WO2019087834A1 - スピーカー用振動板及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a speaker diaphragm and a method of manufacturing the same.
- the speaker diaphragm is desired to be lightweight while having high rigidity in order to efficiently generate sound. Moreover, in order to improve the reproducibility of sound, it is preferable that the diaphragm for a speaker has a large vibration damping rate (internal loss). As a speaker diaphragm that satisfies such conditions, those obtained by forming wood pulp (so-called cone paper) are widely used.
- a wood pulp paper-made product When making a wood pulp into a speaker diaphragm, it is relatively easy to adjust the density of fibers, and the rigidity of the speaker diaphragm obtained by this density adjustment can be controlled.
- a wood pulp paper-made product has a void inside, and the void increases the internal loss to increase the vibration damping rate.
- the speaker diaphragm made of wood pulp is disadvantageous in that it is weak to wet. Therefore, attempts have been made to impregnate wood pulp with resin, but it is difficult to control the density, and the uneven distribution of resin causes a problem that the vibration characteristics are impaired.
- density is obtained by alternately laminating a solid layer containing wood pulp and a thermoplastic resin, and a porous layer containing wood pulp and a thermoplastic resin.
- a speaker diaphragm has been proposed that can be easily adjusted and formed uniformly.
- reinforcing fibers may be blended in order to improve rigidity.
- the rigidity is rather reduced if the blending method is not appropriate.
- the present invention has an object to provide a speaker diaphragm having a large rigidity and a sufficient vibration damping rate.
- the speaker diaphragm according to one aspect of the present invention made to solve the above problems comprises a resin matrix and a high rigidity layer having fibers dispersed in the resin matrix, and the fibers of the high rigidity layer are woody. Contains pulp and high stiffness fibers.
- a method of manufacturing a speaker diaphragm according to another aspect of the present invention made to solve the above problems comprises a resin matrix and a high rigidity layer having fibers dispersed in the resin matrix, the high rigidity layer
- a method of manufacturing a diaphragm for a speaker wherein the fibers contained in the wood fiber and the high rigidity fiber, wherein the material forming the high rigidity layer is formed into a layer by wet forming, and the material layer obtained in the paper forming step A drying step and a heat pressing step of the material layer after the drying step are provided.
- a speaker diaphragm according to an aspect of the present invention includes a resin matrix and a high rigidity layer having fibers dispersed in the resin matrix, and the fibers of the high rigidity layer include wood pulp and high rigidity fibers.
- the speaker diaphragm is reinforced by high-rigidity fibers and includes the above-described high-rigidity layer whose rigidity is relatively large and the vibration damping ratio is improved by including wood pulp, so that the vibration damping ratio is sufficient. It can have relatively high rigidity. Further, by dispersing wood pulp and high rigidity fibers in the resin matrix, the speaker diaphragm can integrally vibrate while containing wood pulp and high rigidity fibers having different physical properties.
- the speaker diaphragm further includes a porous layer laminated to the high rigidity layer and having a resin matrix and fibers dispersed in the resin matrix.
- the porous layer has a relatively high vibration damping rate by further including a porous layer laminated to the high rigidity layer and having a resin matrix and fibers dispersed in the resin matrix.
- the whole of the speaker diaphragm can have high rigidity and a sufficiently high vibration damping rate.
- the high rigidity layer and the porous layer are alternately stacked, and at least one outermost layer is the high rigidity layer.
- the speaker diaphragm can easily optimize the rigidity and the vibration damping rate.
- the speaker diaphragm can increase the rigidity increasing effect of the high rigidity layer.
- the high rigidity layer is included in addition to the outermost layer, and the thickness of the high rigidity layer other than the outermost layer is smaller than the thickness of the high rigidity layer of the outermost layer.
- the speaker diaphragm preferably further includes a semi-rigid layer that is stacked with the porous layer and has a content of the high-rigidity fiber smaller than that of the high-rigidity layer.
- a semi-rigid layer laminated with the porous layer and having a content of the high-rigidity fiber smaller than that of the high-rigidity layer the speaker diaphragm can have rigidity and a vibration damping rate It can be further easily optimized.
- the resin matrix of the high rigidity layer is a thermoplastic resin.
- the speaker diaphragm is , Can be formed relatively easily.
- the content of the resin matrix in the high rigidity layer is preferably 20% by weight or more and 80% by weight or less.
- wood pulp and high rigidity fibers can be integrated to increase the rigidity and the vibration damping rate of the high rigidity layer.
- the high-rigidity fiber is a polyparaphenylene benzobisoxazole fiber.
- the rigidity of the speaker diaphragm can be further increased.
- the content of the high rigidity fiber of the high rigidity layer is preferably 5% by mass or more and 40% by mass or less. As described above, when the content of the high rigidity fiber of the high rigidity layer is in the above range, the rigidity can be more effectively improved while more reliably suppressing the decrease in the vibration damping rate.
- the average length of the said highly rigid fiber is 6 mm or less.
- the average length of the high-rigidity fibers is less than or equal to the upper limit, mixing with the pulp and formation of a uniform high-rigidity layer become relatively easy.
- the speaker diaphragm according to one aspect of the present invention has high rigidity and a large vibration damping rate.
- a method of manufacturing a diaphragm for a speaker according to another aspect of the present invention comprises a resin matrix and a high stiffness layer having fibers dispersed in the resin matrix, and the fibers of the high stiffness layer have wood pulp and high stiffness.
- a method of manufacturing a diaphragm for a speaker including a fiber wherein the step of wet forming the material forming the high rigidity layer into a layer, the step of drying the material layer obtained in the step of forming the paper, and the step of drying Heat pressing the material layer of
- the method for manufacturing the speaker diaphragm includes the paper-making step, the drying step, and the heat pressing step, so that the speaker diaphragm having a large rigidity and a sufficient vibration damping rate can be easily manufactured.
- FIG. 1 shows a layer structure of a speaker diaphragm according to an embodiment of the present invention.
- the said speaker diaphragm is made into the shape according to the speaker to be used, such as conical shape, for example.
- the speaker using the speaker diaphragm may be, for example, a small speaker used for headphones, earphones, portable electronic devices, and the like. Therefore, the size of the speaker diaphragm is also appropriately selected in accordance with the speaker to be used.
- the speaker diaphragm includes the pair of high rigidity layers 1 and two semi-rigid layers 2 and the three porous layers 3 alternately stacked with the high rigidity layers 1 or the quasi-rigid layers 2 7 It is a layered structure. That is, in the speaker diaphragm, one layer of either the high rigidity layer 1 or the semi-rigid layer 2 is present between the adjacent porous layers 3. Further, the high rigidity layer 1 is disposed in the outermost layers on both sides of the speaker diaphragm.
- the pair of high rigidity layers 1 has a resin matrix and fibers dispersed in the resin matrix.
- the high rigidity layer 1 improves the rigidity of the speaker diaphragm and imparts water resistance.
- the lower limit of the average thickness of the high rigidity layer 1 is preferably 10 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m.
- a maximum of average thickness of high rigid layer 1 500 micrometers is preferred and 200 micrometers is more preferred. If the average thickness of the high rigidity layer 1 is less than the above lower limit, the water resistance and the rigidity of the speaker diaphragm may not be sufficiently improved. Conversely, when the average thickness of the high rigidity layer 1 exceeds the upper limit, the performance of the speaker diaphragm may be reduced due to the weight of the speaker diaphragm.
- the lower limit of the porosity of the high rigidity layer 1 is preferably 1%, more preferably 2%.
- the upper limit of the porosity of the high rigidity layer 1 is 20%, preferably 15%, and more preferably 10%. If the porosity of the high rigidity layer 1 is less than the above lower limit, the formation of the high rigidity layer 1 may not be easy. Conversely, when the porosity of the high rigidity layer 1 exceeds the upper limit, there is a possibility that the water resistance and the rigidity of the speaker diaphragm can not be sufficiently improved.
- the “porosity” is a value calculated as an area ratio of pores in the cross section.
- the resin matrix of the high rigidity layer 1 may be any one as long as it can disperse fibers to be formed into a desired shape, but a thermoplastic resin which can be molded by heat press is suitably used.
- a thermoplastic resin polyolefins, such as polyethylene and a polypropylene, can be used, for example.
- the thermoplastic resin it is preferable to use one having a melting point of 100 ° C. or more and 180 ° C. or less, in consideration of the formability by hot pressing.
- the resin matrix is preferably formed by fusing a plurality of thermoplastic resin fibers to one another.
- thermoplastic resin fibers those commercially available as chemical pulp (SWP) can be suitably used.
- SWP chemical pulp
- the thermoplastic resin fibers are melted by heating and pressure described later to form a matrix resin, they do not exist as fibers in the speaker diaphragm.
- the lower limit of the content of the resin matrix in the high rigidity layer 1 is preferably 20% by mass, more preferably 40% by mass, and still more preferably 50% by mass. On the other hand, as a maximum of content of a resin matrix in high rigid layer 1, 80 mass% is preferred, 70 mass% is more preferred, and 60 mass% is still more preferred. If the content of the resin matrix in the high rigidity layer 1 is less than the above lower limit, the fibers can not be connected sufficiently, the strength of the speaker diaphragm becomes insufficient, or the speaker diaphragm There is a possibility that it can not vibrate integrally. On the contrary, when content of the said resin matrix exceeds the said upper limit, there exists a possibility that the rigidity of the highly rigid layer 1 and by extension, the said diaphragm for speakers may become inadequate.
- the fibers in the high rigidity layer 1 include wood pulp and high rigidity fibers.
- the high rigidity fiber increases the rigidity of the high rigidity layer 1 and thus the speaker diaphragm, but the decrease in the vibration damping rate is small compared to the rigidity increase effect.
- this highly rigid fiber examples include polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, polyparaphenylene terephthalamide fiber, carbon fiber, etc.
- polyparaphenylene benzobisoxazole fiber having high rigidity is particularly preferably used. .
- the lower limit of the average length of the highly rigid fibers is preferably 0.1 mm, more preferably 0.5 mm.
- an upper limit of the average length of a highly rigid fiber 6 mm is preferable and 4 mm is more preferable. If the average length of the high rigidity fiber is less than the above lower limit, it may be difficult to form the high rigidity layer 1 by papermaking. On the contrary, when the average length of the high rigidity fibers exceeds the upper limit, the high rigidity fibers may be entangled to become lumps and may not be uniformly dispersed with the wood pulp.
- the lower limit of the average diameter of the highly rigid fibers is preferably 5 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m.
- an upper limit of the mean diameter of high rigid fiber 100 micrometers is preferred and 50 micrometers is more preferred. If the average diameter of the high rigidity fiber is less than the above lower limit or exceeds the above upper limit, it may not be easy to uniformly disperse the high rigidity fiber with the wood pulp.
- the content rate of the highly rigid fiber in the highly rigid layer 1 As a lower limit of the content rate of the highly rigid fiber in the highly rigid layer 1, 5 mass% is preferable and 10 mass% is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the content rate of the highly rigid fiber in the highly rigid layer 1, 40 mass% is preferable and 30 mass% is more preferable. If the content of the high rigidity fiber in the high rigidity layer 1 is less than the above lower limit, there is a possibility that the rigidity of the high rigidity layer 1 and hence the speaker diaphragm can not be sufficiently improved. Conversely, when the content of the high rigidity fiber in the high rigidity layer 1 exceeds the upper limit, there is a possibility that the vibration damping rate of the high rigidity layer 1 and hence the speaker diaphragm is insufficient.
- the content of the high rigidity fiber in the high rigidity layer 1 can be set to 18 mass% or less, preferably 15 mass% or less, variations in the rigidity and the vibration damping rate of the high rigidity layer 1 can be reduced.
- the quality of the speaker diaphragm can be made constant.
- Wood pulp increases the rigidity while reducing the mass of the high rigidity layer 1. Although the rigidity increasing effect of wood pulp is smaller than the rigidity increasing effect of high rigidity fibers, it is possible to improve the vibration damping rate. For this reason, by using wood pulp in combination with the high rigidity fiber, the performance of the high rigidity layer 1 and hence the speaker diaphragm can be improved.
- wood pulp contained in the high rigidity layer 1 examples include hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), hardwood semi-bleached kraft pulp (LSBKP), hardwood sulfite pulp Chemical pulp such as softwood sulfite pulp, stone ground pulp (SGP), pressed stone ground pulp (PGW), refiner ground pulp (RGP), thermomechanical pulp (TMP), chemiground pulp (CGP), ground pulp (GP) And the like, and one or two or more kinds of disintegrated paper pulp produced from various waste papers etc., disintegrated / deinked waste paper pulp, disintegrated / deinked / bleached waste paper pulp etc. can be appropriately selected and used.
- the content rate of wood pulp in high rigid layer 1 As a minimum of the content rate of wood pulp in high rigid layer 1, 10 mass% is preferred, and 15 mass% is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the content rate of wood pulp in high rigid layer 1, 65 mass% is preferred and 45 mass% is more preferred.
- the content rate of wood pulp in the high rigidity layer 1 is less than the above-mentioned lower limit, there is a possibility that the vibration damping rate of the high rigidity layer 1 and hence the speaker diaphragm is insufficient.
- the content rate of wood pulp in the high rigidity layer 1 exceeds the above-mentioned upper limit, the rigidity of the high rigidity layer 1 and hence the speaker diaphragm becomes insufficient because the amount of high rigidity fiber decreases relatively. There is a fear.
- the plurality of semi-rigid layers 2 have a resin matrix and fibers dispersed in the resin matrix.
- the semi-rigid layer 2 improves the rigidity of the speaker diaphragm.
- the lower limit of the average thickness of the semi-rigid layer 2 is preferably 5 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m.
- an upper limit of average thickness of semi rigid layer 2 200 micrometers is preferred and 100 micrometers is more preferred. If the average thickness of the semi-rigid layer 2 is less than the lower limit, the rigidity of the semi-rigid layer 2 and thus the speaker diaphragm may be insufficient. Conversely, when the average thickness of the semi-rigid layer 2 exceeds the upper limit, the performance of the speaker diaphragm may be degraded due to the weight of the speaker diaphragm.
- the lower limit of the porosity of the semi-rigid layer 2 is preferably 1%, more preferably 2%.
- the upper limit of the porosity of the semi-rigid layer 2 is 20%, preferably 15%, and more preferably 10%. If the porosity of the semi-rigid layer 2 is less than the lower limit, formation of the semi-rigid layer 2 may not be easy. Conversely, when the porosity of the semi-rigid layer 2 exceeds the upper limit, the rigidity of the speaker diaphragm may not be sufficiently improved.
- the fibers in the semi-rigid layer 2 may have a content of high-rigidity fibers less than that of the high-rigidity layer 1 and may not contain any high-rigidity fibers. Moreover, it is preferable that the fibers in the semi-rigid layer 2 be mainly made of wood pulp. That is, it is preferable that the ratio of the wood pulp in all the fibers of the semi-rigid layer 2 is 50% by mass or more.
- the content of all the fibers in the semi-rigid layer 2 is less than the above lower limit, the rigidity of the semi-rigid layer 2 and thus the speaker diaphragm may be insufficient. On the contrary, when the content of all the fibers in the semi-rigid layer 2 exceeds the upper limit, it may not be easy to fill the space between the fibers with the resin to sufficiently reduce the porosity.
- the high-rigidity fibers contained in the semi-rigid layer 2 can be the same as the high-rigidity fibers of the high-rigidity layer 1.
- the wood pulp contained in the semi-rigid layer 2 can be the same as the wood pulp of the high rigidity layer 1.
- the porous layer 3 has a large number of pores, and has a resin matrix and fibers dispersed in the resin matrix.
- the porous layer 3 converts vibration energy into heat and attenuates vibration by concentration of stress during vibration due to the presence of pores.
- the lower limit of the average thickness of the porous layer 3 is preferably 50 ⁇ m, and more preferably 100 ⁇ m.
- an upper limit of the average thickness of porous layer 3 500 micrometers is preferred and 400 micrometers is more preferred.
- the vibration damping rate of the porous layer 3 may be insufficient.
- the average thickness of the porous layer 3 exceeds the upper limit, the integrity with the high rigidity layer 1 and the semi-rigid layer 2 is impaired, which may distort the sound.
- the fibers in the porous layer 3 are preferably made mainly of high rigidity fibers or wood pulp.
- the pores of the porous layer 3 be independent pores so as to suppress the decrease in the rigidity of the porous layer 3.
- Such pores can be formed, for example, by hollow microbeads, thermally expanded microcapsules and the like.
- the lower limit of the average diameter of the pores of the porous layer 3 is preferably 20 ⁇ m, more preferably 30 ⁇ m.
- the upper limit of the average diameter of the pores of the porous layer 3 is preferably 100 ⁇ m, more preferably 80 ⁇ m.
- the porosity of porous layer 3 As a minimum of the porosity of porous layer 3, 30% is preferred and 40% is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the porosity of porous layer 3, 80% is preferred and 70% is more preferred. If the porosity of the porous layer 3 is less than the above lower limit, the vibration damping factor of the porous layer 3 may not be sufficiently improved. Conversely, when the porosity of the porous layer 3 exceeds the upper limit, the rigidity of the porous layer 3 and thus the speaker diaphragm may be insufficient.
- the high rigidity fiber contained in the porous layer 3 can be the same as the high rigidity fiber of the high rigidity layer 1.
- the wood pulp contained in the porous layer 3 can be the same as the wood pulp of the high rigidity layer 1.
- the high-rigidity layer 1 and the semi-rigid layer 2 relatively reinforced by fibers and having relatively high rigidity, and the porous layers 3 relatively high in vibration damping ratio due to the pores are alternately stacked.
- the layers having different elastic moduli are alternately laminated, and the shear strain is concentrated on the porous layer, whereby the internal loss can be increased.
- the speaker diaphragm has high resistance to water wetting because the outermost layers on both sides in the thickness direction are the high rigidity layer 1.
- the said speaker diaphragm can enlarge rigidity, suppressing the fall of a vibration damping factor because the fiber of the highly rigid layer 1 contains highly rigid fiber. Therefore, the speaker diaphragm has a large rigidity and a large vibration damping rate.
- the speaker diaphragm includes a step of wet-sheeting the materials forming the high rigidity layer 1, the semi-rigid layer 2 and the porous layer 3 into layers ⁇ Step S1: Paper-making step>, and Step of Laminating Material Layer ⁇ Step S2: Layering Step>, Step of Drying Material Layer Stack ⁇ Step S3: Drying Step>, and Step of Hot-pressing Layer of Dried Material Layer ⁇ Step S4: Thermal It can be easily manufactured by the method including the pressing step>.
- a paper making process is performed using a slurry in which materials for forming the high rigidity layer 1, the semi-rigid layer 2 and the porous layer 3 are dispersed in a dispersion medium, and a papermaking die having a shape corresponding to the diaphragm for the speaker. By doing this, layers of forming materials for each layer are formed.
- a material such as synthetic pulp, which is formed into a fibrous or particulate form, as the material constituting the resin matrix of each layer.
- aqueous dispersion media such as water, methanol aqueous solution, ethanol aqueous solution
- solid content rate in a slurry it can be set as 0.1 mass% or more and 10 mass% or less, for example.
- the material for forming the porous layer 3 may include, for example, a chemical blowing agent, a thermally expanded microcapsule, a hollow bead or the like in order to form pores.
- the material for forming the porous layer 3 preferably includes thermally expandable microcapsules in which a low melting point solvent is enclosed in an expandable outer shell, in that the formation of reliable air bubbles is possible.
- thermoplastic resin composed of a copolymer such as vinylidene chloride, acrylonitrile, acrylic ester, methacrylic ester or the like
- low boiling point solvent sealed in the shell of the thermally expanded microcapsule for example, volatile organic solvents such as pentane, petroleum ether, hexane, low boiling point halogenated hydrocarbon, tetramethylsilane and the like can be used.
- the average diameter of the thermally expanded microcapsules before expansion can be, for example, 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
- the expansion temperature of the thermal expansion microcapsules can be, for example, 80 ° C. or more and 220 ° C. or less.
- a papermaking mold used for papermaking of the formation material of each layer in this paper-making process, it has a shape corresponding to the desired diaphragm for a speaker, and it is a thing which captures the formation material of each layer and permeate
- a metal mesh or a punching metal can be used as a specific example of such a papermaking type
- the sheet-forming of the materials for forming the highly rigid layer 1, the semi-rigid layer 2 and the porous layer 3 may be sequentially performed using the same papermaking die.
- ⁇ Lamination process> In the laminating step of step S2, a paper-formed body of the materials for forming the high rigidity layer 1, the semi-rigid layer 2 and the porous layer 3 is laminated in order.
- This lamination may be performed by sequentially stacking and discharging the sheet-formed bodies from the paper making die used in the sheet-making process of step S1.
- the paper making process of step S1 is performed using one paper making die, it is preferable to repeat the paper making process of step S1 and the laminating process of step S2 for each layer.
- the solvent remaining in the laminated sheet-formed body is volatilized.
- the drying temperature in the oven can be, for example, 60 ° C. or more and 90 ° C. or less.
- the drying time can be, for example, 5 minutes or more and 3 hours or less.
- this drying process may be performed before the lamination process of step S2. That is, the sheet-formed body of the amount of the forming material of each layer may be separately dried and then laminated to be subjected to the next heat pressing step.
- a material for forming a resin matrix of each layer by disposing the dried laminate in a pair of press molds having a desired copying form of the speaker diaphragm, heating and pressing it. Are melted to form a continuous resin matrix, and the high rigidity layer 1, the semi-rigid layer 2 and the porous layer 3 are bonded to each other by this resin matrix.
- the heat press causes the material to foam or expand to form pores in the porous layer 3.
- a spacer is disposed between a pair of press dies, etc. It is preferable to set the interval.
- the heating temperature in the heat pressing step is equal to or higher than the melting point of the resin matrix, and can be, for example, a temperature higher by 5 ° C. to 20 ° C. than the melting point of the resin matrix.
- the heating time in the heat pressing step can be, for example, 10 seconds or more and 60 seconds or less.
- the press mold After heating, the press mold is cooled in a pressurized state to harden the resin matrix, and then the speaker diaphragm is taken out from the press mold.
- Embodiments does not limit the configuration of the present invention. Therefore, the embodiment can omit, substitute, or add the components of each part of the embodiment based on the description of the present specification and common technical knowledge, and all of them can be construed as belonging to the scope of the present invention. It should.
- the layers other than the outermost layer may be high rigidity layers including high rigidity fibers.
- the thickness of the inner high stiffness layer is preferably smaller than that of the outermost high stiffness layer.
- the speaker diaphragm In the speaker diaphragm, the number of semi-rigid layers and porous layers is arbitrary. Therefore, the speaker diaphragm may be formed of only the high rigidity layer, or may be formed of one or two high rigidity layers and one porous layer.
- the loudspeaker diaphragm of the five-layer structure includes a pair of high rigidity layers 1, one semi-rigid layer 2 and two porous layers 3.
- the porous layer 3 is a high rigidity layer 1. Or, it is laminated alternately with the semi-rigid layer 2.
- the semi-rigid layer 2 in the five-layer structure may be replaced by a highly rigid layer thinner than the outermost rigid layer 1. Even in the five-layer structure, it is possible to obtain the same effect as the speaker diaphragm of the seven-layer structure.
- the three-layered speaker diaphragm includes a pair of high rigidity layers 1 and one porous layer 3 sandwiched therebetween. In the case of the three-layer structure, the total number of layers is small compared to the seven-layer structure and the five-layer structure, and the overall rigidity is lowered. Therefore, the rigidity can be enhanced by sandwiching the porous layer 3 by the pair of high rigidity layers 1.
- Each process of the manufacturing method of the diaphragm for speakers concerned may be suitably omitted according to composition of a diaphragm for speakers manufactured.
- the above-mentioned lamination process can be omitted.
- ⁇ Prototype 1> As an example of the present invention, a prototype 1 of a speaker diaphragm having a pair of high rigidity layers, two semi-rigid layers and three porous layers was made on a trial basis.
- the pair of high rigidity layers respectively constitute the outermost layer of the speaker diaphragm.
- Three porous layers are disposed between a pair of high rigidity layers, and a semi-rigid layer is disposed between the three porous layers.
- the high rigidity layer or the semi-rigid layer and the porous layer are alternately laminated (the high rigidity layer and the semi-rigid layer are not directly laminated), the pair of outermost surfaces becomes the high rigidity layer, and the porous layer
- This trial product 1 was formed by heat-pressing a laminate of layers formed by forming a slurry dispersed in water so that the material forming each layer had a solid content of 0.3%.
- High rigidity layer As a material for forming the high rigidity layer (solid content in the slurry), a mass ratio of polyethylene short fibers as a resin matrix, wood pulp, and polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fibers as high rigidity fibers is 60 : 25: 15 (the content of PBO fibers in all the fibers [other than dissolved chemical pulp] 37.5% by mass).
- the high rigidity layer was formed into a paper with a basis weight of 68 g / m 2 .
- (Semi-rigid layer) As a material for forming the semi-rigid layer, polyethylene staple fibers serving as a resin matrix and wood pulp were blended so as to have a mass ratio of 70:30.
- the semi-rigid layer was formed to a basis weight of 14 g / m 2 .
- Porous layer As a material for forming the porous layer, polyethylene short fibers as a resin matrix, wood pulp, and thermally expandable microcapsules for forming pores were mixed so as to have a mass ratio of 60:40:50. The porous layer was formed to a basis weight of 76 g / m 2 .
- each layer synthetic pulp “E400” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. was used as polyethylene short fibers, and softwood bleached kraft pulp was used as wood pulp. Further, as the high rigidity fiber of the high rigidity layer, “Zylon” chopped fiber (cut length 3 mm) manufactured by Toyobo Co., Ltd. was used. Moreover, as the thermal expansion microcapsules of the porous layer, “Expansel DU” of Nippon Fillite Co., Ltd. was used.
- each layer is formed separately from each layer using a papermaking mold, transferred sequentially from the paper mold onto a drying mold for drying, and dewatered under reduced pressure on the drying mold. It formed.
- molded to the cone type was used as a papermaking type
- a felt in which a felt was placed on a cone-shaped base type in which a hole for reduced pressure dehydration was formed was used.
- the layered product of the layers obtained by forming the materials for forming each layer was dried in an oven at 80 ° C. for 1 hour, and then hot pressed with a press die.
- the press die was provided with a spacer of 1.0 mm, a heating temperature of 140 ° C., and a heating time of 15 seconds, and after heating, it was cooled to 45 ° C., and the formed speaker diaphragm was taken out.
- Prototype 2 In order to compare with Prototype 1, a prototype 2 of a speaker diaphragm having a pair of high rigidity layers, two semi-rigid layers and three porous layers was made on a trial basis. This prototype 2 is prepared in the same manner as the above-mentioned prototype 1 except that polyethylene short fibers as a resin matrix and wood pulp are blended so as to have a mass ratio of 60:40 as a material for forming the high rigidity layer. did.
- a prototype 3 of a speaker diaphragm having a pair of high rigidity layers, two layers of semi-rigid layers, and three layers of porous layers was made on a trial basis.
- This prototype 3 was prepared in the same manner as the above-described prototype 1 except that polyparaphenylene terephthalamide fiber was used instead of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber as the high rigidity fiber.
- poly-p-phenylene terephthalamide fiber "Kevlar" pulp manufactured by Toray Dupont was used.
- ⁇ Prototype 4> Furthermore, a prototype 4 of a speaker diaphragm having a pair of high rigidity layers, two layers of semi-rigid layers and three layers of porous layers was made on a trial basis. This prototype 4 was prepared in the same manner as the above-mentioned prototype 1 except that carbon fiber was used instead of polyparaphenylene benzobisoxazole fiber as the high rigidity fiber.
- ⁇ Appeared elastic modulus> Apparent elastic moduli were measured for prototypes 1 to 4 respectively.
- the apparent elastic modulus was measured using a sample obtained by cutting a sample of a speaker diaphragm to a width of 15 mm and a length of 60 mm by a three-point bending test (support point interval 40 mm) in accordance with JIS-K7017 (1999) .
- the loss tangent (tan ⁇ ) was measured as an index of the vibration damping rate.
- the loss tangent was measured according to JIS-K7244 (1998) using a sample obtained by cutting a sample of the speaker diaphragm to a width of 15 mm and a length of 60 mm.
- “ARES-G2” manufactured by TA Instruments was used as a measuring device.
- the prototype 1 including the highly rigid fiber exhibits large values of both apparent modulus and loss tangent.
- the prototype 2 using only wood pulp has small apparent modulus and loss tangent.
- Prototype 3 containing poly (p-phenylene terephthalamide) fiber has both smaller apparent modulus and loss tangent compared to Prototype 1, but the apparent modulus and loss tangent are improved compared to Prototype 2.
- the loss tangent of the prototype 4 containing carbon fiber is smaller than that of the prototype 2, the apparent elastic modulus has a value comparable to that of the prototype 1.
- the speaker diaphragm including the high rigidity fiber in the high rigidity layer to be the outermost layer has preferable physical properties that are large in rigidity and large in vibration damping rate.
- Prototypes 5 to 15 have a high rigid fiber content constant at 15% by mass and a polyethylene short fiber content of 0% by mass, 5% by mass, 20% by mass, 30% by mass, 40% by mass, 50% It was prepared similarly to the above-mentioned prototype 1 except having made the remainder into wood pulp as mass%, 60 mass%, 65 mass%, 75 mass%, 80 mass%, and 85 mass%.
- the content of the resin matrix is preferably 20% by mass to 80% by mass, more preferably 40% by mass to 70% by mass, and still more preferably 50% by mass to 60% by mass (all fibers). It was confirmed that the elastic modulus of the speaker diaphragm can be increased by setting the content rate to 40% or more and 50% or less.
- the content of polyethylene short fibers is kept constant at 60% by mass within the above-mentioned optimum range, and the content of high rigidity fibers is successively 0% by mass, 5% by mass, 10% by mass, 20% by mass It was made into 25 mass%, 35 mass%, and 40 mass%, and it produced similarly to the above-mentioned prototype 1 except having made the remainder into wood pulp.
- the measurement results of apparent elastic modulus of prototypes 16 to 22 are summarized in FIG. As shown in the drawing, it was confirmed that the elastic modulus of the speaker diaphragm can be increased by setting the content of the high rigidity fiber to 10% or more and 30% or less. That is, when the wood other than the resin matrix is only wood pulp or only the high rigidity fiber, the apparent elastic modulus is low. That is, it is possible to obtain high rigidity by joining the wood pulp and the high rigidity fiber by the resin matrix.
- the ratio of high rigidity fiber is 0 mass%, 10 mass%, 15 mass%, 25 mass%, 40 mass%, and the balance is polyethylene short fiber and wood pulp 25: 60 Except that it was made to become, it produced similarly to the above-mentioned prototype 1.
- the speaker diaphragm according to the present invention can be particularly suitably used as a diaphragm used for a speaker that may be wet.
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Abstract
本発明は、剛性が大きく、且つ十分な振動減衰率を有するスピーカー用振動板を提供することを課題とする。本発明に係るスピーカー用振動板は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層(1)を備え、前記高剛性層が有する繊維が木質パルプ及び高剛性繊維を含む。
Description
本発明は、スピーカー用振動板及びその製造方法に関する。
スピーカー用振動板は、効率よく音を発生するために軽量でありながら剛性が大きいことが望まれる。また、音の再現性を向上するために、スピーカー用振動板は振動減衰率(内部損失)が大きいことが好ましい。このような条件を満たすスピーカー用振動板として、木質パルプを抄造したもの(いわゆるコーン紙)が広く利用されている。
木質パルプを抄造してスピーカー用振動板を作成する場合、繊維の密度を調節することが比較的容易であり、この密度調節により得られるスピーカー用振動板の剛性を管理することができる。また、木質パルプの抄造体は、内部に空隙を有し、この空隙が内部損失を大きくして振動減衰率を増大させる。
木質パルプの抄造体からなるスピーカー用振動板は、水濡れに弱いという欠点がある。そこで、木質パルプの抄造体に樹脂を含浸させる試みもなされているが、密度の調節が難しく、樹脂が偏在することで振動特性を損ねる問題も生じる。これに対し、特開2016-82442号公報には、木質パルプ及び熱可塑性樹脂を含む中実な層と、木質パルプと熱可塑性樹脂を含む多孔質な層とを交互に積層することで、密度の調節が容易で均質に形成できるスピーカー用振動板が提案されている。
このように、スピーカー用振動板に樹脂を使用すると、重量が大きくなりやすいため、剛性をより大きくすることが望まれる。前記公報には、剛性を向上するために、強化繊維を配合してもよいことが記載されている。しかしながら、強化繊維を配合する場合には、その配合の仕方が適切でないとかえって剛性を低下させてしまう問題が生じる。
前記実情に鑑みて、本発明は、剛性が大きく、且つ十分な振動減衰率を有するスピーカー用振動板を提供することを課題とする。
前記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るスピーカー用振動板は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、前記高剛性層が有する繊維が木質パルプ及び高剛性繊維を含む。
前記課題を解決するためになされた本発明の別の一態様に係るスピーカー用振動板の製造方法は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、前記高剛性層が有する繊維が木質パルプ及び高剛性繊維を含むスピーカー用振動板の製造方法であって、前記高剛性層を形成する材料を層状に湿式抄造する工程と、前記抄造工程で得られた材料層を乾燥する工程と、前記乾燥工程後の材料層を熱プレスする工程とを備える。
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。
本発明の一態様に係るスピーカー用振動板は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、前記高剛性層が有する繊維が木質パルプ及び高剛性繊維を含む。
当該スピーカー用振動板は、高剛性繊維により補強されていることで剛性が比較的大きくかつ木質パルプを含むことで振動減衰率が向上した前記高剛性層を備えることによって、十分な振動減衰率と比較的大きい剛性とを有するものとすることができる。また、樹脂マトリックス中に木質パルプ及び高剛性繊維を分散する構成としたことによって、当該スピーカー用振動板は、物性が異なる木質パルプ及び高剛性繊維を含みながら、一体的に振動することができる。
当該スピーカー用振動板は、前記高剛性層に積層され、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する多孔質層をさらに備えることが好ましい。このように、前記高剛性層に積層され、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する多孔質層をさらに備えることによって、前記多孔質層が比較的高い振動減衰率を有するので、当該スピーカー用振動板全体として、剛性が大きく且つ振動減衰率が十分に大きいものとすることができる。
当該スピーカー用振動板において、前記高剛性層と前記多孔質層とが交互に積層され、少なくとも一方の最外層が前記高剛性層であることが好ましい。このように、前記高剛性層と前記多孔質層とが交互に積層されることによって、当該スピーカー用振動板は、剛性と振動減衰率とを容易に最適化することができる。また、少なくとも一方の最外層が前記高剛性層であることによって、当該スピーカー用振動板は、前記高剛性層による剛性増大効果を大きくすることができる。
当該スピーカー用振動板において、最外層以外に高剛性層を含み、最外層以外の高剛性層の厚さが最外層の高剛性層の厚さよりも小さいことが好ましい。最外層以外の高剛性層の厚さを最外層の高剛性層の厚さよりも小さくすることで、当該スピーカー用振動板の剛性が小さくなり内部での損失を高めることができ、振動減衰率を高めることができる。
当該スピーカー用振動板は、前記多孔質層と積層され、前記高剛性層よりも前記高剛性繊維の含有量が少ない準剛性層をさらに備えることが好ましい。このように、前記多孔質層と積層され、前記高剛性層よりも前記高剛性繊維の含有量が少ない準剛性層をさらに備えることによって、当該スピーカー用振動板は、剛性と振動減衰率とをさらに容易に最適化することができる。
当該スピーカー用振動板において、前記高剛性層の樹脂マトリックスが熱可塑性樹脂であることが好ましい、このように、前記高剛性層の樹脂マトリックスが熱可塑性樹脂であることによって、当該スピーカー用振動板は、比較的容易に形成することができる。
当該スピーカー用振動板において、前記高剛性層における前記樹脂マトリックスの含有率としては、20重量%以上80重量%以下が好ましい。このように、前記高剛性層における前記樹脂マトリックスの含有率が前記範囲内であることによって、木質パルプ及び高剛性繊維を一体化して前記高剛性層の剛性及び振動減衰率を大きくすることができる。
当該スピーカー用振動板において、前記高剛性繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることが好ましい。このように、前記高剛性繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることによって、当該スピーカー用振動板の剛性をより大きくすることができる。
当該スピーカー用振動板において前記高剛性層の高剛性繊維の含有量が5質量%以上40質量%以下であることが好ましい。このように、前記高剛性層の高剛性繊維の含有量が前記範囲内であることによって、振動減衰率の低下をより確実に抑制しつつ、より効果的に剛性を向上することができる。
前記高剛性繊維の平均長さが6mm以下であることが好ましい。このように、前記高剛性繊維の平均長さが前記上限以下であることによって、パルプとの混合及び均一な高剛性層の形成が比較的容易となる。
上述のように、本発明の一態様に係るスピーカー用振動板は、剛性が大きく、且つ振動減衰率が大きい。
本発明の別の一態様に係るスピーカー用振動板の製造方法は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、前記高剛性層が有する繊維が木質パルプ及び高剛性繊維を含むスピーカー用振動板の製造方法であって、前記高剛性層を形成する材料を層状に湿式抄造する工程と、前記抄造工程で得られた材料層を乾燥する工程と、前記乾燥工程後の材料層を熱プレスする工程とを備える。
当該スピーカー用振動板の製造方法は、前記抄造工程、乾燥工程、及び熱プレス工程を備えるので、剛性が大きくかつ十分な振動減衰率を有するスピーカー用振動板を容易に製造することができる。
[スピーカー用振動板]
図1に、本発明の一実施形態に係るスピーカー用振動板の層構造を示す。当該スピーカー用振動板は、例えば円錐状等、使用するスピーカーに合わせた形状とされる。なお、当該スピーカー用振動板を使用するスピーカーは、例えばヘッドホン、イヤホン、携帯電子機器等に用いられる小型のスピーカーであってもよい。このため、当該スピーカー用振動板の大きさも、使用するスピーカーに合わせて適宜選択される。
図1に、本発明の一実施形態に係るスピーカー用振動板の層構造を示す。当該スピーカー用振動板は、例えば円錐状等、使用するスピーカーに合わせた形状とされる。なお、当該スピーカー用振動板を使用するスピーカーは、例えばヘッドホン、イヤホン、携帯電子機器等に用いられる小型のスピーカーであってもよい。このため、当該スピーカー用振動板の大きさも、使用するスピーカーに合わせて適宜選択される。
当該スピーカー用振動板は、一対の高剛性層1と2層の準剛性層2と、高剛性層1又は準剛性層2と交互に積層される3層の多孔質層3とを備えた7層構造である。つまり、当該スピーカー用振動板において、隣接する多孔質層3の間には高剛性層1又は準剛性層2のいずれかの一層が存在する。また、当該スピーカー用振動板は、両側の最外層に前記高剛性層1が配置されている。
〔高剛性層〕
一対の高剛性層1は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。
一対の高剛性層1は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。
この高剛性層1は、当該スピーカー用振動板の剛性を向上すると共に、耐水性を付与する。
当該スピーカー用振動板のサイズにもよるが、高剛性層1の平均厚さの下限としては、10μmが好ましく、20μmがより好ましい。一方、高剛性層1の平均厚さの上限としては、500μmが好ましく、200μmがより好ましい。高剛性層1の平均厚さが前記下限に満たない場合、当該スピーカー用振動板の耐水性及び剛性を十分に向上できないおそれがある。逆に、高剛性層1の平均厚さが前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板が重くなることで、その性能が低下するおそれがある。
高剛性層1の気孔率の下限としては、1%が好ましく、2%がより好ましい。一方、高剛性層1の気孔率の上限としては、20%であり、15%が好ましく、10%がより好ましい。高剛性層1の気孔率が前記下限に満たない場合、高剛性層1の形成が容易でなくなるおそれがある。逆に、高剛性層1の気孔率が前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板の耐水性及び剛性を十分に向上できないおそれがある。なお、「気孔率」は、断面における気孔の面積率として算出される値である。
<樹脂マトリックス>
高剛性層1の樹脂マトリックスとしては、繊維を分散して所望の形状に成形できるものであればよいが、熱プレスによって成形することができる熱可塑性樹脂が好適に用いられる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、熱プレスによる成形性を考慮して、融点が100℃以上180℃以下であるものを使用することが好ましい。
高剛性層1の樹脂マトリックスとしては、繊維を分散して所望の形状に成形できるものであればよいが、熱プレスによって成形することができる熱可塑性樹脂が好適に用いられる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、熱プレスによる成形性を考慮して、融点が100℃以上180℃以下であるものを使用することが好ましい。
樹脂マトリックスは、複数の熱可塑性樹脂製繊維を互いに融着させて形成されることが好ましい。このような熱可塑性樹脂製繊維としては、化学パルプ(SWP)として市販されているものが好適に使用できる。なお、熱可塑性樹脂製繊維は、後述の加熱及び加圧によって溶けてマトリックス樹脂となるため、当該スピーカー用振動板においては繊維として存在しない。
高剛性層1における樹脂マトリックスの含有量の下限としては、20質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましい。一方、高剛性層1における樹脂マトリックスの含有量の上限としては、80質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましい。高剛性層1における樹脂マトリックスの含有量が前記下限に満たない場合、繊維間を十分に接続することができず、当該スピーカー用振動板の強度が不十分となったり、当該スピーカー用振動板が一体的に振動できないおそれがある。逆に、前記樹脂マトリックスの含有量が前記上限を超える場合、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。
<繊維>
高剛性層1中の繊維は、木質パルプと高剛性繊維を含む。
高剛性層1中の繊維は、木質パルプと高剛性繊維を含む。
(高剛性繊維)
高剛性繊維は、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の剛性を大きくするが、その剛性増大効果に比して、振動減衰率の低下が小さい。
高剛性繊維は、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の剛性を大きくするが、その剛性増大効果に比して、振動減衰率の低下が小さい。
この高剛性繊維としては、例えばポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、カーボン繊維等を挙げることができるが、中でも剛性が大きいポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が特に好適に用いられる。
高剛性繊維の平均長さの下限としては、0.1mmが好ましく、0.5mmがより好ましい。一方、高剛性繊維の平均長さの上限としては、6mmが好ましく、4mmがより好ましい。高剛性繊維の平均長さが前記下限に満たない場合、高剛性層1を抄造により形成することが困難となるおそれがある。逆に、高剛性繊維の平均長さが前記上限を超える場合、高剛性繊維が絡まり合ってダマになって、木質パルプと共に一様に分散することができないそれがある。
高剛性繊維の平均径の下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。一方、高剛性繊維の平均径の上限としては、100μmが好ましく、50μmがより好ましい。高剛性繊維の平均径が前記下限に満たない場合や前記上限を超える場合、高剛性繊維を木質パルプと共に一様に分散することが容易でなくなるおそれがある。
高剛性層1における高剛性繊維の含有率の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。一方、高剛性層1における高剛性繊維の含有率の上限としては、40質量%が好ましく、30質量%がより好ましい。高剛性層1における高剛性繊維の含有率が前記下限に満たない場合、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の剛性を十分に向上できないおそれがある。逆に、高剛性層1における高剛性繊維の含有率が前記上限を超える場合、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の振動減衰率が不十分となるおそれがある。さらに、高剛性層1における高剛性繊維の含有率を18質量%以下、好ましくは15質量%以下とすることによって、高剛性層1の剛性及び振動減衰率のばらつきを小さくすることができ、当該スピーカー用振動板の品質を一定にすることができる。
(木質パルプ)
木質パルプは、高剛性層1の質量を小さくしながら、剛性を大きくする。木質パルプの剛性増大効果は、高剛性繊維の剛性増大効果よりも小さいが、振動減衰率を向上することができる。このため、木質パルプを高剛性繊維と併用することによって、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の性能を向上することができる。
木質パルプは、高剛性層1の質量を小さくしながら、剛性を大きくする。木質パルプの剛性増大効果は、高剛性繊維の剛性増大効果よりも小さいが、振動減衰率を向上することができる。このため、木質パルプを高剛性繊維と併用することによって、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の性能を向上することができる。
高剛性層1に含まれる木質パルプとしては、例えば広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹半晒クラフトパルプ(LSBKP)、広葉樹亜硫酸パルプ、針葉樹亜硫酸パルプ等の化学パルプ、ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミグランドパルプ(CGP)、砕木パルプ(GP)等の機械パルプ、各種古紙等から製造される離解古紙パルプ、離解・脱墨古紙パルプ、離解・脱墨・漂白古紙パルプ等の一種又は二種以上を適宜選択して使用することができる。
高剛性層1における木質パルプの含有率の下限としては、10質量%が好ましく、15質量%がより好ましい。一方、高剛性層1における木質パルプの含有率の上限としては、65質量%が好ましく、45質量%がより好ましい。高剛性層1における木質パルプの含有率が前記下限に満たない場合、高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の振動減衰率が不十分となるおそれがある。逆に、高剛性層1における木質パルプの含有率が前記上限を超える場合、相対的に高剛性繊維の量が少なくなることで高剛性層1ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。
〔準剛性層〕
複数の準剛性層2は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。
複数の準剛性層2は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。
この準剛性層2は、当該スピーカー用振動板の剛性を向上する。
当該スピーカー用振動板のサイズにもよるが、準剛性層2の平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、3μmがより好ましい。一方、準剛性層2の平均厚さの上限としては、200μmが好ましく、100μmがより好ましい。準剛性層2の平均厚さが前記下限に満たない場合、準剛性層2ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、準剛性層2の平均厚さが前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板が重くなることで、その性能が低下するおそれがある。
準剛性層2の気孔率の下限としては、1%が好ましく、2%がより好ましい。一方、準剛性層2の気孔率の上限としては、20%であり、15%が好ましく、10%がより好ましい。準剛性層2の気孔率が前記下限に満たない場合、準剛性層2の形成が容易でなくなるおそれがある。逆に、準剛性層2の気孔率が前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板の剛性を十分に向上できないおそれがある。
<樹脂マトリックス>
準剛性層2の樹脂マトリックスとしては、高剛性層1の樹脂マトリックスと同様のものを使用することができる。
準剛性層2の樹脂マトリックスとしては、高剛性層1の樹脂マトリックスと同様のものを使用することができる。
<繊維>
準剛性層2中の繊維は、高剛性層1よりも高剛性繊維の含有量が少なく、高剛性繊維を全く含まないものであってもよい。また、準剛性層2中の繊維は、木質パルプを主体とすることが好ましい。つまり、準剛性層2の全繊維中の木質パルプの比率が50質量%以上であることが好ましい。
準剛性層2中の繊維は、高剛性層1よりも高剛性繊維の含有量が少なく、高剛性繊維を全く含まないものであってもよい。また、準剛性層2中の繊維は、木質パルプを主体とすることが好ましい。つまり、準剛性層2の全繊維中の木質パルプの比率が50質量%以上であることが好ましい。
準剛性層2における全繊維の含有量の下限としては、20質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。一方、準剛性層2における全繊維の含有量の上限としては、50質量%が好ましく、45質量%がより好ましい。準剛性層2における全繊維の含有量が前記下限に満たない場合、準剛性層2ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、準剛性層2における全繊維の含有量が前記上限を超える場合、繊維間を樹脂で埋めて気孔率を十分に小さくすることが容易でなくなるおそれがある。
(高剛性繊維)
準剛性層2が高剛性繊維を含む場合、準剛性層2に含まれる高剛性繊維としては、高剛性層1の高剛性繊維と同様とすることができる。
準剛性層2が高剛性繊維を含む場合、準剛性層2に含まれる高剛性繊維としては、高剛性層1の高剛性繊維と同様とすることができる。
(木質パルプ)
準剛性層2に含まれる木質パルプとしては、高剛性層1の木質パルプと同様とすることができる。
準剛性層2に含まれる木質パルプとしては、高剛性層1の木質パルプと同様とすることができる。
〔多孔質層〕
多孔質層3は、多数の気孔を有し、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。
多孔質層3は、多数の気孔を有し、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。
この多孔質層3は、気孔の存在によって振動時に応力が集中することで、振動エネルギーを熱に変換して振動を減衰させる。
当該スピーカー用振動板のサイズにもよるが、多孔質層3の平均厚さの下限としては、50μmが好ましく、100μmがより好ましい。一方、多孔質層3の平均厚さの上限としては、500μmが好ましく、400μmがより好ましい。多孔質層3の平均厚さが前記下限に満たない場合、多孔質層3の振動減衰率が不十分となるおそれがある。逆に、多孔質層3の平均厚さが前記上限を超える場合、高剛性層1及び準剛性層2との一体性が損なわれることで音を歪ませるおそれがある。
<樹脂マトリックス>
多孔質層3の樹脂マトリックスとしては、高剛性層1の樹脂マトリックスと同様のものを使用することができる。
多孔質層3の樹脂マトリックスとしては、高剛性層1の樹脂マトリックスと同様のものを使用することができる。
<繊維>
多孔質層3中の繊維は、高剛性繊維又は木質パルプを主体とすることが好ましい。
多孔質層3中の繊維は、高剛性繊維又は木質パルプを主体とすることが好ましい。
多孔質層3における全繊維の含有量の下限としては、15質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。一方、多孔質層3における全繊維の含有量の上限としては、40質量%が好ましく、35質量%がより好ましい。多孔質層3における全繊維の含有量が前記下限に満たない場合、多孔質層3ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、多孔質層3における全繊維の含有量が前記上限を超える場合、多孔質層3が断裂しやすくなるおそれがある。
多孔質層3の気孔は、多孔質層3の剛性の低下を抑制できるよう、独立気孔とすることが好ましい。このような気孔は、例えば中空マイクロビーズ、熱膨張マイクロカプセル等によって形成することができる。
多孔質層3の気孔の平均径の下限としては、20μmが好ましく、30μmがより好ましい。一方、多孔質層3の気孔の平均径の上限としては、100μmが好ましく、80μmがより好ましい。多孔質層3の気孔の平均径が前記下限に満たない場合、均一な気孔の形成が容易ではなくなるおそれがある。逆に、多孔質層3の気孔の平均径が前記上限を超える場合、多孔質層3の剛性の低下が過度に大きくなるおそれがある。
多孔質層3の気孔率の下限としては、30%が好ましく、40%がより好ましい。一方、多孔質層3の気孔率の上限としては、80%が好ましく、70%がより好ましい。多孔質層3の気孔率が前記下限に満たない場合、多孔質層3の振動減衰率を十分に向上できないおそれがある。逆に、多孔質層3の気孔率が前記上限を超える場合、多孔質層3ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。
(高剛性繊維)
多孔質層3に含まれる高剛性繊維としては、高剛性層1の高剛性繊維と同様とすることができる。
多孔質層3に含まれる高剛性繊維としては、高剛性層1の高剛性繊維と同様とすることができる。
(木質パルプ)
多孔質層3に含まれる木質パルプとしては、高剛性層1の木質パルプと同様とすることができる。
多孔質層3に含まれる木質パルプとしては、高剛性層1の木質パルプと同様とすることができる。
〔利点〕
当該スピーカー用振動板は、繊維により補強されて剛性が比較的大きい高剛性層1及び準剛性層2と、気孔を有することにより振動減衰率が比較的大きい多孔質層3とが交互に積層されていることによって、弾性率の異なる層が交互に積層された状態になり、これにより、多孔質層にせん断歪みが集中することで内部損失を高めることができる。また、当該スピーカー用振動板は、高剛性層1及び準剛性層2による剛性の向上と多孔質層3による振動減衰率の向上とをそれぞれ最適化することが容易である。さらに、当該スピーカー用振動板は、厚さ方向両側の最外層が高剛性層1とされていることによって、水濡れに対する耐性が大きい。
当該スピーカー用振動板は、繊維により補強されて剛性が比較的大きい高剛性層1及び準剛性層2と、気孔を有することにより振動減衰率が比較的大きい多孔質層3とが交互に積層されていることによって、弾性率の異なる層が交互に積層された状態になり、これにより、多孔質層にせん断歪みが集中することで内部損失を高めることができる。また、当該スピーカー用振動板は、高剛性層1及び準剛性層2による剛性の向上と多孔質層3による振動減衰率の向上とをそれぞれ最適化することが容易である。さらに、当該スピーカー用振動板は、厚さ方向両側の最外層が高剛性層1とされていることによって、水濡れに対する耐性が大きい。
さらに、当該スピーカー用振動板は、高剛性層1の繊維が高剛性繊維を含むことによって、振動減衰率の低下を抑制しつつ剛性を大きくすることができる。従って、当該スピーカー用振動板は、剛性が大きく且つ振動減衰率が大きい。
〔製造方法〕
図2に示すように、当該スピーカー用振動板は、高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3を形成する材料を層状に湿式抄造する工程<ステップS1:抄造工程>と、これらの材料層を積層する工程<ステップS2:積層工程>と、この材料層積層体を乾燥する工程<ステップS3:乾燥工程>と、乾燥した材料層の積層体を熱プレスする工程<ステップS4:熱プレス工程>とを備える方法によって容易に製造することができる。
図2に示すように、当該スピーカー用振動板は、高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3を形成する材料を層状に湿式抄造する工程<ステップS1:抄造工程>と、これらの材料層を積層する工程<ステップS2:積層工程>と、この材料層積層体を乾燥する工程<ステップS3:乾燥工程>と、乾燥した材料層の積層体を熱プレスする工程<ステップS4:熱プレス工程>とを備える方法によって容易に製造することができる。
<抄造工程>
ステップS1の抄造工程では、高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3の形成材料を分散媒に分散したスラリー、当該スピーカー用振動板に対応する形状を有する抄き型を用いて抄造することで、各層の形成材料の層をそれぞれ形成する。
ステップS1の抄造工程では、高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3の形成材料を分散媒に分散したスラリー、当該スピーカー用振動板に対応する形状を有する抄き型を用いて抄造することで、各層の形成材料の層をそれぞれ形成する。
このような抄造を可能とするために、各層の樹脂マトリックスを構成する材料は、例えば合成パルプ等、繊維状又は微粒子状に成形されたものを用いることが好ましい。
前記スラリーの分散媒としては、例えば水、メタノール水溶液、エタノール水溶液等の水系分散媒を用いることができる。また、スラリーにおける固形分含有率としては、例えば0.1質量%以上10質量%以下とすることができる。
また、多孔質層3の形成材料は、気孔を形成するために、例えば化学発泡剤、熱膨張マイクロカプセル、中空ビーズ等を含むとよい。中でも、多孔質層3の形成材料は、確実な気泡の形成が可能である点で、膨張可能な外殻内に低融点溶剤を封入した熱膨張マイクロカプセルを含むことが好ましい。
前記熱膨張マイクロカプセルの外殻の材質としては、例えば塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の共重合体からなる熱可塑性樹脂を用いることができる。また、前記熱膨張マイクロカプセルの外殻内に封入される低沸点溶剤としては、例えばペンタン、石油エーテル、ヘキサン、低沸点ハロゲン化炭化水素、テトラメチルシランなどの揮発性有機溶剤を用いることができる。
前記熱膨張マイクロカプセルの膨張前の平均径としては、例えば5μm以上20μm以下とすることができる。また、熱膨張マイクロカプセルの膨張温度としては、例えば80℃以上220℃以下とすることができる。
また、この抄造工程における各層の形成材料の抄造に用いる抄き型としては、所望のスピーカー用振動板に対応する形状を有し、各層の形成材料を捕捉して分散媒を透過させるものであればよい。このような抄き型の具体例としては、金属メッシュ又はパンチングメタルを用いることができる。
高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3の形成材料の抄造は、同じ抄き型を用いて順次行ってもよい。
<積層工程>
ステップS2の積層工程では、高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3の形成材料の抄造体を順番に積層する。
ステップS2の積層工程では、高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3の形成材料の抄造体を順番に積層する。
この積層は、ステップS1の抄造工程で用いた抄き型から抄造体を順番に重ねて排出してゆくことで行うとよい。ステップS1の抄造工程を1つの抄き型を用いて行う場合、ステップS1の抄造工程とステップS2の積層工程とを層ごとに繰り返して行うとよい。
<乾燥工程>
ステップS3の乾燥工程では、積層された抄造体中に残存する溶媒を揮発させる。積層された抄造体を乾燥する方法としては、特に限定されないが、オーブンを用いる方法とすることができる。オーブンによる乾燥温度としては、例えば60℃以上90℃以下とすることができる。乾燥時間としては、例えば5分以上3時間以下とすることができる。なお、この乾燥工程は、ステップS2の積層工程の前に行ってもよい。つまり、各層の形成材量の抄造体を別々に乾燥してから積層して次の熱プレス工程に供してもよい。
ステップS3の乾燥工程では、積層された抄造体中に残存する溶媒を揮発させる。積層された抄造体を乾燥する方法としては、特に限定されないが、オーブンを用いる方法とすることができる。オーブンによる乾燥温度としては、例えば60℃以上90℃以下とすることができる。乾燥時間としては、例えば5分以上3時間以下とすることができる。なお、この乾燥工程は、ステップS2の積層工程の前に行ってもよい。つまり、各層の形成材量の抄造体を別々に乾燥してから積層して次の熱プレス工程に供してもよい。
<熱プレス工程>
ステップS4の熱プレス工程では、所望のスピーカー用振動板の倣い型を有する一対のプレス金型内に乾燥された積層体を配置して加熱及び加圧することで、各層の樹脂マトリックスを形成する材料を溶融することで連続する樹脂マトリックスを形成すると共に、この樹脂マトリックスによって高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3を互いに接合する。
ステップS4の熱プレス工程では、所望のスピーカー用振動板の倣い型を有する一対のプレス金型内に乾燥された積層体を配置して加熱及び加圧することで、各層の樹脂マトリックスを形成する材料を溶融することで連続する樹脂マトリックスを形成すると共に、この樹脂マトリックスによって高剛性層1、準剛性層2及び多孔質層3を互いに接合する。
また、多孔質層3の形成材料が例えば発泡剤、熱膨張マイクロカプセル等を含む場合、この熱プレスによって発泡又は膨張させて多孔質層3中に気孔を形成する。
多孔質層3ひいては当該スピーカー用振動板の厚さを所望の厚さとするために、例えば一対のプレス金型の間にスペーサーを配置する等して、熱プレス時の一対のプレス金型間の間隔を定めることが好ましい。
この熱プレス工程における加熱温度としては、樹脂マトリックスの融点以上とされ、例えば樹脂マトリックスの融点よりも5℃以上20℃以下高い温度とすることができる。
この熱プレス工程における加熱時間としては、例えば10秒以上60秒以下とすることができる。
また、加熱後、プレス金型を加圧状態で冷却して、樹脂マトリックスを硬化させてから、当該スピーカー用振動板をプレス金型から取り出すとよい。
[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。
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。
当該スピーカー用振動板において、最外層の一方のみが高剛性繊維を含む高剛性層であってもよい。また、当該スピーカー用振動板において、最外層以外の層(内側の層)が高剛性繊維を含む高剛性層であってもよい。その場合、内側の高剛性層の厚さは最外層の高剛性層よりも小さいことが好ましい。内側の高剛性層を最外層の高剛性層よりも薄くすることで、剛性が小さくなり内部での損失を高めることができる。すなわち、準剛性層の代わりに最外層の高剛性層よりも薄い高剛性層を配置してもよい。内側の高剛性層は、当該スピーカーの断面構造において波を打つように薄く形成してもよい。波打った高剛性層にすることで平坦な層に比べ剛性を低下させることができ、内部での損失を高めることができる。
当該スピーカー用振動板において、準剛性層及び多孔質層の数は任意である。従って、当該スピーカー用振動板は、高剛性層のみからなるものであってもよく、1層又は2層の高剛性層と1層の多孔質層とからなるものであってもよい。一対の最表面が高剛性層であるものの例として、上述の7層構造に加え、5層構造、3層構造がある。5層構造のスピーカー振動板は、図3に示すように、一対の高剛性層1と1層の準剛性層2と2層の多孔質層3を備え、多孔質層3は高剛性層1又は準剛性層2と交互に積層される。5層構造における準剛性層2は最表面の高剛性層1よりも薄い高剛性層に置き換えてもよい。5層構造においても7層構造のスピーカー振動板と同様の効果を得ることができる。3層構造のスピーカー振動板は、図4に示すように、一対の高剛性層1とそれらに挟まれた1層の多孔質層3を備える。3層構造の場合は7層構造、5層構造に比べて層数が少なく全体の剛性が低下するため、一対の高剛性層1によって多孔質層3を挟み込むことで剛性を高めることができる。また、強固な高剛性層と多孔質層とが接合されていることで多孔質層にストレスが集中してせん断歪みを発生させやすくなる。すなわち高い内部損失を得ることができる軽くて硬いスピーカー振動板、特に高音用のツィーターに適したスピーカー振動板に仕上げることが可能になる。
当該スピーカー用振動板の製造方法の各工程は、製造するスピーカー用振動板の構成に応じて適宜省略してもよい。例えば、当該スピーカー用振動板が高剛性層のみからなるものである場合、上述の積層工程を省略することができる。
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。
[繊維の種類]
先ず、繊維の種類の違いによる特性を確認するため、試作品1~4を作成して、剛性の指標である見掛弾性率及び振動減衰率の指標である損失正接を測定した。
先ず、繊維の種類の違いによる特性を確認するため、試作品1~4を作成して、剛性の指標である見掛弾性率及び振動減衰率の指標である損失正接を測定した。
<試作品1>
本発明の実施例として、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品1を試作した。一対の高剛性層はそれぞれスピーカー振動板の最表面の層を構成する。一対の高剛性層に挟まれて3層の多孔質層が配置され、3層の多孔質層の間にそれぞれ準剛性層が配置される。すなわち、高剛性層又は準剛性層と多孔質層とが交互に積層され(高剛性層と準剛性層が直接積層されることはない)、一対の最表面が高剛性層となり、多孔質層に挟まれる内部に準剛性層が2層形成された7層構造になっている。この試作品1は、各層を形成する材料を固形分含有率0.3%となるよう、水に分散したスラリーの抄造により形成した層の積層体を熱プレスすることによって形成した。
本発明の実施例として、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品1を試作した。一対の高剛性層はそれぞれスピーカー振動板の最表面の層を構成する。一対の高剛性層に挟まれて3層の多孔質層が配置され、3層の多孔質層の間にそれぞれ準剛性層が配置される。すなわち、高剛性層又は準剛性層と多孔質層とが交互に積層され(高剛性層と準剛性層が直接積層されることはない)、一対の最表面が高剛性層となり、多孔質層に挟まれる内部に準剛性層が2層形成された7層構造になっている。この試作品1は、各層を形成する材料を固形分含有率0.3%となるよう、水に分散したスラリーの抄造により形成した層の積層体を熱プレスすることによって形成した。
(高剛性層)
高剛性層の形成材料(スラリー中の固形分)としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプと、高剛性繊維としてのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維とを質量比が60:25:15となるよう配合した(全繊維〔溶解した化学パルプ以外〕中のPBO繊維含有率37.5質量%)。高剛性層は、坪量が68g/m2となるよう抄造した。
高剛性層の形成材料(スラリー中の固形分)としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプと、高剛性繊維としてのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維とを質量比が60:25:15となるよう配合した(全繊維〔溶解した化学パルプ以外〕中のPBO繊維含有率37.5質量%)。高剛性層は、坪量が68g/m2となるよう抄造した。
(準剛性層)
準剛性層の形成材料としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプとを質量比が70:30となるよう配合した。準剛性層は、坪量が14g/m2となるよう抄造した。
準剛性層の形成材料としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプとを質量比が70:30となるよう配合した。準剛性層は、坪量が14g/m2となるよう抄造した。
(多孔質層)
多孔質層の形成材料としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプと、気孔を形成するための熱膨張マイクロカプセルとを質量比が60:40:50となるよう配合した。多孔質層は、坪量が76g/m2となるよう抄造した。
多孔質層の形成材料としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプと、気孔を形成するための熱膨張マイクロカプセルとを質量比が60:40:50となるよう配合した。多孔質層は、坪量が76g/m2となるよう抄造した。
各層の形成材料において、ポリエチレン短繊維としては、三井化学社の合成パルプ「E400」を使用し、木質パルプとしては、針葉樹晒クラフトパルプを使用した。また、高剛性層の前記高剛性繊維としては東洋紡社の「ザイロン」チョップドファイバー(カット長3mm)を使用した。また、多孔質層の熱膨張マイクロカプセルとしては、日本フィライト社の「エクスパンセルDU」を使用した。
各層の積層体は、抄造用の抄き型を用いて各層を個別に抄造し、乾燥のための乾燥型の上に順番に抄き型から転写し、乾燥型の上で減圧脱水することにより形成した。なお、抄き型としては、コーン型に成形した金属メッシュを使用した。また、乾燥型としては、減圧脱水用の穴が形成されたコーン状のベース型の上にフェルトを敷いたものを使用した。
各層の形成材料を抄造した層の積層体を、80℃のオーブンで1時間乾燥した後、プレス金型で熱プレスした。プレス金型は、1.0mmのスペーサーを配設し、加熱温度140℃、加熱時間15秒とし、加熱後45℃まで冷却してから形成されたスピーカー用振動板を取り出した。
<試作品2>
試作品1と対比するために、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品2を試作した。この試作品2は、高剛性層の形成材料として、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプとを質量比が60:40となるよう配合した以外は、上述の試作品1と同様に作成した。
試作品1と対比するために、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品2を試作した。この試作品2は、高剛性層の形成材料として、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプとを質量比が60:40となるよう配合した以外は、上述の試作品1と同様に作成した。
<試作品3>
さらに、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品3を試作した。この試作品3は、高剛性繊維としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維に替えてポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を用いた以外は、上述の試作品1と同様に作成した。なお、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維としては、東レ・デュポン社の「ケブラー」パルプを使用した。
さらに、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品3を試作した。この試作品3は、高剛性繊維としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維に替えてポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を用いた以外は、上述の試作品1と同様に作成した。なお、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維としては、東レ・デュポン社の「ケブラー」パルプを使用した。
<試作品4>
さらに、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品4を試作した。この試作品4は、高剛性繊維としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維に替えてカーボン繊維を用いた以外は、上述の試作品1と同様に作成した。
さらに、一対の高剛性層、2層の準剛性層及び3層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品4を試作した。この試作品4は、高剛性繊維としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維に替えてカーボン繊維を用いた以外は、上述の試作品1と同様に作成した。
<見掛弾性率>
試作品1~4について、見掛弾性率をそれぞれ測定した。なお、見掛弾性率は、スピーカー用振動板のサンプルを幅15mm、長さ60mmに切断したサンプルを用い、JIS-K7017(1999)に準拠した3点曲げ試験(支持点間隔40mm)により測定した。なお、測定装置としては、TAインスツルメント社の「ARES-G2」を使用した。
試作品1~4について、見掛弾性率をそれぞれ測定した。なお、見掛弾性率は、スピーカー用振動板のサンプルを幅15mm、長さ60mmに切断したサンプルを用い、JIS-K7017(1999)に準拠した3点曲げ試験(支持点間隔40mm)により測定した。なお、測定装置としては、TAインスツルメント社の「ARES-G2」を使用した。
<損失正接>
また、試作品1~4について、振動減衰率の指標として損失正接(tanδ)をそれぞれ測定した。なお、損失正接は、スピーカー用振動板のサンプルを幅15mm、長さ60mmに切断したサンプルを用い、JIS-K7244(1998)に準拠して測定した。なお、測定装置としては、TAインスツルメント社の「ARES-G2」を使用した。
また、試作品1~4について、振動減衰率の指標として損失正接(tanδ)をそれぞれ測定した。なお、損失正接は、スピーカー用振動板のサンプルを幅15mm、長さ60mmに切断したサンプルを用い、JIS-K7244(1998)に準拠して測定した。なお、測定装置としては、TAインスツルメント社の「ARES-G2」を使用した。
試作品1~4の見掛弾性率の測定結果を図5にまとめて示し、試作品1~4の損失正接の測定結果を図6にまとめて示す。
図示するように、高剛性繊維を含む試作品1は、見掛弾性率及び損失正接が共に大きい値を示している。これに対し、木質パルプのみを使用した試作品2は、見掛弾性率及び損失正接が共に小さい。ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を含む試作品3は、試作品1と比して見掛弾性率及び損失正接がいずれも小さいが、見掛弾性率及び損失正接が試作品2よりは向上している。また、カーボン繊維を含む試作品4は、損失正接が試作品2よりも小さくなっているが、見掛弾性率については試作品1に比肩する値が得られている。
以上のように、最外層となる高剛性層に高剛性繊維を含むスピーカー用振動板は、剛性が大きく且つ振動減衰率が大きい好ましい物性を有していることが確認された。
[樹脂マトリックス/木質パルプの含有率]
次に、樹脂マトリックスの含有率の違いによる剛性の差異を確認するため、試作品5~15を作成して、見掛弾性率を測定した。
次に、樹脂マトリックスの含有率の違いによる剛性の差異を確認するため、試作品5~15を作成して、見掛弾性率を測定した。
試作品5~15は、高剛性繊維の含有率を15質量%で一定とし、ポリエチレン短繊維の含有率を順に0質量%、5質量%、20質量%、30質量%、40質量%、50質量%、60質量%、65質量%、75質量%、80質量%、85質量%として、残部を木質パルプとした以外は、上述の試作品1と同様に作成した。
試作品5~15の見掛弾性率の測定結果を図7にまとめて示す。図示するように、樹脂マトリックスの含有率を、好ましくは20質量%以上80質量%以下、より好ましくは40質量%以上70質量%以下、さらに好ましくは50質量%以上60質量%以下(全繊維の含有率が40%以上50%以下)とすることによって、スピーカー用振動板の弾性率を大きくすることができることが確認された。
[高剛性繊維/木質パルプの含有率]
次に、高剛性繊維の含有率の違いによる剛性の差異を確認するため、試作品16~22を作成して、見掛弾性率を測定した。
次に、高剛性繊維の含有率の違いによる剛性の差異を確認するため、試作品16~22を作成して、見掛弾性率を測定した。
試作品16~22は、ポリエチレン短繊維の含有率を前記最適範囲内の60質量%で一定とし、高剛性繊維の含有率を順に0質量%、5質量%、10質量%、20質量%、25質量%、35質量%、40質量%とし、残部を木質パルプとした以外は、上述の試作品1と同様に作成した。
試作品16~22の見掛弾性率の測定結果を図8にまとめて示す。図示するように、高剛性繊維の含有率を10%以上30%以下とすることによって、スピーカー用振動板の弾性率を大きくすることができることが確認された。すなわち、樹脂マトリックス以外が木質パルプだけである場合、又は、高剛性繊維だけである場合には見掛弾性率が低くなる。つまり、木質パルプと高剛性繊維とが樹脂マトリクスによって接合されることによって高い剛性を得ることが可能になる。
[高剛性繊維/(樹脂マトリックス+木質パルプ)の含有率]
さらに、高剛性繊維の含有率の違いによる剛性の差異に対する木質パルプの含有率の影響を検証するため、試作品23~27を作成して、見掛弾性率を測定した。
さらに、高剛性繊維の含有率の違いによる剛性の差異に対する木質パルプの含有率の影響を検証するため、試作品23~27を作成して、見掛弾性率を測定した。
試作品23~27は、高剛性繊維の含有率を順に0質量%、10質量%、15質量%、25質量%、40質量%とし、残部をポリエチレン短繊維及び木質パルプが25:60の比率となるようにした以外は、上述の試作品1と同様に作成した。
試作品23~27の見掛弾性率の測定結果を図9にまとめて示す。図9では、図8と比較して高剛性繊維の含有率を大きくした場合の弾性率の低下が抑制されており、高剛性繊維の含有率を40%とした場合にも0%とした場合に対する弾性率向上が見られる。
本発明に係るスピーカー用振動板は、水濡れの可能性があるスピーカーに用いられる振動板として特に好適に利用することができる。
1 高剛性層
2 準剛性層
3 多孔質層
2 準剛性層
3 多孔質層
Claims (11)
- 樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、
前記高剛性層が有する繊維が木質パルプ及び高剛性繊維を含むスピーカー用振動板。 - 前記高剛性層に積層され、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する多孔質層をさらに備える請求項1に記載のスピーカー用振動板。
- 前記高剛性層と前記多孔質層とが交互に積層され、
少なくとも一方の最外層が前記高剛性層である請求項2に記載のスピーカー用振動板。 - 最外層以外に高剛性層を含み、最外層以外の高剛性層の厚さが最外層の高剛性層の厚さよりも小さい請求項3に記載のスピーカー用振動板。
- 前記多孔質層と積層され、前記高剛性層よりも前記高剛性繊維の含有量が少ない準剛性層をさらに備える請求項2に記載のスピーカー用振動板。
- 前記高剛性層の樹脂マトリックスが熱可塑性樹脂である請求項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。
- 前記高剛性層における前記樹脂マトリックスの含有率が20重量%以上80重量%以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のスピーカー用振動板。
- 前記高剛性繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のスピーカー用振動板。
- 前記高剛性層の高剛性繊維の含有量が5質量%以上40質量%以下である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のスピーカー用振動板。
- 前記高剛性繊維の平均長さが6mm以下である請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のスピーカー用振動板。
- 樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、前記高剛性層が有する繊維が木質パルプ及び高剛性繊維を含むスピーカー用振動板の製造方法であって、
前記高剛性層を形成する材料を層状に湿式抄造する工程と、
前記抄造工程で得られた材料層を乾燥する工程と、
前記乾燥工程後の材料層を熱プレスする工程と
を備えるスピーカー用振動板の製造方法。
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