【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電聲器械領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維球頂結(jié)構(gòu)及一種碳纖維球頂?shù)闹圃旆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

球頂形揚聲器是指利用球頂形振膜直接輻射聲波的揚聲器。屬于電動式揚聲器，振膜是一個半球形膜片，用振膜折環(huán)直接支撐音圈而沒有定心支片，特點是高頻響應(yīng)好，指向性寬及失真較小。振膜的球頂部常用鋁箔與發(fā)泡材料復(fù)合制成，隨著電子行業(yè)的發(fā)展，電聲系統(tǒng)需要不斷的提升性能與可靠性，對球頂?shù)囊笠苍絹碓礁撸F(xiàn)有的鋁箔與發(fā)泡材料復(fù)合的球頂已經(jīng)不能滿足使用需求，常會出現(xiàn)鋁箔碎裂、鋁箔與發(fā)泡材料分層、材料強度不足等問題。另一方面，由于鋁箔材質(zhì)較軟，作為產(chǎn)品直觀可觀察的部分，容易出現(xiàn)污染、劃傷等現(xiàn)象，帶來不美觀的問題，且由于發(fā)泡材料受力容易發(fā)生形變，受力之后恢復(fù)性能差，無法承受壓力，且容易吸水，使得鋁箔與發(fā)泡材料之間容易產(chǎn)生分層的現(xiàn)象發(fā)生，同時為了達到振動強度和保證力學(xué)性能，球頂中采用的發(fā)泡材料和鋁箔的組合層厚度較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針為了解決現(xiàn)有技術(shù)中球頂結(jié)構(gòu)力學(xué)性能差、不美觀、容易破碎、材料易分層、厚度大、容易吸水的問題中至少一個，提供了一種力學(xué)性能、聲學(xué)性能優(yōu)異、美觀、層與層之間結(jié)合緊密、不會吸水的碳纖維球頂，所述碳纖維球頂包括至少兩層碳纖維預(yù)浸料；其中，所述至少兩層碳纖維預(yù)浸料包括至少兩種碳纖維材料。

作為一種改進，所述碳纖維球頂厚度為40～250um。

作為一種改進，所述碳纖維球頂?shù)暮穸葹?0～150um。

作為一種改進，相鄰層的碳纖維預(yù)浸料之間的纖維夾角范圍為0～90度。

作為一種改進，相鄰層的碳纖維預(yù)浸料的厚度比例范圍為1：20～1:1。

作為一種改進，所述碳纖維預(yù)浸料包括碳纖維材料和預(yù)浸樹脂，所述碳纖維材料的拉伸模量大于200gpa。

作為一種改進，所述預(yù)浸樹脂包括環(huán)氧樹脂、聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚對苯撐苯并二噁唑、聚對苯二甲酰對苯二胺中的一種或多種。

作為一種改進，所述至少兩種材料的碳纖維材料包括m系列碳纖維和t系列碳纖維。

作為一種改進，所述碳纖維球頂包括m55碳纖維和位于所述m55碳纖維上下端面上的t300碳纖維。

作為一種改進，所述m55碳纖維的厚度為80um，所述t300碳纖維厚度為10um。

本發(fā)明另一方面還提供了一種制造上述碳纖維球頂?shù)闹圃旆椒?，包括如下步驟，利用預(yù)浸樹脂預(yù)浸至少兩種碳纖維材料；將所述預(yù)浸后的所述至少兩種碳纖維材料相互貼合。

本發(fā)明的有益效果是：通過將碳纖維預(yù)浸料替換所述鋁箔，同時采用了不同的材質(zhì)方式，提高了強度，同時降低了厚度，使得球頂表面平整，整體外觀好，使得聲音品質(zhì)得到提升，通過預(yù)浸料的固化過程，使得碳纖維緊密貼合，從而避免了層間易分離的現(xiàn)象，防水性能得到提升，保證了使用壽命。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明碳纖維球頂實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明碳纖維球頂采用三層層結(jié)構(gòu)的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明碳纖維球頂采用四層結(jié)構(gòu)的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明碳纖維球頂采用三層結(jié)構(gòu)的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明碳纖維球頂另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明碳纖維球頂制造方法的流程示意圖；

【具體實施方式】

下面結(jié)合圖1至圖6對本發(fā)明作詳細描述。

現(xiàn)有的球頂結(jié)構(gòu)中采用了發(fā)泡材料和鋁箔進行復(fù)合，來制備球頂結(jié)構(gòu)，由于發(fā)泡材料和鋁箔為兩種不同的材質(zhì)，層與層之間貼合不緊密，也會造成分層的情況產(chǎn)生，從而造成防水效果不好，容易吸水的情況發(fā)生，另，不同的屬性材料具有不同的聲音特性也會造成聲音性能的損失，在制備不同材質(zhì)組成的球頂結(jié)構(gòu)時，制備方法也較復(fù)雜。

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中球頂結(jié)構(gòu)易碎、易分層、強度不足、美觀差、厚度大、防水效果差的問題，提供了一種利用碳纖維材料所制備出的球頂結(jié)構(gòu)，采用碳纖維材料替換現(xiàn)有的鋁箔和發(fā)泡材料，使得制備方法簡單，易于掌控，且由于都是采用碳纖維材料，從而避免了由于材質(zhì)不同帶來的分層現(xiàn)象，同時利用復(fù)合后的碳纖維材料，能夠提供足夠強度，滿足使用需求，厚度上也可相對發(fā)泡材料與鋁箔的組合減薄了很多，具體地，本發(fā)明實施例提供了一種碳纖維球頂，所述碳纖維球頂包括至少兩層碳纖維預(yù)浸料；其中，所述至少兩層碳纖維預(yù)浸料中的碳纖維材料包括了至少兩種碳纖維材料。本發(fā)明采用至少兩層碳纖維預(yù)浸料進行復(fù)合從而形成都是采用碳纖維材料制備而出的球頂，保證了層與層之間緊密貼合，同時由于碳纖維承受力能力大，保證了碳纖維球頂?shù)膹姸龋A(yù)浸料中的預(yù)浸樹脂在復(fù)合過程中固化，進一步提高強度的同時，也保證了碳纖維預(yù)浸料復(fù)合后表面光潔、美觀。

本發(fā)明進一步地在所述至少兩層碳纖維預(yù)浸料中采用了至少兩種種類型號的碳纖維材料，避免了由于采用單一碳纖維材質(zhì)帶來的問題，如都采用m系列的碳纖維，這時，由于碳纖維絲較粗，間距較大，表面粗糙，使得復(fù)合后的材料表面粗糙，影響了力學(xué)和聲學(xué)性能；而如果都使用t碳纖維又會造成強度不夠的問題發(fā)生，連接力較弱，本發(fā)明實施例采用了兩種材質(zhì)的碳纖維，能夠保證具有高強度的同時，還具有貼合緊密一體化，防水效果好，外觀平整，聲學(xué)振動性能好的優(yōu)點，既保證了強度，又保證了韌度。需要說明的是t系列和m系列是日本東麗公司的碳纖維型號，屬于行業(yè)標準，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕松獲取這兩種系列的碳纖維材料。

本發(fā)明采用碳纖維材料來制備球頂，材料比強度大，在提供相同強度的情況下可減小球頂厚度，材料耐擠壓，可以和音膜一體成形，材料為實體，不會吸水，防水效果更好。碳纖維層與層之間粘接效果好，不易分層。

具體地，參見圖1，本發(fā)明實施例中碳纖維球頂100，包括第一碳纖維層110和設(shè)置在所述第一碳纖維層110上的第二碳纖維層120，第一碳纖維層中110和第二碳纖維層120中含有碳纖維預(yù)浸料，第一碳纖維層110中碳纖維預(yù)浸料和所述第二碳纖維層120中的碳纖維預(yù)浸料中的碳纖維不同，如，第一碳纖維層110中碳纖維預(yù)浸料采用t系列碳纖維的預(yù)浸料，如t300、t400、t700等；第二碳纖維層120中的碳纖維預(yù)浸料采用m系列碳纖維的預(yù)浸料，如m30、m35、m40、m45、m50、m55等，或者相反亦可，通過高溫高壓處理使得第一碳纖維層110中的預(yù)浸樹脂和第二碳纖維層120中預(yù)浸樹脂固化形成一體復(fù)合層，既保證了材料的強度，又保證了材料的韌度，保證了振動性能，同時t系列的碳纖維表面光滑，減少了振動噪音，提供了較高的聲學(xué)品質(zhì)。

本發(fā)明實施例中的碳纖維球頂不僅可以包括兩層碳纖維層，也可包括兩層以上的碳纖維層，如三層碳纖維層、四層碳纖維層、五層碳纖維層或者更過層，但是需要保證，多層碳纖維層中的碳纖維預(yù)浸料采用了至少兩種材質(zhì)的碳纖維料，如，同時包括t系列的碳纖維料和m系列的碳纖維料，具體碳纖維料材質(zhì)型號可根據(jù)產(chǎn)品需要進行設(shè)置。本發(fā)明實施例中的碳纖維球頂采用了多層碳纖維預(yù)浸料進行復(fù)合，能夠提供較好的力學(xué)強度，同時厚度也較薄，具有復(fù)合性能，即能保證強度，又能保證振動韌度，本發(fā)明實施例中的碳纖維球頂?shù)暮穸仍?0～250um之間，既保證了強度，也保證了制造的方便性；同時本發(fā)明的實施例中的碳纖維球頂在保證了力學(xué)強度之外，還能提供較高的聲學(xué)品質(zhì)，由于采用的是同一種材質(zhì)屬性制備的球頂，保證了發(fā)聲的純度，特別是當碳纖維球頂?shù)暮穸仍?0～150um時，能夠保證了具有較好的頻率特性，能夠覆蓋更高的發(fā)聲范圍。

如圖2所示，為具有三層碳纖維復(fù)合層的球頂，圖3為具有四層碳纖維復(fù)合層的球頂結(jié)構(gòu)；圖2中的碳纖維球頂200可采用三種種類型號的碳纖維，比如最上層采用t系列碳纖維預(yù)浸料210，如t500碳纖維，中間的用m系列碳纖維浸料220，如m55碳纖維，最下面用t系列碳纖維預(yù)浸230，如t300碳纖維，復(fù)合成一體材料，具有高強度，同時不易破碎。圖3中的碳纖維球頂結(jié)構(gòu)300可采用四種種類型號的碳纖維，最上層采用t300碳纖維預(yù)浸料310，中間采用m35和m55碳纖維預(yù)浸料320、330，最下層采用t400碳纖維預(yù)浸料340，其中中間兩層m系列的碳纖維保證了球頂結(jié)構(gòu)的韌性，保證了球頂結(jié)構(gòu)在長期振動的壽命，防止破碎的情況發(fā)生，進一步還可采用單向帶，設(shè)置纖維分布方向垂直，保證了各個方向受力均衡，通過高溫高壓處理復(fù)合后，形成一體結(jié)構(gòu)，強度高，不易破碎，同時外層的t系列的碳纖維強度高，保證了整體強度，同時t系列碳纖維預(yù)浸料固化后形成光潔外觀，減少了振動時產(chǎn)生的噪音。

本發(fā)明實施例中球頂結(jié)構(gòu)采用多層的碳纖維，可采用單向帶、編織布、或者更多向的編織的碳纖維布，各層之間纖維方向形成一定角度，保證了各個方向的承受力能力，層與層之間夾角設(shè)置成0度～90度，如，相鄰層設(shè)置成30度，45度，60度等。

本發(fā)明實施例球頂結(jié)構(gòu)的復(fù)合層中層與層之間使用不同材料，更有利于滿足產(chǎn)品需求，如單純的m55系列的碳纖維，很難制作100um外觀平整的碳纖維球頂。如圖4所示，本發(fā)明實施例提供了一種具有三層碳纖維復(fù)合層的碳纖維球頂400，包括位于中間的m55碳纖維預(yù)浸料410，兩面使用t300碳纖維編織布預(yù)浸料420、430，所述m55碳纖維預(yù)浸料410厚度為80um,碳纖維編織布預(yù)浸料420、430的厚度為10um，這樣，80um的m55碳纖維的保證了振動彈性，保證了恢復(fù)性能，又因表層的t300碳纖維的存在使外觀平整。本發(fā)明實施例中的碳纖維球球頂結(jié)構(gòu)中的碳纖維層的厚度可以相同，也可以不同，相鄰層厚度之比可設(shè)置在1：20～1：1之間。

本發(fā)明中的碳纖維預(yù)浸料包括了碳纖維材料和預(yù)浸樹脂包括碳纖維材料和預(yù)浸樹脂，所述碳纖維預(yù)浸料可以在纖維延伸方向，即纖維方向能夠承受較大受力，在纖維方向垂直的方向上能夠承受較弱受力，但通過與樹脂固化后大大增強承受力的能力，具體地，所述預(yù)浸樹脂包括：環(huán)氧樹脂、聚醚醚酮(peek)、聚酰亞胺(pi)、聚苯硫醚(pps)、聚對苯撐苯并二噁唑(pbo)、聚對苯二甲酰對苯二胺(芳綸1414)中的一種或多種；所述碳纖維材料的拉伸模量大于200gpa，所述碳纖維材料由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，實踐中，可以采用包括東麗的t系列t300以上、m系列所有，以及相同強度級別的其他系列和其他供應(yīng)商的材料。使得本發(fā)明的球頂結(jié)構(gòu)力學(xué)性能得到很大提升，同時重量減輕，厚度變薄，通過緊密貼合使得防水效果更好。

制造時，僅需將碳纖維預(yù)浸料相互貼合即可，由于碳纖維預(yù)浸料上自帶粘性，不需額外的粘接劑即能實現(xiàn)粘接，粘接之后通過高溫高壓處理，使得所述碳纖維預(yù)浸料中的預(yù)浸樹脂固化，進一步地提升了粘接的強度，貼合更加緊密，同時保證了固化后的碳纖維單向帶預(yù)浸料強度進一步提升，保證了球頂結(jié)構(gòu)的受力強度，固化后的樹脂進一步提升了所述球頂結(jié)構(gòu)的高頻性能。同時采用了碳纖維后，使得球頂結(jié)構(gòu)的厚度整體減小，提供了振動性能保證了聲音品質(zhì)，同時節(jié)省了產(chǎn)品空間。另，由于碳纖維預(yù)浸料中的樹脂固化后能夠使得球頂結(jié)構(gòu)的表面光滑，且由于固化后的樹脂強度硬不易產(chǎn)生刮痕，使得所述碳纖維球頂結(jié)構(gòu)更加美觀。

本發(fā)明中的球頂可為平板狀，也可設(shè)置有半球形結(jié)構(gòu)，具體地，為了進一步提升高頻性能，還可將所述碳纖維球頂結(jié)構(gòu)設(shè)置成具有半球形的結(jié)構(gòu)，如圖5所示，本發(fā)明的一些實施例提供了一種碳纖維球頂500，包括m55碳纖維預(yù)浸料510，位于碳纖維單向帶預(yù)浸料510兩側(cè)的t300碳纖維預(yù)浸料540，通過將m55碳纖維預(yù)浸料510與所述t300碳纖維預(yù)浸料高溫高壓復(fù)合形成球頂結(jié)構(gòu)，所述球頂結(jié)構(gòu)包括凸包結(jié)構(gòu)520，和平板結(jié)構(gòu)530，所述平板結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述凸包結(jié)構(gòu)的四周。

在形成好本發(fā)明的碳纖維球頂后，經(jīng)過切割形成需要的形狀，如采用激光切割、切邊模沖切、模切機模切等技術(shù)切割成型，再與音膜粘合，如采用背膠、打膠等方式形成振動組件，最后裝配成揚聲器。

本發(fā)明另一方面，為了制造上述實施例中的力學(xué)性能、聲學(xué)性能優(yōu)異，制作外觀精美的碳纖維球頂，提供了一種制作方法，此制造方法工藝簡單、可靠，所制得的球頂性能優(yōu)異。具體地，如圖6所示，本發(fā)明的實施例提供了一種碳纖維球頂?shù)闹圃旆椒?，包括如下步驟：包括如下步驟，m101利用預(yù)浸樹脂預(yù)浸至少兩種碳纖維材料形成碳纖維預(yù)浸料；m102將所述預(yù)浸后的碳纖維材料相互貼合，由于預(yù)浸后的碳纖維材料具有粘性，不需額外的粘膠即可進行貼合，操作簡便；m103再經(jīng)過高溫高壓處理即可將所述碳纖維帶緊密貼合，工藝簡單、可靠。所述預(yù)浸樹脂包括：環(huán)氧樹脂、聚醚醚酮(peek)、聚酰亞胺(pi)、聚苯硫醚(pps)、聚對苯撐苯并二噁唑(pbo)、聚對苯二甲酰對苯二胺(芳綸1414)中的一種或多種。

本發(fā)明中的球頂制造方法僅通過簡單粘貼即能形成復(fù)合層，再通過高溫高壓進行強化，獲得力學(xué)性能、聲學(xué)性能優(yōu)異，不易分層的球頂結(jié)構(gòu)，同時能夠保證美觀，防水效果更好，本實施例中的方法簡單、易操作，對設(shè)備的要求低，具有廣泛的使用前景。

以上所述的僅是本發(fā)明的實施方式，在此應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進，但這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。