwendung von Hitze und Druck kalottenförmig verformt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadur ch gekennzeichnet, daß der Polyurethanelastomerfilm auf der Oberfläche eines Abziehpapiers vor der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanelastomerfilm und das Substratgewebe im zweiten Verfahrensschritt mittels Rollen aufeinander gepreßt werden.
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9. Verfahren nach Anspruch 8j dadur ch gekennzeichnet, daß vor dem dritten Verfahr ens schritt das Membrangrundmaterial durch Erhitzung Ln einem Ofen getrocknet wird,
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das MembrangrundmaterLaI in einem Ofen mit einer Innentemperatur von 80 C bis 120 C durch Erhitzen getrocknet wird und im dritten Verfahrensschritt bei 1600C bis 23O0C 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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