JPH0533248A - 複合板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】スピーカとしての特性に優れており、しかも加
工性に優れているスピーカ用振動板ならびに電磁性シー
ルド性と加工性に優れた複合板を得る。 【構成】複合板は、金属メッキされた炭素繊維と金属メ
ッキされた熱融着性繊維が互いに該メッキ金属で接合さ
れたシートに、合成樹脂が含浸されたものである。 【効果】この複合板は、スピーカ用振動板または電磁シ
ールド材として有用であり、スピーカ用振動板として
は、軽量で強度が大きく、大出力時に破損せず、応答性
が向上されるとともに、共振鋭度Ｑが小さくなって振動
がすぐに減衰するという優れた音響特性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合板およびその製造
方法に関する。さらに詳しくはスピーカ用振動板あるい
は電磁シールド材として有用な複合板およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピーカ用振動板の材料あるいは電磁シ
ールド材として有用な複合板としては、種々の素材が提
案されている。その中で、無機質を中心としたこの種振
動板材料の代表的なものとしては、アルミニウム、チタ
ニウム、ジュラルミン、ベリリウム等の金属、あるいは
カーボン、アルミナ、珪素、窒化珪素等の無機高強度繊
維、さらに雲母、石綿などが挙げられる。従来から、こ
れらの材料を、単体で、あるいは複合、積層、コーティ
ングなどの形態をとって使用している。そして、これら
は一般に、そのヤング率、密度、音速、共振鋭度、剛
性、抵抗などの音響物理定数に着目して、音響特性との
兼ね合いにより、単体およびマトリックスと共に複合物
質として用いられる。上記材料は、主に紙では得られな
い剛性面で優れ、ドーム振動板として利用される。

【０００３】また電磁シールド材としては、従来普通に
鉄材が用いられていたが重量物であり、腐食の進行を免
れ得ないといった欠点の解決が古くから求められてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スピーカ用振動板に関
しては従来公知の材料は、金属材に関しては、その密
度、共振鋭度が高いことから、高域での共振、周波数特
性の乱れ、能率の低下、金属固有音を発するなどの欠点
を有し、さらに加工性の悪さから均一な形状の振動板を
得られないなどの欠点がある。また無機質高強度繊維に
関しては、炭素、アルミナなど単体では振動板として利
用できず、パルプ、金属、樹脂ゴムなどのマトリックス
材を用いることが必要であり、このマトリックス材によ
る特性劣化、混合比の限界、マトリックス材との密着性
の悪さなどが影響し、飛躍的な特性向上は期待できな
い。

【０００５】また電磁シールド材として従来汎用の鉄材
では、大容量のものから微小容量のものまで任意複雑な
形状に容易に対応することがほとんど不可能であった。

【０００６】本発明はこのような欠点に対処するもの
で、軽量かつ取扱い容易な電磁シールド材によって必要
な場所に適合して十分な機能を発揮する電磁シールドが
完成される。

【０００７】なお、本発明者は多年炭素繊維シートの開
発研究に従事し、高導電性炭素繊維シートとして有効な
空隙率の大きな金属被覆炭素繊維シートおよび金属シー
トを開発した（特願平２−２４８０３８号）。

【０００８】本発明は、これら新規な金属被覆炭素繊維
シートおよび金属シートを原料としてさらに加工し、新
しい用途を見出したものである。

【０００９】すなわち本発明の目的は、スピーカとして
の特性に優れており、しかも加工性に優れているスピー
カ用振動板ならびに電磁性シールド性と加工性に優れた
複合板およびその製造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属メッキさ
れた炭素繊維と金属メッキされた熱融着性繊維が互いに
該メッキ金属で接合されたシートに、合成樹脂が含浸さ
れていることを特徴とする複合板である。

【００１１】また本発明は、炭素繊維を熱融着繊維で融
着し保形しているシートに金属メッキをすることによ
り、金属メッキされた炭素繊維と金属メッキされた熱融
着性繊維がメッキ金属で互いに接合された金属メッキシ
ートを製造し、得られた金属メッキシートに合成樹脂を
含浸したのち成形することを特徴とする複合板の製造方
法である。

【００１２】また本発明は、中空金属繊維が互いに該繊
維と同じ金属で接合された金属シートに合成樹脂が含浸
されていることを特徴とするスピーカ用振動板である。

【００１３】また本発明は、炭素繊維を熱融着繊維で融
着し保形しているシートに金属メッキをして、金属メッ
キされた炭素繊維と金属メッキされた熱融着性繊維が該
メッキ金属で互いに接合された金属メッキシートを製造
し、得られた金属メッキシートを加熱することにより前
記炭素繊維および熱融着繊維を除去して、中空金属繊維
が互いに該中空金属繊維と同じ金属で接合された中空金
属繊維シートを製造し、得られた中空金属繊維金属シー
トに合成樹脂を含浸したのち成形することを特徴とする
複合板の製造方法である。

【００１４】

【作用】請求項１に示す本発明は、金属メッキされた炭
素繊維と金属メッキされた熱融着性繊維が互いにメッキ
金属で接合されたシートに合成樹脂を含浸した複合板で
ある。金属としては最も普通にはＮｉが用いられ、この
複合板はスピーカ用振動板として極めて好適である。

【００１５】スピーカの振動板としては、（ａ）応答性
が良好であり、しかも（ｂ）振動がすぐに減衰すること
が必要である。本発明では、密度ρが小さく、またヤン
グ率Ｅは金属に近い値であるので、比弾性率Ｅ／ρを、
たとえば金属などのように比較的大きい値とすることが
できる。このように、ヤング率Ｅの値を維持しつつ、密
度ρを低くすることができる。これによって従来の金属
製振動板に比べて、厚みを稼ぐことができる。このよう
にして応答性が良好であるとともに、軽量であって強度
が大きく、大出力時に破損しないようにすることができ
るようになる。また本発明では、振動がすぐに減衰する
ようにするために、共振鋭度Ｑが小さくでき、これによ
って残留音がなくなり、歯切れがよい音が発生される。

【００１６】さらにまた上述のようにヤング率Ｅを維持
しつつ、厚みｔを大きくすることによって、ステイフネ
スＳを、

【００１７】

【数１】Ｅｔ³ ≒ Ｓ の関係から向上することができる。このようにして、低
密度高剛性の特性が優れたスピーカ用振動板を得ること
ができる。スピーカ用振動板の形状は、成形によって、
たとえばコーン状とすることができる。

【００１８】本発明によれば、炭素繊維上へのＮｉなど
の金属メッキ層の厚み、バインダの量、成形時の圧縮条
件などを選定することによって、完成された振動板の密
度、ヤング率、ステイフネスおよび音速などの音響物理
特性を制御することができ、特に炭素繊維上へのメッキ
層の厚みおよび成形条件を選定することによって、内部
エネルギ損失ｔａｎ δ の制御を行うことができ、また
低共振特性を得ることができる。

【００１９】すなわち硬質振動板から軟質振動板まで広
範囲な物理特性を可能にし、特に必要なヤング率を保持
し、内部エネルギ損失の大きい振動板を保つことができ
るので実用的利益は大きい。

【００２０】請求項２に示す本発明は、請求項１に示す
複合板の製造方法である。すなわち炭素繊維を熱融着繊
維で融着し保形しているシートに金属メッキをすること
により、金属メッキされた炭素繊維と金属メッキされた
熱融着性繊維がメッキ金属で互いに接合された金属メッ
キシートを製造し、得られた金属メッキシートに合成樹
脂を含浸したのち成形することを特徴とする複合板の製
造方法である。

【００２１】その製造方法を例示すれば、炭素繊維３０
〜９０部と熱融着性繊維７０〜１０部とからなる均一な
混綿１００部を炭素繊維および熱融着性繊維のいずれを
も通過させない網目のメッシュ上に吹付け、メッシュの
下方から吸引してメッシュ上に混綿シートを作成し、乾
燥機にて熱融着性繊維の表面の少なくとも一部が溶融す
る温度、たとえば、１３０〜１６０℃程度に加熱して、
目付け２０〜１００ｇ／ｍ² 程度で、空隙率９０〜９９
％のシートを得る。

【００２２】このようにして得られた炭素繊維シートに
おいては、前記従来の炭素シートの場合とは異なって、
炭素繊維の周囲には、導電性を低下させる接着剤が存在
しない。したがって、本発明シートにおいては、熱融着
性繊維相互が強固に融着して網目構造を形成しており、
炭素繊維と熱融着性繊維とは点的な接触部のみで接合さ
れ、炭素繊維相互が多数点で直接接触する構造となって
いる。その結果、炭素繊維相互の直接接触により体積抵
抗が低下し、かつ熱融着性繊維相互による強固な網目構
造が引張り強度を改善している。

【００２３】本願発明で使用する炭素繊維は、特に限定
されず、石炭ピッチ系、石油ピッチ系、ＰＡＮ系、フェ
ノール樹脂系、レーヨン系などのいずれであってもよ
い。これらを原料とする炭素繊維の概念には、不融化・
耐炎化処理された炭素繊維および高温で処理された黒鉛
化繊維も含まれる。また、その寸法なども特に限定され
るものではないが、通常繊維径５〜１００μ程度（より
好ましくは、７〜１８μｍ程度）、繊維長さ５〜１００
ｍｍ程度（より好ましくは、１０〜８０ｍｍ程度）のも
のを使用する。

【００２４】本発明で使用する熱融着繊維としては、溶
融温度が１３０〜２５０℃程度のものであれば、特に限
定されるものではない。このような熱融着繊維材料とし
ては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリロニ
トリルなどの溶融温度の高いものが用いられる。これら
の中でも、ポリエステルは、たとえば、１６５℃程度の
溶融温度を有するもので、極めて好適である。

【００２５】熱融着繊維の寸法なども特に限定されるも
のではないが、通常繊維径６〜３０μｍ程度（より好ま
しくは、１０〜２５μｍ程度）、繊維長さ３〜１００ｍ
ｍ程度（より好ましくは、１０〜６０ｍｍ程度）のもの
を使用する。

【００２６】本発明は上述したように、金属メッキされ
た炭素繊維と金属メッキされた熱融着繊維がメッキ金属
で互いに接合された金属メッキシートを製造し、得られ
た金属メッキシートに合成樹脂を含浸したのち成形して
樹脂複合材とするものである。

【００２７】請求項３には請求項１に示す金属メッキさ
れた炭素繊維と金属メッキされた熱融着性繊維が互いに
メッキ金属で接合し、炭素繊維と熱融着性繊維が脱炭さ
れて最終的に中空金属が接合した金属シートに合成樹脂
を含浸した複合板である。この複合板も請求項１に示す
ものと全く同様の用途に適合する。特にスピーカ用振動
板として優れた特性を示す。

【００２８】請求項５には請求項３に示すスピーカ用振
動板などの複合板の製造方法を示す。すなわち炭素繊維
を熱融着性繊維で融着し保形しているシートに金属メッ
キをして、金属メッキされた炭素繊維と金属メッキされ
た熱融着性繊維が該メッキ金属で互いに接合された金属
メッキシートを製造し、得られた金属メッキシートを加
熱することにより前記炭素繊維および熱融着繊維を除去
して、中空金属繊維が互いに該中空金属繊維と同じ金属
で接合された中空金属シートを製造し、得られた中空金
属シートに合成樹脂を含浸したのち成形する複合板の製
造方法である。これは、請求項２に示す金属メッキシー
トを加熱することにより、炭素繊維および熱融着繊維を
除去して中空金属繊維が接合した中空金属繊維シートを
作成する点が請求項２とは異なる。加熱におる脱炭素処
理は、たとえば金属メッキシートを水分の存在下で約１
０００℃で加熱して炭素繊維および熱融着性繊維をガス
化することによって行うことができる。得られた中空金
属シートに合成樹脂を含浸して成形する。

【００２９】複合板およびスピーカ用振動板において、
金属としてはＮｉまたはＣｏ等が使用できるが、Ｎｉが
最も普通的であるのでＮｉを規定したものである。

【００３０】

【実施例】

実施例１ 長さ８０ｍｍ、径１３μｍのピッチ系黒鉛化炭素繊維
（商標“ドナカーボＳ”、ドナック（株）製）９０部と
長さ５１ｍｍ、径１７μｍのポリプロピレン繊維（チッ
ソ（株）製）１０部とを撹拌混合し、エアーレイ法によ
るランダムウェブカードでメッシュ上に空気で混合物を
吹き付け、下方から吸引して、目付け４０ｇ／ｍ² の混
綿シートを作成した後、１５０℃で加熱して、炭素繊維
シートを得た。

【００３１】得られたシートの体積抵抗は０．０５Ωｃ
ｍであり、引張り強度は０．５ｋｇｆ／２ｃｍ幅であっ
た。

【００３２】次いで、ホウ酸４０ｇ／リットル、塩化ニ
ッケル４５ｇ／リットルおよび硫酸ニッケル３３０ｇ／
リットルを溶解したワット浴中で、幅８０ｍｍ×長さ１
３０ｍｍの大きさの炭素繊維シートの一端に前処理なし
に２０Ａの電流を３０秒間通電することにより、電解ニ
ッケルメッキを施すことが可能であり、均一なニッケル
メッキ層（メッキ面積８２％）が形成された。この条件
下で５０％以上のメッキ面積が得られ、無触媒でニッケ
ルメッキ被覆層を形成することができた。

【００３３】その後、Ｎｉメッキされたシート１重量部
に対してエポキシ樹脂１重量部の割合でそのエポキシ樹
脂を含浸した後、加熱成形した。Ｎｉメッキ層の厚みが
０．２μｍと４．０μｍのものをそれぞれＡ，Ｂとする
と、表１の特性を示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例２ 実施例１と同様の方法によりニッケルメッキ被覆層を形
成した。その後、脱炭素処理することにより、空隙率９
０％のニッケルシートを得た。その後、Ｎｉメッキされ
たシート１重量部に対してエポキシ樹脂１重量部の割合
でエポキシ樹脂を含浸した、加熱成形した製品のＮｉ層
の厚みが０．２μｍと４．０μｍのものをそれぞれＣ，
Ｄとすると表２の特性を示した。

【００３６】

【表２】

【００３７】比較例として、チタン板、およびジュラル
ミン板の特性を表３に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】この表１および表３から明らかなように、
本発明に従う振動板Ａ，Ｂは、金属質炭素系でありなが
ら、いわゆる金属振動板に匹敵し、その共振鋭度Ｑを充
分小さくすることができ、いわゆるソフト振動板に匹敵
する特性を有する。ソフト振動板というのは、紙のよう
に共振がなくて、素早く止まる特性を有する振動板であ
る。

【００４０】また本発明の振動板は、メッキを施さない
炭素繊維入り振動板に比較して、たとえば約５倍強の強
度を有し、かつ、内部エネルギ損失ｔａｎ δ を３〜４
倍大きくできることが、本件発明者の実験によって確認
された。

【００４１】実施例３，４ 次に実施例１，２の製法に従ってニッケル厚さ１．５ｍ
ｍのニッケル被覆炭素繊維を製造した。

【００４２】実施例１に基づくニッケル被覆炭素繊維の
電磁波シールド特性を実施例３として図１（電界強度）
および図２（磁界強度）として示される。また実施例２
に基づく同様特性を実施例４として図３および図４に示
す。これらはいずれも近似の傾向を示し、いずれもが優
れた電磁シールド特性を有することが確認された。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、軽量かつ
取扱い容易であり腐食が生じない複合板を実現すること
ができる。したがって電磁シールド材として好適に用い
ることができる。さらにスピーカ用振動板として、ヤン
グ率は金属に近い大きい値であり、したがって比弾性率
Ｅ／ρが金属並みに大きい値であり、したがって軽量で
強度が大きく、したがって大出力時に破損することを防
ぐことができ、応答性が良好なスピーカ用振動板が実現
される。またこのような振動板は、内部エネルギ損失が
ｔａｎ δ が大きく、そのためすぐに減衰が行われ、共
鳴が早く止まり、こうして共振鋭度Ｑが小さく、歯切れ
がよい音が発生される。一般的に、スピーカ用振動板と
しては、金属のように敏感に振動するとともに、その振
動が急に止まるという２つの性質を有する材料から成る
ことが望ましく、本発明はこのような性質を有してい
る。こうして優れた音響特性を有するスピーカ用振動板
が実現し、その加工性が容易であるという効果が達成さ
れる。

【００４４】また、本発明にかかる複合板は軽量で電磁
シールド効果に優れているので、電磁シールド材として
種々の形状に加工して用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例３の電界強度特性を示すグラフ
である。

【図２】本発明の実施例３の磁界強度特性を示すグラフ
である。

【図３】本発明の実施例４の電界強度特性を示すグラフ
である。

【図４】本発明の実施例４の磁界強度特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 振動板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属メッキされた炭素繊維と金属メッキ
   された熱融着性繊維が互いに該メッキ金属で接合された
   シートに、合成樹脂が含浸されていることを特徴とする
   複合板。
2. 【請求項２】 炭素繊維を熱融着繊維で融着し保形して
   いるシートに金属メッキをすることにより、金属メッキ
   された炭素繊維と金属メッキされた熱融着性繊維がメッ
   キ金属で互いに接合された金属メッキシートを製造し、
   得られた金属メッキシートに合成樹脂を含浸したのち成
   形することを特徴とする複合板の製造方法。
3. 【請求項３】 中空金属繊維が互いに該繊維と同じ金属
   で接合された金属シートに合成樹脂が含浸されているこ
   とを特徴とするスピーカ用振動板。
4. 【請求項４】 金属がニッケルであることを特徴とする
   請求項１記載の複合板または請求項３記載のスピーカ用
   振動板。
5. 【請求項５】 炭素繊維を熱融着繊維で融着し保形して
   いるシートに金属メッキをして、金属メッキされた炭素
   繊維と金属メッキされた熱融着性繊維が該メッキ金属で
   互いに接合された金属メッキシートを製造し、得られた
   金属メッキシートを加熱することにより前記炭素繊維お
   よび熱融着繊維を除去して、中空金属繊維が互いに該中
   空金属繊維と同じ金属で接合された中空金属繊維シート
   を製造し、得られた中空金属繊維金属シートに合成樹脂
   を含浸したのち成形することを特徴とする複合板の製造
   方法。
6. 【請求項６】 金属がニッケルであることを特徴とする
   請求項２または請求項５記載の複合板の製造方法。