CN111923528A - 一种发声装置的复合振膜以及发声装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发声装置的复合振膜以及发声装置，包括至少一层热塑性弹性体层和至少一层橡胶层，所述橡胶层采用乙烯‑醋酸乙烯酯橡胶制成；所述橡胶层的厚度为10‑120μm。该复合振膜产生功能互补、协同增效，取得了预料不到的技术效果，既增大了热塑性弹性体层和橡胶层之间的粘接力，提升了现有复合振膜结构的可靠性，长期振动后不会出现分层甚至破膜的问题，同时显著提高振膜的整体耐温性，解决了大功率、大振幅或大电压后产品破裂、塌陷等问题。
Description
技术领域
本发明涉及声学产品领域，特别涉及一种发声装置的复合振膜以及发声装置。
背景技术
随着电子信息技术的快速发展，越来越多的发声装置应用于各类电子产品上，尤其是广为人们应用的移动通讯设备，人们不但关心其微型化、多功能，更要求其语音效果高质量、无失真。而振膜作为发声装置的核心部件，其设计的好坏直接影响着声学器件的性能。
现有的发声装置的振膜大多为复合振膜，尤其是热塑性弹性体层与胶膜层（如丙烯酸胶、硅胶等）的复合振膜更为常见，该复合振膜具有较高的阻尼性、回弹性。随着高功率化、防水以及高音质要求的提高，热塑性弹性体层与胶膜层的复合振膜在扬声器领域得到了推广应用。
但本申请的发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：（1）热塑体弹性体层和胶膜层之间的粘接力不够大，造成产品的可靠性下降，长期振动后会出现分层甚至破膜的问题；（2）复合振膜的整体耐温性较差，伴随着扬声器的高功率化，在音圈传递来的高热量和强振动性下，存在振膜破裂、破损、塌陷等问题。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的主要目的是提出一种发声装置的复合振膜以及发声装置，提升现有复合振膜结构的可靠性，长期振动后不会出现分层甚至破膜的问题，同时显著提高振膜的整体耐温性。
为本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明的第一方面，提供了一种发声装置的复合振膜，包括至少一层热塑性弹性体层和至少一层橡胶层，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述橡胶层的厚度为10-120μm。
进一步地，所述橡胶层的厚度为15-90μm。
进一步地，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的40％-80％。
进一步地，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中混合有无机填料补强剂，所述无机填料补强剂采用炭黑、白炭黑、纳米钛白粉、滑石粉、沉淀碳酸钙、硫酸钡中的至少一种。
进一步地，所述无机填料补强剂的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的20％-80％。
进一步地，所述橡胶层的硬度为30-75A。
进一步地，所述橡胶层在室温下损耗因子大于0.05。
进一步地，所述热塑性弹性体层的厚度为10-90μm。
进一步地，所述热塑性弹性体的厚度为11-70μm。
进一步地，所述复合振膜包括两层热塑性弹性体层和一层橡胶层，两层所述热塑性弹性体层分别设于所述橡胶层的两表面。
进一步地，所述热塑性弹性体层的材料选自苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、双烯类弹性体、氯乙烯类弹性体、氨酯类弹性体(TPU)、酯类弹性体(TPEE)、酰胺类弹性体(TPAE)、有机氟类弹性体、有机硅类弹性体和乙烯类弹性体中的任意一种。
根据本发明的另一方面，提供了一种发声装置的复合振膜的制备方法，包括如下步骤：
提供橡胶层，其中，所述橡胶层的制备为：通过成膜工艺制成膜体，将所述膜体进行低温干燥形成未交联的橡胶层或半交联的橡胶层；
将所述橡胶层与热塑性弹性体层贴合，形成复合膜；
对所述复合膜进行成型处理形成振膜。
根据本发明的另一方面，提供了一种发声装置，包括上述复合振膜。
本发明具有如下有益效果：
本发明中，所述复合振膜包括至少一层热塑性弹性体层和至少一层橡胶层，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述橡胶层的厚度为10-120μm，发明人意外发现，该复合振膜产生功能互补、协同增效，取得了预料不到的技术效果，既增大了热塑性弹性体层和橡胶层之间的粘接力，提升了现有复合振膜结构的可靠性，长期振动后不会出现分层甚至破膜的问题，同时显著提高振膜的整体耐温性，解决了大功率、大振幅或大电压后产品破裂、塌陷等问题。
采用该复合振膜的发声装置，不仅可以拥有大振幅、超动态、超平衡的特点，在音量显著提升的同时通过降低振动产生的噪音提升音质，更好的实现立体声的效果，满足用户对极致声音的体验需求。同时可满足产品在不同环境下的的耐受程度及产品的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明复合振膜实施例1的结构示意图；
图2为本发明复合振膜实施例2的结构示意图。
具体实施方式
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。
正如背景技术所描述的，现有技术的复合振膜包括热塑性弹性体层与胶膜层，这种复合振膜中，热塑体弹性体层和胶膜层之间的粘接力不够大，造成产品的可靠性下降，长期振动后会出现分层甚至破膜的问题；同时复合振膜的整体耐温性较差，存在振膜破裂、破损、塌陷等问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发声装置的复合振膜以及发声装置。
第一方面，一种发声装置的复合振膜，包括至少一层热塑性弹性体层和至少一层橡胶层，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述橡胶层的厚度为10-120μm。
本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的40％-80％，例如40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％以及它们之间的任意值。
所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的分子结构式可以呈如下所示：
从上述的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的分子结构式中可以看出：乙烯-醋酸乙烯酯橡胶有饱和的次甲基主链以及极性侧基，这使得乙烯-醋酸乙烯酯橡胶材料具有优异的耐热性、耐老化、耐油性以及着色稳定性的优点。并且，硫化后的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶在适当保护的情况下，即使在长期高温应力作用下仍然能表现出卓越的耐老化性能，其耐热性要比三元乙丙橡胶好得多，尤其是在适当保护的情况下使用，可在110℃的高温下长时间工作达20000小时，另外，可在不超过175℃的温度下短期使用。可见，其具有优良的耐高温特性。
在乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中，乙烯结构单元在材料中能够提供足够的韧性，使得乙烯-醋酸乙烯酯橡胶在低温下也能够正常的使用。
在乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中，醋酸乙烯酯结构单元能够在集体中起到交联作用，含量越高，材料的交联密度越大，材料的刚性越大。
本发明提供的振膜，橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成。所述振膜综合性能良好，具有优异的耐高温性能、耐臭氧和耐老化性能。尤其是，振膜在高温下仍能保持优异的弹性，而且使用寿命要长于常用振膜材料，具有更优良的可靠性。应用该振膜的发声装置能够应用于极其恶劣环境中，同时其声学性能保持良好状态。
本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中可以混合有无机填料补强剂，所述无机填料补强剂采用炭黑、白炭黑、纳米钛白粉、滑石粉、沉淀碳酸钙、硫酸钡中的至少一种；并且，在所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶自身的质量分数为100份的情况下，所述无机填料补强剂自身的质量份数为20-80份，即所述无机填料补强剂的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的20％-80％。
无机填料补强剂的表面具有能够发生取代、还原、氧化等反应的氢、羧基、内酯基、自由基、醌基等基团。将无机填料补强剂混合入乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中后，由于无机填料补强剂与乙烯-醋酸乙烯酯橡胶分子链段的界面之间的强相互作用，材料受力时，分子链比较容易在无机填料补强剂微粒表面上滑动，但不易和无机填料补强剂微粒脱离，乙烯-醋酸乙烯酯橡胶与无机填料补强剂微粒构成了一种能够滑动的强固的键，力学强度增大。
本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中可以混合有硫化体系，所述硫化体系由助交联剂和过氧化物硫化剂组成，其中，所述助交联剂可以为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、N ,N`-间苯撑双马来酰亚胺、二烯丙基邻苯二酸酯、三烯丙基异氰酸酯和三烯丙基氰酸酯中的至少一种。所述过氧化物硫化剂包括1,3-1,4-二(叔丁基过氧异丙基)苯、过氧化二异丙苯、2 ,5-二甲基-2 ,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化叔丁基异丙苯、2 ,5-二甲基-2 ,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔、4 ,4`-双(叔丁基过氧基)戊酸正丁酯、1 ,1 `-双(叔丁基过氧基)-3 ,3 ,5三甲基环己烷和2 ,4-二氯过氧化苯甲酰中的一种或多种。
本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中还可以混合其它助剂，所述其它助剂可以是防老剂、促进剂、活化剂、增塑剂、增粘剂、着色剂等。所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶自身质量份数为100份，所述其它助剂自身的质量份数为0-15份，即所述其它助剂的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的0％-15％，例如0％、2％、5％、8％、10％、12％、15％以及它们之间的任意值。其中，着色剂主要根据产品需求添加，增加产品的个性，提高竞争力。
本申请实施例中，所述橡胶层的厚度为10-120μm，例如10μm、15μm、30μm、50μm、60μm、80μm、90μm、100μm、120μm以及它们之间的任意值。更优选地，所述橡胶层的厚度在15-90μm，复合振膜的综合性能更为优异。
本发明经过反复研究发现，所述橡胶层的厚度对复合振膜的性能有着重要的影响，若所述橡胶层的厚度小于10um，复合振膜的阻尼小，听音性能差；若所述橡胶层的厚度大于120um，复合振膜重量过大，灵敏度变差。因此，控制所述橡胶层的厚度在10-120μm这一特定范围，相较传统的热塑性弹性体/胶膜层的复合振膜，既能拥有较高的耐温性，还可以解决大功率、大电压或者大振幅下产品容易分层或膜裂的问题，具有更优异的声学性能。本申请实施例中，所述橡胶层的硬度为30-75A。若所述橡胶层的硬度低于30A，振膜刚性差，易产生偏振，造成THD（总谐波失真，Total Harmonic Distortion）不良；若所述橡胶层的硬度高于75A，橡胶层断裂伸长率变小，低温可靠性验证中易破膜造成产品失效，且配方中填料过多导致缺陷。
本申请实施例中，所述橡胶层在室温下损耗因子大于0.05，更优选地，所述橡胶层在室温下损耗因子大于0.1。若所述橡胶层在室温下损耗因子低于0.05，复合振膜阻尼过小，导致扬声器产品低频THD及听音不良。
本发明中，创造性地采用热塑性弹性体层和橡胶层的复合振膜结构，且所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成，所述橡胶层的厚度为10-120μm。
本申请实施例中，所述热塑性弹性体层的厚度为10-90μm，例如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm以及它们之间的任意值。更优选地，所述热塑性弹性体的厚度为11-70μm时，本发明中的复合振膜综合性能更为优异。
本申请实施例中，所述热塑性弹性体层的材料选自苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、双烯类弹性体、氯乙烯类弹性体、氨酯类弹性体(TPU)、酯类弹性体(TPEE)、酰胺类弹性体(TPAE)、有机氟类弹性体、有机硅类弹性体和乙烯类弹性体中的任意一种。更优选地，所述热塑性弹性体层的材料选自酯类弹性体(TPEE）。可以理解，本实施例的热塑性弹性体层包括但不限于前面所列举的几种材料，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他材料。
本申请实施例中，所述复合振膜可为2层、3层或多层结构。其中，至少有一层为橡胶层,所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成，至少有一层为热塑性弹性体层，本领域技术人员可以根据实际需要选择更优的层数。
具体的，本申请一个实施例中，所述复合振膜为2层结构，所述复合振膜由一层热塑性弹性体层和一层橡胶层组成，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成。
本申请另一个实施例中，所述复合振膜为3层结构，所述复合振膜包括两层热塑性弹性体层和一层橡胶层，两层所述热塑性弹性体层分别设于所述橡胶层的两表面。
两层热塑性弹性体层的厚度和材质可以相同或不同。
第二方面，提供了一种发声装置的复合振膜的制备方法，包括如下步骤：
提供橡胶层，其中，所述橡胶层的制备为：通过成膜工艺制成膜体，将所述膜体进行低温干燥形成未交联的橡胶层或半交联的橡胶层；
将所述橡胶层与热塑性弹性体层贴合，形成复合膜；
对所述复合膜进行成型处理形成振膜。
本申请实施例中，所述橡胶层干燥过程中采用低温干燥方式，使之不产生化学交联或者产生半化学交联；然后橡胶层与热塑性弹性体层贴合，形成复合膜，复合膜在振膜成型过程中发生化学交联并定型。这样制得的复合振膜不仅保持了传统热塑性弹性体层和胶膜层的复合振膜所具有的较高的阻尼性、回弹性，而且由于热塑性弹性体层和橡胶层两者贴合时橡胶层为未交联或半交联状态，此时橡胶并非网状结构而是线形结构，因此与热塑性弹性体层更容易浸润；且橡胶层在振膜成型过程中硫化，硫化过程中会进一步浸润，进一步增大了两者的粘接力。因此，采用本发明的复合振膜可以显著增大热塑性弹性体层和橡胶层之间的粘接力，提升现有复合振膜结构的可靠性，长期振动后不会出现分层甚至破膜的问题。相较传统的热塑性弹性体层和胶膜层的复合振膜，剥离力显著提高，取得了预料不到的技术效果。
本申请实施例中，对所述成膜工艺不作特别限定，可以采用本领域技术人员熟知的成膜工艺。作为优选，所述成膜工艺可以采用压延工艺或者涂布工艺成膜。
本申请实施例中，对所述低温干燥的具体干燥温度不作特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定，只要保证干燥过程中膜体不产生化学交联或者产生半化学交联即可。
本申请实施例中，对所述复合膜进行成型处理的方法不作特别限定，可以采用本领域技术人员熟知的成型处理方法。作为举例，对所述复合膜进行模压成型或者气压成型形成振膜。
第三方面，提供了一种发声装置，包括发声装置主体和第一方面中的复合振膜，所述复合振膜设置在所述发声装置主体上，所述复合振膜被配置为能振动发声。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施例对上述技术方案进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种发声装置的复合振膜，由一层热塑性弹性体层101和一层橡胶层102层叠组成，所述橡胶层102采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述橡胶层102的厚度为30μm。
所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的40％。
所述橡胶层102的硬度为30A；所述橡胶层102在室温下损耗因子大于0.05。
所述热塑性弹性体层101的厚度为15μm；所述热塑性弹性体层101的材料选自TPEE(聚酯类弹性体)。
实施例2
如图2所示，一种发声装置的复合振膜，包括依次层叠的第一热塑性弹性体层201、橡胶层202和第二热塑性弹性体层203，所述橡胶层202采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述橡胶层202的厚度为15μm。
所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的60％。
所述橡胶层202的硬度为65A；所述橡胶层202在室温下损耗因子大于0.1。
所述第一热塑性弹性体层201的厚度为15μm；所述第一热塑性弹性体层201的材料选自TPEE(聚酯类弹性体)。
所述第二热塑性弹性体层203的厚度为15μm；所述第二热塑性弹性体层203的材料选自TPEE(聚酯类弹性体)。
对比例1
基于实施例2，不同之处仅在于：本对比例1中不含有第一热塑性弹性体层201和第二热塑性弹性体层203，所述橡胶层202的厚度为60μm。
对比例2
基于实施例2，不同之处仅在于：本对比例2中将橡胶层202替换为丙烯酸胶膜层。
测试例
为验证本发明产品性能，进行实施例1-2和对比例1-2中复合振膜的剥离力测试、模量测试和大功率寿命可靠性测试。
其中，剥离力测试方法为：将复合膜裁切成宽度25mm、长度120mm的样品，将该样品在23℃×55％RH的环境下放置30分钟以上，然后用拉力机以剥离速度300mm/min、T剥离进行剥离，测定了此时的剥离力(g/25mm)。测定是在23℃×55％RH的环境下进行的。
大功率寿命可靠性测试方法为：将复合振膜在长时间高温（＞140℃）条件下振动后，测试破膜率。
剥离力测试结果参见表1。模量测试结果参见表2。大功率寿命可靠性测试结果参见表3。
表1剥离力测试结果：
| 剥离力 g/25mm | |
| 实施例2 | 203 |
| 对比例2 | 105 |
表2 模量测试结果：
| 储能模量/MPa | |
| 实施例1 | 77 |
| 实施例2 | 144 |
| 对比例1 | 10 |
表3大功率寿命可靠性测试结果
| 大功率寿命可靠性实验 | |
| 实施例1 | 破膜率为0 |
| 实施例2 | 破膜率为0 |
| 对比例2 | 破膜率为93% |
由表1的数据可以看出，本发明实施例提供的复合振膜的剥离力显著增大；由表2的数据可以看出，本发明提供的复合振膜的模量也显著提高；进一步结合表3的数据可以看出，传统的热塑性弹性体/胶层的复合振膜在长时间高温（>140℃）条件下振动后，发生破膜，破膜率高达93%，而本发明实施例提供的复合振膜在长时间高温条件下振动后并不会出现破膜现象，说明本发明提供的复合振膜解决了现有弹性体复合振膜耐热性较差、高温可靠性后容易破膜的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种发声装置的复合振膜，其特征在于，包括至少一层热塑性弹性体层和至少一层橡胶层，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述橡胶层的厚度为10-120μm。
2.如权利要求1所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述橡胶层的厚度为15-90μm。
3.如权利要求1所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的40％-80％。
4.如权利要求1所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中混合有无机填料补强剂，所述无机填料补强剂采用炭黑、白炭黑、纳米钛白粉、滑石粉、沉淀碳酸钙、硫酸钡中的至少一种；所述无机填料补强剂的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的20％-80％。
5.如权利要求1所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述橡胶层的硬度为30-75A；所述橡胶层在室温下损耗因子大于0.05。
6.如权利要求1所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述热塑性弹性体层的厚度为10-90μm。
7.如权利要求6所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述热塑性弹性体的厚度为11-70μm。
8.如权利要求1所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述复合振膜包括两层热塑性弹性体层和一层橡胶层，两层所述热塑性弹性体层分别设于所述橡胶层的两表面。
9.如权利要求1所述的发声装置的复合振膜，其特征在于，所述热塑性弹性体层的材料选自苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、双烯类弹性体、氯乙烯类弹性体、氨酯类弹性体(TPU)、酯类弹性体(TPEE)、酰胺类弹性体(TPAE)、有机氟类弹性体、有机硅类弹性体和乙烯类弹性体中的任意一种。
10.如权利要求1-9任一项所述的发声装置的复合振膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供橡胶层，其中，所述橡胶层的制备为：通过成膜工艺制成膜体，将所述膜体进行低温干燥形成未交联的橡胶层或半交联的橡胶层；
将所述橡胶层与热塑性弹性体层贴合，形成复合膜；
对所述复合膜进行成型处理形成振膜。
11.一种发声装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的复合振膜。
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