JPS5947520B2 - 電気音響機器用振動板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、スピーカ用振動板に関する。

スピーカ用振動板（以下、振動板という）は、従来、は
とんど紙で作られている。

しかしながら、紙は比弾性率（Ｅ／ρ、Ｅ：弾性率、ρ
：密度）がそれほど大きくないので、これを使用した振
動板、とりわけコーン状またはドーム状振動板は、再生
周波数音圧レベル、特に高音領域における音圧レベルが
低いという欠点がある。

そのため、より弾性率が高く、より密度の低い振動板が
望まれている。

そのひとつに、炭素繊維の短繊維とパルプとを混合、抄
造してなる振動板（以下、混抄振動板という）がある。

この混抄振動板は、比弾性率の大きい炭素繊維を使用す
ることによって、紙製振動板の上記欠点を解決しようと
するもので、確かに、比弾性率は紙製のものにくらべて
かなり向上している。

しかしながら、炭素繊維は剛直であるので紙繊維はどに
は絡み合わず、また短繊維を使用していることもあって
、たとえば高音特性の指標のひとつである音速をみると
、約１６００ｍ／秒と、紙製振動板のそれの約１３００
ｍ／秒という値にくらべてそれほど大きな差がない。

一方、実開昭５１−９８５３５号公報には、炭素繊維束
（マルチフィラメント）を互に並行かつシート状に引き
揃えたものにＢ−ステージの熱硬化性樹脂を含浸してな
る、いわゆる一方向性プリプレグを使用し、それを繊維
軸方向に沿って偏平帯状に引き裂いて得た、いわゆるヤ
ーンプリプレグをたて糸およびよこ糸として織物を構成
し、この、いわゆる織物プリプレグを加圧、加熱して成
形してなる振動板（以下、ＦＲＰ製振動板という）が記
載されている。

このＦＲＰ製振動板は、上記混抄振動板のように短繊維
を使用していない、つまり炭素繊維が連続しているので
、混抄振動板にくらべて音速は改善されている。

しかしながら、一方で次のような欠点を有している。

すなわち、上記従来のＦＲＰ製振動板は、織物を構成す
るだめの糸を、一方向性プリプレグをその繊維軸方向に
沿って引き裂くことによって得ている。

しかしながら、直径数ミクロンの単糸のシート状集合体
である一方向性プリプレグを引き裂いていつも一定繊度
の糸を得ることは、はとんど不可能である。

すなわち、この振動板で使用されている織物は、そのた
て糸およびよこ糸の繊度に著しいむらがあり、一定して
いない。

また、糸には粘着性を有するＢ−ステージの熱硬化性樹
脂が含浸されているから、織機による通常の織成操作は
極めて困難である。

仮に織成が可能であったとしても、上記粘着性から、た
て糸およびよこ糸を等密度で配置することはほとんど不
可能である。

すなわち、上記織物は、たて糸およびよこ糸の密度、つ
まり織り密度に著しいむらがある。

しかして、織糸の繊度や織り密度にむらがあると、炭素
繊維の分布が一様でなくなって振動板の弾性率が部分的
に異なることになり、非対称な分割振動を生じたり、高
音領域における音圧レベルが低下したりする。

また、２次歪などで代表される音響歪も大きくなる。

また、いわゆるヤーンプリプレグを織成して織物プリプ
レグを構成すると、糸と糸との間に樹脂が存在しないこ
とになるので表面の凹凸が大きくなるが、その凹部の空
気が成形時に十分抜けきらずに振動板中にボイドとして
残ることがある。

振動板中にボイドがあると、その部分で音速が遅くなり
、音が歪んでしまう。

さらに、炭素繊維の分布が一様でない結果反りを生ずる
ことがあり、その場合フレームへのマウントやボイスコ
イルの取り付けが困難になったりする。

この発明の目的は、従来の振動板の上記欠点を解決し、
炭素繊維の分布が一様で弾性率のむらが少なく、ボイド
がほとんどなく、優れた音響特性を示すばかりか、生産
性の高い振動板を提供するにある。

上記目的を達成するために、この発明においては、弾性
率が１５０００ｋｇ／ｍｍ２以上で、かつ同一繊度の炭
素繊維をたて糸およびよこ糸とする少なくとも１枚の織
物で樹脂を強化してなるコーン状またはドーム状振動板
であって、前記織物は、たて糸およびよこ糸の密度が互
に等しく、継き泪をもたず、かつコーンまたはドームの
軸を含む面に関して４組の対称面をもっていることを特
徴とするスピーカ用振動板が提供される。

この発明の振動板の一実施態様を、コーン状振動板につ
いてその製造方法とともに図面を用いて説明する。

まず、弾性率が１５０００ｋｇ／ｍｍ２以上で、かつ同
一繊度の炭素繊維（マルチフィラメント）をたて糸およ
びよこ糸とし、それらを、たとえば平織する。

この場合、織成の能率は多少低くなるがたて糸密度がよ
と糸密度と同じになるようによと糸の打ち込み本数を制
御する。

その結果、得られた織物は、たて糸およびよこ糸の繊度
がともに等しく、かつたて糸およびよこ糸の密度が互に
ほぼ等しいものとなっている。

なお、上記織物は、後述する成形時の目ずれをよくする
ために、ＪＩＳＬ１０７９，５，１７項Ａに規定される
方法による剛軟度が４０以下になるように織成するのが
好ましい。

次に、上記織物を円形に裁断し、さらにその中心部にボ
イスコイルボビンの内径よりもやや小さめの孔を穿つ。

次に、上述した孔あき円形状の織物を、所望のコーン状
の雄型モールド中に、その織物の孔がモールドの中心軸
と合致するように入れ、織物に硬化剤入りの熱硬化性樹
脂、たとえば不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂を
塗布してプリプレグ化する。

すなわち、いわゆる生織物に樹脂を塗布して織物プリプ
レグとするわけで、上述した従来の振動板において使用
する織物プリプレグのように、ヤーンプリプレグを織成
して織物プリプレグを得るわけではない。

その結果、織物の目にも樹・脂がはいり込んでおり、織
物プリプレグの表面は大変平滑である。

゛したがって、織物プリプレグが空気を抱き込む心配は
ほとんどない。

次に、上記織物プリプレグの上に雌型モールドを載せ、
加圧、加熱して樹脂を硬化させる。

このとき、織物のたて糸およびよこ糸は、それらの交錯
点でスムーズにずれる。

すなわち、織り目ずれを生じ、この織り目ずれによって
織物がコーン形状によく沿う。

次に、モールド中から、いわゆる成形品を取り出し、仕
上加工をすると、第１図（概略斜視図）および第２図（
概略平面図）に示すように、樹脂１が、継ぎ目を有しな
い、一体物の炭素繊維平織物２によって強化された、た
て糸およびよこ糸が規則正しく配置されたコーン状振動
板が得られる。

しかして、そのような振動板において、織物は、コーン
の軸を含む面に関して４組の対称面をもっている。

すなわち、コーンの軸を含む面Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、ｃ
−ｃ’およびＤ−Ｄ’に関してそれぞれ対称である。

後述するように、複数枚の織物を□重ね合わせて使用し
た場合でも、各織物はやはり４組の対称面をもつ。

このように対称面ができるのは、成形時に織物の織り目
ずれが一様に起こり、たて糸やよこ糸の分布が一様で偏
らないためである。

なお、図面に示す振動板は、ただ１枚の織物を使用して
いるので、稜線方向における繊維の方向が厳密には同一
でない。

つまり、やや異方性であるが、これが問題になる場合に
は、複数枚の炭素繊維織物を、たとえばたて糸方向を互
に３０゜づつずらせて重ね合わせるなどして、疑似等方
性の振動板が得られるようにする。

上記において、生織物−をモールド中に入れる代わりに
、生織物にＢ−ステージの熱硬化性樹脂を含浸してなる
織物プリプレグを入れてもよい。

この場合も、−上記と同様、織物プリプレグの表面は大
変平滑で、凹凸はほとんどない。

ドーム状振動板も、コーン状振動板の場合と全く同様に
して得ることができる。

ただ、ドームは半球状であるので、コーン状振動板を成
形する場合よりもやや大きめに裁断した炭素繊維織物を
使用する。

また、この場合は中心部に孔を設ける必要はない。

なお、この場合も織物が４組の対称面をもつことはいう
までもない。

以上説明したように、この発明の振動板は、たて糸およ
びよこ糸の繊度が同一で、しかもたて糸およびよこ糸の
密度が互に等しい炭素繊維織物で樹脂を強化してなるも
のであるからして、炭素繊維の分布が一様で弾性率のむ
らが極めて少ない。

そのため、非対称な分割振動を生じた９、高音領域で音
圧レベルが低下するのを防止することができるばかりか
、音響歪も少ない。

しかも、軽量で能率が高いばかりか、炭素繊維が連続し
ていて切れていないこと、およびその体積含有率を高く
とれることから音速も速い。

また、炭素繊維の分布が一様であることから形態型も少
なく、フレームへのマウントやボイスコイルの取り付け
が困難になるようなこともない。

また、この発明の振動板は、製造方法上、上記従来のＦ
ＲＰ製振動板のように、いわゆるヤーンプリプレグを織
成してなる織物プリプレグを使用して成形するのではな
く、いわゆる生織物をプリプレグ化して成形するから、
織物プリプレグの表面は極めて平滑で、凹凸がほとんど
ない。

したがって、織物プリプレグが空気を抱き込むことによ
るボイドもほとんどない。

そのため、ボイドの部分で音の速度が遅くなることによ
る音響歪の発生をも防止することができる。

さらへこの発明の振動板は、弾性率が１５０００ｋｇ
／ ｍｍ２以上である、いわゆる高弾性炭素繊維を使用
しており、織物を使用しているために炭素繊維が連続し
ていること、および継ぎ目を有しない織物を使用してい
ることとあいまって比弾性率が高く、高音領域における
音圧レベルの低下が少ないばかりか音速も速い。

また、この発明の振動板は、織物を使用しているので内
部損失が大きく、再生周波数特性が比較的平坦である。

すなわち、一般に振動板は、ピストン運動による曲げの
力を受けて変形するが、織、物はたて糸とよと糸の交錯
による屈曲（クリンプ）を有しているので、そのような
織物で樹脂を強化して々るこの発明の振動板においては
、曲げの応力がたて糸やよと糸の屈曲部に集中し、その
部分で大量のエネルギが消費される。

つまり、繊維の、形態に基づく大きな内部損失を生ずる
わけで、この内部損失によって共振が抑えられ、再生周
波数特性における山や谷が小さくなる。

さらにまた、この発明の振動板は、モールドに入れた炭
素繊維の生織物に樹脂を塗布するか、ま； たはその生
織物をプリプレグ化した後モールドにより加圧、加熱す
ることで製造でき、ヤーンプリプレグを織成するような
困難な操作を必要としないから、作業性が良好であるば
かりか、一定の品質のものを大量に製造することができ
る。

；実施例 東し株式会社製の炭素繊維″トレカ” Ｔ ３００（フ
ィラメント数： ３０００本）をたて、よこ方向にそれ
ぞれ５本／ｃｍの密度で配列してなる同社製炭素繊維平
織物＃６３４３に、同じく同社製プン リブレグ用エポ
キシ樹脂＃２５００をそれが約４２重量係になるように
含浸して織物プリプレグを得た。

次に、上記織物プリプレグを１５ｃｍ四方の大きさに裁
断し、これをコーン形のキャビティを有し、ヌ かつ約
１２０℃予熱した金型に入れ、さらに約４分間予熱した
後約１０ ｋｇ ／ ｃｍ２の圧力下に約６０分間加圧
、加熱して樹脂を硬化させ、脱型してこの発明のコーン
状振動板を得た。

この振動板は、外径約８６ｍｍ、ボイスコイル穴径約３
４ｍｍで、頂フ角は約８６°であった。

上記振動板について外観検査をしたところ、歪や破れな
どの形態上の欠陥は視認できなかった。

また、たて糸およびよこ糸が一様に目ずれして４組の対
称面ができているのが認められた。

また、断面を光学顕微鏡で観察したところ、たて糸およ
びよこ糸の間ならびにそれらを構成している単糸間に樹
脂がよくはいり込み、ボイドや、極端な樹脂過多な部分
はほとんど認められなかった。

また、表面の樹脂層は視認しにくいほど薄く、振動板の
厚みはほとんど織物の厚みに等しかった。

これらの観察結果は、この発明の振動板は、炭素繊維の
分布が一様であるばかりかボイドが少なく、シたがって
弾性率のむらが少なく、非対称な分割振動を生じたり、
高音域で音圧レベルが低下するのを防止することができ
、音響歪や形態歪も少ないこと、薄く、軽量で能率が高
いこと、炭素繊維の体積含有率が高く、比弾性率が高く
て高音域における音圧レベルの低下が少なく、また音速
が速いことを示している。

これらのことは、次のような事実によっても裏付けられ
る。

すなわち、上記振動板の重量を測定したところ、約２．
５ｇであり大変軽かった。

また、厚みは約０．２３ｍｍであったが、使用した織物
の厚み（約０．２７ｍｍ）を考慮すると、これは成形時
にたて糸およびよこ糸が樹脂中でよく拡がったというこ
とにほかならない。

さらに、炭素繊維の体積含有率は約４７係であり、炭素
繊維の占める割合が大変高い。

さらにまた、上記振動板から切り出した試験片について
測定した、音速の指標たる縦波伝播速度は約３７００ｍ
／秒であり、従来の混抄振動板の約１６００ｍ／秒とい
う値にくらべて実に約２．３倍もある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の振動板の一実施態様
を示す概略図で、第１図は斜視図、第２図は平面図であ
る。 １：熱硬化性樹脂、２：炭素繊維平織物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弾性率が１５０００ｋｇ／ｍｍ２以上で、かつ同一
   繊度の炭素繊維をたて糸およびよこ糸とする少なくとも
   １枚の織物で樹脂を強化してなるコーン状またはドーム
   状振動板であって、前記織物はたて糸およびよこ糸の密
   度が互いに等しく、継き泪をもたず、かつコーンまたは
   ドームの軸を含む面に関して４組の対称面をもっている
   ことを特徴とするスピーカ用振動板。