JP2670365B2 - 振動板の製造方法 - Google Patents

振動板の製造方法

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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、スピーカ用の振動板の製造方法に関するも
のであり、特に超高分子量ポリオレフィンが高度に配向
され優れた弾性率を発揮する振動板の製造方法に関する
ものである。
〔発明の概要〕
本発明は、溶融粘度の高い超高分子量ポリオレフィン
と溶融粘度の低いポリオレフィンとが微細に混合したポ
リオレフィン組成物を主体とする成形材料を用いて射出
成形を行い、溶融粘度の低いポリオレフィンの潤滑作用
によって超高分子量ポリオレフィンを放射状に高度に配
向させ、弾性率の高い振動板を製造可能とするものであ
る。
〔従来の技術〕
スピーカの振動板には、ピストン運動領域を拡大する
ために比弾性率E/ρ（E:弾性率，ρ：密度）が大きいこ
と、及び高音域の周波数特性を滑らかにするために内部
損失が大きいことが要求される。
従来、比弾性率を大きくするための手段として、例え
ば紙パルプを主体とする振動板に炭素繊維を混入する方
法や、高分子材料に弾性率の高い材料（炭素繊維，マイ
カ等）を混入する方法が行われている。一方、内部損失
の改善は、内部損失の大きい，いわゆるダンプ剤と呼ば
れる有機系塗料を振動板の表面に塗布したり、あるいは
含浸させることで行われている。
しかしながら、前者において、紙パルプに炭素繊維を
混入する方法では、混入量に限度があり十分な比弾性率
を確保することは難しく、また高分子材料に弾性率の高
い材料を混入する方法では、成形における溶融粘度が高
くなって成形上の制約を受け、やはり比弾性率の増加に
は多くを望めない。一方、後者において、内部損失の改
善のためのダンプ剤の塗布，含浸は、内部損失を増加す
る反面、比弾性率を低下させるという問題を抱えてい
る。
このような状況から、比弾性率が高く、しかも内部損
失の大きい振動板材料の開発も進められており、例えば
超高分子量ポリオレフィンもその一つである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述の超高分子量ポリオレフィンにおい
て、高い比弾性率と高い内部損失を実現するためには、
ポリオレフィンの分子鎖が一方向に揃っていることが必
要で、振動板材料として使用するに当たっては、予めゲ
ル延伸法等の技術で延伸された繊維等を使用するのが一
般的である。
例えば、特開昭58−182994号公報には、縦波伝播速度
が4000m/sec以上の超高分子量ポリエチレン繊維を湿式
抄紙し、乾燥後圧空プレスしてスピーカ用振動板とする
技術が開示されている。
しかしながら、前記の如く抄紙技術によって作成した
振動板では、繊維がランダムに配向しているため、比弾
性率が繊維自体が有する比弾性率に比べて大幅に低下す
るという問題があり、せっかくの特性を生かしきれてい
ない。
さらに、ポリオレフィン繊維は、表面が不活性である
ため成形が難しく、バインダー等を使用してもほとんど
効果がない。
そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、超高分子量ポリオレフィン分子鎖を高
度に配向するための新たな技術を提案することを目的と
し、汎用の成形技術によって比弾性率，内部損失共に優
れた振動板を製造することが可能な製造方法を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等は、前述の目的を達成せんものと長期に亘
り検討を重ねた結果、多段階重合法によって製造された
ポリオレフィン組成物に含まれる成分の流動性の差を利
用することで、射出成形により超高分子量ポリオレフィ
ンの分子鎖を高度に配向させることができるとの知見を
得るに至った。
本発明は、このような知見に基づいて完成されたもの
であって、135℃デカリン溶液中で測定した極限粘度が1
0〜40dl/gである超高分子量ポリオレフィンと135℃デカ
リン溶液中で測定した極限粘度が0.1〜5dl/gである低分
子量ないし高分子量ポリオレフィンからなり多段階重合
法により製造されるポリオレフィン組成物を主体とする
成形材料を射出成形し、前記超高分子量ポリオレフィン
を放射状に配向させることを特徴とするものである。
本発明において、成形材料として使用されるオレフィ
ン組成物は、例えばエチレン，プロピレン,1−ブテン,1
−ペンテン,1−ヘキセン,1−オクテン,1−デセン,1−ド
セン,4−メチル−１−ペンテン,3−メチル−１−ペンテ
ン等のようなα−オレフィンの単独または共重合体から
なるものであって、溶融粘度が著しく異なる２成分が微
細に混合していることが重要な要素である。
すなわち、該組成物は、極限粘度が10〜40dl/gである
超高分子量ポリオレフィンと極限粘度が0.1〜5dl/gであ
る低分子量ないし高分子量ポリオレフィンとが微細に混
合している。
かかるオレフィン組成物は、それ自体公知であり、例
えば特開平１−144533号公報にその製法が例示されてい
るが、具体的には特定の高活性固体状チタン触媒成分及
び有機アルミニウム化合物触媒成分を主体とする触媒の
存在下にオレフィンを多段階で重合せしめる多段階重合
法によって調製することができる。
多段階重合法は、マグネシウム，チタン及びハロゲン
を必須成分とする高活性チタン触媒成分（ａ）及び有機
アルミニウム化合物触媒成分（ｂ）から構成されるチー
グラー型触媒の存在下でオレフィンの重合工程を多段階
に分けて行うことにより実施されるもので、少なくとも
１つの重合工程において極限粘度が10〜40dl/gの超高分
子量ポリオレフィンを生成させ、その他の重合工程にお
いて水素の存在下にオレフィンを重合させて極限粘度が
0.1〜5dl/gの低分子量ないし高分子量ポリオレフィンを
生成させるものである。
したがって、重合に際しては、少なくとも２個以上の
重合槽が通常は直列に連結された多段階重合装置が採用
され、例えば２段重合法,3段重合法，…ｎ段重合法が実
施される。あるいは、１個の重合槽で回分式重合法によ
り多段階重合法を実施することも可能である。
前記多段階重合法において、超高分子量ポリオレフィ
ンを生成させる重合反応あるいは低分子量ないし高分子
量ポリオレフィンを生成させる重合反応は、気相重合法
で実施することもできるし、液相重合法で実施すること
もできる。いずれの場合にも、ポリオレフィンを生成さ
せる重合工程では、重合反応は必要に応じて脂肪族炭化
水素，脂環式炭化水素，芳香族炭化水素，ハロゲン炭化
水素等の不活性媒体の存在下に実施される。ただし、該
重合工程において、超高分子量ポリオレフィンを生成さ
せるためには、重合反応を水素不存在下に実施するのが
好ましい。これに対して、前記超高分子量ポリオレフィ
ンを生成させる重合工程以外の他の重合工程において
は、水素の存在下に残余のオレフィンの重合反応が実施
される。
上述のポリオレフィン組成物を成形材料として、これ
を射出成形することにより振動板を作成するが、ここで
射出成形の条件は通常の射出成形の条件がそのまま適用
できる。ただし、射出成形に際しては、成形型の中央部
から前記成形材料を注入し、溶融した成形材料が放射状
に流れるようにすることが好ましい。
また、前記成形材料は、上述のポリオレフィン組成物
を主体とするものであるが、さらにマイカやガラス繊維
等の充填材を含んでいてもよい。この場合、流動性の観
点から、充填材の含有量は、最大40重量％程度とするこ
とが推奨される。
〔作用〕
有機高分子材料の分子鎖を一方向に配向すると、弾性
率，引張り強度等の物理特性が大きく向上することが知
られている。例をあげると、汎用高分子であるポリエチ
レンを高度に配向すると、その弾性率は理論的には250G
Paと計算されている。実際、ゲル延伸法といった技術に
より、実験室レベルでは200GPaの弾性率を持った繊維が
得られており、90〜100GPa程度の弾性率を有する繊維が
市販されている。したがって、有機高分子材料の分子鎖
配向は、スピーカの振動板に要求される弾性率を向上さ
せるのに有効な手段である。
本発明では、溶融粘度の高い超高分子量ポリオレフィ
ンと溶融粘度の低い低分子量ないし高分子量ポリオレフ
ィンとを多段階重合法で重合したポリオレフィン組成物
を使用し、これら２成分の流動性の差を利用して射出成
形によって超高分子量ポリオレフィンの分子鎖を放射状
に配向させ、弾性率を向上させる。
ここで、ポリオレフィン組成物は溶融粘度が著しく異
なった２成分が微細に混合していることが重要な要素
で、多段階重合法で重合したポリオレフィン組成物を溶
融流動させると、低粘度成分が内部潤滑剤として作用
し、高粘度成分である超高分子量ポリオレフィンを流動
方向に延伸させ、大きな配向が実現される。
これに対して、超高分子量ポリオレフィンと低分子量
ないし高分子量ポリオレフィンとを単に混合したものを
射出成形すると、ある程度の配向性は実現されるもの
の、高粘度成分が微細に分散していないために成形体に
層状剥離が発生する等、良好な特性を確保することは難
しい。
〔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。
実施例１ ＜組成物＞ 高活性固体状チタン触媒成分及び有機アルミニウム化
合物触媒成分を主体とする触媒の存在下にエチレンを２
段階で重合せしめる二段階重合法によって調製した。
極限粘度（デカリン,135℃で測定） 超高分子量ポリオレフィン:30dl/g 低分子量または高分子量 ポリエリレン:0.7dl/g 組成物:8.1dl/g 各成分の含有率 超高分子量ポリオレフィン:25重量％ 低分子量または高分子量 ポリエチレン:75重量％ ＜射出成形＞ 前記ポリオレフィン組成物を、射出成形機（東芝機械
社製,IS−55）を用いて第１図（Ａ）及び第１図（Ｂ）
に示すような円錐型の金型（１）中に中央部に設けられ
たノズル部（２）より射出成形し16cmコーン型フルレン
ジスピーカを作成した。射出成形条件は下記の通りであ
る。
射出成形条件 シリンダ条件:200〜270℃ 射出圧力:1次/2次＝1800/800 金型温度：水冷（32℃） 作成した成形体（実施例１とする。）について、その
一部を切り出し、物性（弾性率，内部損失）を振動リー
ド法で測定し、スピーカ振動板としての特性評価を行っ
た。なお、測定は、第１図（Ａ）及び第１図（Ｂ）中Ｘ
方向（射出成形のノズルを中心として放射方向）とＹ方
向（前記Ｘ方向と直交する方向）について行った。ま
た、評価した項目は、内部損失tanδ，ヤング率E,密度
ρ及び縦波伝播速度Ｃであり、比較のために通常のポリ
プロピレンを用いた成形体（比較例とする。）について
も同様に評価した。結果を第１表に示す。
その結果、実施例１ではスピーカ振動板を駆動する方
向（図中Ｘ方向）に分子鎖が配向し、弾性率が向上して
いることが確認された。
これに対して、単なるポリプロピレンを使用した比較
例では、若干の配向が見られるものの、ほとんどその結
果は見出せなかった。
なお、実施例１で使用したポリエチレン組成物の未配
向物の特性は、実施例１におけるＹ方向での値とほぼ同
等であった。
次に、作成したスピーカの音圧−周波数特性の測定を
行い、優劣を評価した。結果を第２図に示す。
その結果、先に合成したポリエチレン組成物を使用し
たスピーカ（実施例１）の再生周波数領域が拡大してい
ることが明らかとなった。これは、配向により弾性率が
向上したことによるものと考えられる。また、実施例１
では、弾性率が増大したにもかかわらず、高音域の周波
数特性が滑らかになっており、適度な内部損失を維持し
ていることも併せて確認された。
実施例２ 本実施例では、充填材を加えた場合について評価し
た。
ポリエチレン組成物は先の実施例１の場合と同様に合
成し、これに長さ6mmの炭素繊維チョップドストランド
を15重量％添加した。これを実施例１と同様に射出成形
し、その一部を切り出して実施例１の場合と同様に物性
を振動リード法で測定し、スピーカ振動板としての特性
評価を行った。結果を第２表に示す。
その結果、実施例１で確認された配向効果に加えて、
さらに炭素繊維にも配向が生じ、Ｘ方向の弾性率が大き
く向上することが確認された。
〔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、溶融粘度の高い超高分子量ポリオレフィンと溶融粘
度の低い低分子量ないし高分子量ポリオレフィンとを多
段階重合法で重合したポリオレフィン組成物を使用し、
これら２成分の流動性の差を利用して射出成形によって
超高分子量ポリオレフィンの分子鎖を放射状に配向させ
るようにしているので、比弾性率，内部損失共に優れた
振動板を製造することが可能である。
また、振動板の成形は、射出成形という汎用の成形技
術で容易に行うことができ、生産性の点でも非常に有利
である。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）及び第１図（Ｂ）は振動板の成形に使用し
た金型の一例を示すものであり、第１図（Ａ）は金型の
側面図、第１図（Ｂ）は金型の正面図である。 第２図はポリオレフィン組成物を用いて作成したフルレ
ンジスピーカの音圧−周波数特性を通常のポリプロピレ
ンを用いて作成したスピーカのそれと比べて示す特性図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村岡 教治 山口県玖珂郡和木町６丁目１番２号 三 井石油化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−182994（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−64896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−189098（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−120991（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−213100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−196496（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−276399（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】135℃デカリン溶液中で測定した極限粘度
    が10〜40dl/gである超高分子量ポリオレフィンと135℃
    デカリン溶液中で測定した極限粘度が0.1〜5dl/gである
    低分子量ないし高分子量ポリオレフィンからなり多段階
    重合法により製造されるポリオレフィン組成物を主体と
    する成形材料を射出成形し、前記超高分子量ポリオレフ
    ィンを放射状に配向させることを特徴とする振動板の製
    造方法。
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