[发明专利]用于制造声学隔膜的复合材料以及声学隔膜

说明书

本发明涉及适合制造用于电声换能器的隔膜的层叠组件，其包括载体层和两个设置在该载体层的表面上的阻尼层(减幅层，dampinglayer)。

电声换能器，也称为声学换能器，是可将电信号(即电压)转换成交变声压(即声学信号)的装置，或者反之亦然。声学换能器的实例为作为声音发生器的扬声器、以及作为声音接收器的麦克风、传感器和拾音器。

在手机、智能电话、笔记本电脑、平板电脑(tabletPC)、电子记事簿(personaldigitalassistants)(PDA)和耳机中，声音的产生，即语音、铃声、音乐、和其它声音和噪音的传播，经由所谓的微型扬声器(micro-loudspeakers)进行。该术语指具有小尺寸的扬声器，所述小尺寸反映它们所安装于其中的装置的小尺寸。这里声学信号由例如通过音圈机械驱动的扬声器隔膜的运动而产生。要求，特别是关于这些微型扬声器的可得体积的要求，正变得日益苛刻。作为提高的输出和相关的更高温度负荷的结果，对这些微型扬声器的隔膜的热稳定性及其在热负荷下的功能容量的要求也更加严苛，导致常规的隔膜材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)更为频繁地处于它们的极限。

对于扬声器隔膜材料的基本要求包括高的抗弯刚度、低密度和高的内阻尼。

为了最大地满足这些要求，正越来越多地将多层层叠体用作扬声器隔膜。这种多层层叠体结合刚性聚合物膜与位于这些膜之间的柔软的声学阻尼层。本文的声学阻尼性质与这些层的机械阻尼性质密切相关。

由于在高输出下运行的隔膜经历剧烈加热并且鉴于它们的尺寸小(例如至多50mmx30mmx10mm的扬声器尺寸；在市场上典型的微型扬声器尺寸为例如5mmx10mmx2mm和8mmx12mmx2mm)，尤其是在微型扬声器中，这些隔膜可达到100℃或更高的温度，所以使用的外膜必须不仅具有高刚度，而且此外还具有良好的温度稳定性。近年来作为极其适合用于外膜的材料已经出现的是高性能聚合物聚醚醚酮(PEEK)，其经常被用于具有另外的柔软阻尼层的多层层叠体中。

关于从上述三层层叠体作为起点得到的五层层叠体，内部阻尼层被进一步的内部层阻隔。根据“三明治理论”，多层层叠体遵循如下的原理：在多层或三明治型隔膜中的高抗弯刚度通过使用包封更柔软的内部层的最刚性的层来达到。因此，刚性PEEK膜总是用作外层，且在现有技术中提出的内层明显更柔软。

因此，EP2172059A描述由如下组成的五层层叠体：两个外部PEEK膜，其使用各自的热塑性可变形粘合剂层施加于非织造网的两侧。在该层叠体中，这两个外部PEEK膜承担赋予层叠体以高抗弯刚度的功能，而内部的柔软层(粘合剂、非织造网)则确保组件的有效内阻尼。

另一种五层层叠体由US2011/0272208A描述。该层叠体由两个外部膜层(被指出作为外膜材料的是PEEK以及一些其它塑料)构成，所述两个外部膜层使用丙烯酸类粘合剂施加于PET膜的两侧。根据本说明书，这种多层结构使隔膜比包括两个外部膜层(例如聚丙烯酸酯膜(PAR膜))和位于这些膜之间的阻尼粘合剂层的三层层叠体实现更长的寿命。

考虑到聚对苯二甲酸乙二醇酯的低玻璃化转变温度(约70℃，在DSC中以10K/min的加热速率)，这种材料的升温伴随着刚度的急剧下降，这与材料的软化增加有关并且表现在弹性模量(用于扬声器隔膜的膜材料的刚度由称为弹性模量、也称为E模量或拉伸模量或杨氏模量的参数描述，该参数由所述材料的变形在线性-弹性范围内应变与伸长率的比率限定)的显著降低上。然而，如上所述，声学隔膜在使用中急剧升温，这意味着在应用情况下PET膜同样构成柔软的内部层，并且甚至在将聚合物膜作为中间层引入产品结构中之后，也不违背上述三明治理论，因此，稳定化层应在外部而阻尼层应在内部。相应地，该说明书的公开内容也限于PET作为该内部膜层的材料。在说明书中未公开所述隔膜的具体设计细节。

因就其抗弯刚度方面的良好性质而在外层中使用PEEK的产品结构是相对昂贵的，其原因包括两个外部PEEK膜的使用。而且，这些隔膜其它对向外部(outwardlydirected)的性质的全部也由作为外部材料的PEEK决定。

将寻找这样的替代性产品结构视为本发明的目的：尤其是能够有利地更为成本有效地制造，但同时保持其关于高的抗弯刚度、低密度和高的内阻尼的良好性质并且优选地允许使所述性质容易地匹配具体的最终用途。