JP2021168502A - スピーカ装置用振動板、及び、スピーカ装置用振動板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヤング率が高く内部損失が大きいとともに長寿命化することができるスピーカ装置用振動板、及び、スピーカ装置用振動板の製造方法を提供すること。
【解決手段】第１バインダが第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とに跨って設けられ、第２バインダが第３層Ｌ３と第２層Ｌ２とに跨っていることで、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とを確実に固定するとともに、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３とを確実に固定することができる。さらに、第１層Ｌ１及び第３層Ｌ３のヤング率が高められていることで、第２層Ｌ２に適宜な第２繊維を用いて内部損失を大きくし、スピーカ装置用振動板１全体のヤング率を高くするとともに内部損失が大きくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカ装置用振動板、及び、スピーカ装置用振動板の製造方法に関する。

一般に、スピーカ装置用振動板は、ヤング率が高く内部損失が大きいことが要求されるものの、一つの素材でこれらの特性を満足することは困難である。そこで、異なる素材を用いた複層構造のスピーカ装置用振動板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された従来のスピーカ装置用振動板では、ヤング率の高い素材で一つの層を構成するとともに、内部損失の大きい素材で他の層を構成することで、振動板全体のヤング率が高くなるとともに内部損失が大きくなっている。

特開平７−１８４２９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のスピーカ装置用振動板では、各層を接着剤等によって接着する必要があるものの、経年劣化によって剥離してしまう可能性があり、寿命が短いという不都合があった。さらに、各層のヤング率の差が大きくなると、互いに異なる振幅で振動しようとし、剥離がより発生しやすくなる。

したがって、本発明の課題は、ヤング率が高く内部損失が大きいとともに長寿命化することができるスピーカ装置用振動板、及び、スピーカ装置用振動板の製造方法を提供することが一例として挙げられる。

前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のスピーカ装置用振動板は、第１繊維と第１バインダとが互いに絡み合った第１交絡体、及び、該第１交絡体中に分散された第１フィラーを有して構成された第１層と、第２繊維が絡み合った第２交絡体を有して構成された第２層と、第３繊維と第２バインダとが互いに絡み合った第３交絡体、及び、該第３交絡体中に分散された第２フィラーを有して構成された第３層と、が順に重ねられていることを特徴としている。

本発明の実施形態の実施例に係るスピーカ装置用振動板を示す断面図である。 前記スピーカ装置用振動板を製造する手順を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係るスピーカ装置用振動板は、第１繊維と第１バインダとが互いに絡み合った第１交絡体、及び、該第１交絡体中に分散された第１フィラーを有して構成された第１層と、第２繊維が絡み合った第２交絡体を有して構成された第２層と、第３繊維と第２バインダとが互いに絡み合った第３交絡体、及び、該第３交絡体中に分散された第２フィラーを有して構成された第３層と、が順に重ねられていることを特徴とする。

第１層が第１バインダを備えることで、第１バインダが第２層の第２繊維と絡み合うことができ、第１層と第２層とを確実に固定することができる。また、第３層が第２バインダを備えることで、第２バインダが第２層の第２繊維と絡み合うことができ、第３層と第２層とを確実に固定することができる。このようにバインダと繊維とが絡み合って層同士が固定される構成は、接着剤を用いる構成と比較して、経年劣化によって剥離しにくく、長寿命化することができる。

さらに、第１層と第３層とがフィラーを有することで、ヤング率を高めることができ、第２層に適宜な第２繊維を用いることで、内部損失を大きくすることができ、振動板全体のヤング率を高くするとともに内部損失が大きくすることができる。また、ヤング率の高い第１層と第３層とが振動板の両面に形成されていることで、ヤング率の高い層が一面に形成される二層構造と比較して、振動板全体のヤング率を高くすることができ、間に挟まれる第２層においてより内部損失の大きい繊維を用いることができる。

前記第２層には、前記第１層から前記第１バインダが浸透した第１浸透層と、前記第３層から前記第２バインダが浸透した第２浸透層と、該第１浸透層と該第２浸透層との間の中間層と、が形成されていることが好ましい。それにより、第１浸透層によって第１層と第２層とを確実に固定することができるとともに、第２浸透層によって第３層と第２層とを確実に固定することができる。

前記第１浸透層と前記第２浸透層との厚さの和は、前記第２層の厚さの３％以上且つ２０％以下であることが好ましい。それにより、各層同士を確実に固定するとともに、第２層の内部損失を確保することができる。一方、浸透層が薄すぎると、層同士を固定する力が弱くなってしまい、浸透層が厚すぎると、バインダによって浸透層のヤング率が高くなり、第２層の内部損失が小さくなってしまう。

前記第１浸透層と前記第２浸透層との厚さの和は、前記第２層の厚さの１０％以下であることがさらに好ましい。それにより、第２層の内部損失を確保することができる。

前記第１浸透層及び前記第２浸透層のヤング率は、前記中間層のヤング率よりも高いことが好ましい。それにより、浸透層は中間層と第１層又は第３層との間のヤング率を有し、バッファとして機能することができる。即ち、中間層と第１層及び第３層とでヤング率の差が大きく振幅が大きく異なる場合でも、振幅の差を浸透層に吸収させることができる。

前記第２層のヤング率は、前記第１層及び前記第３層のヤング率よりも低いことが好ましい。それにより、第２層の内部損失を大きくすることができる。

前記第１浸透層及び前記第２浸透層の内部損失は、前記中間層の内部損失よりも小さいことが好ましい。それにより、浸透層のヤング率を高くしてバッファとして機能させることができる。

前記第２層の内部損失は、前記１層及び前記第３層の内部損失よりも大きいことが好ましい。それにより、第１層及び第３層のヤング率を高くするとともに第２層の内部損失を大きくすることができる。

前記第２層は、前記第１層及び前記第３層より厚く形成されていることが好ましい。それにより、第２層の内部損失を充分に大きくすることができる。

前記第１繊維と前記第３繊維とは、共通の繊維を含むことが好ましい。それにより、部材を共通化して低コスト化することができる。

前記第１繊維と前記第２繊維と前記第３繊維とは、共通の繊維を含むことが好ましい。それにより、部材を共通化して低コスト化することができる。

前記第１バインダと前記第２バインダとは、共通のバインダを含むことが好ましい。それにより、部材を共通化して低コスト化することができる。さらに、例えば加熱によって第１バインダ及び第２バインダを第２繊維に絡ませる際に、略同一の温度で同程度だけ絡ませることができ、各層間の固定力を容易に調節することができる。

前記第１フィラーと前記第２フィラーとは、共通のフィラーを含むことが好ましい。それにより、部材を共通化して低コスト化することができる。さらに、第１層と第３層との厚さを同程度とすれば、ヤング率を略同一とすることができ、第１層と第３層との振幅の差を小さくし、振動板全体を一体に振動させることができ、層同士の剥離をより確実に防ぐことができる。

順に重ねられた前記第１層と前記第２層と前記第３層とが、一対の金型によって厚さ方向から挟持されるとともに加熱及び加圧されて成形されていることが好ましい。それにより、各バインダを溶融させて第２層に浸透させ、第２繊維と絡ませることができる。

本発明の実施形態に係るスピーカ装置用振動板の製造方法は、前記スピーカ装置用振動板を製造する製造方法であって、前記第１交絡体及び該第１交絡体中に分散された第１フィラーを含む混合物と、前記第２交絡体と、前記第３交絡体及び該第３交絡体中に分散された第２フィラーを含む混合物と、を順に重ね、一対の金型によって厚さ方向から挟持して加熱及び加圧することを特徴とする。それにより、各バインダを溶融させて第２層に浸透させ、第２繊維と絡ませることができる。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。図１は、本発明の実施例に係るスピーカ装置用振動板１を示す断面図である。

スピーカ装置用振動板１は、全体がコーン型に形成されて図１中上下方向に振動可能に構成され、図１（Ｂ）に拡大して示すように、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２と第３層Ｌ３とが上側から順に重ねられて構成されている。また、スピーカ装置用振動板１は、図１中上側を前方側とするとともに下側を後方側とし、後方側には例えばエンクロージャが設けられる。

第１層Ｌ１は、図示しない第１繊維と図示しない第１バインダとが互いに絡み合った第１交絡体２と、第１交絡体２中に分散された第１フィラー２０と、を有して構成されている。

第２層Ｌ２は、図示しない第２繊維が絡み合った第２交絡体３を有して構成されている。また、第２層Ｌ２には、第１層Ｌ１から第１バインダが浸透した第１浸透層Ｌ２１と、第３層Ｌ３から後述する第２バインダが浸透した第２浸透層Ｌ２３と、第１浸透層Ｌ２１と第２浸透層Ｌ２３との間の中間層Ｌ２２と、が形成されている。

第１浸透層Ｌ２１において、第１バインダが第２繊維と絡み合い、第２浸透層Ｌ２２において、第２バインダが第２繊維と絡み合っている。即ち、第１バインダが第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とに跨って設けられ、第２バインダが第３層Ｌ３と第２層Ｌ２とに跨っている。

第３層Ｌ３は、図示しない第３繊維と図示しない第２バインダとが互いに絡み合った第３交絡体４と、第３交絡体４中に分散された第２フィラー４０と、を有して構成されている。

第１〜第３繊維は、サルファイトパルプやクラフトパルプなどの木材パルプ繊維、竹やワラ等の非木材パルプ繊維や、レーヨン、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、アクリル等で構成される化学繊維（合成繊維）、絹や羊毛などの動物繊維、マニラ麻や綿などの植物繊維、グラファイトなどで構成される有機繊維、シリコンカーバイト等で構成される無機繊維（ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維）、玄武岩等で構成される鉱物繊維等が例示される。また、第１〜第３繊維は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

第１バインダ及び第２バインダは、第１繊維及び第３繊維を抄造する際の溶媒に分散するとともに、加熱によって溶融して第２繊維と絡み合うことができるものであればよく、第１バインダと第２バインダとが同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。バインダとしては、例えば、ホウ素を有するポリビニルアルコール系繊維が例示される。ホウ素を有するポリビニルアルコール系繊維としては、例えば、ホウ酸を有するポリビニルアルコール系樹脂や、ホウ素架橋を有するポリビニルアルコール系樹脂であればよい。

ホウ素架橋を有するポリビニルアルコール系樹脂は、例えば、ポリビニルアルコールにホウ酸、ホウ酸塩、ボロン酸などを添加することで、ホウ素による架橋構造を形成したものである。ここでのポリビニルアルコールは、ビニルアルコール単位を１０モル％以上、好ましくは３０モル％以上、さらに好ましくは５０モル％以上含有する重合体であり、通常ビニルエステルやビニルエーテルの単独重合体や共重合体を加水分解（鹸化、加アルコール分解など）することによって得られる。ここで、ビニルエステルとしては酢酸ビニルが代表例として挙げられ、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バレイン酸ビニル、カプリン酸ビニル、安息香酸ビニル等であってもよい。ビニルエーテルとしてはｔ−ブチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテルなどが挙げられる。また、ここでのポリビニルアルコールは、下記の単量体単位を含んでいても良い。これらの単量体単位としては、エチレンを除くプロピレン、１−ブテン、イソブテンなどのオレフィン類；アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸などの不飽和酸類あるいはその塩あるいは炭素数１〜１８までのモノまたはジアルキルエステル類；アクリルアミド、炭素数１〜１８のＮ−アルキルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、２−アクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはその酸塩あるいはその４級塩などのアクリルアミド類；メタクリルアミド、炭素数１〜１８のＮ−アルキルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、２−メタクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンあるいはその酸塩あるいはその４級塩などのメタクリルアミド類；Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミドなどのＮ−ビニルアミド類；酢酸アリル、アリルアルコール、８−ヒドロキシ−１−オクテンなどのアリル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル類、炭素数１〜１８のアルキルビニルエーテル、アルコキシアルキルビニルエーテルなどのビニルエーテル類；塩化ビニル、塩化ビニリデンなどフッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル類；ジメチルアリルアルコール、ビニルケトンなどが挙げられる。

スピーカ装置用振動板１の第１〜第３交絡体２、３、４は、後述する抄造法で得られる交絡体に限らず、ニードルパンチ法、ウォータージェット法、フラッシュ紡糸法などの方法で得られる交絡体（例：不織布）であってもよい。

第１フィラー２０及び第２フィラー４０は、各層に分散されることで強度を向上させる（即ち、ヤング率を高める）ものであって、マイカが例示され、第１フィラー２０と第２フィラー４０とが同一であってもよいし互いに異なっていてもよい。

上記の構成により、第１バインダが第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とに跨って設けられ、第２バインダが第３層Ｌ３と第２層Ｌ２とに跨っていることで、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とを確実に固定するとともに、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３とを確実に固定することができる。さらに、バインダと繊維とが絡み合っていることで、接着剤を用いる構成と比較して、経年劣化によって剥離しにくく、長寿命化することができる。

さらに、第１層Ｌ１及び第３層Ｌ３のヤング率が高められていることで、第２層Ｌ２に適宜な第２繊維を用いて内部損失を大きくし、スピーカ装置用振動板１全体のヤング率を高くするとともに内部損失が大きくすることができる。また、ヤング率の高い第１層Ｌ１と第３層Ｌ３とが前後の面に形成されていることで、ヤング率の高い層が一面に形成される二層構造と比較して、スピーカ装置用振動板１全体のヤング率を高くすることができ、間に挟まれる第２層Ｌ２においてより内部損失の大きい第２繊維を用いることができる。

次に、抄造法によってスピーカ装置用振動板１を製造する製造方法について説明する。まず、第１繊維と第１バインダと第１フィラー２０とを適宜な溶媒（例えば水）に分散させた図示しない第１タンクと、第２繊維を適宜な溶媒に分散させた図示しない第２タンクと、第３繊維と第２バインダと第２フィラー４０とを適宜な溶媒（例えば水）に分散させた図示しない第３タンクと、を用意する。なお、第１層Ｌ１と第３層Ｌ３とを同一の部材で構成する場合には、第１タンクのみ用意すればよい。

次に、図２に示すようなコーン形状（凸状）の網Ｍを第２タンク内に浸漬させて内側（図中上側）から吸引することで、外側に第２繊維を堆積させて第２交絡体３を抄造する。この網Ｍを第３タンクに浸漬させて内側から吸引することで、さらにその外側に第３繊維と第２バインダと第２フィラー４０とを堆積させて第３交絡体４を形成する。図２（Ａ）に示すように、網Ｍの外側を下側に向けて下金型Ｄ１に乗せ、その後、網Ｍを取り外す。

さらに、図示しない別の網を第１タンクに浸漬させて内側から吸引することで、外側に第１繊維と第１バインダと第１フィラー２０とを堆積させて第１交絡体２を抄造する。この第１交絡体２を、図２（Ｂ）に示すように、第３交絡体４及び第２交絡体３のさらに上に乗せる。このように順に重ねられた第１交絡体２と第２交絡体３と第３交絡体４とを、図２（Ｃ）に示すように、一対の金型（上金型Ｄ２及び下金型Ｄ１）によって挟持し、加熱及び加圧する。このとき、加熱温度は、各バインダが溶融することができる温度であればよい。

以上のように一対の金型によって加熱及び加圧することで、第１〜第３層Ｌ１〜Ｌ３を形成するとともに、各バインダを溶融させることによって第２層Ｌ２に浸透させ、第２層Ｌ２に第１浸透層Ｌ２１及び第２浸透層Ｌ２２を形成する。このとき、上金型Ｄ２及び下金型Ｄ１には孔Ｄ２１、Ｄ１１が形成されており、加熱時に蒸発した溶媒を排出することができるようになっている。

次に、各部材の重量％、各層の厚さ、及び、特性について具体的に説明する。実施例１、２及び比較例１、２について表１〜３に示す。なお、表１は、第１層、第２層、及び、第３層それぞれの全体の重量を１００とした際の各部材の重量％を示す。

〔振動板全体のヤング率について〕
実施例１の振動板は、第１浸透層と第２浸透層と厚さの和が第２層の厚さの１５．７％であり、実施例２の振動板は、第１浸透層と第２浸透層と厚さの和が第２層の厚さの４．３％であり、比較例１の振動板は、第１浸透層と第２浸透層と厚さの和が第２層の厚さの２１．１％であり、これらの振動板のヤング率は、７．２×１０^９Ｎ／ｍｍ^２以上という良好な値となった。一方、比較例２の振動板では、第１浸透層と第２浸透層と厚さの和が第２層の厚さの２．９％であり、ヤング率が２．５×１０^９Ｎ／ｍｍ^２という低い値となった。即ち、浸透層が厚くなるほど振動板全体のヤング率を向上させることができ、浸透層が薄いとヤング率が低下してしまう。

〔振動板全体の内部損失について〕
実施例１、２の振動板の内部損失は、０．０３４以上という良好な値となった。一方、比較例１の振動板の内部損失は０．０２２、比較例２の振動板の内部損失は０．０２８という低い値となった。即ち、浸透層が適宜な厚さを有する場合に良好な内部損失が得られ、比較例１のように浸透層が厚いと振動板全体の内部損失が低下してしまい、比較例２のように浸透層が薄くても内部損失は低下してしまう。

〔層間の固定力について〕
実施例１、２及び比較例１の振動板では、各層同士を固定するための充分な固定力が得られ、一方、比較例２の振動板では、固定力が不十分となった。即ち、浸透層が厚いと充分な固定力を得ることができ、浸透層が薄いと固定力が不足してしまう。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、一つの網で第２交絡体３及び第１交絡体２を抄造し、別の網で第３交絡体４を抄造して重ね合わせるものとしたが、一つの網で三つの交絡体を抄造してもよいし、三つの網でそれぞれ抄造した交絡体を重ね合わせてもよい。

また、前記実施例１、２において、各部材の重量％及び各層の厚さを例示したが、スピーカ装置用振動板全体のヤング率が高くなるとともに内部損失が大きくなるように、材質が適宜に選択されるとともに、各部材の重量％や各層の厚さが適宜に設定されればよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１ スピーカ装置用振動板
２ 第１交絡体
３ 第２交絡体
４ 第３交絡体
２０ 第１フィラー
４０ 第２フィラー
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層
Ｌ３ 第３層
Ｌ２１ 第１浸透層
Ｌ２２ 中間層
Ｌ２３ 第２浸透層
Ｄ１ 下金型（一対の金型）
Ｄ２ 上金型（一対の金型）

Claims (1)

1. 第１繊維と第１バインダとが互いに絡み合った第１交絡体、及び、該第１交絡体中に分散された第１フィラーを有して構成された第１層と、
   第２繊維が絡み合った第２交絡体を有して構成された第２層と、
   第３繊維と第２バインダとが互いに絡み合った第３交絡体、及び、該第３交絡体中に分散された第２フィラーを有して構成された第３層と、が順に重ねられていることを特徴とするスピーカ装置用振動板。

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