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揚聲器膠材的應用與發展

  一、揚聲器膠粘劑面臨的新挑戰
  1.揚聲器的大功率化
  超低音揚聲器和汽車揚聲器的發展趨向于大功率、大口徑,例如JBL公司的W15GTI超低音揚聲器額定功率2000W,瞬時功率5000W,MAGNAT公司的Omega530揚聲器口徑為20″,更大的揚聲器口徑在30″以上。對膠粘劑的挑戰:Psychotenology,Inc.在2006ALMA冬季會議上發表的《測量音圈溫度的實時系統》論文表明,揚聲器在某種工作條件下音圈溫度可高達350℃以上。這足以表明越來越大功率、口徑的揚聲器對膠粘劑尤其是中心膠粘劑的耐溫要求也越來越高。
  2.揚聲器的微型化
  隨著手機、筆記本電腦、MP3、MP4、PDA等向小型化和微型化發展,要求這些產品使用的揚聲器要微型化、高保真。例如日本村田制作所最新研制的壓電揚聲器外形尺寸只有31×16×1mm3。
  對膠粘劑的挑戰:除了要考慮膠粘劑本身對音質的影響外,還要考慮施膠工藝的一致性對音質的影響,即膠粘劑要便于涂膠量的控制和保證混合或固化效果的一致性。
  3.揚聲器新材料的多樣花
  隨著材料科學技術的快速發展,近年來開發出了大量的新材料揚聲器配件,既提高了揚聲器的性能又增加了美觀效果。幾乎所有的配件都有新材料的應用:
  T鐵、夾板:鍍鉻、電泳漆
  磁鋼:釹鐵硼、鋁鎳鈷
  盆架:PP、鍍金、精銅和鋁質盆架
  振膜:PP、HOROFINE、純絲、純碳、聚酯、金屬鈦、鋁、鉆石振膜、Kevlar 
  彈波:NOMEX、PEEK
  音圈:Kapton、金屬
  對膠粘劑的挑戰:對各種新材料的粘接。
  4.國際市場的環保要求
  2003年歐盟發布了RoHS-2002/95/EC指令《電子和電氣設備限制有害物質法規》,2006年7月1日強制實施,具體要求為:
        Pb          1000ppm
        Cd          100ppm
        Hg          1000ppm
        Cr+6         1000ppm
        PBB         1000ppm
        PBDE         1000ppm
  2003年歐盟發布了WEEE-2002/96/EC指令《廢棄電子設備指令》,已于2005年8月13日強制實施。指令對廢棄電子設備的回收提出了要求。揚聲器屬消費類設備,回收率要達到70%,再利用率要達到50%。
  2006年2月28日我國七部委聯合頒布了《電子信息產品污染控制管理辦法》,將于2007年3月1日開始實施。
  對膠粘劑的挑戰:要求膠粘劑所含有毒物質符合限量要求,適用于采用環保新材料的揚聲器的配件的粘接,膠粘劑不僅要對揚聲器部件粘接牢固,還要易于回收時部件的分離。
  5.揚聲器設計的新穎化近年來在揚聲器的結構設計方面也有許多創新,NOKIATECHNOLOGYGMBH(DE)在數個國家申請了無膠接耐高溫音圈結構設計專利,音圈耐溫可達350℃以上。我國甘肅稀土研究公司開發設計的無振膜揚聲器,中文產品名稱為“自由聽”,沒有了振膜和彈波,也就不用中心膠、邊緣膠和彈波膠。2006年1月16日豐田公司宣布新款“Estima”的所有車型上均采用了通過振動車頂內襯來形成揚聲器的平板揚聲器技術。該技術采用英國NewTransducersLimited的NXT平板揚聲器技術。
  對膠粘劑的挑戰:由于這些新穎的設計與傳統的揚聲器結構完全不同,不僅是對揚聲器膠粘劑技術水平的挑戰,更是對揚聲器膠粘劑發展前途的挑戰。
  二、國內外揚聲器膠粘劑的發展概況
  1.國內外揚聲器膠粘劑的質量水平
  目前國內外揚聲器膠粘劑的質量水平還存在一定的差距,主要表現在國內一些膠種的性能比國外產品差和產品的質量穩定性不是很好。所以,目前國外產品主要用于中高檔揚聲器,國內產品主要用于中低檔揚聲器。
  2.國內外揚聲器膠粘劑的應用現狀
  國內揚聲器用膠以雙組份丙烯酸酯膠和單組份溶劑膠為主,存在性能、氣味和毒性等問題。歐美國家揚聲器用膠以厭氧膠和高性能α-氰基丙烯酸酯膠為主,UV膠、環氧膠的應用在逐步增多。厭氧膠有單組份、低氣味、快固化的優點,高性能α-氰基丙烯酸酯膠具有無溶劑、單組份、固化快、材料適用性好的優點。
  另外,國外正在開發和應用性能更好、施膠工藝更方便、更具環保性的新膠種,例如UV固化α-氰基丙烯酸酯膠、VL膠(可見光固化膠)、多重固化UV膠和預活化單組份環氧膠等。
  3.國內外揚聲器膠粘劑的新進展
  (1)厭氧膠
  厭氧膠用于間隙小于0.125的磁路粘接,與促進劑配合使用可在幾十秒鐘內定位,24小時完全固化。
  
(2)丙烯酸酯膠
  丙烯酸酯膠用于間隙大于0.125的磁路粘丙烯酸酯膠接,與促進劑配合使用可在幾十秒鐘內,24小時完全固化。
  (3)高性能α-氰基丙烯酸酯膠
  α-氰基丙烯酸酯膠經過改性,可以滿足不同粘度、耐溫性和柔韌性要求,與促進劑配合使用,可以快速深層固化和防止表面白化,除了磁路外的部位都有應用α-氰基丙烯酸酯膠的,亦用于音盆/盆架、彈波/盆架、防塵帽/音盆、壓條/音盆等部位的粘接;
  (4)UV膠
  由于UV膠具有單組份、固化快、耐溫高、環保等優點,在揚聲器裝配中的應用逐漸增加,另將UV固化和其它固化方法相結合,可以用于磁路等非透明材料的粘接。
  (5)環氧膠
  環氧膠具有良好的耐熱性,主要應用為中心膠。由于雙組份環氧膠對于配比和混合要求嚴格,使用不方便,目前環氧膠向單組份發展。近年新推出的預活化單組份環氧膠,通過UV照射使其預活化,在一定的時間內粘接裝配后可很快定位,可通過控制UV照射的時間來調節可調節操作,UV照射的時間范圍為5-12s,可操作時間為40-250s。60℃加熱幾分鐘或室溫6h即可完全固化。預活化單組份環氧膠克服了UV膠不能用于不透光材料的缺點,不但可以用于中心部位,還可以用為磁路等其它部位。
  三、揚聲器膠粘劑的發展趨勢
  1.開發適用于揚聲器新材料粘接的膠粘劑
  要開闊思路,引進更多種類膠粘劑在揚聲器裝配中的應用,以滿足日益增多的揚聲器新材料的粘接要求。
  2.提高膠粘劑的耐溫性能
  向改性丙烯酸酯、常溫固化環氧、中溫固化改性雙馬來酰亞胺等反應型膠種方向努力,提高耐溫性能,以滿足大功率揚聲器的要求。
  3.簡便施膠工藝,穩定裝配質量
  開發UV膠、高性能、低氣味的α-氰基丙烯酸酯膠等單組份膠粘劑和底涂型丙烯酸酯膠、厭氧膠,簡便施膠工藝,穩定裝配質量,提高生產效率。
  4.逐步提高膠粘劑的環保水平
  首先淘汰含有毒溶劑的膠粘劑,再淘汰溶劑型膠粘劑,開發無溶劑或水基膠粘劑;然后開發UV、VL、預活化環氧膠等環保、節能型膠粘劑;最終開發熱熔膠等既環保、節能又易于揚聲器分解回收的膠粘劑。
  5.開發能改善揚聲器聲學性能的膠粘劑
  目前揚聲器膠粘劑的開發主要考慮粘接方面的問題,基本沒有考慮膠粘劑對揚聲器聲學性能的影響,主要是膠粘劑開發人員沒有掌握足夠的揚聲器聲學知識,今后要努力培養既懂膠粘劑又懂聲學的跨學科專家,開發能改善揚聲器聲學性能的膠粘劑。
  

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