JP3199865U - 振動板と、ラウドスピーカ、および移動体装置、ならびに振動板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石油資源の使用量を抑制でき、ＣＯ_２の増加の抑制にも貢献でき、湿度や水分に対する耐性に優れるラウドスピーカ用の振動板を提供する。
【解決手段】スピーカ２１用の振動板１は、繊維と樹脂を含んでいる。振動板の主材料は繊維であり、振動板は繊維を抄紙して作製されている。なお繊維には、天然繊維を含んでいる。そして、樹脂には、天然物由来の熱硬化性の樹脂を用いている。
【選択図】図１

Description

本技術分野は、各種音響機器や映像機器に使用される振動板と、ラウドスピーカ、および移動体装置、ならびに振動板の製造方法に関する。

従来のラウドスピーカ用の振動板は、叩解されたクラフトパルプと、樹脂とを含んでいる。クラフトパルプは、主に針葉樹から製作されている。振動板前駆体は、叩解されたクラフトパルプを抄紙し、その後で乾燥・プレス成形をすることによって製作している。振動板前駆体の弾性率は、約１８４０ＭＰａである。そこで、乾燥・成形した前駆体振動板へ、樹脂を含浸することにより、大きな弾性率を有する振動板が形成される。

振動板前駆体へ含浸する樹脂には、たとえば不飽和ポリエステルなどを用いることができる。そして、スチレンモノマーに不飽和ポリエステル樹脂を溶かした溶液中へ乾燥した振動板前駆体を浸漬している。このように処理することによって、不飽和ポリエステル樹脂を振動板前駆体へ含浸している。そして、樹脂を含浸した振動板前駆体を加熱することによって、溶剤が揮発して、振動板が完成する。なお、このようにして製作された振動板の弾性率は、約３０６０ＭＰａである。

この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開昭５２−９１４１８号公報

スピーカ用の振動板は、繊維と、天然物由来の熱硬化性の樹脂を含んでいる。振動板の主材料は繊維であり、振動板は繊維を抄紙して作製されている。なお繊維には、天然繊維を含んでいる。そして、天然繊維は、天然物由来の物質である。さらに、樹脂も天然物が原料であるので、石油資源の使用量を抑制できる。また、ＣＯ_２の増加の抑制にも貢献できる。また、振動板は、樹脂を含んでいるので、湿度や水分に対する耐性に優れる。

図１は、本発明の実施の形態におけるラウドスピーカの断面図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態における振動板の表層部での断面を示した概念図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態における振動板の表面の走査線電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態における振動板の断面の概念図である。 図３Ｂは、本発明の実施の形態における振動板の断面のＳＥＭ観察図である。 図４は、本発明の実施の形態における振動板の要部の概念図である。 図５は、変性セラックを用いた場合の振動板の表面のＳＥＭ観察図である。 図６は、本実施の形態における振動板の製造フローチャートである。 図７Ａは、ポリエステルを含浸した場合の振動板の表層部での断面を示した概念図である。 図７Ｂは、ポリエステルを含浸した場合の振動板の表面のＳＥＭ観察図である。 図８は、本実施の形態における移動体装置の概念図である。

従来の振動板に含浸する樹脂は、不飽和ポリエステルのように、石油から作られている。さらに、不飽和ポリエステルを振動板へ含浸する際に、不飽和ポリエステルを溶かす溶剤も、石油から作られている。ところが、石油は、あとわずか３０年で、枯渇するとも言われている。したがって、石油の使用量の削減が課題である。そこで、石油を原料とする化学材料の使用量の削減が必要となっている。

本実施の形態における振動板を用いたラウドスピーカについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態によるラウドスピーカの断面図である。ラウドスピーカ２１は、振動板１と、エッジ２２と、フレーム２３と、磁気ギャップ２４Ａを有する磁気回路２４と、ボイスコイル２５とを含んでいる。なお、振動板１を上から見た場合の形状は、円形、矩形、トラック形、楕円形などでも良い。

振動板１の外周部には、エッジ２２が連結されている。エッジ２２の外周部は、フレーム２３の外周端へ連結されている。すなわち、振動板１はエッジ２２を介してフレーム２３へと連結されている。なお、振動板１は、ツィータコーン、サブコーン、ダストキャップなどを含んでもかまわない。

フレーム２３の中央の下端部には、磁気回路２４が結合されている。ボイスコイル２５の第１端は、振動板１の中央部に固定されている。一方、ボイスコイル２５の第２端は、磁気ギャップ２４Ａに挿入されている。

なお、図１に示す磁気回路２４は、外磁型であるが、磁気回路２４は、内磁型や、内磁と外磁とを組み合わせて構成してもかまわない。

外磁型である磁気回路２４は、磁石２４Ｂと、ヨーク２４Ｃと、プレート２４Ｄとを含んでいる。磁石２４Ｂはヨーク２４Ｃとプレート２４Ｄとの間に挟まれるように配置されている。そして、プレート２４Ｄとヨーク２４Ｃとが対向する位置に、磁気ギャップ２４Ａが形成されている。

図２Ａは、振動板１の表層部での断面を示した概念図である。図２Ｂは、振動板１の表面のＳＥＭ観察図である。振動板１は、抄紙によって作製されている。振動板１は、繊維２と樹脂３を含んでいる。繊維２は、振動板１の主材料であり、樹脂３は添加物である。そして、樹脂３は、繊維２へ付着している。なお、繊維２には、天然繊維２Ａを含むことが好ましい。樹脂３は、天然物に由来し、かつ熱硬化性であることが好ましい。樹脂３には、たとえば、セラック３Ａを用いることができる。なお図２Ｂは、樹脂３として未変性のセラックを用いた場合の振動板１の表面を観察したＳＥＭ写真である。

以上のように、天然繊維２Ａと樹脂３の原料は、共に天然物である。この構成により、振動板１は、石油資源の使用量を削減できる。その結果、石油資源の枯渇の抑制に貢献できる。さらに、石油の精製や、石油由来の合成樹脂を製造する過程で発生するＣＯ_２の排出量も抑制できる。さらに、振動板１は、樹脂３を含んでいるので、湿度や水分に対する耐性が優れる。なお、後述するように、繊維２は、天然繊維と合成繊維の混合物でもかまわない。

次に、天然繊維２Ａについて、さらに詳しく説明する。ガラス繊維等の無機材料を用いた振動板は、一般的に埋め立てて廃棄することが必要である。一方、振動板１には、天然繊維２Ａを含む繊維２を用いている。天然繊維２Ａの原材料は、木（竹も含む）や草などであり、天然繊維２Ａは、天然物に由来している。したがって、振動板１は、焼却できる。その結果、埋め立てる廃棄物を減量できる。さらに、振動板１を焼却した場合、木や草などの成長過程で空気中から吸収した二酸化炭素が、空気中へ戻るだけである。したがって、天然繊維２Ａを含む振動板１を焼却しても、新たな二酸化炭素の増加を抑制できる。したがって、地球環境の破壊の抑制に貢献できる。

天然繊維２Ａの繊維長は、０．８ｍｍ以上で、かつ３ｍｍ以下であることが好ましい。天然繊維２Ａの繊維長が０．８ｍｍ未満である場合、天然繊維２Ａの強度は小さい。その結果、振動板１の剛性率は小さい。天然繊維２Ａの繊維長が０．８ｍｍ以上であるので、振動板１の弾性率を大きくできる。一方、天然繊維２Ａの繊維長が、３ｍｍを超えた場合、天然繊維２Ａを混ぜて抄紙するには、天然繊維２Ａ同士の絡み合いが多過ぎる。その結果、振動板１中での天然繊維２Ａの分散性が低下する。そこで、天然繊維２Ａの繊維長を３ｍｍ以下とすることによって、振動板１の外観不良を抑制できる。

振動板１には、非木材系の天然繊維２Ａを用いることが好ましい。この構成により、木材資源を保全できる。なお、非木材系の繊維の原材料には、たとえば、竹、笹、ケナフ、ジュート、バガス、マニラ麻、ガンピなどを用いることができる。竹、ケナフ、ジュート、バガスは、生育期間が短い。したがって、振動板１の原材料には、特に竹、ケナフ、ジュート、バガスなどを用いることが好ましい。このように、生育期間が短い原材料を用いることにより、森林資源の枯渇を抑制でき、森林の保全にも貢献できる。つまりこれらの原材料を振動板１に使用することによって、環境への負荷を小さくできる。

特に、天然繊維２Ａとしては、竹繊維を用いることが好ましい。竹繊維は、軽くかつ、高い硬度を有する。従って竹繊維を用いた振動板１は、軽く、かつ大きな弾性率を有する。さらに、振動板１は、大きな内部損失も有している。その結果、振動板１が再生する音は、澄んでおり、迫力もある。

一般に、竹は生後５０日ほどで成長する。したがって、振動板１には、生後２ヶ月以上を経過した竹の繊維を用いることが好ましい。このように、竹は、非木材繊維の中でも特に生育が早く、繁殖力も著しい。針葉樹の生育期間が４０〜６０年であるのに比べて、竹の育成期間は１年未満であり、非常に短い。生後１年以上の竹の伐採を続けても、竹林は約１年で伐採時と同程度の規模にまで戻っている。したがって、竹繊維は、振動板１の原料として継続的かつ、安定的に入手できる。また、生後１年以上の竹を伐採することにより、竹の生態系が乱れることを抑制できる。その結果、竹を振動板１の原材料として使用することは、環境破壊の抑制に貢献できる。そのため、天然繊維２Ａは、竹齢が１年以上を経過した竹の繊維であることが、さらに望ましい。

また、生後１年を経過した竹の繊維の特性は、安定している。したがって、さらに望ましくは、振動板１には、生後１年以上を経過した竹の繊維を用いる。この構成により、振動板１は、弾性率や内部損失などの特性値が安定する。

竹の繊維は、リグニンを含んでいる。竹の繊維に含まれるリグニンの含有率が２０重量％を超える場合、竹繊維は、その表面に過度のリグニンを含有している。過度のリグニンは、天然繊維２Ａ同士の水素結合を阻害し、天然繊維２Ａ同士の結合力を小さくする。したがって、リグニンの含有量が２０％を超える竹繊維を用いた場合、振動板１の強度が不足する。また、リグニンの含有量が２０重量％を超える竹繊維は、抄紙によって、振動板１を成形することが困難である。そこで、竹の繊維における、リグニンの含有率が２０重量％以下であることが望ましい。この構成により、振動板１の内部損出を高くできる。

振動板１には、木材系の天然繊維２Ａを用いることもできる。木材系の天然繊維２Ａの原材料は、針葉樹、広葉樹のいずれでもかまわない。振動板１は、木材系の天然繊維２Ａを用いることにより、高い内部損失を有する。その結果、振動板１は、周波数音圧特性にピーク点やディップ点の発生を抑制できる。したがって、振動板１の周波数音圧特性が良い。

なお、振動板１が要求される音質に応じて、上記材料の中から１種、あるいは２種以上の天然繊維２Ａを選択して、振動板１を製作してもかまわない。

図３Ａは、本発明の実施の形態における振動板１の断面の概念図である。図３Ｂは、振動板１の断面のＳＥＭ観察図である。図４は、振動板１の要部の概念図である。なお、図４は、図３Ａ、図３Ｂに示す内層部１Ｂの一部を拡大して示している。繊維２は、天然繊維２Ａに加えて、さらに補助繊維２Ｂを含んでもかまわない。補助繊維２Ｂには、微細繊維を含むことが好ましい。微細繊維は、天然繊維２Ａ同士を結び付けるバインダーとして働く。すなわち、微細繊維は、天然繊維２Ａと絡み合い、天然繊維２Ａ同士の結合力を強くしている。したがって、振動板１の弾性率を大きくできる。また、補助繊維２Ｂは、天然繊維２Ａ間の隙間に入り込むことができる。その結果、振動板１のピンホールを抑制できるので、振動板１の音圧を大きくできる。

微細繊維には、カナダ標準濾水度の小さな天然繊維２Ａを含むことが好ましい。なお微細繊維の原料には、木材、非木材のいずれを用いてもかまわない。微細繊維の原料に木材を用いる場合、針葉樹や広葉樹などを用いることができる。一方、微細繊維の原料に非木材を用いる場合、竹、ケナフ、麻、ジュート、バガスなどを用いることができる。微細繊維は、たとえばミキサー、ビーター、リファイナー、ガラスビーズなどの媒体を用いる粉砕機、圧力式ホモジナイザー、一軸、二軸または多軸混練機などによって製作できる。なお、微細繊維の繊維長は、０．８ｍｍ以下であることがこのましい。この構成により、さらに振動板１の弾性率を大きくできる。

なお、微細繊維のカナダ標準濾水度は、２００ｍｌ以下であることが望ましい。この構成により、振動板１の弾性率は、さらに大きくなる。また、振動板１のピンホールの発生は、さらに抑制できる。

また、微細繊維には、バクテリアセルロースを含んでもかまわない。バクテリアセルロースは、バクテリアが生成するナノファイバである。バクテリアセルロースを生成するバクテリアには、たとえば、酢酸菌を用いることができる。なお、バクテリアセルロースを生成するバクテリアは、酢酸菌に限られない。例えば、アセトバクターアセチ（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ａｃｅｔｉ）、アセトバクターキシリナム（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｍ）、アセトバクターランセンス（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｒａｎｃｅｎｓ）、ザルチナベントリクリ（Ｓａｒｃｉｎａ ｖｅｎｔｒｉｃｕｌｉ）、バクテリウムキシロイヂス（Ｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｘｙｌｏｉｄｅｓ）などのバクテリアを用いることもできる。

微細繊維の添加量が、繊維２の総重量に対して、１重量ｗｔ％未満である場合、微細繊維の量が少ないので、振動板１は弾性率が小さい。そこで、微細繊維は、繊維２の総重量に対して、１重量ｗｔ％以上の割合で添加することが望ましい。この構成により、振動板１の弾性率を大きくできる。

一方、微細繊維の添加量が、繊維２の総重量に対して、３０重量ｗｔ％を超えている場合、抄紙をする際のスラリー中の微細繊維の量が多すぎる。このようなスラリーを抄紙した場合、微細繊維は、抄紙網の網の目を詰まらせる。その結果、振動板１を抄紙する際に振動板１から水分を脱水する時間が長くなる。以上により、振動板１の生産性が低下する。そこで、微細繊維の添加量は、繊維２の総重量に対して、１重量％以上、３０重量％以下の割合であることが望ましい。この構成により、振動板１の生産性が良い。

補助繊維２Ｂには、合成繊維を含んでも良い。合成繊維には、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、アラミド、ビニロン、レーヨン、ナイロン、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などを用いることができる。そして、振動板１へ要求される音質に応じて、上記樹脂材料の中から、１種、あるいは２種以上の材料を選択して、天然繊維２Ａへ添加する。なお、合成繊維の添加量は、繊維２の総重量に対して、１重量％以上、３０重量％以下の割合であることが望ましい。

たとえば、ポリエステル繊維を用いた場合、後述する加熱プレスの際にポリエステル繊維は溶融する。この構成により、さらに振動板１の弾性率を大きくできるので、振動板１の再生帯域は広くなる。ポリオレフィン繊維やアクリル繊維を用いた場合、振動板１の内部損失が大きくなる。したがって、振動板１の歪みを低減できる。アラミド繊維を用いた場合、振動板１の耐熱が向上する。さらに、振動板１の弾性率も大きくできる。したがって、振動板１の信頼性を高くできる。そして、ビニロン繊維を用いた場合、振動板１の弾性率は大きい。レーヨン繊維やナイロン繊維を用いた場合、振動板１の耐熱が向上する。ＰＥＮ繊維を用いた場合、振動板１の弾性率と内部損失をともに大きくできる。

また、補助繊維２Ｂには、叩解した合成繊維を用いることが好ましい。この構成により、合成繊維の表面積が大きくなる。その結果さらに、合成繊維と天然繊維２Ａとが、互いに絡みやすくなる。したがって、振動板１の弾性率をさらに大きくできる。

振動板１は、強化材４を１種以上含むことが好ましい。なお、強化材４には、各種のフィラーを用いることができる。フィラーには、たとえばマイカ、プラントオパール、ガラス繊維、カーボン繊維、炭酸カルシウム、珪藻土、タルク、水酸化アルミニウム、炭化された天然繊維などを用いることができる。振動板１は、強化材４を含むことにより、弾性率を大きくできるので、振動板１の再生帯域は広くなる。

強化材４にマイカを用いる場合、マイカのアスペクト比は、大きいことが好ましい。この構成により、さらに剛性の大きい振動板１を得ることができる。なおマイカは、天然マイカ、合成マイカのいずれでもかまわない。

強化材４には、プラントオパールを含んでもかまわない。プラントオパールの原材料には、たとえば、稲、竹、ススキ、ヒエ、ヨシ、トウモロコシなどを用いることができる。この構成により、天然由来の材料を用いるので、鉱物資源の枯渇の抑制に貢献できる。

強化材４には、金属繊維を含んでもかまわない。金属繊維には、たとえば、ステンレス、アルミニウム、セラミックなどを用いることができる。この構成により、振動板１の弾性率が大きくなり、振動板１の再生帯域を広くできる。

なお、強化材４をあらかじめシラン処理して用いることが好ましい。天然繊維２Ａとシラン処理された強化材４との親和性は高い。したがって、振動板１の弾性率は、さらに大きくできる。

更に、振動板１へ樹脂ラミネートや、樹脂フィルムを貼り付けても良い。この構成により、振動板１の音質を向上できる。なお、樹脂フィルムは、振動板１の表側もしくは裏側の少なくともいずれか一方へ貼り合わされる。樹脂フィルムには、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＮ、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）などを用いることができる。

更に、乾燥した振動板１に対して難燃剤を含浸することが好ましい。あるいは、難燃剤は、抄紙時に添加してもかまわない。なお、難燃剤には、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、アンチモン系難燃剤、無機系難燃剤などを用いることができる。臭素系難燃剤としては、たとえば、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＡ）、デカブロモジフェニルエーテル（Ｄｅｃａ−ＢＤＥ）、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）などを用いることができる。リン系難燃剤としては、トリクレジルホスフェート、芳香族リン酸エステル、芳香族縮合リン酸エステル、ポリリン酸塩類などを用いることができる。アンチモン系難燃剤としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモンソーダなどを用いることができる。無機系難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどを用いることができる。

次に、樹脂３について、詳しく説明する。図２Ａ、図２Ｂに示す樹脂３としては、セラック３Ａを用いることが好ましい。セラック３Ａはラックカイガラ虫が分泌する樹脂状物質が原料である。セラック３Ａは、原料の樹脂状物質を熱溶融法、ソーダ法、溶剤抽出法などで精製することによって製作できる。セラック３Ａは、天然物由来であるため、無害であり、環境への負荷も小さい。また、セラック３Ａは、耐水性、耐油性が良い。さらにセラック３Ａは、成形性も優れている。

セラック３Ａは、未変性セラック、変性セラックのいずれか、あるいはこれらを混合して使用してもかまわない。なお、セラック３Ａとしては、たとえば、未変性セラックを硫酸によって変性した変性セラックを用いることができる。樹脂３に未変性セラックを使用した場合と、樹脂３に変性セラックを使用した場合の振動板１の特性を（表１）に示している。なお、これらの振動板１の特性と比較するために、従来の振動板と、天然繊維２Ａだけを抄紙した振動板前駆体の特性も、併せて（表１）に示している。

（表１）に示したように、未変性セラックを用いたＮｏ.３の振動板１の弾性率は、天然繊維２Ａだけで形成したＮｏ.２の振動板前駆体に比べて大きい。さらに、未変性セラックを用いた振動板１の弾性率は、従来の振動板に比べても大きい。この構成により、Ｎｏ.３の振動板１は、不要な歪みの発生を抑制できる。また、振動板１の再生帯域は広い。さらに、強化材４の配合量を削減できる。その結果、振動板１の比重を小さくできるので、振動板１は軽い。したがって、振動板１を用いたラウドスピーカ２１が出力する音の音圧を大きくできる。

一方、変性セラックを用いたＮｏ．４の場合、振動板１の内部損失は、従来の振動板（Ｎｏ.１）や天然繊維２Ａだけで形成した場合の振動板前駆体（Ｎｏ.２）の内部損失に比べて大きい。したがって、振動板１は、音圧周波数特性のピークやディップを抑制できる。

図５は、変性セラックを用いた場合の振動板１の表面のＳＥＭ観察図である。図２Ａに示したように、変性セラックは、図２Ｂに示す未変性セラックと同様に、天然繊維２Ａ間を橋渡しするようにして、天然繊維２Ａへ付着している。この構成により、天然繊維２Ａ同士は、強く結合している。

ところが、（表１）に示したように、変性セラックを用いた振動板１（Ｎｏ．４）の弾性率は、従来の振動板（Ｎｏ．１）や天然繊維２Ａだけで形成した場合の振動板前駆体（Ｎｏ．２）の弾性率に比べて小さい。これは、変性セラック自身が未変性セラックに比べて柔らかいためであると考えられる。そこで、セラック３Ａには、未変性セラックと変性セラックとの混合物を用いることが好ましい。この構成により、振動板１の弾性率を大きくできる。この場合、未変性セラックと変性セラックの配合量を適宜変えれば、振動板１は、容易に弾性率と内部損失を所望の値にできる。

なお、天然繊維２Ａには、弾性率の大きな材料を用いることが好ましい。たとえば、竹繊維や微細繊維は、木材系繊維に比べて弾性率が大きい。したがって、天然繊維２Ａに竹の繊維を用いれば、変性セラックによる弾性率の低下を補うことができる。さらに、弾性率を大きくできる強化材４を添加することが好ましい。この構成により、振動板１は、変性セラックによる弾性率の低下を補うことができる。

次に、振動板１の製造方法について、図６も参照しながら説明する。図６は、振動板１の製造フローチャートである。

振動板１の製造方法は、叩解工程１２と、予備成形工程１３と、熱プレス工程１６とを含んでいる。なお、予備成形工程１３は、抄紙工程１３Ａと、塗布工程１３Ｂを含んでいる。さらに、振動板１の製造方法は、加工工程１７を含んでもかまわない。

叩解工程１２では、天然繊維２Ａの基となる原材料１１を叩解機へ投入し、叩解機によって原材料１１を叩解して、天然繊維２Ａを製作している。なお、叩解機には、ディスクリファイナー、ビーター等を用いることができる。なお、叩解された天然繊維２Ａの叩解度（カナダ標準濾水度による叩解度）は２００ｍｌ以上、７００ｍｌ以下の範囲であることが好ましい。叩解度が２００ｍｌ未満の天然繊維２Ａを用いた場合、抄紙時の濾水速度が遅く、振動板１の生産性は、著しく低くなる。一方、叩解度が７００ｍｌを越える天然繊維２Ａを用いた場合、天然繊維２Ａ同士の絡み合いが低くなる。したがって、振動板１の弾性率が小さくなる。

そこで、天然繊維２Ａの叩解度は、２００ｍｌ以上、７００ｍｌ以下であることが好ましい。この構成により、振動板１の弾性率を大きくできる。また、抄紙工程１３Ａにおいて、天然繊維２Ａの分散不良を抑制できるので、振動板１は、場所による材料の密度のばらつきを抑制できる。

予備成形工程１３では、天然繊維２Ａと樹脂３を含む予備成形物１５を作製している。なお、予備成形物１５は、乾燥・成形前の状態の振動板１である。

そのために、抄紙工程１３Ａでは、たとえば、以下のように抄紙することによって、抄紙体を作製している。天然繊維２Ａを含む繊維２を水へ投入して、スラリーを作製する。次に、抄紙網の上に、スラリーを供給する。スラリー中の水分は、抄紙網を通って、抄紙網の下側へと流れ落ちる。なお、このとき、抄紙網の下側から、水分を真空吸引してもよい。この結果、天然繊維２Ａが抄紙網上に堆積して、抄紙体が形成される。なお、スラリーを作製する際に、必要に応じて、スラリーへ強化材４や補助繊維２Ｂなどの充填材、防水剤、顔料などを適宜配合することが好ましい。この構成により、所望の音質の振動板１を製造できる。なお、防水剤としては、フッ素樹脂を用いることができる。

予備成形物１５は、塗布工程１３Ｂにおいて、抄紙体へ樹脂３を塗布することにより製作することができる。なお、樹脂３は、たとえばスプレーによって、抄紙体へ塗布することが好ましい。この場合、樹脂３を溶剤へ溶かした溶解液を抄紙体へ吹き付けることが好ましい。抄紙体は乾燥していないので、非常に崩れやすい。しかし、樹脂３は、抄紙体へ吹き付け塗布されるので、予備成形物１５が崩れることを抑制できる。

樹脂３としてセラック３Ａを用いた場合、溶剤としては、アルコール系溶剤を用いることができる。なお、アルコール系溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、ｎ−プロパノール、メタノール、エタノールなどを用いることができる。あるいは、溶剤としてはアルカリ水を用いても良い。これらの溶剤は、安全性が高く、非常に取り扱いが容易である。

なお、塗布工程１３Ｂでは、溶解液に抄紙体を浸漬してもかまわない。この場合、塗布工程１３Ｂの工数を短くできるので、振動板１の生産性が向上する。

あるいは、樹脂３は、固形の状態で添加してもかまわない。すなわち、抄紙体の表面へ粉状の樹脂３を塗布する。この場合、溶剤が不要となる。さらに、溶解液を準備する工程も不要である。したがって、振動板１の生産性が向上する。

なお、抄紙体へ樹脂３を塗布する前に、抄紙体を生乾きの状態にまで乾燥してもよい。この構成により、抄紙体へ樹脂３を塗布する際に、抄紙体が崩れることを抑制できる。

熱プレス工程１６では、熱プレスによって、予備成形物１５を乾燥・成形することにより、振動板１を完成させている。すなわち、熱プレス工程１６では、成形金型によって予備成形物１５を所定の寸法となるように、圧縮している。また、成形金型を加熱することにより、樹脂３を加熱して、硬化している。このとき、予備成形物１５に含まれた水分も蒸発させている。なお、成形金型の温度は、水が蒸発する温度以上であり、かつ樹脂の硬化温度以上であることが好ましい。

予備成形物１５を乾燥・成形する際、樹脂３の温度上昇に伴って、樹脂３は柔らかく（粘性が小さく）なる。その結果、樹脂３が、天然繊維２Ａに付着し、さらに天然繊維２Ａ同士の間の隙間が樹脂３で埋められて、天然繊維２Ａ同士が橋渡しされる。そして、予備成形物１５の温度を、樹脂の硬化温度以上に上げることにより、樹脂３は硬化する。この構成により、軟化した樹脂３と天然繊維２Ａとは、ともに成形金型の表面に沿った形に成形される。つまり、振動板１は、成形金型の形状と寸法に成形され、かつ振動板１の表面には、形成金型の表面形状が転写される。

樹脂３は、熱硬化性樹脂であるので、樹脂３は、成形金型によって加熱されて、一旦軟化する。そして、樹脂３の温度が、樹脂３の軟化点温度を超えてさらに上昇すると、樹脂３は硬化する。なお、成形金型は、樹脂３の硬化が完了するまでの間、予備成形物１５への加圧を継続している。

セラック３Ａを溶解する溶剤の気化温度は、セラック３Ａの硬化温度よりも低い。また、成形金型の温度は、セラック３Ａの硬化温度よりも高くする必要がある。したがって、樹脂３がセラック３Ａである場合、セラック３Ａが軟化・溶融するよりも前に、溶剤は気化する。すなわち、セラック３Ａが溶融を開始する温度では、既に溶剤は蒸発している。なお、溶剤としては、アルコールを用いることが好ましい。アルコールが蒸発する温度は、水よりも低い。したがって、アルコール溶剤が成形金型と接触した瞬間に、溶剤は気化する。

溶融状態のセラック３Ａは、溶解液の状態に比べて粘度が非常に大きいので、成形金型によって加圧されても、流動しにくい。したがって、セラック３Ａは、振動板１の内層部１Ｂにまで到達しにくい。そのため、図３Ａ、図３Ｂに示すように、セラック３Ａは、振動板１の表層部１Ａに集中している。すなわち、振動板１の厚み方向において、振動板１の内層部１Ｂは、表層部１Ａに比べて、セラック３Ａの含有量が少ない。そして、セラック３Ａの多くは、振動板１の表層部１Ａの表面近傍に集中している。その結果、表層部１Ａの表面近傍には、セラック３Ａによるスキン層１Ｃが形成される。なお、スキン層１Ｃでは、図２Ａ、図２Ｂや図５に示すように、天然繊維２Ａ同士の間の隙間が、セラック３Ａによって埋められた箇所が多数形成されている。

この構成により、天然繊維２Ａ同士がセラック３Ａによって強固に接着されている。したがって、振動板１の剛性を大きくできる。また、振動板１の表面はセラック３Ａによってほぼ覆われているので、振動板１は、湿度や水分に対する耐性に優れる。そのため、抄紙工程１３Ａで、スラリーへ添加するフッ素樹脂などの防水剤の添加量を削減できる。その結果、天然繊維２Ａの疎水化を抑制できるので、フッ素樹脂による天然繊維２Ａ間の水素結合の阻害が抑制でき、振動板１の剛性を高くできる。

さらに、内層部１Ｂまでセラック３Ａを充填した場合に比べて、振動板１は軽い。さらに、内層部１Ｂは、セラック３Ａの充填度が低いので、振動板１は、内部損失が低下することを抑制できる。この構成により、振動板１は、軽く、かつ内部損失が大きい。

スキン層１Ｃは、図３Ａ、図３Ｂに示すように、振動板１の両面に形成することが好ましい。この構成により、さらに振動板１の剛性を大きくできる。なお、スキン層１Ｃは、振動板１の片面のみに設けてもかまわない。

そして、加工工程１７では、乾燥・成形した振動板１の不要な部分をトリミングしている。なお、塗布工程１３Ｂは抄紙工程１３Ａと熱プレス工程１６との間で行われる。しかし、塗布工程１３Ｂは、熱プレス工程１６と加工工程１７との間で行っても良い。熱プレス工程１６の後に塗布工程１３Ｂを実施する場合、塗布工程１３Ｂの後に、乾燥工程を設ける。この場合、塗布工程１３Ｂでの振動板１は、既に振動板１として形成されている。したがって振動板１は、十分な強度を有している。その結果、抄紙体が崩れることや、変形の発生などを抑制できる。

以上のようにして、製造された振動板１の密度は、０．２５ｇ／ｃｍ^３以上、かつ１．００ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。そして、天然繊維２Ａや、樹脂３の充填率などを、適宜変更することによって、容易に所望の密度の振動板１を製作できる。振動板１の密度が０．２５ｇ／ｃｍ^３未満の場合、振動板は、弾性率が著しく低い。したがって、振動板１の強度不足によって、高域での面鳴きなどのような異音が発生する可能性を有している。一方、振動板１の密度が、１．００ｇ／ｃｍ^３を超えた場合、振動板１の密度は樹脂で作製された振動板と同等となる。このような振動板１は、音圧特性が低い。そこで、振動板１の密度を０．２５ｇ／ｃｍ^３以上、かつ１．００ｇ／ｃｍ^３以下の範囲に調整することにより、振動板１は、硬さと、軽さとを兼ね備える。

ただし、樹脂３の配合量は、振動板１中の樹脂３の配合比（重量比率）が、１重量％以上となるように調整することが望ましい。樹脂３の配合比が１％未満である場合、振動板１の音響特性に対し、樹脂３を添加したことによる効果は顕著に現れない。

一方、樹脂３の配合量が多すぎる場合、振動板１の弾性率が小さくなる。これは、樹脂３を溶かす溶剤が、天然繊維２Ａ同士の水素結合を阻害するためであると考えられる。そこで、樹脂３の配合量は、振動板１中の樹脂３の配合比が、５０重量％以下となるように調整することが望ましい。なお、さらに望ましくは、樹脂３の配合量は、振動板１中の樹脂３の配合比が、４０重量％以下となるように調整する。この構成により、樹脂３を溶かす溶剤が、天然繊維２Ａ同士の水素結合を阻害することを抑制できる。したがって、振動板１の弾性率を大きくできる。また、樹脂３の配合比を５０％重量以下とすることによって、振動板１の比重の増加を抑制できる。したがって、迫力ある音圧を実現できる振動板１やラウドスピーカ２１を得ることができる。

以下に、具体的な試作例によって、本実施の形態による効果を説明する。まず、上記の製造方法によって、（表２）に示すように、セラック３Ａを含む振動板１のサンプルＡ、Ｂを試作した。サンプルＡ、Ｂは、未変性セラックであるセラック３Ａと天然繊維２Ａのみで製作した振動板１である。これらのサンプルは、抄紙体の両面にセラック３Ａの溶解液をスプレーによって塗布して作製している。セラック３Ａを溶解する溶剤には、エタノールを用いた。なお、サンプルＡとサンプルＢは、天然繊維２Ａの含有量とセラック３Ａの含有量の比率が異なっている。サンプルＡでは、天然繊維２Ａが６０重量％を占めており、セラック３Ａが残りの４０重量％を占めている。サンプルＢでは、天然繊維２Ａが５０重量％を占めており、セラック３Ａが残りの５０重量％を占めている。

なお、比較のため、天然繊維２Ａとポリエステル系樹脂のみでサンプルＣを製作している。さらに、ポリエステル系樹脂は、加熱プレス後の抄紙体へ含浸させている。そして、このようにして作製された各サンプルの弾性率、内部損失、音速の値を測定している。その結果、（表２）に示すように、サンプルＡ、Ｂの振動板は、サンプルＣの振動板に比べて、弾性率、音速が向上した。

また、セラック３Ａを４０重量％含むサンプルＡに比べて、セラック３Ａを５０重量％含むサンプルＢの方が、振動板１の弾性率が小さいことも確認している。これは、過剰なセラック３Ａの塗布が、天然繊維２Ａの水素結合を阻害していることを裏付けていると言える。さらに、セラック３Ａを５０重量％含むサンプルＢの振動板１の弾性率は、サンプルＣの弾性率に近い。したがって、セラック３Ａの配合比率は、５０重量％以下であることが望ましい。

図７Ａは、ポリエステルを含浸した場合の振動板の表層部での断面を示した概念図である。図７Ｂは、サンプルＣの振動板の表面のＳＥＭ観察図である。なお、図７Ｂは、図２Ｂと同一の倍率で観察された図である。ポリエステル系樹脂は、主に天然繊維２Ａの表面に付着している。一方、セラック３Ａは、図２Ａ、図２Ｂや図５に見られるように、天然繊維２Ａの表面に付着することに加えて、天然繊維２Ａ同士の間の隙間を埋めている。さらに、サンプルＡおよびサンプルＢの振動板１の表層部１Ａには、図３Ａ、図３Ｂに見られるような、セラック３Ａによるスキン層１Ｃが形成されていることも確認できている。

次に、セラック３Ａとして、未変性セラックと変性セラックとの配合比を変えた場合の振動板１の特性変化について説明する。（表３）に示すサンプルＤからサンプルＪは、すべてセラック３Ａと天然繊維２Ａのみで製作した振動板である。サンプルＤからサンプルＩは、変性セラックと未変性セラックとの混合溶液を抄紙体へ塗布している。なお、サンプルＪの振動板１の樹脂３は、変性セラックのみである。なお、これらのサンプルは、サンプルＢと同じ製造方法によって作製されている。また、セラック３Ａの配合比率もサンプルＢと同一である。

そして、これらのサンプルの弾性率と内部損失の値を測定している。その結果、（表３）に示すように、未変性セラックの含有率が増加するにしたがって、振動板１の弾性率が大きくなっている。一方、変性セラックの含有率が増加するにしたがって、振動板１の内部損失が大きくなっている。

特に、未変性セラックよりも変性セラックを多く含む場合に、振動板の内部損失を大きくする効果が大きいことがわかる。

次に、振動板１の他の例の製造方法について簡単に説明する。図６に示すように、予備成形物１５は、抄紙工程１３Ａにおいて、天然繊維２Ａと粉状のセラックとを混ぜて、抄紙して製作してもかまわない。この場合、予備成形工程１３には、塗布工程１３Ｂを設ける必要がないので、生産性が良好である。なお、粉状のセラックの粒径は１マイクロメートル以上、５００マイクロメートル以下とすることが望ましい。セラックの粒径が、１マイクロメートル未満である場合、粉状のセラック同士の凝集力が大きくなり、水中にセラックを均一に分散させることが困難である。また、粉状のセラックの粒径が、５００マイクロメートルを超えると、加熱プレス時に樹脂が溶融されにくくなり、十分な補強効果を得られないだけではなく、分散不良や外観不良を招く虞がある。

図８は、本実施の形態における移動体装置の概念図である。移動体装置は、たとえば、自動車３１である。自動車３１は、本体部３２、ラウドスピーカ２１を含んでいる。また、本体部３２には、ドア３３を含んでもかまわない。さらに、自動車３１は、ミラーハウジング３４を含むことが好ましい。ミラーハウジング３４は本体部３２の外周の側面部に設置されている。さらに、自動車３１には、さらにエンジンあるいはモータ、タイヤなどの駆動部を含むことが好ましい。そして、本体部３２は、駆動部が発生する動力によって移動する。

ラウドスピーカ２１は、本体部３２内に搭載できる。ラウドスピーカ２１は、たとえば、後方確認用のミラー３４Ａが収納されたミラーハウジング３４内などに収納することが好ましい。この場合、ラウドスピーカ２１は、ミラーハウジング３４内に収納されることによって、間接的に本体部３２内に搭載されている。そして、ラウドスピーカ２１は、警報音を出力し、歩行者にハイブリッド車や電気自動車などの車両の接近を警告できる。

この場合、ラウドスピーカ２１は雨水などに触れる場所に搭載されている。ところが、ラウドスピーカ２１にセラックが塗布された振動板１を用いた場合、振動板１は耐水性が良い。その結果、別途、振動板１へフッ素樹脂などをコーティングする必要がない。したがって、振動板１は軽いので、音圧レベルも大きい。この構成により、ラウドスピーカ２１から放出された警報音は、歩行者へ聞こえやすい。また、図１に示す磁気ギャップ２４Ａの磁束は、小さくてもかまわない。したがって、磁石２４Ｂを小さくできる。その結果、自動車３１を軽くすることに貢献できるので、自動車３１の燃費向上にも貢献できる。

以上のように、ラウドスピーカ２１は、自動車３１において、雨水に触れるような場所に設置することができる。したがって、ラウドスピーカ２１は、たとえば、ドア３３内や、エンジンルーム内、あるいはモータールーム内などにも収納することができる。

ラウドスピーカ２１の設置場所は、上記に限られない。たとえば、ラウドスピーカ２１は、天井、インパネ、サンバイザー、シート、リアトレイ等に組込むことができる。さらに、ラウドスピーカ２１は、ヘッドレスト、アームレスト、コックピット、ミラー、メータ、ステアリング、ピラー、ドア等に組み込むこともできる。なお、ラウドスピーカ２１は、カーオーディオ、あるいはカーナビゲーションの一部としても使用できる。

なお、移動体装置は自動車３１に限られない。移動体装置は、例えば、自転車、オートバイ、バス、電車、船舶や、飛行機等であってもかまわない。

本発明のスピーカ用の抄紙振動板は、電子機器や、移動体装置等に搭載されるスピーカに適用できる。

１ 振動板
１Ａ 表層部
１Ｂ 内層部
１Ｃ スキン層
２ 繊維
２Ａ 天然繊維
２Ｂ 補助繊維
３ 樹脂
３Ａ セラック
４ 強化材
１２ 叩解工程
１３ 予備成形工程
１３Ａ 抄紙工程
１３Ｂ 塗布工程
１５ 予備成形物
１６ 熱プレス工程
１７ 加工工程
２１ ラウドスピーカ
２２ エッジ
２３ フレーム
２４ 磁気回路
２４Ａ 磁気ギャップ
２４Ｂ 磁石
２４Ｃ ヨーク
２４Ｄ プレート
２５ ボイスコイル
３１ 自動車
３２ 本体部
３３ ドア
３４ ミラーハウジング
３４Ａ ミラー

Claims (25)

1. 天然繊維を含む繊維と、
   前記繊維に付着した天然物由来の熱硬化性の樹脂と、を含む、
   ラウドスピーカ用の振動板。
2. 前記樹脂はセラックである、
   請求項１記載の振動板。
3. 前記セラックは変性セラックである、
   請求項２記載の振動板。
4. 前記セラックは未変性のセラックである、
   請求項２記載の振動板。
5. 前記セラックは変性セラックと未変性セラックとの混合物である、
   請求項２記載の振動板。
6. 前記振動板は、前記セラックのスキン層が形成された表層部をさらに備えた、
   請求項２に記載の振動板。
7. 前記振動板は、前記スキン層に比べて前記セラックの充填度が小さい内層部を、さらに備えた、
   請求項６に記載の振動板。
8. 前記セラックの含有比率は、前記振動板の総重量に対して、１重量％以上、５０重量％以下である、
   請求項２記載の振動板。
9. 前記天然繊維のカナダ標準濾水度による叩解度は、２００ｍｌ以上、７００ｍｌ以下である、
   請求項１記載の振動板。
10. 前記天然繊維の長さは、０．８ｍｍ以上、３ｍｍ以下である、
    請求項１記載の振動板。
11. 前記振動板の密度は、０．２５ｇ／ｃｍ^３以上、１．００ｇ／ｃｍ^３以下である、
    請求項１記載の振動板。
12. 前記繊維は、カナダ標準濾水度による叩解度が２００ｍｌ以下である微細化天然繊維をさらに含む、
    請求項１記載の振動板。
13. 前記微細化天然繊維の含有比率は、前記繊維の総重量に対して、１ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下である
    請求項１２記載の振動板。
14. 前記天然繊維は竹繊維を含む、
    請求項１記載の振動板。
15. 前記竹繊維中のリグニン含有量は、２０重量％以下である、
    請求項１４記載の振動板。
16. 強化材をさらに含む、
    請求項１に記載の振動板。
17. 前記強化材は、マイカ、プラントオパール、金属繊維の少なくとも１つである、請求項１６記載の振動板。
18. 天然繊維を含む繊維と、前記繊維に付着した天然物由来の熱硬化性の樹脂とを含む振動板と、
    前記振動板の外周部が連結されたエッジと、
    前記エッジの外周部が連結されたフレームと、
    前記フレームの下端に設けられ、磁気ギャップを備えた磁気回路と、
    第１端側が前記振動板へ固定され、かつ第２端側が前記磁気ギャップに挿入されたボイスコイルと、を備えた、
    ラウドスピーカ。
19. 移動可能な本体部と、
    前記本体部に搭載された請求項１８に記載のラウドスピーカと、を備えた、
    移動体装置。
20. 前記本体部は、前記ラウドスピーカが収納されたドアを有する、
    請求項１９に記載の移動体装置。
21. 前記本体部の外周側面に設けられたミラーハウジングと、
    前記ミラーハウジングに収納されたミラーと、をさらに備え、
    前記ラウドスピーカは、前記ミラーハウジングに収納されることで、間接的に前記本体部に搭載された、
    請求項１９に記載の移動体装置。
22. 天然繊維を含む繊維と天然物由来の熱硬化性の樹脂とを含む予備成形物を作製するステップと、
    前記予備成形物を熱プレスし、前記樹脂を硬化するステップと、
    を備えた、
    ラウドスピーカ用の振動板の製造方法。
23. 前記予備成形物を作製する際には、前記繊維を抄紙した後で、前記樹脂を塗布する、
    請求項２２に記載の振動板の製造方法。
24. 前記樹脂を塗布する際には、アルカリ水またはアルコールに前記セラックを解かした溶解液を前記予備成形物へ塗布する、
    請求項２３に記載の振動板の製造方法。
25. 前記予備成形物を作製する際には、前記繊維と前記樹脂とを混ぜて抄紙する、
    請求項２２に記載の振動板の製造方法。

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