JP2022090766A - Speaker diaphragm and manufacturing method thereof - Google Patents

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悠生 水田
Hisao Mizuta
哲也 赤松
Tetsuya Akamatsu
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Abstract

To provide a high quality speaker diaphragm.SOLUTION: A speaker diaphragm includes a cellulose fiber and aramid nanofibers made of para-type total aromatic polyamide with an average fiber diameter of 100 nm or less, and the content ratio of the aramid nanofiber is 2 pts.wt. to 20 pts.wt. with respect to 100 pts.wt. of the cellulose fiber.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、アラミドナノファイバーを含有するスピーカー振動板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a speaker diaphragm containing aramid nanofibers and a method for manufacturing the same.

一般に、スピーカー振動板に要求される特性としては、各種強度が高いこと、気密度が高いこと、ヤング率(弾性率、剛性)が高いこと、および、内部損失(tanδ)が大きいことが挙げられる。このような要求に応えるべく、スピーカー振動板の材料および構造が継続的に検討されている。
しかしながら、再生音質はヤング率、内部損失、また、ヤング率と比重より算出される音速にのみ支配されるのではなく、低音から高音までバランスの良いことが求められる。
Generally, the characteristics required for a speaker diaphragm include high strength, high air density, high Young's modulus (elastic modulus, rigidity), and large internal loss (tan δ). .. In order to meet such demands, the material and structure of the speaker diaphragm are continuously studied.
However, the reproduced sound quality is not limited only by Young's modulus, internal loss, and the speed of sound calculated from Young's modulus and specific gravity, but is required to have a good balance from bass to treble.

ヤング率が高いものは振動板の変形が少ないことから低音のひずみが生じにくい、内部損失の高いものは素材特有の音がしないため原音再生が忠実であり、音速の高いものは高音領域の再生が良好であるとされる。一方、振動板の変形抑制ではあえて密度を小さくして厚みを持たせることで曲げ剛性が高く軽量性を有するノンプレス抄紙コーンなど求める音質によって同じ素材であっても再生される音質が異なり、視聴による感応試験により判定される。 Those with a high Young's modulus are less likely to distort the bass because the diaphragm is less deformed, those with a high internal loss do not produce the sound peculiar to the material, so the original sound reproduction is faithful, and those with a high sound velocity reproduce the treble region. Is said to be good. On the other hand, in order to suppress the deformation of the diaphragm, the sound quality that is reproduced differs depending on the desired sound quality, such as a non-pressed papermaking cone that has high bending rigidity and light weight by intentionally reducing the density and increasing the thickness. Judgment by the sensitivity test.

特許文献1によれば、セルロースパルプを用いたスピーカーコーンにTEMPO酸化処理および微細化処理により生成されたセルロースナノファイバーを添加する事で音質改善を行っている。また、特許文献2によれば、TEMPO酸化処理および微細化して得られるセルロ―スナノファイバーを添加することでヤング率の向上が認められることが開示されている。 According to Patent Document 1, sound quality is improved by adding cellulose nanofibers produced by TEMPO oxidation treatment and miniaturization treatment to a speaker cone using cellulose pulp. Further, according to Patent Document 2, it is disclosed that the Young's modulus can be improved by adding the TEMPO oxidation treatment and the cellulosic nanofibers obtained by miniaturization.

しかしながら、これらの文献は、パルプの有する分岐構造をナノファイバーで充填し紙構造の均質化を図ることで、空隙の不均一性により生じる不等振動を軽減し再生音の向上を行うものであると考えられるが、微細化により生成したナノファイバーもセルロースパルプも同じく植物の生長に伴いセルロース分子が配向した同じ構造であるため、形状は異なっても結晶構造はおなじであり、これらが発揮する音質改善効果は、得られた紙の密度上昇に伴うものであり、高音領域の音質は向上するものの、低音領域では改善効果が認められない。 However, these documents aim to homogenize the paper structure by filling the branched structure of pulp with nanofibers to reduce the unequal vibration caused by the non-uniformity of the voids and improve the reproduced sound. However, since the nanofibers and cellulose pulp produced by miniaturization have the same structure in which the cellulose molecules are oriented as the plant grows, the crystal structure is the same even if the shape is different, and the sound quality that they exhibit is the same. The improvement effect is due to an increase in the density of the obtained paper, and although the sound quality in the treble region is improved, the improvement effect is not recognized in the bass region.

特開2013-42405号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-42405 特開2017-118334号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-118334

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高音質のスピーカー振動板を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a speaker diaphragm having high sound quality.

本発明者らは鋭意検討の結果、特定の繊維径を有するパラ型全芳香族ポリアミドからなるアラミドナノファイバーを特定量使用することにより、高音質のスピーカー振動板が得られることを見出し、本発明に到達した。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that a speaker vibrating plate having high sound quality can be obtained by using a specific amount of aramid nanofibers made of para-type total aromatic polyamide having a specific fiber diameter. Reached.

すなわち、本発明によれば、下記構成(1)~(3)が提供される。
(1)セルロース繊維と、平均繊維径が100nm以下のパラ型全芳香族ポリアミドからなるアラミドナノファイバー、を含み、
アラミドナノファイバーの含有割合が、該セルロース繊維100重量部に対して、2重量部~20重量部である、ことを特徴とするスピーカー振動板。
(2)パラ型全芳香族ポリアミドが、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミドである前項(1)に記載のスピーカー振動板。
(3)セルロース繊維と、パラ型全芳香族ポリアミド繊維またはパルプを、非プロトン性極性溶媒下に強塩基性物質を添加し、ナノファイバー化して得られる平均繊維径が100nm以下のアミドナノファイバーとを混合、混抄、成形して得られる前項(1)または(2)に記載のスピーカー振動板の製造方法。
That is, according to the present invention, the following configurations (1) to (3) are provided.
(1) Includes cellulose fibers and aramid nanofibers made of para-type total aromatic polyamide having an average fiber diameter of 100 nm or less.
A speaker diaphragm characterized in that the content ratio of aramid nanofibers is 2 parts by weight to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cellulose fibers.
(2) The speaker diaphragm according to the previous item (1), wherein the para-type total aromatic polyamide is poly-p-phenylene terephthalamide.
(3) Amid nanofibers having an average fiber diameter of 100 nm or less obtained by adding a strongly basic substance to cellulose fibers and para-type total aromatic polyamide fibers or pulp under an aprotic polar solvent to form nanofibers. The method for manufacturing a speaker vibrating plate according to the preceding item (1) or (2), which is obtained by mixing, mixing and molding.

本発明によれば、特定の繊維径を有するパラ型全芳香族ポリアミドからなるアラミドナノファイバーを特定量含有させることにより、全音域において音質に優れるスピーカー振動板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a speaker diaphragm having excellent sound quality in the entire sound range by containing a specific amount of aramid nanofibers made of para-type total aromatic polyamide having a specific fiber diameter.

本発明のアラミドナノファイバーの構造観察画像を示した一例である。It is an example which showed the structure observation image of the aramid nanofiber of this invention. 平均繊維径算出用に、図1を拡大した構造観察画像を示した一例である。This is an example showing an enlarged structure observation image of FIG. 1 for calculating the average fiber diameter. 平均繊維径の算出方法に関する説明図である。It is explanatory drawing about the calculation method of the average fiber diameter.

以下、本発明の詳細について説明する。
<スピーカー振動板>
本発明のスピーカー振動板は、セルロース繊維と、平均繊維径が100nm以下のパラ型全芳香族ポリアミドからなるアラミドナノファイバー、を含み、アラミドナノファイバーの含有割合が、該セルロース繊維100重量部に対して、2重量部~20重量部を含有する。このようにすることで全音域において良好な音質のスピーカー振動板を得ることができる。
Hereinafter, the details of the present invention will be described.
<Speaker diaphragm>
The speaker vibrating plate of the present invention contains cellulose fibers and aramid nanofibers made of para-type total aromatic polyamide having an average fiber diameter of 100 nm or less, and the content ratio of the aramid nanofibers is 100 parts by weight of the cellulose fibers. It contains 2 parts by weight to 20 parts by weight. By doing so, it is possible to obtain a speaker diaphragm having good sound quality in the entire range.

また、本発明のスピーカー振動板は、アラミドナノファイバーの含有割合は、セルロース繊維100重量部に対して、2重量部~20重量部であり、好ましくは3重量部~15重量部であり、さらに好ましくは5重量部~10重量部である。このような範囲であれば、全音域において優れた音質のスピーカー振動板を得ることができる。アラミドナノファイバーの含有割合が20重量%を超える場合、スピーカー振動板は、抄造時間が長くなり、製造効率が顕著に低下するおそれがある。さらに、ナノファイバーは比表面積が大きく乾燥時間の延長や表層が乾燥することで被膜を形成し内部の水分の膨張による膨れ、破裂の恐れがあるため好ましくない。 Further, in the speaker vibrating plate of the present invention, the content ratio of the aramid nanofibers is 2 parts by weight to 20 parts by weight, preferably 3 parts by weight to 15 parts by weight, more preferably 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the cellulose fibers. It is preferably 5 parts by weight to 10 parts by weight. Within such a range, a speaker diaphragm having excellent sound quality can be obtained in the entire range. When the content ratio of the aramid nanofibers exceeds 20% by weight, the manufacturing efficiency of the speaker diaphragm becomes long and the manufacturing efficiency may be significantly reduced. Further, nanofibers are not preferable because they have a large specific surface area, prolong the drying time, and form a film due to the drying of the surface layer, which may cause swelling and rupture due to the expansion of water inside.

また、本発明のスピーカー振動板に使用されるセルロース繊維は、例えば、針葉樹や、広葉樹からなる木材パルプであってもよいし、ケナフなどからなる非木材パルプであっても良いが、繊維長が比較的長く、剛性の高い針葉樹のパルプであるとスピーカー振動板として取り回しが良いため好ましい。 Further, the cellulose fiber used for the speaker vibrating plate of the present invention may be, for example, wood pulp made of coniferous tree or broadleaf tree, or non-wood pulp made of kenaf or the like, but the fiber length is long. Pulp of coniferous wood, which is relatively long and has high rigidity, is preferable because it is easy to handle as a speaker vibration plate.

なお、本発明のスピーカー振動板は、必要に応じて、他の繊維をさらに含んでいてもよい。他の繊維は、目的に応じて適切に選択され得る。例えば機械的強度の向上を目的とする場合には、高強度繊維が混合され得る。さらに、目的に応じた繊維(例えば、放熱性繊維、)が混合され得る。 The speaker diaphragm of the present invention may further contain other fibers, if necessary. Other fibers can be appropriately selected according to the purpose. For example, for the purpose of improving mechanical strength, high-strength fibers may be mixed. Further, fibers depending on the purpose (for example, heat-dissipating fibers) can be mixed.

なお、本発明のスピーカー振動板は、必要に応じて、他成分を含んでいても良い。具体的な他成分として、例えば、シリコン、シリコンカーバイト(SiC)、ゲルマニウムなどの半導体材料、窒化ケイ素(シリコンナイトライド)、窒化アルミニウム(アルミニウムナイトライド)、窒化ホウ素(ボロンナイトライド)などの窒化化合物、カーボンブラック、ダイヤモンド、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、グラファイトなどの炭素材料等の無機物を挙げることができる。また、カオリン、タルク、クレー、ハイドロタルサイト、珪藻土などの鉱物微粒子を用いることもできる。また、粒子としては上記に挙げたものに加えて、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、ガラス等を用いることもできる。アラミドナノファイバーの有する高比表面積が有効に作用し、成分の把持材として機能させることも可能である。 The speaker diaphragm of the present invention may contain other components, if necessary. Specific other components include, for example, semiconductor materials such as silicon, silicon carbide (SiC), and germanium, and nitrides such as silicon nitride (silicon nitride), aluminum nitride (aluminum nitride), and boron nitride (boron nitride). Examples thereof include inorganic substances such as compounds, carbon black, diamond, graphene, fullerene, carbon nanotubes, carbon nanofibers, and carbon materials such as graphite. Further, mineral fine particles such as kaolin, talc, clay, hydrotalcite, and diatomaceous earth can also be used. In addition to the particles listed above, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, and alumina , Mica, zeolite, glass and the like can also be used. The high specific surface area of the aramid nanofibers works effectively, and it is also possible to function as a gripping material for the components.

なお、本発明のスピーカー振動板の密度は、好ましくは0.3g/cc以上0.5g/cc以上であることが好ましい。0.3g/cc以下では空隙の増大による中~高温でのコモリが生じ好ましくない。また、0.5g/cc以上では高温再生能力は向上するが、同一重量では薄くなりによる曲げ剛性の低下による低音ひずみ、同一厚みでは重量増加による音圧の低下を招く恐れがある。 The density of the speaker diaphragm of the present invention is preferably 0.3 g / cc or more and 0.5 g / cc or more. If it is 0.3 g / cc or less, it is not preferable because the increase in the voids causes the composting at medium to high temperatures. Further, at 0.5 g / cc or more, the high temperature reproduction ability is improved, but if the weight is the same, the sound pressure may be reduced due to the decrease in bending rigidity due to the thinning, and if the thickness is the same, the sound pressure may be decreased due to the increase in weight.

なお、本発明のスピーカー振動板は、任意の適切な製造方法により製造され得る。代表的な製造方法は、セルロース繊維(木材パルプ)を主成分とし、該セルロース繊維(木材パルプ)に所定量のアラミドナノファイバーを配合し、混抄する。混抄方法および成形方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。成形方法の具体例としては、例えば、立体抄紙+熱プレス成形が挙げられる。 The speaker diaphragm of the present invention can be manufactured by any suitable manufacturing method. A typical production method is to use cellulose fiber (wood pulp) as a main component, mix a predetermined amount of aramid nanofiber with the cellulose fiber (wood pulp), and make a mixed extract. Any suitable method can be adopted as the mixed extraction method and the molding method. Specific examples of the molding method include three-dimensional papermaking + hot press molding.

なお、本発明のスピーカー振動板は、目的に応じて任意の適切な形状を有し得る。例えば、本発明のスピーカー振動板は、コーン形状であってもよく、ドーム形状であってもよく、その他の形状であってもよい。 The speaker diaphragm of the present invention may have an arbitrary appropriate shape depending on the purpose. For example, the speaker diaphragm of the present invention may have a cone shape, a dome shape, or any other shape.

なお、本発明のスピーカー振動板は、あらゆる用途のスピーカーに適用され得る。例えば、本発明の振動板を用いるスピーカーは、車載用であってもよく、携帯電子機器用(例えば、携帯電話、携帯音楽プレーヤー)であってもよく、据置型であってもよい。また、例えば、本発明の振動板を用いるスピーカーは、大口径(25cm以上)であってもよく、中口径(20~10cm)であってもよく、小口径(5cm以下)であってもよい。好ましくは、中~小口径のスピーカーに用いられる。 The speaker diaphragm of the present invention can be applied to a speaker for all purposes. For example, the speaker using the diaphragm of the present invention may be an in-vehicle speaker, a portable electronic device (for example, a mobile phone, a portable music player), or a stationary speaker. Further, for example, the speaker using the diaphragm of the present invention may have a large diameter (25 cm or more), a medium diameter (20 to 10 cm), or a small diameter (5 cm or less). .. It is preferably used for medium to small diameter speakers.

<アラミドナノファイバー>
本発明のスピーカー振動板用シートに使用されるアラミドナノファイバーは、平均繊維径が100nm以下であり、好ましくは50nm以下であり、より好ましくは25nm以下である。平均直径の下限は1nm以上、好ましくは3nm以上であることが好ましい。また、アラミドナノファイバーは500nm以上の直径のものを有さないことが好ましい。平均繊維径が100nmを超えると、アラミドナノファイバー間の水素結合的相互作用密度が低くなり、高ヤング率及び高い内部損失(tanδ)が発現されにくくなる。その結果、高音速性や鋭い音切れなどの音響特性が得られないため好ましくない。
<Aramid nanofiber>
The aramid nanofibers used in the speaker diaphragm sheet of the present invention have an average fiber diameter of 100 nm or less, preferably 50 nm or less, and more preferably 25 nm or less. The lower limit of the average diameter is preferably 1 nm or more, preferably 3 nm or more. Further, it is preferable that the aramid nanofibers do not have a diameter of 500 nm or more. When the average fiber diameter exceeds 100 nm, the hydrogen-bonding interaction density between the aramid nanofibers becomes low, and a high Young's modulus and a high internal loss (tan δ) are less likely to occur. As a result, acoustic characteristics such as high sound velocity and sharp sound interruption cannot be obtained, which is not preferable.

本発明におけるアラミドナノファイバーは、繊維長/繊維径で表されるアスペクト比が好ましくは10以上1、000以下であり、より好ましくは10以上500以下であり、さらに好ましくは10以上100以下である。アスペクト比が10未満であると、繊維の交絡構造が発現しにくく、それゆえに期待される特性発現が困難になる場合がある。 The aramid nanofiber in the present invention has an aspect ratio represented by fiber length / fiber diameter of preferably 10 or more and 1,000 or less, more preferably 10 or more and 500 or less, and further preferably 10 or more and 100 or less. .. If the aspect ratio is less than 10, the entangled structure of the fibers is difficult to develop, and therefore the expected characteristics may be difficult to develop.

また、本発明におけるアラミドナノファイバーは、パラ型全芳香族ポリアミドである。パラ型全芳香族ポリアミドとしては、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド、ポリ-p-ベンズアミド、ポリ-p-アミドヒドラジド、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド-3,4-ジフェニルエーテルテレフタルアミドなどが好ましく、配向結晶性(紡糸溶液中で液晶構造のドメインを形成)を有するポリ-p-フェニレンテレフタルアミド繊維であることが好ましい。 Further, the aramid nanofiber in the present invention is a para-type total aromatic polyamide. As the para-type total aromatic polyamide, poly-p-phenylene terephthalamide, poly-p-benzamide, poly-p-amide hydrazide, poly-p-phenylene terephthalamide-3,4-diphenylether terephthalamide and the like are preferable. It is preferably a poly-p-phenylene terephthalamide fiber having crystallinity (forming a domain of a liquid crystal structure in a spinning solution).

なお、パラ型全芳香族ポリアミドを用いた繊維としては、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「トワロン」(商標名)、東レ・デュポン株式会社製「ケブラー」(商標名)など)や、コパラフェニレン・3、4’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「テクノーラ」(商標名)など)が挙げられる。 As fibers using para-type total aromatic polyamide, poly-p-phenylene terephthalamide fiber (commercially available products are "Twaron" (trade name) manufactured by Teijin Limited and "Kevlar" manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. ("Kevlar" (commercially available). (Trade name), etc.) and coparaphenylene 3,4'oxydiphenylene terephthalamide fiber (commercially available products include "Technora" (trade name) manufactured by Teijin Limited).

<アラミドナノファイバーの製造>
本発明におけるアラミドナノファイバーの製造は、パラ型芳香族ポリアミド繊維を原料とし、当該繊維を親和性の高い溶媒中にて浸漬・膨潤し、さらに強塩基物質を添加することで水素結合部を切断し、その結果生成される。本発明で好ましく用いることのできるパラ型全芳香族ポリアミドは、1種または2種以上の2価の芳香族基がアミド結合により連結されたポリマーであって、芳香族基には2個以上の芳香環が存在してもよく、その芳香環は直接結合していても、酸素や硫黄を介して結合していてもよい。また、2価の芳香族基の水素原子は、ハロゲン化物、低級アルキル基、フェニル基で置換されていてもよい。また、アラミドナノファイバー生成時に使用する溶媒としては、非プロトン性極性溶媒が好ましく、具体的には、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N-メチル―2-ピロリドンなどが挙げられる。アラミドナノファイバー生成時に使用する強塩基物質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウムなどが挙げられる。
<Manufacturing of aramid nanofibers>
The production of the aramid nanofiber in the present invention uses a para-type aromatic polyamide fiber as a raw material, soaks and swells the fiber in a solvent having a high affinity, and further adds a strong basic substance to cut the hydrogen bond portion. And it is generated as a result. The para-type total aromatic polyamide that can be preferably used in the present invention is a polymer in which one or more divalent aromatic groups are linked by an amide bond, and two or more aromatic groups are linked. An aromatic ring may be present, and the aromatic ring may be directly bonded or may be bonded via oxygen or sulfur. Further, the hydrogen atom of the divalent aromatic group may be substituted with a halide, a lower alkyl group or a phenyl group. The solvent used for producing the aramid nanofibers is preferably an aprotic polar solvent, and specific examples thereof include dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone. Examples of the strong base substance used for producing aramid nanofibers include potassium hydroxide, sodium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like.

本発明におけるアラミドナノファイバーの製造は、具体的にパラ型全芳香族ポリアミド(例えば、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド)繊維またはパルプをアルカリ性に調整したジメチルスルホキシド中に浸漬することで製造することができる。 The production of aramid nanofibers in the present invention can be specifically produced by immersing para-type total aromatic polyamide (for example, poly-p-phenylene terephthalamide) fiber or pulp in dimethyl sulfoxide prepared to be alkaline. can.

パラ型全芳香族ポリアミド(例えば、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド)は紡糸溶液中で液晶構造のドメインを形成し、キャピラリーより吐出した後、紡糸溶媒を水洗することにより得られる。得られた繊維を前記手法により繊維を構成する液晶ドメイン間の弱い結合をアルカリ条件により切断した後、得られた繊維を相溶性の高い溶媒中に遊離させることで、高弾性かつ高強度の切断された繊維を得ることができる。次いで、得られた切断された繊維を分散溶媒である貧溶媒(水、アルコール、アセトンなど)に投入することでアラミドナノファイバーを単離することが可能である。 The para-type total aromatic polyamide (for example, poly-p-phenylene terephthalamide) is obtained by forming a domain of a liquid crystal structure in a spinning solution, discharging it from a capillary, and then washing the spinning solvent with water. The obtained fiber is cleaved by the above method to break the weak bond between the liquid crystal domains constituting the fiber under alkaline conditions, and then the obtained fiber is liberated in a highly compatible solvent to cut the obtained fiber with high elasticity and high strength. The fiber can be obtained. Next, the aramid nanofibers can be isolated by putting the obtained cut fibers into a poor solvent (water, alcohol, acetone, etc.) which is a dispersion solvent.

なお、直径10~20μmのパラ型全芳香族ポリアミド(例えば、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド)繊維を数mmにカットし、水中で相互にせん断付与するリファイナー処理を行うことで得られるパラ型全芳香族ポリアミド(例えば、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド)パルプを得ることができる。このようなリファイナー処理では、液晶界面のせん断破壊により繊維表面より微細化した繊維は完全に分離せず分岐した状態となり、該該微細化繊維の直径は100~1000nmとなり、原料繊維の中心部の直径は数μmとなる。リファイナー処理されたパルプを上記の処理により、アラミドナノファイバー化させることもできる。 All para-types obtained by cutting para-type total aromatic polyamide (for example, poly-p-phenylene terephthalamide) fibers having a diameter of 10 to 20 μm into several mm and performing a refiner treatment in which mutual shearing is applied in water. Aromatic polyamide (eg, poly-p-phenylene terephthalamide) pulp can be obtained. In such a refiner treatment, the fibers finely divided from the fiber surface due to shear fracture at the liquid crystal interface are in a branched state without being completely separated, and the diameter of the finely divided fibers is 100 to 1000 nm, and the central portion of the raw material fibers is formed. The diameter is several μm. The refined pulp can also be made into aramid nanofibers by the above treatment.

アラミド素材のその他微細化手法としては、上述したような化学処理ではなく、機械的なせん断力を付与する手法も考えられるが、当該手法ではナノオーダーの繊維径を有する
フィブリル構造が部分的に得られるにとどまる。従って、フィブリル化していないマイクロオーダーの構造体も含むことになるため、ナノオーダーでの均質な交絡構造が得られずに期待されるような物性が発現しない。本発明においては、部分的なナノ化ではなく、均質にナノ化した繊維による交絡構造の形成が好ましい。
As another method for refining the aramid material, a method of applying a mechanical shearing force instead of the above-mentioned chemical treatment can be considered, but this method partially obtains a fibril structure having a fiber diameter of nano-order. Only be done. Therefore, since a micro-order structure that has not been fibrillated is also included, a homogeneous confounding structure in the nano-order cannot be obtained and the expected physical properties are not exhibited. In the present invention, it is preferable to form an entangled structure with homogeneously nanonized fibers instead of partially nanonized.

本発明においては、セルロース繊維と、パラ型全芳香族ポリアミド繊維またはパルプを、非プロトン性極性溶媒下に強塩基性物質を添加し、ナノファイバー化して得られる平均繊維径が100nm以下のアミドナノファイバーとを混合、混抄、成形して、スピーカー振動板を製造する方法が特に好ましい。 In the present invention, cellulose fibers and para-type total aromatic polyamide fibers or pulp are nanofibers obtained by adding a strongly basic substance under an aprotic polar solvent to form an amide nano having an average fiber diameter of 100 nm or less. A method of manufacturing a speaker vibrating plate by mixing, mixing and molding with fibers is particularly preferable.

以下、実施例及び比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例及び比較例に制限されるものではない。なお、実施例中の各特性値は下記の方法で測定した。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the scope of the present invention is not limited to the following Examples and Comparative Examples. In addition, each characteristic value in an Example was measured by the following method.

<音質評価>
内径35mm、外形135mmのコーンを作成し、コーン中央に中心に振動子に接合するためのねじ穴を設けたアルミニウム製のピースを接着し、ねじを介して振動子に固定した。
音源に女性ボーカル(バンド伴奏)、ピアノ独奏曲を用い、20代~50代の男性8名、女性3名でヒアリングにより判定した。尚、被試験者にはコーンの成分がわからないようにした。
<Sound quality evaluation>
A cone having an inner diameter of 35 mm and an outer diameter of 135 mm was prepared, and an aluminum piece provided with a screw hole for joining to the vibrator in the center of the cone was adhered and fixed to the vibrator via a screw.
Female vocals (band accompaniment) and piano solo songs were used as sound sources, and 8 males and 3 females in their 20s to 50s were judged by hearing. The test subject did not know the composition of the corn.

高音領域:明るく鮮明で伸びのあるものを5、不明瞭なものを1とした
中音領域:ボーカルの声に伸びとツヤのあるものを5、不明瞭でこもったものを1とした
低音領域:バスドラムの立ち上がりがシャープで力強く鮮明なものを5、コモリ、ひずみのあるものを1とした。
いずれも針葉樹BKP製コーンを基準として2として、繰り返し試聴により評点を付けた。
High-pitched area: 5 for bright, clear and stretchy, 1 for unclear mid-range: 5 for stretchy and glossy vocal voice, 1 for unclear and muffled bass : The bass drum with a sharp rise was set to 5, and the one with distortion was set to 1.
In each case, the coniferous BKP corn was used as a reference, and the scores were given by repeated auditioning.

<濾水時間評価>
25cm角の角型タッピ抄紙機にて、抄紙目付が100g/mとなるように固形分を添加し、15Lの水を加えた後に濾水(常圧)する際の濾水時間を測定した。
判定基準は以下の通りとした。
〇:濾水時間が30秒未満
△:濾水時間が30秒以上60秒未満
×:濾水時間が60秒以上
<Evaluation of drainage time>
With a 25 cm square tappi paper machine, solid content was added so that the basis weight of the paper was 100 g / m 2 , and the drainage time when filtering water (normal pressure) after adding 15 L of water was measured. ..
The judgment criteria are as follows.
〇: Drainage time is less than 30 seconds Δ: Drainage time is 30 seconds or more and less than 60 seconds ×: Drainage time is 60 seconds or more

<乾燥評価>
25cm角の抄紙後サンプルを濾紙で挟みこみ、表面温度を140℃に設定したロータリードライヤーに3回通した後、60℃乾燥機内で3時間乾燥させた。その後の抄紙サンプルを観察し、乾燥状態の良否を判断した。
判定基準は以下の通りとした。
〇:内部の水分の膨張による膨れ、破裂箇所がない
△:内部の水分の膨張による膨れ、破裂箇所が1箇所あり
×:内部の水分の膨張による膨れ、破裂箇所が2箇所以上あり
<Drying evaluation>
After making a 25 cm square paper, the sample was sandwiched between filter papers, passed through a rotary dryer whose surface temperature was set to 140 ° C. three times, and then dried in a 60 ° C. dryer for 3 hours. Subsequent papermaking samples were observed to determine whether the dry condition was good or bad.
The judgment criteria are as follows.
〇: There is no swelling or rupture point due to the expansion of the internal moisture △: There is one swelling or rupture point due to the expansion of the internal moisture ×: There are two or more swelling or rupture points due to the expansion of the internal moisture

<平均繊維径>
走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、品盤:JSM-6330F)を用い、サンプ
ルの構造を観察した。50,000倍の倍率設定で観察した画像から、横1,800nm~2,000nm、縦1,200nm~1,500nmの画像領域を選択し、当該画像領域をさらに縦に4分割、横に4分割して得られる計16箇所のグリッド領域A1-D4を定義し、各グリッド領域内に存在するサンプルを1点選択し、選択したサンプルの繊維径を画像上で計測した平均値を平均繊維径として採用した(図2)。
<Average fiber diameter>
The structure of the sample was observed using a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., product board: JSM-6330F). From the image observed at a magnification of 50,000 times, an image area of 1,800 nm to 2,000 nm in width and 1,200 nm to 1,500 nm in length is selected, and the image area is further divided into 4 in the vertical direction and 4 in the horizontal direction. A total of 16 grid areas A1-D4 obtained by division are defined, one sample existing in each grid area is selected, and the average value obtained by measuring the fiber diameter of the selected sample on the image is the average fiber diameter. (Fig. 2).

[実施例1]
<アラミドナノファイバーの作製>
・アラミドパルプ:10g(帝人アラミド社製のトワロン1000を6mmのカットした繊維10gを沸騰水1000gで30分煮沸洗浄し、冷却後水洗、乾燥し得た)。
・東京化成工業株式会社 ジメチルスルホキシド(DMSO)>99% 80g、
・東京応化工業株式会社 水酸化カリウム(KOH) 10g
[Example 1]
<Making aramid nanofibers>
-Aramid pulp: 10 g (10 g of fiber obtained by cutting 6 mm of Twaron 1000 manufactured by Teijin Aramid Co., Ltd. was boiled and washed with 1000 g of boiling water for 30 minutes, cooled, washed with water, and dried).
・ Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Dimethyl sulfoxide (DMSO)> 99% 80g,
・ Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Potassium hydroxide (KOH) 10g

上記をプラネタリーミキサーに投入し70℃で2時間撹拌処理を行った。撹拌後、アラミドパルプは形状がなくなり、赤色半透明の高粘度溶液を得た。
得られたナノファイバーを含む赤色半透明の溶液を3倍量のDMSOで希釈し、20リットルの水中に撹拌しながら徐々に投入し、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミドのナノファイバーを析出させた。この時、溶液は黄赤色のスラリーであり、ここに硫酸をKOH中和に必要量投入し、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミドナノファイバーをろ過により採取した。
The above was put into a planetary mixer and stirred at 70 ° C. for 2 hours. After stirring, the aramid pulp lost its shape and a red translucent high-viscosity solution was obtained.
The obtained red translucent solution containing nanofibers was diluted with 3 times the amount of DMSO and gradually added to 20 liters of water with stirring to precipitate poly-p-phenylene terephthalamide nanofibers. At this time, the solution was a yellow-red slurry, in which sulfuric acid was added in an amount required for KOH neutralization, and poly-p-phenylene terephthalamide nanofibers were collected by filtration.

続いて、蒸留水またはイオン交換水をもちい3~5回洗浄と延伸脱水を行い溶媒と塩を除去した。得られたポリ-p-フェニレンテレフタルアミドナノファイバー含有の水固形物を、固形分濃度1%となるように蒸留水を添加し、増幸産業株式会社製石臼式粉砕混錬機(スーパーマスコロイダー)を用いて、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミドナノファイバー分散水溶液を得た。得られたポリ-p-フェニレンテレフタルアミドナノファイバー分散液をイソプロピルアルコールで希釈しプレパラートに滴下、乾燥し、平均繊維径が20nmであることを確認した。 Subsequently, the solvent and salt were removed by washing and stretching dehydration 3 to 5 times using distilled water or ion-exchanged water. Distilled water was added to the obtained poly-p-phenylene terephthalamide nanofiber-containing aqueous solid material so that the solid content concentration was 1%, and Masuyuki Sangyo Co., Ltd. stone mill type crushing and kneader (Super Mascoroider). Was used to obtain a poly-p-phenylene terephthalamide nanofiber dispersed aqueous solution. The obtained poly-p-phenylene terephthalamide nanofiber dispersion was diluted with isopropyl alcohol, added dropwise to the preparation, dried, and confirmed to have an average fiber diameter of 20 nm.

<スピーカー用振動板の作製>
針葉樹由来のBKP(叩解度500cc)100重量部に対し、上記で得られたアラミドナノファイバーを2重量部配合し、コーン形状立体抄紙を行った。抄造したコーン紙は190℃の立体形状熱板ヒーターを0.5MPで1分間プレスし乾燥を行った、この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.0gであった。
<Manufacturing of diaphragm for speaker>
Two parts by weight of the aramid nanofibers obtained above were mixed with 100 parts by weight of BKP (beating degree 500 cc) derived from coniferous trees, and cone-shaped three-dimensional papermaking was performed. The paper-made cone paper was dried by pressing a three-dimensional hot plate heater at 190 ° C for 1 minute at 0.5 MP. When the thickness was adjusted to 0.4 mm at this time, the weight of the cone paper was 3.0 g. Met.

[実施例2]
アラミドナノファイバーの配合量を3重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.0gであった。
[Example 2]
The procedure was the same as in Example 1 except that the blending amount of the aramid nanofiber was 3 parts by weight. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 3.0 g.

[実施例3]
アラミドナノファイバーの配合量を5重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は2.9gであった。
[Example 3]
The procedure was the same as in Example 1 except that the blending amount of the aramid nanofiber was 5 parts by weight. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 2.9 g.

[実施例4]
アラミドナノファイバーの配合量を10重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は2.8gであった。
[Example 4]
The procedure was the same as in Example 1 except that the blending amount of the aramid nanofiber was 10 parts by weight. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 2.8 g.

[実施例5]
アラミドナノファイバーの配合量を20重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は2.7gであった。
[Example 5]
The procedure was the same as in Example 1 except that the blending amount of the aramid nanofiber was 20 parts by weight. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 2.7 g.

[比較例1]
アラミドナノファイバーを使用せず(0重量部)に、針葉樹由来のBKP100重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.0gであった。
[Comparative Example 1]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 100 parts by weight of BKP derived from coniferous trees was used without using aramid nanofibers (0 part by weight). When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 3.0 g.

[比較例2]
アラミドナノファイバーの配合量を1重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.0gであった。
[Comparative Example 2]
The procedure was the same as in Example 1 except that the blending amount of the aramid nanofiber was 1 part by weight. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 3.0 g.

[比較例3]
アラミドナノファイバーに変えて、セルロースナノファイバー(中越パルプ製、20nm)を5重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.0gであった。
[Comparative Example 3]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the cellulose nanofibers (manufactured by Chuetsu Pulp, 20 nm) were replaced with aramid nanofibers in an amount of 5 parts by weight. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 3.0 g.

[比較例4]
アラミドナノファイバーに変えて、セルロースナノファイバー(中越パルプ製、20nm)を10重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.0gであった。
[Comparative Example 4]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the cellulose nanofibers (manufactured by Chuetsu Pulp, 20 nm) were replaced with 10 parts by weight instead of the aramid nanofibers. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 3.0 g.

[比較例5]
アラミドナノファイバーに変えて、炭素繊維(帝人株式会社製STS-40(6mm))を10重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.1gであった。
[Comparative Example 5]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the carbon fiber (STS-40 (6 mm) manufactured by Teijin Limited) was replaced with 10 parts by weight instead of the aramid nanofiber. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 3.1 g.

[比較例6]
アラミドナノファイバーに変えて、アラミド繊維(帝人アラミドBV製 トワロン1000(6mm))を10重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は2.8gであった。
[Comparative Example 6]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the aramid fiber (Teijin Aramid BV Twaron 1000 (6 mm)) was replaced with 10 parts by weight instead of the aramid nanofiber. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 2.8 g.

[比較例7]
アラミドナノファイバーに変えて、アラミドパルプ(帝人アラミドBV製 トワロンパルプ 1094)を10重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は2.8gであった。
[Comparative Example 7]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of aramid pulp (Teijin Aramid BV Twaron pulp 1094) was changed to 10 parts by weight instead of aramid nanofibers. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 2.8 g.

[比較例8]
アラミドナノファイバーに変えて、PPTA微細パルプ(ダイセル化学製 ティアラ)を10重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は2.8gであった。
[Comparative Example 8]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that PPTA fine pulp (Tiara manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd.) was used in an amount of 10 parts by weight instead of aramid nanofibers. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 2.8 g.

[比較例9]
アラミドナノファイバーに変えて、セルロース微細パルプ(ダイセル化学製 セリッシュ)を10重量部とした以外は実施例1と同様に行った。この時の厚みが0.4mmとなるように調整したところ、コーン紙重量は3.0gであった。
[Comparative Example 9]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of cellulose fine pulp (Cerish manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd.) was changed to 10 parts by weight instead of aramid nanofibers. When the thickness at this time was adjusted to be 0.4 mm, the weight of the cone paper was 3.0 g.

Figure 2022090766000001
Figure 2022090766000001

本発明のスピーカー振動板は、高音質であることから、携帯機器等に使用される小型のマイクロスピーカ用の振動板として極めて有用である。 Since the speaker diaphragm of the present invention has high sound quality, it is extremely useful as a diaphragm for a small micro speaker used in a portable device or the like.

Claims (3)

セルロース繊維と、平均繊維径が100nm以下のパラ型全芳香族ポリアミドからなるアラミドナノファイバー、を含み、
アラミドナノファイバーの含有割合が、該セルロース繊維100重量部に対して、2重量部~20重量部である、ことを特徴とするスピーカー振動板。
Includes cellulose fibers and aramid nanofibers made of para-type total aromatic polyamide with an average fiber diameter of 100 nm or less.
A speaker diaphragm characterized in that the content ratio of aramid nanofibers is 2 parts by weight to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cellulose fibers.
パラ型全芳香族ポリアミドが、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミドである請求項1に記載のスピーカー振動板。 The speaker diaphragm according to claim 1, wherein the para-type total aromatic polyamide is poly-p-phenylene terephthalamide. セルロース繊維と、パラ型全芳香族ポリアミド繊維またはパルプを、非プロトン性極性溶媒下に強塩基性物質を添加し、ナノファイバー化して得られる平均繊維径が100nm以下のアミドナノファイバーとを混合、混抄、成形して得られる請求項1または2に記載のスピーカー振動板の製造方法。 Cellulose fibers and para-type total aromatic polyamide fibers or pulps are mixed with amide nanofibers having an average fiber diameter of 100 nm or less obtained by adding a strongly basic substance under an aprotic polar solvent to form nanofibers. The method for manufacturing a speaker vibrating plate according to claim 1 or 2, which is obtained by mixing and molding.
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