扬声器振膜以及发声装置的制作方法

1.本发明涉及电声转换技术领域，更具体地，涉及一种扬声器振膜以及发声装置。


背景技术：

2.现有扬声器振膜多采用橡胶膜层(例如nbr、iir等)或者柔软的聚氨酯泡棉膜层。但是，上述材料的综合性能较差，例如密度大、耐热性能差、弹性回复率低等，导致扬声器振膜的响度低、高低温循环可靠性余量小。这种扬声器振膜无法满足扬声器的高功率化、防水以及高音质的要求。
3.因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本公开的一个目的是提供一种扬声器振膜的新技术方案。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种扬声器振膜。该扬声器振膜包括发泡热塑性尼龙弹性体制成的膜层，其中，发泡热塑性尼龙弹性体为聚酰胺嵌段a与聚醚或脂肪族聚酯软段b组成的共聚物通过发泡法制备而成的发泡体，所述聚酰胺嵌段a的质量百分数为10％-95％，所述发泡热塑性尼龙弹性体的玻璃化转变温度≤0℃，热可塑性温度为80℃-220℃。
6.可选地，发泡法采用发泡剂，所述发泡剂为氮气、二氧化碳、丁烷、偶氮化合物、亚硝基化合物、无机系化合物和联胺类中的至少一种。
7.可选地，所述发泡热塑性尼龙弹性体的断裂伸长率≥80％
8.可选地，所述发泡热塑性尼龙弹性体的拉伸强度为0.1mpa-50mpa。
9.可选地，所述发泡热塑性尼龙弹性体的密度为0.1g/cm
3-1g/cm3，孔隙率为10％-90％。
10.可选地，在所述发泡体中，泡孔的尺寸为10μm-200μm。
11.可选地，所述聚醚或脂肪族聚酯软段b的材料为脂肪族聚酯、聚乙二醇、聚己内酯、聚四氢呋喃醚、聚苯醚和聚环氧乙烷(或丙烷)中的至少一种；所述聚酯硬段a的材料为己内酰胺、二元酸和二元胺、十二内酰胺和ω-氨基十一酸中的至少一种。
12.可选地，所述膜层在10％应变后的弹性回复率≥80％。
13.可选地，还包括胶层，在180
°
剥离测试下，所述膜层与所述胶层之间的粘接力大于50g/25mm。
14.可选地，所述膜层的厚度为50μm-2000μm。
15.根据本公开的第二方面，提供了一种发声装置。该发声装置包括发声装置主体和上述的扬声器振膜，所述扬声器振膜设置在所述发声装置主体上。
16.根据本公开的一个实施例，该扬声器振膜具有耐温性良好、回弹性良好、密度小、振幅大的特点。
17.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其
优点将会变得清楚。
附图说明
18.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
19.图1是根据本公开的一个实施例的扬声器振膜与常规的橡胶振膜不同频率下响度的测试曲线(即spl曲线)。
20.图2是根据本公开的一个实施例的扬声器振膜与常规的泡绵振膜的谐波失真测试曲线。
具体实施方式
21.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
22.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
23.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
24.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
26.根据本公开的一个实施例，提供了一种扬声器振膜。该扬声器振膜包括发泡热塑性尼龙弹性体制成的膜层。
27.其中，发泡热塑性尼龙弹性体为聚酰胺嵌段a与聚醚或脂肪族聚酯软段b组成的共聚物通过发泡法制备而成的发泡体，所述聚酰胺嵌段a的质量百分数为10％-95％，所述发泡热塑性尼龙弹性体的玻璃化转变温度≤0℃，热可塑性温度为80℃-220℃。
28.聚酰胺嵌段a的含量越高，则分子链间的氢键密度越大，分子链的刚性越强，弹性体材料的玻璃化转变点越高，弹性体材料的耐低温性能变差，弹性体材料的强度升高，断裂伸长率降低。弹性体材料的发泡倍率越高，则弹性体材料的密度降低，孔隙率升高，强度降低，断裂伸长率下降。
29.在本公开实施例中，所述聚酰胺嵌段a的质量百分数为10％-95％。在该范围内，所述发泡热塑性尼龙弹性体的拉伸强度为0.1mpa-50mpa。该拉伸强度的发泡体材料，使得扬声器振膜的耐用性良好。
30.玻璃化转变温度越高，聚酰胺嵌段a质量含量越大，则弹性体材料的力学强度越大，弹性回复率越差。在本公开实施例中，玻璃化转变温度≤0℃。该玻璃化转变温度使得该扬声器振膜在常温下能够保持高弹态，回弹性良好。
31.优选地，所述发泡热塑性尼龙弹性体的玻璃化转变温度为-60℃
-ꢀ-
20℃。该这使得在环境温度低于0℃时，扬声器振膜工作时可以一直保持较好的弹性，从而扬声器表现出
较高的音质。同时，降低了在低温环境中扬声器振膜被破坏的风险，可靠性更高。
32.热可塑性温度越高，则弹性体材料的高温稳定性越好，但可塑性降低；反之，热可塑性温度越低，则弹性体材料的高温稳定性越差。在本公开实施例中，所述发泡热塑性尼龙弹性体的热可塑性温度为80℃-220℃，这使得扬声器振膜具有良好的高温稳定性和可塑性。
33.发泡法为物理发泡法或者化学发泡法。其中，化学发泡法是指利用化学方法产生气体来使弹性体材料(例如，热塑性尼龙弹性体)发泡的方法。加入弹性体材料中的化学发泡剂加热后发生分解，从而释放出气体，该气体在弹性体成型过程中形成气泡；也可以是，利用弹性体材料的不同组分之间相互发生化学反应释放出的气体而在弹性体材料成型过程中进行发泡。
34.物理发泡法是指通过材料中加入的发泡剂的物理变化，在材料成型过程中使材料内形成气泡的方法。物理发泡法不会对弹性体材料的化学性能、分子结构造成影响，并且能够在材料的内部形成均匀地气泡。
35.发泡弹性体材料由于在材料的内部均匀地分布有气泡，故使得材料的整体密度降低，相同尺寸的振膜的重量降低。这使得材料的回弹性能更好，振幅更大、更不易因自身的重量导致扬声器振膜发生形变。
36.扬声器振膜处于大振幅状态振动时，弹性体材料产生容易较大的应变，长时间振动时会出现膜折、膜裂或膜破的风险。以发泡热塑性尼龙弹性体为基材的扬声器振膜，具有良好的柔韧性，降低了扬声器振膜破坏的风险。
37.其中，泡孔的尺寸为10μm-200μm。在该范围内，泡孔能有效地降低弹性体材料的密度，并保持良好的结构强度、回弹性能和耐温性优选。泡孔尺寸指泡孔最大的两点之间的距离。
38.可选地，所述聚醚或脂肪族聚酯软段b的材料为脂肪族聚酯、聚乙二醇、聚己内酯、聚四氢呋喃醚、聚苯醚和聚环氧乙烷(或丙烷)中的至少一种；所述聚酯硬段a的材料为己内酰胺、二元酸和二元胺、十二内酰胺和ω-氨基十一酸中的至少一种。上述材料均能形成发泡体，并且气泡在发泡体中均匀分布。
39.当然，聚酯硬段a和聚醚或脂肪族聚酯软段b不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
40.可选地，扬声器振膜为单层振膜，所述单层振膜采用一层发泡热塑性尼龙弹性体膜层构成。
41.或者，所述振膜为复合振膜，所述复合振膜包括两层、三层、四层或五层膜层，所述复合振膜至少包括一层发泡热塑性尼龙弹性体膜层。
42.发泡热塑性尼龙弹性体膜层可以作为表层或者中间层。当作为表层时，能显著提高扬声器振膜的回弹性能和耐用性。
43.本领域技术人员可以根据实际需要设置振膜的层数。可选地，该扬声器振膜为微型扬声器的振膜或者喇叭装置的振膜。
44.在一个例子中，发泡剂为氮气、二氧化碳、丁烷、偶氮化合物、亚硝基化合物、无机系化合物和联胺类中的至少一种。上述发泡剂均能在弹性体材料内形成均匀的气泡。
45.例如，物理发泡法采用超临界发泡的方式形成发泡体。在制备时，首先，将超临界
状态的二氧化碳或氮气等发泡剂注入到密闭容器中，使发泡剂与熔融态共聚物充分均匀混合、扩散后，形成单相混合溶胶；然后，将该溶胶导入模具型腔或挤出口模，使溶胶产生大的压力降，从而使气体析出，以形成大量的气泡核。在随后的冷却成型过程中，溶胶内部的气泡核不断长大成型，最终获得发泡体。
46.例如，气泡的尺寸为5μm-200μm，在该范围内，气泡能有效地降低弹性体材料的密度，并保持良好的结构强度、回弹性能和耐温性。
47.进一步地，气泡的尺寸为5μm-150μm。在该范围内，弹性体材料的物理性能更加良好。
48.气泡的尺寸与发泡剂的含量具有正相关性。当发泡剂含量较少时，气泡与气泡排列疏松，气泡壁较厚，气泡尺寸变化较小；当发泡剂含量较高时，气泡之间紧密排列，气泡壁变薄，并且出现气泡之间的融合，导致气泡尺寸增大，密度降低。
49.在一个例子中，所述发泡热塑性尼龙弹性体的断裂伸长率≥80％。
50.断裂伸长率越高，弹性体材料中聚醚或脂肪族聚酯软段b含量越高，其玻璃化转变温度越低，柔韧性越好，耐低温性能越好，扬声器振膜在低温下的可靠性余量越高。
51.在该例子中，弹性体材料的断裂伸长率≥80％，则扬声器振膜在模组使用中，不易出现破膜等可靠性问题。
52.此外，弹性体材料的断裂伸长率≥80％，这使得扬声器振膜的振动位移更大，响度更大。并且可靠性、耐用性良好，材料的柔韧性越好。断裂伸长率越大，则扬声器振膜抵抗破坏的能力越强。
53.进一步地，所述发泡热塑性尼龙弹性体的断裂伸长率≥100％，这使得扬声器振膜的振动位移更大，响度更大。
54.进一步地，拉伸强度为0.1mpa-35mpa。在该范围内，扬声器振膜兼顾良好的耐用性以及良好的回弹性能，并能实现大振幅的振动，发声装置的响度高。
55.在一个例子中，所述发泡热塑性尼龙弹性体的密度为 0.1g/cm
3-1g/cm3，孔隙率为10％-90％。
56.孔隙率与弹性体材料的密度成反比关系，孔隙率越高，则弹性体材料的密度越小。
57.在发泡体中，发泡剂的含量越高，则发泡倍率越大，弹性体材料的密度越低。而过低的密度会导致材料力学强度降低。在使用过程中，扬声器振膜易开裂，难以满足使用需求。在上述范围内，扬声器振膜的密度适中，力学性能高，不易开裂。
58.进一步地，密度为0.2g/cm
3-0.8g/cm3，孔隙率为20％-80％。在该范围内，发泡体的回弹性能良好，密度小，制成的扬声器振膜的振幅大，偏振小。
59.优选地，膜层的密度为0.1g/cm
3-0.8g/cm3。在该密度下，相较于橡胶折环振膜，发泡热塑性尼龙弹性体制备的折环振膜具有更小的质量，从而使发声装置表现出较高的响度。
60.图1是根据本公开的一个实施例的扬声器振膜与常规的橡胶振膜不同频率下响度的测试曲线(即spl曲线)其中，横坐标为频率，单位：hz；纵坐标为响度，单位：db。实线(图1中a曲线)为本公开实施例提供的扬声器振膜的测试曲线。虚线(如图1中b曲线)为常规的橡胶振膜的测试曲线。两种振膜均为折环振膜，尺寸相同。
61.如图1所示，由spl曲线可以看出，两个扬声器振膜的低频性能相近。而采用本公开
实施例的振膜与常规的橡胶振膜的发声装置的f0均为 186hz，但采用本公开实施例的扬声器振膜的发声装置的频灵敏度高于常规的橡胶振膜约2.5db。可见，采用本公开实施例的扬声器振膜的发声装置具有更高的响度和舒适度。
62.在一个例子中，聚酰胺嵌段a含量增多，材料的玻璃化转变温度升高，耐低温性能降低，力学强度升高。
63.表1为聚酰胺嵌段a的质量含量与材料的玻璃化转变温度以及拉伸强度的关系表。
64.由表1可见，随着聚酰胺嵌段a含量增多，材料的玻璃化转变温度升高，耐低温性能降低；材料的拉伸强度提高。当聚酰胺嵌段a含量为100％时，材料力学强度大幅度提高，但其韧性显著下降。
[0065][0066]
表1
[0067]
在一个例子中，所述膜层在10％应变后的弹性回复率≥80％。由于扬声器振膜的回弹性良好，故使得发声装置具有较好的瞬态响应和较低的失真。
[0068]
相对于聚氨酯类泡棉振膜，发泡热塑性尼龙弹性体制备的振膜具有较宽的弹性区域，发生在该区域的应变，当外力去除后，材料具有优异的回复性，这样，扬声器振膜在振动过程中，摇摆振动少，发声装置的音质和听音稳定性更优。
[0069]
图2是根据本公开的一个实施例的扬声器振膜与常规的泡绵振膜的谐波失真测试曲线。即thd(total harmonic distortion)曲线。其中，横坐标为频率，单位：hz；纵坐标为thd。实线(图2中a曲线)为本公开实施例提供的扬声器振膜的测试曲线。虚线(如图2中c曲线)为聚氨酯类泡棉振膜的测试曲线。两种振膜均为折环振膜，尺寸相同。
[0070]
由图可以看出，本公开实施例的扬声器振膜相对于聚氨酯类泡棉振膜具有更低的thd，并且无尖峰等。这表明，本公开实施例的扬声器振膜具有更优的抗偏振能力，并且音质更佳。
[0071]
在一个例子中，扬声器振膜还包括胶层。在180
°
剥离测试下，所述膜层与所述胶层之间的粘接力大于50g/25mm。
[0072]
本公开实施例采用的发泡热塑性尼龙弹性体中含有大量的酰胺基团。在制成扬声器振膜时，酰胺基团能够与胶层形成氢键结合作用，因而具有优异的粘接性。这使得扬声器振膜的整体的强度、耐用性显著提高。
[0073]
优选地，所述膜层与所述胶层之间的粘接力大于100g/25mm(180
°
剥离)。在应用在喇叭装置中时，粘结力高使扬声器振膜在振动过程中与锥盆的协调一致性良好，音质纯正，且在长时间振动后扬声器振膜仍然保持初始状态，性能稳定性高。
[0074]
在一个例子中，所述膜层的厚度为50μm-2000μm。厚度越大，则扬声器振膜的结构
强度越高，但发音灵敏度会越低；厚度越小则扬声器振膜的灵敏度高，但结构强度会越低。该厚度范围，扬声器振膜兼具良好的发音灵敏度和高的结构强度。
[0075]
进一步地，所述膜层的厚度为100μm-1200μm。在该围内，扬声器振膜的综合性能更加优良。
[0076]
根据本公开的另一个实施例，提供了一种发声装置。该发声装置包括发声装置主体和上述的扬声器振膜，所述扬声器振膜设置在所述发声装置主体上。发声装置为微型扬声器或者喇叭装置。
[0077]
该发声装置具有响度高、灵敏度高、失真小、耐用性良好的特点。
[0078]
本公开实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
[0079]
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。