DE2500397A1 - Membran fuer elektroakustische wandlersysteme - Google Patents

Membran fuer elektroakustische wandlersysteme

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Description

Patentanwalt Diplom-Physiker
Reinfried Frhr. v. Schorlemer
D-35OO Kassel Brüder-Grimm-Platz 4 Telefon (O561) 15335
Josef Wilhelm Manger, 8725 Artist ein
Membran für elektroakustisch^ Wandlersysterne
Die Erfindung bezieht sich auf eine Membran für elektroakustisch^ Wandlersysteme, die aus einem in der linspannebene viskoelastischen Material besteht, das eine geringe Rückstellelastizität aufweist.
Membranen dieser Art sind aus der DT-PS 2 236 374 bekannt. Sie dienen dazu, ein elektroakustisch.es Wandlersystem zu schaffen, das praktisch keinen mechanischen Kraftspeicher beeitzt 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 (DT-PS 1 815 694) und kein schädliches Luftpolster vor oder hinter der Membran aufweist.
Die bekannte Membran besteht beispielsweise aus einem mit einer Dispersionslösung auf Butadienbasis imprägnierten Strickoder Kettenwirkstoff. Eine derartige Membran zeichnet sich durch eine große Brems- bzw. Widerstandshemmung bei vergleichsweise geringer Hemmung durch elastische Kräfte oder Trägheitskräfte aus, was beispielsweise zur Polge hat, daß die Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen übertragenen !Frequenzen bei der Betrachtung des Wandlers als Transmissionsglied praktisch unverändert bleiben.
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Die bisher zur Herstellung einer viskoelastischen Membranverwendet en Materialien 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.
Die erfindungsgemäße Membran ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mehrschichtkörper besteht, der wenigstens eine Schicht aus einem viskoelastischen Material mit einem innerhalb eines Temperaturbereichs von mehr als 10 0C nahezu gleichbleibenden maximalen Dämpfungsfaktor und wenigstens eine Schicht aus einer Folie mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 10 000 kg/cm 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,
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die durch Copolymerisation von Monomeren hergestellt werden, deren Homopolymerisate sich in ihrer Einfriertemperatur um mindestens 20 0O unterscheiden (BE-PS 598 603). 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-Copolymerisaten (DT-PS»en 1 301 662, 1 301 664, 1 301 und 1. 301 666) und andererseits Styrol/Acrylnitril, Styrol oder Methacrylsäuremethylester auf Copolymerisaten aus Vinylacetat, geeigneten Estern ungesättigter, polymerisierbarer Carbonsäuren und einer ungesättigten, copolymerisierbaren Säure (DT-PS 1 301 oder DT-OS'en 1 694 225 bis 1 694 228).
Die viskoelastische Schicht der erfindungsgemäßen Membran besteht vorzugsweise aus einem Pfropfpolymerisat von Methacrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethylester/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 0C bis 60 0C eine ihrem Maximalwert nahekommende Größe besitzen und die daher zu Membranen führen, die bei allen in einem Lautsprechersystem 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 Schichten aus der Folie, die z.B. eine normale Polyester- oder Polyvinylfluoridfolie sein kann.
Ein elektroakustiscb.es Wandlersystem mit einer derartigen Membran ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die
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Schwingspule mechanisch an eine der Folien gekoppelt ist.
Mit den erfindungsgemäßen Membranen lassen sich elektroakustische Wandlersysteme 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.
Um zu vermeiden, daß" die Membran bei Verwendung gewisser Folien elastisch, insbesondere zugelastisch in der Einspannebene wird und daher als Kraftspeicher wirken kann, wird in die Folie vorzugsweise ein Muster in Form von Oberflächendeformationen eingeprägt, 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 Propfpolymerisates nahezu allein durch Reibungskopplung verbunden sind.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der beiliegenden 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 O 0C bis 60 0C ein stark viskoelastisch.es Verhalten zeigt. Als viskoelastische Materialien eignen sich insbeson-
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dere 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 Elastizitätsmodul von mehr als 10 000 kg/cm 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 Millimeter 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 180 0C erhitzt und gleichzeitig oder danach mit einem konstanten Druck von beispielsweise drei bis vier Athmosphären 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.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    j/Membran für elektroakustisch^ Wandlersysteme, bestehend aus einem in der Einspannebene viskoelastischen Material, das eine geringe Rückstellelastizität aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mehrschichtkörper (1) besteht, der wenigstens eine Schicht (2) aus einem viskoelastischen Material mit einem innerhalb eines Temperaturbereichs von mehr als 10 0C 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. 2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das viskoelastische Material aus einem Pfropfpolymerisat von Methacrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethylester/ Acrylsäure auf yinylacetat/2-Äthylhexylacrylat/Dibutylmaleinat/Crotonsäure-Copolymerisat besteht.
  3. 3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einer Polyester-, Polycarbonat- oder Polyvinylfluoridfolie besteht.
  4. 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. 5. Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (2) eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,4 Millimeter und jede äußere Schicht (3,4) eine Schichtdicke von 0,01 bis 0,04 Millimeter aufweist.
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  6. 6. Elektroakustisches Wandlersystem mit einer an einem ortsfesten Teil befestigten und an eine Schwingspule gekoppelten Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einem Mehrschichtkörper (1) besteht, der wenigstens eine mit der Membran gekoppelte Schicht (3 oder 4) aus einer Folie mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 10 OOÖ kg/cm und wenigstens eine Schicht (2) aus einem viskoelastischen Material mit einem innerhalb eines Temperaturbereichs von mehr als 10 0C nahezu gleichbleibenden maximalen Dämpfungsfaktor aufweist.
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