CN112511957A - 用于发声装置的振动板及发声装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种用于发声装置的振动板及发声装置，所述振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中的补强材料，所述补强材料包括滑石粉和云母中的至少一种，所述补强材料在所述复合材料中的质量分数范围为10％‑70％。本申请实施例提供的振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料通过将所述滑石粉和/或云母补强材料分散在所述聚合物基体中，增强了所述振动板的模量和结构强度，使得安装所述振动板的发声装置具有较宽的频响范围和较低的失真，提高了发声装置的发声效果。

Description

用于发声装置的振动板及发声装置
技术领域
本申请属于电子产品技术领域，具体地，本申请涉及一种用于发声装置的振动板及发声装置。
背景技术
扬声器是便携式电子设备中一种重要的声学部件，用于将声波电信号转换成声音信号并对外发声。扬声器通常包括振动系统和磁路系统，振动系统包括结合在一起的振膜和音圈，为了减小扬声器的失真和提高扬声器的灵敏度，通常会在振膜的中心位置固定一块振动板，用以增强振膜中心部位的刚性。
常见的振动板一般采用木片、塑料或者铝冲压而成，导致振动板的强度较低。在振膜振动的过程中，可能会导致振动板变形，影响扬声器的发音品质和使用寿命。
发明内容
本申请实施例的一个目的是提供一种用于发声装置的振动板及发声装置的技术方案。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种用于发声装置的振动板，所述振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中的补强材料，所述补强材料包括滑石粉和云母中的至少一种，所述补强材料在所述复合材料中的质量分数范围为10％-70％。
可选地，所述聚合物基体包括聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酰亚胺(PEI)中的至少一种。
可选地，所述滑石粉的粒径范围为0.3μm-100μm。
可选地，所述云母包括绢云母、白云母、金云母、锂云母和黑云母中的至少一种。
可选地，所述补强材料包括滑石粉和云母，所述滑石粉和云母的质量比范围为0.1-20。
可选地，所述振动板的模量大于或等于2GPa。
可选地，所述振动板的成型方式为注塑成型或吸塑成型。
可选地，所述振动板为单层振动板，所述单层振动板采用所述复合材料制成；
或者，所述振动板为复合振动板，所述复合振动板包括至少两层，所述的复合振动板至少一层包括所述复合材料。
可选地，所述单层振动板的厚度范围为50μm-2800μm。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种发声装置，包括振动系统和与所述振动系统相互配合的磁路系统，所述振动系统包括第一方面所述的振动板。
本申请实施例的一个技术效果在于：
本申请实施例提供了一种用于发声装置的振动板，所述振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中的补强材料，所述补强材料包括滑石粉和云母中的至少一种，所述补强材料在所述复合材料中的质量分数范围为10％-70％。本申请实施例提供的振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料通过将所述滑石粉和/或云母补强材料分散在所述聚合物基体中，增强了所述振动板的模量和结构强度，可以提升振动板的耐热性、尺寸稳定性和阻尼性能，使得振动板具有较宽的频响范围和较低的失真，进而可以提高发声装置的发声效果。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请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申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的补强材料在所述复合材料中的质量分数与通过所述复合材料制备的所述振动板的模量关系曲线图；
图2为本申请实施例提供的滑石粉结构示意图；
图3为本申请实施例提供的滑石粉和云母在不同质量比时采用复合材料制备的振动板的弯曲模量变化曲线图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请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申请的范围。
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，决不作为对本申请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。
本申请实施例提供了一种用于发声装置的振动板，该发声装置可以为扬声器，所述振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中的补强材料，所述补强材料包括滑石粉和云母中的至少一种，所述补强材料在所述复合材料中的质量分数范围为10％-70％。优选地，所述补强材料在所述复合材料中的质量分数范围可以为20％-50％。所述补强材料可以均匀分散在所述聚合物基体中，以提高所述复合材料的性能稳定性。
具体地，所述复合材料中滑石粉和云母等补强材料的加入可以改善所述聚合物基体的加工流动性，使得所述补强材料在所述聚合物基体中可以充分分散，提高所述聚合物基体中所述补强材料的分散均匀性和质量占比，进而保证所述振动板的模量和结构强度，所述模量可以为弹性模量，具体包括弯曲模量、压缩模量和剪切模量。图1给出了补强材料在所述复合材料中的质量分数与通过所述复合材料制备的所述振动板的弯曲模量关系曲线图，从图中可以看出，随着补强材料在所述复合材料中的质量分数的增加，通过所述复合材料制备的所述振动板的弯曲模量显著升高。具体为补强材料采用云母，补强材料在复合材料中的质量分数从10％增加到50％的过程中，振动板的弯曲模量从3.6GPa增加到了12.3GPa；补强材料在所述复合材料中的质量分数从50％增加到70％的过程中，所述振动板的弯曲模量虽然也有提升，但补强材料的补强作用已经得到了较为充分的发挥，所述振动板的弯曲模量升高不明显。而所述补强材料在所述复合材料中的质量分数超过70％时，过多的补强材料会降低所述聚合物基体的熔融指数，导致所述聚合物基体流动性变差，降低了所述复合材料中所述补强材料分散的均匀性。
本申请实施例提供的振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料通过将所述滑石粉和/或云母补强材料分散在所述聚合物基体中，增强了所述振动板的模量和结构强度，使得安装所述振动板的发声装置具有较宽的频响范围和较低的失真，提高了发声装置的发声效果。
可选地，所述聚合物基体包括聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酰亚胺(PEI)等高分子材料中的至少一种。
具体地，上述高分子材料具有耐化学性、耐热性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能，而且所述补强材料分散在所述聚合物基体中时，需要先将所述聚合物基体融化后将所述补强材料均匀分散在熔融状态的所述聚合物基体中，上述高分子材料良好的流动性能可以使得所述补强材料的分散更加均匀和充分，提高了所述复合材料的均匀性和性能稳定性。
可选地，所述滑石粉的粒径范围为0.3μm-100μm，优选地，所述滑石粉的粒径范围为0.5μm-30μm。
具体地，滑石粉是一种含水的镁硅酸盐，属于典型的二维增强材料。其主要成分是3MgO.4SiO2.H2O，化学式为Mg3[SiO10](OH)2，滑石粉理论化学组成为：MgO 31.9％，SiO263.4％，H2O4.7％。滑石粉的结构是由硅氧四面体构成的硅氧层，在上下两层硅氧层中间配入Mg2+和OH-，形成氢氧层，如图2所示。滑石粉具有良好的层状晶体结构，并具有良好的亲油性，而且化学性质稳定、耐酸碱性能好。滑石粉在加入聚合物基体中时，滑石粉和聚合物基体之间具有很好的亲和性，可以与聚合物基体很好的配合，显著增强所述复合材料的模量，具体包括增强所述复合材料的强度、刚度以及抗冲击性能。
可选地，所述云母包括绢云母、白云母、金云母、锂云母和黑云母中的至少一种。
具体地，云母的化学通式如下：
αβ2-3γ1-10δ4O10σ2
其中，α表示层间阳离子(具体包括Cs、K、Na、NH4、Rb、Ba和Ca)；B表示八面体配位的阳离子(具体包括Li、Fe、Mg、Mn、Zn、Al、Cr、V和Ti)；γ表示空位，δ表示Be、Al、B、Fe和Si等离子；σ表示Cl、F、OH、O和S等离子。
云母有二维增强作用，并具有良好的弹性、韧性、绝缘性、耐高温、耐酸碱以及强的附着力，是一种优良的添加剂。通过云母增强聚合物基体得到的复合材料，具有优异的力学性能、耐热性和抗收缩等性能。进一步地，在云母和滑石粉同时作为二维补强材料时，云母和滑石粉具有良好的相容性，两者混合能够显著增强所述复合材料的模量和结构强度。
可选地，所述补强材料包括滑石粉和云母，所述滑石粉和云母的质量比范围为0.1-20，优选地，所述滑石粉和云母的质量比范围为0.5-8。
具体地，云母和滑石粉同时作为二维补强材料时，能够显著增强所述复合材料的模量和结构强度，进而提高采用所述复合材料制备的振动板的模量和结构强度，所述模量可以为弹性模量，具体包括弯曲模量、压缩模量和剪切模量。图3给出了在滑石粉和云母的不同质量比情况下，采用复合材料制备的振动板的弯曲模量变化曲线图。复合材料中补强材料的质量分数为18％，从图中可以看出，补强材料中滑石粉和云母的质量比从0增加到4左右时，振动板的弯曲模量从5.7GPa增加到了12.3GPa；补强材料中滑石粉和云母的质量比从4增加到10左右时，振动板虽然仍然具有较高的弯曲模量，但由于云母的质量过少，降低了聚合物基体的韧性和交联性，导致振动板的弯曲模量逐渐降低，从12.3GPa减小到了6.1GPa。
可选地，所述振动板的模量大于或等于2GPa，优选地，所述振动板的模量大于或等于3.2GPa，所述模量可以为弹性模量，具体包括弯曲模量、压缩模量和剪切模量。
具体地，一般塑料或者橡胶的模量大约在1GPa-2GPa，不足以满足振动板的振动要求。而通过将所述补强材料分散在所述聚合物基体中形成复合材料，采用所述复合材料得到的振动板具有较高的模量，可以达到3.2GPa甚至更高。表1给出了本申请实施例提供的振动板与传统振动板参数对比，表1中传统振动板为采用聚丙烯(PP)制备的传统振动板，本申请实施例提供的振动板为通过滑石粉和/或云母补强的振动板，其中聚合物基体采用PP。从表1中可以看出，传统振动板的弯曲模量仅为1.9GPa，比模量E/ρ为2.11；本申请实施例提供的通过滑石粉补强的振动板弯曲模量可以达到3.2GPa，比模量E/ρ为3.04；本申请实施例提供的通过云母补强的振动板弯曲模量可以达到4.6GPa，比模量E/ρ为4.18；本申请实施例提供的通过滑石粉和云母混合补强的振动板弯曲模量甚至可以达到5.3GPa，比模量E/ρ为4.82。也就是说，通过滑石粉或云母补强的振动板弯曲模量大于传统PP振动板，而通过滑石粉和云母复合增强的振动板弯曲模量显著大于传统PP振动板，使得本申请实施例提供的振动板具有更高的频响范围，进而可以提高安装有本申请实施例提供振动板的发声装置的发声效果。
表1本申请实施例提供的振动板与传统振动板参数对比
Figure BDA0002756619570000061
Figure BDA0002756619570000071
可选地，所述振动板的成型方式为注塑成型或吸塑成型。
具体地，所述振动板在注塑成型过程中，所述振动板原料的熔融塑化和流动造型可以分别在料筒和模腔中进行，形成所述模腔的模具可以始终处于使原料溶体很快冷却成型的状态，从而大大缩减所述振动板的成型周期。同时，在保证原料的加工流动性较好的前提下，可以对模具进行精密处理，以得到尺寸稳定性更好的振动板产品。而吸塑成型是将平展的振动板原料加热变软后，采用真空吸附于模具表面，然后冷却成型。吸塑成型一次成型的生产周期在5s-20s之间，可以大大提高振动板的生产效率，降低生产成本。
可选地，所述振动板为单层振动板，所述单层振动板采用所述复合材料制成；
或者，所述振动板为复合振动板，所述复合振动板包括至少两层，所述的复合振动板至少一层包括所述复合材料。
具体地，所述振动板为单层振动板时，所述单层振动板可以全部采用所述复合材料制成，以保证所述单层振动板的模量和结构强度。而在所述振动板为复合振动板时，也就是所述振动板包括多层，可以是其中一层全部采用所述复合材料制成，其余层采用塑料或橡胶等高分子材料制成；也可以是其中两层采用所述复合材料制成，比如所述振动板的层数大于两层时，采用所述复合材料制成的两层可以位于所述振动板的内外两侧，进而将其他层夹设其中，以达到对所述振动板的内外层强度的增强。另外，所述振动板包括多层时，各层之间可以采用胶层复合粘接，以达到固定所述振动板结构的目的。
可选地，所述单层振动板的厚度范围为50μm-2800μm。优选地，所述单层振动板的厚度范围为100μm-2000μm。具体地，所述单层振动板的厚度过低时，所述单层振动板的模量和结构强度较低，难以满足发声装置由振膜传递的振动要求；而所述单层振动板的厚度过高时，虽然所述单层振动板的模量和结构强度足够大，但由于所述单层振动板难以在受到振动信号时发生变形，也就无法将振膜传递的振动进行传递，影响了发声装置的发声效果。
本申请实施例还提供了一种发声装置，包括振动系统和与所述振动系统相互配合的磁路系统，所述振动系统包括所述的振动板。
具体地，所述振动板采用复合材料制成，所述复合材料通过将所述补强材料分散在所述聚合物基体中，增强了所述振动板的模量和结构强度，使得所述发声装置具有较宽的频响范围和较低的失真，提高了所述发声装置的发声效果。
虽然已经通过例子对本申请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，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于发声装置的振动板，其特征在于，所述振动板至少部分采用复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中的补强材料，所述补强材料包括滑石粉和云母中的至少一种，所述补强材料在所述复合材料中的质量分数范围为10％-70％。
2.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述聚合物基体包括聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酰亚胺(PEI)中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述滑石粉的粒径范围为0.3μm-100μm。
4.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述云母包括绢云母、白云母、金云母、锂云母和黑云母中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述补强材料包括滑石粉和云母，所述滑石粉和云母的质量比范围为0.1-20。
6.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述振动板的模量大于或等于2GPa。
7.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述振动板的成型方式为注塑成型或吸塑成型。
8.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述振动板为单层振动板，所述单层振动板采用所述复合材料制成；
或者，所述振动板为复合振动板，所述复合振动板包括至少两层，所述的复合振动板至少一层包括所述复合材料。
9.根据权利要求8所述的振动板，其特征在于，所述单层振动板的厚度范围为50μm-2800μm。
10.一种发声装置，其特征在于，包括振动系统和与所述振动系统相互配合的磁路系统，所述振动系统包括权利要求1-9任何一项所述的振动板。
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