[0001] 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，damping layer)。

[0002] 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。

[0003] 在手机、智能电话、笔记本电脑、平板电脑(tablet PC)、电子记事簿(personal digital assistants)(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。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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50mm x 30mm x 10mm的扬声器尺寸；在市场上典型的微型扬声器尺寸为例如5mm x 10mm x
2mm和8mm x 12mm x 2mm)，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。

[0007] 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。

[0008] 因此，EP 2 172 059 A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。

[0009] 另一种五层层叠体由US 2011/0272208 A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。

[0010] 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。

[0011] 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(outwardly directed)的性质的全部也由作为外部材料的PEEK决定。

[0012] 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。

[0013] 令人惊讶地，已可通过如下实现所述目的：使用PEEK膜以隔膜的内部载体层的形式作为稳定化膜，所述隔膜尤其可用于电声换能器的用途。已经显现，将仅一个PEEK膜用作中央的中间层本身足以提供总体上不仅具有高的抗弯刚度、而且具有足够稳定性的多层层叠体，从而确保在应用中隔膜的长寿命。阻尼性质特别地是通过布置在隔膜表面上的层、优选通过粘合剂层、和非常优选通过自粘合剂层(也称为压敏粘合剂层)带来的。而且，通过该手段，如下变得可能：为五层或多层层叠体隔膜的独立制造提供作为构筑模块的三层组件。

[0014] 本发明因此涉及由如下构成的三层组件(见图2)：内部膜层(2)和设置在该膜层表面上的两个阻尼层(1,3)，优选这些阻尼层的至少一个为粘合剂层，且更优选两个阻尼层为粘合剂层，其中内部膜层(2)为聚芳醚酮(PAEK)层，更特别地为聚醚醚酮(PEEK)层。

[0015] 这种类型的三层组件，特别是具有粘合剂层、更优选自粘合剂层作为阻尼层的三层组件，可出色地用于制造五层组件，以进一步利用或制造应用于电声换能器、例如扬声器的电声换能器(如微型扬声器)的隔膜，特别地通过在两个外表面(1,3)上设置其它膜层(4,5)的粘合剂并由此制造至少五层的层叠体(见图3)。

[0016] 本发明的组件尤其出色地适合用于如下的隔膜：所述隔膜用于具有50mm x 30mm或更小的尺寸的微型扬声器，其特别地包括具有不超过25mm、更特别地不超过15mm的最大广度(extent)(即，在其最大广度的方向上的长度)的非常小的微型扬声器。

[0017] 微型扬声器隔膜在其二维广度上可为例如圆形、椭圆形、四边形、正方形或其它不同形状。

[0018] 甚至在没有其它外层的情况下，可出色地使用外部非粘性的三层组件，以进一步地利用或制造用于电声换能器的隔膜。

[0019] 四层层叠体也可被制造和用于进一步地利用或制造电声换能器用隔膜；特别地，该四层层叠体由其中阻尼层之一为粘合剂层、更优选自粘合剂层的三层组件制造。

[0020] 根据本发明的结构已经不受如下三明治理论教导的束缚：产品的整体抗弯刚度由外层确定。令人惊讶地，对于根据本发明的产品设计，这样的假定也未证实：非常硬的中间层会对产品的整体阻尼性质有危害。

[0021] 这是不可预见的，因为三明治理论具体指明了多层或三明治型隔膜的高抗弯刚度是通过在外侧使用包封较柔软内层的最硬层而实现的(见上文；还参见Plantema,F.J.1966,Sandwich Construction:The Bending and Buckling of Sandwich Beams,Plates and Shells,Jon Wiley and Sons,New York；Zenkert,D.,1995,An introduction to Sandwich Construction,Engineering Materials Advisory Services Ltd,UK；Latin American Journal of Solids and Structures,2012,9,367-381。图1显示具有阻尼内层K和两个外部硬层A的遵循三明治理论的三层层叠体)。如上所述，基于五层层叠体的现有技术隔膜也遵循该教导，因为在各情况下在内部上的层由永久性柔软的材料(如非织造网)或者由至少在使用时柔软的材料(如PET)形成。基于该理论，本领域技术人员不会将甚至在高温下也是“硬”的任何材料、特别是由聚芳醚酮如PEEK构成的那些用于内部载体层。PEEK的144℃(DSC，加热速率10K/min)的玻璃化转变温度显著高于在US 2011/0272208中提出的PET膜的玻璃化转变温度。因此，与PET不同，PEEK膜的显著软化仅在远远高于对于隔膜在其使用过程中发生的那些的温度下发生。

[0022] 由中央的聚芳醚酮膜层(更特别为PEEK膜层)和设置在该PAEK膜层的两个表面上的两个粘合剂层(更特别为自粘合剂层)构成的三层组件构成双面胶带，更特别地为自粘胶带。作为阻尼层的粘合剂提供如下的优势：尤其在自粘性质的情况下，一方面它们可出色地固有地锚定于载体层上，另一方面它们具有所需的声学阻尼性质。已经发现，即使在阻尼层被由相对硬的膜材料构成的插入隔层(在这种情况下为PAEK或PEEK载体层)阻隔时，体系作为整体的良好阻尼性质也不会受到明显损害。

[0023] 然而，当层叠组件用作声换能器的隔膜时，对向外部的(压敏性)粘性(tack)是不希望的，因为它将导致差的隔膜操作性及其污浊(例如作为大量灰尘附着的结果)。这也会不利地影响声学所需的性质。因此，优选地，外部粘合剂层的至少一个、优选两个设置有临时的(即，可再拆除的)或永久性的覆盖物，从而得到四层或特别地为五层的层叠体。

[0024] 关于三层组件的操作，特别是如果它将作为独立的构筑模块出售给进而使用它来制造其期望的隔膜的消费者，则如下是有利的：如果粘合剂表面的一个或两个装配有临时覆盖物、更特别为衬垫(例如，剥离纸、剥离膜或涂布有剥离材料如有机硅的聚合物膜或纸膜)，其特别地构成对粘合剂层的保护，但却是可容易移除的。通过该手段，使得消费者能够以最终在外部上的膜为原则而作出自由的选择并且使它们适用于期望的最终应用或作为声学膜用于产品的扬声器模型。所需的抗弯刚度、隔膜的最终稳定性以及阻尼性质出色地由所述三层系统独立地满足，并且因此可根据特别期望的其它产品性质、如温度稳定性或成本方面，最优地选择所述外部膜。

[0025] 五层层叠体，尤其对于制造用于电声换能器的隔膜而言，可通过将永久性覆盖物层(更特别为膜层)设置在两个外部粘合剂层上而获得，所述永久性覆盖物层在两侧上可选择为相同的或不同的。在本发明的一种实施方式中，在已经移除临时覆盖物之后施加这些永久性层。

[0026] 用于电声换能器的隔膜，更特别地扬声器隔膜，通常通过将多层层叠体模压或热成形而制造，从而使该层叠体变成特定的三维形状。为此，例如，将多层层叠体切割为期望的尺寸，然后放置在热成形模具上。随后将该层叠体在模具中加热并且通过施加压力和/或真空而压制成完整隔膜的形状。

[0027] 因为已经显现仅一个中央PAEK层、优选PEEK层的使用本身足以提供具有足够高硬度的层叠体，所以多种多样的不同材料，包括具有相对低硬度的那些，在组件中可用作外层。其优势在于一方面隔膜的声学性质可非常可变地设置，并且同时两个非常昂贵的外膜之一可由更便宜的膜代替，由此降低了层叠体的整体成本。

[0028] 考虑到PAEK膜(如PEEK膜)甚至在相对高的温度下的高硬度，可使用非常薄的膜作为载体膜并且仍然确保在组件部分上的足够稳定性。因此，对于使用特别是在任一侧上涂布有粘合剂的PEEK薄膜时，可通过叠层施加不同层以简单的方式方便地制造具有定制的声学性质的多种多样不同的多层层叠体。在这样的组件中，PAEK膜(更特别为PEEK膜)确保层叠体的高硬度，而在膜的任一侧上的两个粘合剂层确保同样必要的层叠体的高内阻尼。

[0029] 在一种优选的实施方式中，充当载体层的PAEK膜具有1-50μm、更优选1-30μm、非常优选2-25μm的厚度；和/或，有利地，粘合剂层彼此独立地各自具有1-100μm、优选1-50μm、更优选2-40μm的厚度。尽管粘合剂层的厚度可彼此独立地选择，但如下的三层层叠体、更特别地是对称的胶带已经显现为特别地适用于声学膜的五层层叠体的应用和制造：其中两个粘合剂层的厚度选自以上详细说明的那些的相同范围。

[0030] 因此并且特别地，本发明的其它目的为特别地由在两侧上装配有粘合剂层的PEEK薄膜构成的组件(参见图2)，其中

[0031] -中央PEEK膜(2)的厚度为1-50μm，优选1-30μm，更优选2-25μm和[0032] -粘合剂层(1)和(3)的厚度彼此独立地为1-100μm，优选1-50μm，更优选2-40μm。

[0033] 在中央PAEK膜、更特别为PEEK膜的任一侧上的粘合剂优选为自粘合剂。自粘合剂，其与压敏粘合剂(PSA)同义，特别地为如下的那些聚合物组合物：其任选地通过适当地添加其它组分如增粘树脂而为耐久粘着性的且在使用温度下(除非另外限定，否则在室温下)永久粘合性的，且其在接触时、更特别地立即地粘附于多种多样的表面(显示所谓的“粘着性”)。甚至在使用温度下而未通过溶剂或通过加热进行活化的情况下，尽管通常在或大或小的压力的影响下，它们能够充分地润湿目标基底以容许使粘合足以在组合物和基底之间形成的相互作用。影响该过程的参数包括压力和接触时间。压敏粘合剂的特殊性质除其它因素外特别地源自于它们的粘弹性质。

[0034] 丙烯酸酯PSA有利地用于粘合剂层。这些丙烯酸酯PSA为这样的粘合剂，其聚合物基础包括由丙烯酸类单体(特别地理解为涵盖丙烯酸和甲基丙烯酸、前述酸的酯、和前述酸的其它可共聚衍生物)、由该丙烯酸类单体和任选的其它共聚单体一起形成的聚合物，其至少以使得所述粘合剂的性质主要由它们决定的量用于聚合反应中。因此，例如，可使用具有至少50重量％、至少80重量％或100重量％(纯丙烯酸酯体系)的在所述聚合反应中的丙烯酸类单体分数的PSA。

[0035] 本领域技术人员熟悉的其它粘合剂同样是可能的且可用于本发明的目的。在任一侧上的粘合剂可彼此相同或可彼此不同。

[0036] 为了由基于双面粘合性PAEK膜(更特别为PEEK膜)的多层层叠体制造隔膜，可例如使用如下的方法：其中将其它高温稳定的聚合物膜层合于粘合剂的两侧，即粘合剂的各自表面。适合于该目的的膜材料尤其包括例如，聚芳酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳砜如聚亚苯基砜(PPSU)和聚醚砜(PES)。例如作为一个或两个外部膜的膜材料也可以是聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰亚胺(PI)和聚砜(PSU)。原则上当然也可选择聚芳醚酮如PEEK作为外部膜层的一个或两个。而且，可使用要求保护的产品通过用清漆(varnish)、非织造网或织造织物在外侧覆盖内部三层组件的两粘合剂层而制造多层层叠体。

[0037] 可有利地彼此独立地选择厚度为1-50μm、更优选1-30μm、非常优选2-25μm的外部膜层，并且为了制造结构对称的隔膜，特别地它们也可为相同的。

[0038] 本发明的三层组件的实例通过涂布6μm厚的PEEK膜(商品名Aptiv2000-006G，来自Victrex)而获得，该膜的两侧已经涂布有12μm厚的丙烯酸酯PSA。随后在各情况下将该组件用6μm厚的PAR膜(Aryphan N681 EM，来自Lofo)层叠至两侧。

[0039] 通过常规的模压操作使该层叠体变成隔膜形式(矩形，17mmx13mm，预模压厚度42μm)，并且由该经模压的层叠体根据通常的制造模式制造微型扬声器。相对于用商业PAR-丙烯酸酯层-PAR的三层隔膜(对比隔膜1)同样制造的微型扬声器，该微型扬声器在使用测试中在其声学性质上没有劣势，但表现出比对比隔膜1更长的寿命。与使用根据US
2011/0272208 A的隔膜(具有外部PEEK膜；内部PET层的厚度为6μm，在各情况下丙烯酸酯粘合剂的PSA层的厚度为12μm，其选择与本发明研究的隔膜相同以制造对比隔膜，外部PEEK膜在各情况下为6μm；对比隔膜2)制造的微型扬声器相比，消费者使用测试发现更均匀的频率响应特性以及更低的谐波失真因子；而且，该隔膜的制造更为便宜。