用于制造聲學隔膜的復合材料以及聲學隔膜的制作方法【專利說明】用于制造聲學隔膜的復合材料以及聲學隔膜[0001]本發(fā)明涉及適合制造用于電聲換能器的隔膜的層疊組件，其包括載體層和兩個設置在該載體層的表面上的阻尼層(減幅層，dampinglayer)。[0002]電聲換能器，也稱為聲學換能器，是可將電信號(即電壓)轉換成交變聲壓(即聲學信號)的裝置，或者反之亦然。聲學換能器的實例為作為聲音發(fā)生器的揚聲器、以及作為聲音接收器的麥克風、傳感器和拾音器。[0003]在手機、智能電話、筆記本電腦、平板電腦(tabletPC)、電子記事簿(personaldigitalassistants)(PDA)和耳機中，聲音的產(chǎn)生，即語音、鈴聲、音樂、和其它聲音和噪音的傳播，經(jīng)由所謂的微型揚聲器(micro-loudspeakers)進行。該術語指具有小尺寸的揚聲器，所述小尺寸反映它們所安裝于其中的裝置的小尺寸。這里聲學信號由例如通過音圈機械驅動的揚聲器隔膜的運動而產(chǎn)生。要求，特別是關于這些微型揚聲器的可得體積的要求，正變得日益苛刻。作為提高的輸出和相關的更高溫度負荷的結果，對這些微型揚聲器的隔膜的熱穩(wěn)定性及其在熱負荷下的功能容量的要求也更加嚴苛，導致常規(guī)的隔膜材料如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)更為頻繁地處于它們的極限。[0004]對于揚聲器隔膜材料的基本要求包括高的抗彎剛度、低密度和高的內(nèi)阻尼。[0005]為了最大地滿足這些要求，正越來越多地將多層層疊體用作揚聲器隔膜。這種多層層疊體結合剛性聚合物膜與位于這些膜之間的柔軟的聲學阻尼層。本文的聲學阻尼性質與這些層的機械阻尼性質密切相關。[0006]由于在高輸出下運行的隔膜經(jīng)歷劇烈加熱并且鑒于它們的尺寸小(例如至多50mmX30mmx1mm的揚聲器尺寸；在市場上典型的微型揚聲器尺寸為例如5mmx1mmx2mm和8mmx12mmx2mm)，尤其是在微型揚聲器中，這些隔膜可達到100°C或更高的溫度，所以使用的外膜必須不僅具有高剛度，而且此外還具有良好的溫度穩(wěn)定性。近年來作為極其適合用于外膜的材料已經(jīng)出現(xiàn)的是高性能聚合物聚醚醚酮(PEEK)，其經(jīng)常被用于具有另外的柔軟阻尼層的多層層疊體中。[0007]關于從上述三層層疊體作為起點得到的五層層疊體，內(nèi)部阻尼層被進一步的內(nèi)部層阻隔。根據(jù)“三明治理論”，多層層疊體遵循如下的原理:在多層或三明治型隔膜中的高抗彎剛度通過使用包封更柔軟的內(nèi)部層的最剛性的層來達到。因此，剛性PEEK膜總是用作外層，且在現(xiàn)有技術中提出的內(nèi)層明顯更柔軟。[0008]因此，EP2172059A描述由如下組成的五層層疊體:兩個外部PEEK膜，其使用各自的熱塑性可變形粘合劑層施加于非織造網(wǎng)的兩側。在該層疊體中，這兩個外部PEEK膜承擔賦予層疊體以高抗彎剛度的功能，而內(nèi)部的柔軟層(粘合劑、非織造網(wǎng))則確保組件的有效內(nèi)阻尼。[0009]另一種五層層疊體由US2011/0272208A描述。該層疊體由兩個外部膜層(被指出作為外膜材料的是PEEK以及一些其它塑料)構成，所述兩個外部膜層使用丙烯酸類粘合劑施加于PET膜的兩側。根據(jù)本說明書，這種多層結構使隔膜比包括兩個外部膜層(例如聚丙烯酸酯膜似1?膜))和位于這些膜之間的阻尼粘合劑層的三層層疊體實現(xiàn)更長的壽命。[0010]考慮到聚對苯二甲酸乙二醇酯的低玻璃化轉變溫度(約70°C，在DSC中以1K/min的加熱速率)，這種材料的升溫伴隨著剛度的急劇下降，這與材料的軟化增加有關并且表現(xiàn)在彈性模量(用于揚聲器隔膜的膜材料的剛度由稱為彈性模量、也稱為E模量或拉伸模量或楊氏模量的參數(shù)描述，該參數(shù)由所述材料的變形在線性-彈性范圍內(nèi)應變與伸長率的比率限定)的顯著降低上。然而，如上所述，聲學隔膜在使用中急劇升溫，這意味著在應用情況下PET膜同樣構成柔軟的內(nèi)部層，并且甚至在將聚合物膜作為中間層引入產(chǎn)品結構中之后，也不違背上述三明治理論，因此，穩(wěn)定化層應在外部而阻尼層應在內(nèi)部。相應地，該說明書的公開內(nèi)容也限于PET作為該內(nèi)部膜層的材料。在說明書中未公開所述隔膜的具體設計細節(jié)。[0011]因就其抗彎剛度方面的良好性質而在外層中使用PEEK的產(chǎn)品結構是相對昂貴的，其原因包括兩個外部PEEK膜的使用。而且，這些隔膜其它對向外部(outwardlydirected)的性質的全部也由作為外部材料的PEEK決定。[0012]將尋找這樣的替代性產(chǎn)品結構視為本發(fā)明的目的:尤其是能夠有利地更為成本有效地制造，但同時保持其關于高的抗彎剛度、低密度和高的內(nèi)阻尼的良好性質并且優(yōu)選地允許使所述性質容易地匹配具體的最終用途。[0013]令人驚訝地，已可通過如下實現(xiàn)所述目的:使用PEEK膜以隔膜的內(nèi)部載體層的形式作為穩(wěn)定化膜，所述隔膜尤其可用于電聲換能器的用途。已經(jīng)顯現(xiàn)，將僅一個PEEK膜用作中央的中間層本身足以提供總體上不僅具有高的抗彎剛度、而且具有足夠穩(wěn)定性的多層層疊體，從而確保在應用中隔膜的長壽命。阻尼性質特別地是通過布置在隔膜表面上的層、優(yōu)選通過粘合劑層、和非常優(yōu)選通過自粘合劑層(也稱為壓敏粘合劑層)帶來的。而且，通過該手段，如下變得可能:為五層或多層層疊體隔膜的獨立制造提供作為構筑模塊的三層組件。[0014]本發(fā)明因此涉及由如下構成的三層組件(見圖2):內(nèi)部膜層(2)和設置在該膜層表面上的兩個阻尼層(1，3)，優(yōu)選這些阻尼層的至少一個為粘合劑層，且更優(yōu)選兩個阻尼層為粘合劑層，其中內(nèi)部膜層(2)為聚芳醚酮(PAEK)層，更特別地為聚醚醚酮(PEEK)層。[0015]這種類型的三層組件，特別是具有粘合劑層、更優(yōu)選自粘合劑層作為阻尼層的三層組件，可出色地用于制造五層組件，以進一步利用或制造應用于電聲換能器、例如揚聲器的電聲換能器(如微型揚聲器)的隔膜，特別地通過在兩個外表面(1，3)上設置其它膜層(4，5)的粘合劑并由此制造至少五層的層疊體(見圖3)。[0016]本發(fā)明的組件尤其出色地適合用于如下的隔膜:所述隔膜用于具有50mmx30mm或更小的尺寸的微型揚聲器，其特別地包括具有不超過25_、更特別地不超過15mm的最大廣度(extent)(即，在其最大廣度的方向上的長度)的非常小的微型揚聲器。[0017]微型揚聲器隔膜在其二維廣度上可為例如圓形、橢圓形、四邊形、正方形或其它不同形狀。[0018]甚至在沒有其它外層的情況下，可出色地使用外部非粘性的三層組件，以進一步地利用或制造用于電聲換能器的隔膜。[0019]四層層疊體也可被制造和用于進一步地利用或制造電聲換能器用隔膜；特別地，該四層層疊體由其中阻尼層之一為粘合劑層、更優(yōu)選自粘合劑層的三層組件制造。[0020]根據(jù)本發(fā)明的結構已經(jīng)不受如下三明治理論教導的束縛:產(chǎn)品的整體抗彎剛度由外層確定。令人驚訝地，對于根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品設計，這樣的假定也未證實:非常硬的中間層會對產(chǎn)品的整體阻尼性質有危害。[0021]這是不可預見的，因為三明治理論具體指明了多層或三明治型隔膜的高抗彎剛度是通過在外側使用包封較柔軟內(nèi)層的最硬層而實現(xiàn)的(見上文；還參見Plantema，F(xiàn).J.1966,SandwichConstruct1n:TheBendingandBucklingofSandwichBeams,PlatesandShells,JonWileyandSons,NewYork；Zenkert,D.,1995,Anintroduct1ntoSandwichConstruct1n,EngineeringMaterialsAdvisoryServicesLtd,UK；LatinAmericanJournalofSolidsandStructures,2012，9，367-381。圖1顯不具有阻尼內(nèi)層K和兩個外部硬層A的遵循三明治理論的三層層疊體)。如上所述，基于五層層疊體的現(xiàn)有技術隔膜也遵循該教導，因為在各情況下在內(nèi)部上的層由永久性柔軟的材料(如非織造網(wǎng))或者由至少在使用時柔軟的材料(如PET)形成?；谠摾碚?，本領域技術人員不會將甚至在高溫下也是“硬”的任何材料、特別是由聚芳醚酮如PEEK構成的那些用于內(nèi)部載體層。PEEK的144°C(DSC，加熱速率ΙΟΚ/min)的玻璃化轉變溫度顯著高于在US2011/0272208中提出的PET膜的玻璃化轉變溫度。因此，與PET不同，PEEK膜的顯著軟化僅在遠遠高于對于隔膜在其使用過程中發(fā)生的那些的溫度下發(fā)生。[0022]由中央的聚芳醚酮膜層(更特別為PEEK膜層)和設置在該PAEK膜層的兩個表面上的兩個粘合劑層(更特別為自粘合劑層)構成的三層組件構成雙面膠帶，更特別地為自粘膠帶。作為阻尼層的粘合劑提供如下的優(yōu)勢:尤其在自粘性質的情況下，一方面它們可出色地固有地錨定于載體層上，另一方面它們具有所需的聲學阻尼性質。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使在阻尼層被由相對硬的膜材料構成的插入隔層(在這種情況下為PAEK或PEEK載體層)阻隔時，體系作為整體的良好阻尼性質也不會受到明顯損害。[0023]然而，當層疊組件用作聲換能器的隔膜時，對向外部的(壓敏性)粘性(tack)是不希望的，因為它將導致差的隔膜操作性及其污濁(例如作為大量灰塵附著的結果)。這也會不利地影響聲學所需的性質。因此當前第1頁1 2