CN117542335A - 一种发音材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发音材料的制备方法，采用泡沫金属和/或泡沫金属合金基作为鼓纸或膜片的基础材料制备而成。本发明采用多孔泡沫金属及其合金基，取其密度小，质量轻，比表面积大，振动惯性小、瞬态反应同步性高，吸收冲击能力强，应力作用下，能够表现出承受大的压缩应变的材料特性。更能有效避免因受迫振动而产生的非线性失真。且多孔泡沫金属及其合金基的耐候性环境友好性，刚性补强，阻尼特性和负载效应好。

Description

一种发音材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种材料的制备方法，具体涉及一种发音材料的制备方法，属于发音材料技术领域。

背景技术

多孔泡沫金属及其合金基是指含有多孔泡沫气孔的金属材料和金属合金材料，所谓金属合金材料是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极大的改善单一金属材料的热膨胀性、强度，断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能材料。目前已用作金属基复合材料机体的核心体系包括铝、铜、铁、镁以及钛。该材料具备多孔、吸能、轻质、阻尼、阻燃、散热、密度小、比表面积大、高比强度等物理特性。它是由金属骨架连续相与气孔分散相组成的两相复合材料，是有一定强度和刚度的多孔、通孔金属，它的力学性能是随着气孔率的增加而降低的。

现代社会生活中，光影视频科技日新月异发展迅猛。以电声为代表的音频科技自1878年问世以来，发展则相对缓慢，主要是受制于鼓纸、膜片、定心支片的材料发展。鼓纸、膜片是喇叭单元最重要的受迫振动声辐射组件，它是拾取与重放还原音频原始特征的关键所在。

截至目前，国内外已研发投入应用的主要鼓纸、膜片材料有：

1.纸基鼓纸、膜片材料：

a.以植物纤维抄造的纸基鼓纸、膜片原材料主要包括针叶树种、阔叶树种木质纤维。

b.木质纤维+种子纤维(棉、木棉)+韧皮纤维(竹纤维、马尼拉麻、亚麻)+草制纤维(西班牙草纤维)。

c.以上a，b项纤维+动物纤维(羊毛、蚕丝)+化学合成纤维(人造丝、仿羊毛、凯夫拉)+陶瓷纤维(二氧化硅、玻璃纤维)+生物纤维素等不同纤维复合抄造的纸基鼓纸、膜片材料。

2.金属鼓纸、膜片材料：

a.铝。

b.铝钛。

c.铍。

d.镁。

e.硼化钛。

f.碳化硼。

g.金刚石。

3.高分子鼓纸、膜片材料：

a.聚酯。

b.聚丙烯。

c.聚苯乙烯。

d.聚氯乙烯。

e.聚碳酸酯。

f.聚丙烯酸酯等等。

以上列举的三大类鼓纸、膜片材料优缺点并存，相互间的优缺点没有互补性。其中由于材料特性问题，金属类材料多半被限定在高音领域中应用。三大类鼓纸、膜片材料所展现出的优缺点如下：

1.纸基鼓纸、膜片材料：

优点——阻尼性和密闭性较好。得益于纤维材料交织缠绕，材料内耗能有效吸收振动传输能量、抑制分区振动；重放声音自然，符合大多数人主观上的听觉个性；抄造工艺成熟，原材料易得；是国内外行业里使用最为广泛的鼓纸、膜片材料。

缺点——原材料制成工艺环保属性差；多种纤维复合抄造使得不同纤维材料的不同固有频率和自持频率产生相互干扰，造成频响区域峰值和谷值跳动往往超过正负6db增益范围，保证不了带宽平滑性频率响应；潮湿等环境适应性会引起质量变化和耐疲劳性能降低。

2.金属鼓纸、膜片材料：

优点——比弹性率好，材料厚度小于0.5mm，有一定的强度，900hz以上有较强的解晰力。

缺点——内阻尼特性小，易产生分区振动，材料复合工艺困难、不易推广。

3.高分子鼓纸、膜片材料。

优点——质地均匀、密度小、密闭性好、防潮等环境适应性好。注塑、吸塑制程工艺成熟，原材料填充辅助材料可提高制成品刚性，是市场应用仅次于纸基的第二大鼓纸、膜片材料。

缺点——阻尼特性小，刚性不足，易产生分区振动，重放声感密度单薄，相对纸基鼓纸、膜片带给主观听感的失真过大。

现有实践认为，鼓纸、膜片的形状和材质影响着重放品质，其中形状影响频率带宽和谐振频率，材质影响重放音色和瞬态响应。由此，近年来电声业推出了蜂巢形、平板形以及多种不同锥体曲面形状的振膜；新材料上，改性植物纤维、矿物纤维、铝镁合金、金刚石、硼化钛、铝钛、铝铁、铍、镁等等复合材料的应用，对抑制重放失真起到了积极而重要的作用。

普遍认为，高品质鼓纸、膜片材料起码应该包含以下几项要素：

1.材料密度小——即质量轻，振动惯性小、瞬态反应同步性高，灵敏度更易满足设计要求。

2.弹性模量高——即刚性大，能有效抑制由共振峰引起的分割振动，减少失真、提高重放还原度。

3.阻尼特性好——即材质自身的内部损耗阻尼性，是吸收抑制共振峰值和分割振动最有效的方法。

4.有环境可靠性——即防霉菌、防潮湿、防雨水是满足湿强度的基本要求。

5.具备特殊环境可靠性——耐紫外线的固色性、耐酸碱等化学溶剂侵蚀和耐高低温以及阻燃的特殊性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发音材料的制备方法。

本发明涉及的发音材料，主要包括“电子信息技术”领域“声像技术”所涵盖的扬声器、特别涉及扬声器喇叭单元悬挂系统因振动、摩擦空气而发音、拾音的以多孔泡沫金属及其合金基为构架载体材料制备的各种大小尺寸、不同形状的鼓纸、防尘帽、高音膜片、咪心膜片之类；多孔泡沫金属及其合金基表面涂层、贴膜或孔隙的物质填充包裹，构成了完整的受迫振动发音、拾音、声波辐射策动的电声核心组件。

本发明具体是这样实现的：

一种发音材料的制备方法，采用泡沫金属和/或泡沫金属合金基作为鼓纸或膜片的基础材料制备而成。

更进一步的方案是：

所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铝、泡沫铜或泡沫锌金属，所述泡沫金属合金基为泡沫镍、泡沫铝、泡沫铜、泡沫锌金属的合金基。

更进一步的方案是：

所述泡沫金属和/或泡沫金属合金基具有如下的参数：

孔径0.1-12mm，孔隙率70％以上，通孔率70以上，厚度0.1 -170mm。

更进一步的方案是：

所述鼓纸除了泡沫金属和/或泡沫金属合金基之外，还需要在泡沫金属和/或泡沫金属合金基上采用涂布膏体涂布。

更进一步的方案是：

所述涂布膏体包括如下重量份的组分：

a.片状云母粉0.5份；

b.粉状乌贼骨0.5份；

c.粉状气凝胶0.1份；

d.粉状松香树脂0.2份；

e.粉状轻质氧化镁0.1份；

f.粉状气相二氧化硅0.5份；

g.粉状空心玻璃微珠0.4份；

h.粉状羟丙基甲基纤维素0.2份；

y.高固含量稠状丙烯酸树脂7.5份；

更进一步的方案是：

涂布膏体中的固体粉状物的粒径均小于100目。

更进一步的方案是：

所述涂布膏体通过如下方法制备得到：

将高固含量稠状丙烯酸树脂7.5份加入料筒，搅拌转速20/min，边搅拌边加入粉状轻质氧化镁0.1份、粉状空心玻璃微珠0.4份、粉状羟丙基甲基纤维素0.2份、粉状气相二氧化硅0.5份、片状云母粉0.5份、粉状气凝胶0.1份、粉状松香树脂0.2份、粉状乌贼骨0.5份，常温搅拌20min，搅拌完成后，通过100目尼龙过滤网袋过滤后得到涂布膏体，装桶备用。

更进一步的方案是：

所述涂布膏体涂布是按照如下方式进行的：

a.取泡沫金属和/或泡沫金属合金基一片,放置在玻璃板上。

b.手工玻璃贴膜牛筋刮板一支，刮板面至手柄总长23cm，刮板宽20.5cm。

c.常温下，取涂布膏体，倒在泡沫金属和/或泡沫金属合金基上，用刮板均匀涂刮至底面往外渗料,正反两面涂刮均匀，常温平置在网格5*5cm的镀锌电焊网片上凉置4小时，表干后再涂刮一遍常温干燥24小时装箱备用。

更进一步的方案是：

采用气动压力机模压成型，制得鼓纸或膜片。

本发明至少具有如下突出的有益效果：

1.本发明采用多孔泡沫金属及其合金基，其孔径范围界定在：孔径0.1-12mm，孔隙率70％以上，通孔率70以上，厚度0.1 -170mm。取其密度小，质量轻，比表面积大，振动惯性小、瞬态反应同步性高，吸收冲击能力强，应力作用下，能够表现出承受大的压缩应变的材料特性。更能有效避免因受迫振动而产生的分格振动和非线性失真。

2.多孔泡沫金属及其合金基的耐候性环境友好性：制成品组件成型，常温或者加温操作、洁净环保，对环境友好且无任何可排放的废弃物。构架载体防霉防潮、耐酸碱溶液侵蚀；压延、注塑成型模具除普通模具钢外，也可选用价格低廉的铝合金材料制作，防锈蚀、易加工、成本低；该技术特点有别于木浆纤维、合成纤维抄造等传统工艺存在的与环境不友好的高能耗、废气、废水、细小纤维废弃物排放问题。

3.多孔泡沫金属及其合金基的刚性补强：构架涂覆填充环保树脂，如：丙烯酸树脂、聚氨酯、聚四氟乙烯、陶瓷或环氧树脂等封闭泡沫孔隙，在承受模腔压延压力时，气孔分散相缝隙间的填充物会随着金属基体构架连续相的塌陷，致受力面积增加，材料应变硬化效应提高，能够显著提高构架载体材料的强度和刚性。除满足和提高鼓纸、膜片组件的弹性模量外，依据扬声器不同应用场所时，更能匹配满足设计要求。

4.多孔泡沫金属及其合金基的阻尼特性：构架材料相应厚度的三维立体网状结构，即业内俗称蜂巢结构的内部损耗阻尼特性更有利于声阻抗的热耗散，是吸收抑制共振峰值和分割振动最有效的方法，这一可塑性，使得泡沫金属及其合金基具有了优异的冲击能量吸收特性和阻力特性。这也是目前已知鼓纸、膜片所应用的材料不具备的物理特征。

5.多孔泡沫金属及其合金基的负载效应：构架载体表层附着膜材料，如贴膜或是涂布或是注塑填充，除完成封闭多孔泡沫金属及其合金基构架孔隙外，不同密度的材料对声波辐射的传输效率、阻尼大小、基频浑厚度、音色及泛音纯净度的修正，可以通过负载效应来同步完成的。这也是业界为此不懈努力追求重放还原的重大材料目标。

附图说明

图1为6.5寸低音与普通鼓纸的频响曲线示意图；

图2为75芯高音与通用金属钛膜的频响曲线示意图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种专业演艺线阵列6.5寸38芯锥形扬声器鼓纸的制备方法，具体包括：

一、鼓纸材料选择

选择泡沫镍金属，孔径0.2mm，孔隙率98％，通孔率98，厚度1.5mm。材料规格：200x300x1.5mm

二、涂布膏体配方:

总量20kg:

a.片状云母粉-1kg；

b.粉状乌贼骨-1kg；

c.粉状气凝胶-0.2kg；

d.粉状松香树脂-0.4kg；

e.粉状轻质氧化镁-0.2kg；

f.粉状气相二氧化硅-1kg；

g.粉状空心玻璃微珠-0.8kg；

h.粉状羟丙基甲基纤维素-0.4kg；

y.高固含量稠状丙烯酸树脂-15kg；

备注:固体粉状物的粒径均小于100目。

涂布膏体混合方法:

混合设备：采用广州天磊机械生产的40L商用实验室专用微型搅拌机。

a.高固含量稠状丙烯酸树脂15kg，手工加入料桶后，设置转速20/min、时长20min，启动设备常温搅拌，随即加入其他材料，加入料桶的材料占料桶总容积的50％。

b.搅拌完成后,混合浓稠料由搅拌机卸料口泄入100目尼龙过滤网袋过滤,过滤物装桶备用。

三、涂布填充工艺：

a.鼓纸材料一片,放置在400×400玻璃板上。

b.手工玻璃贴膜牛筋刮板一支，刮板面至手柄总长23cm，刮板宽20.5cm。

c.常温下，取涂布膏体200g，部分倒入鼓纸材料片材上,手工刮板均匀涂刮至底面往外渗料,正反两面涂刮均匀，常温平置在网格5*5cm的镀锌电焊网片上凉置4小时，表干后再涂刮一遍常温干燥24小时装箱备用。

四、鼓纸胴体成形

鼓纸胴体成型的方法有很多，可以采用现有技术中成熟的方法，此处仅举例进行说明，并非是对本发明的限制。

例如，可以采用通用型四柱三板气动压力机作为成型设备：

a.设备参数——工作台面积460*300mm、闭合高度300mm、模柄孔直径25mm、气缸规格63*100-20、进气管规格10*6.5、理论压力3000kg。

采用45#钢模胴体成型模具：

b.模具参数——模具全高126mm，模具外圆直径148mm，上模高44.5mm，下模高81.5mm，模具内圆顶端直径124mm、底端直径39.5mm，R170，模具腔体空隙1.3mm、上下模具顶端面中心点74mm处钻直径7mm螺丝孔位,以压机上下台面锁紧固定模具。

c.胴体成型工艺——压机设置常温压力0.2Mpa、合模保压时间5s、鼓纸材料片材厚度1.5mm手工下模放置以及成型胴体坯手工取出25s，胴体壁厚1.3mm，模具开启闭合一个工作循环30s；设置压机上下模板加温压力0.2Mpa、设置上模板175度、下模板160度、合模保压时间30s，鼓纸材料片材厚度1.6mm手工下模放置以及成型胴体坯手工取出30s，胴体壁厚1.3mm，模具开启闭合一个工作循环60s。

d.胴体坯切边冲孔——胴体顶端外径切114mm、底端中孔39.3mm，胴体全高24mm。

实施例二

本实施例提供一种书架音箱6.5寸38芯锥形扬声器鼓纸，采用了泡沫铝金属，材料参数：孔径0.3mm，孔隙率95％，通孔率98，厚度1.5mm。

材料规格：200x300x1.5mm

其余与实施例一相同或为现有技术。

实施例三

本实施例提供一种高保真监听音箱6.5寸38芯锥形扬声器鼓纸，采用了泡沫金属铜，材料参数：孔径0.5mm，孔隙率98％，通孔率98，厚度0.2mm。

材料规格：200x300x0.2mm。

其余与实施例一相同或为现有技术。

实施例四

本实施例提供一种高保真HiFi音箱6.5寸38芯锥形扬声器鼓纸，采用了泡沫铁镍-铁7镍3合金，材料参数：孔径0.5mm，孔隙率95％，通孔率98，厚度1mm。

材料规格：200x300x1mm。

其余与实施例一相同或为现有技术。

实施例五

本实施例提供一种75芯高音驱动头膜片的制备方法，具体包括：

一、膜片材料选择

采用泡沫金属锌，材料参数：孔径0.3mm，孔隙率95％，通孔率98，厚度0.5mm。

材料规格：150x300x0.5mm。

二、膜片成型设备同实施例一

膜片的成型模具为铝合金普通成型模具：

a.模具参数——模具全高116mm，正方形模具直径125*125mm，上模高58mm，下模高72.5mm、模具内圆直径90mm、弧度高14.5mm、R55、模具腔体间隙0.5mm、上下模具顶端面中心点62.5mm处钻直径7mm螺丝孔位,以压机上下台面锁紧固定模具。

b.膜片成型工艺——压机设置常温压力0.2Mpa、合模保压时间5s、泡沫钛合金基金属片材厚度0.6mm、手工下模放置以及成型模片坯手工取出25s，成型模片壁厚0.5mm，模具开启闭合一个工作循环30s；热压设置压机上下模板加温压力0.2Mpa、设置上模板175度、下模板160度、合模保压时间10s，泡沫钛合金基金属片材厚度0.6mm、手工下模放置以及成型模片坯手工取出20s，模片壁厚0.5mm，模具开启闭合一个工作循环30s。

c.模片坯直径90mm切边，模片高14.5mm。

对应6.5寸低音单元和75芯高音单元，泡沫金属鼓纸与其它材料鼓纸的主观对比听音评价与客观指标对比。

泡沫金属鼓纸听音主观评价：

1.交响乐曲——6.5寸低音单元——动态范围大、清澈明亮频带宽、声部距离方位层次清楚、泛音丰富、低频能量突出、无失真感、现场聆听感强。

2.无伴奏人声合唱——平滑圆润丰满、泛音丰富、高中低音声部距离方位层次清晰、现场聆听感强

英国UKM纸基鼓主观评价。

1.交响乐曲——6.5寸低音单元——动态范围小、浑浊度高、声部距离方位层次平面化、泛音浑浊、低频失真感强、没有现场聆听感。

2.无伴奏人声合唱——丰满度差、泛音浑浊、没有高中低音声部距离方位层次感、聆听感平面化。

LMS软件客观测试指标对比：从附图1可以得出如下结论：

1、附图1中，A曲线为常规纸基鼓纸的频率响应曲线；A样纸基低音单元的频率走势曲线是较为优秀的频率响应曲线，它反映出椎形鼓纸振动时的结构特征，由此，泡沫金属的成型模具是按照这张6.5寸纸基鼓纸为模型，运用激光抄数得到的模具制造数据，因此，对比样的结构走势基本一致。

2.A样纸基鼓纸单元频响曲线是从60赫兹截止到3k，灵敏度85db，人耳听感最敏感频率1-1.5K处形成7db凹陷,这也是众多不同材料鼓纸因分格振动造成最优分频点上的一大缺陷，对比听音时、中频段主观听感通透性受到影响。

3.B和C曲线为本发明两个实施例的泡沫金属和/或泡沫金属合金基鼓纸单元频响曲线，其中B曲线是从50赫兹截止到4k，灵敏度93db，由于泡沫金属和/或泡沫金属合金基密闭填充负载效应，至鼓纸质量大小可控、阻尼强弱、硬度模量可控，所带来的是高灵敏度以及较大的频响带宽和平坦的曲线走势，很大程度上可以减少服务于音响的周边设备使用。

4.泡沫金属和/或泡沫金属合金基鼓纸单元由于填充负载效应，有质量、阻尼、模量可控性优势，在民用加持超重低音配置下，按照电声工程师指定的HiFi高保真频响要求，给出在分频电路上减少元器件、降低成本的C样频响鼓纸。尤其需要强调的是泡沫金属和/或泡沫金属合金基鼓纸单元的声辐射带给人耳的主观感受是悦耳的、是高保真的！

75芯高音单元

泡沫金属膜片听音主观评价：

1.现代京剧曲目——纤细明亮、丝润透彻、线性圆滑、入耳金光四射高度纯净。

2.人声高音曲目——细腻清澈、层次分明、线性瞬态、入耳润甜声声高度纯净。

英国B&C钛金属膜片听音主观评价：

1.现代京剧曲目——刺耳、粗犷肥胖、缺乏层次感、腔体音浓厚、听感失真大。

2.人声高音曲目——齿音刺耳、粗犷混浊、缺乏层次感、腔体音浓厚、听感失真大。

LMS软件客观测试指标对比：

从附图2可以得出如下结论：

1.A曲线为通用金属钛膜的频率响应曲线，A样金属半球面钛膜高音单元的频率走势曲线是较为优秀的频率响应曲线，它反映出半球面音膜振动时的结构特征，由此，泡沫金属的成型模具是按照这张75芯半球面钛膜为模型，运用激光抄数得到的模具制造数据，因此，对比样的结构走势基本一致。

2.A样钛膜高音单元灵敏度95db，因分格振动,频响曲线2k和5k处形成凹陷,10k开始衰减下滑，造成主观听感上缺乏泛音以及空洞刺耳的感受。

3.B和C曲线为本发明实施例的75芯高音单元(泡沫金属和/或泡沫金属合金基高音单元)的频率相应曲线，其中B曲线的灵敏度100db,频响曲线走势平坦,20k还呈延伸状态。由于泡沫金属和/或泡沫金属合金密闭负载效应，高音膜片质量大小、硬度模量、阻尼强弱的可控性，能够带来高灵敏度的响应以及大的频响带宽。

4.C样泡沫金属和/或泡沫金属合金基高音单元的灵敏度95db，C的频响曲线呈平滑状态延伸至20k,明显特征是显现出抑制分格振动的稳定状态。在单元有效初始频率、灵敏度和带宽延伸率指标上，能够极大的简化减少分频电路元器件的使用、明显降低音箱制作成本，并且高度还原原始拾音时的重放扩声。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (9)

1.一种发音材料的制备方法，其特征在于采用泡沫金属和/或泡沫金属合金基作为鼓纸或膜片的基础材料制备而成。

2.根据权利要求1所述发音材料的制备方法，其特征在于：

所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铝、泡沫铜或泡沫锌金属，所述泡沫金属合金基为泡沫镍、泡沫铝、泡沫铜、泡沫锌金属的合金基。

3.根据权利要求1所述发音材料的制备方法，其特征在于：

所述泡沫金属和/或泡沫金属合金基具有如下的参数：

孔径0.1-12mm，孔隙率70％以上，通孔率70以上，厚度0.1-170mm。

4.根据权利要求1所述发音材料的制备方法，其特征在于：

所述鼓纸除了泡沫金属和/或泡沫金属合金基之外，还需要在泡沫金属和/或泡沫金属合金基上采用涂布膏体涂布。

5.根据权利要求4所述发音材料的制备方法，其特征在于：

所述涂布膏体包括如下重量份的组分：

a.片状云母粉0.5份；

b.粉状乌贼骨0.5份；

c.粉状气凝胶0.1份；

d.粉状松香树脂0.2份；

e.粉状轻质氧化镁0.1份；

f.粉状气相二氧化硅0.5份；

g.粉状空心玻璃微珠0.4份；

h.粉状羟丙基甲基纤维素0.2份；

y.高固含量稠状丙烯酸树脂7.5份。

6.根据权利要求5所述发音材料的制备方法，其特征在于：

涂布膏体中的固体粉状物的粒径均小于100目。

7.根据权利要求6所述发音材料的制备方法，其特征在于：

所述涂布膏体通过如下方法制备得到：

将高固含量稠状丙烯酸树脂7.5份加入料筒，搅拌转速20/min，边搅拌边加入粉状轻质氧化镁0.1份、粉状空心玻璃微珠0.4份、粉状羟丙基甲基纤维素0.2份、粉状气相二氧化硅0.5份、片状云母粉0.5份、粉状气凝胶0.1份、粉状松香树脂0.2份、粉状乌贼骨0.5份，常温搅拌20min，搅拌完成后，通过100目尼龙过滤网袋过滤后得到涂布膏体，装桶备用。

8.根据权利要求7所述发音材料的制备方法，其特征在于：

所述涂布膏体涂布是按照如下方式进行的：

a.取泡沫金属和/或泡沫金属合金基一片,放置在玻璃板上；

b.手工玻璃贴膜牛筋刮板一支，刮板面至手柄总长23cm，刮板宽20.5cm；

c.常温下，取涂布膏体，倒在泡沫金属和/或泡沫金属合金基上，用刮板均匀涂刮至底面往外渗料,正反两面涂刮均匀，常温平置在网格5*5cm的镀锌电焊网片上凉置4小时，表干后再涂刮一遍常温干燥24小时装箱备用。

9.根据权利要求1至8任一权利要求所述发音材料的制备方法，其特征在于：

采用气动压力机模压成型，制得鼓纸或膜片。