JP2647659B2 - 音響材料 - Google Patents

音響材料

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JP2647659B2
JP2647659B2 JP62216175A JP21617587A JP2647659B2 JP 2647659 B2 JP2647659 B2 JP 2647659B2 JP 62216175 A JP62216175 A JP 62216175A JP 21617587 A JP21617587 A JP 21617587A JP 2647659 B2 JP2647659 B2 JP 2647659B2
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MITSUI SEKYU KAGAKU KOGYO KK
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
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  • Nonwoven Fabrics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スピーカの振動板等に使用される音響材料
に関するものであり、特に高弾性率を有するポリエチレ
ン延伸物を主体とする音響材料の内部損失の改善に関す
るものである。
〔発明の概要〕 本発明は、パラフィン系ワックスを含有した高弾性率
ポリエチレン延伸物をプラズマ処理することにより、 高弾性率を有するとともに内部損失の大きい音響材料
を提供しようとするものである。
〔従来の技術〕
例えば、スピーカの振動板等に用いられる音響材料に
は、再生周波数帯域の拡大を図るために、密度が小さい
こと、弾性率が大きいこと、したがって縦波伝播速度が
大きいこと、内部損失が大きいこと、等が要求され、炭
素繊維やアラミド繊維,ガラス繊維,ポリオレフィン系
樹脂繊維等、各種繊維を強化材とする,いわゆる複合振
動板の開発,実用化が進められている。
なかでも、フィブリル状結晶成長法,ゲル紡糸−超延
伸法,溶融延伸配向法等により作成される高弾性率ポリ
エチレン延伸物は、密度が小さく縦波伝播速度が大きい
ことから音響材料として適した材料であると考えられ、
例えば特開昭58−182994号公報には、縦波伝播速度が40
00m/sec以上のポリエチレン繊維を音響材料として用い
ることが開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、前記の高弾性率ポリエチレン繊維は、第1
表にその物性を示すように、いずれも弾性率(ヤング
率)の点ではアルミニウムに匹敵する大きな値を有する
ものの、ポリエステルに比べると内部損失(tanδ)が
不足し、そのまま音響材料,特にスピーカ振動板材料と
して使用するには問題を残しているのが現状である。
そこで本発明は、前述の従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、高弾性率ポリエチレン延伸物の有する
高弾性率を損なうことなく内部損失の改善を図り、例え
ば振動板に用いた場合に分割振動によって生ずる周波数
特性の変動(山や谷の発生)や高調波歪が少ない音響材
料を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、高弾性率を有する高弾性率ポリエチレ
ン延伸物の内部損失の改善を目的として鋭意研究を重ね
た結果、パラフィン系ワックスをダンピング材として含
有した高弾性率ポリエチレン延伸物をプラズマ処理する
ことが有効であるとの知見を得るに至った。
本発明の音響材料は、かかる知見に基づいて完成され
たものであって、例えば溶融延伸配向等により得られる
パラフィン系ワックスを1〜5重量%含有した高弾性率
ポリエチレン延伸物をプラズマ処理することを特徴とす
るものであり、さらに好ましくは上記高弾性率ポリエチ
レン延伸物中に含有されたパラフィン系ワックスの少な
くとも一部が沸騰n−ヘキサンで抽出されないことを特
徴とするものである。
本発明の音響材料において、その主体となるポリエチ
レン延伸物は、エチレンあるいはエチレンとの少量の他
のα−オレフィン、例えばプロピレン,1−ブテン,4−メ
チル−1−ペンテン,1−ヘキセン等とを中・低圧重合し
たもので、超延伸によりポリエチレンの分子鎖を高度に
配向せしめ、高弾性率〔例えば引張弾性率(初期)が30
GPa以上,望ましくは50GPa以上。例えば破断伸びが6%
以下,望ましくは4%以下。〕を付与したものである。
特に、デカリン溶媒135℃における極限粘度〔η〕が5dl
/g以上,好ましくは7〜30dl/gの超高分子量ポリエチレ
ンから作成したポリエチレン延伸物は、高温での引張弾
性率保持率や引張強度保持率にも優れる等の利点を有す
ることから好適であると言える。
ここで、上記ポリエチレン延伸物は、延伸物内にパラ
フィン系ワックスを含んでいることが必要であるため、
いわゆる溶融延伸配向法により作成されたポリエチレン
延伸物であることが好ましい。この溶融延伸配向法は、
例えば特開昭59−187614号公報等に詳しいが、前述の超
高分子量ポリエチレンとパラフィン系ワックスの混合物
を190〜280℃の温度でスクリュー押出機で溶融混練し、
210〜300℃のダイより未延伸物を押出し、少なくとも1
を越えるドラフトをかけた後冷却固化し、次いで60〜14
0℃の温度で少なくとも3倍以上の延伸比で延伸する方
法である。
使用されるパラフィン系ワックスは、飽和脂肪族炭化
水素化合物を主体とするもので、分子量2000以下,融点
40〜120℃程度のものが好ましい。具体的にはドコサ
ン,トリコサン,テトラコサン,トリアコンタン等の炭
素数22以上のn−アルカンあるいはこれらを主成分とし
た低級n−アルカン等との混合物、石油から分離精製さ
れたパラフィンワックス、エチレンあるいはエチレンと
他のα−オレフィンとを共重合して得られる低分子量重
合体である中・低圧法ポリエチレンワックス、高圧法ポ
リエチレンワックス、エチレン共重合ワックスあるいは
中・低圧法ポリエチレン,高圧ポリエチレン等のポリエ
チレンを熱減成等により分子量を低下させたワックス及
びそれらのワックスの酸化物あるいはマレイン酸変性物
等の酸化ワックス、マレイン酸変性ワックス等である。
上述のパラフィン系ワックスは、少なくともその一部
が前述のポリエチレン延伸物に含有され、物理化学的処
理によりダンピング剤としての機能を果たすが、その処
理方法としてはプラズマ処理法が採用される。
プラズマ処理法は、有機化合物(ここではパラフィン
系ワックス)ガス存在下でグロー放電を行い、その励起
化合物をポリエチレン延伸物に変性後含有させるかもし
くは重合させる方法である。プラズマ処理に際しては、
印加電圧,気体圧力等は通常の範囲に設定すればよく、
プラズマの種類は問わない。
なお、上記プラズマ処理後に上記ポリエチレン延伸物
に残存するパラフィン系ワックスの残存量は、1〜5重
量%とすることが好ましい。これは、パラフィン系ワッ
クスの残存量が1重量%未満ではダンピング効果が不足
し、5重量%を越えるとヤング率の低下が問題となるこ
とによる。
〔作用〕
溶融延伸配向法により作成されたポリエチレン延伸物
には延伸物内にパラフィン系ワックスが相溶しており、
これをプラズマ処理するとダンピング剤としての役割を
果たし内部損失が増大する。
このとき、ポリエチレン延伸物自体は何ら物性が損な
われることはなく、高弾性率,低密度による高縦波伝播
速度が維持される。
なお、プラズマ処理によって延伸物内に残存するパラ
フィン系ワックスの全てが変性されるかもしくはポリエ
チレン延伸物に重合するわけではなく、変性もしくは重
合はポリエチレン延伸物表面10〜30Å程度の領域でのみ
起こり、延伸物内部のワックスは反応することなくその
まま存在するものと推定される。ただし、パラフィン系
ワックスが変性され残留したか、もしくは重合したポリ
エチレン延伸物表面は緻密度が高いので、延伸物内部に
存在するワックスが表面に析出することもない。
〔実施例〕
以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明す
る。
ポリエチレン繊維の作製 超高分子量ポリエチレン(デカリン溶媒135℃におけ
る極限粘度〔η〕=8.20dl/g)とパラフィンワックス
(融点60℃、分子量=460)との25:75ブレンド物を次の
条件下で溶融紡糸延伸を行った。
すなわち、先ず超高分子量ポリエチレンの粉末とパラ
フィンワックスの粉砕品とを混合後、20mmφ、L/D=20
のスクリュー押出機を用い樹脂温度190℃で溶融混練を
行った。次いで、該溶融物をオリフィス径が1mmのダイ
より押し出し、エアーギャップ10cmで20℃の冷水にて固
化させた。この際、冷却固化した繊維の径が0.50mmにな
るようにドラフトを行った。したがってドラフト比は2
である。なお、ここでドラフトとは、スクリュー押出機
より押し出された溶融物の溶融時における延伸を意味
し、溶融物の引き落としのことである。また、ドラフト
比とは、ダイ・オリフィス径と冷却固化した繊維の径と
の比である。
さらに、引き続き一対のゴデットロールを用いてn−
デカンを熱媒とした延伸槽(槽内温度=130℃、槽の長
さ=40cm)で延伸を行った。
最後に延伸物をn−ヘキサンで処理し、残留するパラ
フィンワックスの量を調整した。
プラズマ処理によるパラフィンワックスの固定化の確認 上述の方法に従い、6重量%及び2.5重量%のパラフ
ィンワックスを含むポリエチレン繊維(試料1及び試料
2)を作製し、プラズマ前後のn−ヘキサンによる抽出
量によりパラフィンワックスの一部がプラズマ処理によ
り固定化されたことを確認した。
プラズマ処理は、アルゴンプラズマ、気体圧力0.04To
rr、100mA,240Vの条件で行った。
また、パラフィンワックスの抽出は、ソックスレー抽
出器を用いてn−ヘキサンで24時間行った。
プラズマ処理前後の残存パラフィンワックス量を第2
表に示す。
この第2表より明らかなように、プラズマ重合後に前
記n−ヘキサンによって抽出されないワックスが繊維内
に50%程度残存しており、したがってプラズマ処理によ
りワックスの一部がポリエチレン繊維に固定したことが
確認された。
ダンピング効果の確認 プラズマ処理を行ったポリエチレン繊維(試料1,試料
2)及びプラズマ処理を行っていないポリエチレン繊維
(比較試料)を用い、エポキシ樹脂による一方向の複合
を行い、その複合体の物性を振動リード法により測定し
比較した。なお、複合条件は下記の通りである。
複合条件 ポリエチレン繊維:1000デニール 2000フィラメント エポキシ樹脂:東都化成社製,YD128 硬化剤:四国化成社製,2E4MZ 結果を第3表に示す。
この第3表より、本発明を適用した繊維(試料1,試料
2)の複合体は、内部損失(tanδ)が大きく、音響材
料,特に振動板材料に充分適することが確認された。な
お、本発明は音響材料の提供を目的とするものであるの
で、ここではポリエチレン繊維単体の評価ではなく、複
合体としての評価を行い繊維の効果を確認した。
振動板としての評価 プラズマ処理を行ったポリエチレン繊維(試料2)及
びプラズマ処理を行っていないポリエチレン繊維(比較
試料)を用い、下記の複合条件にて口径16cmのフルレン
ジスピーカユニットの振動板を作製し、再生周波数特性
及び2次高調波歪の周波数特性を測定した。
複合条件 ポリエチレン繊維:1000デニール 200フィラメント 150g/m2の平織布にして使用 エポキシ樹脂:東都化成社製,YD128 硬化剤:四石化成社製,2E4MZ 結果を第1図及び第2図に示す。なお、これら図面に
おいて、線iはプラズマ重合を行ったポリエチレン繊維
を用いた振動板の特性を示し、線iiはプラズマ重合を行
っていないポリエチレン繊維を用いた振動板の特性を示
している。
その結果、プラズマ処理を行ったポリエチレン繊維を
用いた振動板は、プラズマ処理を行っていないポリエチ
レン繊維を用いた振動板に比べて高域再生限界周波数で
のピークが小さく、また全帯域において2次高調波歪が
小さいことが確認され、本発明を適用した音響材料の効
果が良く反映された特性が得られることが判明した。
〔発明の効果〕 以上の説明からも明らかなように、本発明において
は、溶融延伸配向法等により得られるパラフィン系ワッ
クスを含有するポリエチレン延伸物をプラズマ処理させ
ているので、高弾性率を維持したまま内部損失を大きく
することが可能である。
したがって、本発明の音響材料を例えばスピーカの振
動板に使用すれば、分割振動によって生ずる周波数特性
の変動を抑えることができ、また高調波歪の減少や過渡
特性の改善を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はパラフィン系ワックスを含有した高弾性率ポリ
エチレン繊維のプラズマ処理の有無による振動板の再生
周波数特性の違いを示す特性図であり、第2図は2次高
調波歪の周波数特性の違いを示す特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−187614(JP,A) 特開 昭58−182994(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パラフィン系ワックスを1〜5重量%含有
    し、かつ表面がプラズマ処理された高弾性率ポリエチレ
    ン延伸物から構成されたことを特徴とする音響材料。
  2. 【請求項2】前記パラフィン系ワックスの少なくとも一
    部が沸騰n−ヘキサンで高弾性率ポリエチレン延伸物よ
    り抽出されないことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載された音響材料
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