CN112868245B - 电声转换器用振动板 - Google Patents

Abstract

在振动板(1)，在由以纤维素为主的纸浆(20)构成的基材(10)的前表面侧表层形成有该纸浆(20)、云母(22)以及纤维素纳米纤维(21)混合存在的混合存在层(11)。

Description

电声转换器用振动板

技术领域

本公开涉及一种用于扬声器、麦克风等的电声转换器用振动板。

背景技术

对于电声转换器用振动板，一般要求具有低密度、高杨氏模量以及适度的内部损失等，根据扬声器、麦克风的用途，适当选择具有最适物性的材料。作为振动板的材料存在多种材料，但出于性能角度、成本角度等，目前也大多使用了天然纤维(纤维素)，但有时会无法得到所期望的刚性。

因此，作为扬声器用的振动板，提出了一种由如下三层构造构成的振动板：基材层，由多个纤维的抄纸体构成；中间层，包含多个纤维素纤维；以及涂覆层，包含由多个无机微粒构成的无机粉末(专利文献1)。

在专利文献1中，形成含有密度比天然纤维高的纤维素纤维的中间层并在该中间层的表面形成涂覆层，由此谋求涂覆层的厚度的均匀化。如此，通过减少涂覆层的厚度的不均来谋求振动板的刚性、音速的提高。此外，通过在涂覆层中包含云母等无机微粒也谋求进一步刚性、声压的提高、耐湿性、防湿性的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第WO2018/008347号

发明内容

发明所要解决的问题

云母等无机微粒与纤维的亲和性低，因此如专利文献1的振动板那样，有时会在涂覆层中使用热塑性树脂等涂覆材料来抑制无机微粒从振动板脱落，但当使用树脂、粘接剂等涂层材料时，存在振动板的质量增加、声压降低这样的问题。此外，为了使涂覆材料的厚度均匀化，会产生如专利文献1这样形成中间层等追加工序的需要，因此制造工序可能会变得繁杂。

另一方面，对于不使用涂层材料而将无机微粒附加于抄纸上，纤维与无机粒子的粘结力小，因此无机粒子可能会从振动板脱落。此外，也会进行不使用涂层材料而在基材混入无机粒子并进行抄纸(混抄)，但在这样的情况下，相对昂贵的无机粒子的使用量变多，成本增加。

本发明的实施方式是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能抑制成本的增加、制造工序的复杂化，并且能提高作为振动板的物性和声学特性的电声转换器用振动板。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的实施方式的电声转换器用振动板的特征在于，在由以纤维素为主的纤维材料构成的基材的表层形成有该纤维材料、云母以及纤维素纳米纤维混合存在的混合存在层。

在上述电声转换器用振动板中，可以是，所述云母的粒度为10μm以上且500μm以下。

此外，在上述电声转换器用振动板中，可以是，所述云母由氧化钛覆盖。

此外，在上述电声转换器用振动板中，可以是，所述纤维素纳米纤维的纤维长度为50μm以下。

此外，在上述电声转换器用振动板中，可以是，所述混合存在层通过一边从所述基材的一面侧进行吸引脱水，一边向所述基材的另一面以含有所述云母和所述纤维素纳米纤维的悬浮液进行喷雾而形成。

此外，上述电声转换器用振动板可以为车载用扬声器用。

发明效果

根据如上所述的本发明的实施方式，能抑制成本的增加、制造工序的复杂化，并且能提高作为振动板的物性和声学特性。

附图说明

图1A是本发明的实施方式的电声转换器用振动板的立体图。

图1B是本发明的实施方式的电声转换器用振动板的剖视图。

图2是振动板剖面的示意图。

图3是振动板剖面的200倍的光学显微镜照片。

图4A是具有基材表面的纸浆(pulp)、云母以及极短纤维的纤维素纳米纤维混合存在的混合存在层的振动板的100倍的扫描型电子显微镜照片。

图4B是图4A的振动板的1000倍的扫描型电子显微镜照片。

图4C是图4A的振动板的10000倍的扫描型电子显微镜照片。

图5A是具有基材表面的纸浆、云母以及极长纤维的纤维素纳米纤维混合存在的混合存在层的振动板的100倍的扫描型电子显微镜照片。

图5B是图5A的振动板的1000倍的扫描型电子显微镜照片。

图5C是图5A的振动板的5000倍的扫描型电子显微镜照片。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的电声转换器用振动板进行说明。

图1A是本发明的实施方式的电声转换器用振动板的立体图，图1B是其剖视图，图2是振动板剖面的示意图，图3是振动板剖面的光学显微镜照片，图4A是具有基材表面的纸浆、云母以及极短纤维的纤维素纳米纤维混合存在的混合存在层的振动板的100倍的扫描型电子显微镜照片，图4B是图4A的振动板的1000倍的扫描型电子显微镜照片，图4C是图4A的振动板的10000倍的扫描型电子显微镜照片，图5A是具有基材表面的纸浆、云母以及极长纤维的纤维素纳米纤维混合存在的混合存在层的振动板的100倍的扫描型电子显微镜照片，图5B是图5A的振动板的1000倍的扫描型电子显微镜照片，图5C是图5A的振动板的5000倍的扫描型电子显微镜照片。

图1A、图1B所示的振动板1(电声转换器用振动板)是扬声器用的振动板，呈锥状(圆锥台状)。该振动板1的直径较小的开口侧装配于未图示的音圈(Voice Coil)等扬声器的振动源。该振动板1的圆锥部分的内表面成为声音的放射面(前表面)，成为能从外部视觉确认的面。另一方面，在振动板1的圆锥部分的外表面(背面)侧配置有未图示的扬声器的各种装置。

在振动板1中，在由以纤维素为主的纤维材料构成的基材10的前表面侧表层形成有该纤维材料、云母以及纤维素纳米纤维(CNF)混合存在的混合存在层11。

详细而言，基材10是对以打浆度10°SR以上且50°SR以下进行了打浆的纸浆20(纤维材料)进行调液，抄纸成振动板形状而成的。本实施方式的纸浆20是将以针叶树为原料的纸浆与以洋麻(kenaf)为原料的纸浆混合而成的纸浆。除此之外，作为纸浆20，也可以使用木材纸浆或非木材纸浆等纸浆，也可以使用将其他木材纸浆与非木材纸浆混合而成的纸浆、木材纸浆单体、非木材纸浆单体。此外，纸浆20的平均纤维直径(最大宽度)优选为5μm以上且90μm以下。需要说明的是，纸浆20的纤维长度没有特别限定，可以适当选择在普通的抄纸中使用的纤维长度的纸浆。

如图2详细所示，在形成于基材10的表层的混合存在层11，由于纸浆20和纤维素纳米纤维21彼此具有纤维素，因此产生纤维素彼此的氢键，纤维素纳米纤维21覆盖基材10的表面(前表面)。需要说明的是，一部分的纤维素纳米纤维21也进入纸浆20之间的间隙，在图2的示意图所示的例子中，从基材10的最表面沿深度方向到达1～3个纸浆20左右。

就云母22而言，通过纤维素纳米纤维21彼此的氢键而由纤维素纳米纤维21覆盖，进而，通过覆盖该云母22的表面的纤维素纳米纤维21与基材10的纸浆20的氢键而被固接于基材10的表层。此外，例如，如图2所示，在一部分云母22也进入了纸浆20彼此的间隙的基础上，被纤维素纳米纤维21覆盖。需要说明的是，覆盖云母22的纤维素纳米纤维21的厚度足够薄，因此能从外观透过纤维素纳米纤维21容易地识别云母22。

需要说明的是，图2是振动板1的表层的示意图，在图2中为了使纸浆20、纤维素纳米纤维21以及云母22的关系容易理解，比实际尺寸夸张地示出了各要素，但实际如图3所示，基材10的厚度为平均0.2mm以上且0.3mm以下，相对于此，混合存在层11的厚度为基材10的10％左右的平均0.02mm以上且0.04mm以下。需要说明的是，在图3中，为了容易识别基材10的混合存在层11，基材10的纸浆20未染色，仅对纤维素纳米纤维21以黑色进行了染色。

此外，如图4A～图4C、图5A～图5C所示，纤维素纳米纤维21遍及基材10表面整个区域地堆积，云母22散布于其中。此外，如图4B、图4C、图5B、图5C所示，纤维素纳米纤维21堆积于云母22的表面，云母22的表面由维素纳米纤维21覆盖。而且，基材10的表面的纸浆20彼此的间隙由云母22和纤维素纳米纤维21覆盖。

就混合存在层11而言，通过一边从被抄纸的基材10的背面(一面)侧进行吸引脱水，一边向基材10的表面(另一面)例如通过喷涂法以含有云母22和纤维素纳米纤维21的悬浮液进行喷雾，从而使云母22和纤维素纳米纤维21浸透(进入)基材10的表层来形成即可，之后，经过由热压等实现的成型/干燥工序，制作具有混合存在层11的振动板1。在这样从基材10的背面侧被吸引脱水了的状态下，向基材10的前表面以云母22和纤维素纳米纤维21的悬浮液进行喷雾而涂布于基材10，由此能不因悬浮液的水分打乱基材10的纸浆20彼此的排列，使云母22和纤维素纳米纤维21在基材10的表层圆滑地着地，薄且均匀地形成纸浆20、云母22以及纤维素纳米纤维21混合存在的混合存在层11。由此，能使振动板1中的云母22的含量减少而不由大量的云母22形成层，能抑制振动板1的质量的增加。此外，能使云母22和纤维素纳米纤维21的一部分进入纸浆20彼此的间隙，因此能提高基材10与云母22的密合性而将云母22稳固地固接于基材10。

纤维素纳米纤维21是纤维直径为纳米级的纤维，纤维直径比纸浆20小。纤维素纳米纤维21例如优选使用源自针叶树、平均纤维长度为50μm以下且平均纤维直径为10nm以上且50nm以下的纤维素纳米纤维。需要说明的是，纤维素纳米纤维21不限于源自针叶树的纤维，可以使用其他含有纤维素的纤维。纤维素纳米纤维21的纤维长度变得越短，就能使纤维素纳米纤维21以越高密度、越薄且越均匀地堆积于由纸浆20形成的基材10的表层、云母22的表面。由此能提高基材10与云母22的密合性并将云母22更可靠地固接于基材10。此外，纤维素纳米纤维21的纤维长度越短，就能越薄地覆盖基材10、云母22的表面，能抑制纤维素纳米纤维21的使用量而削减成本。而且，纤维素纳米纤维21的纤维长度越短，就能形成越平滑且越均匀、越高密度的混合存在层11。

若云母22过小则可能会变得不易识别云母22，若云母22过大则质感可能会变得粗糙而使振动板1的设计性变差，因此粒度优选10μm以上且500μm以下。需要说明的是，云母22可以是天然云母，也可以是合成云母。进而，出于提高振动板1的设计性，云母22优选由氧化钛、氧化铁等覆盖、具有光泽的云母。

云母22与纤维素纳米纤维21的基于质量的配合比(云母含有比例/纤维素纳米纤维含有比例)优选2/98以上且20/80以下，更优选为5/95以上且10/90以下。通过将云母22与纤维素纳米纤维21的配合比设为2/98以上且20/80以下，能以由纤维素纳米纤维21均匀地覆盖云母22的表面的状态将云母22和纤维素纳米纤维21较薄地堆积于基材10的表层。因此，能减少云母22和纤维素纳米纤维21的使用量。而且，通过薄地形成的混合存在层11，能提高振动板1的杨氏模量，能提高振动板1的音速，并且能抑制振动板1整体的内部损失(tanδ)的降低。更优选的是，通过将云母22与纤维素纳米纤维21的配合比设为5/95以上且10/90以下，能提高振动板1的物性和音响性能，并且能使云母22均匀地散布于振动板1的前表面，能提高振动板1的外观设计性。

此外，构成基材10的纸浆20与云母22和纤维素纳米纤维21的基于质量的配合比(纸浆含有比例/云母和纤维素纳米纤维含有比例)优选1/99以上且8/92以下，进一步更优选设为2/98以上且5/95以下。通过将配合比设为1/99以上且8/92以下，能提高振动板1的杨氏模量，并且能抑制内部损失的降低，能形成物性和音响性能优异的振动板1。进而，通过设为2/98以上且5/95以下，能形成杨氏模量与内部损失的平衡性优异的振动板1。

此外，就振动板1而言，通过将基材10的表层的纸浆20之间的间隙由云母22和纤维素纳米纤维21填埋，能降低透气性，因此能谋求振动板1的声压的提高、进一步谋求耐水性的提高。此外，使用了该振动板1的扬声器能防止水分穿过振动板1浸入扬声器内部。因此，振动板1能优选用作车载用扬声器用。需要说明的是，就混合存在层11而言，纸浆20彼此的间隙由云母22和纤维素纳米纤维21填埋，密度变高，因此在云母22和纤维素纳米纤维21的悬浮液中混合有乳液类氟的疏水剂等防水剂的情况下，防水剂容易固定于混合存在层11。因此，通过防水剂能在振动板1的前表面将水分弹开，能得到高防水效果。而且，也可以在基材10的抄纸时将纸浆20与防水剂混合，对基材10也实施防水处理，在该情况下能得到更高的防水效果。

这样构成的振动板1不使用树脂、粘接剂等涂覆材料，利用纤维素纳米纤维21覆盖云母22的表面，通过纤维素纳米纤维21彼此的氢键和基材10的纸浆20与纤维素纳米纤维21的氢键将云母固接于基材10。纤维素纳米纤维21的比重比涂覆材料的比重轻，因此与通过涂层材料固接云母22相比，能抑制质量的增加，能形成将与纤维的亲和性低的云母22可靠地固接于基材10的振动板1。此外，特别是能仅以向基材10以云母22和纤维素纳米纤维21的悬浮液进行喷雾的容易工序进行制造，而不需要形成中间层等。而且，通过将云母22固接于基材10的表面，能提高振动板1的物性和音响性能。

根据以上内容，本实施方式的振动板1能抑制成本的增加、制造工序的复杂化，并且能提高作为振动板的产品品质和声学特性。

(实施例)

以下，参照表1、表2对本发明的音响变换器用振动板的实施例与由以往的振动板形成的比较例的物性比较结果和透气性比较结果进行说明。

比较例使用仅由纸浆形成的基材的振动板试样，实施例1～4使用在基材的表层形成有基材的纸浆、云母(Mica)以及纤维素纳米纤维(CNF)混合存在的混合存在层的振动板试样。

各振动板试样以尺寸成为长度40mm、宽度5mm，试样整体质量(定量(basisweight))为一定(±2％以内)的方式进行了制作。具体而言，实施例1～4的振动板试样为如下试样：利用抄纸网将基材纤维抄纸后，一边从基材的背面侧进行吸引脱水，一边向基材的前表面以云母和纤维素纳米纤维的悬浮液进行喷雾，之后通过加热至130℃的模具以350kgf的压制压力进行压制而进行干燥成型，制成平抄纸片材，切割成试样尺寸而成的振动板试样。

在比较例和实施例1～4的基材中，作为纸浆，使用了将NUKP 50％和洋麻50％混合，以打浆度20°SR进行了打浆的纸浆。

实施例1、2的纤维素纳米纤维使用了极短纤维纤维素纳米纤维(SUGINO MACHINELIMITED CO.,LTD.制的BiNFi-s FMa10010)，实施例3、4的纤维素纳米纤维使用了极长纤维纤维素纳米纤维(SUGINO MACHINE LIMITED CO.,LTD.制的BiNFi-s IMa10005)。需要说明的是，极短纤维纤维素纳米纤维和极长纤维纤维素纳米纤维的平均纤维直径均为10nm～50nm。此外，利用光学显微镜对这些纤维素纳米纤维进行了观察，其结果是，极短纤维纤维素纳米纤维的平均纤维长度为1μm以下，极长纤维纤维素纳米纤维的平均纤维长度为50μm以下。此外，实施例1～4的云母使用了粒度为20μm～100μm、且以天然云母为基础并覆盖氧化钛、氧化铁而赋予了光泽的云母(日本光研工业株式会社制的MS-100R)。在实施例1～4中，云母与纤维素纳米纤维的基于质量的配合比均为云母5∶纤维素纳米纤维95。

基材(纸浆)与云母和纤维素纳米纤维的基于质量的配合比在实施例1、3中为98∶2，在实施例2，4中为95∶5。

将通过振动片(Vibrating Reed)法对这些比较例和实施例1～4的振动板试样进行测定而得的物性(杨氏模量、音速、比弯曲刚度、内部损失)示于下述表1。

[表1]

根据表1明显可知，与比较例相比，在实施例1～4中，通过将云母固接于基材表面，杨氏模量显著地上升。另一方面，内部损失(tanδ)的减少量得以抑制。具体而言，相对于比较例，在实施例1中，杨氏模量上升了约10％，相对于此，内部损失的减少量被抑制了约3％。同样地，在实施例2中，杨氏模量上升了约18％，相对于此，内部损失减少了约4％，在实施例3中，杨氏模量上升了约13％，相对于此，内部损失减少了约2％，在实施例4中，杨氏模量上升了约22％，相对于此，内部损失减少了约4％。

关于音速，相对于比较例，实施例1上升了约3％，实施例2上升了约7％，实施例3上升了约6％，实施例4上升了约9％。关于比弯曲刚度，相对于比较例，实施例1上升了约0.5％，实施例2、3上升了约4％，实施例4上升了约6％。

接着，将利用Gurley式透气度试验机对比较例和实施例1～4的振动板试样测定透气度的结果示于下述表2。需要说明的是，透气度为100cc的空气在一定的压力下通过试样的透气时间。

[表2]

根据表2的透气度的值明显可知，在实施例1～4中，通过在基材表面，云母和纤维素纳米纤维覆盖且云母被固接，与比较例相比，透气度的值变大。即100cc的空气的通过所需时间较长，表示变得不易透气。与使用了极短纤维的纤维素纳米纤维的情况相比，该效果在使用了极长纤维的纤维素纳米纤维的情况下更显著，且存在云母和纤维素纳米纤维相对于基材的纸浆的配合比(质量比)越高，则透气度越上升的倾向。就是说，通过将云母和纤维素纳米纤维填埋于基材的纸浆之间的间隙，能使其变得不易透气、提高振动板的耐水性。

以上结束本发明的实施方式和实施例的说明，但本发明的方案不限定于该实施方式和实施例。

在上述实施方式和实施例中，将振动板1的形状设为了锥状，但振动板的形状也可以是其他形状。此外，不仅可以形成于基材的前表面侧，也可以形成于背面侧。

附图标记说明

1：电声转换器用振动板；10：基材；11：混合存在层；20：纸浆(纤维材料)；21：纤维素纳米纤维；22：云母。

Claims (6)

1.一种电声转换器用振动板，其特征在于，在由以纤维素为主的纤维材料构成的基材的表层形成有所述纤维材料、云母以及纤维素纳米纤维混合存在的混合存在层，

所述混合存在层的表面被所述纤维素纳米纤维覆盖，通过覆盖该表面的纤维素纳米纤维与所述纤维材料的氢键而所述云母被固接于所述基材的表层。

2.根据权利要求1所述的电声转换器用振动板，其特征在于，所述云母的粒度为10μm以上且500μm以下。

3.根据权利要求1或2所述的电声转换器用振动板，其特征在于，所述云母由氧化钛覆盖。

4.根据权利要求1或2所述的电声转换器用振动板，其特征在于，所述纤维素纳米纤维的纤维长度为50μm以下。

5.根据权利要求1或2所述的电声转换器用振动板，其特征在于，所述混合存在层通过一边从所述基材的一面侧进行吸引脱水，一边向所述基材的另一面以含有所述云母和所述纤维素纳米纤维的悬浮液进行喷雾而形成。

6.根据权利要求1或2所述的电声转换器用振动板，其特征在于，所述电声转换器用振动板为车载用扬声器用。

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