CN1132461A

CN1132461A - 扬声器振动膜及其制造方法

Info

Publication number: CN1132461A
Application number: CN95120253A
Authority: CN
Inventors: 佐藤政敏; 三户部邦男; 村山文雄; 中园次郎
Original assignee: NORTHEAST PIONEER ELECTRONICS CO Ltd; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: NORTHEAST PIONEER ELECTRONICS CO Ltd; Pioneer Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2015-11-24
Also published as: CN1122436C; US5793002A; US6030561A

Abstract

本发明提供一种由发泡层和未发泡表层构成的扬声器振动膜，振动膜内部的平均发泡倍率为1.1-3.0，所说的发泡层含有气泡，该气泡是以其长轴被排列在振动膜的厚度方向来形成的。每层未发泡表层的厚度为0.05-0.20mm。本发明还提供了该振动膜的制造方法，包括把含有发泡剂的树脂注入注射模塑成型机的模子(由移动部分和固定部分构成)，树脂注完之后立即减弱模子的成型挤压力，从而扩大在上述模子的移动部分和固定部分之间的间隙，以使得发泡剂发泡，于是形成振动膜的发泡层。

Description

扬声器振动膜及其制造方法

本发明涉及一种扬声器振动膜及其制造方法。

作为扬声器振动膜来使用的材料必须具备低的密度、高的扬氏模数、高的刚性、以及适当高的内部损失等特性。

一种由烯烃类树脂制造的振动膜常被使用在扬声器中，因为它不但具有优异的耐水性和其他的耐环境特性，而且还具有良好的外观并具有各种物理性质之间的良好平衡。然而，由于烯烃类树脂的比重为0.9g/cm³，且该比重大于纸，由烯烃类树脂制造的扬声器振动膜只具有较低的扬氏模数和较低的刚性。

最近，为了提高扬声器振动膜的强度，已有人建议用一种炭纤维作为填料来获得所需的强度。但是，该做法只会进一步增加振动膜的密度，因而导致其灵敏度降低，并且造成高频率声音信号输出时的困难。

为了解决上述问题，又有人建议采用图14所示的方法。如图14(a)所示，由聚丙烯发泡材料制成的薄板50被加热从而变软。然后，如图14(b)所示，通过使用金属模子23并通过抽真空处理来使得该薄板50成形为具有所需形状的振动膜。此外，还有另一种方法，这就是通过加热/冷却的挤压处理来把与图14相同的薄板加工成所需的形状。

但是，用上述方法制成的扬声器振动膜，因为其发泡层已暴露于表面，其外观已受到损坏。此外，因为聚丙烯材料已象薄膜一样暴露于薄板50的表面，振动膜本身的耐光性(紫外线)就会变差。

鉴于上述情况，有人又进一步提出了一种注射模塑成形方法。根据该方法，通过注射模塑成形机的使用，扬声器振动膜可被直接形成。在实际操作中，含有发泡剂的一定量的树脂被注入金属模子，使得所需的发泡过程在金属模子内发生。为了使发泡剂顺利地发泡，在金属模子内需要形成一个发泡所需的空间。通常，是通过在模子内注入氮气然后排出该氮气的方法来形成该空间的。另外一种形成这种空间的方法是以一种被称为少量多次快速注射(short-shot)的方式来把树脂物料注入到金属模子的内腔。

然而，在用氮气来形成发泡所需空间时，注入到金属模子内的树脂必须达到4-5mm以上的厚度，否则将难以获得所需的发泡过程。另一方面，如果是用上述少量多次快速注射(short-shot)的方式来获得发泡所需空间，则注入到金属模子内的树脂也必须达到2-3mm以上的厚度。

由此可见，采用以上所述的注射模塑成形方法只能制造厚度在2-3mm以上的产品。事实上，在现有的几种方法中，没有一种能用来制造其厚度在0.2-0.5mm的、能被用作扬声器振动膜的发泡产品。

本发明的目的是要解决上述现有技术中所存在的问题，从而提供一种改进了的、重量轻的、刚性高的、厚度薄的、具有适当内部损失和良好耐环境特性的扬声器振动膜。

本发明首先提供了一种扬声器振动膜，它是通过把含有发泡剂的树脂注入注射模塑成形机的模子来成型的。该振动膜由发泡层和形成在该发泡层两面的未发泡表层构成。在该振动膜中，包括发泡层和两层未发泡表层在内的平均发泡倍率为1.1-3.0，发泡层含有气泡，该气泡是以其长轴被排列在振动膜的厚度方向来形成的。此外，每层未发泡表层的厚度为0.05-0.20mm。

本发明还提供了一种通过注射模塑成形来制造扬声器振动膜的方法，该方法包括以下步骤：把含有发泡剂的树脂注入注射模塑成形机的模子(由移动部分和固定部分构成)；树脂注射完之后立即减弱模子的成型挤压力，从而在一定程度上扩大在上述模子的移动部分和固定部分之间已形成的间隙；使得发泡剂发泡，于是形成振动膜的发泡层。

本发明还提供了另一种通过注射模塑成形来制造扬声器振动膜的方法，该方法包括以下步骤：把含有发泡剂的树脂注入注射模塑成形机的模子(由移动部分和固定部分构成)；树脂注射完之后立即阻止树脂往膜子的继续流动；减弱模子的成型挤压力，从而在一定程度上扩大在上述模子的移动部分和固定部分之间形成的间隙；使得发泡剂发泡，于是形成振动膜的发泡层。

在上述两种制造扬声器振动膜的方法中，注射模塑成形机模子的移动部分和固定部分之间的间隙以0.001mm/ms以上的速度被扩大0.1-1.5mm。

本发明的上述目的及其特征可通过以下的详细说明和对附图的参考来加以进一步理解。

图1是本发明的扬声器振动膜的截面示意图。

图2是为制造图1的振动膜的注射膜塑成形机的示意图。

图3(a)-(b)说明了使用图2的注射膜塑成形机制造图1的振动膜时的方法。

图4是显示图2的注射膜塑成形机之操作特性的曲线图。

图5是其结构上进一步改进了的注射膜塑成形机的示意图。

图6-8是使用图5的注射膜塑成形机制造图1的振动膜时的方法。

图9是一个表，说明了使用图1的注射膜塑成形机与使用图5的注射膜塑成形机时的差异。

图10也是一个表，说明了图1的振动膜之各种物性随发泡倍率的变化。

图11显示了图1的振动膜之扬氏模数随发泡倍率的变化。

图12显示了图1的振动膜之内部损失随发泡倍率的变化。

图13显示了图1的振动膜之刚性随发泡倍率的变化。

图14说明了制造扬声器振动膜的一种现有技术。

参照图1，本发明的扬声器振动膜1由发泡层3和形成在该发泡层两面的未发泡表层2，2构成。这样的振动膜1是通过把含有发泡剂的一定量的聚丙烯树脂注射到成形机的金属模子并使得发泡剂在模子内发泡来制造的。两层未发泡层2，2通常是由于发泡之前的树脂固化作用而形成。

在该振动膜1中，包括发泡层3和两层未发泡表层2，2在内的平均发泡倍率为1.1-3.0。如果该平均发泡倍率低于1.1，这将难以获得所需的刚性和所需的内部损失。另一方面，如果该平均发泡倍率高于3.0，发泡的气泡将会在尺寸上变得太大，因而就难以获得均一的发泡状态。不均匀的发泡状态将会导致所制造的一批振动膜中出现各不一样的物性。

发泡层3含有许多发泡的气泡4，该气泡4是以其长轴被排列在振动膜1的厚度方向来形成的。通过使其长轴被排列在振动膜1的厚度方向来使气泡形成，两层未发泡的表层2，2之强度可被增强，于是扬氏模数的降低可得以避免，振动膜本身的刚性可被增强。

此外，本发明振动膜的厚度为0.17-1.8mm，而每层未发泡表层2的厚度为0.05-0.20mm。通过使未发泡表层2的厚度保持在0.05-0.20mm，就可获得一种重量轻刚性高的振动膜。实际上，只要能确保振动膜的强度，未发泡表层2的厚度应被制造得尽可能薄一些。如果未发泡表层2的厚度超过0.2mm，发泡层的厚度将会变薄，因而就难以获得所希望的1.1-3.0这样的发泡倍率。

另外，未发泡表层2的厚度应该是如图1所示的那样，相当于发泡之前的树脂厚度的1/3。

图2显示了用于制造图1的扬声器振动膜的注射膜塑成形机。

如图2所示，该注射膜塑成形机有一个金属模子20。该金属模子20包括一个装在可动压块24上的可动部分21和一个装在固定压块25上的固定部分22。通过使可动部分21朝固定部分22移动来获得的模子成型挤压力，可被液压缸10来控制，而液压缸10又受模子挤压力控制部30的控制。

注射装置40的射出口对准且插入金属模子20的固定部分22。一定量的含有发泡剂(10重量％)的聚丙烯树脂被事先注入在注射装置40中。从装置40的树脂射出，受树脂射出控制部31的控制，该控制部31给出一个射出树脂的指令至注射装置40。来自注射装置40的过程情报被输入至树脂射出控制部31，进而再被输入至模子挤压力控制部30。另一方面，模子挤压力控制部30从挤压液压缸10得到模子挤压力情报和从压块24得到压块距离情报，并给出一个用于控制模子挤压力的指令至液压缸10。按照这样的方式，成形机的模子挤压力就可得到模子挤压力控制部30的控制。

以下将详细介绍采用图2的注射模塑成形机来制造图1的扬声器振动膜的方法。

参照图3(a)，挤压液压缸10被启动从而使金属模子20的可动部分21向右移动以使模子20处于关闭状态。然后，一定量的含有发泡剂(10重量％)的聚丙烯树脂被注入到金属模子20的内腔。此时，液压缸10内的温度被保持在约200℃，而模子20内腔的内壁温度被保持在约90℃。此外，通过模子挤压力控制部30的控制，挤压液压缸10的挤压力被保持在75吨。于此同时，在金属模子的可动部分21和固定部分22之间形成的内腔之厚度被保持在0.3mm。

参照图3(b)，注入在模子20内腔的树脂开始形成与该内腔之内壁相接触的表层2，2。此时，树脂的熔融部分同时受到两种力的作用，一种力来自注射装置40的注射力，另一种力为模子挤压力。后一种力是通过使模子的可动部分21向固定部分22的移动来获得的。其结果，树脂就处于一种大的压力状态下。如果对图3(b)所示的状态不加以改变，由发泡剂的分解所产生的气体之气泡将被压缩，因而导致所希望的发泡过程难以实现。其结果，被注入的全部量的树脂将在没有足够发泡的情况下很快被固化。

参照图3(c)，一当树脂注射完毕，并且当树脂熔融部分中发泡剂的发泡压力足以使表层2，2扩展延伸的情况下，通过模子挤压力控制部30的控制作用，由挤压液压缸10所产生的模子挤压力被突然瞬间地降低至0吨(通过使模子的可动部分21突然向左移动从而使模子20打开)。通过模子挤压力的突然降低，已由发泡剂的分解作用而产生的但处于被压缩状态的气泡能使其周围的树脂膨胀，于是就获得了所希望的发泡作用。

为了实现以上所述的过程，模子压力降低(通过使模子的可动部分21突然向左移动从而使模子20打开)这一操作的时间上的控制极其重要。

如果在树脂注射完毕之前就把模子20打开，那就会有太多的树脂被注射到模子20的内腔，导致产品的重量过重。另一方面，如果模子20被打开得太迟，树脂就会在发泡作用出现之前而被过多地固化，导致一种无发泡层的产品。根据多次试验得出的结果，最好在树脂注射开始后0.4-0.8秒的瞬間内打开模子20。然而，在实际操作中，打开模子20这一操作的时间上的控制，应该根据树脂的温度、模子20的温度、要被制造的振动膜的厚度、在树脂中所添加的发泡剂的量等因素来确定。

因为必须在0.04-0.05秒这种极其短的时间内把金属膜子20打开0.1-1.5mm的距离，膜子20的可动部分21就必须以0.0020-0.0375mm/ms的速度被向左移动。在一种薄型的振动膜被制造的场合下，按照上述方式把模20打开时，0.001mm/ms的打开速度将是足够的。

另外，也有可能在模子20的可动部分21与固定部分22之间安装一种弹簧装置(未图示)，从而在成形机的模子挤压力突然降低的瞬間增加可动部分21的开启力。采用这种手段，树脂的发泡倍率可期望被进一步增加。

图4显示了在上述方法中所使用的注射模塑成形机的各种操作中的特性。

图5-图9显示了为制造图1的扬声器振动膜的另一种(进一步改进了的)方法。

参照图5，在该进一步改进了的方法中所使用的注射膜塑成形机与图2所示的注射膜塑成形机几乎相同，不同之处仅仅是在该成形机中增加了截流装置60和截流装置控制部70。

根据这一改进了的方法，一当树脂注射完毕之后，通过截流装置控制部70的控制，截流装置60被驱动从而被向右移动。通过使截流装置60向右移动从而使它的前端部分紧紧接触膜子固定部分22的内表面，往产品部28(模子中形成产品振动膜的部分，参照图6-图8)的树脂流动就能被截断。此时，固定部分22的树脂注入口周围区域27的一部分被利用掉。

以下将详细说明使用图5的注射膜塑成形机来制造图1的扬声器振动膜的方法。

参照图6 ，挤压液压缸10(见图5)被启动从而使金属模子20的可动部分21向右移动以使模子20处于关闭状态。然后，一定量的含有发泡剂(10重量％)的聚丙烯树脂被注入到金属模子20的内腔。此时，液压缸10内的温度被保持在约230℃，而模子20内腔的内壁温度被保持在约95℃。此外，通过模子挤压力控制部30的控制，挤压液压缸10的挤压力被保持在75吨。于此同时，在金属模子的可动部分21和固定部分22之间形成的内腔之厚度被保持在0.25mm。

此时，注入在模子20内腔的树脂开始形成与该内腔之内壁相接触的表层2，2。这时，树脂的熔融部分同时受到两种力的作用，一种力来自注射装置40的注射力，另一种力为模子挤压力。后一种力是通过使模子的可动部分21向固定部分22的移动来获得的。其结果，树脂就处于一种大的压力状态下。如果对图6所示的状态不加以改变，由发泡剂的分解所产生的气体之气泡将被压缩，因而导致所希望的发泡过程难以出现。

参照图7，一当树脂注射完毕之后，截流装置控制部70(见图5)立即动作从而驱动截流装置60的驱动部62。于是圆筒状部件61就向右移动，一直到其前端部分与模子固定部分22的内壁紧密接触为止。这样一来，经过通道26而流到模子产品部28的树脂流动就会被截断。

参照图8，当树脂熔融部分中发泡剂的发泡压力足以使表层2，2扩展延伸的情况下，通过模子挤压力控制部30的控制作用，由挤压液压缸10所产生的模子挤压力被突然瞬间地降低至0吨(通过使模子的可动部分21突然向左移动从而使模子20打开)。通过模子挤压力的突然降低，已由发泡剂的分解作用而产生的但处于被压缩状态的气泡能使其周围的树脂膨胀，于是就获得了所希望的发泡作用。

图9是一个表，说明了使用截流装置60与未使用截流装置60时的差异。

在图9所示的表中，模子的打开时间与截流装置的动作时间，均被定义为自树脂注入开始的时间起计算。

从图9的表中可得知，如果金属模子20在树脂注入开始后的0.31-0.37秒的时间内被打开，两种情况下(使用截流装置60与未使用截流装置60)所获得的产品之发泡状态均被认为是良好的。然而，在未使用截流装置60的情况下，所得到的树脂产品(扬声器振动膜)会出现重量不同(5.3-8.3g)。该问题的原因可被解释如下。即：如果模子20被打开得太早，流入模子20内的树脂就会太多，因而导致产品(扬声器振动膜)的重量过重。另一方面，如果模子20被打开得太迟，被注入的树脂在其发泡之前被固化得太多，因而只能获得发泡不充分的产品。但在使用截流装置60的场合下，所获得的树脂产品(扬声器振动膜)中其重量基本上为一致。例如，在图9所示的表中，当截流装置60在树脂注入开始后0.31秒的时候发生动作时，所获得的树脂产品(扬声器振动膜)中其重量就变得基本相同(4.8-4.9g)。

因为必须在0.04-0.05秒这种极其短的时间内把金属膜子20打开0.1-1.5mm的距离，膜子20的可动部分21就必须以0.0020-0.0375mm/ms的速度被向左移动。在一种薄型的振动膜被制造的场合下，按照上述方式把模子20打开时，0.001mm/ms的打开速度将是足够的。

另外，也有可能在模子20的可动部分21与固定部分22之间安装一种弹簧装置(未图示)，从而在成形机的模子挤压力突然降低的瞬間增加可动部分21的开启力。采用这种手段，树脂的发泡倍率可期望被进一步提高。

上述方法中所使用的注射模塑成形机(图5所示)的操作上的特性与图4所示的情况基本相同。

图10-图13显示了产品(扬声器振动膜)的几种物理性质随发泡倍率变化而变化的情况。

如图10的表中所示，虽然发泡倍率的上升会导致扬氏模数的降低，但振动膜的比重也降低了，而比重的降低对扬声器振动膜来说是有利的。此外，随着发泡倍率的上升，振动膜的刚性也提高了，这对扬声器振动膜来说也是有利的。

如图11和图13所示，当发泡倍率到达或超过1.5时，扬氏模数的降低速度立刻变得很缓慢，而它的刚性增加立刻变得很快。

再如图11和图13所示，当发泡倍率超过2.5时，扬氏模数的降低速度立刻变得很快，而它的刚性增加变得好像无规则。

鉴于上述情况，为了获得质量稳定的扬声器振动膜，产品的发泡倍率最好被控制在1.5-2.5的范围之内。

图12显示了图1的振动膜之内部损失随发泡倍率变化的情况。

通过以上的说明可以知道，根据本发明所制造的扬声器振动膜具有比重小、重量轻、刚性高等优点。再者，由于扬声器振动膜具有三层的结构，并使得发泡层的两面均被未发泡表层所覆盖，振动膜本身具有一个优异的耐环境特性。此外，在按上述方法制造的振动膜中，因为发泡的气泡是以它们的长轴被排列在振动膜的厚度方向来形成的，所以两层未发泡表层之强度可得以增强，从而增强了扬声器振动膜本身的强度。

Claims

1.一种扬声器振动膜，通过把含有发泡剂的树脂注入注射模塑成形机的模子来成型，其特征在于该振动膜由发泡层和形成在该发泡层两面的未发泡表层构成。

2.如权利要求1所述的扬声器振动膜，其特征在于包括发泡层和两层未发泡表层在内的平均发泡倍率为1.1-3.0。

3.如权利要求1所述的扬声器振动膜，其特征在于每层未发泡表层的厚度为0.05-0.20mm。

4.如权利要求1所述的扬声器振动膜，其特征在于发泡层含有气泡，该气泡是以其长轴被排列在振动膜的厚度方向来形成的。

5.一种通过注射模塑成形来制造扬声器振动膜的方法，该方法包括以下步骤：

把含有发泡剂的树脂注入注射模塑成形机的模子(由移动部分和固定部分构成)；

树脂注射完之后立即减弱模子的成型挤压力，从而在一定程度上扩大在上述模子的移动部分和固定部分之间形成的间隙；

使得发泡剂发泡，于是形成振动膜的发泡层。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于模子的移动部分和固定部分之间的间隙以0.001mm/ms以上的速度被扩大0.1-1.5mm。

7.一种通过注射模塑成形来制造扬声器振动膜的方法，该方法包括以下步骤：

树脂注射完之后立即阻止树脂往膜子的继续流动；

碱弱模子的成型挤压力，从而在一定程度上扩大在上述模子的移动部分和固定部分之间形成的间隙；

使得发泡剂发泡，于是形成振动膜的发泡层。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于模子的移动部分和固定部分之间的间隙以0.001mm/ms以上的速度被扩大0.1-1.5mm。