专利名称：声学振动膜及制造声学振动膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种声学振动膜及制造声学振动膜的方法，当被固定到其外周边时，该声学振动膜具有用于控制扬声器振动膜的动作的扬声器边缘。
背景技术：
当被固定到振动膜的外周边时，锥型扬声器通常具有由橡胶弹性体构成的模制边缘。在振动通过振动膜连续传播的条件下，该边缘必须极好地使运动衰减，以避免在前的振动传递和随后的振动传递相互施加影响。同时，对于该边缘重要地是确保与振动膜的运动相适应的良好的线性，即优良的柔性。
在曾经用于实现这些特征的各种材料中，最具有代表性的一种是硫化橡胶。硫化橡胶在柔性、阻尼性能、防水性上表现优良并且适用于所述边缘。
另一方面，还曾开发出各种由热塑性弹性体作为硫化橡胶的替代物构成的边缘，其可以通过片材成形(见日本专利申请公开No.2003-78998)和注模成型(见日本专利申请公开No.H7-138882)形成。
发明内容
但是，随着近来公众对环境措施的关注的增加，由硫化橡胶构成的边缘看起来难以应对这些环境措施，原因是这种边缘不能去除残余的硫含量，也不能使材料循环利用。
在模制过程中，硫化时间达到10分钟或更多是另一缺点，这样会导致模具重度污染以及制造过程较大的能耗。在成批生产阶段中，当追求生产率时，模具的表面数量的增加是不可避免的，这样就导致薄且精精致模制产品精度的变化。
另一方面，如在上面的日本专利申请公开Nos.2003-78998和H7-138882所述的利用热塑性弹性体来构成边缘的技术在实践中也仅被有限地应用，原因是相比硫化橡胶构成的那些产品，它们的阻尼特性和柔性较差，从而导致声音质量较差。
弹性体无一例外地基于橡胶成分(软段)和树脂成分(硬段)的组合，其中，前者散布在后者中，使得它们在常温下显示出硫化橡胶的特性并允许塑性变形，还可以在较高温下通过通常的模制工艺进行模制。在处于较高温度的流化状态下，硬段起到流体的作用，并通过允许它自身从冷模具的外周边朝向中心部分逆径向地进入到冷模具中而进行边缘的模制。
在此过程中，熔融的硬段沿流动方向移动，使得在模制边缘的表面部分中形成表面层，所述表面层具有以其所包含的颗粒的各向异性为依据布设的树脂，在所述模制边缘的表面部分处在冷却条件下首先发生凝固。结果，该边缘从边缘的外圆周朝向中心逆径向地显示出区别的布设，从而使模制边缘在结构上总体不均匀。这样获得的模制边缘在从外周边朝向中心的逆径向方向上具有差的拉伸性和差的柔性，其中该模制边缘显示出由于树脂流动导致的布设。
另一方面，在周向上显示出大的柔性，这是因为边缘在未显示布设的这种非流动方向上显示出大的可拉伸性。因此，具有较厚的壁的产品可以显示出与硫化橡胶构成的产品相似的性能，但是诸如扬声器边缘所需的薄如0.5mm或更低的模制产品在代表其声学效果的物理特性上受到严重影响。
边缘通常具有环形，并在振动膜振动的径向和逆径向方向上具有起伏形状，从而确保大的可拉伸性。在模制过程中，树脂却沿逆径向方向流动，该逆径向方向为振动方向，模制边缘需要沿振动方向拉伸。实践中，模制产品因此易于沿树脂的流动方向定形，从而导致出现与边缘的几何形状所需的那些物理特性相逆的物理特性。换言之，在热塑性弹性体的使用中会出现这样的问题，即由于在径向方向即振动方向上差的可拉伸性，而只用能到有限范围的橡胶功能。
本发明提供了一种声学振动膜以及制造这种声学振动膜的方法，该声学振动膜具有在取决于模制方向的弹性模量和可拉伸性上差异最小的扬声器边缘，从而可以利用热塑性弹性体的优良功能。
根据本发明的实施例的声学振动膜具有利用热塑性弹性体模制的注模成型的边缘，其中所述边缘利用可加工的聚烯烃类弹性体作为材料形成，所述弹性体包含软段和硬段，所述软段具有均匀散布在其中的直径为1μm到10μm的橡胶颗粒，所述硬段由烯烃类树脂构成，并且所述边缘被形成为这样一种形状，即，这种形状允许树脂被布设成不会由于通过注模成型进行薄壁模制而在所述边缘的物理特性中导致各向异性。
通过利用包含软段的聚烯烃类弹性体构成所述边缘，可以在保持材料成分的同时进行模制，其中所述软段具有均匀散布在其中的小直径橡胶颗粒，所述边缘即使在仅具有起到硬段作用的少量烯烃类树脂的情况下也具有优良的可加工性。所述材料成分能够降低易于在模制产品的模制和凝固过程中集中在模制产品的表面部分中的硬段部分中的树脂成分的比例，并能够确保弹性体的必须程度的流动性。
制造根据本发明的实施例的声学振动膜的方法包括利用聚烯烃类弹性体作为用于形成由热塑性弹性体构成的所述边缘而要注入的材料填充注入器的步骤，所述热塑性弹性体包含软段，所述软段具有均匀散布在其中的恒定小直径的橡胶颗粒，所述边缘即使在具有少量起到硬段作用的烯烃类树脂的情况下也具有优良的可加工性；将所述材料通过模具中开在与所述边缘的外周的一部分相对应的位置处的闸门注入的步骤；和实施注模成型从而将所述边缘模制成下述形状的步骤，所述形状允许树脂被布设成不会由于通过注模成型进行薄壁模制而在所述边缘的物理特性中导致各向异性。
通过利用聚烯烃类弹性体作为用于形成所述由热塑性弹性体构成的边缘而要注入的材料填充注入器，并且通过将所述材料通过模具中开在与所述边缘的外周的一部分相对应的位置处的闸门注入，所述边缘可以被膜制成这样一种形状，所述形状允许树脂被布设成不会由于通过注模成型进行薄壁模制而在所述边缘的物理特性中导致各向异性，因此可以降低易于在模制产品的模制和凝固过程中集中在模制产品的表面部分中的硬段部分中的树脂成分的比例，以确保弹性体的必须程度的流动性。其中所述弹性体包含软段，所述软段具有均匀散布在其中的恒定小直径的橡胶颗粒，所述边缘即使在具有起到硬段作用的少量烯烃类树脂的情况下也具有优良的可加工性。
图1是解释扬声器的振动部件的视图；图2是显示在由弹性体构成的示例性注模成型的边缘中闸门位置的视图；和图3A和3B分别是由弹性体构成的示例性注模成型的边缘的平面图和侧视图。
具体实施例方式
下面的段落将参考附图详细说明本发明的实施例。
图1是解释扬声器的振动部件的视图。如图1所示，扬声器单元被构造成具有扬声器振动部件。如图1所示，对于被用作为扬声器振动膜的锥形件1，它必须能够被模制成易于被振动的薄壁，它必须具有小的重量和强度，并且它能保证适当程度的损耗(被称为内部损耗)，以用于降低频率特性和瞬态特性中的峰值和倾角(dips)的目的。
中心帽2被设置用于防止锥形件1径向变形并防止铁粉或灰尘进入间隙的目的。中心帽2具有绕其中心开口的孔3，孔3覆盖有宽网布4。孔3允许由于锥形件1的振动而被压缩或膨胀的空气穿过。
网布4起到防止灰尘而又不干扰空气的流动的作用。音圈5允许锥形件1通过沿柱6的周边上下移动而振动。阻尼器7保持音圈5恰当地围绕柱6。纸衬8将锥形件1的边缘9固定至框架10。
使用橡胶弹性体模制的边缘9在其周边处固定到锥形件1上。在振动通过锥形件1连续传递的情况下，边缘9必须很好地使运动衰减，以避免在前的振动传递和随后的振动传递相互影响。同时，对于边缘9也很重要地是确保与所述振动膜的运动相适应的良好的线性，即优良的柔性。
边缘9由热塑性弹性体构成，并且这需要避免硬段部分中树脂成分的比例的增加，以便确保弹性体的流动性，树脂成分易于在注模成型过程中模制和凝固时集中到模制产品的表面部分。
图2是显示在由弹性体构成的示例性注模成型的边缘中闸门位置的视图。图2是固定至锥形件1的周边的所述边缘的局部剖视图。附图标记11表示边缘中与用于模制边缘的模具中的闸门位置相对应的位置。
首先，假定注入器填充有作为用于形成由热塑性弹性体构成的边缘而要被注入的材料的聚烯烃类弹性体，其包含具有恒定小直径橡胶颗粒均匀散布在其中的软段，该边缘即使在具有用作硬段的少量烯烃类树脂的情况下也具有优良的可加工性。
在注模成型中材料通过其注入的闸门11开在模具中与边缘的外周的一部分对应的位置处，如图2所示。现在可以将材料沿边缘的周向方向注入。闸门11的数量是1到3个。边缘的厚度(附图标记13表示的部分)被设置成0.2mm到0.35mm以用于薄壁模制。材料的硬度被设置在JIS A20到JIS A70(JIS日本工业标准)的范围内。
设在锥形件的外周边上的边缘是通过将材料通过闸门11而沿边缘的周向方向注入到模具中来进行模制的，该锥形件起到扬声器振动膜的作用。在此过程中，材料沿外周方向流动通过设在边缘的外周处的闸门11(如图2所示)，使得材料的流动和布设方向决不朝向与振动方向相对应的径向方向。因此，材料的物理特性的依赖于流型的分布得以均匀化，却决不使材料沿均一的方向布设。边缘因此可以被模制成这样的形状，即其中树脂被布设成不会导致边缘的物理特性中出现各向异性。
图3A和3B分别是由弹性体构成的示例性注模成型的边缘的平面图和侧视图。
如图3A所示，通过使材料的物理特性的依赖于流型的分布均匀化，所述边缘可以具有这样的形状，即，其在径向方向即振动方向和周向方向即非振动方向(这两个方向用附图标记22的箭头表示)上都显示出相等的拉伸比。因此，在模制之后，在边缘的外周边上还可以不提供不必要的断开部分(该部分用附图标记21表示)。
材料通过定位在边缘的外周上的闸门11(如图2所示)注入到用于边缘的注模成型的模具中，并在环形形式的压力作用下均匀化，然后被允许流入0.2mm到0.35mm厚的起伏形式的具有该边缘形状的间隙中。如图3所示，在模制之后，没有给边缘的外周边提供不必要的用于拔出的断开部分。
由于这些限制，边缘被成形为具有薄壁的环形，使得在注模成型过程中材料逐渐在径向方向即振动方向上压紧，同时材料的流动方向无条件地在整个起伏上保持在周向方向上。
下面的段落将显示边缘材料的共振频率(F0)相对于硬度的评价结果。下面的评价通过使用上述模具实施边缘的注模成型、利用粘合剂将能适用的振动膜粘结到如此模制成的边缘上以及测量作为判断柔性的标准的F0来进行。
此处，F0的测量按如下方式实施。将具有低共振频率的扬声器单元定位在闭口式箱体中，其开口用所述边缘的外周边密封。将粘结至边缘的振动膜固定到其上。将扫描信号从低频率侧输入到扬声器以允许所述边缘振动，从而找出观察到共振的频率。
为了测量薄壁边缘在径向方向(纵向方向，此后被称为MD)和周向方向(横向方向，此后被称为TD)上的拉伸比的目的，还通过使用相应模具制造通常尺寸为0.3mm厚、100×100mm的模制产品。
按下述方式观察材料。首先，利用薄片切片机将每个模制产品切成薄的样本以用于显微镜观察，将薄样本染色并在透光电子显微镜下观察橡胶成分的散布的几何形状和状态。
下面的段落将描述具体的示例和比较示例。
此处，所使用以及被比较的所有材料都是那些具有JIS A50°的标称硬度的材料。对于示例，使用Excelink 1500B(来自JSR公司)作为所谓的动态交联型的上述热塑性烯烃类弹性体，其包含具有均匀散布在其中的恒定小直径橡胶颗粒的软段，并且即使具有少量由烯烃类树脂构成的硬段时也具有良好的可加工性。对于比较示例，使用名为Milastomer(商标)5030B(出自三井化学股份有限公司)的动态交联型弹性体和名为Leostomer(商标)L-1050N(出自理化技术公司(Riken Technos Corp.))的苯乙烯基型弹性体。
例如在240℃的温度、基本上相等的注入速度和压力保持条件下，调节模制条件以便对所有边缘都获得相同的压紧状态，从而避免差异。厚度为恒定的0.3mm。每个模制边缘被粘附到相同重量的适应性振动膜，并进行F0的测量。由于树脂的收缩，发现F0的值随着模制之后时间的流逝而变化，因此，在没有发生变化的条件下，采用模制之后48小时或更长时间采集的测量值。
使用不同材料模制而成所述边缘的F0的值显示在表1中。被测边缘的个数(n)为5(n＝5)。
从表1中可知，使用Excelink 1500B的示例具有最低的F0值49Hz。
还发现，用在比较示例中的Milastomer 5030B的F0为61Hz，Leostomer L-1050N的F0为60Hz，两者都较高。
表1
表1中所示的所有材料都具有50°的标称硬度。因此应理解，相对于硬度而言，用在示例中的Excelink 1500B具有最低的F0，这表示在径向方向即振动方向上的良好的拉伸性和柔软度。
为了测量这些材料在径向方向(MD)和周向方向(TD)上的拉伸比，样品从0.3mm厚、100×100mm的材料中切出，并进行拉伸比测量。
使用不同材料模制而成的边缘在MD和TD上的拉伸比的测量结果显示在表2中。
表2
从表2可知，使用Excelink 1500B的示例显示出MD上的680％的最高拉伸比以及TD上的700％的最高拉伸比。
还发现，用在比较示例中的Milastomer 5030B显示出MD上的390％的拉伸比以及TD上的500％的拉伸比，而Leostomer L-1050N显示出MD上的400％的拉伸比以及TD上的620％的拉伸比，所有这些值都较低。
从上可知，所有材料在MD和TD上显示了边缘的可拉伸性的差异，其中，用在示例中的Excelink 1500B显示出仅具有很小差异的大的拉伸比，而用在比较示例中的另两种在方向性上显示出明显的差异。更具体地，在两个比较示例中，在MD上的拉伸比比在TD上的拉伸比明显更大。
这些结果显示出使用弹性体的薄壁注模成型受剪切力的很大影响，并且即使相同硬度也会导致在拉伸的方向性上产生大的差异。
接着，将示例中使用Excelink 1500B模制的0.3mm厚的边缘利用冷冻切片机切成薄样本。将样本染色，然后在透光电子显微镜下进行观测。
发现剖切面显示出岛屿-海洋结构的形态，其中树脂沿树脂的流动方向布设。还发现只具有小的方向性以及小F0的边缘具有5μm或更小的均匀尺寸的“岛屿部分”并具有少量硬段，其中所述方向性表示布设中的各向异性，“岛屿部分”对应于橡胶成分，硬段对应于“海洋”部分。在这种情况下，在透光的电子显微镜下观察的模制边缘的剖面显示出均匀散布在其中的5μm或更低的橡胶颗粒，其占0.1mm×0.1mm面积中95％或更多。
与示例相比，用在比较示例中的Milastomer 5030B显示出具有非均匀颗粒尺寸的非均匀的分离结构和大量的硬段。对于LeostomerL-1050N，10μm或更大的大橡胶领域和几微米的小橡胶领域共存，从而与硬段部分一起形成三重系统，类似地显示出大量的硬段，并具有沿在流动方向布设的树脂，在流动方向中出现了各向异性布设。
从上述实施例可以清楚看出，使用弹性体注模成型的边缘完全可以通过允许均匀直径的橡胶颗粒散布在边缘中并且考虑材料成分而体现其效果，原因为所述边缘是够改变现有技术的弹性体边缘的概念的薄壁模制产品。这些构造可以应用于任何在压力作用下的薄壁模制，并且也可以用于使用热塑性弹性体的片材成形、真空模制、压缩空气模制和压模成型。
根据本发明的实施例，有效地提供了一种扬声器边缘，其使取决于模制方向的弹性模量和可拉伸性上的差异最小，利用了热塑性弹性体的优良的功能。
本发明不限于上述实施例，在不背离附属权利要求所述的本发明的精神实质的情况下，本发明可以适当地变型。
本领域普通技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以出现各种变型、组合、再组合以及改造，只要它们落在附属权利要求及其等同的范围内。
相关申请的交叉引用本申请包含与2005年11月22日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2005-337454相关的主题，其所有内容在此引入作为参考。
权利要求
1.一种用于扬声器的声学振动膜，其具有利用热塑性弹性体模制的注模成型的边缘，其中所述边缘利用可加工的聚烯烃类弹性体作为材料形成，所述弹性体包含软段和硬段，所述软段具有均匀散布在其中的直径为1μm到10μm的橡胶颗粒，所述硬段由烯烃类树脂构成，并且所述边缘被形成为这样一种形状，即，允许树脂被布设成不会由于通过注模成型进行薄壁模制而在所述边缘的物理特性中导致各向异性。
2.如权利要求1所述的声学振动膜，其特征在于，所述硬段由无定形聚烯烃构成，所述软段由EPDM(乙丙橡胶)构成。
3.如权利要求2所述的声学振动膜，其特征在于，所述形状借助于所述材料的物理特性的依赖于流型的均匀化分布而在径向方向和周向方向上具有相等的拉伸比。
4.如权利要求3所述的声学振动膜，其特征在于，所述边缘是通过将所述材料通过模具中开在与所述边缘的外周的一部分相对应的位置处的闸门注入而获得的。
5.如权利要求4所述的声学振动膜，其特征在于，在模制之后，所述边缘在其外周边上没有不必要的切断部分。
6.一种用于制造扬声器的声学振动膜的方法，所述振动膜具有利用热塑性弹性体模制的注模成型的边缘，所述方法包括利用聚烯烃类弹性体作为用于形成由热塑性弹性体构成的所述边缘而要注入的材料填充注入器的步骤，所述弹性体包含软段，所述软段具有均匀散布在其中的恒定小直径的橡胶颗粒，所述边缘即使在具有少量起到硬段作用的烯烃类树脂的情况下也具有优良的可加工性；将所述材料通过模具中开在与所述边缘的外周的一部分相对应的位置处的闸门注入的步骤；和实施注模成型从而将所述边缘模制成下述形状的步骤，所述形状允许树脂被布设成不会由于通过注模成型进行薄壁模制而在所述边缘的物理特性中导致各向异性。
全文摘要
提供了一种用于扬声器的声学振动膜，其具有利用热塑性弹性体模制的注模成型的边缘，其中，所述边缘利用可加工聚烯烃类弹性体作为材料形成，所述弹性体包含软段和硬段，所述软段具有均匀散布在其中的直径为1μm到10μm的橡胶颗粒，所述硬段由烯烃类树脂构成，并且所述边缘被形成为这样一种形状，即，允许树脂被布设成不会由于通过注模成型进行薄壁模制而在所述边缘的物理特性中导致各向异性。
文档编号B29C45/14GK1972531SQ20061016244
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月22日 优先权日2005年11月22日
发明者户仓邦彦, 瓜生胜, 竹部彻 申请人:索尼株式会社