概述
優(yōu)質(zhì)揚(yáng)聲器的生產(chǎn)離不開膠黏劑，隨著揚(yáng)聲器的發(fā)展，膠黏劑在揚(yáng)聲器上占著非常重要的地位，可以說，目前所有揚(yáng)聲器各部件的結(jié)合都是由膠黏劑黏結(jié)起來的。早期由于受膠黏劑發(fā)展的限制，很多產(chǎn)品都采用鉚合，故音質(zhì)及音色都受到很大的限制。按目前的揚(yáng)聲器發(fā)展，對(duì)比早期的生產(chǎn)方法，很清楚，當(dāng)今的工藝無論在可靠性、音色及質(zhì)量上都是無法對(duì)比的�，F(xiàn)在，我國電聲器件產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高，形成從部件加工到成品設(shè)計(jì)的完整的產(chǎn)業(yè)鏈，已成為世界第一的電聲器件生產(chǎn)國和出口國，全球電聲器件的生產(chǎn)中心。為了滿足電聲器件越來越高的要求，電聲行業(yè)在不斷創(chuàng)新，新技術(shù)、新材料的應(yīng)用日益增多。與此同時(shí)，也對(duì)膠黏劑在電聲器件中的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。在環(huán)保方面，2003年歐盟發(fā)布了ROHS-2002/95/EC指令《關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》，2006年7月1日強(qiáng)制實(shí)施，具體要求為：
Pb(鉛及其化合物)<1000x10-6
Cd(鎘及其化合物)<1 000 x10-6
Hg(汞及其化合物)<1000x10-6
六價(jià)鉻化合物<1000x10-6
PBB<1000x10-6
PBDE<1000x10-6
接著，2003年歐盟發(fā)布了WEEE-2002196/EC指令《關(guān)于報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令》已于2005年8月13日強(qiáng)制實(shí)施。指令對(duì)廢棄電子設(shè)備的回收提出了要求。揚(yáng)聲器屬消費(fèi)類，回收率要達(dá)到70%，再利用率要達(dá)到50%。為了應(yīng)對(duì)這種要求，不同客戶、不同國家也制訂各不相同的環(huán)保要求(主要為了確保達(dá)到環(huán)保要求，都相應(yīng)收緊環(huán)保要求)如Sony制訂的SS-00259，除了以上6種物質(zhì)外，還增加了不同的要求，并且要求鉛<100x10-6，鎘<5x10-6;2006年2月28日，我國七部委聯(lián)合頒布了《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法規(guī)定》。2006年12月18日，歐盟又增加膠黏劑屬于化工品，首先是人們考慮的對(duì)象。這就是對(duì)膠黏劑新的挑戰(zhàn):既要求膠黏劑滿足優(yōu)質(zhì)揚(yáng)聲器生產(chǎn)的要求，又要其所含有毒物質(zhì)符合限量要求，膠黏劑不僅要對(duì)揚(yáng)聲器部件黏接牢固，還要易于回收時(shí)部件的分離，并能滿足以上的環(huán)保要求。
揚(yáng)聲器發(fā)展到今天，揚(yáng)聲器器件的生產(chǎn)不應(yīng)再停留在放聲、HI-FI技術(shù)上，新技術(shù)、新材料的應(yīng)用日益增多，對(duì)揚(yáng)聲器件提出了新的挑戰(zhàn):超低音揚(yáng)聲器和汽車揚(yáng)聲器的發(fā)展趨于大功率、大口徑，如JBL公司的W15GT1超低音揚(yáng)聲器額定功率2000W，瞬時(shí)功率5000W;MAGNAT公司的omega530揚(yáng)聲器口徑為508mm(20in)，更大的揚(yáng)聲器口徑可達(dá)762mm(30in)，揚(yáng)聲器在長時(shí)間的工作過程中溫度可高達(dá)350℃，這表明越來越大功率、口徑的揚(yáng)聲器對(duì)膠黏劑特別是中心膠的耐溫要求也越來越高。相反，隨著手機(jī)、筆記本電腦、MP3、MP4等向小型化和微型化發(fā)展，要求這些產(chǎn)品使用的揚(yáng)聲器要微型化、高保真。黏結(jié)位小，用膠量也少，對(duì)膠黏劑的挑戰(zhàn):除了要考慮膠黏劑本身對(duì)音質(zhì)的影響外，還要考慮施膠工藝的一致性對(duì)音質(zhì)的影響，即膠黏劑要便于涂膠量的控制和保證混合或固化效果的一致性。因其用膠量非常少，又要達(dá)到黏結(jié)可靠性，隨著材料科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，近年來開發(fā)了大量的新材料，提高了揚(yáng)聲器的性能，增加了美觀效果。然而卻加大了其黏結(jié)難度，特別是為了使產(chǎn)品達(dá)到要求，很少一開始就考慮其黏結(jié)性。筆者曾接觸一款手機(jī)揚(yáng)聲器，設(shè)計(jì)者為了達(dá)到其耐性及某種性能的要求，折環(huán)設(shè)計(jì)用了硅橡膠，而盆架用了PP塑料，黏結(jié)位不足0.5mm，按目前的膠黏劑特性，要達(dá)到可靠性黏結(jié)，困難相當(dāng)大。另外，很多揚(yáng)聲器的配件不斷有新材料的更新如：
T鐵、夾板:除了傳統(tǒng)的鍍鋅，還增加了鍍鉻、電泳漆。
磁鋼:除了常規(guī)的鐵氧體，還增加了銣鐵硼、鋁鎳鈷(表面也使用了鍍鎳、鍍鉻處理)
盆架:除了常規(guī)的鐵盆架，還增加了塑料(如PP)鍍金、精銅的鋁質(zhì)盆架。
振膜:PP、HOROFINE、純絲、純碳、聚酯、鈦、鋁、鉆石、Kevlar。
彈波:NOMEX、PEEK。
音圈骨架:Kapton、金屬等。
對(duì)膠黏劑的挑戰(zhàn):引入新材料，必然會(huì)對(duì)膠黏劑的黏結(jié)有不同要求，如高音膜金屬鈦、PP等本身就是一種相當(dāng)難黏的材料，用在高音產(chǎn)品上，高音音圈和音膜的黏結(jié)的特殊性，使用到的膠水就有很大的限制，如要求膠量少、黏結(jié)牢固，膠層固化后硬度相對(duì)高還要顧及與所用的磁液是否有相溶性等，所有這些條件，在膠黏劑選用上都要考慮。
膠黏劑的一些特性
能使兩種或兩種以上的物質(zhì)牢固連接在一起的天然或合成的、有機(jī)或無機(jī)的一類物質(zhì)統(tǒng)稱為膠黏劑，也叫黏合劑、黏接劑。
作為膠黏劑必須滿足如下要求:
(1)不論何種狀態(tài)的膠黏劑，在涂布時(shí)應(yīng)呈液態(tài)，
(2)對(duì)被黏物表面能夠充分濕潤。
(3)必須能使其從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變，形成堅(jiān)韌的膠層。
(4)固化時(shí)有一定的強(qiáng)度可以傳遞應(yīng)力，抵抗破壞。
(5)能夠經(jīng)受一定時(shí)間的考驗(yàn)，即考慮膠黏劑的服務(wù)壽命。
目前膠黏劑有上千萬種，我們可以根據(jù)不同性質(zhì)及用途，歸納為以下幾類：
(1)按性質(zhì)，可分為有機(jī)類膠黏劑和無機(jī)類膠黏劑。適合揚(yáng)聲器使用的膠黏劑以有機(jī)類膠黏劑為主，日常生活常見的如硅酸鹽水泥則為無機(jī)類膠黏劑。一般不會(huì)用于揚(yáng)聲器上的黏結(jié)。
(2)按固化化學(xué)變化過程，可分為反應(yīng)型、溶劑型、熱熔型、壓敏型。使用最多的AB膠則為反應(yīng)型，快干膠類氰基丙烯酸酯膠黏劑等也可以說是反應(yīng)型，因?yàn)樵擃惸z黏劑固化時(shí)主要靠空氣中的濕氣進(jìn)行聚合而達(dá)到固化;其次是氯丁二烯類等合成的橡膠類膠黏劑，這些則屬于溶劑型，內(nèi)含有一定的有機(jī)溶劑，固化時(shí)主要靠溶劑揮發(fā)來達(dá)到固化。使用時(shí)要加熱到熔融狀態(tài)，達(dá)到潤濕黏結(jié)的膠條，屬于熱熔型;各種商標(biāo)、雙面膠及封箱膠則屬壓敏型。
(3)按固化工藝，可分為室溫固化、中溫固化、高溫固化、紫外光固化等。
(4)按揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)部位，可分為中心膠、支片膠、邊膠、補(bǔ)強(qiáng)膠、磁路膠等不管按哪種方法分類，選用及對(duì)膠黏劑管理一定要考慮與黏結(jié)過程相牽連的典型因素，這幾個(gè)因素直接影響膠黏劑的使用:
(1)膠黏劑的形態(tài)。
(2)膠黏劑的儲(chǔ)存期。
(3)膠黏劑的適用期。
(4)黏結(jié)過程的可變性。
(5)涂膠和黏結(jié)(疊合)之間允許的時(shí)間(即常說的留時(shí)間)。
(6)膠層干燥時(shí)間和耐溫性。
(7)膠層固化溫度及溫度適應(yīng)性(現(xiàn)在很多產(chǎn)品都要經(jīng)過冷熱沖擊試驗(yàn)，在冷熱交替中，很多已固化后的膠黏劑都會(huì)失去黏結(jié)性，導(dǎo)致產(chǎn)品可靠性失效)。
(8)不同溫度下黏結(jié)強(qiáng)度的變化。
(9)特殊要求和預(yù)防措施，如氣味、易燃性和毒性等
不同形態(tài)的膠黏劑直接影響施膠工藝，如稀薄液體可用噴涂(折環(huán)采用噴膠的上膠方式，后用熱壓貼合的黏結(jié)工藝，可提高效率及一致性)，膏狀膠黏劑則只能用涂膠機(jī)或刮刀式涂膠機(jī)。在裝配時(shí)，黏著的時(shí)間范圍決定黏合涂覆和裝配之間的時(shí)間間隔，膠黏劑表干時(shí)間太快，影響?zhàn)ず系目煽啃�，太慢則影響效率。因此，黏著的性質(zhì)將決定膠黏劑的使用條件，即膠黏劑的形態(tài)、傳質(zhì)速率、混合時(shí)間以及應(yīng)用方法。膠黏劑的儲(chǔ)存期直接影響使用的成本，儲(chǔ)存期太短，不管質(zhì)量多好，都會(huì)造成浪費(fèi)。適用期是指涂膠到黏結(jié)或AB膠混合周期。目前使用的AB膠都是使用混合注膠機(jī)，注膠到貼合有一定的時(shí)間，如果膠黏劑適用期太短，來不及貼合膠黏劑就固化，那么對(duì)黏結(jié)可靠性影響就非常大。同時(shí)，這種膠混合越均勻，固化及黏結(jié)效果就越好，這就需要考慮注膠混合及浸潤時(shí)間。太快固化，常會(huì)堵塞膠槍；太慢又影響效率。
當(dāng)然，判斷膠黏劑質(zhì)量主要是指強(qiáng)度和耐久性，但不同類型的膠黏劑對(duì)不同的應(yīng)力及施力速率響應(yīng)的差異很大，如熱塑性的膠黏劑不適于結(jié)構(gòu)應(yīng)用，因其在支持較低的負(fù)荷時(shí)傾向于破壞，并且在受熱時(shí)軟化。熱塑性膠黏劑是不能經(jīng)受長時(shí)間的振動(dòng)應(yīng)力的，雖然在短時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)比熱固性顯示出更大的強(qiáng)度，熱塑性橡膠型膠黏劑通常有很強(qiáng)的剝離強(qiáng)度，在選用時(shí)很容易誤導(dǎo)。熱固性膠黏劑在要求高強(qiáng)度和高的耐破壞穩(wěn)定性場(chǎng)合效果很好。另一個(gè)要注意的因素是膠黏劑所要求的溫度范圍(通常黏合件的使用溫度是指膠層承受的溫度，即膠層軟化溫度而不是環(huán)境溫度)，高溫下所有膠黏劑都不同程度地降低強(qiáng)度，所以在膠黏劑的使用時(shí)，一定要考慮膠黏劑的承受溫度。如<70℃時(shí)，許多熱固性膠黏劑和熱塑性膠黏劑都可適用;在120℃時(shí)，只有少數(shù)熱塑性膠黏劑適用，而大多數(shù)熱固性膠黏劑都可用:>120℃時(shí)，只能采用具有穩(wěn)定抗熱性的熱固性膠黏劑了。若需要更高溫度時(shí)，則要考慮特別耐高溫類熱固性膠黏劑。相反，在低溫下如<-40℃時(shí)，許多膠黏劑由于發(fā)脆和內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致黏合體內(nèi)聚破壞。國內(nèi)外很多客戶的產(chǎn)品，都要求做冷熱沖擊試驗(yàn)，只是不同的客戶，要求冷熱循環(huán)次數(shù)不同，這就是我們現(xiàn)在使用的膠種要多樣化的原因，不同部位黏結(jié)需要考慮不同特性要求。除溫度對(duì)黏結(jié)影響較大外，其他因素也是不可忽略的，如化學(xué)試劑、油類介質(zhì)、各種溶劑、化學(xué)環(huán)境(臭氧、酸氣、鹽霧等)、外界氣候和老化、輻射(如陽光、X射線、放射性、紅外線)等。再者還需要考慮膠黏劑與被黏物的相容性，如膠黏劑與被黏物不相容，將導(dǎo)致黏結(jié)件的黏結(jié)破壞，如金屬件受酸性(或堿性)膠黏劑的腐蝕、柔性塑料中的增塑劑遷移到膠黏劑，導(dǎo)致界面黏結(jié)破壞。所以，在供應(yīng)商提供樣品的同時(shí)，都要提供其性質(zhì)的詳細(xì)說明(即產(chǎn)品技術(shù)說明書)作為試用前的依據(jù)，以減少試驗(yàn)的盲目性。對(duì)于電子元件和印刷電路板，通常要求在使用或儲(chǔ)存條件下膠黏劑不腐蝕銅及其他元件材料，電子方面還需要符合安全規(guī)則要求，所以阻燃性膠黏劑的應(yīng)用也少不了，作為揚(yáng)聲器產(chǎn)品用膠，抗振動(dòng)性和抗疲勞性是相當(dāng)重要的，并且揚(yáng)聲器產(chǎn)品的可靠性測(cè)試中，也要求進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)，一般是在揚(yáng)聲器工作條件下，環(huán)境溫度-40~85℃下以16h為一個(gè)循環(huán)，最少要經(jīng)5個(gè)循環(huán)以上，也就是在-40℃環(huán)境下開始工作，16h內(nèi)環(huán)境溫度從-40℃升到85℃再回到-40℃。揚(yáng)聲器在工作過程中會(huì)發(fā)熱，這就要考慮膠黏劑經(jīng)受冷熱沖擊試驗(yàn)后，膠層的內(nèi)聚力的變化及振動(dòng)對(duì)膠層的影響。特別是不同材料的黏結(jié)，如塑料和金屬黏結(jié)，塑料、金屬、膠層三者在不同的溫度下，材料本身的收縮率不同，膠層的黏合內(nèi)聚力的變化都會(huì)影響?zhàn)そY(jié)力。曾有一款產(chǎn)品，要求支片和盈架黏結(jié)位中間加多一個(gè)塑料圈，為了達(dá)到耐溫效果，選用了丙烯酸類AB膠，黏結(jié)強(qiáng)度等各方面都達(dá)到相當(dāng)好的黏結(jié)效果，但按要求做冷熱沖擊試驗(yàn)后，黏結(jié)層很容易被破壞，當(dāng)時(shí)并不清楚問題出在哪里，試驗(yàn)過不同種類的膠黏劑都不能解決問題，后來根據(jù)收縮率進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)塑料的收縮率比膠層和金屬都大，直接破壞了黏性強(qiáng)度。高音揚(yáng)聲器對(duì)膠黏劑的要求就更高了，理想的膠黏劑是:固化后硬度高并具有一定的韌性、有較強(qiáng)的黏結(jié)力，最好是單組分(注膠量少，如果是雙組分，不易控制膠量)、固化條件易控制、耐溫性高。根據(jù)揚(yáng)聲器的傳聲原理，這樣的高音揚(yáng)聲器音質(zhì)非常優(yōu)美，最關(guān)鍵仍是和磁液的相容性(如果揚(yáng)聲器需要使用磁液來散熱或增加內(nèi)阻等性能要求)，因?yàn)榇乓罕旧砗械妮d體也是一種很好的溶劑，對(duì)橡膠類膠黏劑也能溶解。筆者曾試驗(yàn)過一種高音黏結(jié)的膠黏劑(一種橡膠和合成樹脂的膠黏劑)，剛黏結(jié)時(shí)其黏結(jié)力相當(dāng)好，對(duì)音質(zhì)也有很大的改善，但當(dāng)注入磁液，過了磁液駐留時(shí)間，再檢聽揚(yáng)聲器時(shí)，發(fā)現(xiàn)音圈的黏結(jié)已被破壞，音圈自動(dòng)脫落，經(jīng)分析，主要是未考慮兩者的相容性。
除以上因素外，我們也要考慮黏結(jié)條件。作為膠黏劑的基本功能是涂覆被黏物表面，使這些被黏物達(dá)到牢固黏結(jié)。實(shí)際上，很難有一種完全能滿足所有材料的膠黏劑，即能滿足所有應(yīng)用條件和黏結(jié)條件的萬能膠，所以經(jīng)常需要將所期望的黏結(jié)性能及所要求的黏結(jié)條件折中一下，比如揚(yáng)聲器的裝配用的膠黏劑，黏結(jié)不同部位，需要考慮的因素就不同，如磁路膠，即主要考慮黏結(jié)強(qiáng)度及對(duì)被黏物的耐腐蝕性、固化速度、耐溫性，是否適合流水線操作等，其他因素可折中為次要因素;中心膠(音圈、音盆、支片三者黏結(jié))則要考慮黏結(jié)強(qiáng)度、耐溫性、抗振動(dòng)性和抗疲勞性，對(duì)音圈線是否有腐蝕性，因?yàn)檫@種膠對(duì)揚(yáng)聲器的音質(zhì)有很大影響，要考慮固化后軟硬度及內(nèi)部阻尼性(后面將會(huì)詳細(xì)介紹不同類型的中心膠對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響)。主要能滿足這幾個(gè)因素，其他因素可作為次要因素考慮，這就能滿足我們的使用要求了。目前常用的膠黏劑基本類型有:橡膠類、丙烯酸樹脂類、聚氨酯類、基丙烯酸類(通常所說的快干膠)、環(huán)氧類、聚酰胺類等。不同類型的膠黏劑有其不同的固化方式，如:橡膠類膠黏劑靠溶劑揮發(fā)來達(dá)到固化及內(nèi)部老化交聯(lián)的，所以要達(dá)最大的黏結(jié)力，至少也要經(jīng)過24h或更長的時(shí)間來固化，隨便更改膠黏劑的固化條件，對(duì)黏結(jié)力影響很大。
丙烯酸樹脂類膠黏劑應(yīng)用最多的是雙組分AB膠，這類膠黏劑在幾分鐘內(nèi)則可初固化，可滿足流水線的生產(chǎn)及提高效率;低溫時(shí)初固化時(shí)間相對(duì)會(huì)長些。這種膠黏劑最大的黏結(jié)力要經(jīng)過24h以上的固化，初固化速度只需約10min就可達(dá)到定位進(jìn)入下一個(gè)工序的裝配。而AB組分的比例也影響固化，AB膠雙組分膠黏劑一般是按1:1混合，主要是為了方便控制及適應(yīng)自動(dòng)注膠，在這個(gè)比例下使用AB膠，可以達(dá)到最好的固化反應(yīng)。當(dāng)然，AB組分不一定嚴(yán)格按1:1也會(huì)固化，但黏結(jié)力會(huì)受到一定的影響。表1示出了不同的混合比例與固化時(shí)間、黏結(jié)力的關(guān)系(以普通丙烯酸樹脂膠黏劑和φ40磁鋼為黏結(jié)測(cè)試對(duì)象)。
表1 不同比例的AB膠其固化時(shí)間及黏結(jié)力變化
快干膠雖屬反應(yīng)型，但其固化方式和AB膠完全不同，如樂泰生產(chǎn)的快干膠，其固化方式是靠空氣中的濕氣及被黏物表面的濕氣中和膠黏劑里所含的酸性穩(wěn)定劑來達(dá)到固化的目的的。膠黏劑在生產(chǎn)時(shí)，配方中會(huì)加入酸性穩(wěn)定劑，其作用是延長膠黏劑的儲(chǔ)存期，當(dāng)酸性穩(wěn)定劑被中和后，則進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)，生成大分子團(tuán)的聚合物而達(dá)到黏結(jié)作用。如圖1，不同間隙，固化速度是不同的，主要原因是間隙中所含的酸性穩(wěn)定劑和空氣中的濕氣含量不同。
圖1 被黏物用快干膠黏結(jié)及膠黏劑固化原理示意
根據(jù)上述原理，很容易理解樂泰410表面固化速度比貼合黏結(jié)時(shí)固化慢，是因?yàn)楸砻婀袒�，接觸被黏物面積較小，膠層較厚，內(nèi)含酸性物質(zhì)較多，濕氣含量會(huì)相對(duì)少。而貼合黏結(jié)的情況相反，被黏物兩個(gè)表面都含有濕氣，則固化速度較快。為了解決固化速度問題，可根據(jù)選用黏結(jié)方式，配套相應(yīng)的催干劑�，F(xiàn)場(chǎng)工藝員可能都有經(jīng)驗(yàn)，干燥的冬天和潮濕的雨天對(duì)快干膠的固化速度是不同的，但并非濕度越大越好。濕度大，固化速度快，但易發(fā)白(發(fā)白原因主要是固化時(shí)放出小分子物質(zhì)和水分結(jié)合的小顆粒)，雖然濕度對(duì)快干膠固化有一定的幫助，但對(duì)儲(chǔ)存卻有害，所以，我們?cè)谑褂每旄赡z時(shí)，也需要注意膠黏劑的特性，任何一瓶快干膠啟封后，都應(yīng)盡快使用完，倒出的快干膠未用完，絕對(duì)不能再倒回原包裝，不能為節(jié)省一點(diǎn)膠黏劑而影響?zhàn)そY(jié)效果。
聚氨酯類膠黏劑，在這里我們歸為非橡膠類討論。其固化方式為:單組分的聚氨酯膠黏劑為異氰基封端的，含有一定的溶劑，當(dāng)溶劑揮發(fā)后并未達(dá)到固化，仍需利用空氣中的濕氣引發(fā)聚合而達(dá)到進(jìn)一步的固化;雙組分的聚氨酯膠黏劑，如101甲乙組，其中一組分含有端羥基的聚酯或聚醚，另一組分為改性多異酸酯，使用時(shí)根據(jù)要求按比例混合，乙組分比例不同，固化后膠層的硬度不同，當(dāng)混合后則開始進(jìn)行緩慢的反應(yīng)(這就是為什么聚氨酯混合后仍有較長時(shí)間的使用期的原因)。但濕度對(duì)聚氨酯類膠黏劑又是一個(gè)致命的弱點(diǎn)，不管單組分或雙組分，因其含有酯鍵(C00C一)和氨酯鍵(NHCOO一)，對(duì)濕度特別敏感，當(dāng)濕度大于其固化所需的濕度時(shí)，兩種基鍵發(fā)生水解而失去黏結(jié)性。所以，在潮濕環(huán)境下使用此類膠黏劑時(shí)，一定要保證被黏物表面的干燥，否則，很容易出現(xiàn)黏結(jié)質(zhì)量問題。
水性膠黏劑，可以說這類膠黏劑是目前環(huán)保的一種趨勢(shì)，目前大部分是聚合丙烯酸酯類、PU類(因其固體含量不高，使用受一定限制)，這種膠水固化后防水效果很好。目前應(yīng)用得較多的是水性丙烯酸，其特點(diǎn)是膠水未固化前可以和水互溶，但完全固化后其防水性相當(dāng)好，主要應(yīng)用于泡沫邊和盆架黏結(jié)及音盆表面噴涂(主要應(yīng)用于對(duì)有機(jī)溶劑較敏感的部件)。根據(jù)不同的用途，不同的生產(chǎn)商會(huì)選用不同的丙烯酸酯單體進(jìn)行聚合，當(dāng)聚合反應(yīng)前階段，所有的丙烯酸酯仍是油溶性的，到了反應(yīng)的后階段，再進(jìn)行乳化反應(yīng)，引入親水基而成水性膠黏劑(當(dāng)然，根據(jù)乳化原理，許多油溶性膠黏劑都可以做成水性，但乳化反應(yīng)不易控制，目前因環(huán)保的要求，水性膠黏劑應(yīng)用肯定是一種趨勢(shì))。剛生產(chǎn)出來的水性膠，其黏度不會(huì)很高，需要使用到增黏劑(也是一種樹脂)。其固化機(jī)理是水分揮發(fā)后，膠黏劑會(huì)進(jìn)一步聚合成固體。所以這類型膠黏劑在未固化時(shí)可完全溶于水，固化后可以達(dá)到防水效果。固化后使用的一般溶劑也較難拆膠。其缺點(diǎn)就是由于使用了乳化劑，極容易產(chǎn)生氣泡。醋酸乙烯乳膠(即通常所說的白乳膠)因防水性較差，除音箱組合會(huì)使用外，揚(yáng)聲器裝配一般不應(yīng)用。隨著膠黏劑技術(shù)的進(jìn)步，水性PU類膠黏劑應(yīng)用于橡膠類黏結(jié)也成熟起來，如果再配合適當(dāng)?shù)奶幚韯�，其黏結(jié)可靠性就可達(dá)到快干膠類的黏結(jié)效果。筆者最早應(yīng)用水性膠黏結(jié)橡膠邊時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)黏結(jié)質(zhì)量問題，一直認(rèn)為是膠黏劑質(zhì)量不穩(wěn)定，但經(jīng)過對(duì)橡膠材料的分析，發(fā)現(xiàn)橡膠邊的成分、表面特性都不穩(wěn)定，如橡膠邊內(nèi)的增塑劑加入量多少就會(huì)直接影響表面的黏結(jié)性，而水性膠由于其沒潤性的局限性(就是常說的油水不相溶)，黏結(jié)的可靠性就差了，如果考慮使用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韯�，很多問題就解決了。根據(jù)橡膠的特性，一般的處理劑都經(jīng)過自己加工處理，這樣使用起來就可以大大提高其可靠性。
環(huán)氧類膠黏劑是一種最古老、用途最廣的膠種，目前仍在大多數(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用特別是航天、航空領(lǐng)域應(yīng)用最廣。其耐溫性最高可達(dá)1000℃，為耐高溫膠黏劑)。其黏結(jié)力強(qiáng)、固化后收縮率低、耐化學(xué)介質(zhì)、毒性低、對(duì)環(huán)境污染少對(duì)很多材料都有非常強(qiáng)的黏結(jié)力。由于注膠的特殊工藝要求，環(huán)氧類膠黏劑作中心膠較硬而易切斷支片的黏結(jié)位等因素，影響了這種膠黏劑在揚(yáng)聲器中的廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，經(jīng)過不斷的改進(jìn)并改善注膠混合設(shè)備，環(huán)氧膠也適宜用于特殊揚(yáng)聲器。
相應(yīng)的，對(duì)所有黏結(jié)對(duì)象，不是有了好的膠黏劑就會(huì)有好的黏結(jié)效果。不同物質(zhì)的黏結(jié)，其黏結(jié)對(duì)象有不同的表面能，如EVA(這里說的EVA是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，通過發(fā)泡而成)是一種相對(duì)多孔的物質(zhì)，要達(dá)到相對(duì)大的黏結(jié)力，很多膠黏劑都可以完成，而大多數(shù)有機(jī)溶劑會(huì)對(duì)其有潤漲性及容易使其變形，一般使用水性丙烯酸樹脂，但對(duì)PP(一種聚丙烯塑料)、尼龍等不同表面活性能的物質(zhì)，單靠膠黏劑的黏結(jié)很難達(dá)到牢固的效果，此時(shí)就不能單從膠黏劑的選擇上去考慮了，應(yīng)從改變表面活性能的方面去著手�？赡芎芏鄰氖�?lián)P聲器黏結(jié)的人都會(huì)遇到TPU(一種熱塑性聚氨酯彈性體橡膠薄片，可通過吸塑或熱壓成型)的黏結(jié)，這種材料因表面致密性高，使用不同膠黏劑時(shí)很難達(dá)到完全固化，黏結(jié)力會(huì)因此而受影響。因?yàn)檫m合揚(yáng)聲器折環(huán)的TPU，要求較輕、薄，如果使用溶劑性膠黏劑，很容易變形影響外觀及音質(zhì)，如使用水性膠，因其致密性，邊緣膠黏劑已固化，內(nèi)部水分不能再揮發(fā)進(jìn)行固化，很難保證其黏結(jié)力。很多同行就考慮使用壓敏類膠黏劑，因?yàn)檫@種膠黏劑固化后表面的不干性，表面似乎可以粘好，但這只是一種假黏結(jié)力，這時(shí)如果有合適的表面處理劑，主要在TPU表面稍涂點(diǎn)處理劑，很容易提高其黏結(jié)力。
隨著國際環(huán)保要求的提高，無苯無鹵素類膠黏劑是將來膠黏劑開發(fā)及應(yīng)用的主流，將逐漸取代目前應(yīng)用的毒性較大的膠種。特別是RECH規(guī)定的禁用物質(zhì)，由原來的36種增加到現(xiàn)在的53種。
膠黏劑在揚(yáng)聲器中的作用
為什么相同部件使用不同膠黏劑黏結(jié)組裝揚(yáng)聲器會(huì)有音質(zhì)差異呢?
揚(yáng)聲器一般由磁路系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。磁路系統(tǒng)包括前夾板、磁鋼、T鐵，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括支片、音圈、音盆(包括折環(huán)及防塵帽)，盆架只是起到支撐及裝配作用。實(shí)際上各個(gè)部件都是靠膠黏劑黏結(jié)。揚(yáng)聲器工作時(shí)，音頻信號(hào)通過音圈產(chǎn)生振動(dòng)能量，這時(shí)音頻信號(hào)即為交變電流，音圈在磁場(chǎng)內(nèi)受磁場(chǎng)力的作用做前后的機(jī)械運(yùn)動(dòng)模擬發(fā)聲信號(hào)。振動(dòng)能量首先通過骨架經(jīng)頸部黏結(jié)(中心膠)傳到揚(yáng)聲器的音盆，再由音盆與折環(huán)黏結(jié)處傳到折環(huán)，部分能量通過折環(huán)黏結(jié)傳到盆架，到達(dá)盆架的能量(由于紙盆、折環(huán)、膠黏劑等的阻尼，吸收部分能量)經(jīng)原路返回音盆。反射回音盆的能量產(chǎn)生一條狹窄的頻帶，兩種傳播能量的信號(hào)并不同相，結(jié)果產(chǎn)生共振谷點(diǎn)(即聲學(xué)上的所謂駐波)，影響SPL曲線的不平坦性，膠黏劑在此時(shí)除了起黏結(jié)作用外，還起著吸收能量的作用，使反射回來的能量盡量少，避免產(chǎn)生不必要的駐波現(xiàn)象，若應(yīng)用一體化的音盆組，如最常用的“山都平”和PP盆黏結(jié)，因兩者都是難黏材料，有很多廠家采用一體化成型的方式來解決其黏結(jié)問題，但其產(chǎn)品的性能將受到很大影響，無法做到很完美的頻響曲線，所以直至今天，這種材料的應(yīng)用仍不是很廣，可以說這種材料合成十余年來，真正應(yīng)用在揚(yáng)聲器折環(huán)上的也不多，仍然主要是膠邊、布邊、泡邊，原因就是這種材料很難按常規(guī)黏結(jié)，做成一體化音盆，也無法解決頸部黏結(jié)產(chǎn)生的效果。
中心部位黏結(jié)(即中心膠)是傳聲質(zhì)量中的一個(gè)重要因素，聽到的聲音都經(jīng)過這里，可以說，中心膠黏結(jié)質(zhì)量的高低直接決定揚(yáng)聲器的性能。對(duì)于一個(gè)低音揚(yáng)聲器，如果要獲得較寬頻帶，則中心膠應(yīng)選用固化后較硬的膠黏劑;較柔軟的膠黏劑可以獲得較好的低音和內(nèi)耗，但頻帶較窄，而且不同類型的膠黏劑對(duì)頻響曲線也有不同影響。筆者曾使用軟性的膠黏劑和硬度相當(dāng)大的AB膠，其他揚(yáng)聲器所有材料均相同，通過試驗(yàn)，確認(rèn)中心膠的軟硬對(duì)頻響曲線有影響，如圖2、圖3。
圖2 使用軟性中心膠(為確定是否偶然性，同種膠黏劑裝配了兩個(gè)揚(yáng)聲器)的頻響曲線
由圖可見兩種不同的膠黏劑，對(duì)頻響曲線是有一定影響的，也就是說，在1kHz~2kHz的頻率范圍內(nèi)曲線的影響較為明顯。從以上對(duì)比試驗(yàn)我們可以了解，小口徑、全頻帶的產(chǎn)品所選用的中心膠可以適當(dāng)偏軟，有利于曲線的平直;大口徑的產(chǎn)品，因其分頻原理，可以使用硬度相當(dāng)大的膠黏劑，高音揚(yáng)聲器則應(yīng)選用盡量硬的膠黏劑。
圖3 使用硬度相當(dāng)大的AB中心膠(為確定是否偶然性，同種膠黏劑裝配了兩個(gè)揚(yáng)聲器)的頻響曲線
應(yīng)當(dāng)指出，支片的聲輻射性能往往未能引起設(shè)計(jì)者的注意，最簡單的試驗(yàn):可裝配一個(gè)不用音盆和防塵帽的揚(yáng)聲器，然后測(cè)試其SPL曲線及靈敏度，則可知支片在揚(yáng)聲器中的地位，如圖4和圖5。各種材料和黏結(jié)的膠水均同。
圖4 無支片時(shí)揚(yáng)聲器頻率曲線(不帶音盆)
圖5 加上支片后揚(yáng)聲器頻率曲線(帶音盆)
支片本身的質(zhì)量也影響揚(yáng)聲器的性能。雖然音盆是一種主要傳音部件，但支片也有一定的傳音作用，如用一定剛性的較硬纖維和適當(dāng)編織布制成的支片，則比單純用酚醛樹脂調(diào)整剛度的支片的噪聲要低得多(浸漬酚醛樹脂對(duì)支片性能也有很大影響)，況目中心黏結(jié)還涉及支片、音圈骨架、音盆三者，也就是說，揚(yáng)聲器的總機(jī)械牢固性決定于中心部位的黏結(jié)，該部位受剪切力振動(dòng)時(shí)的撕裂力和各種混合力的作用。同時(shí)要考慮耐溫(音圈在磁路中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的熱量一般都會(huì)>150℃，熱量傳到黏結(jié)部位，耐溫性也是不可忽略的問題)、固化時(shí)間、流水線的操作性等，這就決定了中心膠的特殊性。揚(yáng)聲器的發(fā)聲是從音圈開始，從音圈傳到音盆，使用的膠黏劑應(yīng)帶一定的阻尼性以增大傳音的損耗。我們現(xiàn)使用的中心膠均為AB雙組分，有一定的阻尼，但固化后較硬，補(bǔ)救的辦法是在外附加一種高阻尼的膠黏劑或選用正確的補(bǔ)強(qiáng)紙(補(bǔ)強(qiáng)紙可能被許多人認(rèn)為只是為了防止音圈線被腐蝕而起隔離作用，其實(shí)補(bǔ)強(qiáng)紙對(duì)音質(zhì)也有很大的幫助)。選用適當(dāng)厚度的補(bǔ)強(qiáng)紙，可使中高頻能量在到達(dá)音盆之前被濾掉，可以想象，一種又軟又厚的補(bǔ)強(qiáng)紙與音盆之間黏結(jié)，傳音效果一定令人滿意。
在音盆的聲傳輸損耗中，音盆邊緣共振是一個(gè)明顯因素，音盆損耗越大，上限頻率變化越大。要達(dá)到這樣的效果，我們可以使用復(fù)合紙漿、羊毛或其他高阻尼的復(fù)合材料做成音盆，最有效、最直接的方法仍是直接在音盆上刷涂一層高阻尼的涂料(如現(xiàn)使用的手涂膠或噴涂盆，現(xiàn)今揚(yáng)聲器基本沒有這樣做，只是考慮表面裝飾而忽略了最主要的阻尼作用)，這樣可以截止高頻能量的傳輸。另外，音盆和折環(huán)、折環(huán)和盆架是設(shè)計(jì)工程師改變揚(yáng)聲器吸收邊緣共振的最后機(jī)會(huì)。在折環(huán)和音盆之間的黏結(jié)有許多竅門可以應(yīng)用，使邊緣共振減小到最低，筆者曾接觸過歐洲進(jìn)口的揚(yáng)聲器，他們將邊緣沖成奇數(shù)的多邊形而不是圓形，當(dāng)時(shí)給人的印象是揚(yáng)聲器有點(diǎn)奇怪，無非是為了配合外觀而已，按我們的想法去做，實(shí)際上存在很大的差距，當(dāng)我們聯(lián)系到音質(zhì)方面，其目的很明顯是為了減少音盆和邊緣的距離，減少邊緣的共振。相信很多人不會(huì)認(rèn)同這種結(jié)構(gòu)，或這種結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)定及控制難度相當(dāng)大，否則這種揚(yáng)聲器就會(huì)大量生產(chǎn)了。折環(huán)和盆架之間黏結(jié)，可以用高黏度的、大面積的黏結(jié)來增加損耗(實(shí)際許多揚(yáng)聲器生產(chǎn)難做到這點(diǎn)，只能采取折中的辦法)，折環(huán)和盆架可采用柔軟、高阻尼的膠黏劑達(dá)到所要求的目的，但黏結(jié)牢固要求又不允許使用太過柔軟的膠黏劑。因?yàn)轲そY(jié)不牢，直接影響揚(yáng)聲器的可靠性。我們目前有很多產(chǎn)品使用頸膠或叫前膠(即在折環(huán)和音盆黏結(jié)處注一圈阻尼相對(duì)較好的膠黏劑)，目的是為了提高頸部黏結(jié)處的阻尼(為達(dá)到黏結(jié)可靠性，這是一種最后的解決辦法)，以利于吸收從音盆傳來的聲能量，減少產(chǎn)生駐波的可能，保證SPL曲線的平坦。
相反，高音揚(yáng)聲器則要求高頻盡量達(dá)到20kHz以上。高音揚(yáng)聲器的音圈直接黏結(jié)在音膜上，音膜的振動(dòng)較小，黏結(jié)處的膠黏劑膠量(即膠跡要薄)和硬度非常重要。為了探討膠黏劑固化時(shí)間對(duì)揚(yáng)聲器包絡(luò)線的影響，有人曾做過這樣一個(gè)試驗(yàn):中心膠、支片膠、防塵帽膠，分別按常規(guī)裝配，以樂泰快干膠互相搭配，目的是為了對(duì)比哪一部位黏結(jié)固化時(shí)間對(duì)包絡(luò)線的穩(wěn)定性影響最大。當(dāng)時(shí)為了方便，采用了手工注膠，膠量控制不十分均勻，結(jié)果裝配20個(gè)揚(yáng)聲器，就出現(xiàn)20條包絡(luò)線，但經(jīng)72h完全固化后再測(cè)試，結(jié)果差別不是很大，可見檢驗(yàn)揚(yáng)聲器的性能，一定要膠黏劑完全固化后才有可比性。同時(shí)，膠量的精度對(duì)產(chǎn)品的一致性非常重要。我們雖然使用自動(dòng)注膠機(jī)，膠量的控制比手工操作好，但由于車間環(huán)境的變化、冬天與夏天的溫差(如AB膠隨溫度變化，其黏度也隨之變化)、裝載膠黏劑的容器滿時(shí)和使用到最后的余量、供氣氣壓的穩(wěn)定性等，也影響膠量的控制。
用于黏結(jié)高音音膜的膠黏劑，固化后在保證黏結(jié)可靠性前提下，越硬音頻越寬，因?yàn)楦咭魮P(yáng)聲器的發(fā)音從音圈骨架傳出去，不存在能量吸收的問題。當(dāng)然，不同的產(chǎn)品，音膜的阻尼性可以補(bǔ)償，不需要太過要求膠黏劑的黏結(jié)，可以從音膜材料、音圈骨架材料的選用克服。
膠黏劑無論如何改善音質(zhì)，黏結(jié)可靠性永遠(yuǎn)放在首位，所以任何一種膠黏劑，在確認(rèn)其性能時(shí)，可靠性試驗(yàn)是關(guān)鍵，一般揚(yáng)聲器使用的膠黏劑不同其他產(chǎn)品，除了要檢測(cè)其黏結(jié)力外，最關(guān)鍵要做相應(yīng)的功率測(cè)試、耐溫性和跌落試驗(yàn)、冷熱沖擊試驗(yàn)等，以驗(yàn)證膠黏劑的適用性。
其他膠黏劑，如阻尼膠(也是一種丙烯酸酯類膠黏劑)對(duì)M型的全紙盆，假如其他設(shè)計(jì)已無法克服中頻谷點(diǎn)，使用阻尼膠可以很好地填平這一谷點(diǎn)，其原理是吸收從紙盆傳來的振動(dòng)能量，并減少邊緣共振產(chǎn)生的駐波;磁路膠，只要提供足夠的黏結(jié)力，就能承受沖擊力、剝離力并對(duì)磁路密封�？梢�，膠黏劑在揚(yáng)聲器中的作用。如果材料本身的特性無法去改善，可以使用膠黏劑來補(bǔ)救，但也不能只依賴膠黏劑。
早期揚(yáng)聲器生產(chǎn)上使用的各種膠黏劑只能依賴進(jìn)口，LOCTITE公司的快干膠是最早應(yīng)用的膠黏劑，如410、480及UV膠等一直在應(yīng)用，但單價(jià)太高。日本DENKA公司開發(fā)了一系列適合揚(yáng)聲器生產(chǎn)的膠黏劑，如G53AB中心膠，后來，隨著揚(yáng)聲器生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)膠黏劑的應(yīng)用越來越大。剛鋒企業(yè)是最早進(jìn)入揚(yáng)聲器膠黏劑生產(chǎn)臺(tái)灣廠之一，主要是磁路膠的改善及成本的降低。隨著膠黏劑的研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)的提高，如早期開發(fā)出來的磁路AB膠，對(duì)提高揚(yáng)聲器的生產(chǎn)效率及可靠性稱得上是一個(gè)質(zhì)的飛躍。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這類膠黏劑的合成工藝已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)越來越多專業(yè)的膠黏劑生產(chǎn)廠家從事?lián)P聲器膠黏劑的生產(chǎn)，如江蘇東禾電聲配件有限公司(臺(tái)灣廠商)主要生產(chǎn)揚(yáng)聲器配套的各種膠黏劑，磁路AB膠與其他膠黏劑都有開發(fā)及生產(chǎn);惠州恒大新材料科技有限公司(膠黏劑生產(chǎn)廠家)從事?lián)P聲器膠黏劑的開發(fā)也有很長時(shí)間，除常規(guī)的揚(yáng)聲器裝配膠黏劑外，還從事UV膠、普通硅膠、電子硅膠的研發(fā)和生產(chǎn);深圳天泰化學(xué)公司主要生產(chǎn)各種快干膠、UV膠、硅膠，性能雖沒有LOCTITE公司的產(chǎn)品好，但因是自主研發(fā)，對(duì)客戶的不同要求能迅速進(jìn)行改善并滿足其不同的產(chǎn)品要求。隨著環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，無毒、無苯類膠黏劑可以說是今后揚(yáng)聲器生產(chǎn)的主要選擇，廣州恒聲電聲配件有限公司提供的水性膠黏劑，用于橡膠邊的黏結(jié)效果比一般橡膠型膠黏劑好，最主要是以蒸餾水為主溶劑，無鹵、無苯，完全符合環(huán)保要求，對(duì)于溶劑類膠黏劑，敏感易變形的材料是一種很好的選擇。另外，該公司的環(huán)氧AB膠，用于PA類大功率揚(yáng)聲器的中心膠，最大可達(dá)500W的大功率產(chǎn)品，其缺點(diǎn)是固化時(shí)間相對(duì)長(與丙烯酸AB固化速度比較)，需要混合均勻，如果配合專用的自動(dòng)混合注膠設(shè)備，可以滿足大批量生產(chǎn)使用。
在日常膠黏劑的應(yīng)用中，除了揚(yáng)聲器裝配黏結(jié)可靠性外，為了保證揚(yáng)聲器性能達(dá)到要求，如SPL多了一個(gè)峰或谷太深等，需要使用膠黏劑來補(bǔ)救;電子PCB板、箱體組裝等也要求用膠黏劑，如東莞安盛電子材料有限公司生產(chǎn)的UL黃膠和UL熱熔膠，對(duì)PCB板、箱體的密封都較理想，特別是有安全規(guī)范要求的產(chǎn)品，這個(gè)供應(yīng)商對(duì)揚(yáng)聲器特殊用膠的開發(fā)能力較強(qiáng)，如AS水性膠，性能基本可達(dá)到3M公司的bond7要求;箱體的包皮和貼皮所用的膠黏劑，華威(上海)化工有限公司生產(chǎn)的溶劑性膠和水性膠效果都不錯(cuò)。目前各膠黏劑生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的不同系列膠黏劑都有其特點(diǎn)，有針對(duì)揚(yáng)聲器黏結(jié)可靠性的，有專門針對(duì)揚(yáng)聲器特點(diǎn)用膠黏劑去改善音質(zhì)的，有耳機(jī)小揚(yáng)聲器的膠黏劑，也有只生產(chǎn)箱體貼皮、裝飾類的膠黏劑。隨著社會(huì)分工越來越細(xì)，很多膠黏劑廠家都會(huì)集中精力研究某方面的用途，我們?cè)谶x用膠黏劑時(shí)，可根據(jù)揚(yáng)聲器的特點(diǎn)，完成相應(yīng)的可靠性試驗(yàn)，就會(huì)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的揚(yáng)聲器。
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