JP2022179644A - スピーカ用振動板及びスピーカ - Google Patents
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Abstract
【課題】全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係るスピーカ用振動板1は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材1aを備え、繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、基材1aにおける繊維の含有量が3質量%以上15質量%以下である。【選択図】図1
Description
本発明は、スピーカ用振動板及びスピーカに関する。
スピーカ用振動板は、効率よく音を発生できるよう剛性が大きいことが望まれている。また、スピーカ用振動板は、耐環境性に優れることが求められており、耐水性が高いことが望まれている。
このような観点から、今日では木質パルプの抄造体からなるスピーカ用振動板に代えて、合成樹脂製のスピーカ用振動板が提案されている。このようなスピーカ用振動板として、長さ3mm~50mmの長い繊維を樹脂に含有させたものが発案されている(特開2004-15194号公報参照)。
しかしながら、前記公報に記載されているスピーカ用振動板のように長さの大きい繊維を樹脂に含有させると、樹脂中で繊維が均一分散し難い。特に、このスピーカ用振動板では、繊維の含有量を大きくする程、樹脂中で繊維が偏在化しやすい。そのため、このスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性を十分に大きくすることが困難である。
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板を提供することにある。
前記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材を備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、前記基材における前記繊維の含有量が3質量%以上15質量%以下であるスピーカ用振動板である。
本発明の一態様は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材を備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、前記基材における前記繊維の含有量が3質量%以上15質量%以下であるスピーカ用振動板である。
本発明の一態様に係るスピーカ用振動板は、樹脂マトリックス中に分散する繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であるので、この繊維によって剛性を十分に大きくしやすい。特に、当該スピーカ用振動板は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが前述の範囲内であるので、この繊維を樹脂マトリックス中に均一分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができる。
本発明の別の一態様は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材を備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、前記繊維の平均アスペクト比が20以上300以下であるスピーカ用振動板である。
本発明の別の一態様は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材を備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記繊維の平均長さが0.5mm以上2.5mm以下であるスピーカ用振動板である。
本発明の別の一態様は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材を備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、前記樹脂マトリックス中に分散する各繊維の長さが不均一であるスピーカ用振動板である。
当該スピーカ用振動板は、前記基材の単体であるとよい。
当該スピーカ用振動板は、250Hzにおける内部損失(tanδ)が0.079以上であるとよい。
前記基材の平均厚さが100μm以上800μm以下であるとよい。
本発明の別の一態様は、当該スピーカ用振動板を備えるスピーカである。
なお、本発明において、「主成分」とは、質量換算で最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が50質量%以上の成分をいい、好ましくは含有量が70質量%以上、より好ましくは含有量が90質量%以上の成分をいう。「繊維の平均長さ」とは、任意の10本の繊維の長さの平均値をいう。「表面側」とは、放音方向側をいい、「裏面側」とはその反対側をいう。「表層」とは、対象とする物又は層の表面及び裏面からの深さが50μm以下の領域をいう。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
[スピーカ用振動板]
図1~図3のスピーカ用振動板1は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックス2と、樹脂マトリックス2中に分散する繊維3とを有する基材1aを備える。当該スピーカ用振動板1は、基材1aの単体である。
図1~図3のスピーカ用振動板1は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックス2と、樹脂マトリックス2中に分散する繊維3とを有する基材1aを備える。当該スピーカ用振動板1は、基材1aの単体である。
当該スピーカ用振動板1は、使用するスピーカに合わせた形状に構成可能であり、図1及び図2ではコーン状である。すなわち、基材1aがコーン状である。当該スピーカ用振動板1がコーン状であることで、当該スピーカ用振動板1の強度がより高まる。また、当該スピーカ用振動板1のサイズは、使用するスピーカに合わせて設定可能である。なお、当該スピーカ用振動板は、例えばヘッドホン、イヤホン、携帯電子機器等に備えられる小型のスピーカ用であってもよい。
<基材>
当該スピーカ用振動板1は、樹脂マトリックス2と、樹脂マトリックス2中に分散する繊維3とを有する基材1aを備える。基材1aは、後述の射出成形によって形成可能である。基材1aは、その表面側及び裏面側の表層を構成する一対のスキン層と、この一対のスキン層間に形成されるコア層とを有していてもよい。すなわち、上記一対のスキン層間にコア層が介在してもよい。この一対のスキン層は、射出成形時に金型のキャビティに接して流れた表層部分の樹脂マトリックス2及び繊維3から形成される層である。コア層は、金型のキャビティに接することなく比較的ゆっくり冷えて固化した樹脂マトリックス2及び繊維3から形成される層である。当該スピーカ用振動板1は、前記スキン層及びコア層で繊維3の配向方向が相違していてもよい。
当該スピーカ用振動板1は、樹脂マトリックス2と、樹脂マトリックス2中に分散する繊維3とを有する基材1aを備える。基材1aは、後述の射出成形によって形成可能である。基材1aは、その表面側及び裏面側の表層を構成する一対のスキン層と、この一対のスキン層間に形成されるコア層とを有していてもよい。すなわち、上記一対のスキン層間にコア層が介在してもよい。この一対のスキン層は、射出成形時に金型のキャビティに接して流れた表層部分の樹脂マトリックス2及び繊維3から形成される層である。コア層は、金型のキャビティに接することなく比較的ゆっくり冷えて固化した樹脂マトリックス2及び繊維3から形成される層である。当該スピーカ用振動板1は、前記スキン層及びコア層で繊維3の配向方向が相違していてもよい。
当該スピーカ用振動板1の基材1a(本実施形態では、当該スピーカ用振動板1そのもの)は、略均一な厚さを有する。当該スピーカ用振動板1の基材1aの平均厚さTの下限としては、100μmが好ましく、300μmがより好ましい。一方、当該スピーカ用振動板1の基材1aの平均厚さTの上限としては、800μmが好ましく、650μmがより好ましい。前記平均厚さTが前記下限に満たないと、当該スピーカ用振動板1の剛性が不十分となるおそれや、当該スピーカ用振動板1を射出成形により形成し難くなるおそれがある。逆に、前記平均厚さTが前記上限を超えると、当該スピーカ用振動板1が不必要に重くなるおそれがある。なお、「略均一な厚さ」とは、厚さの最小値に対する厚さの最大値の比の値が1以上1.20以下であることをいう。「平均厚さ」とは、任意の10点の厚さの平均値をいう。なお、上記「略均一な厚さ」に関して記載した比率は略均一な厚さのスピーカ用振動板の場合についてのものであり、意図的にリブ等を設けたスピーカ用振動板には適用されない。
(樹脂マトリックス)
前述のように、樹脂マトリックス2は熱可塑性樹脂を主成分とする。前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂等が挙げられ、これらを1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。中でも、前記熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレンが好ましい。前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンであることによって、当該スピーカ用振動板1の可聴周波数での振動減衰率(内部損失)を大きくすることができる。また、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合、後述するように繊維3を樹脂マトリックス2と非接合状態で分散させることが容易となり、これにより振動減衰率を更に大きくし、音の再現性を向上しやすい。なお、繊維3と樹脂マトリックス2とは少なくとも一部で接合されていなくてもよく、繊維3の全面において樹脂マトリックス2と接合されていなくてもよい。
前述のように、樹脂マトリックス2は熱可塑性樹脂を主成分とする。前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂等が挙げられ、これらを1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。中でも、前記熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレンが好ましい。前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンであることによって、当該スピーカ用振動板1の可聴周波数での振動減衰率(内部損失)を大きくすることができる。また、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合、後述するように繊維3を樹脂マトリックス2と非接合状態で分散させることが容易となり、これにより振動減衰率を更に大きくし、音の再現性を向上しやすい。なお、繊維3と樹脂マトリックス2とは少なくとも一部で接合されていなくてもよく、繊維3の全面において樹脂マトリックス2と接合されていなくてもよい。
(繊維)
繊維3は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である。当該スピーカ用振動板1は、繊維3がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることで、振動減衰率の低下を抑えつつ、剛性を大きくすることができる。
繊維3は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である。当該スピーカ用振動板1は、繊維3がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることで、振動減衰率の低下を抑えつつ、剛性を大きくすることができる。
基材1aにおける繊維3の含有量(換言すると、当該スピーカ用振動板1における繊維3の含有量)の下限としては、3質量%が好ましく、6質量%がより好ましい。一方、基材1aにおける繊維3の含有量の上限としては、30質量%が好ましく、22質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましい。繊維3の含有量が前記下限に満たないと、当該スピーカ用振動板1の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、繊維3の含有量が前記上限を超えると、樹脂マトリックス2中で繊維3同士が絡み合って、樹脂マトリックス2中における繊維3の均一分散性が不十分となるおそれがある。また、繊維3の含有量が前記上限を超えると、樹脂3及び前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を加熱して射出成形装置のノズル等を通過させる際に、繊維3の偏在によって詰まりやすくなり、当該スピーカ用振動板1の製造が困難になるおそれがある。
繊維3の平均長さの下限としては、0.5mmであり、1.0mmが好ましい。一方、繊維3の平均長さの上限としては、3.0mmであり、2.5mmが好ましく、1.5mmがより好ましい。繊維3の平均長さが前記下限に満たないと、繊維3による剛性の向上効果が不十分となるおそれがある。逆に、繊維3の平均長さが前記上限を超えると、繊維3同士が絡まり合いやすくなり、樹脂マトリックス2中における繊維3の均一分散性が不十分となるおそれがある。なお、樹脂マトリックス2中に分散する各繊維3の長さは、平均長さが前述の範囲内である限り不均一であってもよい。
樹脂マトリックス2中に分散する繊維3の最大長さの上限としては、5.0mmが好ましく、4.0mmがより好ましく、3.0mmがさらに好ましい。このように、繊維3の最大長さを前記上限以下とすることで、繊維3同士の絡まり合いを確実に防止しやすい。
繊維3の平均アスペクト比の下限としては、20が好ましく、50がより好ましい。一方、繊維3の平均アスペクト比の上限としては、300が好ましく、200がより好ましい。前記平均アスペクト比が前記下限に満たないと、繊維3の配向方向を制御し難くなるおそれがある。逆に、前記平均アスペクト比が前記上限を超えると、繊維3同士が絡まり合いやすくなるおそれがある。なお、「繊維の平均アスペクト比」とは、任意に抽出した10本の繊維の径(直径)に対する長さの比を平均した値をいう。
図3に示すように、樹脂マトリックス2と繊維3とは少なくとも一部で接合されていないことが好ましい。換言すると、繊維3は、樹脂マトリックス2とは非接合状態、換言すると繊維3は樹脂マトリックス2に密着した状態で、樹脂マトリックス2の中空部2aに埋設されていることが好ましい。このとき、繊維3及び樹脂マトリックス2が少なくとも一部で接合されていなければよい。これにより、当該スピーカ用振動板1は、振動減衰率を大きくすることができる。当該スピーカ用振動板1は、繊維3によって剛性を大きくする観点から、中空部2aの形状はこの中空部2aに埋設される繊維3の形状と同じであることが好ましい。換言すると、樹脂マトリックス2と繊維3との間に隙間がないことが好ましい。なお、当該スピーカ用振動板1は、繊維3と前述の熱可塑性樹脂とが非相溶であり、かつ両者が化学結合していないことで、繊維3を樹脂マトリックス2と非接合状態で保持することができる。また、当該スピーカ用振動板1は、繊維3と熱可塑性樹脂とが化学結合していない場合でも、繊維3の含有量及び平均長さを前述の範囲内に制御することで、繊維3を樹脂マトリックス2中に均一に分散することができる。
(その他の成分)
当該スピーカ用振動板1の基材1aは、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂マトリックス2及び繊維3以外の他の成分を含んでいてもよい。この他の成分としては、例えば酸化チタン等の着色剤、紫外線吸収剤、相溶化剤などが挙げられる。
当該スピーカ用振動板1の基材1aは、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂マトリックス2及び繊維3以外の他の成分を含んでいてもよい。この他の成分としては、例えば酸化チタン等の着色剤、紫外線吸収剤、相溶化剤などが挙げられる。
<利点>
当該スピーカ用振動板1は、その基材1aの樹脂マトリックス2中に分散する繊維3がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であるので、この繊維3によって剛性を十分に大きくしやすい。特に、当該スピーカ用振動板1は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが前述の範囲内であるので、例えば繊維3の含有量を前述の範囲内に制御することで、繊維3を樹脂マトリックス2中に均一分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板1は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができる。
当該スピーカ用振動板1は、その基材1aの樹脂マトリックス2中に分散する繊維3がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であるので、この繊維3によって剛性を十分に大きくしやすい。特に、当該スピーカ用振動板1は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが前述の範囲内であるので、例えば繊維3の含有量を前述の範囲内に制御することで、繊維3を樹脂マトリックス2中に均一分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板1は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができる。
[スピーカ用振動板の製造方法]
次に、図4を参照して、図1のスピーカ用振動板1の製造方法について説明する。当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及び繊維3を含む樹脂組成物を棒状に押出す工程(押出工程)と、前記押出工程で押し出された押出体をペレット状に切断する工程(切断工程)と、前記切断工程で得られたペレットを射出成形する工程(成形工程)とを備える。
次に、図4を参照して、図1のスピーカ用振動板1の製造方法について説明する。当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及び繊維3を含む樹脂組成物を棒状に押出す工程(押出工程)と、前記押出工程で押し出された押出体をペレット状に切断する工程(切断工程)と、前記切断工程で得られたペレットを射出成形する工程(成形工程)とを備える。
(押出工程)
前記押出工程では、熱可塑性樹脂及び繊維3を含む樹脂組成物を混錬しつつ、棒状に押し出す。前記押出工程は、押出成形装置を用いて行うことができる。この押出成形装置は、例えば前記樹脂組成物を案内するシリンダー及びシリンダー内に装着されるスクリューを有し、前記樹脂組成物を混錬する押出機と、この押出機で混錬された樹脂組成物を棒状に流出させるTダイと、このTダイから押し出された樹脂組成物を冷却する冷却部とを備える。前記押出工程では、前記樹脂組成物を棒状に押し出した後、前記冷却部で冷却することで、この樹脂組成物を押出時の形状で固化させる。これにより、棒状の押出体が得られる。
前記押出工程では、熱可塑性樹脂及び繊維3を含む樹脂組成物を混錬しつつ、棒状に押し出す。前記押出工程は、押出成形装置を用いて行うことができる。この押出成形装置は、例えば前記樹脂組成物を案内するシリンダー及びシリンダー内に装着されるスクリューを有し、前記樹脂組成物を混錬する押出機と、この押出機で混錬された樹脂組成物を棒状に流出させるTダイと、このTダイから押し出された樹脂組成物を冷却する冷却部とを備える。前記押出工程では、前記樹脂組成物を棒状に押し出した後、前記冷却部で冷却することで、この樹脂組成物を押出時の形状で固化させる。これにより、棒状の押出体が得られる。
前記押出工程で用いる熱可塑性樹脂としては、図1のスピーカ用振動板1の基材1aの樹脂マトリックス2の主成分として含まれる前述の熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、この熱可塑性樹脂としてはポリプロピレンが好ましい。
前記押出工程で用いる繊維3は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である。ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の長さとしては特に限定されないが、例えば1mm以上10mm以下とすることができ、3mm以上6mm以下が好ましい。当該スピーカ用振動板の製造方法は、後述の切断工程でペレットの長さを調節することで、得られるスピーカ用振動板1の基材1aに含まれる繊維3の長さを前述の範囲内に調節することができる。
前記樹脂組成物における繊維3の含有量の下限としては、3質量%が好ましく、6質量%がより好ましい。一方、繊維3の含有量の上限としては、30質量%が好ましく、22質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましい。繊維3の含有量が前記下限に満たないと、得られるスピーカ用振動板1の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、繊維3の含有量が前記上限を超えると、樹脂マトリックス2中における繊維3の均一分散性が不十分となるおそれがある。
前記樹脂組成物は、その他の成分として、酸化チタン等の着色剤、紫外線吸収剤、前記熱可塑性樹脂及び繊維3を相溶させるための相溶化剤などを含んでいてもよい。
(切断工程)
前記切断工程では、前記押出工程で押し出された押出体を長手方向に等間隔で切断し、複数の円柱状のペレットを形成する。前記押出体に含まれる繊維3は押出方向に配向しやすいため、この押出体を等間隔で切断することで、繊維3の平均長さをペレットの長さ以下に抑えることができる。前記切断工程において、ペレットの形成と同時に前述の範囲内の長さのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を長手方向に2以上に分断することで、得られるスピーカ用振動板1の基材1aに含まれる繊維3の長さを不均一に調節しやすい。前記切断工程では、例えば前記押出体を3mm以下の間隔で切断することで、長さ3mm以下の複数の円柱状のペレットを形成する。
前記切断工程では、前記押出工程で押し出された押出体を長手方向に等間隔で切断し、複数の円柱状のペレットを形成する。前記押出体に含まれる繊維3は押出方向に配向しやすいため、この押出体を等間隔で切断することで、繊維3の平均長さをペレットの長さ以下に抑えることができる。前記切断工程において、ペレットの形成と同時に前述の範囲内の長さのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を長手方向に2以上に分断することで、得られるスピーカ用振動板1の基材1aに含まれる繊維3の長さを不均一に調節しやすい。前記切断工程では、例えば前記押出体を3mm以下の間隔で切断することで、長さ3mm以下の複数の円柱状のペレットを形成する。
前記切断工程後の繊維3の平均長さの下限としては、0.5mmであり、1.0mmが好ましい。一方、前記切断工程後の繊維3の平均長さの上限としては、3.0mmであり、2.5mmが好ましく、1.5mmがより好ましい。繊維3の平均長さが前記下限に満たないと、得られるスピーカ用振動板1の剛性を十分に高めることができないおそれがある。逆に、繊維3の平均長さが前記上限を超えると、得られるスピーカ用振動板1の基材1aにおいて繊維3同士が絡まり合いやすくなり、樹脂マトリックス2中における繊維3の均一分散性が不十分となるおそれがある。
(成形工程)
前記成形工程では、前記切断工程で得られたペレットの射出成形により当該スピーカ用振動板1の基材1aを形成する。前記成形工程は、射出成形装置を用いて行うことができる。この射出成形装置は、例えば先端にノズルを有するシリンダーと、前記シリンダーに接続され、前記切断工程で得られたペレットが投入されるホッパーと、前記シリンダー内に装着されるスクリューと、前記ノズルの開口に連通するキャビティが形成された金型とを有する。前記キャビティは、スピーカ用振動板1の基材1aの反転形状を有する。前記キャビティは、当該スピーカ用振動板1の基材1aの底部(軸方向視における中心部)に相当する部分が前記ノズルの開口に連通している。前記成形工程では、この底部に相当する部分から前記キャビティ内に樹脂組成物(前記ペレットの溶融物)を放射状に充填する。また、前記成形工程では、前記樹脂組成物の充填後に前記キャビティを冷却し、この樹脂組成物を硬化させる。この樹脂組成物が硬化した成形品が当該スピーカ用振動板1の基材1aとして構成される。
前記成形工程では、前記切断工程で得られたペレットの射出成形により当該スピーカ用振動板1の基材1aを形成する。前記成形工程は、射出成形装置を用いて行うことができる。この射出成形装置は、例えば先端にノズルを有するシリンダーと、前記シリンダーに接続され、前記切断工程で得られたペレットが投入されるホッパーと、前記シリンダー内に装着されるスクリューと、前記ノズルの開口に連通するキャビティが形成された金型とを有する。前記キャビティは、スピーカ用振動板1の基材1aの反転形状を有する。前記キャビティは、当該スピーカ用振動板1の基材1aの底部(軸方向視における中心部)に相当する部分が前記ノズルの開口に連通している。前記成形工程では、この底部に相当する部分から前記キャビティ内に樹脂組成物(前記ペレットの溶融物)を放射状に充填する。また、前記成形工程では、前記樹脂組成物の充填後に前記キャビティを冷却し、この樹脂組成物を硬化させる。この樹脂組成物が硬化した成形品が当該スピーカ用振動板1の基材1aとして構成される。
前記成形工程におけるキャビティ内温度の下限としては、30℃が好ましい。一方、前記キャビティ内温度の上限としては、50℃が好ましい。前記キャビティ内温度が前記下限に満たないと、キャビティ内における樹脂の流動性が不十分となり、繊維3の配向方向を制御し難くなるおそれがある。逆に、前記キャビティ内温度が前記上限を超えると、前記キャビティへの充填後の前記樹脂組成物を十分に冷却し難くなるおそれがあり、得られたスピーカ用振動板の基材1aを前記キャビティ内から取り出し難くなるおそれがある。
前記成形工程における前記樹脂組成物の射出速度の下限としては、80mm/sが好ましく、100mm/sがより好ましい。一方、前記射出速度の上限としては、200mm/sが好ましく、150mm/sがより好ましい。前記射出速度が前記下限に満たないと、前記樹脂組成物の前記キャビティ内における流動性が不十分となることで、前記キャビティ内における繊維3の配向方向を制御し難くなるおそれがある。逆に、前記射出速度が前記上限を超えると、前記樹脂組成物の前記キャビティ内における流動性が大きくなり過ぎることで、前記キャビティ内における繊維3の配向方向を制御し難くなるおそれがある。
<利点>
当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を含む棒状の押出体を切断したペレットを用いてスピーカ用振動板の基材1aを射出成形するので、前記熱可塑性樹脂の中にポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が十分均一に分散されたスピーカ用振動板を製造することができる。特に、当該スピーカ用振動板の製造方法は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維のペレット中での平均長さが前述の範囲内であるので、例えば樹脂組成物におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を前述の範囲内に制御することで、得られるスピーカ用振動板の基材1aにおいてこの繊維を絡まることなく前記熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板の製造方法は、全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板1を製造することができる。
当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を含む棒状の押出体を切断したペレットを用いてスピーカ用振動板の基材1aを射出成形するので、前記熱可塑性樹脂の中にポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が十分均一に分散されたスピーカ用振動板を製造することができる。特に、当該スピーカ用振動板の製造方法は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維のペレット中での平均長さが前述の範囲内であるので、例えば樹脂組成物におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を前述の範囲内に制御することで、得られるスピーカ用振動板の基材1aにおいてこの繊維を絡まることなく前記熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板の製造方法は、全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板1を製造することができる。
[その他の実施形態]
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
例えば当該スピーカ用振動板は、必ずしもコーン状でなくてもよく、例えば平板状であってもよい。
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
[No.1]
熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン(日本ピグメント社製)と、繊維長さ6mmのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維(東洋紡社製の「ザイロン」(登録商標))とを含む樹脂組成物を一軸押出機にて混錬しつつ棒状に押し出した。また、この押し出された樹脂組成物を冷却し、押出時の形状で固化させた(押出工程)。この樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量は94質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量は6質量%とした。また、押出条件は、吐出量3kg/h、スクリュー回転数17rpm、押出温度165℃~185℃とした。
熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン(日本ピグメント社製)と、繊維長さ6mmのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維(東洋紡社製の「ザイロン」(登録商標))とを含む樹脂組成物を一軸押出機にて混錬しつつ棒状に押し出した。また、この押し出された樹脂組成物を冷却し、押出時の形状で固化させた(押出工程)。この樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量は94質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量は6質量%とした。また、押出条件は、吐出量3kg/h、スクリュー回転数17rpm、押出温度165℃~185℃とした。
前記押出工程で押し出された押出体を長さ3mmのペレット状に切断した(切断工程)。さらに、前記切断工程の切断によって得られた円柱状のペレットを射出成形装置を用いて射出成形し、No.1のスピーカ用振動板(基材の単体)を得た。この射出成形装置は、先端にノズルを有するシリンダーと、前記シリンダーに接続され、前記切断工程で得られたペレットが投入されるホッパーと、前記シリンダー内に装着されるスクリューと、前記ノズルの開口に連通するキャビティが形成された金型とを有するものとした。また、前記キャビティはコーン状の内部空間を有し、この内部空間の底部に前記ノズルの開口が連通するものとした。また、射出成形条件は、シリンダー温度200℃~210℃、金型温度40℃、射出速度100mm/s、射出圧50MPa、背圧2MPaとした。
(繊維の形状)
No.1のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ等を以下の手順で測定した。
No.1のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ等を以下の手順で測定した。
まず、No.1のスピーカ用振動板をマッフル炉内にて450℃で4時間加熱し、熱可塑性樹脂(ポリプロピレン)を溶融させることで、スピーカ用振動板からポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を取り出した。加熱後のスピーカ用振動板を10時間冷却した後、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を水中に分散させ、Lorentzen&Wettre社製のファイバーテスターを用い、任意の10本の繊維の長さを測定し、これらの測定値を平均することで繊維の平均長さを算出したところ1.35mmであった。また、これの測定値の最大値(最大繊維長さ)は、3.2mmであった。さらに、同様の手順でポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均径及び平均直進率について算出したところ、平均径は17.4μm(アスペクト比77.6)、平均直進率は90%であった。なお、「繊維の平均直進率」とは、繊維の平均末端間距離/繊維の平均長さ×100により算出される値をいう。
[No.2]
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ3mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を90質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を10質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ3mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を90質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を10質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
No.2のスピーカ用振動板について、No.1と同様の手順で、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、最大長さ、平均径及び平均直進率を算出したところ、平均長さは0.97mm、最大長さは1.6mm、平均幅は17.9μm(アスペクト比54.2)、平均直進率は85.5%であった。
[No.3]
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を85質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を15質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を85質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を15質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
[No.4]
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ3mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を78.6質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を21.4質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。なお、No.4のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、No.2と同様であった。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ3mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を78.6質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を21.4質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。なお、No.4のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、No.2と同様であった。
[No.5]
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を90質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を10質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を90質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を10質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
[No.6]
樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を90質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を10質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。なお、No.6のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、No.1と同様であった。
樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を90質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を10質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。なお、No.6のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、No.1と同様であった。
[No.7]
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を80質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を20質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を80質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を20質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
[No.8]
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を70質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を30質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ1mmのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を70質量%、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を30質量%とした以外、No.1と同様の条件でスピーカ用振動板(基材の単体)を製造した。
(貯蔵弾性率)
No.2、No.5~No.8のスピーカ用振動板について、250Hz及び1000Hzにおける貯蔵弾性率[GPa]を測定した。この貯蔵弾性率は、幅5mm、長さ40mm、厚さ0.5mmの矩形状のサンプルを切り出し、Metravib社製の動的粘弾性測定装置(「DMA+150」)を用い、引っ張りモードにて温度23±2℃で測定した。この測定結果を表1に示す。
No.2、No.5~No.8のスピーカ用振動板について、250Hz及び1000Hzにおける貯蔵弾性率[GPa]を測定した。この貯蔵弾性率は、幅5mm、長さ40mm、厚さ0.5mmの矩形状のサンプルを切り出し、Metravib社製の動的粘弾性測定装置(「DMA+150」)を用い、引っ張りモードにて温度23±2℃で測定した。この測定結果を表1に示す。
(損失弾性率)
No.2、No.5~No.8のスピーカ用振動板について、250Hz及び1000Hzにおける損失弾性率[GPa]を測定した。この損失弾性率は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表1に示す。
No.2、No.5~No.8のスピーカ用振動板について、250Hz及び1000Hzにおける損失弾性率[GPa]を測定した。この損失弾性率は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表1に示す。
(内部損失)
No.2、No.5~No.8のスピーカ用振動板について、250Hz及び1000Hzにおける内部損失(tanδ)を測定した。この内部損失は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表1に示す。
No.2、No.5~No.8のスピーカ用振動板について、250Hz及び1000Hzにおける内部損失(tanδ)を測定した。この内部損失は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表1に示す。
(繊維の接合状態)
No.1~No.8のスピーカ用振動板では、一部のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を樹脂マトリックスから引き抜くことができ、樹脂マトリックス及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維は少なくとも一部で接合されていなかった。
No.1~No.8のスピーカ用振動板では、一部のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を樹脂マトリックスから引き抜くことができ、樹脂マトリックス及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維は少なくとも一部で接合されていなかった。
[評価結果]
No.1~No.8のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さはいずれも0.5mm以上3.0mm以下であった。No.1~No.8のスピーカ用振動板を目視にて確認したところ、いずれもポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維がポリプロピレンからなる樹脂マトリックス中に均一に分散していた。このことから、No.1~No.8のスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性が均一に高められていることが分かる。なお、前記樹脂組成物には、ポリプロピレン及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の他、着色剤としての酸化チタン及び/又は相溶化剤を含めてもよい。
No.1~No.8のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さはいずれも0.5mm以上3.0mm以下であった。No.1~No.8のスピーカ用振動板を目視にて確認したところ、いずれもポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維がポリプロピレンからなる樹脂マトリックス中に均一に分散していた。このことから、No.1~No.8のスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性が均一に高められていることが分かる。なお、前記樹脂組成物には、ポリプロピレン及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の他、着色剤としての酸化チタン及び/又は相溶化剤を含めてもよい。
表1に示すように、スピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量をいずれも10質量%としたNo.2、No.5及びNo.6を比較すると、貯蔵弾性率及び損失弾性率はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さの変化に関わらず略一定に保たれていることが分かる。また、No.2、No.5及びNo.6を比較すると、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが1.35mm(No.6)以上になると、内部損失が低下する傾向にあることが分かる。逆に、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが0.97mm以下(No.2及びNo.5)である場合、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが長くなっても内部損失が同等に保たれていることが分かる。
また、表1に示すように、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さを同じとし、このポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を変化させたNo.5、No.7及びNo.8について比較すると、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量の増加に略比例して貯蔵弾性率及び損失弾性率が大きくなる一方、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量の増加に起因する内部損失の低減は比較的小さく抑えられていることが分かる。
以上説明したように、本発明に係るスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができるので、硬質でかつ比較的安価な振動板として好適に用いられる。
1 スピーカ用振動板
1a 基材
2 樹脂マトリックス
2a 中空部
3 繊維
1a 基材
2 樹脂マトリックス
2a 中空部
3 繊維
Claims (8)
- 熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、
この樹脂マトリックス中に分散する繊維と
を有する基材を備え、
前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、
前記繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、
前記基材における前記繊維の含有量が3質量%以上15質量%以下である
スピーカ用振動板。 - 熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、
この樹脂マトリックス中に分散する繊維と
を有する基材を備え、
前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、
前記繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、
前記繊維の平均アスペクト比が20以上300以下である
スピーカ用振動板。 - 熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、
この樹脂マトリックス中に分散する繊維と
を有する基材を備え、
前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、
前記繊維の平均長さが0.5mm以上2.5mm以下である
スピーカ用振動板。 - 熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、
この樹脂マトリックス中に分散する繊維と
を有する基材を備え、
前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、
前記繊維の平均長さが0.5mm以上3.0mm以下であり、
前記樹脂マトリックス中に分散する各繊維の長さが不均一である
スピーカ用振動板。 - 前記スピーカ用振動板は、前記基材の単体である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のスピーカ用振動板。
- 250Hzにおける内部損失(tanδ)が0.079以上である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のスピーカ用振動板。
- 前記基材の平均厚さが100μm以上800μm以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のスピーカ用振動板。
- 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のスピーカ用振動板を備えるスピーカ。
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