用于发声装置的振膜及发声装置的制作方法

1.本公开涉及电子产品技术领域，具体地，本公开涉及一种用于发声装置的振膜及发声装置。


背景技术：

2.现有的用于发声装置的振膜多采用高分子材料，例如，peek、par、pei、pi等工程塑料，tpu、tpee等弹性体材料，丙烯酸胶膜、硅胶胶膜等胶膜。此外，硅橡胶具有良好的热稳定性、良好的疏水性能和优异的回弹性能，随着高功率化、防水以及高音质要求的提高，硅橡胶也逐渐被用于制作振膜。
3.上述材料都存在各自的缺点。例如，peek、par等工程塑料，虽然耐温性较好，但材料回弹性较差，产品易产生膜折，无法起到防水的作用。tpu、tpee等弹性体材料的熔点较低，耐温性较差。硅橡胶材料虽然热稳定性和回弹性均较好，但因其化学结构对称，立构规整度高，对称取代的甲基空间位阻小，硅橡胶的模量或硬度相对较低，导致材料的阻尼性较低，造成硅橡胶振膜的产品失真较大。
4.可见，上述振膜的综合性能较差，不能满足发声装置的全面性能要求。因此，提供一种综合性能强、可靠性高的用于发声装置的振膜成为本技术领域面临的一大技术问题。


技术实现要素：

5.本公开实施例的一个目的是提供一种用于发声装置的振膜及发声装置的新技术方案。
6.根据本公开实施例的第一方面，提供了一种用于发声装置的振膜，所述振膜包括至少一层包含发泡热塑性弹性体的弹性体层和至少一层包含橡胶的橡胶层，所述发泡热塑性弹性体为热塑性弹性体在发泡条件下获得，所述发泡热塑性弹性体具有泡孔，所述泡孔包括封闭泡孔和开放泡孔中的至少一种。
7.可选地，所述振膜包括两层所述弹性体层和一层所述橡胶层，所述橡胶层夹设于两层所述弹性体层之间；
8.或者，所述振膜包括一层所述弹性体层和两层所述橡胶层，所述弹性体层夹设于两层所述橡胶层之间。
9.可选地，所述发泡热塑性弹性体包括发泡热塑性聚烯烃弹性体、发泡热塑性尼龙弹性体、发泡热塑性硫化胶、发泡热塑性聚氨酯弹性体、发泡热塑性聚酯弹性体和发泡聚苯乙烯
‑
聚(乙烯
‑
丁烯)
‑
聚苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
10.可选地，所述发泡条件为化学发泡或物理发泡。
11.可选地，所述泡孔的孔径范围为0.1μm
‑
70μm。
12.可选地，所述发泡热塑性弹性体的密度范围为0.1g/cm3‑
0.9g/cm3。
13.可选地，所述发泡热塑性弹性体的玻璃化转变温度范围为
‑
80℃
‑
0℃。
14.可选地，所述弹性体层的厚度范围为10μm
‑
100μm；所述橡胶层的厚度范围为10μm
‑
120μm。
15.可选地，所述振膜的总厚度范围为30μm
‑
300μm。
16.可选地，所述橡胶包括天然橡胶(nr)、丁苯橡胶(sbr)、顺丁橡胶(br)、异戊橡胶(ir)、氯丁橡胶(cr)、丁基橡胶(iir)、丁腈橡胶(nbr)、氯化丁腈橡胶(hnbr)、乙丙橡胶(epdm)、硅橡胶(q)、氟橡胶(fpm)、聚氨酯橡胶(au)、丙烯酸酯橡胶(acm)、氯磺化聚乙烯橡胶(csm)、氯醚橡胶(co)、聚硫橡胶和乙烯
‑
醋酸乙烯酯橡胶中的至少一种。
17.可选地，所述振膜的邵氏硬度范围为25a
‑
90a。
18.根据本公开实施例的第二方面，提供了一种发声装置，包括发声装置主体和第一方面所述的振膜，所述振膜设置在所述发声装置主体上。
19.本公开实施例的一个技术效果在于：
20.本公开实施例提供了一种用于发声装置的振膜，所述振膜包括至少一层包含发泡热塑性弹性体的弹性体层和至少一层包含橡胶的橡胶层，所述发泡热塑性弹性体为热塑性弹性体在发泡条件下获得，所述发泡热塑性弹性体具有泡孔，所述泡孔包括封闭泡孔和开放泡孔中的至少一种。本公开实施例提供振膜的弹性体层具有包含所述封闭泡孔和/或所述开放泡孔的结构，所述泡孔可以提高吸声性能，提高发声装置的发声效果同时也能兼顾其阻尼性能。同时，所述泡孔可以使所述振膜保持较轻的质量，在保证所述振膜模量损耗较小的情况下使发声装置具有更低的f0。
21.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
22.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公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。
23.图1为本公开实施例提供的一种振膜的结构示意图；
24.图2为本公开实施例提供的另一种振膜的结构示意图；
25.图3为本公开实施例提供的又一种振膜的结构示意图；
26.图4为本公开实施例提供的具有相同厚度但硬度不同的振膜的发声装置f0曲线；
27.图5为本公开实施例提供的实施例的发声装置振膜不同部位在不同频率下振动位移的测试曲线；
28.图6为现有技术中的常规振膜不同部位在不同频率下振动位移的测试曲线；
29.图7为本公开实施例提供的实施例的振膜与常规peek振膜的谐波失真(thd)测试曲线；
30.图8为本公开实施例提供的实施例的振膜与常规振膜的不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。
31.其中：100
‑
振膜；1
‑
弹性体层；2
‑
橡胶层。
具体实施方式
32.现在将参照附图来详细描述本公开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
公开的范围。
33.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，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
34.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。
35.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。
36.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。
37.参照图1至图3，本公开实施例提供了一种用于发声装置的振膜，比如用于扬声器的振膜，所述振膜100包括至少一层包含发泡热塑性弹性体的弹性体层1和至少一层包含橡胶的橡胶层2，所述发泡热塑性弹性体为热塑性弹性体在发泡条件下获得，所述发泡热塑性弹性体具有泡孔，所述泡孔包括封闭泡孔和开放泡孔中的至少一种。
38.具体地，所述发泡热塑性弹性体在发泡条件下获得所述泡孔后，当所述泡孔处在所述发泡热塑性弹性体中间时，所述泡孔可能成为由孔壁围成的所述封闭泡孔，在所述振膜100的振动引起发声装置发声时，所述封闭泡孔也可以随之振动，所述封闭泡孔的振动可以对声音起到很好的反弹作用，增强发声装置发声的强度和效果；当所述泡孔处在所述发泡热塑性弹性体中间或者接近表面时，所述泡孔可以形成与外部连通的通道，也就是形成所述开放泡孔，所述开放泡孔可以延长声音传递的路径，进一步增强发声装置发声的强度和效果。所述泡孔的孔径范围可以为0.1μm
‑
70μm。优选地，所述泡孔的孔径可以进一步为0.5μm
‑
50μm。所述泡孔的孔径过小时，不利于发声装置发声的进入和传出；而所述泡孔的孔径过大时，声音在所述泡孔内的反射较少，不利于发声装置发声的加强。
39.具体地，所述弹性体层1和所述橡胶层2之间可以通过热贴合连接。热贴合的连接方式可以提高所述弹性体层1和所述橡胶层2之间的贴合性能,使贴合后的所述振膜100具有更高的耐磨性，而且所述弹性体层1和所述橡胶层2之间不易开裂，所述振膜100可以具有更高的耐高温性能。
40.本公开实施例提供的振膜在包含所述弹性体层1时，所述弹性体层1具有包含所述封闭泡孔和/或所述开放泡孔的多孔结构，可以在提高吸声性能的同时保持较轻的质量，而且该多孔结构还具有较好的隔温作用，可以补偿温度变化对发声装置谐振频率f0的影响，在保证所述振膜100模量损耗较小的情况下，使发声装置具有更低的f0，提高了发声装置的发声效果。
41.具体地，由于所述振膜100为包含所述弹性体层1和所述橡胶层2的复合振膜，在室温下，所述振膜100处于高弹态，所述振膜100的分子链易于运动，分子间摩擦力大，所以所述振膜100具有较好的阻尼性能，在室温下所述振膜100的损耗因子大于0.06，优选大于0.1。
42.优异的阻尼性能，使所述振膜100具有更低的阻抗曲线，也就是所述振膜100具有更低的品质因数q。所述振膜100的阻尼性提高，振动系统在振动过程中可抑制偏振现象的能力也就增强，振动一致性较好。而常用的工程塑料振膜的阻尼低，其损耗因子一般小于0.01，阻尼性较小，振动一致性差。
43.图5是根据本公开的一个实施例的发声装置振膜不同部位在不同频率下振动位移的测试曲线。图6是常规振膜不同部位在不同频率下振动位移的测试曲线。
44.其中，振膜为矩形折环振膜。横坐标为频率(hz),纵坐标为响度位移量(mm)。在振膜的中心部的边缘位置以及中心位置取点进行测试。
45.可以看出，图5中的各个曲线更集中，而图6中的各个曲线较为分散。这表明，本公开实施例提供振膜的各个部分的振动一致性更好，在振动过程中，振膜的摇摆振动少，使得发声装置的音质和听音稳定性更加优良。
46.相对于工程塑料，本公开提供的所述振膜100具有较宽的弹性区域，在所述振膜100的应变发生在该区域时，待外力去除后，所述振膜100具有优异的回复性。所述振膜100在振动过程中，摇摆振动少，使得发声装置的音质和听音稳定性更优。
47.图7为本公开的一个实施例的振膜与常规peek振膜的谐波失真(thd)测试曲线，从图7可以看出，本公开实施例的振膜相对于常规的peek振膜具有更低的thd(总谐波失真)。这表明，本公开的振膜具有更优的抗偏振能力，并且音质更佳。
48.可选地，参见图2，所述振膜100包括两层所述弹性体层1和一层所述橡胶层2，所述橡胶层2夹设于两层所述弹性体层1之间；或者，参见图3，所述振膜100包括一层所述弹性体层1和两层所述橡胶层2，所述弹性体层1夹设于两层所述橡胶层2之间。
49.具体地，所述振膜100在具有一层所述弹性体层1和一层所述橡胶层2时，也就是如图1所示的结构，所述振膜100可以发挥所述弹性体层1的吸音和隔温作用，以及所述橡胶层2的高弹性和柔韧性。而在需要进一步提高所述振膜100的吸音和隔温作用时，所述振膜100可以包括多层的所述弹性体层1，比如图2所示的所述振膜100包括两层所述弹性体层1和一层所述橡胶层2，所述橡胶层2夹设于两层所述弹性体层1之间；而为了进一步提高所述振膜100的弹性和柔韧性时，所述振膜100可以包括多层的所述橡胶层2，比如图3所示的所述振膜100包括一层所述弹性体层1和两层所述橡胶层2，所述弹性体层1夹设于两层所述橡胶层2之间。
50.需要进行说明的是，本发明中的振膜中的包含发泡热塑性弹性体的弹性体层和包含橡胶的橡胶层的数量以及各层之间的分布方式并不仅限于此，可以根据振膜实际使用性能的需求选择，本发明对此不做具体限制。
51.可选地，所述发泡热塑性弹性体包括发泡热塑性聚烯烃弹性体(发泡tpo)、发泡热塑性尼龙弹性体(发泡tpae)、发泡热塑性硫化胶(发泡tpv)、发泡热塑性聚氨酯弹性体(发泡tpu)、发泡热塑性聚酯弹性体(发泡tpee)和发泡聚苯乙烯
‑
聚(乙烯
‑
丁烯)
‑
聚苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
52.具体地，所述发泡热塑性弹性体包括硬段和软段，所述硬段和软段之间可以通过串联或者接枝的方式连接。以所述发泡tpee为例，所述发泡tpee的硬段为含有pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的聚酯段，所述发泡tpee的软段为脂肪族聚酯或聚醚段。所述硬段赋予了所述发泡热塑性弹性体良好的热性能和抗油抗溶剂性能，可以提高所述振膜100的耐温性和耐腐蚀性；所述软段使得所述发泡热塑性弹性体具有更低的玻璃化转变温度和低温柔顺性，可以增加所述振膜100的使用温度范围，提高所述振膜100的适用性。
53.可选地，所述发泡条件为化学发泡或物理发泡。
54.具体地，所述化学发泡是指利用化学方法产生气体来使所述发泡热塑性弹性体材
料发泡的方法。具体可以先将所述发泡热塑性弹性体加热融化，在融化后的所述发泡热塑性弹性体中加入化学发泡剂形成混合物，继续加热该混合物后使化学发泡剂发生分解，从而释放出气体，该气体在所述发泡热塑性弹性体成型过程中形成气泡；或者，利用所述发泡热塑性弹性体材料在加热时的不同组分之间发生化学反应，在化学反应条件下释放出的气体在所述发泡热塑性弹性体材料成型过程中进行发泡。所述物理发泡是指在所述发泡热塑性弹性体材料加热条件下中通入压缩空气，在所述发泡热塑性弹性体材料成型过程中使其内部及表面形成气泡的方法。所述物理发泡不会对所述发泡热塑性弹性体材料的化学性能、分子结构造成影响，并且能够在所述发泡热塑性弹性体材料的内部形成均匀的气泡。
55.由于所述发泡热塑性弹性体材料的内部均匀地分布有气泡，也就是形成所述泡孔，使得所述发泡热塑性弹性体材料的整体密度降低，相同尺寸的所述振膜100的重量也就降低。这使得所述振膜100的回弹性能更好，而且振幅更大，不会出现因所述振膜100自身的重量导致其发生形变的问题。
56.可选地，所述发泡热塑性弹性体包括表面的密实层和包覆在所述密实层内部的多孔结构。具体地，所述发泡热塑性弹性体内部的多孔结构可以使所述发泡热塑性弹性体材料的整体密度降低，相同尺寸的所述振膜100的重量也就降低，所述振膜100的回弹性能更好，所述发泡热塑性弹性体的密度可以控制在0.1g/cm3‑
0.9g/cm3的范围内，优选地，所述发泡热塑性弹性体的密度可以为0.1g/cm3‑
0.6g/cm3。所述发泡热塑性弹性体表面的密实层可以保证所述振膜100成型后的表面平整度，提高所述振膜100的外观美感。
57.可选地，所述发泡热塑性弹性体的玻璃化转变温度范围为
‑
80℃
‑
0℃，优选
‑
60℃
‑
0℃。
58.具体地，所述发泡热塑性弹性体中的软段使得所述发泡热塑性弹性体具有更低的玻璃化转变温度和低温柔顺性，可以增加所述振膜100的使用温度范围，提高所述振膜100的适用性。所述发泡热塑性弹性体中具有较多软段时，比如所述发泡热塑性弹性体中软段的比例范围为20％
‑
80％，可以使得所述发泡热塑性弹性体具有较低的玻璃化转变温度。而橡胶的玻璃化转变温度一般也较低，在所述发泡热塑性弹性体和所述橡胶的玻璃化转变温度范围均在
‑
50℃
‑
0℃时，在低于0℃的环境中，所述振膜100在工作时可以保持非常好的弹性，从而使发声装置表现出较好的发音品质。同时，降低了所述振膜100在低温环境中破坏的风险，提高了所述振膜100的可靠性。
59.可选地，所述弹性体层的厚度范围为10μm
‑
100μm，优选地，所述弹性体层的厚度范围可以为20μm
‑
90μm；所述橡胶层的厚度范围为10
‑
120μm，优选地，所述橡胶层的厚度范围可以为20μm
‑
90μm。进一步地，所述振膜100的总厚度范围为30
‑
300μm，优选50
‑
200μm。
60.具体地，所述振膜100的厚度对发声装置的声学性能具有很大的影响。一般情况下，所述振膜100在厚度较低时，虽然可以提高所述振膜100的灵敏性，但所述振膜100的可靠性降低；而所述振膜100在厚度较大时，虽然可以提高所述振膜100的可靠性，但所述振膜100的灵敏性又降低。本公开的所述振膜100的厚度控制在30μm
‑
300μm的范围内，优选50μm
‑
200μm，在保证所述振膜100可靠性的基础上，也就是使所述振膜100的弹性性能和刚性性能都能符合发声装置的制作要求，保证所述振膜100的使用寿命，又提高了所述振膜100的灵敏性。
61.可选地，所述橡胶层包括天然橡胶(nr)、丁苯橡胶(sbr)、顺丁橡胶(br)、异戊橡胶
(ir)、氯丁橡胶(cr)、丁基橡胶(iir)、丁腈橡胶(nbr)、氯化丁腈橡胶(hnbr)、乙丙橡胶(epdm)、硅橡胶(q)、氟橡胶(fpm)、聚氨酯橡胶(au)、丙烯酸酯橡胶(acm)、氯磺化聚乙烯橡胶(csm)、氯醚橡胶(co)、聚硫橡胶和乙烯
‑
醋酸乙烯酯橡胶中的至少一种。具体地，上述橡胶均具有较高的弹性和柔韧性，可以保证所述振膜100的振动灵敏性。
62.可选地，所述振膜100的邵氏硬度范围为25a
‑
90a，优选地，所述振膜100的邵氏硬度范围可以为35a
‑
80a。
63.具体地，发声装置的谐振频率f0与振膜的模量和厚度呈正比。而对于所述复合振膜而言，其模量与硬度呈正比。因此，可以用硬度来体现所述振膜100的模量。所述振膜100材料强度和硬度越高，振膜材料的f0就越高，导致发声装置的响度降低，低音变差。图4给出了具有相同厚度但硬度不同的振膜的发声装置f0曲线，从图4可以看出，随着振膜材料硬度的增大，发声装置的f0急剧增大。
64.本公开提供的用于发声装置的振膜可以为折环振膜或者平板振膜。该发声装置的谐振频率f0正比于振膜的杨氏模量和厚度，可以通过改变振膜的厚度以及杨氏模量来实现f0的变化，具体调节原理如下：
[0065][0066]
其中mms为发声装置的等效振动质量，cms为发声装置的等效顺性：
[0067][0068]
其中，c
m1
为弹波顺性,c
m2
为振膜顺性。无弹波设计时，发声装置的等效顺性即为振膜顺性：
[0069][0070]
其中w为振膜的折环部的总宽度，t为膜片厚度；dvc为振膜音圈贴合外径；e为振膜材质的杨氏模量；a1和a2为修正系数，a1的值取决于振膜基材的形状，a2等于h(折环高度)/w；u为振膜材质的泊松比。
[0071]
可见，为得到饱满的低音和舒适的听感，在发声装置具有较低的f0的同时，应使振膜具有足够的刚度和阻尼。本领域技术人员可以通过调节振膜的硬度以及厚度来调节f0的大小。优选地，所述振膜100的邵氏硬度优选为35a
‑
80a。所述振膜100的厚度为50μm
‑
200μm。这使得发声装置的谐振频率f0的能够达到150hz
‑
1500hz。使得发声装置的低频性能优良。
[0072]
图8为本公开的一个实施例的振膜与常规振膜的不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。振膜为折环振膜。横坐标为频率(hz),纵坐标为响度。
[0073]
由图8可以看出，两个发声装置振膜的中频性能接近。但本公开实施例振膜的发声装置f0为834hz，如图8中a处所示；常规振膜的发声装置f0为929hz，如图8中b处所示。这表明，本实施例中振膜的低频灵敏度高于常规振膜。也就是说，采用本公开实施例的振膜的发声装置具有更高的响度和舒适度。
[0074]
本公开还提供了一种发声装置，包括发声装置主体和所述的振膜，所述振膜100设
置在所述发声装置主体上，所述振膜100被配置为能振动发声，通过振动进而产生声音。所述发声装置主体中可以配置有线圈、磁路系统等部件，通过电磁感应驱动所述振膜100振动。
[0075]
虽然已经通过例子对本公开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，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。