JPH0484600A - 音響振動板の製造方法 - Google Patents

音響振動板の製造方法

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JPH0484600A
JPH0484600A JP2199407A JP19940790A JPH0484600A JP H0484600 A JPH0484600 A JP H0484600A JP 2199407 A JP2199407 A JP 2199407A JP 19940790 A JP19940790 A JP 19940790A JP H0484600 A JPH0484600 A JP H0484600A
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和廣 渡辺
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、スピーカー、マイクロフォン等の音響機器
等に使用される音響振動板の製造方法に関する。
従来の技術 近年、音響機器のディジタル化が進行し、スピーカー等
の振動板に対する要求性能はまずまず厳しくなっている
。たとえば、外力による変形が少なく音の歪みが小さい
こと、再生音域が広く明瞭な音質が出せることが求めら
れており、そのためには軽く、しかも弾性率、剛性に優
れていることが要求されている。この事を具体的な物性
値の条件としてまとめると、 ■ヤング率(E)が大きいこと、 ■密度(ρ)が小さいこと、 ■音速(音波の伝搬速度■)が大きいこと、■振動の内
部損失(tanδ)が適当であること、■強度が大きい
こと、 ■任意の形状に成形が可能であること、などである。た
だし、V、E、  ρの間には、V−(E/ρ)1″ の関係がある。もちろん、これらの条件以外に、製造が
容易であること、熱や湿度などの外部条件に対して安定
であることが要求されていることは言うまでもない。
振動板材料としては、従来、紙、プラスチック、アルミ
ニウム、チタン、ヘリリウム、ポロン、シリカ等がその
素材として用いられてきた。これらは、単独であるいは
ガラス繊維や炭素繊維などとの複合体として使用された
り、金属合金などと言った形で使用されたりしてきた。
しかしながら、紙やプラスチックは、ヤング率や密度、
音速などの特性が振動板として十分ではなく、特に高周
波数帯域での周波数特性が著しく劣るものであって、ツ
イータ、スコーカ−等の振動板としては明瞭な音質を得
ることが困難であった。また、アルミニウム、マグネシ
ウム、チタンなどは、音速はかなり優れているものの、
振動の内部損失が小さいため、高周波共振現象を生し、
これもまた高周波振動板としては不十分な特性しか得ら
れていなかった。一方、ポロン、ヘリリウム等は、上記
の素材に比べ優れた物性値を有しているために、振動板
として良質の音質を発現する事が出来る。しかしながら
、ポロンやヘリリウムは、極めて高価で、しかも著しく
加工性が劣っていると言う欠点を有している。
以上のような従来の振動板材料の持つ欠点を克服し優れ
た高周波特性を有しかつ良質の音色の再現を目指して、
炭素材料を用いた振動板の開発が行われている。これは
、炭素(グラファイト)の持つ優れた物性値を活かして
、これを振動板として使用するものである。この様な振
動板材料を得る方法には、つぎのようなものがある。
(])黒鉛粉末と高分子樹脂を複合一体化する方法。
(2)黒鉛粉末と高分子樹脂を複合一体化したのち焼結
して黒鉛/炭素複合型とする方法。
(3)高分子を熱処理により炭素化する方法。
これらのうち、(+)の方法により得られる代表的なも
のとして、塩化ビニル樹脂をマトリックスとしてこれに
黒鉛粉末を複合させた振動板がある。
これは優れた性質を有する振動板よして知られている。
(2)の方法としては、原油分解ピッチの液晶成分に黒
鉛粉末を混合させて熱処理炭化する方法や、黒鉛粉末に
これを結合するバインダーを加えて熱処理炭化する方法
がある。後者の場合、バインダーを炭化する際には、熱
硬化性樹脂のモノマーまたは初期重合物を、加熱時に分
解し相互に反応して架橋硬化する官能基を有する熱可塑
性樹脂と併せて熱処理炭化する方法等が知られている。
これらの方法は、有機材料としての炭素収率を高め、熱
処理時における収縮、変形を防止することを目的として
開発されたもので、優れた特性の振動板を得ることが出
来る。
しかし、(1)の方法による振動板は、湿度、温度特性
に劣り、30°C以上ではその振動特性は著しく劣化し
てしまう。
(2)の方法は、いずれも複雑な製造工程を必要とし、
工業的には量産を行う場合に著しく不利なものであった
。即ち、例えば、製造工程面では、原料として用いる原
油分解ピッチ及びその液晶成分を工業的に得るためには
高温熱処理や溶剤分別抽出等の極めて複雑な工程が必要
である点で問題があり、量産面では、黒鉛粉末とバイン
ダー樹脂を高度の剪断力を有する混練機を用いて十分に
混練し、メカノケミカル反応により襞間された黒鉛結晶
とバインダー樹脂を相互に強固に親和分散させ黒鉛の結
晶面をシーI・の面方向に配向させると言う高度な技術
が必要である点で問題があった。しかも、これらの方法
によって得られた振動板は、従来にない極めて優れた特
性を有しているとは言うものの、その特性は現在最高特
性であると言われるヘリリウムより僅かに劣り、黒鉛単
結晶の理論弾性率1020GPaには遥かに及ばないも
のであった。
(3)の方法では、従来のプラスチックフィルムはいず
れも難黒鉛化材料であるため、当初予想したほどの特性
は得られなかった。しかも、用いられたプラスチック材
の炭素収率が低く、熱処理時の寸法収縮が大きく、変形
、ひび割れなどがしばしば生してしまうと言う欠点があ
った。すなわち、この方法では、任意の形状に成形した
り、十分な品質管理に耐え、しかも優れた特性を有する
振動板を得ることは困難であった。
発明が解決しようとする課題 そこで、発明者らは、(3)の方法での欠点を解決する
ために、特定の高分子を不活性ガス中で熱処理すること
によりグラファイトを得て、これを振動板として用いる
ことを提案した。
しかし、この方法により得られるグラファイトは、厚さ
が薄いこと、さらに熱処理時の寸法収縮がまだまだ大き
く、変形、ひび割れなども生じてしまうこと、そのため
に任意の形状に成形する事が不可能であること等の問題
を有していた。その結果、この方法では、平板状の振動
板しか作製出来ず、強度的にも単体では音響振動板とし
て用いることが出来ないと言う欠点を有していた。
このような事情に鑑み、この発明は、発明者らが開発し
たグラファイト振動板の持つ欠点を解消し、非常に簡単
な方法で任意の形状に加工出来て、しかも従来のどの様
な振動板よりも優れた特性を有するグラファイト製の振
動板を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 前記目的を達成するため、請求項1〜3記載の発明にか
かる音響振動板の製造方法では、芳香族ポリイミド、ポ
リオキサジアゾール、芳香族ポリアミドのうちの少なく
とも一つからなる高分子フィルムを熱処理しグラファイ
ト化する際、2000℃以上の温度域で加圧成型を行う
ようにしている。
また請求項4記載の発明にかかる音響振動板の製造方法
では、芳香族ポリイミド、ポリオキサジアゾール、芳香
族ポリアミドのうちの少なくとも一つからなる高分子フ
ィルムを熱処理して得たグラファイトフィルムを、20
00°C以」二の温度域で加圧成型を行うようにしてい
る。
成型工程で付けられる形状は、請求項2のように、ドー
ム状(真球曲面に限らず楕円曲面もある)、あるいは、
コーン状とすることが好ましい。
また、請求項3のように、高分子フィルムに張力をかけ
ながら加圧成型することが好ましい。
この発明で使われる芳香族ポリイミド、ポリオキサジア
ゾール、芳香族ポリアミドには下記のような化合物が例
示される。
芳香族ポリイミド ここでR,は、 R2は、 この発明では高分子フィルムを熱処理してグラファイト
化するのであるが、熱処理の際、2000°C以上の温
度域に達するようにする。2000°C未満だと適切な
グラファイト化が困難だからである。
加圧成型は2000°C以上の温度域で行う。2000
°C未満ではフィルムは未だ実質的にハードカーボンの
状態にあり、加圧成型によって破損してしまう。
2000°C以上の温度域ではグラファイト化に伴い柔
軟性が出てきて、加圧成型できるようになる。逆に言う
と、2000°C未満の温度域では実質的に圧力を印加
しないようにすることが望ましい。ここで、実質的に圧
力を印加しない状態とは、たとえば、成型のための治具
の自重だけによる程度の圧力がかかった状態を指してい
る。
加圧成型のための圧力は、フィルム厚みにもより、厚い
ものほど高圧力が必要である。具体的には1枚のフィル
ム当たりの圧力の大きさは、2571m以下の厚みの場
合で0.2kg/ci以上、25μmを越える厚みの場
合で1.0kg/cr1以上程度は普通必要である。こ
れ以下の圧力だとドーム状やコーン状成形体に皺が入る
加圧成型の際、フィルムに張力をかけることが好ましい
。張力をかける方法には、熱処理中のフィルムを横方か
ら引っ張る方法、高分子フィルムを枠に固定し熱処理に
よりフィルム収縮により自然と張力がかかるようにする
方法が挙げられる。
作用 この発明の音響振動板の製造方法では、グラフアイl−
化の熱処理における2000°C以上の温度域というフ
ィルムに柔軟性の出る段階で加圧成型を行うだめ、例え
ば、ドーム状、コーン状といった適切な形状の音響振動
板を得ることができる。また、高分子フィルムは、芳香
族ポリイミド、ポリオキサジアゾール、芳香族ポリアミ
ドというグラファイト化の容易な材料であるため、優れ
たグラファイト製振動板が得られる。
発明者らは、平面型グラファイト製振動板では中々十分
な性能を発揮できないため、様々な検討の結果、例えば
、ドーム状、コーン状といった適切な形状の音響振動板
が得られる方法を見出すことができたのである。
また、高分子フィルムに張力をかけながら加圧成型する
と、グラファイト化がより促進され音響特性の優れたグ
ラファイト振動板が得られるようになる。
得られた振動板は、スピーカー、マイクロフォン等に使
うことができる。
実施例 以下、この発明の詳細な説明する。もちろん、この発明
は、下記の実施例に限らない。
実施例1〜4 厚み25μm(実施例1)、5011m(実施例2)、
75μm(実施例3)、125μm(実施例4)のポリ
イミドフィルム(東レーデュポン株式会社製 商品名 
カプトン)それぞれを、直径:30世、R25胴のドー
ム状部を有するカーボン製成型治具で挟み、ホットプレ
ス炉(中外炉工業型GI5X]、5+1T−BCP −
HP15)を用い、アルゴン雰囲気中、20°C/分の
昇温速度で2800°Cまで昇温し、その後10kg/
cfflの圧力を印加し2時間保持し、ドーム状音響振
動板を得た。
実施例5 厚み50μmのポリアミドフィルムを用いるようにした
他は実施例1と同様にして、ドーム状音響振動板を得た
実施例6 厚み50μmのポリオキサジアゾールフィルムを用いる
ようにした他は実施例1と同様にして、ドーム状音響振
動板を得た。
実施例7 厚み50μmのポリアミドフィルムを超高温炉(進成電
炉製作所製45−6型)を用いてアルゴン雰囲気中で2
800℃の熱処理を行いグラファイトフィルムを得、こ
のフィルムをさらに実施例1と同様の手法、条件により
ホットプレス炉で加圧成型を行い、ドーム状の音響振動
板を得た。
実施例8 厚み50μmのポリオキサジアゾールフィルムをグラフ
ァイト製の枠に固定し、ホットプレス炉(中外炉工業型
G15X1511T−B−GP・1IP15)を用い、
アルゴン雰囲気中、20°C/分の昇温速度で2800
°Cまで昇温し、その後、直径: 30mm、 R25
mmのドーム状部を有するカーボン製成型治具で、10
kg/Cdの圧力を印加して2時間保持し、ドーム状音
響振動板を得た。
実施例1〜8の音響振動板について、東洋精器製ダイナ
ミックモジュラスクーを用いて物性値(音速、内部損失
)を測定した。さらに、ボイスコイルを取り付け、(再
生)限界周波数を測定した。測定結果を第1表に示す。
なお、実施例1〜4の音響振動板の一部を切り出し、走
査型電子顕微鏡(日本電子製 T −300型)で断面
を観察したところ、グラファイト特有の層状構造が見ら
れた。
(以下余白) 第 表 ファイト製振動板が得られる。
請求項2の音響振動板の製造方法では、加えて、得られ
る振動板の形状がコーン状あるいはドーム状であるため
、より音響特性の良いグラファイト製振動板が得られる
請求項3の音響振動板の製造方法では、加えて、グラフ
ァイト化が十分に進んだより音響特性の良いグラファイ
ト製振動板が得られる。
代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名第1表にみ
るように、実施例1〜8の音響振動板は従来にない優れ
た音響特性を有するものとなっている。
発明の効果

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)芳香族ポリイミド、ポリオキサジアゾール、芳香
    族ポリアミドのうちの少なくとも一つからなる高分子フ
    ィルムを熱処理しグラファイト化する際、2000℃以
    上の温度域で加圧成型を行うようにする音響振動板の製
    造方法。
  2. (2)成型工程で付ける形状が、ドーム状、あるいは、
    コーン状である請求項1記載の音響振動板の製造方法。
  3. (3)高分子フィルムに張力をかけながら加圧成型する
    ようにする請求項1または2記載の音響振動板の製造方
    法。
  4. (4)芳香族ポリイミド、ポリオキサジアゾール、芳香
    族ポリアミドのうちの少なくとも一つからなる高分子フ
    ィルムを熱処理して得たグラファイトフィルムを、20
    00℃以上の温度域で加圧成型を行うようにする音響振
    動板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7351443B2 (en) 2003-06-02 2008-04-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electron-emmiting material and manufacturing method therefor

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