JP7234585B2 - スピーカー振動板及びスピーカー - Google Patents

Description

本発明は、スピーカー振動板に関する。

今日、耐湿性の向上、軽量化等を図る観点から木材に替えて合成樹脂を用いたスピーカー振動板が用いられている。一般に、このスピーカー振動板は射出成形によって形成される（特開昭６２－２５３３００号公報参照）。

特開昭６２－２５３３００号公報

前記公報に記載のスピーカー振動板は、コーン状であり、金型のキャビティの中央部（スピーカー振動板の底部に相当する部分）からキャビティ内に溶融樹脂を注入し射出成形することで得られる。

このスピーカー振動板は、キャビティ内に注入され、このキャビティ内を流動した樹脂が固化することで形成されるものである。そのため、このスピーカー振動板は、樹脂の流動に起因する分子配向性に基づく弾性率の異方性を制御し難い。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、本発明の課題は、弾性率の異方性をコントロールすることが容易なスピーカー振動板を提供することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、相分離する第１ポリマー及び第２ポリマーを含むスピーカー振動板である。

当該スピーカー振動板はコーン状であるとよい。

前記第１ポリマーがポリオレフィンで、かつ前記第２ポリマーがこのポリオレフィンと非相溶な熱可塑性樹脂であり、前記ポリオレフィン及び熱可塑性樹脂の一方が海相を構成し、他方がこの海相中に散在する島相を構成するとよい。

前記ポリオレフィン及び熱可塑性樹脂の融点の差としては２０℃以下が好ましい。

前記ポリオレフィンがポリメチルペンテンであるとよい。

前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマーであるとよい。

当該スピーカー振動板は、表層において前記島相が放射状に存在するとよい。

当該スピーカー振動板は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維をさらに含むとよい。

なお、本発明において、「融点」とは、ＪＩＳ－Ｋ７１２１：２０１２「プラスチックの転移温度測定方法」に準拠して示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される融点ピーク温度をいう。

本発明に係るスピーカー振動板は、第１ポリマー及び第２ポリマーが互いに相分離するので、第１ポリマー及び第２ポリマーの一方の分子配向に基づく弾性率の異方性を第１ポリマー及び第２ポリマーの他方によってコントロールすることができる。なお、「弾性率の異方性」とは、交差する方向において弾性率が異なることをいい、本発明に係るスピーカー振動板がコーン状である場合、径方向及び周方向における弾性率が異なることをいう。

本発明の一実施形態に係るスピーカー振動板の模式的正面図である。 図１のスピーカー振動板のＡ－Ａ線断面図である。 図１のスピーカー振動板の製造装置を示す模式図である。 Ｎｏ．１のスピーカー振動板を裏面側から撮影した写真である。 Ｎｏ．３のスピーカー振動板を裏面側から撮影した写真である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［スピーカー振動板］
図１及び図２のスピーカー振動板は、互いに相分離する第１ポリマー及び第２ポリマーを含む。

当該スピーカー振動板は、前記第１ポリマーがポリオレフィンで、前記第２ポリマーがこのポリオレフィンと非相溶な熱可塑性樹脂である。当該スピーカー振動板は、前記熱可塑性樹脂が海相１ａを構成し、前記ポリオレフィンがこの海相１ａ中に散在する島相１ｂを構成している。すなわち、当該スピーカー振動板は、前記第１ポリマー及び第２ポリマーをブレンドすることで、海相１ａと島相１ｂとに２相に相分離していている。

当該スピーカー振動板は、使用するスピーカーに合わせた形状に構成可能であり、図１及び図２ではコーン状である。また、当該スピーカー振動板のサイズは、使用するスピーカーに合わせて設定可能である。なお、当該スピーカー振動板は、例えばヘッドホン、イヤホン、携帯電子機器等に備えられる小型のスピーカー用であってもよい。

当該スピーカー振動板は、海相１ａ及び海相１ａ中に散在する島相１ｂを有する基材層１を備える。当該スピーカー振動板は、基材層１の単層体である。基材層１は、後述の射出成形によって形成可能である。基材層１は、金型のキャビティに接する表面側及び裏面側に設けられる一対のスキン層と、このスキン層間に設けられ、このスキン層とは分子配向の異なるコア層とを有していてもよい。なお、「表面側」とは、放音方向側をいい、「裏面側」とはその反対側をいう。

当該スピーカー振動板は、略均一な厚さを有する。当該スピーカー振動板の平均厚さＴの下限としては、５０μｍが好ましく、３００μｍがより好ましい。一方、当該スピーカー振動板の平均厚さＴの上限としては、８００μｍが好ましく、６５０μｍがより好ましい。前記平均厚さＴが前記下限に満たないと、当該スピーカー振動板の剛性が不十分となるおそれや、当該スピーカー振動板を射出成形により形成し難くなるおそれがある。逆に、前記平均厚さＴが前記上限を超えると、当該スピーカー振動板が不必要に重くなるおそれがある。なお、「平均厚さ」とは、任意の１０点の厚さの平均値をいう。

前記熱可塑性樹脂としては、例えば液晶ポリマー、ポリスチレン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン等が挙げられる。中でも、当該スピーカー振動板を射出成形によって形成する場合の金型のキャビティ内での流動性に優れ、分子配向性を制御しやすい液晶ポリマーが好ましい。

当該スピーカー振動板は、前記熱可塑性樹脂の分子配向性及びこの分子配向性に基づく弾性率の異方性等を前記ポリオレフィンによって調節している。

前記ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、ポリイソブチレン、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。中でも、金型のキャビティ内での流動性に優れると共に、側鎖が嵩高く低密度であり、当該スピーカー振動板の軽量化を促進可能なポリメチルペンテンが好ましい。

当該スピーカー振動板は、前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマーであり、かつ前記ポリオレフィンがポリメチルペンテンであることが特に好ましい。この組み合わせによると、液晶ポリマーが海相１ａを構成し、ポリメチルペンテンが島相１ｂを構成しやすい。また、この組み合わせによると、液晶ポリマーの方がポリメチルペンテンよりも金型のキャビティ内での流動性に優れていることから、前記スキン層における液晶ポリマーの含有割合が前記コア層における液晶ポリマーの含有割合よりも大きくなりやすいと考えられる。そのため、当該スピーカー振動板は、前記スキン層におけるポリメチルペンテンの含有割合を比較的小さくすることで、ポリメチルペンテンの成形収縮に起因する肉厚の変化を抑えやすいと考えられる。また、当該スピーカー振動板は、前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマーであり、かつ前記ポリオレフィンがポリメチルペンテンであることによって、後述するように表層において島相１ｂを放射状に点在させやすい。その結果、当該スピーカー振動板は、軽量化を促進しつつ、液晶ポリマーに起因する弾性率の異方性を島相１ｂによって調節しやすいと考えられる。加えて、ポリメチルペンテンは透明性に優れるので、海相１ａ及び島相１ｂのコントラストを高めて、海相１ａ及び島相１ｂを視覚的に把握しやすい。つまり、このように２相に相分離させることで、分子オーダーで相溶した１相とは異なり、海島状の相構造による特性を利用することができる。

液晶ポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）の下限としては、３，０００が好ましく、１０，０００がより好ましい。一方、前記数平均分子量（Ｍｎ）の上限としては、１００，０００が好ましく、８０，０００がより好ましい。前記数平均分子量（Ｍｎ）が前記下限に満たないと、当該スピーカー振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、前記数平均分子量（Ｍｎ）が前記上限を超えると、射出成形による成形性が不十分となるおそれがある。なお、「数平均分子量（Ｍｎ）」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより求められたポリスチレン換算の値をいう。

ポリメチルペンテンの数平均分子量（Ｍｎ）の下限としては、５，０００が好ましく、１５，０００がより好ましい。一方、前記数平均分子量（Ｍｎ）の上限としては、１，０００，０００が好ましく、５００，０００がより好ましい。前記数平均分子量（Ｍｎ）が前記下限に満たないと、当該スピーカー振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、前記数平均分子量（Ｍｎ）が前記上限を超えると、射出成形による成形性が不十分となるおそれがある。なお、当該スピーカー振動板は、表層における液晶ポリマーの含有割合を大きくしやすい観点から、ポリメチルペンテンの数平均分子量（Ｍｎ）が液晶ポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）よりも大きいことが好ましい。

基材層１（つまり、当該スピーカー振動板）における前記熱可塑性樹脂１００質量部に対する前記ポリオレフィンの含有量の下限としては、３０質量部が好ましく、４０質量部がより好ましく、５０質量部がさらに好ましい。一方、前記含有量の上限としては、８０質量部が好ましく、７０質量部がより好ましく、６０質量部がさらに好ましい。前記含有量が前記下限に満たないと、前記熱可塑性樹脂に起因する弾性率の異方性を調節し難くなるおそれがある。逆に、前記含有量が前記上限を超えると、当該スピーカー振動板の剛性が不十分になるおそれや、海相１ａ中に島相１ｂを均一分散させ難くなるおそれがある。

基材層１（つまり、当該スピーカー振動板）における前記ポリオレフィンの含有量の下
限としては、２０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。一方、基材層１における前記ポリオレフィンの含有量の上限としては、５０質量％が好ましく、４０質量％がより好ましい。前記含有量が前記下限に満たないと、弾性率の異方性を調節し難くなるおそれがある。逆に、前記含有量が前記上限を超えると、当該スピーカー振動板の剛性が不十分になるおそれや、海相１ａ中に島相１ｂを均一分散させ難くなるおそれがある。

基材層１（つまり、当該スピーカー振動板）における前記熱可塑性樹脂の含有量の下限としては、５０質量％が好ましく、６０質量％がより好ましい。一方、基材層１における前記熱可塑性樹脂の含有量の上限としては、８０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましい。前記含有量が前記下限に満たないと、当該スピーカー振動板の剛性が不十分になるおそれや、海相１ａ中に島相１ｂを均一分散させ難くなるおそれがある。逆に、前記含有量が前記上限を超えると、基材層１に前記ポリオレフィンを十分に含有させることができず、弾性率の異方性を調節し難くなるおそれがある。

前記ポリオレフィン及び熱可塑性樹脂の融点は略等しいことが好ましい。前記ポリオレフィン及び熱可塑性樹脂の融点の差の上限としては、２０℃が好ましく、１５℃がより好ましい。前記融点の差が前記上限を超えると、当該スピーカー振動板を射出成形により形成し難くなるおそれがある。なお、前記融点の差は小さい方が好ましく、その差の下限としては、０℃とすることができる。

当該スピーカー振動板は、前記ポリオレフィン及び熱可塑性樹脂を共に含むことで弾性率の異方性等の品質を調節可能である。そのため、当該スピーカー振動板は、強化繊維等の繊維成分を含まない構成とすることも可能である。一方、当該スピーカー振動板は、割れ等を防止する観点から強化繊維を含む構成とすることも可能である。当該スピーカー振動板が強化繊維を含む場合、この強化繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が好ましい。当該スピーカー振動板は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を含むことで、軽量化を図りつつ、意図しない割れを容易かつ確実に防止することができる。

当該スピーカー振動板がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を含む場合、前記熱可塑性樹脂１００質量部に対するポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量としては、例えば５質量部以上４０質量部以下とすることができる。

なお、当該スピーカー振動板は、本発明の効果を損なわない範囲で、着色剤、紫外線吸収剤等の他の成分を含んでいてもよい。

当該スピーカー振動板は、表層において島相１ｂが放射状に存在することが好ましい。表層において島相１ｂが放射状に存在する場合、島相１ｂは放射状に延在していてもよく、図１及び図２に示すように放射状に点在していてもよい。当該スピーカー振動板は、前記ポリオレフィン及び熱可塑性樹脂の金型のキャビティ内での流動性を制御することで、表層における島相１ｂの形状を調節することができる。当該スピーカー振動板は、表層において島相１ｂが放射状に延在する場合、径方向における弾性率と周方向における弾性率の差を比較的大きくしやすく、弾性率の異方性を高めやすい。一方、当該スピーカー振動板は、表層において島相１ｂが放射状に点在する場合、前記熱可塑性樹脂の分子配向性に基づく弾性率の異方性を小さくしやすい。なお、当該スピーカー振動板が前述のスキン層及びコア層を有する場合、「表層」とは、スキン層のことを意味する。また、当該スピーカー振動板が前述のスキン層及びコア層を有しない場合、「表層」とは、例えば当該スピーカー振動板の表面及び裏面からの深さが２０μｍ以下の領域をいう。

＜製造方法＞
次に、当該スピーカー振動板の製造方法について説明する。当該スピーカー振動板の製造方法は、互いに非相溶な第１ポリマー及び第２ポリマーを含む樹脂組成物（振動板形成用材料）を射出成形する工程（射出成形工程）を備える。前記第１ポリマーはポリオレフィンであり、前記第２ポリマーは熱可塑性樹脂である。

（射出成形工程）
前記射出成形工程は、例えば図３に示す射出成形装置１１を用いて行うことができる。この射出成形装置１１は、先端にノズル１２ａを有するシリンダー１２と、シリンダー１２に接続され、前記振動板形成用材料が投入されるホッパー１３と、シリンダー１２内に装着されるスクリュー１４と、ノズル１２ａの開口に連通するキャビティ１５ａが形成された金型１５とを有する。キャビティ１５ａは、当該スピーカー振動板の反転形状を有する。キャビティ１５ａは、当該スピーカー振動板の底部に相当する部分がノズル１２ａの開口に連通している。前記射出成形工程では、この底部に相当する部分からキャビティ１５ａ内に前記振動板形成用材料の溶融物を放射状に充填する。また、前記射出成形工程では、前記溶融物の充填後にキャビティ１５ａを冷却し、この溶融物を硬化させる。この溶融物が硬化した成形品が当該スピーカー振動板として構成される。

前記射出成形工程におけるシリンダー温度は前記ポリオレフィンの融点に対応して設定されることが好ましい。例えば前記ポリオレフィンがポリメチルペンテンである場合、シリンダー温度の下限としては、３００℃が好ましく、３１０℃がより好ましい。一方、前記シリンダー温度の上限としては、３５０℃が好ましく、３２０℃がより好ましい。前記シリンダー温度が前記下限に満たないと、前記ポリオレフィンの流動性が不十分となり、得られるスピーカー振動板の弾性率の異方性を前記ポリオレフィンによって適切に制御し難くなるおそれがある。逆に前記シリンダー温度が前記上限を超えると、当該スピーカー振動板の製造効率が低下するおそれがある。

＜利点＞
当該スピーカー振動板は、前記第１ポリマー及び第２ポリマーが互いに相分離するので、前記第１ポリマー及び第２ポリマーの一方の分子配向に基づく弾性率の異方性を前記第１ポリマー及び第２ポリマーの他方によってコントロールすることができる。

当該スピーカー振動板は、海相１ａを構成する熱可塑性樹脂の分子配向性に基づく弾性率の異方性を海相１ａ中に散在する島相１ｂによってコントロールすることができる。また、当該スピーカー振動板は、海相１ａ及び島相１ｂにより、弾性率の異方性を視覚的に把握しやすいことに加え、海相１ａ中に島相１ｂが散在することで意匠性を高めることができる。

当該スピーカー振動板の製造方法は、当該スピーカー振動板を容易に製造することができる。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該スピーカー振動板は、前記ポリオレフィンが海相を構成し、このポリオレフィンと非相溶な熱可塑性樹脂が海相中に散在する島相を構成してもよい。この場合、当該スピーカー振動板は、前記ポリオレフィンの分子配向性に基づく弾性率の異方性を前記熱可塑性樹脂によって調節することができる。また、この場合、基材層における前記ポリオレフィンの含有量としては、第一実施形態の基材層１における前記熱可塑性樹脂の含有量と同様とすることができる。また、前記ポリオレフィン１００質量部に対する前記熱可塑性樹脂の含有量としては、第一実施形態における熱可塑性樹脂１００質量部に対するポリオレフィンの含有量と同様とすることができる。さらに、当該スピーカー振動板がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維をさらに含む場合、前記ポリオレフィン１００質量部に対するポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量としては、第一実施形態における熱可塑性樹脂１００質量部に対するポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量と同様とすることができる。

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

［実施例］
［Ｎｏ．１］
熱可塑性樹脂としての液晶ポリマーと、この熱可塑性樹脂と非相溶なポリオレフィンとしてのポリメチルペンテンとからなる振動板形成用材料の射出成形によって基材層の単層体からなる平均厚さ４５０μｍのコーン状のＮｏ．１のスピーカー振動板を製造した。液晶ポリマーとしては、融点が２２０℃の上野製薬社製の「Ａ８１００」を用い、ポリメチルペンテンとしては、融点が２３２℃の三井化学社製の「ＲＴ３１」を用いた。Ｎｏ．１では、液晶ポリマー１００質量部に対するポリメチルペンテンの含有量を５６質量部とした。このスピーカー振動板の裏面側から撮影した写真を図４に示す。このスピーカー振動板は、液晶ポリマーによって構成される海相と、ポリメチルペンテンによって構成され、海相中に散在する島相とを有していた。このスピーカー振動板は、一対のスキン層及びこれらのスキン層間に設けられるコア層を有しており、図４に示すように、表層（スキン層）において島相が放射状に点在していた。

［Ｎｏ．２］
液晶ポリマー１００質量部に対するポリメチルペンテンの含有量を１００質量部とした以外、Ｎｏ．１と同様にして平均厚さ５００μｍのＮｏ．２のスピーカー振動板を製造した。このスピーカー振動板は、液晶ポリマーによって構成される海相と、ポリメチルペンテンによって構成され、海相中に散在する島相とを有していた。このスピーカー振動板は、一対のスキン層及びこれらのスキン層間に設けられるコア層を有しており、表層（スキン層）において島相が放射状に点在していた。

［比較例］
［Ｎｏ．３］
融点が２２０℃の液晶ポリマー（上野製薬社製の「Ａ８１００」）のみからなる振動板形成用材料を用いた以外、Ｎｏ．１と同様にして平均厚さ５００μｍのＮｏ．３のスピーカー振動板を製造した。このスピーカー振動板の裏面側から撮影した写真を図５に示す。図５に示すように、このスピーカー振動板は、表層において液晶ポリマーが放射状に配向していた。

［Ｎｏ．４］
融点が２３２℃のポリメチルペンテン（三井化学社製の「ＲＴ３１」）のみからなる振動板形成用材料を用いた以外、Ｎｏ．１と同様にして平均厚さ３９０μｍのＮｏ．４のスピーカー振動板を製造した。

＜密度＞
Ｎｏ．１～Ｎｏ．４のスピーカー振動板の密度［ｇ／ｃｍ^３］を測定した。この密度は、５ｍｍ×４０ｍｍの試験片を切り出し、さらに任意の３点の厚さの平均値によって平均厚さを算出することで試験片の体積を求めたうえ、算出した体積でこの試験片の重量を除することで求めた。この測定結果を表１に示す。

＜貯蔵弾性率＞
Ｎｏ．１～Ｎｏ．４のスピーカー振動板の２５０Ｈｚ及び１０００Ｈｚにおける径方向及び周方向の貯蔵弾性率［ＧＰａ］を測定した。この貯蔵弾性率は、Ｎｏ．１～Ｎｏ．４のスピーカー振動板について幅５ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの矩形状のサンプルを切り出し、Ｍｅｔｒａｖｉｂ社製の動的粘弾性測定装置（「ＤＭＡ＋１５０」）を用い、引っ張りモードにて温度２３±２℃で測定した。この測定結果を表１に示す。

＜評価結果＞
表１に示すように、Ｎｏ．１及びＮｏ．２のスピーカー振動板は、海相中に散在する島相を有しており、表層において島相が放射状に点在しているので、液晶ポリマーからなるＮｏ．３のスピーカー振動板に対して径方向の貯蔵弾性率に対する周方向の貯蔵弾性率の比を小さくすることで弾性率の異方性を小さく調節できている。また、Ｎｏ．１及びＮｏ．２のスピーカー振動板を比較すると、ポリメチルペンテンの含有量の小さいＮｏ．１のスピーカー振動板の方がより弾性率の異方性を小さく調節できている。さらに、Ｎｏ．１及びＮｏ．２のスピーカー振動板は、ポリオレフィンとしてポリメチルペンテンを用いることで、液晶ポリマーからなるＮｏ．３のスピーカー振動板よりも軽量化を図ることができている。

以上説明したように、本発明に係るスピーカー振動板は、異方性をコントロールすることが容易であるので、コーン状の振動板として好適に用いられる。

１ 基材層
１ａ 海相
１ｂ 島相
１１ 射出成形装置
１２ シリンダー
１２ａ ノズル
１３ ホッパー
１４ スクリュー
１５ 金型
１５ａ キャビティ

Claims (10)

1. 相分離する第１ポリマー及び第２ポリマーを含み、
   前記第１ポリマーがポリオレフィンで、かつ前記第２ポリマーがこのポリオレフィンと非相溶な熱可塑性樹脂であり、
   前記ポリオレフィン及び前記熱可塑性樹脂の一方が海相を構成し、他方がこの海相中に散在する島相を構成するスピーカー振動板。
2. 前記熱可塑性樹脂１００質量部に対する前記ポリオレフィンの含有量は、８０質量部以下である請求項１に記載のスピーカー振動板。
3. 前記スピーカー振動板は、繊維成分を含まない請求項１又は請求項２に記載のスピーカー振動板。
4. ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維をさらに含む請求項１又は請求項２に記載のスピーカー振動板。
5. コーン状である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスピーカー振動板。
6. 前記ポリオレフィン及び前記熱可塑性樹脂の融点の差が２０℃以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスピーカー振動板。
7. 前記ポリオレフィンがポリメチルペンテンである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のスピーカー振動板。
8. 前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマーである請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のスピーカー振動板。
9. 表層において前記島相が放射状に存在する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のスピーカー振動板。
10. 相分離する第１ポリマー及び第２ポリマーを含み、
    前記第１ポリマーがポリオレフィンで、かつ前記第２ポリマーがこのポリオレフィンと非相溶な熱可塑性樹脂であり、
    前記ポリオレフィン及び前記熱可塑性樹脂の一方が海相を構成し、他方がこの海相中に散在する島相を構成するスピーカー振動板
    を備えるスピーカー。
    

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