一种振膜及其制备方法、发声装置
技术领域
本发明涉及声学产品领域，特别涉及一种振膜及其制备方法、发声装置。
背景技术
随着电子信息技术的快速发展，越来越多的发声装置应用于各类电子产品上，尤其是广为人们应用的移动通讯设备，人们不但关心其微型化、多功能，更要求其语音效果高质量、无失真。而振膜作为发声装置的核心部件，其设计的好坏直接影响着声学器件的性能。
现有的发声装置的振膜多采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶单层振膜，该乙烯-醋酸乙烯酯橡胶单层振膜具有优异的耐高温性能、耐臭氧和耐老化性能，且成型后的振膜在高温下仍能保持优异的弹性，因此被广泛应用于发声装置产品中。
但本申请的发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：（1）乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的生胶强度相对都较低。而这一性能特点会导致振膜在成型过程中出现脱模困难的问题，在脱模过程中，振膜容易被拉扯变形，使振膜尺寸发生变化，平整度变差，导致产品良率降低；（2）乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)单层振膜常温模量低，在扬声器中使用时，为达到需求的F0，厚度通常较厚，常用30-200um，重量过重，使得该振膜的中频振动的响应灵敏度受到限制，中频灵敏度下降，且振膜与球顶dome容易产生较大的分割振动。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的主要目的是提出一种发声装置的振膜及其制备方法、发声装置，改善乙烯-醋酸乙烯酯橡胶单层振膜在成型过程中脱模困难的问题，减小振膜脱模时的变形量，保证振膜的外形尺寸满足设计和使用要求，同时有效提高中频灵敏度，减小分割振动。
为本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明的第一方面，提供了一种振膜，包括至少一层橡胶层和至少一层工程塑料层，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述振膜采用气压或模压成型的方式制备而成，且在所述气压或模压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上。
进一步地，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的40％-80％。
进一步地，所述橡胶层的厚度为10-120μm。
进一步地，所述橡胶层的厚度为15-90μm。
进一步地，所述橡胶层的硬度为30-75A。
进一步地，所述橡胶层在室温下损耗因子大于0.1。
进一步地，所述工程塑料层的材料选用聚酰胺，聚碳酸酯、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚芳砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、聚醚醚酮中的至少一种。
进一步地，所述工程塑料层的厚度为1μm-20μm。
进一步地，所述振膜包括两层工程塑料层和一层橡胶层，两层所述工程塑料层分别设于所述橡胶层的两表面。
进一步地，所述振膜还包括热塑性弹性体层，所述热塑性弹性体层为所述振膜的其中一个表层，且所述热塑性弹性体层与所述橡胶层连接。
进一步地，所述热塑性弹性体层的材料选用聚酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、动态硫化橡胶/热塑性塑料共混物型热塑性弹性体中的至少一种。
进一步地，所述热塑性弹性体层的厚度为10-90μm。
进一步地，所述热塑性弹性体层的厚度为10-50μm。
根据本发明的另一方面，提供了上述发声装置的振膜的制备方法，包括如下步骤：
将橡胶层和工程塑料层复合在一起，形成复合膜；
对所述复合膜进行气压或模压成型处理，且在所述气压或模压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上。
进一步地，所述橡胶层的制备为：通过成膜工艺制成膜体，将所述膜体进行低温干燥形成未交联的橡胶层或半交联的橡胶层。
根据本发明的另一方面，提供了一种发声装置，包括上述振膜。
本发明具有如下有益效果：
本发明中，所述振膜将橡胶层与工程塑料层进行复合，形成复合结构，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成，发明人意外发现，该复合结构产生功能互补、协同增效，取得了预料不到的技术效果，既保证了橡胶层本身优异的耐高温性能、耐臭氧和耐老化性能，又有效提高中频灵敏度，减小分割振动；并且所述振膜采用气压或模压成型的方式制备而成，且在所述气压或模压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上，所述橡胶层置于所述工程塑料层上，通过上述设置改善了乙烯-醋酸乙烯酯橡胶单层振膜在成型过程中脱模困难的问题，减小振膜脱模时的变形量，保证振膜的外形尺寸满足设计和使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明振膜实施例1的结构示意图；
图2为本发明振膜实施例2的结构示意图；
图3为本发明振膜实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例2和对比例1中振膜的FR曲线。
具体实施方式
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。
正如背景技术所描述的，现有技术的发声装置的振膜大多采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶单层振膜，这种振膜存在脱模困难的问题，在脱模过程中，振膜容易被拉扯变形；同时乙烯-醋酸乙烯酯橡胶模量低，振膜所用厚度较大，导致振膜的中频灵敏度下降，且振膜与球顶dome容易产生较大的分割振动，但这一问题并不为人所注意。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发声装置的振膜及其制备方法、发声装置。
第一方面，一种发声装置的振膜，包括至少一层橡胶层和至少一层工程塑料层，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述振膜采用气压或模压成型的方式制备而成，且在所述气压或模压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上。
本申请实施例中，所述振膜将橡胶层与工程塑料层进行复合，形成复合结构，所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成，发明人意外发现，该复合结构的各膜层的功能互补、协同增效，取得了预料不到的技术效果，既保证了橡胶层本身优异的耐高温性能、耐臭氧和耐老化性能，又有效提高中频灵敏度，减小分割振动。
本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的40％-80％，例如40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％以及它们之间的任意值。
所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的分子结构式可以呈如下所示：
从上述的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的分子结构式中可以看出：乙烯-醋酸乙烯酯橡胶有饱和的次甲基主链以及极性侧基，这使得乙烯-醋酸乙烯酯橡胶材料具有优异的耐热性、耐老化、耐油性以及着色稳定性的优点。并且，硫化后的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶在适当保护的情况下，即使在长期高温应力作用下仍然能表现出卓越的耐老化性能，
本发明提供的振膜，橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成。所述振膜综合性能良好，具有优异的耐高温性能、耐臭氧和耐老化性能。尤其是，振膜在高温下仍能保持优异的弹性，而且使用寿命要长于常用振膜材料，具有更优良的可靠性。应用该振膜的发声装置能够应用于极其恶劣环境中，同时其声学性能保持良好状态。
本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中可以混合有无机填料补强剂，所述无机填料补强剂采用炭黑、白炭黑、纳米钛白粉、滑石粉、沉淀碳酸钙、硫酸钡中的至少一种；并且，在所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶自身的质量分数为100份的情况下，所述无机填料补强剂自身的质量份数为20-80份，即所述无机填料补强剂的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的20％-80％。更优选地，补强剂的质量分数为30-65份，复合振膜具有更优异的综合性能。本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中可以混合有硫化体系，所述硫化体系由助交联剂和过氧化物硫化剂组成。所述过氧化物硫化剂包括1,3-1,4-二(叔丁基过氧异丙基)苯、过氧化二异丙苯、2 ,5-二甲基-2 ,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化叔丁基异丙苯、2 ,5-二甲基-2 ,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔、4 ,4-双(叔丁基过氧基)戊酸正丁酯、1, 1'-双(叔丁基过氧基)-3 ,3 ,5三甲基环己烷和2 ,4-二氯过氧化苯甲酰中的一种或多种。
所述助交联剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、N ,N'-间苯撑双马来酰亚胺、二烯丙基邻苯二酸酯、三烯丙基异氰酸酯和三烯丙基氰酸酯中的至少一种。
本申请实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中还可以混合其它助剂，所述其它助剂包括防老剂、促进剂、活化剂、增塑剂、增粘剂、着色剂、内脱模剂。所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶自身质量份数为100份，所述其它助剂自身的质量份数为0-15份，即所述其它助剂的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的0％-15％，例如0％、2％、5％、8％、10％、12％、15％以及它们之间的任意值。
本申请实施例中，所述橡胶层的厚度为10-120μm，例如10μm、15μm、30μm、50μm、60μm、80μm、90μm、100μm、120μm以及它们之间的任意值。
本发明经过反复研究发现，所述橡胶层的厚度对振膜的性能有着重要的影响，通过控制所述橡胶层的厚度在10-120μm这一特定的范围，该振膜具有较好的阻尼性能，且中频灵敏度高。若所述橡胶层的厚度低于10μm，振膜的阻尼小，听音性能差；若所述橡胶层的厚度高于120μm，重量过重，导致中频灵敏度降低。更优选地，所述橡胶层的厚度为15-90μm时，使用该振膜的扬声器具有更优异的综合性能。
本申请实施例中，所述橡胶层的硬度为30-75A。若所述橡胶层的硬度低于30A，振膜刚性差，易产生偏振，造成THD不良；若所述橡胶层的硬度高于75A，橡胶层断裂伸长率变小，低温可靠性验证中易破膜造成产品失效，且配方中填料过多导致缺陷。
本申请实施例中，所述橡胶层在室温下损耗因子大于0.1。若所述橡胶层在室温下损耗因子低于0.1，振膜阻尼过小，导致扬声器产品低频THD及听音不良。
第二方面，提供了第一方面中发声装置的振膜的制备方法，包括如下步骤：
将橡胶层和工程塑料层复合在一起，形成复合膜；
对所述复合膜进行气压或模压成型处理，且在所述气压或模压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上，所述橡胶层置于所述工程塑料层上。
本申请实施例中，所述橡胶层的制备为：通过成膜工艺制成膜体，将所述膜体进行低温干燥形成未交联的橡胶层或半交联的橡胶层。
本申请实施例中，对所述成膜工艺不作特别限定，可以采用本领域技术人员熟知的成膜工艺。作为优选，所述成膜工艺可以采用压延工艺或者涂布工艺成膜。
具体地，所述橡胶层可以采用压延工艺成膜，与工程塑料层贴合，形成复合膜；或者将所述橡胶层溶于溶剂中，经涂布工艺成膜，与工程塑料层贴合，形成复合膜；或者将所述橡胶层溶于溶剂中，直接涂布在工程塑料膜上，形成复合膜。可以理解，所述复合的方法包括但不限于上述列举的复合方法，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他复合方法。
本申请实施例中，对所述低温干燥的具体干燥温度不作特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定，只要保证干燥过程中膜体不产生化学交联或者产生半化学交联即可。
本申请实施例中，所述橡胶层干燥过程中采用低温干燥方式，使之不产生化学交联或者产生半化学交联；而在将所述橡胶层与工程塑料层贴合后复合振膜的气压或模压成型过程中，发生化学交联并定型。
本申请实施例中，所述振膜采用气压或模压成型的方式制备而成，且在所述气压或模压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上，通过上述设置改善了振膜在成型过程中脱模困难的问题，减小振膜脱模时的变形量，保证振膜的外形尺寸满足设计和使用要求。
需要说明的是，可以根据振膜的结构，选择气压或模压成型的方式。
在气压成型中，只有一个气压成型模具，该成型模具设置成与振膜的结构相对应的形状。在模压成型中，通常成型模具包括上模和下模。
若所述振膜为2层结构，所述振膜由一层橡胶层和一层工程塑料层组成，则所述振膜采用气压成型的方式制备而成，且在所述气压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上。
若所述振膜为大于2层结构，则所述振膜可以采用气压或模压成型的方式制备而成。
工程塑料是指一类可以用作工程结构件的塑料,相对于通用塑料具有优良的机械性能和良好的尺寸稳定性,它能在较宽的温度范围内承受机械应力,能在较为苛刻的物理环境中使用。本申请实施例中，对所述工程塑料层的材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常用工程塑料即可，作为举例，所述工程塑料层的材料选用聚酰胺，聚碳酸酯、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚芳砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、聚醚醚酮中的至少一种。
本申请实施例中，所述工程塑料层的厚度为1μm-20μm，例如1μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm以及它们之间的任意值。
本申请实施例中，所述振膜可为2层、3层或多层结构，其中，至少有一层为橡胶层,所述橡胶层采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成，至少有一层为工程塑料层，本领域技术人员可以根据实际需要选择更优的层数。
具体的，本申请一个实施例中，所述振膜为2层结构，所述振膜由一层橡胶层和一层工程塑料层组成。
本申请另一个实施例中，所述振膜为3层结构，所述振膜包括一层橡胶层和两层工程塑料层，其中，所述工程塑料层分别设置于所述橡胶层的上下表面。
两层工程塑料层的材质和厚度可以相同或不同。
本申请另一个实施例中，所述振膜还可以包括热塑性弹性体层，所述热塑性弹性体层为所述振膜的其中一个表层，且所述热塑性弹性体层与所述橡胶层连接。
本申请实施例中，在橡胶层和工程塑料层形成的复合结构的基础上，复合热塑性弹性体层，可以在兼顾刚性和耐温性的同时，在能在一定程度上提高复合振膜的回弹性，使扬声器具有更优异的综合性能。
本申请实施例中，所述热塑性弹性体层的材料选用聚酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、动态硫化橡胶/热塑性塑料共混物型热塑性弹性体中的至少一种。
本申请实施例中，所述热塑性弹性体层的厚度为10-90μm，例如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm以及它们之间的任意值。更优选地，热塑性弹性体层的厚度为10-50μm，复合振膜具有更优异的综合性能。
第三方面，提供了一种发声装置，包括发声装置主体和第一方面中的振膜，所述振膜设置在所述发声装置主体上，所述振膜被配置为能振动发声。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施例对上述技术方案进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种发声装置的振膜，包括依次层叠的工程塑料层101和橡胶层102，所述橡胶层102采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述振膜采用气压成型的方式制备而成，且在所述气压成型中，所述工程塑料层101贴合在成型模具上。
所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的60％。
所述橡胶层102的厚度为50μm；所述橡胶层102的硬度为60A；所述橡胶层102在室温下损耗因子大于0.1。
所述工程塑料层101的材料选用聚醚醚酮。
所述工程塑料层101的厚度为5μm。
实施例2
如图2所示，一种发声装置的振膜，包括依次层叠的第一工程塑料层201、橡胶层202和第二工程塑料层203，所述橡胶层202采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述振膜采用气压成型的方式制备而成，且在所述气压成型中，所述第一工程塑料层201贴合在成型模具上。
所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的40％。
所述橡胶层202的厚度为30μm；所述橡胶层202的硬度为30A；所述橡胶层202在室温下损耗因子大于0.1。
所述第一工程塑料层201的材料选用聚醚醚酮，所述第二工程塑料层203的材料选用聚醚醚酮。
所述第一工程塑料层201的厚度为3μm；所述第二工程塑料层203的厚度为3μm。
实施例3
如图3所示，一种发声装置的振膜，包括依次层叠的工程塑料层301、橡胶层302和热塑性弹性体层303，所述橡胶层302采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶制成；所述振膜采用气压成型的方式制备而成，且在所述气压成型中，所述工程塑料层301贴合在成型模具上。
所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶采用乙烯和醋酸乙烯酯经共聚而成，所述醋酸乙烯酯的含量为所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶总量的80％。
所述橡胶层302的厚度为10μm；所述橡胶层302的硬度为75A；所述橡胶层302在室温下损耗因子大于0.1。
所述工程塑料层301材料选用聚聚醚醚酮。
所述工程塑料层301的厚度为1μm。
所述热塑性弹性体层303的材料选用聚酯类热塑性弹性体。
所述热塑性弹性体层303的厚度为50μm。
对比例1
基于实施例2，不同之处仅在于：对比例1中不含有工程塑料层。
对比例2
基于实施例1，不同之处仅在于：对比例2中在所述气压成型中，所述橡胶层102贴合在成型模具上。
测试例
为验证本发明产品性能，测试实施例2和对比例1中振膜的FR曲线，具体结果参见图4，图4是本发明的实施例2提供的振膜与对比例1中的振膜的频响曲线（FR曲线），虚线为本发明实施例2提供的振膜的FR曲线，实线为对比例1中振膜的FR曲线。
从图4可以看出，本发明的振膜相较对比例1中的单层振膜，中频灵敏度显著提高，且高频尖峰减少，说明有效改善了分割振动。
为验证本发明产品性能，测试实施例1-2和对比例1-2中振膜的翘曲程度，具体测试方法为：用测试仪对产品进行测试，测试仪包括三部分：测试探头、显示器、和花岗岩平台，其中测试探头为非接触式位移传感器；测试时，将产品放置在花岗岩平台的三个支点上，上下两个测试探头按照相同轨迹同步扫描产品，记录测试探头到产品最近表面的距离，求出每个测试点两个测试探头的差值，其中差值的一半即是该测试点翘曲度的测试值，其中取各个测试点中最大的翘曲度的测试值定义为该产品的翘曲度。分别根据实施例1-2和对比例1-2的制备方法，每个实例制作100个平行产品，分别测试各平行产品的翘曲度，统计各平行产品翘曲度的分布情况，
测试结果参见表1。
表1振膜翘曲结果
由表1可知，所述振膜采用气压成型的方式制备而成，且在所述气压成型中，所述工程塑料层贴合在成型模具上，通过上述设置改善了乙烯-醋酸乙烯酯橡胶单层振膜在成型过程中脱模困难的问题，减小振膜脱模时的变形量。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
