CN113079437B - 一种气体吸收材料块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种气体吸收材料块，包括通过粘结剂粘结的沸石材料形成的主体结构，以及随机分布于主体结构内的多个空泡。其中，空泡通过发泡剂或造孔剂分解得到。
Description
技术领域
本发明涉及扬声器技术领域，特别涉及一种气体吸收材料块及其制造方法。
背景技术
扬声器是电声产品中的一个重要组成，其用于将电信号转换为声音信号。扬声器的内腔被分隔为前声腔及后声腔两个腔体，后声腔也被称为谐振腔。为了改善声学性能，通常会在后声腔内增设吸音件，以吸收掉部分声能，等效于扩大谐振腔容积，进而达到降低扬声器模组的谐振频率的目的，吸音件也可称为气体吸收件。
随着电子产品的日益轻薄化，扬声器也不断向扁平化发展，这就使得其后声腔越来越小，扬声器谐振频率随着腔体容积的缩小而升高，低频灵敏度降低，对声学性能造成一定的影响，而传统的吸音件已难以应用于扁平结构的扬声器中。针对这一问题，活性炭、沸石等多孔材料被应用于后声腔中，多孔材料内部特殊物理孔道构造能够实现对后声腔内气体的快速吸附-脱附，达到虚拟增大扬声器后声腔的谐振空间的效果，进而改善声学性能。
目前，在扬声器应用中，通常是将粉末态的多孔材料通过成型技术制备成吸音颗粒，然后将吸音颗粒填充到后声腔内。当后声腔形状不规则时，装填容积的利用率不高，使得谐振频率降低空间有限。此外，吸音颗粒填充工艺、工序复杂，浪费率较高，整个填充成本相对较高。为了使得吸音材料能够固定与扬声器的后声腔内，实用新型专利201721214865.3、201822234680.X分别提供一种吸音材料块及改进的吸音材料块，所述吸音材料块为模具成型的块体结构，通过模具，在吸音材料块的纵向形成孔道，所述孔道能够在毫秒级时间内让更多的空气分子进出多孔材料的孔道构造，更好地降低谐振频率。但是，由于通常所述孔道的直径为100微米-5毫米，因此，其采用的模具需要大量很细的模具针，这种尺寸的模具针造价成本高，产能低，进而使得扬声器整体制造成本上升，难以广泛应用。
发明内容
针对现有技术中的部分或全部问题，本发明一方面提供一种气体吸收材料块，包括：
主体结构，其包括通过粘结剂粘结的沸石材料；以及
空泡，其分布于所述主体结构内。
进一步地，所述沸石材料为MFI沸石，且硅铝比不低于300，其粒径为100nm-5um。
进一步地，所述空泡为不规则形状，其孔径峰值为30um-300um。
进一步地，所述粘结剂为有机粘结剂。
进一步地，所述粘结剂与沸石的质量比不大于15％。
本发明另一方面提供所述气体吸收材料块的制造方法，包括：
将预设比例的沸石微粒、粘结剂以及化学试剂混合，得到混合液，其中所述化学试剂用于形成空泡；
将所述混合液放入模具，在指定温度下静置，直至所述混合液凝固为固体；以及
对所述固体进行加热，使得所述化学试剂反应形成空泡。
进一步地，所述化学试剂为有机发泡剂和/或无机发泡剂，且所述粘结剂与所述沸石微粒的质量比不大于15％，所述有机发泡剂和/或无机发泡剂与所述沸石微粒的质量比不大于5％。
进一步地，所述化学试剂为造孔剂，且所述粘结剂与所述沸石微粒的质量比不大于15％，所述造孔剂与所述沸石微粒的质量比不大于20％。
进一步地，若采用有机发泡剂和/或无机发泡剂，则所述制造方法包括：将所述混合液在-40℃-0℃范围内的任一温度下静置，直至所述混合液凝固为固体；以及
对所述固体进行抽真空干燥，当真空达到指定压强时，升温使得所述有机发泡剂和/或无机发泡剂分解，形成空泡。
进一步地，所述指定压强为300Pa。
进一步地，若采用造孔剂，则所述制造方法包括：将所述混合液放入模具，在高温或低温下静置，直至所述混合液凝固为固体；以及
采用80℃以上的温度，对所述固体进行烘烤，使得所述造孔剂在所述固体上形成空泡。
本发明提供的一种气体吸收材料块，放置于扬声器的后声腔中，空气分子可以通过所述空泡快速进入沸石微粒之间形成的孔道，最后被沸石微粒自身的孔道结构吸收和释放，从而虚拟增大扬声器后声腔的谐振空间，有效降低扬声器的固有频率，提高低频灵敏度，改善声学性能。所述气体吸收材料块的空泡数量越多，其密度越低，效果越好。同时，所述空泡采用发泡剂形成，材料及工艺简单，成本低，有益于广泛推广应用。
附图说明
为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出本发明一个实施例的一种气体吸收材料块的结构示意图；
图2示出本发明一个实施例的一种气体吸收材料块的制造方法的流程示意图；
图3示出气体吸收材料块添加前后的扬声器阻抗对比示意图；
图4示出具有不同气泡数量的气体吸收材料块的扬声器阻抗对比示意图；以及
图5示出扬声器固有频率下降值随气体吸收材料块密度变化的曲线示意图。
具体实施方式
以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
现有的沸石吸音材料多为粒径在500um左右或小于500um的球形颗粒，这类材料填充至后声腔所需的工艺较为复杂，且装填容积的利用率不高，在不规则的后声腔中使用，对声学性能的改善效果有限。相较而言，较大体积的颗粒或块状结构在装填时更易于操作，但是这类结构体积较大，空气难以快速进出沸石微粒自身的孔道结构内，使得难以达到预期目标。发明人通过研究发现，若在沸石微粒之间形成一些孔径较大的孔道或孔洞，有利于空气更为顺畅、快速地进出沸石微粒自身的孔道结构内，沸石微粒能够快速地吸附-释放空气，使得扬声器的声音相应敏感度得到提高。基于上述发现，本发明提供一种气体吸收材料块，其采用了空泡技术在沸石微粒之间形成空泡，方法简单、成本低，且能有效改善扬声器的声学性能。下面结合实施例附图，对本发明的方案做进一步描述。
图1示出本发明一个实施例的一种气体吸收材料块的结构示意图。如图1所示，一种气体吸收材料块，包括主体结构101及空泡102，其中，所述空泡102随机分布于所述主体结构101内部。
所述主体结构101可以是长方体、正方体、圆柱体或任意不规则的形体结构，可根据扬声器后声腔的大小及形状，确定其形状及尺寸。所述主体结构101由沸石材料经粘结剂粘结形成。
由于MFI结构的沸石原粉微粒的抗老化性能较好，同时，其特定的三维骨架结构所形成的孔道结构，有利于空气分子的快速吸附-脱附，能表现处良好的降低谐振频率效果，因此，在本发明的一个实施例中，采用MFI结构的沸石原粉微粒制作所述主体结构101。同时，由于沸石原粉微粒的硅铝比及粒径均会对吸附效果造成影响，在本发明的一个实施例中，为达最优效果，经过验证，采用了硅铝比不低于300的沸石原粉微粒，且其粒径在100纳米到5微米之间。
在本发明的又一个实施例中，所述粘结剂采用有机粘结剂，例如聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、氯丁橡胶、硅橡胶或聚醋酸乙烯等。沸石材料经粘结剂粘结形成主体结构后，所述沸石原粉微粒之间会形成一些孔道，这些孔道可以将沸石原粉微粒自身的孔道结构与外部连通，有利于空气进出沸石原粉微粒自身的孔道结构。所述孔道的孔径的大小对整体吸音效果存在一定影响：当所述孔道孔径过大，可能过多占用整体体积，孔径过小，又使得空气进出的通路变小，在一定程度上降低相应的灵敏度，因此，为平衡孔道孔径与吸音效果之间的关系，在本发明的一个实施例中，所述粘结剂与沸石的质量比不大于15％，使得形成的孔道的孔径在0.3微米至50微米之间。例如，粘结剂与沸石的质量比可以是15％、14.5％、14％、13.5％、13％、12.5％、12％、11.5％、11％、10.5％、10％、9.5％、9％、8.5％、8％、7.5％、7％、6.5％、6％、5.5％、5％、4.5％、4％、3.5％、3％、2.5％、2％、1.5％、1％、0.5％，或者在上述任意两个值所形成的范围内。所形成的孔道的孔径可以是0.3微米、0.5微米、0.7微米、0.9微米、1微米、1.5微米、2微米、2.5微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米、23微米、24微米、25微米、26微米、27微米、28微米、29微米、30微米、31微米、32微米、33微米、34微米、35微米、36微米、37微米、38微米、39微米、40微米、41微米、42微米、43微米、44微米、45微米、46微米、47微米、48微米、49微米、50微米，或者在上述任意两个值所形成的范围内。
所述空泡102为不规则形状，其通过发泡剂分解形成，在本发明的一个实施例中，所述空泡102的孔径峰值在30微米至300微米之间，空泡的存在，使得空气分子能够快速进入沸石原粉微粒之间的孔道，进而进入沸石原粉微粒内部的孔道结构中，有效提高了气体吸收材料块的吸音响应灵敏度。例如，空泡102的孔径峰值可以是30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米、95微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米、210微米、220微米、230微米、240微米、250微米、260微米、270微米、280微米、290微米、300微米，或者在上述任意两个值所形成的范围内。在本发明的实施例中，所述空泡的孔径峰值是指每个空泡距离最远的两个端点之间的距离。
图2示出本发明一个实施例的一种气体吸收材料块的制造方法的流程示意图。如图2所示，所述气体吸收材料块的制造方法包括：
首先，在步骤201，混合材料。将预设比例的沸石微粒、粘结剂以及发泡剂混合，得到混合液；在本发明的一个实施例中，为了保证沸石原粉微粒之间的孔道以及空泡的孔径，所述粘结剂与所述沸石微粒的质量比不大于15％，且所述发泡剂与所述沸石微粒的质量比不大于5％；例如，所述粘结剂与所述沸石微粒的质量比为15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％，或者在上述任意两个值所形成的范围内，以及所述发泡剂与所述沸石微粒的质量比为5％、4.5％、4％、3.5％、3％、2.5％、2％、1.5％、1％，或者在上述任意两个值所形成的范围内。同时，所述粘结剂采用有机粘结剂，例如聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、氯丁橡胶、硅橡胶或聚醋酸乙烯等；而所述发泡剂可采用无机发泡剂或有机发泡剂，其中，无机发泡剂包括例如碳酸氢钠等，以及有机发泡剂包括，例如偶氮二异丁腈，偶氮二甲酸二乙酯，偶氮胺基苯，二亚硝基对苯二甲酰胺，苯磺酰肼，对甲苯磺酰肼，氧化双苯磺酰肼等；
接下来，在步骤202，低温凝固。将所述混合液放入模具中，并在指定温度下静置，直至所述混合液凝固为固体；根据所采用的粘结剂及发泡剂的性能，在本发明的一个实施例中，所述指定温度为-40℃-0℃范围内的任意温度；以及
最后，在步骤203，形成空泡。对低温凝固得到的固体进行抽真空干燥，当真空达到指定压强，例如300Pa时，升温使得发泡剂分解，形成空泡，升温温度根据发泡剂的性能确定，例如本发明一个实施例中采用碳酸氢钠作为发泡剂，其通常会在140℃左右分解为二氧化碳，因此，在该实施例中，当真空达到300Pa时，需将温度升至至少140℃，优选为150℃。应当理解的是，根据发泡剂的不同，抽真空达到的压强及需要的升温温度均有所不同，本领域技术人员可根据实际采用的发泡剂种类，确定具体参数。
在本发明的又一个实施例中，还可采用造孔剂替代发泡剂，所述造孔剂可采用例如碳酸氢铵，苯甲酸，聚苯乙烯等，其在高温下进行分解形成气体并溢出，进而形成空泡，采用造孔剂制造所述气体吸收材料块的方法包括：
首先，将预设比例的沸石微粒、粘结剂以及造孔剂混合，得到混合液；在本发明的一个实施例中，为了保证沸石原粉微粒之间的孔道以及空泡的孔径，所述粘结剂与所述沸石微粒的质量比不大于15％，且所述造孔剂与所述沸石微粒的质量比不大于20％；例如，所述粘结剂与所述沸石微粒的质量比为15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％，或者在上述任意两个值所形成的范围内，以及所述造孔剂与所述沸石微粒的质量比为20％、19％、18％、17％、16％、15％、14％、12％、10％、8％、5％，或者在上述任意两个值所形成的范围内。同时，所述粘结剂采用有机粘结剂，例如聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、氯丁橡胶、硅橡胶或聚醋酸乙烯等；
接下来，将所述混合液放置于模具中，并在指定温度下静置，直至所述混合液凝固为固体；根据所采用的粘结剂及造孔剂的性能，在本发明的一个实施例中，可采用低温或高温成型；以及
最后，对凝固得到的固体进行高温烘烤，使得所述造孔剂分解成气体并溢出，形成空泡，烘烤温度根据造孔剂的性能确定，例如可采用80℃以上高温。应当理解的是，根据发泡剂的不同，抽真空达到的压强及需要的升温温度均有所不同，本领域技术人员可根据实际采用的发泡剂种类，确定具体参数。
所述气体吸收材料块应用于扬声器后声腔后，会使得扬声器的固有频率F0降低，固有频率F0即谐振频率，其值越低，扬声器的音质效果将越好。图2示出气体吸收材料块添加前后的扬声器阻抗对比示意图，阻抗峰值对应的频率即为扬声器的固有频率F0。如图3所示，右边曲线为没有添加气体吸收材料块的扬声器的阻抗曲线，以及左边曲线是添加了具有较多空泡的气体吸收材料块的扬声器的阻抗曲线，可以看出，添加了气体吸收材料块之后，扬声器的阻抗峰值及固有频率均有所降低。
同时，经过验证，空泡数量越多，所述气体吸收材料块的效果越好。图4示出具有不同气泡数量的气体吸收材料块的扬声器阻抗对比示意图。如图4所示，右边曲线是添加了具有较少空泡的气体吸收材料块的扬声器的阻抗曲线，左边曲线是添加了具有较多空泡的气体吸收材料块的扬声器的阻抗曲线，可以看出，空泡数量较多时，扬声器的固有频率更低。表1及图5示出扬声器固有频率下降值△F0随气体吸收材料块密度变化。所述气体吸收材料块的密度主要通过改变空泡数量来改变，空泡数量越多，所述气体吸收材料块的密度越小，因此，通过扬声器固有频率下降值△F0随气体吸收材料块密度变化，就可以看出空泡数量与扬声器固有频率之间的关系，由表1及图5可以看出，随着空泡数量的增加，气体吸收材料块的密度随之减小，而F0向着更低的频率移动，△F0逐渐增大，△F0越大，证明气体吸收材料块的吸收效果越好。
| 密度(g/ml) | 0.36 | 0.38 | 0.4 | 0.42 | 0.44 | 0.46 | 0.48 | 0.5 |
| ΔF0(Hz) | 110 | 106 | 102 | 96 | 90 | 88 | 80 | 70 |
表1
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。
Claims (9)
1.一种气体吸收材料块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将沸石原粉微粒、粘结剂以及化学试剂混合，得到混合液，其中，所述沸石原粉微粒之间包括孔道，所述孔道的孔径在0.3μm至50μm之间，所述化学试剂用于形成空泡，包括有机发泡剂和/或无机发泡剂或造孔剂；所述无机发泡剂包括碳酸氢钠，所述有机发泡剂包括偶氮二异丁腈，偶氮二甲酸二乙酯，偶氮胺基苯，二亚硝基对苯二甲酰胺，苯磺酰肼，对甲苯磺酰肼或氧化双苯磺酰肼中的一种或多种；所述造孔剂包括碳酸氢铵，苯甲酸或聚苯乙烯中的一种或多种；
（2）将所述混合液放入模具，在指定温度下静置，直至所述混合液凝固为固体；以及
（3）对所述固体进行升温使得所述化学试剂分解，形成空泡，所述空泡为不规则形状，其孔径峰值为30μm-300μm。
2.如权利要求1所述的气体吸收材料块的制备方法，其特征在于，当所述化学试剂为有机发泡剂和/或无机发泡剂时，所述粘结剂与所述沸石原粉微粒的质量比不大于15%，且所述有机发泡剂和/或无机发泡剂与所述沸石原粉微粒的质量比不大于5%。
3.如权利要求1所述的气体吸收材料块的制备方法，其特征在于，当所述化学试剂为造孔剂时，所述粘结剂与所述沸石原粉微粒的质量比不大于15%，所述造孔剂与所述沸石原粉微粒的质量比不大于20%。
4. 如权利要求2所述的气体吸收材料块的制备方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）具体包括：
将所述混合液在-40℃-0℃范围内的任一温度下静置，直至所述混合液凝固为固体；以及
对所述固体进行抽真空干燥，当真空达到指定压强时，升温使得所述有机发泡剂和/或无机发泡剂分解，形成空泡。
5. 如权利要求3所述的气体吸收材料块的制备方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）具体包括：
将所述混合液放入模具，在高温或低温下静置，直至所述混合液凝固为固体；以及
采用80℃以上的温度，对所述固体进行烘烤，使得所述造孔剂分解，形成空泡。
6.一种气体吸收材料块，其特征在于，所述气体吸收材料块通过如权利要求1~5任一所述的制备方法制备得到，其包括：
主体结构，其包括通过粘结剂粘结的沸石材料，其中，所述沸石材料包括沸石原粉微粒；
空泡，随机分布于所述主体结构内。
7.如权利要求6所述的气体吸收材料块，其特征在于，所述沸石原粉微粒为MFI沸石，且硅铝比不低于300，粒径为0.1μm-5μm。
8.如权利要求6所述的气体吸收材料块，其特征在于，所述粘结剂与沸石材料的质量比不大于15%。
9.一种扬声器，其特征在于，包括前声腔及后声腔，其中后声腔内设置有如权利要求6~8任一所述的气体吸收材料块。
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