JP2022146201A - Prepreg and diaphragm - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリプレグおよび振動板に関する。 The present invention relates to prepregs and diaphragms.
携帯機器、電子機器等に用いられるスピーカーには、電気信号を音波に変換するため、振動板が設けられている。
特許文献1には、耐熱性を高くするため、ポリアミド6またはポリアミド66およびポリプロピレンを含む本体部と、本体部の外周において、ポリプロピレンによる海構造と、架橋エチレンプロピレンジエンゴムによる島構造から形成されたエッジ部を備えたラウドスピーカー用の振動板が記載されている。
2. Description of the Related Art A speaker used in a mobile device, an electronic device, or the like is provided with a diaphragm in order to convert an electric signal into a sound wave.
In Patent Document 1, in order to increase heat resistance, a main body containing polyamide 6 or polyamide 66 and polypropylene, and a sea structure of polypropylene and an island structure of crosslinked ethylene propylene diene rubber on the outer periphery of the main body are formed. A loudspeaker diaphragm with an edge is described.
特許文献2には、軽量化、量産化を意図して、ジシクロペンタジエン樹脂の内部にカーボンファイバーフィラーを含有しているスピーカー用振動板が記載されている。この場合、炭素繊維(カーボンファイバー)は、射出成形金型に注入して、樹脂とともに流れることが可能なフィラーとされている。
特許文献3には、熱可塑性樹脂フィルム層と、熱硬化性樹脂が付着した無機繊維層からなるスピーカー用振動板が記載されている。無機繊維としてはカーボン繊維、熱可塑性樹脂としてはポリアミド、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂が例示されている。
特許文献4には、繊維強化材で強化されたポリアミド樹脂からなるスピーカー振動板が記載されている。繊維強化材としては、カーボン繊維クロスが例示されている。 Patent Document 4 describes a speaker diaphragm made of a polyamide resin reinforced with a fiber reinforcing material. Carbon fiber cloth is exemplified as the fiber reinforcing material.
振動板の小型化、軽量化等に伴い、発泡体を弾性材料に積層した複合構造が提案されている。しかし、従来の複合構造においては、発泡体を弾性材料に接着するために接着剤が必要であり、製造コストが高くなっていた。また、環境問題の観点から使用する接着剤にはVOC規制、アウトガスフリーが求められる。 A composite structure in which a foam is laminated on an elastic material has been proposed as diaphragms have become smaller and lighter. However, conventional composite structures require an adhesive to adhere the foam to the elastic material, increasing manufacturing costs. In addition, from the viewpoint of environmental problems, the adhesives used are required to comply with VOC regulations and be free of outgassing.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、接着剤を使用することなく、積層型の振動板を作製することが可能なプリプレグおよび当該プリプレグを用いた振動板を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a prepreg and a diaphragm using the prepreg with which a laminated diaphragm can be produced without using an adhesive. and
前記課題を解決するため、本発明は、炭素繊維と含浸樹脂とを有するプリプレグであって、前記含浸樹脂が、酸変性ポリプロピレンを含有する熱可塑性樹脂であることを特徴とするプリプレグを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a prepreg comprising carbon fibers and an impregnated resin, wherein the impregnated resin is a thermoplastic resin containing acid-modified polypropylene.
前記熱可塑性樹脂が、40重量%以上の酸変性ポリプロピレンを含有してもよい。
前記炭素繊維が、直径5~18μmであってもよい。
前記炭素繊維が、繊維重量が40~250g/m2の炭素繊維層を形成していてもよい。
前記炭素繊維が、連続繊維であってもよい。
前記炭素繊維が、UD(一方向)材またはクロス(織物)材であってもよい。
前記プリプレグ中で前記炭素繊維が占める体積比であるVf値が、35%以上であってもよい。
The thermoplastic resin may contain 40% by weight or more of acid-modified polypropylene.
The carbon fibers may have a diameter of 5-18 μm.
The carbon fibers may form a carbon fiber layer having a fiber weight of 40-250 g/m 2 .
The carbon fibers may be continuous fibers.
The carbon fiber may be a UD (unidirectional) material or a cloth (woven) material.
A Vf value, which is a volume ratio of the carbon fibers in the prepreg, may be 35% or more.
前記プリプレグが、振動板用プリプレグであってもよい。 The prepreg may be a diaphragm prepreg.
また、本発明は、発泡体の少なくとも片面に、前記プリプレグを積層してなることを特徴とする振動板を提供する。 Further, the present invention provides a diaphragm comprising the prepreg laminated on at least one side of a foam.
本発明によれば、炭素繊維に酸変性ポリプロピレンを含有する熱可塑性樹脂を含浸してなるプリプレグを用いることにより、酸変性ポリプロピレンの接着性を利用して、プリプレグを発泡体に積層することができる。また、プリプレグが炭素繊維を含浸基材としているため、弾性率および剛性が高い。炭素繊維と酸変性ポリプロピレンとを複合することにより、音波の伝搬速度が速く、密度が低く、内部損失が大きい振動板用プリプレグを提供することができる。 According to the present invention, by using a prepreg obtained by impregnating carbon fibers with a thermoplastic resin containing acid-modified polypropylene, the prepreg can be laminated on a foam using the adhesiveness of the acid-modified polypropylene. . In addition, since the prepreg uses carbon fiber as the impregnated base material, the elastic modulus and rigidity are high. By combining the carbon fiber and the acid-modified polypropylene, it is possible to provide a diaphragm prepreg having a high propagation velocity of sound waves, a low density, and a large internal loss.
以下、好適な実施形態に基づいて、本発明を説明する。 The present invention will be described below based on preferred embodiments.
実施形態のプリプレグは、炭素繊維と含浸樹脂とを有するプリプレグであって、含浸樹脂が、酸変性ポリプロピレンを含有する熱可塑性樹脂であることを特徴とする。これにより、振動板用プリプレグに好適なプリプレグが得られる。 A prepreg of an embodiment is a prepreg having carbon fibers and an impregnated resin, and the impregnated resin is a thermoplastic resin containing acid-modified polypropylene. Thereby, a prepreg suitable for a diaphragm prepreg is obtained.
図1に、実施形態のプリプレグを用いた振動板の一例を示す。図1に示す振動板3は、発泡体1の厚さ方向の両面に、それぞれプリプレグ2が積層されている。
FIG. 1 shows an example of a diaphragm using the prepreg of the embodiment. The
振動板3は、(1)曲げ弾性率が高いこと、(2)曲げ剛性が高いこと、(3)密度が低いこと、(4)内部損失が大きいことの4つの物性が重要である。 Four physical properties are important for the diaphragm 3: (1) high flexural modulus, (2) high flexural rigidity, (3) low density, and (4) large internal loss.
曲げ弾性率(Pa)をE、密度(kg/m3)をρ、媒質中を伝搬する音速(m/s)をVとするとき、平方根を1/2乗として、V=(E/ρ)1/2で表される。例えば空気中の音速は約340m/sであるが、ポリスチレン(PS)で約2400m/s、鉄で約6000m/s、アルミニウムで約6400m/s、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)で約6000~6500m/sとなる。 When E is the flexural modulus (Pa), ρ is the density (kg/m 3 ), and V is the speed of sound (m/s) propagating in the medium, V=(E/ρ ) is expressed as 1/2 . For example, the speed of sound in air is about 340 m/s, but polystyrene (PS) is about 2400 m/s, iron is about 6000 m/s, aluminum is about 6400 m/s, and carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is about 6000-6500 m/s. /s.
このため、弾性率が大きく、密度が低いほど、音速が速くなり、優れた振動特性が得られる。また、振動板が強度不足で、弾性率が低いと、高音域などにおいて音質が低下するおそれがある。内部損失(tanδ)が適度に大きいと、振動板を変形させる運動エネルギーが熱エネルギーとして放出されて、振動が減衰しやすく、振幅を抑制することができる。 Therefore, the higher the modulus of elasticity and the lower the density, the faster the speed of sound and the more excellent vibration characteristics can be obtained. Also, if the diaphragm has insufficient strength and a low elastic modulus, there is a risk that the sound quality will deteriorate in the high range. When the internal loss (tan δ) is moderately large, the kinetic energy that deforms the diaphragm is released as thermal energy, and the vibration is easily damped and the amplitude can be suppressed.
実施形態のプリプレグは、熱可塑性樹脂を含浸させる繊維基材として、炭素繊維を用いる。炭素繊維は、有機繊維を加熱により繊維状のまま炭化した材料であればよい。炭素繊維の原料となる有機繊維は、ポリアクリロニトリル(PAN)であってもよく、ピッチを紡糸して得られた紡糸ピッチでもよい。すなわち、炭素繊維は、PANを主原料としたPAN系炭素繊維でもよく、紡糸ピッチを主原料としたピッチ系炭素繊維でもよい。 The prepreg of the embodiment uses carbon fiber as a fiber base material to be impregnated with a thermoplastic resin. The carbon fiber may be a material obtained by carbonizing an organic fiber in a fibrous state by heating. Organic fibers that are raw materials for carbon fibers may be polyacrylonitrile (PAN) or spun pitch obtained by spinning pitch. That is, the carbon fiber may be a PAN-based carbon fiber using PAN as a main raw material, or may be a pitch-based carbon fiber using spun pitch as a main raw material.
炭素繊維の直径は、プリプレグの厚さより小さいことが好ましく、例えば、直径5~18μmであってもよい。炭素繊維の平均直径が5~18μmの範囲内であってもよい。平均直径の算出方法としては、炭素繊維を長さ方向に垂直な切断面における直系の数平均としてもよい。炭素繊維が適度な直径を有することにより、熱可塑性樹脂の含浸が容易になるとともに、高弾性、高剛性のプリプレグを得ることができる。 The diameter of the carbon fibers is preferably smaller than the thickness of the prepreg, and may be, for example, 5-18 μm in diameter. The carbon fibers may have an average diameter in the range of 5-18 μm. As a method of calculating the average diameter, the number average of the diameters of the carbon fibers on a cross section perpendicular to the length direction may be used. When the carbon fibers have an appropriate diameter, impregnation with the thermoplastic resin is facilitated, and a prepreg with high elasticity and high rigidity can be obtained.
炭素繊維は、連続繊維であることが好ましい。連続繊維の長さ方向は、プリプレグの厚さ方向に対して、略垂直に配列されることが好ましい。連続繊維は、単繊維でもよく、複数の単繊維から構成されるフィラメントでもよい。炭素繊維は、UD(一方向)材であってもよく、クロス(織物)材であってもよい。 The carbon fibers are preferably continuous fibers. The length direction of the continuous fibers is preferably arranged substantially perpendicular to the thickness direction of the prepreg. A continuous fiber may be a single fiber or a filament composed of a plurality of single fibers. The carbon fiber may be a UD (unidirectional) material or a cloth (woven) material.
炭素繊維がUD(一方向)材である場合、プリプレグの厚さ方向の全体にわたり、炭素繊維が同一方向に並列されてもよい。また、厚さ方向の層ごとに炭素繊維が同一方向に並列され、異なる層の炭素繊維は互いが交差するように積層されたクロスプライ構造であってもよい。 When the carbon fibers are UD (unidirectional) material, the carbon fibers may be arranged in the same direction over the entire thickness direction of the prepreg. Alternatively, a cross-ply structure may be employed in which carbon fibers are arranged in the same direction for each layer in the thickness direction, and carbon fibers in different layers are laminated so as to cross each other.
炭素繊維がクロス(織物)材である場合、縦横に交差する炭素繊維が、所定の方式で上下を入れ替えることにより組織化される。織物の組織構造は特に限定されず、平織、綾織、朱子織などが挙げられる。 If the carbon fibers are a cloth material, crimped carbon fibers are organized by turning them upside down in a predetermined manner. The texture structure of the woven fabric is not particularly limited, and includes plain weave, twill weave, and satin weave.
多数の単繊維から構成されるフィラメントを開繊加工することにより、厚さ方向の繊維本数が少なく、幅が広くなるように加工した開繊シートは、含浸基材として好適である。繊維束の開繊方法としては、丸棒状の治具を用いて繊維束をしごく方法、水流や気流を当てて繊維束を分散させる方法、超音波を照射して繊維束を分散させる方法などが挙げられる。 A spread sheet obtained by spreading filaments composed of a large number of single fibers to reduce the number of fibers in the thickness direction and increase the width is suitable as an impregnation base material. As a method of opening the fiber bundle, a method of squeezing the fiber bundle using a round bar jig, a method of dispersing the fiber bundle by applying water flow or air flow, a method of irradiating ultrasonic waves to disperse the fiber bundle, etc. mentioned.
実施形態のプリプレグにおいて、炭素繊維に含浸される含浸樹脂(マトリックス)は、熱可塑性樹脂である。実施形態のプリプレグに用いられる熱可塑性樹脂は、酸変性ポリプロピレンを含有する。 In the prepreg of the embodiment, the impregnating resin (matrix) with which the carbon fibers are impregnated is a thermoplastic resin. The thermoplastic resin used for the prepreg of the embodiment contains acid-modified polypropylene.
熱可塑性樹脂における酸変性ポリプロピレンの割合は、40重量%以上が好ましく、70重量%以上、80重量%以上、100重量%等でもよい。酸変性ポリプロピレン以外の熱可塑性樹脂を併用する場合は、酸変性ポリプロピレンと相溶する熱可塑性樹脂が好ましく、ポリプロピレン等が挙げられる。 The proportion of the acid-modified polypropylene in the thermoplastic resin is preferably 40% by weight or more, and may be 70% by weight or more, 80% by weight or more, or 100% by weight. When a thermoplastic resin other than acid-modified polypropylene is used in combination, a thermoplastic resin compatible with acid-modified polypropylene is preferable, and examples thereof include polypropylene.
ポリプロピレン(PP)としては、プロピレンの単独重合体(ホモPP)、プロピレン-エチレン共重合体(ランダムPP)あるいはブロック共重合体(ブロックPP)でもよく、プロピレンとその他のビニル系モノマーとの共重合体であってもよい。その他のビニル系モノマーとしては、エチレン、1-ブテン、イソブチレン、1-ヘキセン、α-オレフィン等から選択される1種類の使用または2種類以上の併用が挙げられる。酸変性ポリプロピレンに含まれるモノマーの51重量%以上が、プロピレンであることが好ましい。 Polypropylene (PP) may be a propylene homopolymer (homo PP), a propylene-ethylene copolymer (random PP) or a block copolymer (block PP), and may be a copolymer of propylene and other vinyl monomers. It may be a coalescence. Other vinyl-based monomers include one selected from ethylene, 1-butene, isobutylene, 1-hexene, α-olefin and the like, or a combination of two or more. It is preferable that 51% by weight or more of the monomers contained in the acid-modified polypropylene is propylene.
プリプレグの曲げ弾性率の特性から上記酸変性ポリプロピレンの融点は120℃以上200℃以下が好ましく、より好ましい範囲は135℃~170℃であり、さらに好ましい範囲は140℃~150℃である。融点120℃未満の酸変性ポリプロピレンを含浸させても、プリプレグの曲げ弾性率が大きくなりにくい。融点200℃超の酸変性ポリプロピレンでは、炭素繊維への含浸が困難となる。融点の具体例としては、三井化学株式会社製アドマー(登録商標)QF551の融点135℃、QE060の融点140℃、QF580の融点145℃、QF550の融点165℃等が挙げられる。 The melting point of the acid-modified polypropylene is preferably from 120°C to 200°C, more preferably from 135°C to 170°C, still more preferably from 140°C to 150°C, from the viewpoint of the flexural modulus of the prepreg. Even if the prepreg is impregnated with an acid-modified polypropylene having a melting point of less than 120°C, the flexural modulus of the prepreg is unlikely to increase. Acid-modified polypropylene having a melting point of more than 200° C. is difficult to impregnate into carbon fibers. Specific examples of the melting point include the melting point of Admer (registered trademark) QF551 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. of 135°C, the melting point of QE060 of 140°C, the melting point of QF580 of 145°C, and the melting point of QF550 of 165°C.
酸変性ポリプロピレンの製造方法は特に限定されないが、ラジカル重合開始剤を用いて、未変性のポリプロピレンに酸性官能基含有モノマーをグラフトさせて得られるグラフト共重合体でもよい。プロピレンと共重合させる他のビニル系モノマーとして、酸性官能基含有モノマーを用いてもよい。ラジカル重合開始剤としては、有機過酸化物や脂肪族アゾ化合物などが挙げられる。 The method for producing the acid-modified polypropylene is not particularly limited, but it may be a graft copolymer obtained by grafting an acidic functional group-containing monomer onto unmodified polypropylene using a radical polymerization initiator. As another vinyl-based monomer to be copolymerized with propylene, an acidic functional group-containing monomer may be used. Examples of radical polymerization initiators include organic peroxides and aliphatic azo compounds.
酸性官能基含有モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ナジック酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、酸、テトラヒドロフタル酸などのα,β-不飽和カルボン酸モノマーや、無水マレイン酸、無水ナジック酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などの不飽和ジカルボン酸無水物モノマーが挙げられる。酸変性ポリプロピレンにおいて、酸性官能基含有モノマーは、1種類でもよく、2種類以上を併用してもよい。特に、無水マレイン酸変性のポリプロピレンが好ましい。 Acid functional group-containing monomers include α,β-unsaturated carboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, nadic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, acid, tetrahydrophthalic acid, Unsaturated dicarboxylic anhydride monomers such as maleic anhydride, nadic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride are included. In the acid-modified polypropylene, one kind of acidic functional group-containing monomer may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination. In particular, maleic anhydride-modified polypropylene is preferred.
酸変性ポリプロピレンに含まれる酸性官能基含有モノマーの割合(変性率)は、例えば、0.01~10重量%が挙げられ、0.05~2.5重量%がより好ましい。変性率は、酸変性ポリプロピレンに含まれる酸性官能基を、赤外線吸収スペクトル法、核磁気共鳴スペクトル法、滴定法等で定量した後、酸性官能基含有モノマーの分子量を考慮することで、算出することが可能である。酸性官能基の定量においては、酸性官能基を直接検出してもよく、酸性官能基から誘導される他の官能基を検出してもよい。 The proportion (modification rate) of the acid functional group-containing monomer contained in the acid-modified polypropylene is, for example, 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 2.5% by weight. The modification rate is calculated by quantifying the acidic functional groups contained in the acid-modified polypropylene by infrared absorption spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, titration method, etc., and then considering the molecular weight of the monomer containing the acidic functional group. is possible. In quantifying the acidic functional group, the acidic functional group may be directly detected, or another functional group derived from the acidic functional group may be detected.
酸変性ポリプロピレンは、含浸および接着に適した物性を有することが好ましい。酸変性ポリプロピレンの分子量は、特に限定されるものではないが、例えば10万~100万程度が挙げられる。 The acid-modified polypropylene preferably has physical properties suitable for impregnation and adhesion. Although the molecular weight of the acid-modified polypropylene is not particularly limited, it is, for example, about 100,000 to 1,000,000.
含浸樹脂となる熱可塑性樹脂は、樹脂以外の添加剤として、所望の添加剤を含有してもよい。添加剤としては、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、滑剤、離型改良剤、着色剤、難燃剤、可塑剤、シランカップリング剤、帯電防止剤、界面活性剤、造核剤、アンチブロッキング剤、耐候剤、中和剤、無機フィラー、ゴム成分等が挙げられる。これらの添加剤は、単独で使用してもよく、または2種以上を併用してもよい。 The thermoplastic resin that becomes the impregnating resin may contain desired additives as additives other than the resin. Additives include heat stabilizers, light stabilizers, antioxidants, lubricants, release improvers, colorants, flame retardants, plasticizers, silane coupling agents, antistatic agents, surfactants, nucleating agents, Examples include antiblocking agents, weathering agents, neutralizing agents, inorganic fillers, rubber components, and the like. These additives may be used alone or in combination of two or more.
実施形態のプリプレグは、酸変性ポリプロピレンを含有する熱可塑性樹脂を含浸しているため、接着性が優れるとともに、二次加工が容易になる。プリプレグは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有していないことが好ましい。酸変性ポリプロピレンが接着性を有するため、接着剤等の硬化性材料を用いる必要はないが、性能および後工程に影響を及ぼさなければ使用しても構わない。酸変性ポリプロピレンは熱可塑性樹脂であるため、プリプレグを加工する際、加熱で酸変性ポリプロピレンを軟化または溶融させることにより、繰り返し接着性を発揮させることができる。 Since the prepreg of the embodiment is impregnated with a thermoplastic resin containing acid-modified polypropylene, it has excellent adhesiveness and facilitates secondary processing. The prepreg preferably does not contain thermosetting resin such as epoxy resin. Since acid-modified polypropylene has adhesive properties, it is not necessary to use a curable material such as an adhesive, but it may be used as long as it does not affect performance and post-processes. Since the acid-modified polypropylene is a thermoplastic resin, the adhesion can be exhibited repeatedly by softening or melting the acid-modified polypropylene by heating when processing the prepreg.
炭素繊維からなる含浸基材に熱可塑性樹脂を含浸させる方法としては、フィルム状に成形した熱可塑性樹脂を含浸基材に積層し、熱プレスする方法が挙げられる。熱プレスにより軟化または溶融した熱可塑性樹脂が炭素繊維の隙間に浸入することにより、熱可塑性樹脂が含浸される。 As a method for impregnating the impregnating base material made of carbon fiber with the thermoplastic resin, a method of laminating the thermoplastic resin formed into a film on the impregnating base material and heat-pressing the same can be mentioned. The thermoplastic resin is impregnated by the penetration of the thermoplastic resin softened or melted by the hot press into the interstices of the carbon fibers.
開繊した炭素繊維束からなる開繊糸を含浸基材にする場合は、所望の数の開繊糸を幅方向に広がるシート状の炭素繊維層に形成し、その少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムを重ね合わせてプリフォームを作製した後、熱プレスしてもよい。炭素繊維層の繊維重量は、例えば、40~250g/m2であってもよい。 In the case of using spread yarns made of spread carbon fiber bundles as the impregnated base material, a desired number of spread yarns are formed into a sheet-like carbon fiber layer that spreads in the width direction, and a thermoplastic resin film is formed on at least one side of the sheet-like carbon fiber layer. may be heat-pressed after a preform is produced by superimposing them on top of each other. The fiber weight of the carbon fiber layer may be, for example, 40-250 g/m 2 .
開繊糸の糸幅としては、1~30mm程度が挙げられる。熱可塑性樹脂フィルムの幅に合わせて、所望の数の開繊糸を幅方向に並列させてもよい。
熱可塑性樹脂フィルムの幅は、特に限定されないが、100~1000mmまたはそれ以上にすることも可能である。
The width of the spread yarn is about 1 to 30 mm. A desired number of spread yarns may be arranged in parallel in the width direction according to the width of the thermoplastic resin film.
Although the width of the thermoplastic resin film is not particularly limited, it can be 100 to 1000 mm or more.
熱プレスの際には、加工対象物である含浸基材および熱可塑性樹脂フィルムを厚さ方向に重ね合わせたプリフォームの両側に、離形フィルムを介して金型を配置してもよい。これにより、熱可塑性樹脂フィルムが溶融しても、金型に付着しにくくなる。 At the time of hot pressing, molds may be placed on both sides of a preform in which the impregnated base material and the thermoplastic resin film, which are objects to be processed, are superimposed in the thickness direction, with a release film interposed therebetween. As a result, even if the thermoplastic resin film is melted, it is less likely to adhere to the mold.
プリプレグ中で炭素繊維が占める体積比であるVf値は、35%以上であることが好ましく、50%以上であってもよい。Vf値は、75%以下であることが好ましい。Vf値が75%以上では、樹脂が十分に含浸できずにボイドが入りやすいため、曲げ弾性率が低下する。 The Vf value, which is the volume ratio of carbon fibers in the prepreg, is preferably 35% or more, and may be 50% or more. The Vf value is preferably 75% or less. If the Vf value is 75% or more, voids are likely to occur due to insufficient resin impregnation, resulting in a decrease in bending elastic modulus.
実施形態のプリプレグは、発泡体の少なくとも片面に積層することにより、振動板を製造するために用いることができる。発泡体の気泡が、振動板の厚さ方向の両面に表れないように、発泡体の両面にプリプレグを積層してもよい。 The prepreg of embodiments can be used to manufacture a diaphragm by laminating it to at least one side of a foam. A prepreg may be laminated on both sides of the foam so that the bubbles of the foam do not appear on both sides of the diaphragm in the thickness direction.
発泡体を形成する材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリスチレン(PS)、ポリイミド(PI)、ポリメタクリルイミド(PMI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリウレタン(PU)、ポリアミド(PA)等の樹脂が好ましい。これらのなかでも、PS、PET、PEIが好ましい。発泡体を形成する樹脂が、1種類でもよく、2種類以上を併用してもよい。 Materials for forming the foam include polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polystyrene (PS), polyimide (PI), and polymethacrylimide (PMI). , polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyurethane (PU), and polyamide (PA). Among these, PS, PET and PEI are preferred. One type of resin may be used to form the foam, or two or more types may be used in combination.
樹脂を発泡させて発泡体を形成する方法は特に限定されないが、樹脂中にガスを過飽和させる方法、樹脂中に発泡剤を配合する方法、樹脂中にフィラーを充填した成形体を延伸してフィラーの周囲に隙間を形成する方法が挙げられる。発泡剤としては、熱分解によりガスを放出する熱分解型発泡剤でもよく、低沸点の液体が加熱によりガス化する揮発性発泡剤でもよい。揮発性発泡剤としては、炭化水素、ハロゲン化炭化水素等の有機化合物が挙げられる。 The method of forming a foam by foaming a resin is not particularly limited, but a method of supersaturating the resin with a gas, a method of blending a foaming agent in the resin, a method of stretching a molded product in which a filler is filled in the resin, and a filler A method of forming a gap around the The foaming agent may be a thermally decomposing foaming agent that releases gas by thermal decomposition, or a volatile foaming agent that gasifies a liquid with a low boiling point when heated. Volatile blowing agents include organic compounds such as hydrocarbons and halogenated hydrocarbons.
発泡体に含まれる気泡の径は特に限定されないが、例えば、0.1~100μmの範囲内から適宜設定することが可能である。発泡体に含まれる気泡は、連続気泡でもよく、独立気泡でもよい。 The diameter of the cells contained in the foam is not particularly limited, but can be appropriately set within the range of, for example, 0.1 to 100 μm. The cells contained in the foam may be open cells or closed cells.
発泡体の厚さは、適宜設定することが可能であるが、例えば、0.05~4.0mm程度が挙げられる。プリプレグの厚さは、適宜設定することが可能であるが、例えば、20~300μm程度が挙げられる。 The thickness of the foam can be set as appropriate, and is, for example, about 0.05 to 4.0 mm. The thickness of the prepreg can be set as appropriate, and is, for example, about 20 to 300 μm.
発泡体およびプリプレグを積層する方法としては、発泡体とプリプレグとを積層した状態で、熱シール、熱プレス等により、プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂を軟化または溶融させてもよい。これにより、発泡体とプリプレグとを有するシート状の積層体を製造することができる。 As a method for laminating the foam and the prepreg, the thermoplastic resin contained in the prepreg may be softened or melted by heat sealing, hot pressing, or the like while the foam and the prepreg are laminated. Thereby, a sheet-like laminate having the foam and the prepreg can be manufactured.
発泡体およびプリプレグを積層して振動板を形成する際、振動板のサイズより大きなシート状の積層体を積層した後、振動板のサイズに成形してもよい。振動板は、平面状でもよく、コーン型、ドーム型、ホーン型等の立体状に成形されてもよい。 When laminating a foam and a prepreg to form a diaphragm, a sheet-like laminate larger than the size of the diaphragm may be laminated and then molded to the size of the diaphragm. The diaphragm may be planar, or may be formed into a three-dimensional shape such as a cone shape, a dome shape, or a horn shape.
振動板を立体状に成形する際、プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂を軟化または溶融させることで、積層体の接着が可能である。また、振動板をスピーカー等の音響機器に組み付けるための取り付け部を一体に形成してもよい。取り付け部は、振動板の本体部とは異なる方向に曲げ等の成形を施してもよい。 When molding the diaphragm into a three-dimensional shape, the laminate can be bonded by softening or melting the thermoplastic resin contained in the prepreg. Also, a mounting portion for mounting the diaphragm to an acoustic device such as a speaker may be integrally formed. The mounting portion may be formed by bending or the like in a direction different from that of the main body portion of the diaphragm.
実施形態の振動板は、スピーカー、マイクロホン等の音響機器に用いることができる。スピーカーにおいて、電気信号を音波に変換するには、電気信号を含む電流が流れるボイスコイルおよびマグネット(永久磁石)を振動板と組み合わせてもよい。ボイスコイルの振動を振動板に伝達させることで、電気信号に表現された音声が空気中に再現される。 The diaphragm of the embodiment can be used in acoustic equipment such as speakers and microphones. In order to convert an electric signal into a sound wave in a speaker, a voice coil and a magnet (permanent magnet) through which an electric current including the electric signal flows may be combined with a diaphragm. By transmitting the vibration of the voice coil to the diaphragm, the sound represented by the electrical signal is reproduced in the air.
実施形態の振動板は、小型化が容易なため、携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、携帯型端末装置等の電子機器用音響機器に好適である。酸変性ポリプロピレンの耐熱性が高いため、電子機器の内部が熱を帯びても、性能の劣化を抑制することができる。電子機器の部品を高密度に配置することができるため、電子機器を小型化することができる。 Since the diaphragm of the embodiment can be easily miniaturized, it is suitable for acoustic equipment for electronic devices such as mobile phones, smart phones, personal computers, and portable terminal devices. Since the acid-modified polypropylene has high heat resistance, deterioration of performance can be suppressed even if the inside of the electronic device becomes hot. Since the components of the electronic device can be arranged with high density, the electronic device can be miniaturized.
実施形態の音響機器は、自動車等の輸送機器、音声操作機器、産業機器、家庭用品等にも好適に用いることができる。 The acoustic equipment of the embodiments can be suitably used for transportation equipment such as automobiles, voice-operated equipment, industrial equipment, household goods, and the like.
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the present invention has been described above based on preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
酸変性ポリプロピレンは、各種の樹脂、アルミニウム等の金属等に対して優れた接着性を有するため、実施形態のプリプレグは、各種の接着用途に用いることができる。炭素繊維に含浸させるマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂であり、熱硬化性を有しないため、プリプレグの状態でも保存性に優れる。常温に冷却した状態ではタック(付着性)を有しないことにより、取扱い性も良好となる。 Since acid-modified polypropylene has excellent adhesion to various resins, metals such as aluminum, etc., the prepreg of the embodiment can be used for various adhesion purposes. Since the matrix resin with which the carbon fibers are impregnated is a thermoplastic resin and does not have thermosetting properties, it is excellent in storage stability even in the state of prepreg. Since it does not have tackiness (adhesiveness) when cooled to room temperature, it is easy to handle.
また、実施形態のプリプレグは、炭素繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた熱可塑性プリプレグであるため、プリプレグを成形して得られる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は、マトリックス樹脂が熱硬化せず、熱可塑性を保持するため、炭素繊維強化熱可塑性樹脂(CFRTP)となる。成形後もマトリックス樹脂が熱成形性を有するため、熱プレス等の熱成形工程を2回以上行うことも容易である。 In addition, since the prepreg of the embodiment is a thermoplastic prepreg in which carbon fibers are impregnated with a thermoplastic resin, the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) obtained by molding the prepreg is not heat-cured, and the matrix resin is not heat-cured. To retain plasticity, it becomes a carbon fiber reinforced thermoplastic (CFRTP). Since the matrix resin has thermoformability even after molding, it is easy to perform a thermoforming process such as hot pressing two or more times.
プリプレグの含浸基材となる炭素繊維が連続繊維であることにより、炭素繊維の導電性を利用することも可能である。炭素繊維は機械的強度に優れるため、構造材の用途に用いることも可能である。 It is also possible to utilize the conductivity of the carbon fiber by using the continuous fiber as the carbon fiber that is the impregnated base material of the prepreg. Since carbon fiber has excellent mechanical strength, it can be used as a structural material.
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples.
熱可塑性樹脂として酸変性ポリプロピレン(融点140℃)をフィルム状に成形し、炭素繊維(CF)のUD(一方向)材(CFUD)と重ね合わせてプリフォームを作製した。プリフォームを熱プレス機に投入して、170℃で10分間保ち、圧力1MPaで加熱加圧した。これにより、実施例のプリプレグが得られた。 An acid-modified polypropylene (melting point: 140° C.) as a thermoplastic resin was formed into a film and laminated with a carbon fiber (CF) UD (unidirectional) material (CFUD) to prepare a preform. The preform was placed in a hot press, held at 170° C. for 10 minutes, and heated and pressurized at a pressure of 1 MPa. Thus, a prepreg of Example was obtained.
JIS K7074(炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法)に従い、実施例のプリプレグについて、曲げ強度および曲げ弾性率を測定したところ、曲げ強度645MPa、曲げ弾性率152.7GPaであった。 The flexural strength and flexural modulus of the prepreg of Example were measured according to JIS K7074 (bending test method for carbon fiber reinforced plastics).
JIS K7075(炭素繊維強化プラスチックの繊維含有率及び空洞率試験方法)に従い、実施例のプリプレグについて、炭素繊維の体積含有率Vf値を測定したところ、48.5%であった。 The carbon fiber volume content Vf value of the prepreg of Example was measured according to JIS K7075 (testing method for fiber content and void content of carbon fiber reinforced plastics) and found to be 48.5%.
炭素繊維の曲げ弾性率(425GPa)をEfとし、実施例のプリプレグの曲げ弾性率(152.7GPa)をEpとし、実施例のVf値を0.485とするとき、式(Ep/Ef)×(100/Vf)(%)により、弾性率の発現率を求めた。実施例のプリプレグでは、弾性率の発現率が74%であった。 When the flexural modulus of carbon fiber (425 GPa) is Ef, the flexural modulus of prepreg of the example (152.7 GPa) is Ep, and the Vf value of the example is 0.485, the formula (Ep/Ef)× (100/Vf) (%) was used to obtain the expression rate of the elastic modulus. The prepreg of Example had an elastic modulus expression rate of 74%.
1…発泡体、2…プリプレグ、3…振動板。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Foam, 2... Prepreg, 3... Diaphragm.
Claims (9)
前記含浸樹脂が、酸変性ポリプロピレンを含有する熱可塑性樹脂であることを特徴とするプリプレグ。 A prepreg comprising carbon fibers and an impregnated resin,
A prepreg, wherein the impregnated resin is a thermoplastic resin containing acid-modified polypropylene.
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