JP2007028525A - 音響振動板及び音響振動板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スピーカ振動板の内部損失を効果的に増大させ再生周波数特性の平坦化を実現するとともに、振動板製作時における金型からの離型性を改善する。
【解決手段】 まず、微細マイカ鱗片、パルプ繊維及びポリビニルアルコール繊維とからなる抄造体４７を加熱により多泡構造となした振動板基体を得る。そして、この多泡構造となした振動板基体又は抄造体４７自体にシート体４８を複合して多泡構造の音響振動板を得る。
【選択図】 図４

Description

本発明は、スピーカ等に用いられる音響振動板及び音響振動板製造方法に関するものである。

スピーカ振動板には、優れた再生周波数特性を得るために、ヤング率及び内部損失が大きいことと、密度が低いことが要求される。例えば、ヤング率を向上して再生周波数帯域を拡大させるとともに、内部損失を大きくして共振鋭度を低下して再生周波数特性の平坦化を図ることができる。また、振動板の低密度化を図ることにより再生能率を向上させることができる。このような要求に応えるために、微細マイカ鱗片をパルプ繊維やポリビニルアルコール繊維と抄造した後に、加熱して多泡構造としたいわゆる集成マイカ多泡構造物をスピーカ振動板に用いることが提案されている。

このように作製した集成マイカ多泡構造物は、見かけの密度が０．０５〜０．６０ｇ/ｃｍ-³と小さく、振動板の軽量化を図ることができるとともに、用いられる微細マイカ鱗片は、厚みに比較して面積が大きく（いわゆるアスペクト比が大きく）、マイカ片同志が重なり合う面積が大きくなる。このため、集成マイカ多泡構造物のヤング率が大きくなっている。

しかし、反面、その内部損失が小さくなり、その結果共振鋭度が高くなるので、平坦な再生周波数特性を得ることが難しい。その改善策として集成マイカ多泡構造物に合成樹脂溶液や合成樹脂エマルジョンを含浸し、極めて薄い樹脂膜でコーティングすることにより、内部損失を低下させる方法が提案されている（特許文献１）。
特公平7-28476号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、集成マイカ多泡構造物にコーティングする際に用いられる合成樹脂溶液と合成樹脂エマルジョンには有機溶剤あるいは界面活性剤等が含まれるため、環境的に問題があることが指摘されていた。

また、従来の集成マイカ多泡音響振動板は以下に示すような方法で作られる。まず、微細マイカ鱗片とパルプ繊維、ポリビニルアルコール繊維を混合し、水中に均一に分散し、抄造機等を用いて抄造する。次に、この湿潤状態の抄造体を金型に入れ、１００℃以上に加熱することにより、ポリビニルアルコール繊維を溶解する。そして、最後に全体を乾燥させて集成マイカ多泡音響振動板を得るようにしている。

ここで、抄造体から集成マイカ多泡体になるまでの様子は、まず、抄造体が８０℃以上になった時に、ポリビニルアルコール繊維が含まれる水に溶解して液状になり、微細マイカ鱗片とパルプ繊維間にバインダーとして浸透する。次いで、温度が１００℃以上に到達した時に水分が水蒸気化して気泡を発生し、多泡構造が形成される。このとき、水蒸気は乾燥孔から放出される。

しかし、この時に液状化したポリビニルアルコールが金型の乾燥孔に流れ込み、生成される集成マイカ多泡体の型からの脱却、いわゆる離型を困難にするという問題があった。
そこで、本発明の目的は、環境的に問題なく、内部損失を効果的に増大させ再生周波数特性の平坦化を実現するとともに、振動板製造時における金型からの離型性を改善することができる音響振動板及び音響振動板製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の音響振動板は、微細マイカ鱗片、パルプ繊維及びポリビニルアルコール繊維とからなる抄造体を多泡構造となした振動板基体と、上記抄造体又は上記振動板基体に複合されたシート体とを備えたものである。

また、本発明の音響振動板製造方法は、微細マイカ鱗片、パルプ繊維及びポリビニルアルコール繊維とからなる抄造体を生成し、上記抄造体にシート体を複合し、上記抄造体及び上記シート体を加熱し、上記抄造体から多泡構造となした振動板基体を形成し、上記シート体から上記抄造体に含まれる水蒸気のみを放出するようにしたものである。

本発明の音響振動板及び音響振動板製造方法では、集成マイカ多泡振動板製造時の金型内で抄造体に集成マイカ多泡振動板より大きな内部損失を有するシート体を複合するか、あるいはこのようにして製造された集成マイカ多泡振動板の振動板基体表面にシート体を複合するため、再生周波数特性の平坦化及び金型からの離型性の改善を図ることができる。

本発明によれば、多泡音響振動板の内部損失を効果的に増大させ、制振性を高め、再生周波数特性の平坦化を実現するとともに、振動板製造時における金型からの離型性を改善し、生産性の向上を図ることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、スピーカ振動部分の説明図である。図１に示すようにスピーカ振動部分を備えてスピーカユニットが構成される。
図１において、スピーカ振動板となるコーン１は、動きやすくするために薄く整形でき、かつ軽くて丈夫であることが必要であり、しかも周波数特性の山谷や過渡特性を減らすために、内部損失と呼ばれる適度の損失を与えるようなものでなければならない。

センターキャップ２は、コーン１が半径方向に変形するのを防止することと鉄粉や塵埃が空隙に入ることを防ぐために設けられている。センターキャップ２は、中心付近に孔３を開け、その孔３には目のあらい布４が貼ってある。この孔３は、コーン１の振動によって圧縮伸張される空気を逃がす働きをする。

ここで、目のあらい布４は、空気の流通を妨げることがなく、かつ防塵の役目を果たしている。ボイスコイル５は、ポール６の周囲にそって上下駆動してコーン１を振動させる。ダンパー７は、ボイスコイル５を正しくポール６の周囲に保持する。矢紙８はコーン１のエッジ９をフレーム１０に固定する。

図２は、スピーカ振動板の構成図であり、図２Ａは側面図、図２Ｂは正面図である。
図２Ａにおいて、型の中に振動板材料を挿入して加圧及び過熱することにより、スピーカ振動板となるコーン１２が成形される。コーン１２のみでは再生周波数特性が滑らかな振動板を得ることができない。また、このとき、図２Ｂにおいて、コーン１２を形成する金型では中心部から外周方向まで水蒸気を逃がすために設けられる孔に樹脂が流れ込むため、離型性が悪くなる。

そこで、後述する集成マイカ多泡振動板となるコーン１２より大きな内部損失を有するシート体を複合するか、あるいは集成マイカ多泡振動板製造時の金型内で抄造体にシート体を複合することにより、再生周波数特性の平坦化及び金型からの離型性を向上させるようにしている。

はじめに、集成マイカ多泡振動板の内部損失の向上を目的としたフィルムあるいはシートとの複合方法について述べる。ここで用いられる集成マイカ多泡振動板は下記の製造方法によって得られる。

まず、抄造体の生成の手順について説明する。
図７は、抄造体の生成とシートの張り合わせを説明するためのフローチャートである。
図７において、まず、マイカとパルプとポリビニルアルコール繊維の３つの材料を混合する（ステップＳ１）。マイカはヤング率が高く、パルプは濡れ性があると共に強度が高く、ポリビニルアルコール繊維は水溶性で加熱により固化する作用がある。

次に、ステップＳ１で混合したマイカとパルプとポリビニルアルコール繊維の混合材料を水の中で均一の状態になるように混合する（ステップＳ２）。
そして、ステップＳ２で水の中で均一の状態になるように混合したマイカとパルプとポリビニルアルコール繊維の混合材料を抄紙する（ステップＳ３）。抄紙は、水溶性の混合材料から、紙をすくように水分を取り除き、平板湿潤状態の抄造体とすることである。

ここで、ステップＳ３で抄紙した結果の湿潤状態の抄造体とシートを複合させる（ステップＳ４）。シートのみを金型に配置した後に、湿潤状態の抄造体を複合させてもよい。
最後に、ステップＳ４で複合させた抄造体とシートを金型に入れる（ステップＳ５）。

上述したように、集成マイカ多泡振動板の製造方法は、ステップＳ１で微細マイカ鱗片とパルプ繊維、及びポリビニルアルコール繊維とを混合し、ステップＳ２で水中に均一に分散して、ステップＳ３で抄造機等を用いて抄造する。そして、ステップＳ４で抄造体とシートを複合させて、ステップＳ５で複合させた抄造体とシートを金型に入れる。

ここで、シートを形成するシート体は、抄造体のみを加熱して生成される振動板基体より大きな内部損失を有する材料から形成される。また、シート体としては、不織布状又は紙状の通気性を有する材料や、織布形状の通気性を有する材料、あるいは、シート体が多孔質形状の通気性を有する材料からなるものを用いることもできる。

また、上記ステップＳ１の微細マイカ鱗片としては、粒度が８〜４００メッシュのものを用いることが好ましい。また、上記パルプ繊維、ポリビニルアルコール繊維は、その長さがいずれも３〜１００ｍｍのものを用いることが好ましい。上述した３要素、すなわち、微細マイカ鱗片、パルプ繊維及びポリビニルアルコール繊維の配合範囲を表１に示す。

パルプ繊維、ポリビニルアルコール繊維の配合量は振動板に求められる物性によって決
まるため一定とはならない。例えば、微細マイカ鱗片の重量％が１００のとき、パルプ繊維の重量％が５〜５０の範囲、ポリビニルアルコール繊維の重量％が５〜７０の範囲となる。また、本発明の実施の形態例における上記３要素の混合材料の濃度が０.１〜１．０％となるように水中に分散させ、抄造を行うようにしている。

次に、金型の構成について説明する。
図３は、例えば６個どりの金型を示す図である。
図３において、金型３１は、上板３８と下板３９とからなり、上板３８と下板３９の間に振動板となるコーン形成部３２〜３７が設けられている。このコーン形成部３２〜３７に図７のステップＳ４でしめした抄造体とシートを複合させたものを入れて、上板３８と下板３９とを互いに加圧しながら加熱することにより、集成マイカ多泡振動板となるコーンが形成される。

図４は、乾燥孔が片面に設けられた金型を示す断面図である。図４は、図３の一部の断面を示している。
図４において、上板４１と下板４２の間に振動板となるコーン状孔４３が設けられている。このコーン状孔４３に図７のステップＳ４でしめした抄造体４７とシート４８を複合させたものを入れて、上板４１と下板４２とを互いに加圧しながら加熱し、乾燥する。また、シート４８のみを金型に配置した後に、湿潤状態の抄造体４７を複合させてもよい。

このとき、シート４８面を下板４２と接合させて、抄造体４７面を上板４１と接合させる。そして、抄造体４７に含まれる水蒸気のみを下板４２のコーン状孔４３側に複数個設けられた乾燥孔４４から開放し、下板４２に設けられた乾燥孔４４に連通して端部に設けられた開孔４５から、４６で示すように水蒸気を放出するようにしている。これにより集成マイカ多泡振動板となるコーンが形成される。

また、図５は、乾燥孔が両面に設けられた金型を示す断面図である。図５は、図３の一部の断面を示している。
図５において、上板５１と下板５５の間に振動板となるコーン状孔５４が設けられている。このコーン状孔５４に図７のステップＳ４でしめした抄造体５９と両面にシート６０、６０`を複合させたものを入れて、上板５１と下板５５とを互いに加圧しながら加熱し、乾燥する。また、シート６０、６０`のみを金型に配置した後に、湿潤状態の抄造体５９を複合させてもよい。

このとき、シート６０及びシート６０`の両面を上板５１及び下板５５と接合させて、抄造体５９面をシート６０及びシート６０`を介して上板５１及び下板５５と接合させる。そして、抄造体５９に含まれる水蒸気のみを上板５１及び下板５５のコーン状孔５４側に複数個設けられた乾燥孔５２及び乾燥孔５６から開放するとともに、上板５１及び下板５５に乾燥孔５２及び乾燥孔５６に連通して端部に設けられた開孔５３及び開孔５７から、５８で示すように水蒸気を放出するようにする。これにより、集成マイカ多泡振動板となるコーンが形成される。

図６は、乾燥孔の正面図である。図６は、図４又は図５に示した乾燥孔４４又は乾燥孔５２又は乾燥孔５６の正面形状を示すものである。
図６において、上板又は下板６１上に複数の乾燥孔６２が図４又は図５に示したコーン状孔４３又はコーン状孔５４の範囲内で設けられる。複数の乾燥孔６２は端部に設けられる開孔６３に連通して、６４で示すように水蒸気を放出する。

次に、金型と複合させた抄造体とシートとを用いて多泡構造振動板を生成する手順について説明する。
図８は、多泡構造振動板を生成する手順を示すフローチャートである。
図８において、まず、複合させた抄造体とシートを金型に入れる（ステップＳ１１）。
次に、ステップＳ１１で湿潤状態の抄造体を図４、５に示した金型に入れた状態で、金型を加圧しながら１００℃以上に加熱する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の加熱により金型面から通気性シートを通して湿潤状態の抄造体に熱が伝達され、抄造体が８０℃以上に達した時に、抄造体に含まれるポリビニルアルコール繊維が水に溶解し液状となる（ステップＳ１３）。

このステップＳ１３で液状化したポリビニルアルコールが通気性シート、微細マイカ鱗片及びパルプ繊維間にバインダーとして浸透し、複合する（ステップＳ１４）。このとき、ステップＳ１３で液状化したポリビニルアルコールは通気性シートに吸収されるので、乾燥孔に流れ出すことがなく、従来の製造方法に比べるとシートと抄造体の接合性が向上する。

ステップＳ１２の加熱により、ステップＳ１４でポリビニルアルコールによりバインドされた抄造体及び通気性シートが１００℃以上に到達すると、湿潤状態の抄造体の水分が水蒸気となって気化する（ステップＳ１５）。
このステップＳ１５で抄造体の水分が水蒸気となって気化するとき、抄造体に気泡が多数発生する（ステップＳ１６）。

続いて、ステップＳ１６で気泡が多数発生することにより、多泡構造が形成される（ステップＳ１７）。
このとき、シートを通して水蒸気のみが放出される（ステップＳ１８）。このように、ステップＳ１８で通気性シートを通して水蒸気のみが放出されるので、抄造体の材料成分が乾燥孔に流れ出すことがなく、従来の製造方法に比べると離型性が向上する。

上述したように、抄造体に含まれるポリビニルアルコール繊維を溶解するとともに抄造体の乾燥を行うことにより、集成マイカ多泡構造体が得られる。更に、内部損失を大きくするために、集成マイカ多泡構造体からなる振動板より大きい内部損失を有するフィルム又はシート材料、例えばPET（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等又はケブラーからなる織布等を、ポリビニルアルコール繊維を溶解した接着剤で上記抄造体の片面あるいは両面に積層を行うことにより、内部損失を向上させたフィルム又はシートを複合させた集成マイカ多泡構造体よりなる振動板が得られる。

次に、内部損失と生産性の向上を目的とした通気性シートの複合方法について説明する。通気性シートを用いた積層方法は、図４、５に示した金型の乾燥孔がある面に通気性シートを配置し、その後に湿潤状態の抄造体を入れ、１００℃以上に加熱する。これにより、ポリビニルアルコール繊維を溶解するとともに乾燥を行い、集成マイカ多泡構造体よりなる振動板を得ることができる。

また、通気性シートと集成マイカ多泡体との複合方法としては、上述したように一旦一方の面にシートを複合させた集成マイカ多泡構造体よりなる振動板を形成した後に、集成マイカ多泡構造体のシートを複合されていない他方の面に、接着剤を用いて接合してもよい。

また、上述したように、離型性の向上のためにシートを用いて集成マイカ多泡構造体よりなる振動板を形成した後に、シートを集成マイカ多泡構造体から剥離して、その後に内部損失を大きくするために集成マイカ多泡構造体に接着剤を用いて他のシートを接合するようにしてもよい。

また、集成マイカ多泡振動板より大きい内部損失を有する通気性シートとして、例えば不織布、紙あるいはケブラーからなる織布等を用いると内部損失も改善することができる。
従来提案されている合成樹脂溶液、合成樹脂エマルジョンを用いる方法に比べ、有機
溶剤あるいは界面活性剤等を使用しないので環境的問題も解消される。

以下、本発明の実施の形態を適用した音響振動板の具体的な実験例を示す。
実験例に用いたフィルム、シートの内部損失を表２に示す。

［比較例］
まず、比較例として、粒度が８〜１５０のメッシュの微細マイカ鱗片１００ｇ、パルプ繊維１０ｇ、ポリビニルアルコール繊維６０ｇを水に分散し、濃度０.５％の懸濁液を作成した。懸濁液２０００ｇを分取し、縦横が１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに抄造した。この抄造体を１５０℃にあらかじめ加熱した図４、５に示した金型に挿入し、２０分間のプレス乾燥を行い、見掛け密度０．４ｇ/ｃｍ³、厚さ５ｍｍの集成マイカ多泡構造体を得た。

このようにして得られた集成マイカ多泡構造体から長さ８０ｍｍ、幅１０ｍｍの試料片を作成し、振動リード法で物性（内部損失）を測定し、実験例と比較した結果を表３に示す。表３からわかるように、比較例では０．０１３４の内部損失であった。

［実験例１］
比較例で得た集成マイカ多泡構造体の片面（表３の１−１の場合）、あるいは両面（表３の１−２の場合）に、微細孔を有する厚さ７５ミクロンのＰＥＴフィルムをホットメルト接着剤で、温度１５０℃、圧力１ｋｇ/ｃｍ^２、時間５分のプレス接着積層を行い、ＰＥＴ/集成マイカ多泡体（表３の１−１の場合）、ＰＥＴ/集成マイカ多泡体/ＰＥＴ（表３の１−２の場合）の複合体を得た。

また、比較例と同様に８０ｍｍ、幅１０ｍｍの試料片を作成し、振動リード法で物性の測定を行った。実験例１では、片面の場合は表３の１−１で示す０．０１６４の内部損失となり、両面の場合は表３の１−２で示す０．０１８２の内部損失となって数値が向上した。

ＰＥＴフィルムとしては、東レ（株）製の「ルミラー」（商品名）を用い、ホットメルト接着剤としては呉羽テック（株）製の「ダイナックＰＥＳ１４０−５０」（商品名）を用いた。

［実験例２］
比較例で得た集成マイカ多泡体の片面（表３の２−１の場合）、両面（表３の２−２の場合）に、微細孔を有する厚さ１００ミクロンの紙を実験例１と同条件で、紙/集成マイカ多泡体（表３の２−１の場合）の複合体と、紙/集成マイカ多泡体/紙（表３の２−２の場合）の複合体を得た。

比較例と同様に８０ｍｍ、幅１０ｍｍの試料片を作成し、振動リード法で物性の測定を行った。実験例２では、片面の場合は表３の２−１で示す０．０１８９の内部損失、両面の場合は表３の２−２で示す０．０２８５の内部損失となって数値が向上した。

［実験例３］
また、比較例と同じ、微細マイカ鱗片、パルプ繊維、ポリビニルアルコール繊維を混合した懸濁液を用い、同条件で抄造を行い、抄造体を得た。この湿潤した抄造体の片面に、金型の乾燥孔側になるように微細孔を有するケブラー織布を配置し、１５０℃にあらかじめ加熱した金型（図４参照）に挿入して、２０分間のプレス乾燥を行った。この方法を用いて、ケブラー織布/集成マイカ多泡体の複合体を得た。その結果、液状化したポリビニルアルコールはケブラー織布に吸収され、金型の乾燥孔に流れ込みが全く見られなかった。このため、複合体の金型からの取出しは容易となり、従来の問題であった金型からの離型性が改善され、本発明の実施の形態の効果が確認された。

ケブラー織布は有沢製作所（株）ケブラークロスＫ−２８１（商品名）を用いた。
比較例と同様の測定試料を作製し、振動リード法で物性を測定した。実験例３では、０．０１７５の内部損失となって比較例に比べて数値が向上した。

［実験例４］
比較例と同じ、微細マイカ鱗片、パルプ繊維、ポリビニルアルコール繊維を混合した懸濁液を用い、同条件で抄造を行い、抄造体を得た。この湿潤した抄造体の両面に微細孔を有するケブラー織布を配置し、１５０℃にあらかじめ加熱した金型（図５参照）に挿入し、２０分間のプレス乾燥を行って、ケブラー織布/集成マイカ多泡体/ケブラー織布の複合体を得た。

また、実験例３と同様に、実験例４においても、液状化したポリビニルアルコールの金型乾燥孔への流出は見られず、ここでも離型性が改善され、本発明の実施の形態の効果が確認された。
ケブラー織布は有沢製作所（株）ケブラークロスＫ−２８１（商品名）を用いた。
比較例と同様の測定試料を作製し、振動リード法で物性を測定した。実験例４では、０．０２２１の内部損失となって比較例と比べて格段に数値が向上した。
測定結果からいずれの実験例においても比較例の内部損失よりも大きく、本発明の実施の形態の効果が確認された。

［実験例５］
比較例と同じ、微細マイカ鱗片、パルプ繊維、ポリビニルアルコール繊維を混合した懸濁液を用い、コーンタイプ、口径１０ｃｍの本発明振動板１、ケブラー織布/集成マイカ多泡振動板（微細孔を有する片面ケブラー織布）と本発明振動板２、ケブラー織布/集成マイカ多泡体/ケブラー織布振動板（微細孔を有する両面ケブラー織布）及び比較例振動板（集成マイカ多泡体のみ）を得た。

図９は、再生周波数特性を示す図である。
これらの振動板を用いたフルレンジスピーカを製作し、再生周波数特性の比較をした。図９の比較例９１と比べて、９２、９３で示すように、本発明振動板１、２を用いたスピーカはピークディップが少なく平坦な特性となることが明白である。この図９から振動板の内部損失の増加が確認されたとみることができる。

なお、集成マイカ多泡体振動板を製作する材料となる、微細マイカ鱗片、パルプ繊維、ポリビニルアルコール繊維の混合割合、乾燥温度、フィルム及びシート等の条件は実験例に限定されるのではなく、求める振動板の特性によって適宜選択できるものである。

上述した本発明の実施の形態は音響振動板の内部損失を増大させ、スピーカの再生周波数特性を平坦化すると共に、振動板製造時における金型からの離型性を改善し、生産性向上に有効である。

上述した本発明の実施の形態に限らず、本発明の特許請求の範囲内であれば適宜変更しうることはいうまでもない。

スピーカ振動部分の説明図である。 スピーカ振動板の構成図であり、図２Ａは側面図、図２Ｂは正面図である。 ６個どりの金型を示す図である。 乾燥孔が片面に設けられた金型を示す断面図である。 乾燥孔が両面に設けられた金型を示す断面図である。 乾燥孔の正面図である。 抄造体の生成とシートの張り合わせのフローチャートである。 多泡構造振動板の生成のフローチャートである。 再生周波数特性を示す図である。

３１…金、３２〜３７…コーン形成部、３８…上板、３９…下板、４１…上板、４２…下板、４３…コーン状孔、４４…乾燥孔、４５…開孔、４６…水蒸気を放出、４７…抄造体、４８…シート、５１…上板、５２…乾燥孔、５３…開孔、５４…コーン状孔、５５…下板、５６…乾燥孔、５７…開孔、５８…水蒸気を放出、５９…抄造体、６０…シート、６１…上板又は下板、６２…乾燥孔、６３…開孔、６４…水蒸気を放出

Claims (6)

1. 微細マイカ鱗片、パルプ繊維及びポリビニルアルコール繊維とからなる抄造体を多泡構造となした振動板基体と、
   上記抄造体又は上記振動板基体に複合されたシート体と
   を備えた音響振動板。
2. 上記シート体が上記振動板基体より大きな内部損失を有する材料からなる請求項１の音響振動板。
3. 上記シート体が不織布状又は紙状の通気性を有する材料からなる請求項１の音響振動板。
4. 上記シート体が織布形状の通気性を有する材料からなる請求項１の音響振動板。
5. 上記シート体が多孔質形状の通気性を有する材料からなる請求項１の音響振動板。
6. 微細マイカ鱗片、パルプ繊維及びポリビニルアルコール繊維とからなる抄造体を生成し、
   上記抄造体にシート体を複合し、
   上記抄造体及び上記シート体を加熱し、
   上記抄造体から多泡構造となした振動板基体を形成し、
   上記シート体から上記抄造体に含まれる水蒸気のみを放出する
   ようにした音響振動板製造方法。
   

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