JP2015095819A

JP2015095819A - 木質系材料からなる音響用振動板

Info

Publication number: JP2015095819A
Application number: JP2013235161A
Authority: JP
Inventors: 雅子関; Masako Seki; 恒久三木; Tsunehisa Miki; 一典重松; Kazunori Shigematsu; 公三金山; Kozo Kanayama; 一智岩脇; Kazutomo Iwawaki; 満雄山田; Mitsuo Yamada; 山田　哲也; Tetsuya Yamada; 哲也山田
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Chiyoda Kogyo Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Chiyoda Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: JP6312122B2

Abstract

【課題】木質系材料の流動成形技術を用い、音響用振動板に用いられる素材に要求される特性を備えた木質系材料からなる音響用振動板を提供すること。【解決手段】合成樹脂を含浸させた木質系材料の切片Ｗを、金型Ｄ１、Ｄ２間で加圧することにより流動成形して、薄肉・高密度化する。【選択図】図３

Description

本発明は、音響用振動板に関し、特に、木質系材料からなる音響用振動板に関するものである。

図１に示す音響機器のスピーカ等に用いられる音響用振動板１は、ボイスコイル２を流れる電流の変化を空気振動に変換するための部品であり、音質に極めて大きな影響を与える重要な部品である。

この音響用振動板１に用いられる素材に要求される特性としては、薄肉であること、比弾性率が高いこと、適正な音の伝播速度を有すること、内部損失が大きいこと、湿度変化等に対する変性がなく、耐久性が高いこと等があるが、これらの特性を満たすために、図２に示すように、様々な材料を用いた振動板の開発が行われてきた。

上記材料のうち、木質系材料からなる音響用振動板については、タケ繊維を用いたものが提案されている（特許文献１参照。）。
しかしながら、特許文献１に開示されたタケ繊維からなる音響用振動板は、タケをチップ状に粉砕した後、これを加圧ニーダで機械的に解繊し、得られたタケ繊維をホットプレスで成形するという複雑な製造工程を経て製造されるものであるため、コスト面に問題がある上、性能面でも他材料に対して取り立てて優位性が見られない（弾性率が低いために音の伝播速度が他材料の振動板と比べてやや小さい）ものであった。

一方、本件出願人は、先に、木質系材料の切片から一工程で３次元形状の成形体を製造する木質系材料の流動成形技術を提案した（特許文献２及び３参照。）。
特許文献２及び３に開示された木質系材料の流動成形技術は、木質系材料が元来もつ繊維を分断することなく、相互の位置関係を変化させて木質系材料からなる３次元形状の成形体を成形できるものであるが、特許文献２及び３に開示された３次元形状の成形体には、上記音響用振動板に用いられる素材に要求される特性を備えたものはなかった。

特許第５１０４４２９号公報特開２０１０−５２４２６号公報特許第５３２７７９１号公報

本発明は、上記知見に鑑み、木質系材料の流動成形技術を用い、音響用振動板に用いられる素材に要求される特性を備えた木質系材料からなる音響用振動板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の音響用振動板は、木質系材料からなる音響用振動板であって、合成樹脂を含浸させた木質系材料の切片を、金型間で加圧することにより流動成形して、薄肉・高密度化されてなることを特徴とする。

この場合において、合成樹脂が、熱硬化性樹脂からなり、合成樹脂を含浸させた木質系材料の切片を、金型間で加圧する際に加熱して硬化反応を起こさせたものとすることができる。

また、厚さが０．１〜１ｍｍ、密度が１．３０ｇ／ｃｍ^３以上のものとすることができる。

本発明の音響用振動板は、木質系材料の流動成形技術を用いることにより、木質系材料が元来もつ繊維を分断することなく、相互の位置関係を変化させて成形されたものであり、薄肉・高密度化されてなることから、音響用振動板に用いられる素材に要求される特定である、薄肉であること、比弾性率が高いこと、適正な音の伝播速度を有すること、内部損失が大きいこと、湿度変化等に対する変性がなく、耐久性が高いこと等を満たすものである。

音響機器のスピーカの構造説明図である。音響用振動板に用いられる素材の特性説明図である。本発明の音響用振動板の製造方法を示す説明図である。本発明の音響用振動板の外観図である。本発明の音響用振動板の組織図である。

以下、本発明の音響用振動板の実施の形態を、その製造方法と共に説明する。

図３に、本発明の音響用振動板の製造方法の一実施例を示す。
この音響用振動板１は、木質系材料の流動成形技術を用いることにより、木質系材料が元来もつ繊維を分断することなく、相互の位置関係を変化させて成形されたものであり、合成樹脂を含浸させた木質系材料の切片からなる木質系素材Ｗを、上金型Ｄ１及び下金型Ｄ２からなる金型間で加圧することにより流動成形して、薄肉・高密度化されてなるものである。

ここで、木質系材料とは、リグニンとヘミセルロースとセルロースとを含有するリグノセルロース系材料を意味し、木本類のほか、草本類を用いることができる。具体的には、スギ、マツ、ブナ等の木本類（木材）やタケのほか、ケナフ、トウモロコシ、サトウキビ、麻、イグサ、イネ等の草本類を用いることができる。また、上記の材料を２種以上組み合わせて用いることもできる。

また、木質系材料に含浸させる合成樹脂としては、木質系材料の流動性を向上させるとともに、木質系材料に対してバインダの機能を発揮する熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができる。

このうち、熱硬化性樹脂としては、フェノール、エポキシ、不飽和ポリエステル、ユリア、メラミン、ジアリルフタレート、ケイ素、ビニルエステル、ポリイミド、ポリウレタン等の各種樹脂を用いることができる。

また、熱可塑性樹脂としては、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、フタル酸エステル等のエステル類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ＡＢＳ、ＡＳ、ナイロン等のポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド等の各種樹脂を用いることができる。

上金型Ｄ１及び下金型Ｄ２からなる金型は、単軸プレス等のプレス機によって１００〜３００ＭＰａの圧力をかけることができるように構成され、この高負荷に耐え、かつ、木質系素材Ｗの流動性及び離型性を確保するために、例えば、合金工具鋼鋼材を用い、木質系素材Ｗが接する面を、製造する音響用振動板１の形状であるコーン形状に形成するとともに、表面処理を施して、平滑に仕上げたものを好適に用いることができる。

金型には、金型の加熱冷却ユニットＴを配設し、金型を外部から加熱（使用する合成樹脂に対応した温度、例えば、１００〜２５０℃。）や冷却を行うことによって、木質系材料に含浸させた合成樹脂の硬化や可塑化等を行うことができるようにしている。

以下、本発明の音響用振動板について、より具体的な実施例に基づいて説明する。
繊維方向をランダムにするため、木質系材料として、タケの試料（約８×２０×１５ｍｍ）並びにスギ、マツ及びブナの試料（約１５×１５×１５ｍｍ）を作製した。
この場合、繊維方向を制御するため、タケ（直径約４５ｍｍ）を輪切りにし、厚さ（繊維方向）約３ｍｍの輪状試料を用いることもできる。
なお、タケの試料は、外皮を取り除き、煮沸によりあく抜きを行った。
この試料に、水溶性フェノール樹脂（固形分濃度７．５％〜３０％。本実施例においては、１５％。）を減圧、加圧することによって含浸させ（樹脂含浸率１〜５０％）、３５℃以下で風乾により乾燥させることで、木質系素材Ｗとして調製した。
そして、木質系素材Ｗを、上金型Ｄ１及び下金型Ｄ２からなる金型間に設置し、金型を外部から加熱（本実施例においては、約１５０℃。）しながら、単軸プレスによって加圧（１００〜３００ＭＰａ。本実施例においては、約１５０ＭＰａ。）することにより流動成形して、薄肉・高密度化することにより、音響用振動板１を成形した。

表１及び表２に、成形された音響用振動板１の特性値を、図４に、成形された音響用振動板１の外観写真を、図５に、木質系材料としてタケを用いた場合の音響用振動板の組織写真を、それぞれ示す。

成形された音響用振動板１は、木質系材料の流動成形技術を用いることにより、木質系材料が元来もつ繊維を分断することなく、相互の位置関係を変化させて成形されたものであり、薄肉・高密度化されてなること（厚さ：０．１〜１ｍｍ、好ましくは、０．２〜１ｍｍ、密度：１．３０ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは、１．３５ｇ／ｃｍ^３以上、より好ましくは、１．４０ｇ／ｃｍ^３以上）から、音響用振動板に用いられる素材に要求される特定である、薄肉であること、比弾性率が高いこと（動的弾性率／密度：１．０×１０^６Ｐａ／ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは、２．０×１０^６Ｐａ／ｇ／ｃｍ^３以上、より好ましくは、３．０×１０^６Ｐａ／ｇ／ｃｍ^３以上）、適正な音の伝播速度を有すること（音の伝播速度：１０００〜８０００ｍ／ｓ）、内部損失が大きいこと（ｔａｎδ：０．０３以上、好ましくは、０．０４以上、より好ましくは、０．０５以上、０．１以下）、湿度変化等に対する変性がなく、耐久性が高いこと等を満たすものであることを確認した。

以上、本発明の音響用振動板について、その実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の音響用振動板は、木質系材料の流動成形技術を用い、音響用振動板に用いられる素材に要求される特性を備えた木質系材料からなる音響用振動板であり、音響機器のスピーカ等に用いられる音響用振動板の用途に好適に用いることができる。

１音響用振動板
２ボイスコイル
Ｄ１上金型（金型）
Ｄ２下金型（金型）
Ｔ金型の加熱冷却ユニット
Ｗ木質系素材（合成樹脂を含浸させた木質系材料の切片）

Claims

木質系材料からなる音響用振動板であって、合成樹脂を含浸させた木質系材料の切片を、金型間で加圧することにより流動成形して、薄肉・高密度化されてなることを特徴とする音響用振動板。
合成樹脂が、熱硬化性樹脂からなり、合成樹脂を含浸させた木質系材料の切片を、金型間で加圧する際に加熱して硬化反応を起こさせたものであることを特徴とする請求項１記載の音響用振動板。
厚さが０．１〜１ｍｍ、密度が１．３０ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の音響用振動板。