CN113347539A - 一种吸音材料及扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扬声器技术领域，尤其是涉及一种吸音材料及扬声器。本发明实施例提供的吸音材料及扬声器，能够通过相互粘接的吸音微粒形成吸音材料，其中，吸音微粒由相互粘接的多孔粒子形成。由于吸音微粒本身颗粒很小，若直接将其放置于扬声器中使用，当扬声器的振动时多孔离子容易从吸音微粒上脱落；本发明能够将吸音微粒通过粘接的方式组装成吸音材料；故相对于吸音微粒而言，本发明实施例中的吸音材料在强度上有极大的提升，在长期使用过程中不易出现多孔粒子脱落甚至破碎的情况，能够有效提高扬声器的使用寿命。

Description

一种吸音材料及扬声器

技术领域

本发明实施例涉及扬声器技术领域，尤其是涉及一种吸音材料及扬声器。

背景技术

扬声器是一种将电信号转换为声音信号的能量转换器，是电声产品中不可或缺的部件。扬声器通常由外壳和扬声器单体组成，扬声器单体将外壳的内腔分隔成前声腔和后声腔两个腔体。为了改善扬声器模组声学性能，通常会在后声腔内增设吸音件，以吸收掉部分声能。吸音件的设置等效于扩大后声腔体容积，从而达到降低模组谐振频率效果。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中，扬声器工作时腔体会产生强烈振动，若吸音件的强度不够高，在扬声器的长期使用过程中会出现吸音件表面材料脱落，甚至吸音件整体破碎的情况，影响扬声器的使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种吸音材料及扬声器能够通过相互粘接的多孔粒子形成吸音微粒，并通过相互粘接的吸音微粒形成吸音材料，以提高吸音材料的强度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种吸音材料，所述吸音材料包括相互粘接的吸音微粒，所述吸音微粒包括相互粘接的多孔粒子。

可选的，所述吸音微粒通过第一胶黏剂粘接，所述多孔粒子通过第二胶黏剂粘接，所述第一胶黏剂粘接和/或所述第二胶黏剂粘接包括有机高分子类胶黏剂。

可选的，所述第一粘胶剂的质量占所述吸音材料总质量的1％～15％；和/或

所述第二胶黏剂的质量占所述吸音材料总质量的1％～10％。

可选的，所述多孔粒子包括多孔硅粒子、多孔碳粒子和沸石粒子中的至少一种。

可选的，当所述多孔粒子包括所述沸石粒子时，所述沸石粒子的硅铝质量比小于200。

可选的，述多孔粒子还包括掺杂元素，所述掺杂元素包括铁、硼、钒和锗中的至少一种。

可选的，所述多孔粒子内部包括第一孔道，所述第一孔道的孔径为0.2-1nm；

各个所述多孔粒子之间的孔道为第二孔道，所述第二孔道的孔径为0.1-10um；

各个所述吸音微粒之间的孔道为第三孔道，所述第三孔道的孔径为10-300um。

可选的，所述吸音微粒的粒径为50～500um；和或

所述吸音微粒的形状为球形或类球形。

可选的，所述吸音材料的密度为0.2-1.0g/cm³。

第二方面，本发明实施例还提供一种扬声器，所述扬声器包括主体和设置于所述主体的如第一方面所述的吸音材料。

本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供了一种吸音材料及扬声器，能够通过相互粘接的吸音微粒形成吸音材料，其中，吸音微粒由相互粘接的多孔粒子形成。由于吸音微粒本身颗粒很小，若直接将其放置于扬声器中使用，当扬声器的振动时多孔离子容易从吸音微粒上脱落；本发明能够将吸音微粒通过粘接的方式组装成吸音材料；故相对于吸音微粒而言，本发明实施例中的吸音材料在强度上有极大的提升，在长期使用过程中不易出现多孔粒子脱落甚至破碎的情况，能够有效提高扬声器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的一个实施例提供的吸音材料的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例提供的吸音微球的结构示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的吸音材料的F0测试单元示意图；

图4是本发明的一个对照组提供的吸音微球的F0测试单元示意图；

图5是本发明的一个实施例提供的吸音材料耐VOC老化测试单元示意图；

图6是本发明的一个对照组提供的吸音微球耐VOC老化测试单元示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

目前，作为电子产品重要零部件的扬声器单元不断向结构扁平化的方向发展。但是，扁平结构的微型扬声器会造成后声腔的腔体容积缩小，导致扬声器谐振频率升高，低频灵敏度降低，对扬声器声学性能造成不利影响。

传统的吸音件(或吸音材料)为发泡类泡棉，如，聚氨酯类泡棉和三聚氰胺类泡棉等。为解决扬声器模组轻薄化与声学性能之间的矛盾，可以将多孔性材料(如，活性炭、天然沸石粉、活性二氧化硅、分子筛或按照特定种类和比例而制的混合物等)填充到后声腔内，利用多孔性材料内部特殊物理孔道构造实现对后声腔内气体快速吸附-脱附，达到虚拟增大扬声器后声腔的谐振空间的效果。

本发明实施例提供一种吸音材料，图1示意性出示了吸音材料的结构，如图1所示，该吸音材料包括相互粘接的吸音微粒110。图2示意性出示了吸音微粒110的结构，如图2所示，吸音微粒110包括相互粘接的多孔粒子111。多孔粒子111具体可以是任意合适的具有微孔，且微孔孔径范围为0.4～1.0nm的多孔材料。多孔粒子111包括多孔硅、多孔碳材料和沸石离子等。

在一些实施例中，吸音微粒的形状为球形、半球形或类球形等；其中，类球形包括椭圆形、表面凹陷的球形或表面突出的球形等。在本发明的某些实施例中，为了使吸音材料就有较高的强度及较好的吸音效果，吸音微粒的粒径为50～500um，吸音微粒的粒径范围较大。

在一些实施例中，吸音材料可以具有任意合适的形态，例如，可以是块状材料、片状材料或薄膜状材料。为了便于安装，吸音材料的形状也可以与扬声器后声腔的形状相匹配。本领域技术人员可以通过注塑成型、挤出成型、模压成型、压延成型、滚塑成型、、浇铸成型、搪塑成型、流延成型或发泡成型等成型方式将吸音材料设置成任意合适的形状。相对于颗粒状的吸音微粒而言，本实施例提供的块状吸音材料强度更高，并且能够更加方便地固定在扬声器模组的后声腔内，以调节中低频性能，提高扬声器音质。

若直接将吸音微粒110置于扬声器的后声腔中使用会出现以下情况：首先，由于吸音微粒110本身颗粒很小，扬声器的振动容易导致多孔粒子111从音微粒110上脱落；其次，扬声器在长时间高频震动的情况下会发热，导致吸音微粒110高温震动，使其表面的多孔粒子111被挤压的比较密实，导致吸音微粒110的表面孔道被压缩，扬声器的声学性能下降；再次，在高温高湿的情况下，吸音微粒颗粒110表面会受到水蒸气的影响丧失部分的声学性能。对于同等体积下的吸音微粒和吸音材料而言，吸音微粒的表面积更大，受到水蒸气的影响更多；最后，吸音微粒的填装过程相对繁琐；吸音微粒是通过漏斗灌入扬声器的后声腔，灌入的过程需要不停的摇晃扬声器才能将吸音微粒灌进去；此操作比较费时，同时，后声腔存在填充不饱满的情况。

相对于吸音微粒而言，本发明实施例提供的吸音材料具有以下优势：首先，本发明实施例是通过将若干个吸音微粒组装成块状或片状的吸音材料，可以极大地提升吸音材料的强度；其次，由于块状或片状的吸音材料在扬声器工作的情况下震动幅度极小，不会出现多孔粒子脱落的情况，且吸音微粒外表面及内部的多孔粒子也不会有明显的挤压情况，故扬声器的声学性能不会由于振动而出现明显下降；再次，本发明实施例提供的吸音材料的表面积较小，故在高温高湿环境中的耐候性更好。最后，块状或片状的吸音材料相比于成千上万个小颗粒的吸音微粒更易于填装在扬声器中，例如，本发明实施例提供的吸音材料可以通过生产模具任意改变外形尺寸以匹配扬声器后声腔的形状，以使其装配更为便捷，缩短扬声器的制造时间。

另外，由于扬声器后声腔网孔大小，经过制粒做出来的吸音微粒很多尺寸太小不适合用于微型扬声器，导致吸音微粒的收率仅有30％左右。本发明实施例可以将尺寸较小的吸音微粒粘接成吸音材料，就不用考虑吸音微粒会穿过后声腔网孔进入扬声器磁腔的情况，故大多数吸音微粒都可以制成本发明实施例提供的吸音材料，从而可以提高吸音微粒的收率、降低了生产成本。

在一些实施例中，吸音微粒通过第一胶黏剂粘接，例如，图1中的第一胶黏剂120。在另一些实施例中，沸石粒子通过第二胶黏剂粘接。本发明实施例中的第一胶黏剂和第二胶黏剂可以是任意合适的胶黏剂；例如，可以是天然胶黏剂或合成胶黏剂，或者可以是有机高分子类胶黏剂或无机胶黏剂，本领域技术人员可以根据实际需要对胶黏剂的类型进行调整。第一胶黏剂和第二胶黏剂的类型可以相同也可以不同。为了提高吸音材料的强度和吸音效果，第一胶黏剂和/或第二胶黏剂为有机高分子类胶黏剂。有机高分子类胶黏剂具体可以是环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、聚醋酸乙烯胶黏剂、三醛胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、改性酚醛胶黏剂和聚醋酸乙烯胶黏剂中的至少一种。本发明实施例中，当第一胶黏剂为聚丙烯酸酯类胶黏剂且第二黏胶剂为聚氨酯类胶黏剂时，吸音材料的物理性能及声学性能最好，如，谐振频率F0较低且带宽较宽。

在一些实施例中，第一胶黏剂的质量占吸音材料总质量的1％～15％。吸音材料的强度与第一胶黏剂的含量成正比，但第一胶黏剂的含量越高吸音材料抗高温高湿、抗老化性能和抗挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)的能力变差。另外，若第一胶黏剂的含量过高会堵塞多孔粒子的孔道，影响吸音材料的声学性能。本发明实施例中，当第一胶黏剂的质量占吸音材料总质量的1％～15％时，吸音材料的综合性能(强度和声学性能)较佳。

在另一些实施例中，第二胶黏剂的质量占吸音材料总质量的1％～10％。当胶黏剂的含量较低时(例如，小于1％)，吸音材料的强度不够。由于扬声器工作时，吸音材料始终处于高频振动的状态，极易出现破碎的情况而使材料失效。尽管可以通过增加第二胶黏剂含量的方法来提高吸音微粒的强度，但第二胶黏剂的含量过多(例如，大于10％)会导致吸音材料孔道的堵塞、失效，进而造成吸音材料声学性能的下降。本发明实施例中，当第二胶黏剂的质量占吸音材料总质量的1％～10％时，吸音材料的综合性能较佳。

本发明实施例提供的吸音材料具有多级孔道结构，在吸音材料周围气压发生变化时，其孔道结构能够吸附空气或脱附空气，从而起到吸收声音和平衡气压的作用。多级孔道具体包括第一孔道、第二孔道和第三孔道，其中，多孔粒子包括第一孔道，各个多孔粒子之间的孔道为第二孔道；各个吸音微粒之间的孔道为第三孔道。为了提高吸音材料的吸音效果，第一孔道的孔径为0.2-1nm，第二孔道的孔径为0.1-10um，以及第三孔道的孔径为10-300um。

在一些实施例中，多孔粒子为沸石离子。且为了降低吸音材料的成本，沸石粒子的硅铝质量比小于200。沸石粒子的化学组成包括硅和铝，硅铝质量比指的是硅元素的质量含量与铝元素的质量含量的比值，反映出沸石合成配方和工艺的区别。通常，为了提高吸音材料耐高温、耐湿及抗老化的性能，通常选用硅铝比大于200的沸石粒子，有时甚至会选用全硅的沸石粒子。高硅的沸石粒子比低硅的沸石粒子要价格更加昂贵。而在本发明实施例中，当沸石粒子的硅铝质量比小于200时，吸音材料的声学性能仍较佳，满足使用要求。可选的，在本发明的某些实施例中，沸石粒子晶形为MFI、BEA、FER、DDR、CHA、IHW、IWV、ITE、UTL、VET或MTW中的一种或几种。

在一些实施例中，多孔粒子还包括掺杂元素，且掺杂元素的加入可以提高第一胶黏剂和/或第二胶黏剂与多孔粒子之间的粘接强度，减少第一胶黏剂和/或第二胶黏剂的使用。掺杂元素具体可以是铁、硼、钒和锗中的至少一种。在一些实施例中，当吸音材料的密度为0.2-1.0g/cm³时，吸音效果最好。

本发明实施例还提供一种扬声器，该扬声器包括主体和设置于主体的如上述实施例提供的吸音材料。在一些实施例中，主体包括扬壳体和扬声器模组，其中，壳体具有容纳腔，用于容纳扬声器模组的各部件。扬声器模组设置在容纳腔中并将容纳腔分割为后声腔和前出声区，吸音材料填装在后声腔中。扬声器模组通常包括振动组件和磁路系统，磁路系统驱动振动组件振动从而发出声音，声音从前出声区传到外界，后声腔用于吸收从振动组件背侧传播的声音，并能够起到强化低音的作用。

下面提供吸音材料的若干实施例：

实施例1

一种吸音材料：包括沸石粒子和连接沸石粒子以构成吸音微粒的第一胶黏剂以及粘接吸音微粒构成吸音材料的第二胶黏剂。沸石粒子硅铝质量比为150，吸音微粒尺寸为200um。

第一胶黏剂为聚丙烯酸酯类胶黏剂，且第二胶黏剂为聚氨酯类胶黏剂；其中，第一粘胶剂的含量为2％，第二粘胶剂的含量为3％。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：第一胶黏剂含量为4％。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：第一胶黏剂含量为6％。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：第一胶黏剂含量为8％。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：第一胶黏剂含量为10％。

对照组1

吸音微粒包括MFI结构的沸石粒子和连接沸石粒子以构成吸音微粒的第一胶黏剂，其中，沸石粒子硅铝质量比为150，吸音微粒尺寸为200um，第一胶黏剂为聚丙烯酸酯类胶黏剂，含量为2％。

对照组2

该对照组与对照组1的区别在于：第一胶黏剂的含量为4％。

对照组3

该对照组与对照组1的区别在于：第一胶黏剂含量为6％。

对照组4

该对照组与对照组1的区别在于：第一粘胶剂的含量为8％。

对照组5

该对照组与对照组1的区别在于：第一粘胶剂的含量为10％。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于：吸音微粒尺寸为100，第一胶黏剂含量为6％。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于：吸音微粒尺寸为400um，第一胶黏剂含量为6％。

对照组6

本对照组与对照组1的区别在于：吸音微粒尺寸为100um，第一胶黏剂含量为6％。

对照组7

本对照组与对照组6的区别在于：吸音微粒尺寸为400um，第一胶黏剂的含量为6％。

实施例8

本实施例与实施例1的区别在于：沸石粒子硅铝质量比为50，第一胶黏剂含量为6％。

实施例9

本实施例与实施例1的区别在于：沸石粒子硅铝质量比为100，第一胶黏剂含量为6％。

实施例10

本实施例与实施例1的区别在于：沸石粒子硅铝质量比为190，第一胶黏剂含量为6％。

对照组8

本对照组与对照组1的区别在于：沸石粒子硅铝质量比为50，第一胶黏剂的含量为6％。

对照组9

本对照组与对照组1的区别在于：沸石粒子硅铝质量比为100，第一胶黏剂含量为6％。

对照组10

本对照组与对照组1的区别在于：沸石粒子硅铝质量比为190，第一胶黏剂含量为6％

实施例11

本实施例与实施例1的区别在于：第一胶黏剂含量为6％，第二胶黏剂含量为0.5％。

实施例12

本实施例与实施例1的区别在于：第一胶黏剂含量为6％；第二胶黏剂含量为1％。

实施例13

本实施例与实施例1的区别在于：第一胶黏剂含量为6％；第二胶黏剂含量为6％。

各实施例的吸音材料的性能测试方法如下：

1)谐振频率测试

吸音材料在扬声器后声腔谐振频率偏移值△F0与后声腔体积和吸音材料的填充体积有关，本发明实施例采用扬声器模组和标准壳体围成后声腔体积为1cc的F0测试单元，吸音材料填充量为0.4cc，并以此为测试标准测量各实施例提供的吸音材料和各对照组提供的吸音微粒的△F0。图3示意性出示了吸音材料的谐振频率测试单元示意图，图4示意性出示了吸音微粒的谐振频率测试单元示意图；图3中吸音材料的形态为块状或片状，而图4中的吸音微粒为粉体。

2)耐高温、高湿及耐老化测试

将吸音材料(或吸音微粒)运用于微型扬声器当中，扬声器后声腔体积为0.2cc，吸音材料填装量为0.185cc(谐振频率F0为800±50Hz)；扬声器模组施加额定功率(2.83V)，频率为800Hz；高温高湿条件为65℃，85％RH；老化测试时间120h。老化实验结束后，扬声器模组在室温条件下(25℃，50±5％RH)静置2小时后测量微型扬声器模组谐振频率F0的回退值。

3)XMAX老化测试

将吸音材料运用于微型扬声器模组当中，扬声器模组后声腔体积为0.2cc，吸音材料填装量为0.185cc(谐振频率F0为800±50Hz)；扬声器模组施加额定功率(4.0V)，频率为800Hz；老化测试时间168h。老化实验结束后，扬声器模组在室温条件下(25℃，50±5％RH)静置2小时后测量微型扬声器模组谐振频率F0的回退值。将吸音材料取出，在显微镜下观察吸音材料的破碎掉粉情况，记录XMAX后吸音材料破碎率。

3)耐VOC老化测试

取一玻璃容器，倒入100mL的甲苯。该容器在密封状态于65℃烘箱中预加热2小时备用。将500mg本发明实施例的吸音材料放入一个小杯中，并悬置在一个上述已预加热的玻璃容器的中层，装满吸音材料的玻璃杯距离甲苯液面20mm，体系密封放入65℃烘箱中(请参阅图4和图5)。一小时后，取出容器中的吸音微粒材料防放置在平底盘中，并在65℃烘箱中干燥1.5小时。随后取出在室温条件下放置30min，并采用测试方法1，得到吸音材料的F0的回退值。

对照组的吸音微粒各性能的测试方法相应地与各实施例的吸音材料的测试方法相同。

各实施例中样品及对照组样品的谐振频率偏移值△F0及样品老化实验后的结果详见表1～4。

表1.吸音材料的F0测试

表2.吸音材料高湿老化测试

表3.吸音材料XMAX老化测试

表4.吸音材料耐VOC老化测试

根据实施例1-5和对照组1-5实验数据可以发现，吸音材料整体强度与第一胶黏剂含量成正比，第一胶黏剂含量越大，吸音材料和吸音微粒强度越高，在扬声器XAMX老化实验测试中性能越佳。相同的第一胶黏剂含量下，吸音材料相比于对照组的吸音微粒具有更好的抗XMAX老化性能和力学强度。同时，随着第一胶黏剂含量升高，吸音材料和对照组的吸音微粒的抗高温、抗高湿、抗老化性能和抗VOC能力变差。第一胶黏剂含量过高会对沸石粒子的孔道结构等产生一定的影响，进而衰减其声学性能。使用了3％的第二胶黏剂的吸音材料相比于吸音微粒，其原始声学效果无明显下降，第二胶黏剂为吸音材料整体提供适当的强度，避免吸音材料在工作中出现起粉或破碎的现象。

根据实施例3、6和7以及对照组3、6和7可以发现，随着吸音微粒粒径的增大，吸音微粒和吸音材料声学性能有所下降；其原因是吸音微粒粒径变大，则单位体积的吸音微粒与空气的接触面积变小，声学性能降低。吸音微粒粒径上升，吸音微粒材料抗XMAX老化性能和力学强度有所下降。吸音微粒粒径变化对于吸音材料耐VOC老化性能影响不大。

根据实施例3、8、9和10以及对照组3、8、9和10可以发现随着沸石粒子的硅铝质量比上升、吸音微粒和吸音材料抗高温、高湿性能上升；在高温、高湿环境中，硅铝质量比较低的沸石粒子会大量吸附空气中的水分，占据沸石粒子的孔道，致使声学性能降低。相比于吸音微粒，块状材料抗XMAX实验回退和力学强度明显上升，增加了扬声器应用中的长期稳定性。

根据实施例3、11、12和13可以发现吸音材料随着第二胶黏剂含量升高，吸音材料的强度提高，抗高温高湿老化性能降低，抗VOC能力略有下降。因为过量的胶黏剂造成沸石粒子的孔道堵塞从而原始声学性能下降，吸音材料具有足够的强度从而抗XMAX老化能力上升。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种吸音材料，其特征在于，所述吸音材料包括相互粘接的吸音微粒，所述吸音微粒包括相互粘接的多孔粒子。

2.根据权利要求1所述的吸音材料，其特征在于，所述吸音微粒通过第一胶黏剂粘接，所述多孔粒子通过第二胶黏剂粘接，所述第一胶黏剂粘接和/或所述第二胶黏剂粘接包括有机高分子类胶黏剂。

3.根据权利要求2所述的吸音材料，其特征在于，所述第一粘胶剂的质量占所述吸音材料总质量的1％～15％；和/或

所述第二胶黏剂的质量占所述吸音材料总质量的1％～10％。

4.根据权利要求1所述的吸音材料，其特征在于，所述多孔粒子包括多孔硅粒子、多孔碳粒子和沸石粒子中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的吸音材料，其特征在于，当所述多孔粒子包括所述沸石粒子时，所述沸石粒子的硅铝质量比小于200。

6.根据权利要求4或所述的吸音材料，其特征在于，所述多孔粒子还包括掺杂元素，所述掺杂元素包括铁、硼、钒和锗中的至少一种。

7.根据权利要求1-5任一项所述的吸音材料，其特征在于，所述多孔粒子内部包括第一孔道，所述第一孔道的孔径为0.2-1nm；

各个所述多孔粒子之间的孔道为第二孔道，所述第二孔道的孔径为0.1-10um；

各个所述吸音微粒之间的孔道为第三孔道，所述第三孔道的孔径为10-300um。

8.根据权利要求1-5任一项所述的吸音材料，其特征在于，所述吸音微粒的粒径为50～500um；和或

所述吸音微粒的形状为球形或类球形。

9.根据权利要求1-5任一项所述的吸音材料，其特征在于，所述吸音材料的密度为0.2-1.0g/cm³。

10.一种扬声器，其特征在于，所述扬声器包括主体和设置于所述主体的如权利要求1-9任一项所述的吸音材料。

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