CN101720053B - 非木质纤维制作的扬声器振膜及其制造工艺 - Google Patents
非木质纤维制作的扬声器振膜及其制造工艺 Download PDFInfo
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Abstract
非木质纤维制作的扬声器振膜，制作所述振膜的原料由草类纤维、棉纤维、韧皮纤维组成。其中草类纤维占原料重量比15％～40％，棉纤维占原料重量比20％～45％，韧皮纤维占原料重量比15％～65％。以非木质纤维制造的扬声器振膜生产周期短、产量大、价格相对较低、经济效益高；大量使用不会对生态环境造成明显的不良影响；扬声器振膜具有丰富的性能表现。
Description
技术领域
本发明涉及扬声器振膜，尤其是利用非木质纤维制作的扬声器振膜。
背景技术
常规的植物纤维类扬声器振膜，是以木质纤维为主要原料，再根据不同类型扬声器的性能要求，加入一定量的其它纤维和功能助剂混合后制成。
上述常规的植物纤维类扬声器振膜所使用的木质纤维，其特点是纤维长度比较均匀和单一；根据不同的制浆方法，可以得到不同软硬程度的木质纤维，但差异范围较小。
上述以木质纤维为主要原料的扬声器振膜的市场占有率约为90％，制造该扬声器振膜所需的木质纤维主要来源于松树和杉树中的木质纤维，需砍伐相应的树木作为原料来获得，而松树和杉树的生产周期相对较长，一旦遭砍伐后需较长的时间进行恢复。大量进行以木质纤维为主要原料的扬声器振膜的生产，直接加速了森林资源的减少，间接影响了自然界的生态平衡，不利于自然资源的合理利用和生态环境的可持续发展。
森林资源的减少很可能会引起供求的不平衡，造成常规的植物纤维类扬声器的原料来源逐渐减少。因此，以木质纤维为主要原料的常规植物纤维类扬声器振膜，具有如下几个缺点：
1)来源于松树和杉树的木质纤维，特征较为单一，物理性能差异范围较小，以这种纤维为主要原料的扬声器振膜难以具有丰富的性能表现；
2)上述扬声器振膜的大量生产，一定程度上加速了森林资源的减少，对生态环境造成了不良影响；
3)在可预见的时期内，上述扬声器振膜原料的成本会升高，引起经济效益下降；
基于上述原因，寻找可替代木质纤维的材料，用来作为植物纤维类扬声器振膜的主要原料是一个亟待解决的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题目的之一是提供一种非木质纤维制作的扬声器振膜，以非木质纤维制造的扬声器振膜生产周期短、产量大、价格相对较低、经济效益高；大量使用不会对生态环境造成明显的不良影响；扬声器振膜具有丰富的性能表现。
本发明目的之二是提供一种非木质纤维制作的扬声器振膜的制造工艺，配合特殊原料纤维，制造出具有丰富性能的扬声器振膜。
为解决上述技术问题，本发明其中一技术方案是：一种非木质纤维制作的扬声器振膜，制作所述振膜的原料由草类纤维、棉纤维、韧皮纤维组成。
草类纤维是自然界中繁殖最快分布最广的一种天然植物，其生长期只需半年至一年左右，并且在收割后不到几个月又会恢复原貌。所以使用草类纤维作为扬声器部件原料不仅不会破坏自然环境，而且原料供应充裕、成本低廉，是一种十分理想的扬声器振膜使用的原材料。棉质纤维也是一种优质的非木质纤维原料，由棉纤维制成的产品物理强度大，韧性强，组织细致且柔腻，同时具有较大的阻尼，其软硬兼顾的特点使扬声器振膜具有更丰富的物理特性。另外，草类纤维和棉纤维的种类较多，相应也具有多种不同的纤维特征和物理性能，经过适当的搭配可以使以这两种纤维为主要原料的扬声器振膜具有丰富的性能表现。整体而言，由于草类纤维的强度不如一般用的针叶木纤维的好，所以在使用以草类纤维为主要原料进行制作的扬声器振膜时，需要搭配其它非木质纤维来加强扬声器振膜的物理强度，使之达到扬声器所需的电声性能。在非木质纤维中，韧皮纤维中且具较强的韧性和弹性，与草类纤维搭配后能达到取长补短的效果。针对木质纤维为主要原料制造的扬声器振膜-样品1和由草类纤维、棉纤维、韧皮纤维制造的扬声器振膜-样品2进行大量的频响测试，
试验显示：在低频段，1KHz之前，二者的曲线相近似；高频处，1KHz之后，样品2的曲线比样品1的曲线整体声压级高。失真曲线对比：样品2的失真最高处只有6％左右，而样品1的最高失真达到25％。试验结果得出：用草类纤维、棉纤维、韧皮纤维为原料制造的扬声器振膜，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维为主要原料制造的扬声器振膜。
扬声器振膜三种纤维原料中，以不同配比制成的振膜，其特性不一样，为使扬声器振膜能够具有良好的物理性能和电声性能，三种非木质纤维的重量配比如下：
所述草类纤维占振膜原料重量比 15％～40％
所述棉纤维占振膜原料重量比 20％～45％
所述韧皮纤维占振膜原料重量比 15％～65％
作为改进，所述草类纤维主要为西班牙草纤维、龙须草纤维、甘蔗纤维或芦苇纤维；所述棉纤维主要为棉花纤维、绒毛纤维、顶级棉纤维或木棉纤维；所述韧皮纤维主要为剑麻纤维、马尼拉麻纤维、三亚树皮纤维、红麻纤维或亚麻纤维。
作为改进，所述草类纤维为西班牙草纤维大约占重量比15％～40％，所述棉纤维为棉花纤维大约占重量比20％～45％，所述韧皮纤维为马尼拉麻纤维大约占重量比15％～65％。
作为改进，所述草类纤维为龙须草纤维大约占重量比15％～40％，所述棉纤维为绒毛纤维大约占重量比20％～45％，所述韧皮纤维为剑麻纤维大约占重量比15％～65％。
作为改进，所述草类纤维为甘蔗纤维大约占重量比15％～40％，所述棉纤维为顶级棉纤维大约占重量比20％～45％，所述韧皮纤维为红麻纤维大约占重量比15％～65％。
作为改进，所述草类纤维为芦苇纤维大约占重量比15％～40％，所述棉纤维为木棉纤维大约占重量比20％～45％，所述韧皮纤维为亚麻纤维大约占重量比10％～40％和三亚树皮纤维大约占重量比5％～25％。
本发明的另一技术方案是：一种非木质纤维制作的扬声器振膜的制造工艺，制作所述振膜的原料由草类纤维、棉纤维、韧皮纤维组成；振膜的制造工艺步骤依次为：纤维原料混合成浆板、浆板浸泡、水力碎浆机碎浆、打浆机打浆成湿纸浆、添加剂的加入、湿纸浆的开浆和分散、捞浆成型、湿纸胚真空脱水、热压成型、冲切、振膜单体。
本发明所使用的草类纤维细胞壁由初生壁、次生壁外层、次生壁中层和次生壁内层所组成，其中次生壁外层较厚，且微细纤维呈交叉螺旋状排列，而次生壁中层微细纤维是近乎纤维轴向排列，因此在打浆过程难于分丝帚化。整体而言，草类纤维的强度不如针叶木材的好，打浆时较易被切断，因而做成产品后撕裂度下降，同时抗张强度、耐破度和耐折度均会相应降低。为解决这个问题，首先我们将草浆纤维放在水中浸泡6小时，让草浆纤维充分吸水润胀，使纤维变得更加柔软，韧性增强，这样在打浆时纤维不容易被切断。然后，我们更改了草浆纤维的打浆工艺，将常规的游离打浆方式(浓度3～5％)改为半粘状打浆(浓度6～8％)，刀位也由轻刀、中刀、重刀、改疏解、轻刀、中刀、重刀，同时缩短重刀时间并增加中刀的打浆时间。这样做的目的主要是尽量减少纤维的切断，让纤维润胀、揉搓、压溃、细纤维化，增加打浆后纤维的强度，从而提高纸盆的物理强度，保证扬声器的电声性能符合设计要求。纸浆在打浆机内处理至20～30°SR的叩解度后，停止打浆，进行染色、添加助剂和固色剂等添加剂加入的后续处理。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
1.草类纤维和棉纤维种类较多，相应也具有多种不同的纤维特征和物理性能，经过适当的搭配可以使以这两种纤维为主要原料的扬声器振膜具有丰富的性能表现；
2.草类植物生长周期、产量大，且大量使用不会对生态环境造成明显的不良影响；
3.草类纤维的价格相对较低，如作为制作扬声器振膜的主要原料，可以很好的控制成本，具有良好的经济效益。
附图说明
图1为喇叭结构局部剖视图；
图2为草类纤维细胞壁结构示意图；
图3为常规木质纤维制造的扬声器振膜的喇叭曲线图；
图4为实施例1扬声器振膜的喇叭曲线图；
图5为实施例2扬声器振膜的喇叭曲线图；
图6为实施例3扬声器振膜的喇叭曲线图；
图7为实施例4扬声器振膜的喇叭曲线图；
图8为实施例5扬声器振膜的喇叭曲线图；
图9为实施例6扬声器振膜的喇叭曲线图；
图10为实施例7扬声器振膜的喇叭曲线图；
图11为实施例8扬声器振膜的喇叭曲线图；
图12为实施例9扬声器振膜的喇叭曲线图；
图13为实施例10扬声器振膜的喇叭曲线图；
图14为实施例11扬声器振膜的喇叭曲线图；
图15为实施例12扬声器振膜的喇叭曲线图；
图16为实施例13扬声器振膜的喇叭曲线图；
图17为实施例14扬声器振膜的喇叭曲线图；
图18为实施例15扬声器振膜的喇叭曲线图；
图19为本发明扬声器振膜的制造工艺流程。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，非木质纤维制作的扬声器振膜1，制作所述振膜的原料由草类纤维、棉纤维、韧皮纤维组成。其中草类纤维占原料重量比15％～40％，棉纤维占原料重量比20％～45％，韧皮纤维占原料重量比15％～65％。
草类纤维是自然界中繁殖最快分布最广的一种天然植物，其生长期只需半年至一年左右，并且在收割后不到几个月又会恢复原貌。所以使用草类纤维作为扬声器部件原料不仅不会破坏自然环境，而且原料供应充裕、成本低廉，是一种十分理想的扬声器振膜1使用的原材料。棉质纤维也是一种优质的非木质纤维原料，由棉纤维制成的产品物理强度大，韧性强，组织细致且柔腻，同时具有较大的阻尼，其软硬兼顾的特点使扬声器振膜1具有更丰富的物理特性。另外，草类纤维和棉纤维的种类较多，相应也具有多种不同的纤维特征和物理性能，经过适当的搭配可以使以这两种纤维为主要原料的扬声器振膜1具有丰富的性能表现。整体而言，由于草类纤维的强度不如一般用的针叶木纤维的好，所以在使用以草类纤维为主要原料进行制作的扬声器振膜1时，需要搭配其它非木质纤维来加强扬声器振膜1的物理强度，使之达到扬声器所需的电声性能。在非木质纤维中，韧皮纤维中且具较强的韧性和弹性，与草类纤维搭配后能达到取长补短的效果。
如图19所示，非木质纤维为原料制造的扬声器振膜1需要特别的制造工艺，本发明扬声器振膜1的制造工艺依次为：纤维原料混合成浆板、浆板浸泡、水力碎浆机碎浆、打浆机打浆成湿纸浆、添加剂的加入、湿纸浆的开浆和分散、捞浆成型、湿纸胚真空脱水、热压成型、冲切、振膜单体。
如图2所示，本发明所使用的草类纤维细胞壁由初生壁2、次生壁外层3、次生壁中层4和次生壁内层5所组成，其中次生壁外层3较厚，且微细纤维呈交叉螺旋状排列，而次生壁中层4微细纤维是近乎纤维轴向排列，因此在打浆过程难于分丝帚化。整体而言，草类纤维的强度不如针叶木材的好，打浆时较易被切断，因而做成产品后撕裂度下降，同时抗张强度、耐破度和耐折度均会相应降低。为解决这个问题，在浆板浸泡环节中，浆板需浸泡6小时，让草浆纤维充分吸水润胀，使纤维变得更加柔软，韧性增强，这样在打浆时纤维不容易被切断。然后，我们更改了草浆纤维的打浆工艺，将常规的游离打浆方式(浓度3～5％)改为半粘状打浆(浓度6～8％)，刀位也由轻刀、中刀、重刀、改疏解、轻刀、中刀、重刀，同时缩短重刀时间并增加中刀的打浆时间。这样做的目的主要是尽量减少纤维的切断，让纤维润胀、揉搓、压溃、细纤维化，增加打浆后纤维的强度，从而提高纸盆的物理强度，保证扬声器的电声性能符合设计要求。纸浆在打浆机内处理至20～30°SR的叩解度后，停止打浆，进行染色、添加助剂和固色剂等添加剂加入的后续处理。
实施例1
本实施例的扬声器振膜1原料由西班牙草纤维、棉花纤维、马尼拉麻纤维组成，如下表：
图3为常规木质纤维制造的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。
图4为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。
将图4与图3进行对比：在低频段，1KHz之前，图3与图4的喇叭曲线相近，高频处，1KHz之后，图4的曲线比图3的整体声压级高。失真曲线对比：图4的失真最高处只有6％左右，而图3的最高失真达到25％。所以，用西班牙草纤维、棉花纤维、马尼拉麻毛纤维生产出来的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例2
本实施例的扬声器振膜1原料由西班牙草纤维、棉花纤维、马尼拉麻纤维组成，如下表：
图5为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图5与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例3
本实施例的扬声器振膜1原料由西班牙草纤维、棉花纤维、马尼拉麻纤维组成，如下表：
图6为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图6与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例4
本实施例的扬声器振膜1原料由龙须草纤维、绒毛纤维、剑麻纤维组成，如下表：
图7为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图7与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例5
本实施例的扬声器振膜1原料由龙须草纤维、绒毛纤维、剑麻纤维组成，如下表：
图8为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图8与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例6
本实施例的扬声器振膜1原料由龙须草纤维、绒毛纤维、剑麻纤维组成，如下表：
图9为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图9与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例7
本实施例的扬声器振膜1原料由甘蔗纤维、顶级棉纤维、红麻纤维组成，如下表：
图10为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图10与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例8
本实施例的扬声器振膜1原料由甘蔗纤维、顶级棉纤维、红麻纤维组成，如下表：
图11为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图11与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例9
本实施例的扬声器振膜1原料由甘蔗纤维、顶级棉纤维、红麻纤维组成，如下表：
图12为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图12与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例10
本实施例的扬声器振膜1原料由芦苇纤维、木棉纤维、亚麻纤维、三亚树皮纤维组成，如下表：
图13为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图13与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例11
本实施例的扬声器振膜1原料由芦苇纤维、木棉纤维、亚麻纤维、三亚树皮纤维组成，如下表：
图14为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图14与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例12
本实施例的扬声器振膜1原料由芦苇纤维、木棉纤维、亚麻纤维、三亚树皮纤维组成，如下表：
图15为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图15与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例13
本实施例的扬声器振膜1原料由西班牙草纤维、绒毛纤维、红麻纤维、三亚树皮纤维组成，如下表：
图16为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图16与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例14
本实施例的扬声器振膜1原料由西班牙草纤维、绒毛纤维、红麻纤维、三亚树皮纤维组成，如下表：
图17为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图17与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
实施例15
本实施例的扬声器振膜1原料由西班牙草纤维、绒毛纤维、红麻纤维、三亚树皮纤维组成，如下表：
图18为本实施例的扬声器振膜1的喇叭曲线图。①号线是喇叭的频响曲线，②号线是喇叭的失真曲线。将图18与图3相比，同样可以看出本实施例的扬声器振膜1，其喇叭性能是可以达到甚至优于常规木质纤维制造的扬声器振膜1。
表1
| 浆种 | 杨氏模量(MPa) | 音质评价(分) | 备注 |
| 常规木浆 | 4395.4 | 8 | 木材纤维 |
| NO.1 | 4518.5 | 9 | 非木质纤维 |
| NO.2 | 4010.1 | 8 | 非木质纤维 |
| NO.3 | 4300.8 | 8.5 | 非木质纤维 |
| NO.4 | 4155.6 | 8 | 非木质纤维 |
| NO.5 | 4369.8 | 7.5 | 非木质纤维 |
| NO.6 | 4492.7 | 8 | 非木质纤维 |
| NO.7 | 4355.1 | 8.5 | 非木质纤维 |
| NO.8 | 4377.4 | 8 | 非木质纤维 |
| NO.9 | 4408.6 | 8.5 | 非木质纤维 |
| NO.10 | 4215.7 | 8 | 非木质纤维 |
| NO.11 | 4603.9 | 7.5 | 非木质纤维 |
| NO.12 | 4106.8 | 8 | 非木质纤维 |
| NO.13 | 4253.4 | 7.5 | 非木质纤维 |
| NO.14 | 4001.8 | 8.5 | 非木质纤维 |
| NO.15 | 3992.3 | 8 | 非木质纤维 |
表1为本发明上述15种试验方案与木质纤维的扬声器振膜1在杨氏模量和音质方面的对比。经过进行多方面试验，通过扬声器的性能试验结果证实，经过不同纤维的优化搭配和组合，并经改进打浆工艺后，非木材扬声器在频响曲线、谐波失真、杨氏模量、音质方面均得到满意的效果。非木材频响曲线与木材浆曲线基本一致，在曲线图上无明显差异；谐波失真二者基本相当，没有明显的高低；音质方面，木材扬声器与各有所长，但非木材扬声器更有别具一格的特色。
Claims (5)
1.一种非木质纤维制作的扬声器振膜，其特征在于：制作所述振膜的原料由草类纤维、棉纤维、韧皮纤维组成；
所述草类纤维占振膜原料重量比15％～40％
所述棉纤维占振膜原料重量比20％～45％
所述韧皮纤维占振膜原料重量比15％～65％
所述草类纤维主要为龙须草纤维、甘蔗纤维或芦苇纤维；
所述棉纤维主要为棉花纤维、绒毛纤维或木棉纤维；
所述韧皮纤维主要为剑麻纤维、马尼拉麻纤维、红麻纤维或亚麻纤维。
2.一种如权利要求1所述的非木质纤维制作的扬声器振膜的制造工艺，其特征在于：制作所述振膜的原料由草类纤维、棉纤维、韧皮纤维组成；振膜的制造工艺步骤依次为：纤维原料混合成浆板、浆板浸泡、水力碎浆机碎浆、打浆机打浆成湿纸浆、添加剂的加入、湿纸浆的开浆和分散、捞浆成型、湿纸胚真空脱水、热压成型、冲切、振膜单体。
3.根据权利要求2所述的一种非木质纤维制作的扬声器振膜的制造工艺，其特征在于：所述由打浆机打浆成湿纸浆的叩解度在20～30°SR。
4.根据权利要求2所述的一种非木质纤维制作的扬声器振膜的制造工艺，其特征在于：所述浆板浸泡时间为6小时以上。
5.根据权利要求2所述的一种非木质纤维制作的扬声器振膜的制造工艺，其特征在于：所述打浆机打浆成湿纸浆时，纸浆的浓度为6％～8％。
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