不同品种橡胶在扬声器折环中的应用研究

刘 殷，刘鹤鸣，楼志学

（浙江天乐和乐电子有限公司，浙江 嵊州 312400）

近年来，随着电动式扬声器技术的发展，对扬声器折环的技术要求越来越高，既要求折环能使振膜在振动轴向的顺性大，使振膜横向刚性强，又要求折环具有良好的耐高低温和耐老化性能[1-2]。报道[3-6]称发泡材料和弹性体材料制作扬声器折环能满足上述要求，但发泡材料应用于扬声器折环批量化生产技术还不成熟，而弹性体材料价格昂贵，均未广泛推广。橡胶材料由于具有很好的弹性和长的使用寿命，被广泛应用于扬声器折环中，汽车喇叭和室外音响领域应用较多的折环有丁腈橡胶（NBR）折环、丁苯橡胶（SBR）折环等，但这些橡胶折环在高温和低温环境中耐老化性能较差。

本工作以常规物理性能和声学性能为指标，以NBR、SBR和三元乙丙橡胶（EPDM）为原材料制作扬声器折环并进行对比研究，以判定不同品种橡胶应用于扬声器折环中适合的场合和环境。

1 实验

1.1 主要原材料

NBR，牌号3305E，中国石油兰州石化分公司产品；SBR，牌号1502，中国石化齐鲁分公司产品；EPDM，牌号J-4045，中国石油吉林石化分公司产品；炭黑，上海博卡化工有限责任公司产品。

1.2 试验配方

试验配方如表1所示。

表1 试验配方 份

1.3 主要设备和仪器

YS-55-100D型密炼机和YM-MR-18型开炼机，无锡阳升机械有限公司产品；XLB-0型平板硫化机，浙江湖州宏固橡胶机械厂产品；UR-2030SD型硫化仪，中国台湾优肯科技股份有限公司产品；LX-A型邵氏橡胶硬度计，扬州市精卓试验机械厂产品；LDS-2B型电子拉力试验机，济南鑫光试验机制造有限公司产品；ECE-02型共振频率（F0）测试仪，益德电子科技（杭州）有限公司产品；EXT250L型高低温试验箱，安吉拉通力增达（上海）试验设备有限公司产品。

1.4 试样制备

炼胶工艺：按照配方称取适量的生胶以及炭黑、碳酸钙等大料，置于密炼机中混炼均匀，然后加入氧化锌、硬脂酸等小料，混炼均匀后出片，冷却，存放一定时间后加入硫黄和促进剂在密炼机中密炼均匀，卸料至开炼机，薄通翻炼3次后按规定厚度出片，冷却，放入料架备用。

硫化工艺：设定好平板硫化机的上下模具温度和硫化时间，将橡胶薄片剪成条状，置于平板硫化机下模内，启动平板硫化机进行热硫化，达到时间后取出产品，撕去废边即制得扬声器橡胶折环。1#，2#和3#配方胶料的硫化时间分别为30，35和40 s，硫化温度均为（195±10） ℃，硫化压力均为（12.5±2） MPa。

音盆成型工艺：将按照规格制作好的橡胶折环上胶，干燥后与对应规格的纸锥经过热压机热压复合即可制得扬声器音盆，放置1 d后测其声学性能。

1.5 性能测试

以NBR，SBR和EPDM为主要原材料，分别按规定工艺制作邵尔A型硬度为60度的橡胶折环，按照相应国家标准测试其各项性能。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

橡胶品种对胶料硫化特性的影响见表2。

表2 橡胶品种对胶料硫化特性的影响

从表2可以看出，与NBR胶料和SBR胶料相比，EPDM胶料的焦烧时间（ts1和ts2）最长，操作安全性最好，模压硫化制作扬声器折环时胶料不易焦烧，成品率高；EPDM胶料的FL最小，说明EPDM胶料在相同硫化温度下流动性最好，胶料可塑性最大；而EPDM胶料的转矩上升缓慢，硫化时间最长，硫化速率指数最小，说明EPDM胶料折环模压硫化成型时间稍长，相比NBR和SBR胶料经模压硫化制作扬声器折环时效率较低。

2.2 物理性能

橡胶品种对胶料物理性能的影响见表3。

表3 橡胶品种对胶料物理性能的影响

从表3可以看出：对于邵尔A型硬度相同的硫化胶，NBR胶料的拉伸强度最大，EPDM胶料次之，SBR胶料最小，说明NBR胶料制作的扬声器折环寿命比其他两种胶料稍长，适合于长时间大功率的扬声器系统；EPDM胶料的拉断伸长率和拉断永久变形最大，NBR胶料次之，SBR胶料最小，说明EPDM胶料制作的扬声器折环弹性最好，对扬声器灵敏度影响最小。

2.3 声学性能

2.3.1 低温环境

橡胶品种对扬声器音盆置于低温环境中10 min的声学性能的影响如表4所示。

表4 橡胶品种对扬声器音盆低温环境下声学性能的影响

从表4可以看出，在低温环境下，采用EPDM折环制作的扬声器音盆共振频率平均变化率最小，说明EPDM折环适合用于在低温环境下使用的扬声器系统。

2.3.2 高温环境

橡胶品种对扬声器音盆高温环境下声学性能的影响如表5所示。

从表5可以看出，在高温环境下，EPDM折环制作的扬声器音盆共振频率变化率最小，说明EPDM折环耐高温老化性能较好，适合用于在高温环境下长时间使用的扬声器系统。

表5 橡胶品种对扬声器音盆高温环境下声学性能的影响

3 结论

（1）EPDM胶料经模压硫化制作扬声器折环的工艺操作性优于NBR胶料和SBR胶料，但生产效率稍低。

（2）EPDM胶料经模压硫化制作的扬声器折环弹性优于NBR胶料和SBR胶料，对扬声器振动系统的灵敏度影响较小。

（3）EPDM胶料经模压硫化制作的扬声器折环耐高温和耐低温性能均优于NBR胶料和SBR胶料，更适合用于在高温和低温环境下使用的扬声器系统。