CN110708635B - 发声装置的振膜以及发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发声装置的振膜以及发声装置。所述振膜包括异戊橡胶膜层。所述异戊橡胶膜层为异戊二烯聚合物通过交联反应制备而成的膜层。所述异戊二烯聚合物以下列通式表示：

异戊橡胶是由异戊二烯单体聚合制得的合成橡胶。相对于工程塑料，异戊橡胶具有更好的回弹特性。在常温下，异戊橡胶呈现高弹态，在较大的应变范围内都不会发生屈服应变。使用该材料制成振膜不仅具有更大的有效振动范围，并且能使发声装置在相同的驱动功率下的响度更高。

Description

发声装置的振膜以及发声装置

技术领域

本发明涉及电声转换技术领域，更具体地，涉及一种发声装置的振膜以及发声装置。

背景技术

现有的微型扬声器振膜多使用高模量的工程塑料(例如，PEEK)作为振膜原材料；还可以是，振膜为工程塑料薄膜与阻尼胶膜(例如，丙烯酸胶、硅胶等)的复合材料。上述振膜通常需要使用热压、气压等加热后定型的成型方式，以形成预定的折环结构。折环结构用来提供振膜的顺性，从而调整振膜的振动状态。

现有高分子振膜在成型出预定的形状后，可在一定的振动范围内具有较好的振动状态。由于工程塑料的交联密度大，虽然其弹性模量高，但在较低应变下便容易发生屈服应变。当振膜振动幅度过大，或受到外力时，振膜的折环形状极易发生不可逆的弯折，振膜顺性的对称性发生变化，扬声器发声异常或直接失效。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述至少一个技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种发声装置的振膜的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于发声装置的振膜。所述振膜包括异戊橡胶膜层，所述异戊橡胶膜层为由异戊二烯聚合物通过交联反应制备而成的膜层，所述异戊二烯聚合物以下列通式表示：

可选地，所述异戊二烯聚合物包括顺式-1，4-结构和反式-1，4-结构中的至少一种。

可选地，所述异戊二烯聚合物包括顺式-1，4-结构和反式-1，4-结构，其中，顺式-1，4-结构的质量含量为90-99％。

可选地，还包括硫化剂，所述硫化剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述硫化剂包括硫磺、过氧化物、反应性树脂中的至少一种。

可选地，还包括补强剂，所述补强剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述补强剂包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、有机蒙脱土、不饱和羧酸金属盐中的至少一种。

可选地，还包括防老剂，所述防老剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述防老剂包括防老剂N-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂SP、防老剂RD、防老剂ODA、防老剂OD、防老剂WH-02中的至少一种。

可选地，还包括内脱模剂，所述内脱模剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述内脱模剂包括硬脂酸及硬脂酸盐、十八烷基胺和磷酸烷基酯、α-十八烷基-ω-羟基聚氧乙烯磷酸酯中的至少一种。

可选地，所述振膜的厚度为10-200μm。

可选地，所述振膜的硬度为20-90A。

可选地，所述异戊橡胶膜层的断裂伸长率为100％以上，所述异戊橡胶膜层的损耗因子为0.06以上。

可选地，所述振膜采用模压成型、注塑成型或者气压成型的方式制备而成。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种发声装置。该发声装置包括磁路系统和与所述磁路系统配合的振动系统，所述振动系统包括上述的振膜。

根据本公开的一个实施例，异戊橡胶是由异戊二烯单体聚合制得的合成橡胶。相对于工程塑料，异戊橡胶具有更好的回弹特性。在常温下，异戊橡胶呈现高弹态，在较大的应变范围内都不会发生屈服应变。使用该材料制成振膜不仅具有更大的有效振动范围，并且能使发声装置在相同的驱动功率下的响度更高。

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

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。

图1是根据本公开的一个实施例的异戊橡胶的硬度随补强剂的添加量的变化曲线。

图2是根据本公开的一个实施例的异戊橡胶的断裂伸长率随补强剂的添加量的变化曲线。

图3是根据本公开的一个实施例的不同硬度振膜的阻抗随响应频率的变化曲线。

图4是采用本公开的一个实施例的振膜的发声装置与采用常规振膜的发声装置的总谐波失真测试曲线。

图5是根据本公开的一个实施例的振膜与工程塑料振膜的应力应变曲线。

图6是采用了本公开实施例振膜的发声装置与采用了工程塑料振膜的发声装置的灵敏度随频率的变化曲线。

图7-8是根据本公开实施例的复合振膜的剖视图。

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

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。

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于发声装置的振膜。该发声装置为微型发声装置，例如用于耳机、手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备中的微型发声装置。

所述振膜包括异戊橡胶膜层。所述异戊橡胶膜层为异戊二烯聚合物通过交联反应制备而成的膜层。所述异戊二烯聚合物以下列通式表示：

例如，振膜为平面振膜、折环振膜。其中，折环振膜包括中心部、围绕中心部设置的折环部和围绕折环部设置的边缘部。

在本公开实施例中，异戊橡胶是由异戊二烯单体聚合制得的合成橡胶。相对于工程塑料，异戊橡胶具有更好的回弹特性。在常温下，异戊橡胶呈现高弹态，在较大的应变范围内都不会发生屈服应变。使用该材料制成振膜不仅具有更大的有效振动范围，并且能使发声装置在相同的驱动功率下的响度更高。

此外，由于回弹性良好，故该材料制成的振膜不易出现因振动幅度过大或受外力影响而导致折环部变形的现象。因此，该振膜在工作时可在更大范围内振动，采用该振膜发声装置具有更高的灵敏度。

例如，振膜为单层膜。该膜层由异戊橡胶制成。例如，采用模压成型、注塑成型或者气压成型的方式制备而成。上述制备方式的成型效率高，成型一致性良好。

还可以是，振膜为复合振膜。复合振膜包括多个膜层，例如，两层、三层、四层、五层等。其中，至少一个膜层由异戊橡胶制成，即异戊橡胶膜层。

图7示出了一种三层的复合振膜，其中，中间层为异戊橡胶膜层12，异戊橡胶膜层的上、下表面分别复合有工程塑料膜层11。

图8示出了一种五层的复合振膜，其中，三个工程塑料膜层11分别作为复合振膜的中间层、上表层和下表层。两个异戊橡胶膜层12交替设置在三个工程塑料膜层11之间。

复合振膜的各个膜层通过热压、流延、粘结等方式结合在一起。

还可以是，将阻尼胶层与异戊橡胶膜层复合在一起。阻尼胶层本身具有粘性，能够更容易地与异戊橡胶膜层形成复合。

当然，复合振膜的结构不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在一个例子中，异戊二烯聚合物包括顺式-1，4-结构和反式-1，4-结构中的至少一种。例如，异戊二烯聚合物的分子链中包括顺式-1，4-结构和/或反式-1，4-结构。顺式-1，4-结构的分子链规整，并且分子链柔顺，易于回复形状，从而使得异戊橡胶具备较好的回弹特性。顺式-1，4-结构的质量含量过低时，异戊橡胶的分子链的规整性会降低，进而影响到异戊橡胶的回弹性。

例如，顺式-1，4-结构的质量含量为90-99％。在该范围内，异戊橡胶的回弹性能良好。

进一步地，顺式-1，4-结构的质量含量为95-99％。在该范围内，异戊橡胶的回弹性能更加优良。

当然，异戊二烯聚合物不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

在一个例子中，还包括硫化剂。所述硫化剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中。所述硫化剂包括硫磺、过氧化物、反应性树脂中的至少一种。硫化剂使得异物二烯聚合物的分子链交联在一起，随着交联反应的进行，异物二烯聚合物的交联度逐渐增大，分子链的运动受到限制，从而使得异戊橡胶获得足够的强度。

例如，在每100质量份的异物二烯聚合物中，所述硫化剂的质量份数为0.5-10份。在该范围内，异戊橡胶的质量稳定，强度高，成型效果良好，回弹效果良好。

当然，硫化剂不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

在一个例子中，还包括补强剂。所述补强剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中。例如，补强剂为粉末状的无机填料。补强剂能显著提高材料的硬度。所述补强剂包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、有机蒙脱土、不饱和羧酸金属盐中的至少一种。上述补强剂均能均匀地分散在异物二烯聚合物中，相容性良好。上述材料的补强效果优良。

图1是根据本公开的一个实施例的异戊橡胶的硬度随补强剂添加量的变化曲线。其中，实线为异戊橡胶的硬度随炭黑添加量的变化曲线。虚线为异戊橡胶的硬度随白炭黑添加量的变化曲线。横坐标为每100质量份中补强剂添加的质量份。纵坐标为ShoreA硬度。

如图1所示，随补强剂添加量的增大，异戊橡胶的硬度会逐渐增加。相同的添加量，炭黑对于异戊橡胶的补强效果优于白炭黑对于异戊橡胶的补强效果。

图2是根据本公开的一个实施例的异戊橡胶的断裂伸长率随补强剂的添加量的变化曲线。其中，横坐标为每100质量份异物二烯聚合物中补强剂添加的质量份；纵坐标为形成的异物橡胶的断裂伸长率。其中，补强剂为炭黑。

如图2所示，随着炭黑添加份数的增加，异戊橡胶的断裂伸长率逐渐减小。

当补强剂的添加量过高时，异戊橡胶的断裂伸长率会急剧下降。这样，异戊橡胶的柔韧性降低，脆性增加，振膜容易出现膜破的现象。在一个例子中，在每100质量份的异物二烯聚合物中，补强剂的添加量为5-90份。在该范围内，形成的异戊橡胶的断裂伸长率达到200％以上。振膜的柔韧性良好。

进一步地，补强剂的添加量为5-70份。在该范围内，形成的异戊橡胶的断裂伸长率达到400％以上。异戊橡胶具有良好的抵抗膜破的能力。

而当炭黑的添加量为100份以上时，异戊橡胶的断裂伸长率降低到90％以下。在该情况下，当受到较大应力时，振膜容易出现膜破的现象。振膜的耐用性较差。

当然，补强剂不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

在一个例子中，还包括防老剂。所述防老剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中。防老剂包括防老剂N-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂SP、防老剂RD、防老剂ODA、防老剂OD、防老剂WH-02中的至少一种。在使用过程中，随着时间的延长，异戊橡胶的分子链断裂产生游离的自催化活性游离基，从而加速自身的老化。防老剂能够中止异戊橡胶制品中产生自催化活性游离基。防老剂能显著提高异戊橡胶的抗老化性能，延长异戊橡胶制品(例如振膜)的使用寿命。

防老剂的添加量过少，则达不到延长振膜的使用寿命的效果；而添加量过多，由于防老剂不能与异戊二烯聚合物较好的互溶，难以均匀分散，故导致异戊橡胶的力学性能下降。

在一个例子中，每100质量份的异戊二烯聚合物中，防老剂的添加量为0.5-10质量份。在该比例范围内，防老剂能显著提高异戊橡胶制品的使用寿命和力学性能。

进一步地，防老剂的添加量为1-5份。在该范围内，异戊橡胶制品的使用寿命更长，力学性能更加优良。

当然，防老剂不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

在一个例子中，还包括内脱模剂。所述内脱模剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中。所述内脱模剂包括硬脂酸及硬脂酸盐、十八烷基胺和磷酸烷基酯、α-十八烷基-ω-羟基聚氧乙烯磷酸酯中的至少一种。内脱模剂被添加到异戊二烯聚合物中，能使模内成型的橡胶制品降低对模腔壁的附着力，以便于脱模。

例如，每100质量份的异戊二烯聚合物中，所述内脱模剂的质量份数为0.5-5质量份。在该范围内，异戊二烯橡胶制品的脱模速度快，脱模效果良好，成品率高。

在本公开实施例中，相对于工程塑料，异戊橡胶具有较低的模量。异戊橡胶的硬度可通过添加补强剂进行调节，因此具有较大的硬度调节范围。例如，异戊橡胶制品的硬度范围为25A到90A。异戊橡胶的100％定伸模量与其硬度正相关。硬度越高，则振膜的100％定伸模量越高，振膜的F0越高，但F0过高时，发声装置的低频的响度会降低；反之，硬度越低，则振膜的100％定伸模量越低，振膜的F0越低。

在上述硬度范围内，在室温下的100％定伸模量的调节范围为0.5-50MPa。在该范围内，采用本公开实施例的振膜的发声装置的F0较低，发声装置的低频效果好。

进一步地，异戊橡胶制品的硬度范围为30A-85A。在上述硬度范围内，在室温下的100％定伸模量可调节范围为1-30MPa。

发声装置的F0正比于振膜材料的杨氏模量和厚度，可以通过改变振膜的厚度以及杨氏模量来实现F0的变化，具体调节原理如下：

其中，Mms为发声装置的等效振动质量，Cms为发声装置的等效顺性：

其中，Cms1为弹波顺性,Cms2为振膜顺性。无弹波设计时，发声装置的等效顺性即为振膜顺性：

其中，W为振膜的折环部的总宽度，t为振膜的厚度；dvc为振膜上音圈的贴合外径；E为振膜材料的杨氏模量；u为振膜材料的泊松比。

可见，发声装置的F0正比于振膜材料的模量和厚度。而异戊橡胶的模量正比于其硬度。因此，通过调整异戊橡胶的硬度的方式来调整发声装置的F0。

为了得到饱满的低音和舒适的听感，在发声装置具有较低的F0的同时，应使振膜具有足够的刚度和阻尼。通过调节振膜的硬度以及厚度，能够实现发声装置的F0的调节。

在一个例子中，振膜的硬度20A-90A。发声装置的振膜的厚度为10μm-200μm。例如，当振膜为单个膜层时，即异戊橡胶膜层，该膜层的厚度为10μm-200μm。

例如，当振膜为复合振膜时，该振膜的总厚度为10μm-200μm。

在该硬度、厚度范围内，发声装置的F0可调整的范围的能够达到150-1500Hz。这样，能够满足大多数发声装置的声学性能的要求。

进一步地，振膜的厚度为30-120μm。

图3是根据本公开的一个实施例的不同硬度振膜的阻抗随响应频率的变化曲线。每条曲线的峰的位置为发声装置的F0的位置。

如图3所示，振膜的硬度越高，则振膜的F0越高。

在本公开实施例中，异戊橡胶的分子链的结构规整，分子链柔顺。相对于工程塑料，异戊橡胶具有较高的阻尼。异戊橡胶的室温下的损耗因子在0.06以上，因此异戊橡胶具有优异的阻尼性能，这使得振膜具有更低的阻抗。振膜的阻尼性提高，振动系统在振动过程中抑制偏振现象的能力强，振动一致性良好，杂音小。

进一步地，异戊橡胶在室温下的损耗因子在0.1以上。该范围内，振膜的抑制偏振的能力更强，振动一致性更好。

采用本公开实施例振膜的发声装置具备较低的Q值，可有效抑制振动系统的多余振动和振动系统的偏振，达到降低发声装置失真的作用。

图4是采用本公开的一个实施例的振膜的发声装置与采用常规振膜的发声装置的总谐波失真测试曲线。即，THD曲线。其中，虚线为采用本公开实施的振膜的发声装置的THD曲线。实线为采用常规振膜(例如工程塑料振膜)的发声装置的THD曲线。

如图4所示，虚线整体位于实线的下方。采用本公开实施例的振膜的发声装置与采用常规振膜的发声装置相比，总谐波失真较小。因此，本发明实施例的振膜具有更加优良的抑制偏振的能力。

图5是根据本公开的一个实施例的振膜与工程塑料振膜的应力应变曲线。其中，虚线为本公开实施例的振膜的应力应变曲线；实线为工程塑料振膜的应力应变曲线。

在本公开实施例中，异戊橡胶具有优异的韧性。例如，异戊橡胶的断裂伸长率在100％以上。在发声装置中使用时，振膜不易发生膜破的现象。

进一步地，异戊橡胶的断裂伸长率在150％以上。

在使用过程中，工程塑料有明显的屈服点。例如，屈服点在应变1-5％时会出现。由于屈服点的存在，振膜的振幅过大时，折环部容易发生膜折、膜破等异常现象。如图5所示，本公开实施例的振膜不存在屈服点，且回弹优良。这表明，本公开实施例的振膜在相同的驱动功率下具有更大的振幅。在发声装置的振膜以外的结构相同的条件下，应用该振膜的发声装置的振膜的振幅更大，并且能够发出响度更大的声音。

图6是采用了本公开实施例振膜的发声装置与采用了工程塑料振膜的发声装置的灵敏度随频率的变化曲线(即，SPL曲线)。其中，实线为采用了本公开实施例振膜的发声装置的灵敏度随频率的变化曲线；虚线为采用了工程塑料振膜的发声装置的灵敏度随频率的变化曲线。

如图6所示，两个发声装置的F0基本一致。由于异戊橡胶振膜具有更大的有效振幅，所以采用本公开实施例振膜的发声装置的灵敏度高于采用工程塑料振膜的发声装置的灵敏度。也就是说，在相同的驱动功率下，采用本公开实施例的振膜的发声装置具有更高的响度。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种发声装置。该发声装置为微型发声装置，例如用于耳机、手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备中的微型发声装置。该发声装置包括磁路系统和与所述磁路系统配合的振动系统。所述振动系统包括本公开实施例提供的振膜。

该发声装置具有耐用性良好，杂音小，发声效果好的特点。

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。

Claims (10)

1.一种发声装置的振膜,其特征在于：所述振膜包括异戊橡胶膜层，所述异戊橡胶膜层为由异戊二烯聚合物通过交联反应制备而成的膜层，所述异戊二烯聚合物以下列通式表示：

所述异戊二烯聚合物包括顺式-1，4-结构和反式-1，4-结构，其中，顺式-1，4-结构的质量含量为90-99％。

2.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于：还包括硫化剂，所述硫化剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述硫化剂包括硫磺、过氧化物、反应性树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于：还包括补强剂，所述补强剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述补强剂包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、有机蒙脱土、不饱和羧酸金属盐中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于：还包括防老剂，所述防老剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述防老剂包括防老剂N-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂SP、防老剂RD、防老剂ODA、防老剂OD、防老剂WH-02中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于：还包括内脱模剂，所述内脱模剂在进行交联反应时加入到所述异戊二烯聚合物中，所述内脱模剂包括硬脂酸及硬脂酸盐、十八烷基胺和磷酸烷基酯、α-十八烷基-ω-羟基聚氧乙烯磷酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于：所述振膜的厚度为10-200μm。

7.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于：所述振膜的硬度为20-90A。

8.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于：所述异戊橡胶膜层的断裂伸长率为100％以上，所述异戊橡胶膜层的损耗因子为0.06以上。

9.根据权利要求1-8中的任意一项所述的振膜，其特征在于：所述振膜采用模压成型、注塑成型或者气压成型的方式制备而成。

10.一种发声装置，其特征在于：包括磁路系统和与所述磁路系统配合的振动系统，所述振动系统包括如权利要求1-9中的任意一项所述的振膜。

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