JP2006303969A

JP2006303969A - スピーカー装置用構成部品及びその製造方法

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Publication number: JP2006303969A
Application number: JP2005123611A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Sato; 政敏佐藤; Satoshi Hachiya; 聡八矢; Hiroyuki Kobayashi; 博之小林
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP4677274B2

Abstract

【課題】安価で且つ高剛性及び制振性（減衰性）が高い等の物理的特性に優れ、焼却時の処分が容易なスピーカー装置用構成部品等を提供する。
【解決手段】スピーカー装置用構成部品は、オレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂をベース素材に、無機系繊維としての玄武岩繊維（バサルトファイバー）を補強用フィラーとして添加した材料を、射出成形することにより作製されている。スピーカー装置用構成部品としては、例えばフレームやキャビネット（筐体）が挙げられる。これにより、安価で且つ高剛性及び減衰性（制振性）が高い等の物理的特性に優れたスピーカー装置様構成部品を得ることができる。また、一般に、玄武岩繊維の焼結温度は約１０５０℃であり、焼却炉の焼却温度（約８００℃）より高い。このため、玄武岩繊維を含む樹脂材料を焼却炉で焼却しても、その混合材料が溶融してあめ状になることはなく、その混合材料が焼却炉内にへばりつくようなことはない。これにより、焼却処分が容易なスピーカー装置用構成部品を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スピーカー装置用構成部品の構成素材に関する。

従来より、フレーム、振動板及びボイスコイルボビンなどの振動系部品と磁気回路とを備え、それらの構成要素をキャビネット（筐体）に収容してなるスピーカーが知られている。このようなスピーカーを車載用スピーカーとして用いる場合、その構成要素たるフレーム等には軽量化と減衰性能（制振性能）の向上が求められる。

かかる目的を実現するために、スピーカー用フレームとして、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）などのオレフィン系、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブダジエン・スチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系などの熱可塑性樹脂に、補強用フィラーとしてガラス繊維を添加してなる樹脂材料を射出成形することにより得られたスピーカー用フレームが知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような構成を有するスピーカー用フレームは、特に、純正カー用スピーカーに用いられている。

また、この種のスピーカー用フレームとして、熱可塑性樹脂中に、フィブリル化したサーモトロピック液晶ポリエステル樹脂が分散されている複合材料からなるスピーカー用フレームが特許文献２に記載されている。かかるスピーカー用フレームは、軽量で且つ剛性が大きく、リサイクル性に優れているとされている。

なお、玄武岩等を混合、配合してなる原料混合物を所定の方法により加工することにより製造された、繊維径１〜１０μｍ、繊維長６０〜６００μｍの岩綿微細繊維と、繊維径０.１〜０.７μｍ、繊維長１０〜５０μｍの繊維状チタン酸カリウムとからなる強化材を含有してなる熱可塑性合成樹脂製射出成形品が知られている（例えば、特許文献３を参照）。また、玄武岩等を原料にして公知の製造方法により繊維化したロックウール（長さ約１ｍ〜５０ｍｍ、繊維径約１〜２０μｍ）を用い、それを所定の方法により加工・成型してなる建築用繊維板が知られている（例えば、特許文献４を参照）。

また、玄武岩を原料として得られる繊維状物であるロックウールを含むジョイントシート形成用組成物が知られている（例えば、特許文献５を参照）。

特開２００３−３７８９１号公報特開平９−９３６９２号公報特公平１−３２８５５号公報特開平８−９０７２１号公報特開２０００−１０４０４３号公報

現行下、スピーカー（スピーカーユニット）が分解されて、そのスピーカーを構成する部品がリサイクルされる割合は少ない。特に、カー用スピーカーの場合、金属材料以外の材料を用いて作製されたスピーカー構成部品は、車両のリサイクル処分時に車両と共に焼却炉で焼却処分されることが多い。

このような状況の下、スピーカー構成部品が、ガラス繊維を含有する樹脂材料（ガラス繊維強化樹脂材料）により作製されている場合には、次のような問題がある。

一般的に、ガラスの溶融温度は焼却炉の温度より低いため、そのような混合材料にてスピーカー構成部品が作製されている場合、かかるスピーカー構成部品が焼却炉の中で溶融してあめ状になり、その焼却炉の内側にへばりついてしまうという問題がある。このため、純正カー用スピーカーでは、ガラス繊維強化樹脂材料を素材として用いることが敬遠されている。

本発明が解決しようとする課題としては、上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、安価で且つ高剛性及び制振性（減衰性）が高い等の物理的特性に優れ、焼却時の処分が容易なスピーカー装置用構成部品及びその製造方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、スピーカー装置用構成部品であって、熱可塑性樹脂にフィラーとして玄武岩繊維が添加された樹脂材料により成形されてなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、スピーカー装置用構成部品の製造方法であって、熱可塑性樹脂にフィラーとして玄武岩繊維を添加し、前記添加することにより得られた樹脂材料を射出成形により所定形状に成形する工程を有することを特徴とする。

本発明の１つの観点では、スピーカー装置用構成部品は、熱可塑性樹脂にフィラーとして玄武岩繊維が添加された樹脂材料により成形されてなる。

上記のスピーカー装置用構成部品は、熱可塑性樹脂にフィラーとして玄武岩繊維が添加された樹脂材料により成形されてなる。スピーカー装置用構成部品としては、例えばフレームやキャビネット（筐体）が挙げられる。好適な例では、前記熱可塑性樹脂はオレフィン系樹脂とすることができる。また、前記玄武岩繊維は、前記熱可塑性樹脂に約５〜５０％添加されているのが好ましい。

ガラス繊維の弾性率は７２００（Ｎ／ｍｍ^２）であるのに対し、玄武岩繊維の弾性率は１００００（Ｎ／ｍｍ^２）である。このため、玄武岩繊維は、ガラス繊維と比べて高強度で剛性が高いといえる。よって、玄武岩繊維は、ガラス繊維に比べて高内部損失であり、且つ減衰性（制振性）が高い。また、玄武岩繊維は、一般的に、ガラス繊維と比べると高価であるが、カーボン繊維、セラミック繊維などの高機能繊維と比べると極めて安価である。なお、ベース素材となる、熱可塑性樹脂としてのオレフィン系の樹脂は、玄武岩繊維と同様に一般的に安価であり、内部損失が高いという物理的性質を有する。

その結果、このような性質を有する玄武岩繊維を補強用フィラーとして用いることにより、安価で且つ高剛性及び減衰性（制振性）が高い等の物理的特性に優れたスピーカー装置用構成部品を得ることができる。

また、玄武岩繊維の焼結温度は約１０５０℃であり、焼却炉の焼却温度（約８００℃）より高い。このため、玄武岩繊維を含む樹脂材料を焼却炉で焼却しても、その混合材料が溶融してあめ状になることはなく、その混合材料が焼却炉の内側にへばりつくようなことはない。これにより、焼却処分が容易なスピーカー装置用構成部品を得ることができる。

好適な例では、前記玄武岩繊維は平均径約７〜２０μｍの連続繊維を加工したものであるのが好ましい。玄武岩繊維が平均径７μｍ未満であると剛直な繊維による補強効果が弱くなり、弾性率が低下するという問題がある。また、上記の好適な例による玄武岩繊維と、平均径２０μｍより大きい玄武岩繊維とを比較した場合、後者は前者と比べて、同一重量比で玄武岩繊維を樹脂材料に添加したときに繊維の本数が少なくなり、繊維の絡み合いによる補強効果が弱くなるという問題がある。よって、玄武岩繊維は平均径約７〜２０μｍの連続繊維を加工したものであるのが好ましい。

本発明の他の観点では、スピーカー装置用構成部品の製造方法は、熱可塑性樹脂にフィラーとして玄武岩繊維を添加し、前記添加することにより得られた樹脂材料を射出成形により所定形状に成形する工程を有する。これにより、安価で且つ高剛性及び制振性（減衰性）が高い等の物理的特性に優れ、焼却時の処分が容易な、フレームやキャビネット（筐体）などのスピーカー装置用構成部品を製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［スピーカー装置用構成部品の構成］
図１に、本発明のスピーカー装置用構成部品を含むスピーカー装置１００を、その中心軸を通る平面で切断したときの断面図を示す。

スピーカー装置１００は、図１に示すように、スピーカーユニット８０と、そのスピーカーユニット８０を収容するキャビネット１２とを備えて構成される。なお、本発明では、スピーカー装置の構成及び駆動方式等、並びに、スピーカー装置用構成部品及びキャビネット１２の形状、位置、大きさなどは、以下に述べる構成等に限定されるものではない。

スピーカーユニット８０は、主として、ヨーク１、マグネット２及びプレート３を含む磁気回路７０と、ボイスコイルボビン４、ボイスコイル５、フレーム６、ダンパー７、振動板８、エッジ９、キャップ１０を含む振動系７１とを有する。

まず、磁気回路７０の構成について説明する。

磁気回路７０は、外磁型の磁気回路として構成されている。ヨーク１は、円柱状のポール部１ａと、そのポール部１ａの外周壁の下端部から外側へ延在するフランジ部１ｂとを有している。マグネット２は、環状の形状をなし、フランジ部１ｂ上に取り付けられている。プレート３は、環状の形状をなし、マグネット２上に取り付けられている。そして、ヨーク１の要素であるポール部１ａの外周壁と、プレート３の内周壁との間に形成された空隙（磁気ギャップ１１）にマグネット２の磁束を集中させている。

次に、振動系７１の構成について説明する。

ボイスコイルボビン４は、円筒状の形状をなし、ヨーク１の要素であるポール部１ａの外周壁の上端部近傍を覆う位置に設けられる。

ボイスコイル５は、１つの配線からなり、図示しないプラス及びマイナスのリード線を夫々有し、ボイスコイルボビン４の外周壁の下端部近傍に巻かれている。プラス側のリード線はＬ（又はＲ）チャンネル信号の入力配線であり、マイナス側のリード線はグランド（ＧＮＤ：接地）信号の入力配線である。プラス及びマイナスの各リード線は、それぞれ、後述するフレーム６の中央平坦部６ｂに設けられた、図示しない端子部に接続されている。また、端子部は、図示しないアンプ側の出力配線にも接続されている。これにより、ボイスコイル５には、端子部、プラス及びマイナスの各リード線を介してアンプ側から１チャンネル分の信号や電力が入力される。

フレーム６は、略杯状の形状をなし、スピーカー装置１００を構成する様々な構成部品を支持する機能を有する。フレーム６は、その下側位置に下側平坦部６ａ、その中央位置に中央平坦部６ｂ、その上側位置に上側平坦部６ｃを夫々有している。下側平坦部６ａ、中央平坦部６ｂ及び上側平坦部６ｃは夫々平坦性を有している。フレーム６の下側平坦部６ａは、プレート３上に取り付けられている。

ダンパー７は、環状の形状をなし、ボイスコイルボビン４を弾性的に支持する。ダンパー７の内周縁部はボイスコイルボビン４の外周壁の上端部近傍に取り付けられる一方、ダンパー７の外周縁部はフレーム６の中央平坦部６ｂ上に取り付けられる。

振動板８は、入力信号に応じた音波を放射する機能を有する。振動板８は、コーン状の形状をなしている。振動板８の内周縁部はボイスコイルボビン４の外周壁の上端部に且つダンパー７の上側に取り付けられている。

エッジ９は、環状の形状をなし、スピーカー装置１００で生じる不要な振動などを吸収する機能を有する。エッジ９の内周縁部は振動板８の外周縁部に取り付けられている一方、エッジ９の外周縁部はフレーム６の上側平坦部６ｃ上に取り付けられている。

キャップ１０は、ドーム形状をなし、スピーカー装置１００の内部に粉塵や水分等が侵入するのを防止する機能を有する。キャップ１０は、ボイスコイルボビン４の上面側を覆う位置に配置され、振動板８の内周部近傍の上面に取り付けられている。

筐体としてのキャビネット１２は、略箱型の形状をなしている。キャビネット１２の複数の面のうち、一つの面１２ａには開口１２ｃが形成されている。

そして、上記した構成を有するスピーカーユニット８０の大部分がキャビネット１２の空間１２ｂ内に収容された状態で、フレーム６の上側平坦部６ｃの下面側がキャビネット１２の１つの面１２ａ上に取り付けられ、スピーカー装置１００が構成されている。

このような構成を有するスピーカー装置１００において、アンプ側から出力された電気信号は、端子部並びにボイスコイル５のプラス及びマイナスのリード線を介してボイスコイル５へ供給される。これにより、磁気ギャップ１１内でボイスコイル５に駆動力が発生し、振動板８をスピーカーユニット８０の軸方向に振動させる。こうして、スピーカー装置１００は、矢印Ｙ１の方向に音波を放射する。

［スピーカー装置用構成部品の構成素材］
本発明は、スピーカー装置用構成部品の構成素材に特徴を有している。ここに、本発明の適用対象となるスピーカー装置用構成部品としては、フレーム６及びキャビネット１２などが挙げられる。

かかるスピーカー装置用振動系部品は、オレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂をベース素材に、無機系繊維としての玄武岩繊維（バサルトファイバー）を補強用フィラーとして添加した材料を、射出成形することにより作製されている。ここに、玄武岩繊維の平均長は約１ｍｍ以上の長繊維であるのが好ましい。また、その玄武岩繊維は平均径（太さ）約７〜２０μｍの連続繊維を加工したものであるのが好ましい。この理由は上述した通りである。

これにより、安価で且つ高剛性及び減衰性（制振性）が高い等の物理的特性に優れ、焼却処分が容易なスピーカー装置用構成部品を得ることができる。

この点につき、図２（ａ）を参照して詳述する。図２（ａ）は、ガラス繊維及び玄武岩繊維の各特性を示す図表である。

図２（ａ）に示されるように、ガラス繊維の弾性率は７２００（Ｎ／ｍｍ^２）であるのに対し、玄武岩繊維の弾性率は１００００（Ｎ／ｍｍ^２）である。このため、玄武岩繊維は、ガラス繊維と比べて高強度で剛性が高いといえる。よって、玄武岩繊維は、ガラス繊維に比べて高内部損失であり、且つ減衰性（制振性）が高い。また、玄武岩繊維は、一般的に、ガラス繊維と比べると高価であるが、カーボン繊維、セラミック繊維などの高機能繊維と比べると極めて安価である。なお、本発明においてベース素材となる、熱可塑性樹脂としてのオレフィン系の樹脂は、玄武岩繊維と同様に一般的に安価であり、内部損失が高いという物理的性質を有する。

また、本発明のスピーカー装置用構成部品は焼却処分が容易であるという利点も有している。

即ち、環境問題対策の一環としてダイオキシンの発生を防止するべく、焼却炉の焼却温度は約８００℃が基準温度とされている。ここで、ガラス繊維の焼結温度は、図２（ａ）に示されるように、約６００℃であり、焼却炉の焼却温度より低い。このため、ガラス繊維を含む樹脂材料を焼却炉で焼却するとその混合材料が溶融してあめ状になり、そのあめ状になった混合材料が焼却炉内にへばりついてしまうという問題がある。一方、玄武岩繊維の焼結温度は、図２（ａ）に示されるように、約１０５０℃であり、焼却炉の焼却温度より高い。このため、玄武岩繊維を含む樹脂材料を焼却炉で焼却しても、その混合材料が溶融してあめ状になることはなく、その混合材料が焼却炉内にへばりつくようなことはない。よって、玄武岩繊維を補強用フィラーとして用いたスピーカー装置用構成部品は、ガラス繊維を補強用フィラーとして用いたスピーカー装置用構成部品と比較して、焼却処分を容易に行えるという利点がある。

［好適例］
次に、スピーカー装置用構成部品の一例としてのフレーム６の好適例について説明する。

この好適例では、フレーム６は、熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン（Polypropylene）樹脂に、補強用フィラーとして玄武岩繊維を約５〜５０％添加した材料を射出成形することにより作製されている。また、その玄武岩繊維の平均長は約１ｍｍであり、その平均径（太さ）は約７〜２０μｍである。こうして作製されたフレーム６の各特性を図２（ｂ）の図表に示す。なお、図２（ｂ）では、比較例に係るフレームの各特性も示す。比較例に係るフレームは、熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン樹脂に、補強用フィラーとしてガラス繊維を約５〜５０％添加した材料を、射出成形することにより作製されている。また、そのガラス繊維の平均長は、上記の玄武岩繊維と同様に約１ｍｍであり、その平均径（太さ）は、上記の玄武岩繊維と同様に約７〜２０μｍである。

本発明の好適例に係るフレーム６の各特性と、比較例に係るフレーム６の各特性とを対比して理解されるように、好適例に係るフレーム６は、比較例に比べて、特にヤング率及び内部損失が高い。よって、本発明の好適例に係るフレーム６は、比較例に比べて、高剛性で且つ（減衰性）制振性の高いフレームであることが理解される。即ち、本発明の好適な例に係るフレーム６は、補強用フィラーとして玄武岩繊維を用いているので、高剛性で且つ（減衰性）制振性が高い優れたフレームになっている。

［スピーカー装置用構成部品の製造方法］
次に、図３及び図４を参照して、スピーカー装置用構成部品の製造方法について説明する。図３は、スピーカー装置用構成部品の製造方法のフローチャートを示す。図４は、図３の工程Ｐ２に対応する工程を示す。

まず、既知の方法により、ベース素材となる熱可塑性樹脂に、補強用フィラー（充填フィラー）としての玄武岩繊維を添加する（添加工程Ｐ１）。ここで用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂が好適である。なお、オレフィン系樹脂は、一般に、安価で且つ比重が小さく、内部損失が高いという性質を有している。また、ここで用いる玄武岩繊維の平均長は約１ｍｍ以上の長繊維であるのが好ましく、また、その玄武岩繊維の平均径（太さ）は約７〜２０μｍであるのが好ましい。また、この添加工程Ｐ１では、例えば、熱可塑性樹脂に玄武岩繊維を約５〜５０％添加するのが好ましい。

次に、上記した添加工程Ｐ１によって製造された材料を、射出成形装置によって所望の形状に成形する（成形工程Ｐ２）。この成形工程Ｐ２により、例えば、スピーカー装置用構成部品の一例としての、図１に示される形状を有するフレーム６又はキャビネット１２を作製することができる。

図４は、射出成形装置２００の構成を模式的に示す。なお、図４は、スピーカー装置構成部品の一例としてのフレーム６を作製する様子を示している。

まず、図４を参照して、射出成形装置２００の構成について説明する。

射出成形装置２００は、固定側金型２２と、可動側金型２１とを備えている。固定側両金型２１及び可動側金型２２の相対向する面側には、フレーム６の形状に対応するキャビティ２０が形成されている。

固定側金型２２にはスプルーが設けられ、スプルーには玄武岩繊維を添加した熱可塑性樹脂の溶融された混合材料（以下、単に「混合材料」と呼ぶ）を射出するための射出装置４０のノズルが差し込まれている。射出装置４０は、射出プロセス制御部３１により制御された射出条件によって制御され、このスプルーからキャビティ２０に混合材料が射出される。

次に、射出成形装置２００による、スピーカー装置用部品の一例としてのフレーム６の作製方法について説明する。

まず、図４に示すように、型締めシリンダ５０によって可動側金型２１と固定側金型２２とを閉じ、キャビティ２０を形成する。キャビティ２０に対して、射出装置４０を通じて混合材料を射出する。

このとき、混合材料の温度は、型締めシリンダ５０内で、例えば、約２３０℃に保たれている。また、金型のキャビティ面の温度は、例えば、約６０℃に保たれている。次いで、図４に示すように、混合材料の充填完了後、金型内で冷却固化され、図１に示すフレーム６が作製される。

なお、上記した射出成形装置２００における、金型の温度、型締めシリンダ５０による締め圧、キャビティ２０の厚さなどの各パラメータはあくまで一例であり、その各パラメータは仕様に応じて適宜変更が可能であることは言うまでもない。

こうして、作製されたスピーカー装置用部品の一例としてのフレーム６は、上記した作用効果を奏する。

本発明のスピーカー装置用構成部品を含むスピーカー装置の断面図を示す。スピーカー装置用構成部品の一例としてのフレーム等の諸特性を示す図表である。スピーカー装置用構成部品の製造方法を示すフローチャートである。図３における成形工程Ｐ２に対応する工程を示す。

符号の説明

６フレーム
１２キャビネット
１００スピーカー装置

Claims

熱可塑性樹脂にフィラーとして玄武岩繊維が添加された樹脂材料により成形されてなることを特徴とするスピーカー装置用構成部品。
前記玄武岩繊維は平均径約７〜２０μｍの連続繊維を加工したものであることを特徴とする請求項１に記載のスピーカー装置用構成部品。
前記熱可塑性樹脂はオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカー装置用構成部品。
前記玄武岩繊維は前記熱可塑性樹脂に約５〜５０％添加されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカー装置用構成部品。
熱可塑性樹脂にフィラーとして玄武岩繊維を添加し、前記添加することにより得られた樹脂材料を射出成形により所定形状に成形する工程を有することを特徴とするスピーカー装置用構成部品の製造方法。