JP4720583B2 - スピーカ用振動板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は各種音響機器に使用されるスピーカにおける振動板の製造方法に関する。

従来、パルプ材料を抄紙して形成した紙振動板や、樹脂材料を射出成形して形成した樹脂振動板がスピーカ用振動板の主流である。

紙振動板の物性を調整するためにアラミド繊維などを混抄した振動板があるが、このような振動板は耐湿性、耐水信頼性に劣るという紙特有の欠点がある。またこのような振動板は、抄紙という非常に多くの工程を必要としなければ得られない。一方、樹脂振動板は、耐湿性、耐水信頼性を有し、外観も優れ、生産性や品質安定性も良好である。その反面、樹脂特有の画一的な物性値しか確保できないため、スピーカとしての特性、音質の調整範囲が非常に狭くなる。そのため、これら両振動板の各々の特徴を活かすよう使い分けてスピーカが開発されている。次に従来の樹脂振動板の製造方法を図３により説明する。

図３は、従来の射出成形による樹脂製のスピーカ用振動板の製造方法を示すプロセスチャートである。まず樹脂材であるポリプロピレン（以下、ＰＰ樹脂と略す）１４を、マイカなどの強化材入りＰＰ樹脂１５とドライブレンドする。次にこのようにして作製されたマスターバッチ１６をペレット化する。そして得られたマスターバッチペレット１７を射出成形機に投入する。

射出成形機内では、投入されたマスターバッチペレット１７を加熱して溶融させ、押出し機により振動板の成形金型内に射出し、この射出したＰＰ樹脂を冷却固化して、成形金型から取り出す。以上の射出成形工程により、ＰＰ樹脂などに代表される樹脂振動板１９が製造される。

これらの射出成形による樹脂材料の種類としては、ＰＰ樹脂などの単一材料が一般的によく使用されている。このほか、振動板としての物性値の調整、すなわちスピーカとしての特性や音質の調整を目的として、種類の異なる樹脂を混合したブレンドタイプの振動板も存在している。ブレンドタイプの振動板を製造する際には、必要な種類の樹脂ペレットを粉砕機により粉砕してその配合比率を設定し、ドライブレンドにより混合して使用している（例えば、特許文献１）。
特開平１−２４８９００号公報

最近、音響機器や映像機器などの電子機器の飛躍的に性能向上に伴い、これら電子機器に使用されるスピーカの性能向上も市場より強く要請されている。そのため、スピーカの性能を向上する上で、音質を決定する大きなウエイトを占める振動板の高性能化が必要不可欠である。最近、特に品質の安定化や耐水信頼性、さらにはデザインの多様性の観点より樹脂振動板の人気が高い。しかしながら前述のように樹脂振動板は樹脂としての材料物性値の範囲内でしかスピーカとしての特性、音質の調整ができず、画一的な音づくりしかできない。よって、市場要求に応えて多様な音づくりや微調整を実現することは困難である。

そのため、樹脂と化学繊維とを混合することがその解決策として考えられる。

本発明は上記の課題を解決するものであり、樹脂と化学繊維との馴染みを良くして分散性を向上させ、射出成形により得られ、化学繊維の特長を有するスピーカ用振動板を提供することを目的とする。すなわち、音質の調整の自由度が大きく、耐湿性、耐水信頼性を確保でき、着色可能で外観も優れたスピーカ用振動板を高い生産性で安定して提供するものである。

上記目的を達成するために本発明のスピーカ用振動板の製造方法は、化学繊維の原糸を、水中を通して切断して長さを調整された化学繊維を得るステップと、化学繊維の水分と顆粒状の樹脂を置換して複合材を得るステップと、この複合材を射出成形するステップとを有し、化学繊維の水分は、この化学繊維の長さ調整ステップで含まれる水分であることを特徴とする。この製造方法により、樹脂と化学繊維との馴染みが良化され、互いに均一に分散する。この振動板を用いたスピーカでは音質の調整の自由度が大きく、耐湿性、耐水信頼性を確保でき、外観も優れたものとすることができる。

本発明によれば、音質の調整の自由度が大きく、耐湿性、耐水信頼性を確保でき、外観も優れた振動板とそれを用いたスピーカが得られる。

本発明における第１の発明は、化学繊維の原糸を、水中を通して切断して長さを調整された化学繊維を得るステップと、化学繊維の水分と顆粒状の樹脂を置換して複合材を得る複合化ステップと、この複合材を射出成形する成形ステップとを有し、化学繊維の水分は、この化学繊維の長さ調整ステップで含まれる水分であることを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。この製造方法により、樹脂と化学繊維との馴染みが良化され、互いに均一に分散する。この振動板を用いたスピーカでは音質の調整の自由度が大きく、耐湿性、耐水信頼性を確保でき、外観も優れたものとすることができる。

このように射出成形を用いることにより、プレス成形に比べ歪の少ない振動板が得られる。

そして、化学繊維の長さ調整ステップから引き続き複合化ステップを行うことにより、複合化ステップでの二次凝集が抑制され顆粒状の樹脂と化学繊維との分散性が向上する。

本発明における第２の発明は、第１の発明において、化学繊維としてアラミド繊維を用いることを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。アラミド繊維を用いることにより高弾性率、高内部損失を有した振動板が得られる。

本発明における第３の発明は、第２の発明において、アラミド繊維の繊維長を０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下としたことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。６ｍｍより長くなると均一分散が困難となる。また、アラミド原糸を０．３ｍｍ未満に切断するのは困難であり、コストアップにもつながる。このためアラミド繊維の繊維長は０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることが好ましい。

本発明における第４の発明は、第３の発明において、アラミド繊維の繊維長をさらに３ｍｍ以下としたことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。このようにすることで溶融状態でも流動性が確保でき、射出成形にて得られるスピーカ用振動板の面厚を０．３ｍｍより薄くすることができる。

本発明における第５の発明は、第１の発明において、樹脂としてポリプロピレンを用いることを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。ポリプロピレンを使用することで、安価で高い生産性を確立することができる。

本発明における第６の発明は、第１の発明において、複合化ステップにて化学繊維と樹脂とを加熱乾燥することを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。この方法では化学繊維に含まれる水分が蒸発し、同時に顆粒状の樹脂が熱溶融して水分と樹脂とが置換する。そのため樹脂と化学繊維との絡みが向上し、馴染みが良化して効率よく複合化する。

本発明における第７の発明は、第１の発明において、複合化ステップにて樹脂と化学繊維との少なくともいずれかの表面を有機珪素化合物で処理することを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。このように有機珪素化合物を用いることにより樹脂と化学繊維との結着性をより強固にできる。

本発明における第８の発明は、第１の発明において、複合化ステップの前に、樹脂と化学繊維との少なくともいずれかの表面を有機珪素化合物で処理することを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。このようにしても樹脂と化学繊維との結着性をより強固にできる。

本発明における第９の発明は、第１の発明において、複合化ステップにより得られた複合材を再ペレット化する再ペレット化ステップをさらに設けたことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。このように再ペレット化により複合材を混練し、化学繊維と樹脂との複合ペレットを得てから射出成形機に投入することで樹脂と化学繊維との馴染みがさらに良好になる。

本発明における第１０の発明は、第１の発明において、複合化ステップにて、強化材、希釈樹脂、流動性改質材、着色材の少なくともいずれかを混入することを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。このような材料を混入させることによりそれぞれ、振動板の剛性向上、特性の微調整、薄型化、外観色の設定ができる。

本発明における第１１の発明は、第１の発明において、成形ステップの前に、強化材、希釈樹脂、流動性改質材、着色材の少なくともいずれかを複合材に混入することを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。これらの材料は、複合化ステップで混入する以外に、成形ステップの前に混入してもよい。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態におけるスピーカ用振動板の製造方法を示すプロセスチャートである。以下、図面を参照しながら製造方法の各ステップについて説明する。

Ａステップでは、樹脂材料であるポリプロピレン（ＰＰ樹脂）ペレット１を粉砕機により粉砕し、ＰＰ樹脂の顆粒２を得る。一方、Ｂステップではアラミド原糸３を水中に通して所定の繊維長に切断してアラミド繊維４を得る。

ここで、アラミド繊維４の繊維長は０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることが好ましい。６ｍｍより長くなると均一分散が困難となる。また、アラミド原糸３を０．３ｍｍ未満に切断するのは困難であり、コストアップにもつながる。なおＢステップにおいて、アラミド繊維４の繊維長は必ずしも同一に調整する必要はない。例えば繊維長０．３ｍｍ以上１ｍｍ未満の短繊維と繊維長１ｍｍ以上６ｍｍ以下の長繊維とを組み合わせてもよい。上記のように長繊維と短繊維とを組み合わせたアラミド繊維４を使用することにより、振動板の共振を和らげることになり、細かい音質調整が可能となる。なお、好ましくはアラミド繊維４の繊維長は３ｍｍ以下が好ましい。３ｍｍより長いと流動性が低下して後述するＥステップでの射出成形にて得られるスピーカ用振動板の面厚を０．３ｍｍより薄くすることが困難になる。

次に、Ｃ１ステップで、顆粒２とアラミド繊維４とをミキサーにより複合化する。Ｂステップでアラミド繊維４の繊維長が調整されているのでＣ１ステップの複合化時に顆粒２とアラミド繊維４との分散性と成形時の外観とが良好になる。

また、Ｃ１ステップでは、Ａステップで得られた顆粒２とアラミド繊維４に含まれる水分とを置換させる。このような方法により互いの馴染みが良くなり複合化する。

なお、置換する水分はＢステップでアラミド原糸３を切断する際に含まれる水分である。Ｃ１ステップで用いるアラミド繊維４として、例えば既に繊維長を調整され、一旦乾燥された後、加湿された材料を用いてもよいが、Ｂステップから引き続きＣ１ステップを行うことが好ましい。これにより、Ｃ１ステップでの二次凝集が抑制され顆粒２とアラミド繊維４との分散性が向上する。

このように水分と顆粒２とを置換するための好ましい方法は、加熱乾燥による複合化である。すなわち顆粒２とアラミド繊維４とをミキサーに投入して加熱乾燥させる。この方法ではアラミド繊維４に含まれる水分が蒸発し、同時に顆粒２が熱溶融して水分とＰＰ樹脂とが置換する。そのためＰＰ樹脂とアラミド繊維４との絡みが向上し、馴染みが良化して効率よく複合化する。

このような方法により、ＰＰ樹脂とアラミド繊維４との馴染みが良化し、均一分散した複合材６が得られる。

次に、Ｅステップにて射出成形機により熱をかけながら複合材６を金型の内部に射出して振動板１３を得る。そして振動板１３を冷却固化して金型から取り出す。以上のようにして、ＰＰ樹脂とアラミド繊維４との馴染みが良化し、均一分散した振動板１３が得られる。

なお、Ｃ１ステップにて、有機珪素化合物５を添加して顆粒２とアラミド繊維４との少なくともいずれかの表面を処理し、ＰＰ樹脂とアラミド繊維４との結着性をより強固にしてもよい。なお、有機珪素化合物５はＣ１ステップの前に添加してもよい。

有機珪素化合物５にはいわゆるアミノシラン系カップリング剤、または炭素数が６以上の加水分解性長鎖アルキルシランが望ましい。アミノシラン系カップリング剤としては、例えばＮ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシランや３−アミノプロピルトリエトキシシランを用いることができる。加水分解性長鎖アルキルシランとしてはヘキシルトリメトキシシランやデシルトリメトキシシランを用いることができる。

（表１）にＰＰ樹脂にアラミド繊維４を１０重量％混入したとき、有機珪素化合物５としてアミノシラン系カップリング剤を添加したとき、および有機珪素化合物５として加水分解性長鎖アルキルシランを添加したときのＰＰ樹脂の物性を比較した結果を示す。

（表１）から明らかなように、本実施の形態による製造方法で得られる材料はＰＰ樹脂より弾性率、内部損失とも高く、スピーカ用振動板材料としては極めて有効である。

また、Ｃ１ステップにて加熱乾燥によりＰＰ樹脂とアラミド繊維４とを複合化する場合、アラミド繊維４の比率が５０重量％以下であることが望ましい。アラミド繊維４の比率が５０重量％を越えると置換する水分が多くなる。そのため、ＰＰ樹脂の顆粒２を熱溶融させてアラミド繊維４の水分と置換させる時間が長くなり、生産性が低下する。

なお、図２のプロセスチャートに示すように、射出成形前に複合材６をペレット成形機により再度ペレット化するＣ２ステップをＣ１ステップの後に設けてもよい。このようにＣ２ステップにより複合材６を混練し、アラミド繊維複合ペレット７を得てから射出成形機に投入することでＰＰ樹脂とアラミド繊維４との馴染みがさらに良好になる。すなわち、アラミド繊維４のＰＰ樹脂への分散性がさらに向上する。

さらに、Ｃ２ステップまたはその後に、マイカなどの強化材８、希釈樹脂９、流動性改質材１０または着色材１１を混入するＤステップを追加してもよい。この製造方法により、以下に示すような効果が現れる。

強化材８を混入すれば振動板２３の剛性が向上する。ＰＰ樹脂からなる希釈樹脂９を混入すればＰＰ樹脂とアラミド繊維４との配合調整により特性を微調整することができるため、それぞれに応じたスピーカ特性や音質を確立させることができる。流動性改質材１０を混入すれば、同じ射出圧力または同じ射出速度の条件で金型への材料の注入が容易になる。そのため、薄肉の振動板２３または形状の自由度の大きい振動板２３を射出成形することができる。着色材１１を混入すれば振動板２３の外観色を自由に設計できるため、デザイン性の優れた振動板２３を提供することができる。強化材８、希釈樹脂９、流動性改質材１０、着色材１１は組み合わせて混入してもよい。

強化材８には、例えばマイカ、グラファイト、タルク、セルロース繊維を単独または組み合わせて用いることができる。流動性改質材１０には例えばアミノ基を有する脂肪酸を用いることができる。着色材１１には射出成形の温度で変質しない一般的な色素材料を用いることができる。

なお、ＤステップはＣ１ステップと同時に行ってもよい。Ｃ１ステップとＣ２ステップとの間に行ってもよい。ＤステップでＰＰ樹脂以外の希釈樹脂９を用いてポリマーブレンドしてもよい。

またＥステップでは射出成形を適用しているが、これに限定されない。ＰＰ樹脂やアラミド繊維４などを含む複合材６を用いて、例えば溶液キャスティング法により作製したシートを金型で上下からプレスして振動板１３、２３を成形してもよい。しかしながら振動板１３、２３が薄い場合には、射出成形を適用する方が歪を生じにくく好ましい。

以上のように、本実施の形態による製造方法により、ＰＰ樹脂とアラミド繊維４との馴染みが良化し、両者が均一分散した振動板１３、２３を得ることができる。この振動板を用いたスピーカは特性、音質の調整の自由度が大きく、耐湿性、耐水信頼性を確保でき、外観も優れたものとすることができる。また、アラミド繊維４の特長である高弾性率、高内部損失も確保できる。また、高い生産性で安定して振動板を製造することができる。

本実施の形態では振動板１３、２３を構成する樹脂としてＰＰ樹脂を用いているが、これに限定されずポリエチレンやエチレン・プロピレン共重合体など、オレフィン樹脂をはじめとする他の熱可塑性樹脂を用いてもよい。ただし、ＰＰ樹脂を使用することで、安価で高い生産性を確立することができる。また本実施の形態では振動板１３、２３を構成する化学繊維としてアラミド繊維を用いているが、これに限定されずポリエチレンテレフタレートやナイロンなど他の化学繊維を用いてもよい。繊維材料はスピーカの用途や要求特性に応じて選択すればよい。ただし、アラミド繊維を用いることにより高弾性率、高内部損失を有した振動板が得られる。

本発明によるスピーカ用振動板の製造方法では、水分と樹脂とを置換し、樹脂と化学繊維との馴染みを良化して、樹脂と化学繊維とを均一分散させる。この振動板を用いたスピーカは音質の調整の自由度が大きく、耐湿性、耐水信頼性を確保でき、外観も優れたものとなる。このように本発明の製造方法は、高性能なスピーカを製造することができるので、その工業的価値は非常に大きい。

本発明の実施の形態におけるスピーカ用振動板の製造方法を示すプロセスチャート 本発明の実施の形態におけるスピーカ用振動板の他の製造方法を示すプロセスチャート 従来のスピーカ用振動板の製造方法を示すプロセスチャート

符号の説明

１ ポリプロピレン（ＰＰ樹脂）ペレット
２ （ポリプロピレン（ＰＰ樹脂）の）顆粒
３ アラミド原糸
４ アラミド繊維（化学繊維）
５ 有機珪素化合物
６ 複合材
７ アラミド繊維複合ペレット
８ 強化材
９ 希釈樹脂
１０ 流動性改質材
１１ 着色材
１３，２３ 振動板
１４ ポリプロピレン（ＰＰ樹脂）
１５ 強化材入りポリプロピレン（ＰＰ樹脂）
１６ マスターバッチ
１７ マスターバッチペレット
１９ 樹脂振動板

Claims (11)

1. 化学繊維の原糸を、水中を通して切断して長さを調整された前記化学繊維を得るＢステップと、化学繊維の水分と顆粒状の樹脂とを置換して複合材を得るＣ１ステップと、前記複合材を射出成形するＥステップと、を備え、前記化学繊維の前記水分は、前記Ｂステップで含まれる水分であるスピーカ用振動板の製造方法。
2. 前記化学繊維はアラミド繊維である請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
3. 前記アラミド繊維の繊維長が０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下である請求項２記載のスピーカ用振動板の製造方法。
4. 前記アラミド繊維の繊維長は３ｍｍ以下である請求項３記載のスピーカ用振動板の製造方法。
5. 前記樹脂はポリプロピレンである請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
6. 前記Ｃ１ステップにて前記化学繊維と顆粒状の前記樹脂とを加熱乾燥する請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
7. 前記Ｃ１ステップにて、前記樹脂と前記化学繊維との少なくともいずれかの表面を有機珪素化合物で処理する請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
8. 前記Ｃ１ステップの前に、前記樹脂と前記化学繊維との少なくともいずれかの表面を有機珪素化合物で処理するステップをさらに備えた請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
9. 前記Ｃ１ステップにより得られた前記複合材を再ペレット化するＣ２ステップをさらに備えた請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
10. 前記Ｃ１ステップにて、強化材、希釈樹脂、流動性改質材、着色材の少なくともいずれかを混入する請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
11. 前記Ｅステップの前に、強化材、希釈樹脂、流動性改質材、着色材の少なくともいずれかを前記複合材に混入するＤステップをさらに備えた請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。

Images