JP4782143B2 - 拡声器のプラスチックコーンボディ - Google Patents

Description

（優先権の主張）
本出願は、米国特許出仮願第６０／６２９，９０７号（２００４年１１月２２日出願）優先権の利益を主張するものであり、該出願は本明細書において参考として援用される。

（技術分野）
本発明は、拡声器に関し、より詳しくは、拡声器のプラスチックコーンボディに関する。

拡声器コーンは、あらゆる中音域および低音域の拡声器の周知の部品である。さらに、望ましい拡声器コーンボディが、十分に高い剛性と最小化された重量を有するものであるということは周知である。これは、剛性対重量比として公知である。比弾性率、Ｙｓ＝Ｙｅ（ヤング係数）／比重は、代替的な材料および組成を比較しランク付けするための有益な性能指数として定義される。

今日の拡声器コーンボディの多くは、紙で作られている。不幸にして、紙製コーンボディは、湿度の問題を提示し得る。さらに、紙製コーンボディの製造許容誤差は、望ましくないほどに大きい。

一部のコーンボディは、ポリプロピレンで作られ、射出成形によって作られ得る。添加物を加えないアンフィルド（ｕｎｆｉｌｌｅｄ）ポリプロピレンに関しては、湿度および反復性の問題が小さくなり得るが、そのようなコーンボディは、非補強のポリプロピレンの比較的小さな係数のために、なおも比較的低い剛性対重量比を示す。ポリプロピレンの中に滑石のようなフィラー補強材を組み込むことは、その剛性（曲げ係数）を改良するが、射出成形の間の塑性流動を減らす。従って、薄壁部を有する比較的大きなコーンボディの射出成形は困難である。さらに、そのようなフィラーは材料の比重を大きくし、設計されるコーンの重量も大きくなる。従って、十分な剛性特性を得るためには、コーンボディの重量は、最適音響性能にとって望ましくないほどに大きくなり得る。

本発明は、ベース担体材料およびナノフィラーを含んで成形される拡声器プラスチックコーンボディを開示する。ナノフィラーは、多数の処理および拡声器コーンボディの音響的に関係する特性を調節するための所定の重量パーセントで、ベース担体材料と混合され得る。ナノフィラーの重量割合の調節は、剛性対重量比および減衰に影響する音響的関連特性の調節を有利にも可能とする。

ベース担体材料とナノフィラーとの両方の特性により、さもなければ相互に対立する処理可能性、コーンボディの低重量、最適化された剛性、および最適化された音響的減衰のゴール間で、妥協点が維持され得る。処理可能性は、薄壁コーンの製造可能性の改良を達成するための流動特性の改良を含む。従って、ベース担体材料の中のナノフィラーの重量割合が増大するにつれて、コーンボディの重量を実質的に増大させることなく、剛性は増大され得、音響的減衰は減少され得る。コーンボディの重量における実質的な増大が無いことは、ベース担体材料内のナノフィラーの効果的添加特性によるものである。比較的小さな重量割合のナノフィラーは、剛性における比較的大きな割合の変化、および等価な剛性での比較的大きな減衰を提供し得る。従って、プラスチックコーンボディにおける競合する特性を最適化するという要求の間で、妥協バランスが達成され得る。

ナノフィラーは、ベース担体材料の中に分散されるナノ粒子またはガスである形態（ｆｅａｔｕｒｅ）を含み得る。形態は、ナノメートルの大きさの粒子、および／またはナノメートルの大きさの構造であり、それらはベース担体材料の中に分散される。出来上がるナノ複合物材料は、コーンボディの中に成形され得る。

コーンボディは、射出成形のような成形処理を使用して、比較的薄い側壁で成形され得る。従って、コーンボディ部分を成形するために使用されるツールは、比較的小さい許容誤差を含み得る。ベース担体樹脂とナノ材料との組み合わせは、そのような比較的小さい許容誤差を満たす十分に低い粘性（適切なせん断速度）を有利に所有し得る。ベース担体樹脂とナノ材料との喜ばしい組み合わせは、所望の処理および音響的特性と矛盾することなしに、ナノ材料の重量パーセントの範囲を通じて十分に低い粘性を提供し得る。ベース担体材料の比較的高い流動特性および比較的低い比重は、ナノ材料の添加によって顕著には損なわれ得ない。さらに、ナノ材料、および所望の処理および音響的結果を達成するためにベース担体材料に添加される比較的小さい重量割合のナノ材料に含まれ得るシアシニング（ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ）特性は、粘性について有利な影響を有し得る。従って、薄壁部における満足できる型充填性能が維持され得、一方で望ましい剛性対重量比および音響減衰特性がなお維持される。

本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図および詳細な説明を検討することによって当業者に明らかとなる。本説明に含まれるそのようなさらなるシステム、方法、特徴、および利点の全ては、本発明の範囲内であり、特許請求の範囲によって保護されるということが意図されている。

本発明は、以下の図面および説明を参照してよりよく理解され得る。図におけるコンポーネントは必ずしもスケールに従わず、本発明の原理を示すことに重きを置く。さらに、図においては、同じ参照数字は様々な図にわたり対応する部分を表す。

本発明は、プラスチックおよびプラスチック適合材料から作られる拡声器コーンを提供し、改良された剛性対重量比および等価な材料剛性での比較的高い材料減衰を通じて拡声器の性能を改良する。さらに、後に説明される拡声器コーンの製造処理は、製造され得る実際のコーンの形状および大きさの範囲を広げ得る。詳細には、拡声器コーンは、剛性対重量比を最大化する所定の材料混合による射出成形、および／または熱成形によって成形され得る。さらに、コーンは、比較的薄いウォールセクションを有し得る。コーンボディはプラスチックおよびプラスチック適合材料から作られるので、原材料は比較的経済的であり得、製造は合理化され得、反復性が改良され得る。

以下の実施例は、材料および処理の技術のある組み合わせを用い、該技術は、拡声器コーンの製造のために一致して有益に使用され得、一方では望ましい音響性能を有するコンポーネントを生ずる。プラスチックによる拡声器コーンの製造において、音響性能に重要な意味を有する２つの普遍的な分野は、材料と処理である。拡声器の音響性能の程度またはレベルは、拡声器と関連する多数の動く部分および動かない部分の共同動作と関係する。

図１においては、実施例の拡声器１００は、支持フレーム１０２およびモータ組立部１０４を含み得るということが示される。フレーム１０２は、フレーム１０２の主要部から外向きに広がるリップ１０６を含み得る。モータ組立部１０４は、バックプレートまたはセンターポール１０８、永久磁石１１０、および空隙１１４を介して実質的に均一な磁場を提供するフロントプレートまたはトッププレート１１２を含み得る。ボイスコイルフォーマ１１６は、磁場内のボイスコイル１１８を支持し得る。一般的に言えば、動作の間、拡声器１００によって変換されるべきプログラムマテリアルを表す電気信号を供給する増幅器１２０からの電流が、ボイスコイル１１８を駆動する。ボイスコイル１１８は、空隙１１４の中で軸方向に往復運動するようにそれ自身を往復励起する。空隙１１４でのボイスコイル１１８の往復運動は、拡声器１００によって変換されるプログラムマテリアルを表す音を生成する。

拡声器１００は、コーン１２２も含み得る。コーン１２２の頂端は、モータ組立部１０４の外側に位置するボイスコイルフォーマ１１６の端に付着され得る。コーン１２２の外端は、サラウンドまたはコンプライアンス１２４に連結され得る。サラウンド１２４は、フレーム１０２に対して外周で付着され得る。上述のように、フレーム１０２は、リップ１０６も含み得、リップ１０６は、面または拡声器の筺体の中などの所望の位置に、拡声器１００の取り付けをサポートするように使用され得る。

スパイダー１２８は、スパイダー１２８の外周でフレーム１０２に連結される。スパイダー１２８は、ボイスコイルフォーマ１１６が付着される中央の開口１２６を含み得る。サラウンド１２４およびスパイダー１２８を含むサスペンションは、ボイスコイル１１８を拘束して空隙１１４の中で軸方向に往復運動させる。さらに、拡声器１００は、センターキャップまたはダストドーム１３０を含み得、それは、ほこりまたは他の細かなものがモータ組立部１０４の中に入らないように設計される。

拡声器１００は、対の拡声器端子１３２を含み得る。拡声器端子１３２は、拡声器１００のために正および負の端子を提供し得る。限定する意味ではなく、一般的な、拡声器端子１３２と対のボイスコイルワイヤ１３４との間の電気的接続を完成させるメカニズムが、図１において示される。ボイスコイルワイヤ１３４は、コイルフォーマ１１６の側面に対して施され、中央の開口１２６、およびコイルフォーマ１１６とコーン１２２の頂端との交差部を通過し得る。さらに、その後ボイスコイルワイヤ１３４は、コーン１２２の面１３６を横切って対の接続ポイント１３８まで施され得る。対の接続ポイント１３８において、ボイスコイルワイヤ１３４は、対のフレキシブルな導線１４０に接続され得る。対のフレキシブルな導線１４０は、拡声器端子１３２と接続され得る。対のフレキシブルな導線１４０は、金属のリッツ線または任意の他の適切な導電性材料から作られ得る。ボイスコイルワイヤ１３４は、電気的に絶縁性の接着剤または任意の他の適切な接続材料を用いて、コーン１２２の面１３６に固定または付着され得る。

図１に示される拡声器１００は、概ね円形の、フレーム１０２、コーン１２２、およびサラウンド１２４を用いて示されている。正方形、楕円形、長方形などで成形された拡声器のような異なる形状の拡声器も使用され得る。さらに、上述の拡声器１００を成形するために使用されているコンポーネントは、限定としてではなく、例示的な意味で見られるべきである。他のコンポーネントが拡声器１００を作るために使用され得る。

図２は、第１拡声器２０２および第２拡声器２０４を含む実施例の拡声器筺体２００である。第１拡声器２０２はツイータ、つまり約５ｋＨｚ〜約２５ｋＨｚのような高周波数範囲で動作可能な高周波数ドライバである。第２拡声器２０４は、約１００ｋＨｚ〜約６ｋＨｚのような中間周波数範囲で動作可能なミドルレンジの拡声器である。第２拡声器２０４はコーンボディ２０６を含む。他の実施例においては、任意の他の大きさおよび／または周波数範囲の拡声器が、対応するコーンボディ２０６を含むように構築される。

１つの実施例においては、コーンボディ２０６は、ポリプロピレンのようなプラスチックから成形され得、それは、フィラーを含むが、そのようなナノ構造のフィラー材料は、適切な条件の下では「ナノ構造材料」、「ナノフィラー」、および「ナノ材料」と言い換えられ得るが、本明細書においては、ナノメートルサイズの少なくとも１つの寸法を有する材料として定義される。ナノメートル（ｎｍ）は１０^−９メートルであり、従って、ナノメートルサイズの範囲は、約１ｎｍ〜９９９ｎｍを含む。ナノ構造フィラー材料は、その性質において、自然のもの、加工されたもの、合成したもの、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。押し出し成形されたか、あるいはナノ構造フィルタ材料と組み合わされたポリプロピレンのような、ベースまたは担体のプラスチックは、ナノ複合、ナノフィルド（ｎａｎｏ−ｆｉｌｌｅｄ）組成物、ナノフィルド材料、ナノフィルド樹脂、およびナノ複合組成物として言い換えられ得る。

相対的に低重量のコーンボディを維持したままでのコーンボディの剛性および減衰の特性の改良は、そのようなコーンボディを用いて動作する拡声器に対して音響的利点を提供し得る。改良された減衰は、音響反射および拡声器のコーンの他の望ましくない振動を消去し得る。改良された剛性は、拡声器の通過帯域の周波数範囲の拡張を提供する。低重量は、音を生成するために振動させられる質量を減らすために、拡声器の応答特性を向上させ得る。剛性、重量、および減衰の特性は、すべてが拡声器の向上された性能を提供し得るが、１つ以上の特性（またはパラメータ）における改良は、１つ以上の別の特性の好ましさにおける悪化を招き得る。これらの相反する目標のために、材料の選定、コーンボディの設計、および製造処理は、音響性能上非常に大きな意味を有し得る。ベースまたは担体の材料の所定の重量パーセントおよびナノ複合体を成形するためのナノ構造フィラーの所定の重量パーセントの選択的組み合わせが、これらの相反する目標における最適な妥協の達成という結果になっている。

プラスチックにおけるナノ構造フィラーの含有は、ポリプロピレンだけ、または滑石、ガラス、炭酸石灰、珪灰石他のような標準的サイズの粒子フィラーを有するポリプロピレンから作られるコーンボディと比較したときには、改良された剛性対重量比および比較的高い比弾性率を提供し得る。図３は、比弾性率、つまりコーンボディの剛性における増大を示す実施例のグラフ３００であり、図は、ポリプロピレンのような担体またはベースの材料の中に２つの異なる処理によって混合されたナノ材料の、決定された重量パーセント（ｗｔ．％）を含む。示される実施例においては、ナノ材料はナノ粘土、担体材料は後に説明される高流動性ポリプロピレンである。第１曲線３０２は、後に説明されるような担体材料とのペレット混合であり、凝縮の方法でナノ材料の重量パーセントを増すことによって、比弾性率が大きくなることを表す。第２曲線３０４は、凝縮せずに担体材料と混和混合され得る、ナノ材料の重量パーセントを増すことによって、比弾性率が大きくなることを表す。

材料の比弾性率は、Ｙ_ｓ＝Ｙ_ｅ／比重として規定され得、実用的な重量効率の指標である。求められる剛性でのコーンの重さは、拡声器の応答および音出力に直接影響するので、Ｙ_ｓは、拡声器のコーンの設計および機能に対して重要である。図３において、第１曲線３０２は、ナノ材料の重量パーセントを何ら有さない選択された担体材料は、約３０３４ＭＰａの比弾性率を含むということを示す。さらに、第１曲線は、コーンボディに含まれるナノ材料の重量パーセントが０パーセントから１６パーセントに増大するときの、約３０３４ＭＰａから約４４１３ＭＰａへの比弾性率の増大を示す。第２曲線３０４は、約８重量パーセントナノ材料から約１２重量パーセントナノ材料の範囲にわたる、約５．３から約４６１９ＭＰａへの比弾性率の増大を示す。図３において、ナノ材料の重量パーセントの比較的小さな増大が、剛性の著しくかつ望ましい増大を提供する。示される重量パーセントおよび比弾性率の増大はただの実施例でしかなく、選択された重量パーセントのナノ材料を有する他の比弾性率の増大が達成可能である。図３は、ナノ材料の付加による比弾性率の改良をさらに示すために、例えば２０重量％の滑石が含有されたポリプロピレン共重合体（ＣＰＰ）であり得るコントロール材料３０６の比弾性率も示す。

機械的減衰もコーンボディ材料の望ましい特性である。材料特性を高める上で、非常に小さなフィラーが通常の大きさのフィラーよりもはるかに効果的であるので、例えば、剛性のような、等価な特性を有するポリマー組成物は、比較的少ないフィラー添加で作られ得る。そのようなフィラーの組成物は、「レジンリッチ（ｒｅｓｉｎ ｒｉｃｈ）」と言われ得る。全体の減衰（機械的エネルギを消失させる能力）は、存在する樹脂の体積割合に一部関係するので、そのようなレジンリッチ複合物は、改良された減衰を有し得、望ましいコーン材料を作り得る。コーンのアプリケーションを対象とするナノ材料の比弾性率および減衰特性は、動的機械的分析（ＤＭＡ）によって共に決定され得る。せん断弾性率のデータは、一定の低歪（線形粘弾性領域内で）および一定の周期でのねじり試験の間に採取され得る。後に説明されるＡＲＥＳレオメータのような実験器具がこの作業に対して適切である。

図４は、図３において比弾性率が表示されるのと同じ実施例のコーンボディ材料に対する、ナノ添加に対する減衰を示す実施例のグラフ４００である。図４においては、第１曲線４０２は、ペレット混合ナノ材料の範囲の約０重量パーセントから約１６重量パーセントにわたり、減衰の範囲が約０．０３６タンジェントデルタから約０．０３７タンジェントデルタであることを示す。第２曲線４０４は、化合物混合ナノ材料の範囲の約８％から約１２％にわたり、減衰の範囲が約０．０４５から約０．０５０であることを示す。その両方が比較的高い樹脂分を含み、それは、コントロール材料３０６を上回る減衰の改良という結果になった。従って、ナノ材料の付加は、コーンボディの剛性と減衰特性との両方に対して有利な効果を提供する。

コーンボディの比重と減衰との両方が、比較的小量のナノ材料によって著しく改良され得るので、ナノ複合材料（担体およびナノ材料）の比重は、担体それ自身の比重と実質的に同じのままである。図５は、ナノ材料の重量割合が増えるときの、図３および図４で表されたのと同じコーンボディ材料の重量の違いを示す実施例のグラフ５００である。図５においては、ナノ材料の割合が約０パーセントから約１６パーセントまでの範囲にあるときに、コーンボディの全重量は約６．５％だけ変化する。従って、ナノ材料の含有は、最適な音響性能を達成するコーンボディの製造における比較的低い剛性対重量比かつ比較的高い減衰係数という他の手段によっては相容れない目標、を救済し得る。

コーンボディは、型を使用する射出成形によって製造され得る。コーンコンポーネントの実用的な大きさおよび形状は、型の薄い壁部分において無理なく処理されるべきコーン材料の性能によって制限され得る。特定の樹脂の薄壁処理に対する限界および相対的な適合性は、特定のフィラーおよび担体の樹脂の組み合わせの粘性特性、フィラーの大きさに関連するフィラー効率、および存在し得る全てのフィラー全ｗｔ．％添加によって影響され得る。一般的には、所与のせん断速度での樹脂または樹脂およびフィラーの粘性が低いほど、成形処理は容易であり、所与の設計課題に対する処理ウィンドウは大きくなる。ナノフィルド材料は、等価な剛性を達成するための比較的小さいフィラー含有量要求と、射出成形処理の間溶融されるポリマーの比較的大きなシアシニング（ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ）との両方を通じて流動を改良する。

フィルド組成物においては、フィラーは、高分子工学の理論に従って、フィラーの体積割合に直接比例して粘性を増し得る。研究および実験を通して、ベース材料の比弾性率を増すうえにおいて、ナノフィラーは、従来のフィラーよりも重量ベースでは効果的であり得る、ということが決定されている。ナノフィラーの比較的低い重量％添加が、望ましい剛性を達成するために必要であり得る。従って、等価な剛性に対して補強された所与の担体樹脂に対しては、ナノフィラー添加による粘性増大は、標準的な大きさのフィラー粒子で観察される粘性増大よりも小さくなる。

後に説明されるように、射出成形におけるそれらのような高せん断環境においては、ナノフィルド組成物の溶融粘性は、せん断速度によって、従来のフィルド材料よりも急速に低下する。少なくともこれら２つの理由のために、ナノフィルド材料は、薄壁のコーンボディコンポーネントへの処理に対して、効果的に粘度が低く、かつより一層適切であり得る。

マイクロセルラ射出成形（ＭｕＣｅｌｌ）またはエクスパンセル（Ｅｘｐａｎｃｅｌｌ）のような他のナノフィラー材料の添加物および処理が、コーン成形を容易にするため、かつより高い比弾性率を提供するために、および／または他の手段によって減衰を改良するために使用され得る。ＭｕＣｅｌｌ処理は、溶融物が、型の空洞を充填する直前の、成形マシンのバレルの中にある間に、ベースポリマーに窒素または二酸化炭素の超臨界流体（ＳＣＦ）を注入する。充填直後に、ＳＦＣは自然に気化し、気−固分散（ｇａｓ−ｓｏｌｉｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が成形される。結果として、固体ポリマー組成物の中に分散されたガスから成る軽量の成形品が得られる。一般的に、剛性および重量の両方が低減されるが、釣り合う変化が、より高い材料比弾性率を助成する。また、混入される臨界流体は、ポリマー溶融物の粘性を一時的に低減し得、ポリマー溶融物が、射出の間、所与の型の空洞の中に比較的容易に流れ込むことを可能とする。

あるいは、エクスパンセルは、材料ベースの技術であり、混入された発泡性物質を有する重合体の添加物が、プラスチック成形ペレットに付加され、成形マシンのスクリューの搬送、加熱および混合の働きを通じてポリマー溶融物の中で分散された状態になる。混入された物質は、ディスクリートなエクスパンセル粒子の中で広がり、溶融したポリマー組成物が型の中に射出されるときに、それらの別々の独自性を保持するように構成される。従って、小さな「マイクロバルーン」が成形され、それは、成形されたかたまりの重量を減らし、成形されたかたまりの減衰特性を変える。材料の減衰と比弾性率との両方が増大され得る。

（高流動複合組成物）
本明細書において使用されるように、用語「流動粘性」は、ポリマーが流体の状態にあるときの流動に対するポリマーの抵抗を言う。せん断粘性は、定常せん断流の中でのせん断応力をせん断速度で割ったものとして、本明細書では定義される。粘性は、Ｎｓ／ｍ^２またはＰａ．ｓの単位で与えられ得る（これらの単位は、１Ｎｓ／ｍ^２＝１Ｐａとして等価である）。粘性に対して使用される代わりの単位はポアズであり、ここに、１０ｐｏｉｓｅ（ｇ／ｃｍ ｓ）＝１ｋｇ／ｍ ｓ＝Ｎｓ／ｍ^２＝１Ｐａ．ｓである。

薄壁のコーンボディを成形するための「高流動」複合組成物を識別し規定する上で、少なくとも２つの方法、せん断速度に対する粘性の決定およびメルトインデックスが有用である。せん断速度による材料溶融粘性の低下は、「チキソトロピー」または「シアシニング」として公知の、ポリマー溶融物の特徴的な流動特性である。シアシニングは、ポリマー溶融物によって一般に示され、ポリマーの流動性を評価するために設計された実験器具を用いて特徴付けられる。１つのそのような器具は、ＤｅｌａｗａｒｅのＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｍｐａｎｙの製品、ＡＲＥＳ動的機械的分析器（ＤＭＡ）である。特に、定温での粘性対せん断速度試験が、熱可塑性材料のシアシニング挙動を決定し、比較するために実施され得る。

１つの実施例においては、円錐と平板とのまたは平行板の試験装置の形状が使用され得、評価されるべきせん断範囲に依存して、定常せん断モードまたは動的せん断モードで動作され得る。比較的高いせん断速度、つまり約１ラジアン／秒以上の率は、動的試験で比較的容易に評価され得る。この試験モードにおけるせん断速度の単位は、ラジアン／秒であるが、一方で、定常せん断におけるせん断速度の単位は、秒の逆数の１／秒で報告される。どちらのモードにおいて生成されたデータであっても比例関係にあり得、Ｃｏｘ〜Ｍｅｒｔｚ関係の使用により相互に変換され得る。拡声器のコーンのような所定のコンポーネント部分に材料を射出成形するために使用される温度を代表する温度が、選択され得る。一般的に、粘性データは、約０．０１ラジアン／秒〜約１０００ラジアン／秒の（動的）せん断速度で集められ得るが、約１０ラジアン／秒より大きなせん断速度のデータが最も有益であり得る。

図６は、実施例のプラスチック材料に対する実施例の粘性データの両対数のプロット６００である。図６においては、示される曲線は、第１領域６０２と第２領域６０４とに分割され得る。

第１領域６０２で規定されるような低せん断速度では、粘性曲線は比較的フラットであり、それは、粘性曲線がせん断速度に対して比較的依存していないということを示し、溶融流動はニュートン流れ（Ｎｅｗｔｏｎｉａｎ）といわれる。第２領域６０４で規定されるような比較的高いせん断速度、約１０ラジアン／秒では、チキソトロピーまたはシアシニングが始まるので、粘性は、せん断速度の増大と共に指数的な割合で急速に低下する。この領域での溶融流動は「指数法則」流動挙動と呼ばれる。次に、シアシニングの相対的度合いは、この領域における対数粘性〜対数せん断速度曲線の勾配によって与えられる。指数法則流動は、数百ラジアン／秒から数千ラジアン／秒のせん断速度が起こり得る射出成形処理におけるポリマー溶融物の挙動を代表するものであり得る。

すでに検討したように、比較的高シアシニングの組成物は、拡声器コーンの薄壁射出成形にとって好適である。よって、好適な高流動組成物は、一定温度での射出成形処理の代表的なせん断速度で決定された組成物の粘性せん断速度曲線の勾配を、例えば、「指数法則」領域における従来の組成物の曲線の勾配と比較することによって、識別および説明され得るということになる。

特に、図６においては、比弾性率の増大および減衰と関連するナノ複合組成物も、滑石および粘土のような標準的な粒子のフィルド組成物と比較したときには、より大きなシアシニングを有する。さらに、シアシニング挙動の始まりは、比較的低いせん断速度で生じた。従って、ナノフィルド複合物と標準的なフィラーの複合物との粘性〜せん断速度曲線の交差が、比較的高いせん断速度で観察され得る（図７参照）。例えば、薄壁成形がこのように改良され、その結果として、拡声器２０４が十分に減衰され、高い比弾性率の高流動熱可塑性複合材料を含み得る。

溶融流動率法は、材料の流動し易さの指標であり、バレル内の溶融したサンプルに荷重が加えられたときに、所与の時間内にどれくらいの材料がダイスを通り押し出されるかを決定するために使用され得る。溶融流動率手法は、ＡＳＴＭ試験規格Ｄ１２３８において説明され、品質管理および技術規格の目的のために広く使用されている。

高流動複合組成物は、意図されるアプリケーションにとって適切な強度／重量比と、所望の厚さを有するコーンボディの射出成形を可能とするのに十分に低いままである、高せん断速度での粘性とを、好適に有する。例えば、高流動複合組成物は、望ましくは、射出成形によって多様な厚さを有する拡声器コーンの製造を可能とするように処方される。特に、高流動組成物は、射出成形による薄壁および比較的厚い壁の構造の成形を可能とする。薄壁構造は、構造を成形するために使用される射出流動経路と比較して小さな厚さを有し得る。薄壁射出成形は、約１００：１およびそれよりも大きいような、比較的大きな流動長さ対壁厚比を有するコンポーネントの射出成形を含む。「中音域」の拡声器コーンの薄壁部分は、約２５ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲の流動長さに対して、約０．５ｍｍ以下、好ましくは約０．１ｍｍと約０．５ｍｍとの間、より好ましくは約０．１５ｍｍと約０．３５ｍｍとの間であって、ここで、「約」とは公称値の＋／−５％を言う。

高流動複合組成物は、射出成形で使用される代表的な温度でのポリマー溶融粘性の測定によって識別され得る。例えば、ナノフィルドポリプロピレンに対しては、適用可能温度は約１７７℃〜約２３２℃、より可能性が高いのは約２０４℃〜２１８℃である。高せん断速度で比較的低い粘性を有する複合組成物が特に好ましい。複合材料の一部の実施例においては、後に説明されるように、特に薄壁構造の射出成形に対しては、望ましくは、高流動ポリマー担体が、せん断速度の関数としての粘性のより急速な低減を提供するために選択され得る。

ポリプロピレン組成物のレオロジー特性は、動的機械的分析器を使用して、約０．１ラジアン／秒〜１，０００ラジアン／秒の範囲内のせん断速度かつ約２１０℃での動的せん断粘性を測定することによって、特性化され得る。約１０ラジアン／秒および約５００ラジアン／秒での粘性は指数法則領域内にあり、それぞれはＶ１０およびＶ５００として表され得、２つの比はＶＳＲＲ（粘性せん断速度比）＝Ｖ１０／Ｖ１００として称せられる。ＶＳＳＲが指数法則領域における粘性せん断速度曲線の傾きであり、薄壁コーンボディ成形処理にとって望ましい高流動組成物を規定し識別する上で有用であるということに留意する。値が高いほど、材料の成形性能は優れている。薄壁ナノ複合コーンボディのための高流動ナノ複合ポリプロピレン組成物は、３を上回るＶＳＳＲ、より望ましくは６を上回る、最も望ましくは８を上回るＶＳＳＲを有し得、２１０℃かつ５００ｒａｄ／秒でのＤＭＡによる動的せん断粘性は、望ましくは約５０００ポアズよりも小さく、より望ましくは約３０００ポアズよりも小さい。

図７は、拡声器コーンを成形するために使用され得る、様々な実施例のナノフィルド組成物およびポリプロピレン組成物の粘性〜せん断速度挙動を示すグラフ７００である。第１曲線７０２は、高流動ポリプロピレンのようなアンフィルド（ｕｎ−ｆｉｌｌｅｄ）高流動ベース担体を表す。第２および第３曲線、７０４および７０６は、それぞれ重量で約４％および約１６％の、高流動ポリプロピレン担体の中におけるアルミノケイ酸塩ナノフィラーのようなナノ材料から成る、２つのナノ複合から得られた一式の曲線を表す。第４曲線７０８は、コントロール材として従来の大きさの滑石フィラーを使用する２０％滑石補強されたポリプロピレンに対する曲線である。

流動を低減することへのフィラー添加の一般的な予測される影響が、ナノフィルド材料に対する第１、第２、第３の曲線、７０２、７０４、７０６において観察される。しかしながら、曲線間での流動挙動における重要な違いが明らかである。ナノフィルド複合材料の曲線７０４および７０６は、約０．１ラジアン／秒という低いせん断速度で始まる有利なシアシニング挙動を示す。これに対して、第４曲線７０８（標準的な滑石組成物）および第１曲線７０２（アンフィルド高流動担体）の粘性は、せん断速度が１０ラジアン／秒を超過するまでは感知できるほどには低下しない。従って、従来のフィラーに対してナノフィラーが補強物質として用いられたときには、より容易な薄壁成形にとって有利なシアシニングが、溶融物充填シークエンスの比較的はやくに開始する。次に、促進されたシアシニングは、第２および第３の曲線、７０４および７０６のような高い弾性率、比較的高添加のナノ組成物の溶融粘性が、第４の７０８と「クロスオーバー」することを可能とし、それは、ナノフィルド材料溶融物が薄壁コーンの射出成形にとって効果的により低粘性となることを示す。これらの実施例については、クロスオーバーは、それぞれ、約１ｒａｄ／秒と約１０ｒａｄ／秒とで生じ得る。

（高流動−高比弾性率担体材料）
実施例のコーンボディの高流動複合組成物は、熱可塑性担体、ならびに複合物の剛性／重量比および減衰を増大させるためのフィラーを含む。熱可塑性担体は、好ましくは、低密度、高剛性、高温での剛性保持、ならびに熱たわみ挙動および高溶融流動率によって示されるような高流動の好ましい組み合わせを有するポリマーである。これらの属性についての一般的および好ましい範囲は、アンフィルド樹脂状態について規定され得、以下のように示され得る。比重は、約０．９５より小さような一般的な範囲であり得、好ましくは約０．９２より小さい（ＡＳＴＭ Ｄ７９２によって測定された場合）。剛性は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０による約２３℃での曲げ係数として説明される場合には、一般的範囲は約１，７２４ＭＰａよりも大きく、好ましくは２，０６８ＭＰａよりも大きい。ＡＳＴＭ Ｄ６４８による０．４５ＭＰａでの熱歪温度は、約１０７℃よりも大きな一般的範囲であり得、好ましくは約１２１℃よりも大きい。ＡＳＴＭ Ｄ１２３８による溶融流動率は、約２３０℃、約２．１６Ｋｇ負荷で、約１２グラム／１０分よりも大きな一般的範囲、約２０グラム／１０分よりも大きな狭い範囲、約３０グラム／１０分よりも大きななおさらに狭い範囲にあり得る。実施例の担体ポリマーは、高結晶性の有核ポリプロピレンのような高流動αオレフィンポリオレフィンを含む。

適切な高結晶性ポリプロピレンは、商標ＡＣＣＰＲＯで、ＢＰ Ａｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．から、成形ペレットの形で商業的に入手可能である。以下の実施例の一部においては、担体ポリマーは、ＩＬのＣｈｉｃａｇｏのＡｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓからの高結晶質ポリプロピレンＡＣＣＰＲＯ９９３４（比較的最近、Ｉｎｎｏｖｅｎｅ Ｈ３５Ｚ−０２と改名された）である。このポリマーは、約３５グラム／１０分の溶融流動率、０．９１の比重、約２２４１ＭＰａの曲げ係数、６６ｐａｉで１３５℃の熱歪温度、および４１．５ＭＰａの引張り強度（ＡＴＭ Ｄ６３８、２６．７℃）を有する。

図８は、粘性対せん断速度曲線の一式の実施例であり、それは、薄い部分の型を充填するための高流動ナノ複合組成物の性能に対する、高流動担体の寄与を示す。第１曲線８０２は、アンフィルド高流動担体の流動挙動を表し、第２曲線８０４は、８ｗｔ％のナノフィラーを加えた担体の挙動を表す。８ｗｔ％のナノフィラーを高流動担体に付加したことによるナノフィラーのシアシニング効果および粘性増大は明らかである。第３曲線８０６は、やはり８ｗｔ％のナノフィラーを有する別のナノフィルドポリプロピレンの代表値である。フィラーと関連するシアシニング効果は明白なままであるが、全体を通して、曲線８０６は、コンスタントにより高い粘性値にシフトされている。明らかに、薄壁プラスチックコーンを製造するために設計される型を充填するために望ましい高流動ナノフィルド組成物全体を得るためには、担体樹脂の選択は大きな要素である。

ポリプロピレン担体樹脂は、最初は粉末体で製造される。樹脂粉末は、追加成分と混合され、成形されおよび押出される物の製造に直接使用され得、または樹脂化合技術において普通に用いられる方法に従って、まず化合されおよびペレット化され得る。例えば、乾燥された樹脂は、安定剤成分、核化剤、および要求され得るような添加物などと乾燥混合され得、その後単体またはツインのスクリュー押出し機に送りこまれ得る。ストランドダイス（ｓｔｒａｎｄ ｄｉｅ）を通って水の中に押出されたポリマーは、使いやすく切られてペレットを成形し、その後の混合のために格納されてさらなる製造のために説明された混合物を提供する。

そのようなアンフィルド材料は、所望のレベルでナノフィラーを直接取り込んだ、または最終の所望のナノフィラー添加を達成するために、最終の射出成形段階で、同一もしくは他の適合性のあるベース樹脂と混ぜ合わせられ得るフィラー凝縮物を生成するための、化合された押出し物であり得る。これに対して、担体として別の適合性のあるベース樹脂が使用された場合におけるナノフィラー凝縮物は、所望のナノフィラー含有量を有する組成物を達成するために、高流動ＡＣＣＰＲＯ樹脂のような高流動樹脂に応じて混合され得る。商業的に入手可能なナノフィラー凝縮物、およびジェネリックまたは特注の成形グレードのナノフィルド樹脂は、商標Ｍａｘｘｉｍで、ＯｈｉｏのＡｖｏｎ ＬａｋｅのＰｏｌｙＯｎｅによって作られている。流通する４０＋／−２ｗｔ％ナノフィルド凝縮物は、ポリプロピレンと共に使用するためのＭａｘｘｉｍ ＭＢ１００１である。

ナノ構造フィラー材料は、高流動担体への直接化合によって、または射出成形押圧において高流動担体ペレットと混合されるペレット凝縮物を介して導入され得る。高流動のベース樹脂および該凝縮物を成形するための担体樹脂は、適合性が必要であるが、互いが同じであることも同じでないこともあり得る。最終の熱可塑性複合材料は、ナノ構造フィラーを、好ましくは４ｗｔ％から約２０ｗｔ％、より好ましくは４ｗｔ％から１２ｗｔ％を有する。

使用について特に適切なナノ構造材料は、１つ以上の下記のカテゴリのナノサイズの形態を含み、そのカテゴリは、ナノ粒子、多層（ナノフィルム）、ナノ結晶性、およびナノ多孔性の材料、ならびにナノ複合、およびナノファイバ（ナノチューブおよびナノワイヤ）、ならびにそれらの任意の組み合わせである。ナノ構造材料は、例えば単一のナノ結晶性材料を含み得、またはそれは、あるタイプのナノ粒子を用いて組み合わされる２つのナノ複合を含み得る。ナノ結晶性材料は、例えば約１ｎｍ〜約１０ｎｍの大きさの結晶子であり、極めて高い表面対体積比（ｓｕｒｆａｃｅ−ｔｏ−ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）が容易に達成され得る。反対に、ナノ多孔性材料は、ナノメートルサイズの空洞または細孔から成る構造の分子集合体によって特性化される。一般的なナノ構造材料は、アルミノケイ酸塩、炭素質材料、層状複水酸化物、またはそれらの混合体から成り得る。

好適なナノ構造材料は、アルミノケイ酸塩、炭素質材料、層状複水酸化物、またはそれらの混合体から成り得る。アルミノケイ酸塩ナノ構造材料は、それに限定するものではないが、粘度鉱物のスメクタイトグループのようなフィロ珪酸塩のようなポリ珪酸塩、沸石のようなテクト珪酸塩、ケニアイト（ｋｅｎｙａｉｔｅ）のようなテトラ珪酸塩、および沸石を含む。例えば、自然および合成のフィロ珪酸塩は、基本的にシリカの四面体層（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ ｌａｙｅｒｓ）およびアルミナの八面体層から成るシーティング構造である。フィロ珪酸塩は、好適なタイプの構造ナノ材料であり、好適なタイプのフィロ珪酸塩は、１つ以上のスメクタイト粘土単独または他の適合する構造ナノ材料との組み合わせを含む。プラスチックのコーンボディに有用なフィロ珪酸塩のさらなる実施例は、それに限定するものではないが、モンモリロンナイト、ノントロナイト（ｎｏｎｔｒｏｎｉｔｅ）、バイデライト、ヘクトライト（ｈｅｃｔｏｒｉｔｅ）、サポナイト、ソーコナイト（ｓａｕｃｏｎｉｔｅ）、カオリナイト、ジャ紋岩、イライト、海緑石、海泡石、バーミキュライト、またはそれらの混合物を含む。特に限定されるものではないが、フィロ珪酸塩の総陽イオン交換容量は、フィロ珪酸塩材料１００グラム当たり、好ましくは１０ミリグラム当量〜３００ミリグラム当量、より好ましくは５０ミリグラム当量〜２００ミリグラム当量であり得る。フィロ珪酸塩ナノ材料（すなわち、ナノ粘土）は、ＮＡＮＯＭＥＲとして、ＩｌｌのＡｒｌｉｎｇｔｏｎ ＨｅｉｇｈｔｓのＮａｎｏｃｏｒ，Ｉｎｃ．およびＣＬＯＳＩＴＥとして、ＴｅｘのＧｏｎｚａｌｅｓのＳｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から、商業的に入手可能である。

炭素質ナノ材料もナノ構造複合材料を成形するために使用され得る。炭素質フィラーの実施例は、フラーレン、炭素ナノ粒子、ダイヤモンド質のもの、多孔性カーボン、グラファイト、微小孔性の中空炭素繊維、単一壁ナノチューブおよび複数壁ナノチューブを含む。一般的に、フラーレンは、対称配列された２０個の六角形および１２個の五角形の面を有するケージ状構造を形成するように一緒に結合された６０個の炭素原子から成る。好適なフラーレン材料は、Ｃ６０およびＣ７０を含むが、しかしながらＣ７６、Ｃ７８、Ｃ８４、Ｃ９２などの他の「より高次のフラーレン」、またはそれらの材料の混合物があるいは用いられ得る。グラファイトは、面の間の弱いファンデルワールス力によって平らな層状平面で共有結合または金属結合された原子を備える炭素の結晶性の形状である。

（さらなる複合材料）
複合材料はまた、プロピレンポリマーマトリクスとセルロース繊維フィラーとの間の接着を促進し改良するための適合化助成物質も含み得る。本明細書において使用される場合には、用語「適合化助成物質」は、ポリプロピレンマトリクスと繊維との間の接着を促進するために、ポリプロピレンおよびセルロース繊維と混合され得るあらゆる材料を意味する。適合化助成物質は、好ましくは、機能化ポリマーを備え、機能化ポリマーは、プロピレンポリマーマトリクスとの適合性があり、それらと共にまたはそれらに付属されて共重合化された極性のまたはイオン化された部分を有するポリマーとしてさらに説明され得る。一般的に、これらの機能化ポリマーは、例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラール酸、イタコン酸などの、不飽和カルボン酸またはそれらの無水物のような、極性のまたはイオン化された部分を有するグラフトされた（ｇｒａｆｔｅｄ）プロピレンポリマーである。

グラフトコポリマーのプロピレンポリマー部分は、プロピレンのホモポリマーまたはエチレンのような別のアルファオレフィンを有するプロピレンのコポリマーであり得るが、プロピレンのホモポリマーが好ましい。機能化プロピレンポリマーは、約０．４ｗｔ．％〜約２ｗｔ．％、好ましくは０．５ｗｔ．％〜１．２５ｗｔ．％のマレイン酸化レベル、および１９０℃かつ２．１６ｋｇで決定された、約１ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分、好ましくは約５ｇ／１０分〜約３００ｇ／１０分のメルトインデックス（ＭＩ）を有するマレアーテッド（ｍａｌｅａｔｅｄ）ポリプロピレンを含む。特に適したマレアーテッドポリプロピレンは、Ｕｎｉｒｏｙａｌからの商標Ｐｏｌｙｂｏｎｄ．ＴＭ．３２００の下で利用可能である。Ｐｏｌｙｂｏｎｄ．ＴＭ．樹脂の他のグレードが、ＤｕＰｏｎからのＦｕｓａｂｏｎｄ．ＴＭ．マレアーテッド樹脂、Ｅａｓｔｍａｎ ＣｈｅｍｉｃａｌからのＥｐｏｌｅｎｅ．ＴＭ．モデファイアー樹脂、およびＥｘｘｏｎ ＣｈｅｍｉｃａｌｓからのＥｘｘｅｌｏｒ．ＴＭ．モデファイアー樹脂と同様に、適していることが知られ得る。

機能化ポリマーは、用いられるときには、ポリマー材料とセルロース繊維との間での適合性物質として作用するために十分な量がコーンボディ２０６の中に取り込まれ得る。一般的には、約０．３ｗｔ．％〜約１２ｗｔ．％の機能化ポリマーが、ポリマーマトリクスと繊維成分との間の適切な接着を提供するために十分である。機能化ポリマーは、大量製品の高結晶性プロピレンポリマーよりも高価であるので、製品全体におけるそのような機能化ポリマーの割合を最小化する経済的インセンティブがある。そのような機能化ポリマーは、樹脂とフィラー成分との全重量をベースで、好ましくは約０．５ｗｔ．％〜約１０ｗｔ．％のレベルで、最も好ましくは約１ｗｔ．％〜約６ｗｔ．％のレベルで、本発明の製品の中に取り込まれる。約１ｗｔ．％〜約４ｗｔ．％の機能化ポリマーを含む製品、とくにマレイン酸化ポリプロピレンは、特に適していることが知られている。

（高流動熱可塑性複合組成物の射出成形）
拡声器コーンは、熱可塑性複合物を処方し、熱可塑性成形手法を用いて複合物を形作ることによって成形される。複合物は、ポリマーの融点以上の温度で溶融しているプロピレンベースのポリオレフィン担体材料とナノ構造材料とをせん断混合（ｓｈｅａｒ ｍｉｘｉｎｇ）することによって調整される。溶融の温度、混合機内での溶融滞留時間、および混合機の機械的設計は、混合の間に組成物に加えられるべきせん断の量を制御する様々な変数である。

代替案としては、担体が粒状にされ、各ナノ材料と乾燥混合され、その後、ポリマーが溶融されて流動性を有する混合物を成形するまで、混合機の中で複合物が加熱される。その後、この流動性を有する混合物は、混合機の中で十分にせん断に晒されて所望の複合物を成形し得る。ポリマーも、ナノ構造材料の添加に先立って混合機の中で加熱されて流動性を有する混合物を成形し、その後せん断に十分に晒されて所望のイオノマーナノ複合を成形する。ポリオレフィンの中に最も有利に取り込まれるナノ構造材料の量は、複合物およびその所望の特性を形成するために使用される特定のナノ材料およびポリマーを含む様々な要因に依存する。

１つの実施例においては、複合材料は、Ｗｅｒｎｅｒ−Ｐｆｌｅｉｄｅｒによって製造されるもののような、モジュール式相互噛合共回転双軸スクリュー押出し機（ｍｏｄｕｌａｒ ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ ｅｘｔｒｕｄｅｒ）の中で成分を混合することによって調整される。このタイプの設備の他の製造者は、Ｂｅｒｓｔｏｒｆｆ，Ｌｅｉｓｔｒｉｔｚ Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｓｔｅｅｌ Ｗｏｒｋｓその他の共回転双軸スクリュー押出し機を含む。このタイプの混合機のスクリューの直径は、約２５ｍｍ〜約３００ｍｍで変わり得る。

混合押出し機は、組成物について特定の混合機能を果たす一連のセクション、つまりモジュールを含む。ポリマーの成分は、メイン搬送ホッパーに固形顆粒として、押出し機の最初の搬送セクションの中に送り込まれる。フィラー、温度安定剤など他の成分も、乾燥粉末または液体として、混合押出し機のメイン搬送ホッパーに送り込まれ得る。温度安定剤およびＵＶ安定剤の大部分は、混合機の下流セクションで添加され得る。選択的成分の各々は、混合物の製造の間に成分と混ぜ合わされた混合物と混ぜ合わされ得る。上記混合物は、例えば、押出しによって製造され得る。ポリオレフィン樹脂混合物は、比較的均質な混合物の生成を保証する任意の従来の方法で混合され得る。選択的成分も、すでに説明されたように、１つ以上の他の主または選択的な成分と共にマスターバッチの形式で調整され得る。

一般的には、成分は、最初の溶融および押出し機の混合セクションで均質化される。ポリマー溶融温度は、ニーディングブロックのシーケンスによって、ポリマー混合物の最も高い軟化点を丁度上回るまで上昇される。約１６０℃〜２３０℃の溶融温度が、最初の混合セクションについて使用され得る。

最初の混合セクションに引き続き、ニーディングおよび配分混合を実施するための、押出し機の第２の混合セクションがある。このセクションにおける混合温度は、約１６０℃〜約２２５℃であり得、またはポリオレフィン混合物中のナノ構造材料の十分な分散を誘発するために、約１７０℃〜約２２０℃であり得る。第２混合セクション内の滞留時間は、少なくとも１０秒は必要であるが、過度な熱劣化を防ぐために１００秒よりも長くあってはならない。好ましくは、ナノ構造材料は、ポリオレフィン中で少なくとも実質的に均一に分散され、より好ましくは、ポリオレフィン中で均一に分散される。

混合押出し機の最終のセクションは、ダイスプレートを通る押出しに先立って溶融圧縮を用いる。溶融圧縮は、共回転双軸スクリュー押出し機を用いて達成され得、または、溶融圧縮は、単一軸スクリューまたは溶融歯車ポンプのような、結合されていない処理（ｄｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ）を介して為され得る。圧縮セクションの終端においては、組成物はダイスプレートを通って放出される。

複合物は、ストランドペレッティング（ｓｔｒａｎｄ ｐｅｌｌｅｔｉｎｇ）または市販の水中ペレタイジングを経てペレット化され得る。次に、様々なタイプの射出成形製法、押出しまたは共押出しの製法、圧縮成形製法、熱成形製法などのような多くの手段の任意のものによって、所望の形状または構成の物品を製造するために、複合組成物のペレットは使用され得る。該組成物は、望ましく使用される従来の成形または成形装置にとって適切な溶融流動を有するように処方され得る。

ナノ材料のようなフィラーを含んで成形されたコーンボディ２０６の性能は、後に説明されるように、低い総合高調波歪み（ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ、ＴＨＤ）を有する周波数応答を提供し得る。さらに、プラスチックコーンボディ２０６の質量は、有利に低減され得る。感度は質量に反比例するので、低減された質量は、オーディオ信号に対する拡声器の感度を増大させる。プラスチックコーンボディは、防水または少なくとも耐水でもあり得る。ベース樹脂の選択に依存して、一部のナノ複合プラスチックは、紙よりも良い防炎性とより高い使用温度性能とを示し、それは、コーンアプリケーションにとってあるときには重要である。

製造に使用される原材料が比較的均一であるために、プラスチックコーンボディの処理変動性は、従来の紙製コーンボディおよび／または金属製コーンボディと比較したときには、著しく低減され得る。さらに、プラスチックコーンボディは、紙製コーンボディと比べたときにはよりロバストであり得る。従って、出荷、製造中の取扱い、拡声器の組立などは、プラスチックコーンボディの改良されたロバスト性を考慮して有利に変更され得る。サラウンドおよびボイスコイルのような他の拡声器エレメントの、プラスチックコーンボディに対する、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）オーバーモールディングを含む接着は、プラスチックコーンボディの付加されたロバスト性の観点から、プラズマ処理のような２次的処理によって有利に変更され得る。

別の実施例においては、プラスチックコーンボディ２０６は、プラスチック全体にわたって実質的に均一に分配されるガスであるフィラーを導入する処理を用いて成形され得る。その結果として、剛性の大きなロスを伴わずに低減された重量および低減されたゆがみを有するコーンボディが得られる。従って、そのようなコーンボディは、改良された剛性対重量比も有し得る。プラスチック材料の中へのガスであるフィラーを導入するために使用され得る実施例の処理は、ＭＵＣＥＬＬ、ＥＸＰＡＮＣＥＬ、または任意の他の材料、および／またはプラスチック中にガスを分配できる処理を含む。

さらに別の実施例においては、プラスチックコーンボディ２０６は、追加の超軽量フィラーを含み得る。実施例の超軽量フィラーは、フライアッシュまたはセノスフェア（ｃｅｎｏｓｐｈｅｒｅ）を含む。超軽量フィラーは、プラスチックコーンボディ２０６の剛性対重量性能をさらに改良するために含まれ得る（図２）。

既に検討したように、そのようなフィラーを用いて成形されたコーンボディは、アンフィルドポリプロピレン（ＵＦ ＰＰ）で出来たコーンボディよりも著しく高い比弾性率を表す。これも既に検討されたように、コーンボディを成形するために使用されるプラスチックおよびナノ材料の割合は、その部分の低い比重を有利に維持しつつ変化され得る。例えば、コーンボディは、約４ｗｔ．％のナノ材料、約６ｗｔ．％のポリプロピレン担体樹脂、および約９０ｗｔ．％のポリプロピレンを用いて成形され得る。別の実施例においては、コーンボディは、約１２ｗｔ．％のナノ材料、約１８ｗｔ．％のポリプロピレン担体樹脂、および約７０ｗｔ．％のポリプロピレンを用いて成形され得る。さらに別の実施例においては、コーンボディは、約２０ｗｔ．％のナノ材料、約３０ｗｔ．％のポリプロピレン担体樹脂、および約５０ｗｔ．％のポリプロピレンを用いて成形され得る。これらの実施例においては、コーンボディの平均壁厚は、約０．２８ｍｍであり得る。別の実施例においては、コーンボディは、約１２ｗｔ．％のナノ材料、約１８ｗｔ．％のポリプロピレン担体樹脂、および約７０ｗｔ．％のポリプロピレンを用い、約０．１９ｍｍの平均壁厚を有して成形され得る。すでに検討されたように、ポリプロピレン担体樹脂が省略され得るか、または液晶ポリマー（ＬＣＰ）およびＧＴＸ、ナイロン＋ＰＰＯ＋ポリスチレンから成るＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ独占の合金が、他の実施例において使用され得る。

さらに他の実施例においては、コーンボディは、ナノ粘土のような約８ｗｔ．％のナノ材料、約１２ｗｔ．％のポリプロピレン担体樹脂、約１ｗｔ．％のＭｕｃｅｌｌ超臨界流体（ＳＣＦ）、および約８０ｗｔ．％のポリプロピレンを含むように、ＭｕＣｅｌｌ処理を用いて成形され得る。この実施例においては、コーンボディの平均壁厚は約０．２８ｍｍであり得る。さらに別の実施例においては、コーンボディは、ナノ粘土のような約８ｗｔ．％のナノ材料、約１２ｗｔ．％のポリプロピレン担体樹脂、約１ｗｔ．％から約３ｗｔ．％のＥｘｐａｎｃｅｌｌ、および約７７ｗｔ．％から約７９ｗｔ．％のポリプロピレンを用いて成形され得る。この実施例においては、コーンボディの平均壁厚は約０．２８ｍｍであり得る。ベース材料に存在するナノ材料の重量パーセントを調節することは、剛性対重量比に直接影響する。追加のナノ材料が添加される場合には、既に検討されたように剛性は増大するが、その部分の重量は実質的に同じままである。

すでに検討されたように、音響減衰は、コーンボディのベース材料におけるナノ材料の重量パーセントの調節によって同様に変化する。従って、コーンボディの壁部分が調節される場合には、ナノ材料の重量パーセントも、コーンボディの同じ剛性を実質的に維持するように調節される。しかしながら、ナノ材料の重量パーセントの調節は、減衰を調節する。例えば、コーンボディの壁部分の決められた厚さが低減される場合には、ナノ材料の重量割合は、壁部分がより薄くなっても、コーンボディの同じ剛性を実質的に維持するように増大され得る。ナノ材料の重量割合が増大されるので、コーンボディの減衰は減少する。

図９は、異なる材料を用いて成形されたコーンボディを有する拡声器の、周波数応答曲線の一組の実施例である。図９は、５ｋＨｚから２０ｋＨｚの範囲における一組の周波数応答曲線の一部の拡大図も含む。この実施例においては、通過帯領域において、異なる周波数応答曲線間での音圧レベル（ＳＰＬ）が実質的に類似していることにより証明されるように、コーンボディの各々の重量は実質的に同じである。第１の周波数応答曲線９０２は、ＡＣＣＰＲＯのような高流動３４溶融有核コポリマーポリプロピレンだけを用いて成形されたコーボディを含む拡声器の性能を表す。第２の周波数応答曲線９０４は、８重量パーセントである第１の重量パーセントのナノ材料を用い、ＡＣＣＰＲＯのような、高流動３４溶融有核コポリマーポリプロピレンである担体を用いて成形されたコーボディを含む拡声器の性能を表す。第３の周波数応答曲線９０６は、１６重量パーセントである第２の重量パーセントのナノ材料を用いるＡＣＣＰＲＯのような、高流動３４溶融有核コポリマーポリプロピレンである担体を用いて成形されたコーボディを含む拡声器の性能を表す。実施例第１、第２、および第３の周波数応答曲線９０２、９０４、および９０６は、２．０ボルトステップの正弦波入力オーディオ信号、および１ｍ離れた位置での対応する拡声器の周波数応答出力の測定値に基づく。さらに、この実施例における周波数応答曲線４９０２および４９０４を用いて表されるナノ材料および担体は、ペレット混合されたものである。

この実施例においては、第１の周波数応答曲線９０２は、実質的にフラットである（３デシベル（ｄＢ）内の変動）約２００Ｈｚ〜約６ｋＨｚの第１の通過帯域周波数範囲９０８を含んだ。さらに、音圧レベル（ＳＰＬ）の大きさは約８８ｄＢであった。周波数に関して、用語「約」は、＋／−５００Ｈｚの範囲を言う。ＳＰＬに関して、用語「約」は、＋／−０．２ｄＢを言う。

対照的に、ほぼ同じＳＰＬでの第２の周波数応答曲線９０４は、約２００Ｈｚから、約６．３ｋＨｚ、約６．５ｋＨｚ、または約７ｋＨｚ、または約６ｋＨｚと７ｋＨｚとの間までの、第２の通過帯域周波数範囲９１０にわたって約３ｄＢのＳＰＬの変動（実質的にフラット）を有する。従って、第２の周波数応答曲線９０４は、第１の周波数応答曲線９０２よりもより広い帯域幅にわたって、ＳＰＬにおいて比較的小さい変動の周波数応答を有する。より詳細には、第２の通過帯域周波数範囲９１０のＳＰＬの変動は、第１の通過帯域周波数範囲９０８よりもより高い周波数帯域の追加的な３００Ｈｚを含む約２００Ｈｚから約６．３ｋＨｚまでは、約３ｄＢより小さいままである。さらに、第２の周波数応答曲線９０４のＳＰＬにおける変動は、実質的にフラットであり、より広い帯域にわたって比較的小さい。第２の周波数応答曲線９０４における、より広い帯域およびＳＰＬにおけるより小さな変動は、拡声器コーンにおけるナノ材料の含有のためである。従って、８重量パーセントのナノ材料の使用は、実質的にフラットなままである所望の周波数応答の範囲（通過帯域周波数範囲）を改良する。他の実施例においては、他の担体、他のナノ材料重量割合、他の押出し処理、他の混合処理、および他のコーン設計が可能である。

さらに対照的に、同様のＳＰＬでの第３の周波数応答曲線９０６は、約２００Ｈｚから、約７ｋＨｚまたは約８ｋＨｚまたは約７ｋＨｚと８ｋＨｚとの間までの、第３の通過帯域周波数範囲９１２にわたって約３ｄＢのＳＰＬの変動（実質的にフラット）を有する。第３の周波数応答曲線９０６を生成した拡声器コーンは、第２の周波数応答曲線９０４に関し、追加の１６重量パーセントのナノ材料を用いるコーンボディを含む。従って、追加される質量がわずかであるか、またはなしに剛性が改良される。第２の周波数応答曲線９０４と類似して、第３の周波数応答曲線９０６は、第３の通過帯域周波数範囲９１２全体にわたって実質的にフラットである。しかしながら、第３の周波数応答曲線９０６の通過帯域周波数範囲９１２は、追加的な高周波数帯域を含むように広げられている。言い換えると、ナノ材料を含まない第１の周波数応答曲線９０２と比較して、第３の通過帯域周波数範囲９１２は、プラスチックコーンボディのＳＰＬまたは質量における顕著な変化なしに、この実施例においては約１ｋＨｚだけ増大した通過帯域周波数範囲を有する。

図９において、第２の周波数応答曲線９０４のＳＰＬの変動が、第２の通過帯域周波数範囲９１０の高周波側の端で約３ｄｂよりも大きく変わるときに、第１の周波数応答曲線９０２は、第１の通過帯域周波数範囲９０８を約５００Ｈｚだけ越えている。第２の通過帯域周波数範囲９１０の高周波側の端において、第１の周波数応答曲線９０２のＳＰＬにおける変動は約６ｄＢであり、第１および第２の周波数応答曲線９０２と９０４との間のＳＰＬにおける変動の違いは、約３ｄＢという結果になる。第３の通過帯域周波数範囲９１２の高周波側の端において、第１の周波数応答曲線９０２は、第１の通過帯域周波数範囲９０８を約１ｋＨｚだけ越えている。さらに、第３の周波数応答曲線９０６のＳＰＬにおける変動が約３ｄＢであるときに、第１の周波数応答曲線９０２のＳＰＬにおける変動は、約８ｄＢである。従って、広い通過帯域周波数範囲にわたるＳＰＬの有意に小さな変動が、プラスチックコーンボディに決められた割合重量のナノ材料を含むことによって達成され得る。従って、所定の重量パーセントのナノ材料を含むコーンボディを有する拡声器の性能は、純粋なポリプロピレンのコーンボディを有する拡声器よりもより大きな帯域幅にわたる改良された音響性能を提供する。

第２および第３の周波数応答曲線９０４と９０６とを比べると、通過帯域周波数応答範囲は、プラスチックコーンボディに含まれるナノ材料の重量割合における変化に基づきより広くなる。図９においては、第３の通過帯域周波数範囲９１２は、第２の通過帯域周波数範囲９１０よりも約７００Ｈｚ広い。従って、約５００Ｈｚ〜約１ｋＨｚの違いの、一群の通過帯域周波数応答範囲が、対応するナノ材料の重量割合の範囲に基づき作り出され得る。従って、プラスチックコーン製造の反復性から、所定の重量割合のナノ材料が、所望の通過帯域周波数応答を得るために使用され得る。

剛性がナノ材料の添加によって増大される場合には、剛性対重量比における改良により、高周波数帯域は拡張される。ＳＰＬの変動は、コーンがブレークアップモードに入る周波数の拡張により低減され得る。ブレークアップモードは、拡声器コーンがもはや剛体のピストンのとしての挙動をとらなくなったときである。ナノ材料の重量割合の選択が、高周波数帯域を調節して所望の通過帯域周波数応答範囲を得るために使用され得る。例えば、一部のアプリケーションにおいては、第１の所定の重量パーセントのナノ材料を有する中音域拡声器の、低減された高周波数帯域（より狭い通過帯域周波数応答範囲）は、比較的低周波数に広がる通過帯域周波数応答範囲を有する特定のツイータと組み合わされたときに、改良されたシステム性能を可能とする。他方では、特定のツイータが、比較的高い周波数だけを占める通過帯域周波数応答範囲を有する場合には、より高い周波数帯域をさらに含むように広がる、より広い通過帯域周波数応答範囲（第１の所定の重量パーセントよりも大きい第２の所定の重量パーセントのナノ材料を有するコーンボディ）を有する中音域拡声器が望ましい。

図１０は、ナノ材料を用いるアンフィルド高流動ホモポリマーポリプロピレンを用いて成形されたコーンボディを有する拡声器の第１の周波数応答曲線１００２、およびＫｅｖｌａｒ複合物を用いて成形されたコーンボディを有する拡声器の第２の周波数応答曲線１００４の実施例である。Ｋｅｖｌａｒ複合物コーンボディは、拡声器に使用され得る比較的高い性能のコーンボディであることが公知である。図１０に描かれるように、第１の周波数応答曲線１００２のＳＰＬにおける変動は、約２ｋＨｚと約７ｋＨｚとの間で、第２の周波数応答曲線１００４のＳＰＬに対して顕著に改良された。より詳しくは、第１の周波数応答曲線１００２のＳＰＬにおける変動は、約１５０Ｈｚと約６ｋＨｚとの間で約２ｄＢであった。対照的に、第２の周波数応答曲線１００４のＳＰＬにおける変動は、約１５０Ｈｚと約６ｋＨｚとの間で約５ｄＢであった。従って、ナノ材料を用いるアンフィルド高流動ポリプロピレンを有するコーンボディを含む拡声器の性能は、Ｋｅｖｌａｒコーンボディを含む拡声器の音響性能よりも顕著に優れている。

改良された剛性対重量比により、感度も改良し得る。図９および図１０に示された先の実施例においては、感度は１ｄＢまたは２ｄＢ程度改良された。さらに、すでに検討されたように、ナノ材料を用いるアンフィルド高流動ポリプロピレンを有するコーンボディで作られる拡声器の利用可能な帯域は、増大された剛性と低減された重量とにより、増大され得る。エネルギの貯蔵および放散の特性は、最小化されたＳＰＬの変動によって証明されるように、ナノ材料を用いるアンフィルド高流動ポリプロピレンを有するコーンボディを含む拡声器における減衰を著しく改良する。

薄壁成形処理で使用される実施例のツールが、図１１に示される。ツール１１００は、第１の半分１１０２および第２の半分１１０４を含む。ツール１１００は、成形と関連する温度および圧力に耐えることができる、スチールのような任意の剛な材料で作られ得る。第１の半分１１０２は、型１１００の固定部分として説明され得、第２の半分１１０４は、型１１００の稼動局面を反映するための型の可動部分として説明される。第１の半分１１０２は、第１の型インサート１１０６を含み得、第１の型インサート１１０６は、円周状に包囲する第１のショルダーエリア１１０８、突出した凸円錐形状エリア１１１０、および材料注入口として動作可能なゲート１１１２で成形される。第２の半分１１０４は、第２の型インサート１１１４、円周状に包囲する第２のショルダーエリア１１１６、引込んだ凹円錐形状エリア１１１８、およびダイアフラム１１２０を含み得る。

第１および第２のインサート１１０６および１１１４は、型１１００の第１および第２の半分１１０２および１１０４それぞれから取り外し可能である。第１および第２のインサート１１０６および１１１４は、高温および高圧下で動作可能な任意の剛な材料で成形され得る。一実施例においては、第１および第２のインサート１１０６および１１１４は、熱伝達を改良するためにベリリウム銅であり得る。第１および第２のインサート１１０６および１１１４は、コーンボディの成形中に材料における結晶性構造を増加し、アモルファス構造を低減するように、摂氏約８２度〜約１０７度の範囲でのような所定の温度で動作され得る。

第１および第２のショルダー１１０８および１１１６は、第１および第２のインサート１１０６と１１１４との間に密閉域を形成し得る。第１および第２のショルダー１１０８および１１１６は、ナノ組成物材料が型の中に射出されるときに空気が逃げることを可能とする通気口を含み得る。突出した凸円錐形状エリア１１１０は、第１および第２の半分１１０２と１１０４とが合わされるときに、引込んだ凹円錐形状エリア１１１８内に納まるように成形される。突出した凸円錐形状エリア１１１０はまた、突出した凸円錐形状エリア１１１０の外側縁に隣接し配置される第１の環状粗面１１２４、および第１の環状粗面１１２４によって包囲される、突出した凸円錐形状エリア１１１０に配置される、第２の環状粗面１１２６を含み得る。第１および第２の粗面１１２４および１１２６は、型１１００内で成形されるコーンボディの上に、サンドブラスト効果のような平坦でない表面を成形し得る。平坦でない表面は、サラウンドがコーンボディの外周縁近くで接着されるとき、およびコイルフォーマがコーンボディの内周縁近くで接着されるときに、有利に付加的摩擦を作り出す。さらに、平坦でない表面は、コーンボディが型１１００からより容易に剥離されることを可能とし得る。第２の粗面１１２６は、ゲート１１１２を包囲するように成形され得る。

ゲート１１１２は、第１および第２のインサート１１０６と１１１４との間のエリアの中へのプラスチックとナノ材料との組み合わせのような、材料の射出を可能とする。ゲート１１１２は、ダイアフラムの形であり得る。ダイアフラムは、コーンボディの内側のアパーチャの一部および全周に入り得る。この形状は、ゲート１１１２からコーンボディの縁への、プラスチックの早く均一で十分な円周上での充填を助ける。高圧射出の間のコアと空洞（ｃａｖｉｔｙ）の横方向の動きを防ぐために、コアおよび空洞のロックがツールの構成においても用いられ得る。横方向の動きは、不均一（厚い／薄いスポット）な壁構造および充填処理中の横方向への材料の流動につながり得る。横方向への材料の流動は、望ましくない溶接線欠陥（ｗｅｌｄ ｌｉｎｅ ｄｅｆｅｃｔｓ）を生成し得る。材料は、例えば２４８．２ＭＰａまでの、比較的高い溶融圧でゲート１１１２を通って射出され得る。比較的高い圧力は、標準的な充填時間が約２秒以上であるのに対し、例えば約０．５秒以下、または約１秒以下、または約０．５秒と約１秒との間の範囲の比較的短い充填時間を可能とする。短い流動時間は、材料の早過ぎる硬化および望ましくない逆流を有利にも避ける。従って、ナノ複合物材料は、型全体に均一に分散される。

モールドセンサ１１３０も、型１１００の第１の半分１１０２に含まれ得る。モールドセンサ１１３０は、成形処理と関連する１つ以上の稼動パラメータの指標を提供することができる稼動パラメータ測定デバイスであり得る。１つの実施例においては、モールドセンサ１１３０は、第１および第２のインサート１１０６と１１１４との間の空洞の圧力を感知する圧力変換器であり得る。成形処理と関連する稼動パラメータは、コーンボディの成形中の、より良いコンシステンシーおよび制御を達成するために使用され得る。

ダイアフラム１１２０は、ゲート１１１２を通って型１１００の中へ入るナノ複合物材料の送り込み速度を制御するために使用され得る。さらに、ダイアフラムは、示された環形状のような型１１００の中にナノ複合物材料の均一な送り込みを提供し得る。

図１２は、第１の半分１１０２および第２の半分１１０４を含む図１１に示される実施例のツールの断面図である。プラスチックとナノ材料との組み合わせのような材料は、矢印１２０２によって示されるように型１１００に入り得る。ナノ複合物材料は、導管１２０４およびゲート１１１２を通って流動し得る。一部の実施例においては、導管１２０４は、非加熱であり得、成形される部分の上に存在するスプルー（ｓｐｒｕｅ）を結果として生じる。他の実施例においては、導管は、成形される部分の上のスプルーの成形を避けるために、導管１２０４内のナノ複合物材料を熱く保つように加熱されたブッシング（ｂｕｓｈｉｎｇ）またはバルブゲートであり得る。この条件は、材料の利用を改良し、処理コストを低減する。

ナノ複合物材料は、第１および第２のインサート１１０６と１１１４との間に形成される空洞１２０６の中に、ダイアフラム１１２０によって均一に送り込まれ得る。ダイアフラム１１２０は、それを通ってナノ複合物材料が流動する環状のアパーチャを形成し得る。環状アパーチャのサイズは、ゲート調節１２１０を用いて調節され得る。１つの実施例においては、ダイアフラム１１２０を用いて形成される環状アパーチャのサイズを選択するために、約０．２ｍｍ〜約０．３ｍｍの厚さが変化する多数のゲート調節１２１０が、ツール１１００内に交代で挿入され得る。

ツール１１００の第２の半分１１０４は、アンダーカットで規定されるサッカーピン（ｓｕｃｋｅｒ ｐｉｎ）１２１２も含み得る。稼動中、サッカーピン１２１２は、ダイアフラム１１２０より下に残っているナノ複合物材料の中に包み込まれたようになる。いったん包み込まれると、第１および第２の半分１１０２および１１０４を分離するために、第１の半分１１０２から第２の半分１１０４が動かされ離されるときに、サッカーピン１２１２は真空に引き、成形されたコーンボディを第２の半分１１０４に保持するように使用され得る。

コアロック１２１６は、型１１００全体で、第１および第２のインサート１１０６と１１１４との間の距離を均一かつ平行に維持するために使用され得る。さらに、ゲート調節１２１０は、ゲート１１１２の形状およびコーンボディの厚さを調節するために使用され得る。ゲート調節１２１０およびコアロック１２１６は、成形されるコーンボディの均一性を維持するように協調的に動作し得る。従って、成形されるコーンボディにおける弱点（「溶接」線）を作り出す側方流動は回避され得る。一実施例においては、標準的な壁厚は、約０．２５ｍｍ〜約０．３３ｍｍの範囲で調節され得る。別の実施例においては、壁厚は、約０．１５ｍｍ〜約０．２３ｍｍの範囲であり得る。

ツールを用いて実施された実験的成形トライアルにおいては、第１の型の構成は、コーンネックでの約０．２５ｍｍからコーン外側直径での０．３３ｍｍまでの範囲で漸増した壁部厚さを有するコーンボディを提供した。第２の型の構成は、コーンネックでの約０．２５ｍｍからコーン直径での０．１３ｍｍまでの範囲の壁部厚さを有するコーンボディを提供した。第１の型の構成のような型構成は、比較的薄い公称壁厚のコーンボディを提供する第２の型の構成のような型構成と比較したときには、比較的小さい曲げ係数および比較的大きい比重を有するナノ材料を用いて使用され得る。従って、型の構成は、コーンボディのボディ重量を制御するために使用され得る。第２の型の構成で使用されたナノ複合物は、第１の型の構成で使用されたナノ材料と比較したときには、比較的大きい曲げ係数と比較的小さい比重とを有し得る。第１および第２の型の構成は、実験的目的のためであり、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲のコーンボディ壁部厚さのような、他の型設計および／またはコーンボディの壁厚が考えられる。

先の検討は拡声器のコーンボディに集中されたが、説明された材料および処理は、拡声器のダストキャップ、ウィザー（ｗｉｚｚｅｒ）、スパイダー、および／またはサラウンドにも適用され得る。従って、コーンボディおよびサラウンドは、同じまたは異なる材料を用いて単一ユニットとして一体成形され得る。代替案としては、コーンボディは別に成形され得、サラウンドは同じまたは異なる材料を用いてオーバーモールドされ得る。サラウンドは、成形されたコーンボディの外側粗面に接着されるようにオーバーモールドされ得る。別の代替の実施例においては、サラウンドは、別に成形され、コーンボディの外側粗面に接着され得る。既に説明された材料コストに関する利点、再現性、製造効率、および望ましい特性は、サラウンドおよびスパイダーにおいても存在する。

オーバーモールドされたサラウンドの一実施例においては、サラウンドは、ポリプロピレンとの適合性のある材料で成形され得、および熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）のような材料で作られ得る。この実施例においては、材料は約４５ショア（Ｓｈｏｒｅ）Ａと７５ショアＡとの間であり得る。ＴＰＶは、正味のコーンボディに対して８ｗｔ．％または１２ｗｔ．％のような所定の重量パーセントの、ナノ複合物ポリプロピレンベースのコーンボディの上に射出成形され得る。コーンは、射出型の中の位置決めポストの上に置かれ得る。１つの実施例においては、材料および処理の生産性のために４つのバルブゲートを用いるツールの構成が使用され得る。バルブゲートは、サラウンドのフラットな「カラー」の中に向けられ得る。ゲートの割れ目は、二次的な組立を支持するために、カラーの接着面と同じ高さまたは丁度下に維持され得る。型の設計は、最適化オーバーモールディング接着を改良または作り出す手段として、コーン端部での選択的な加熱を許容し得る。サラウンドは、サラウンドとコーンボディとの間の、ロバストで、空隙のない、かつ均一な直接的接着をもたらす十分な材料流動を提供する任意の構成のコーンボディの上に、オーバーモールドされるように設計され得る。一実施例においては、サラウンドは、サラウンドロールを充填する前のその部分のまわりの実質的な材料流動を促進するために、本明細書において参考として援用される、Ｍａｎｇｏ、他に対する米国特許第６，２２４，８０１号の教示に従って構成され得る。

オーバーモールディングの結果として、作り出されるサラウンドは、コーンボディに直接接着される空隙のないロール構造となる。従って、接着力、コストのかかる組立作業、および品質関連の問題は、回避され得る。熱成形されたシート素材または成形された熱硬化性ゴムから作られるサラウンドと比較すると、材料および処理の効率は、著しく改良され得る。他の実施例においては、サラウンド材料は、ＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＢＳなどのようなブロックコポリマーを用いて成形され得る。なお別の実施例においては、サラウンドは熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）であり得る。さらに別の実施例においては、サラウンドは、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）または熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰＥ）などのような、炭素および水素に加えて異種原子を含む任意のフレキシブルなエラストマーであり得る。様々なプラスチック材料は、特性および重量を有利に変えるために、従来のまたはナノサイズのフィラーを用いて充填され得、または気泡を含み得る。様々な材料はまた、様々なコーンボディに対する接着力を促進するように有利に変更され得、または拡声器のフレームに対する接着力を促進するためのホットエアープラズマのような二次的処理を受け得る。

ダストキャップおよびウィザーは、ボイスコイルの上に適合するように成形され得、またはボイスコイル内側に挿入され得る。ダストキャップおよびウィザーは可動質量の一部であるので、ウィザーおよびダストキャップの質量は、ナノ複合物の使用により有利に低減され得る。さらに、ダストキャップおよびウィザーの剛性は、有利に改良され得る。より剛なダストキャップおよびウィザーは、拡声器の動作中の高調波を最小化し得る。従って、特定の周波数帯域の欠落は回避され得る。

図１３は、ツール１１００（図１１）を用いて成形された実施例のコーンボディ１３００の断面図である。この実施例のコーンボディ１３００は、環状であり、外側リップ１３０２、側壁１３０４、および内側リップ１３０６を含む。外側リップ１３０２は、コーンボディの部分を円周状に包囲し得、コーンの周辺を補強するように成形され得る。一実施例においては、外側リップ１３０２は、サラウンドを介して拡声器のフレームと連結され得る。代替の実施例においては、外側リップ１３０２は、拡声器のフレームと直接連結され得る。外側リップ１３０２は、コーンボディ１３００の外側周囲を規定し得る。外側リップ１３０２は、９０度より大きい、または約９５度のような側壁１３０４に対して所定の角度（λ）１３１６を形成する外側壁１３１４を含み得る。外側壁１３１４は、側壁１３０４から所定の距離（ｄ_１）１３１８を経線方向に遠ざかって伸び得る。外側壁１３１４は、所定の厚さ（ｔ_１）１３２０でもあり得る。コーンは、外側リップ１３０２なしでも成形され得る。

側壁１３０４は、外側リップ１３０２と内側リップ１３０６との間に広がる円錐形を形成し得る。側壁１３０４の勾配は、約２８．８度のような角度（θ）１３２４、外側リップ１３０２と内側リップ１３０６との間の距離、および／または高さ（ｈ）１３２６によって規定され得る。内側リップ１３０６は、コーンボディ１１００の中で同心円状に位置されるアパーチャ１３２８を規定し得る。アパーチャ１３２８は、所定の半径（ｒ）を有し得、ボイスコイルフォーマ１１６（図１）を受容するように成形され得る。内側リップ１３０６は、側壁１３０４に対して所定の角度を形成する外側壁１３３２を含み得る。所定の角度は、角度（θ）１３２４に９０度をプラスした角度であり得る。外側壁１３３２は、側壁１３０４から、約１．２ミリメートルのような所定の距離（ｄ２）１３３４を経線方向に遠ざかって伸び得る。外側壁１３３２は、所定の厚さ（ｔ２）１３３６でもあり得る。

コーンボディの側壁１３０４は、均一な厚さで成形され得る。代替案として、側壁１３０４は厚さにテーパをつけら得る。テーパリングは、突き出た円錐エリア１１１０および引込んだ円錐エリア１１１８（図１１）にテーパをつけることによって達成され得る。一実施例においては、第１および第２のインサート１１０６および１１１４は、有効に協同するように成形され得、材料注入口１１１２（図１１）から第１および第２のショルダーエリア１１０８および１１１６（図１１）に向かって次第に薄くなる側壁を成形する。材料を節約することに加えて、側壁の厚さを制御することは、この場合は、材料ではなく形状を変更することにより剛性を変化させて、拡声器の帯域幅を変更するという別のメカニズムを提供し得る。

図１３においては、内側リップ１３０６の外側壁１３３２の厚さ（ｔ２）１３３６は、側壁１３０４の厚さよりも大きくあり得、外側リップ１３１４の厚さ（ｔ１）１３２０は、側壁１３０４の厚さよりも小さくあり得る。図１４は、図１３で示されるコーンボディの部分的な断面図である。図１４で描かれる側壁１３０４は、側壁１３０４の厚さが、内側リップ１３０６から外側リップ１３０２に向かい次第に小さくなるということを示す。一実施例においては、内側リップ１３０６から約４．０ミリメートルの距離（ｄ３）１４０４での側壁１３０４の厚さ（ｔ３）１４０２は、約０．２２ミリメートル〜約０．３２ミリメートルの範囲にあり、外側リップ１３０２から約６．０ミリメートルの距離（ｄ４）１４０６では、側壁１３０４の厚さ（ｔ４）１４０８は、約０．１７ミリメートル〜約０．２７ミリメートルの範囲にある。さらに、この実施例においては、内側リップ１３０６の外側壁１３３２の厚さ（ｔ２）１３３６は、約０．２３ミリメートル〜約０．３３ミリメートルの範囲にあり得、外側リップ１３０２の外側壁１３１４の厚さ（ｔ１）１３２０は、約０．１５ミリメートル〜約０．２５ミリメートルの範囲にあり得る。他の実施例においては、他の厚さの範囲が可能である。

本発明の様々な実施形態が説明されたが、さらに多くのそれ以上の実施形態およびインプリメンテーションが本発明の範囲内で可能であるということは、当業者にとって明らかである。従って、本発明は、添付される特許請求の範囲およびそれらの均等物に照らした場合を除き限定されるものではない。

図１は、拡声器筺体に取り付けられ得る実施例の拡声器である。 図２は、低周波数と高周波数との拡声器が取り付けられた実施例の拡声器筺体である。 図３は、コーンボディを成形するために使用された材料についての比弾性率とナノ材料添加の実施例のグラフである。 図４は、図３と同じコーンボディを成形するために使用された材料についての減衰とナノ材料添加の実施例のグラフである。 図５は、図３および図４と同じコーンボディを成形するために使用された材料についての重量とナノ材料添加の実施例のグラフである。 図６は、実施例の材料についてのせん断速度および粘性のレオロジーのプロットである。 図７は、実施例のポリプロピレン材料および複数の実施例のナノ複合物材料についてのせん断速度と粘性のレオロジーのプロットである。 図８は、ナノ材料、担体材料、およびナノ材料と担体材料とを含むナノ複合物についてのせん断速度と粘性のレオロジーのプロットである。 図９は、ポリプロピレンコーンボディを有する拡声器と所定の重量割合のナノ材料を含むプラスチックコーンボディを有する拡声器とを示す、一組の周波数応答曲線である。 図１０は、ケブラーコーンボディを有する拡声器と、ある重量割合のナノ材料を含むプラスチックコーンボディを有する拡声器との周波数応答曲線である。 図１１は、ナノ材料を含むプラスチックコーンボディを成形するために使用される実施例のツールである。 図１２は、図１１に示されるツールの断面図である。 図１３は、図１１に示されるツールを用いて成形される実施例のコーンボディの断面図である。 図１４は、図１３に示されるコーンボディの部分断面図である。

Claims (20)

1. フレームと、
   射出成形プロセスによって形成されたコーンボディであって、該コーンボディは、該フレームに結合されるように構成された外側リップと、アパーチャを規定する内側リップとを含み、該コーンボディは、実質的にポリプロピレンとフィロ珪酸塩ナノ構造材料とから成り、該フィロ珪酸塩ナノ構造材料は、該ポリプロピレンの剛性特性を高めるために、少なくとも１つの寸法において、約１０^−９メートルよりも小さいシート構造を有し、該ポリプロピレンは、ベース樹脂として用いられ、該フィロ珪酸塩ナノ構造材料の担体樹脂として用いられる、コーンボディと、
   該内側リップに結合されたボイスコイルフォーマであって、該ボイスコイルフォーマが該フレームに対して往復運動させられたときに、該コーンボディが振動させられる、ボイスコイルフォーマと
   を含み、
   該ポリプロピレンおよび該フィロ珪酸塩ナノ構造材料は、薄壁の拡声器コーンの射出成形において用いられるように、約４重量パーセントと約２０重量パーセントとの間のフィロ珪酸塩ナノ構造材料の重量割合と指数法則領域内の１０ラジアン／秒および５００ラジアン／秒の間において３よりも大きい粘性対せん断速度比とを有する高流動組成物を形成し、
   該所定の重量割合は、３よりも大きい該粘性対せん断速度比を維持しつつ、該拡声器コーンがインストールされ動作されるべき拡声器における、通過帯域周波数応答範囲の高周波数側の端を調節するように、約４重量パーセントと約２０重量パーセントとの間で調節可能である、拡声器。
2. 前記コーンボディと前記フレームとの間に結合されたサラウンドをさらに含み、該サラウンドは、実質的にポリプロピレンと前記フィロ珪酸塩ナノ構造材料とから成る、請求項１に記載の拡声器。
3. 前記フレームに結合された第１のアパーチャと、前記コイルフォーマに結合された第２のアパーチャとを規定するように形成されたスパイダーをさらに含み、該スパイダーは、実質的にポリプロピレンと前記フィロ珪酸塩ナノ構造材料とから成る、請求項１に記載の拡声器。
4. 前記コーンボディは、約０．１ミリメートルと約０．５ミリメートルとの間の壁厚を有する、請求項１に記載の拡声器。
5. 前記コーンボディは、約０．１５ミリメートルと約０．３３ミリメートルとの間の壁厚を有する、請求項１に記載の拡声器。
6. 前記外側リップと前記内側リップとの間に広がる側壁をさらに含み、該外側リップは、該側壁に対して９０度よりも大きい所定の角度を形成する外側壁を含む、請求項１に記載の拡声器。
7. 射出成形プロセスによって形成された拡声器コーンであって、該拡声器コーンは、
   熱可塑性ベース材料と、
   該熱可塑性ベース材料の中に分散されたフィラーであって、該フィラーは、該熱可塑性ベース材料の中に分散されたフィロ珪酸塩ナノ構造材料を含み、該フィロ珪酸塩ナノ構造材料は、該熱可塑性ベース材料の剛性特性を高めるために、少なくとも１つの寸法において約１０^−９メートルよりも小さいシート構造を有する、フィラーと
   を含み、
   該熱可塑性ベース材料および該フィロ珪酸塩ナノ構造材料は、薄壁の拡声器コーンの射出成形において用いられるように、約４重量パーセントと約２０重量パーセントとの間のフィロ珪酸塩ナノ構造材料の重量割合と３よりも大きい粘性対せん断速度比とを有する高流動組成物を形成し、
   該所定の重量割合は、指数法則領域内の１０ラジアン／秒および５００ラジアン／秒の間において３よりも大きい該粘性対せん断速度比を維持しつつ、該拡声器コーンがインストールされ動作されるべき拡声器における、通過帯域周波数応答範囲の高周波側の端を調節するように、約４重量パーセントと約２０重量パーセントとの間で調節可能である、拡声器コーン。
8. 前記熱可塑性ベース材料は、約０．９５よりも小さい比重を有する、請求項７に記載の拡声器コーン。
9. 前記熱可塑性ベース材料は、約摂氏２３０度および約２．１６キログラムの負荷で約１２グラム／１０分以上である溶融流動率を有する、請求項７に記載の拡声器コーン。
10. 前記熱可塑性ベース材料は、約摂氏２３度で約１，７２４ＭＰａ以上の曲げ係数を有する、請求項７に記載の拡声器コーン。
11. 前記熱可塑性ベース材料は、高流動ポリプロピレンであり、前記拡声器コーンの壁厚は、約０．１ミリメートルと約０．３３ミリメートルとの間である、請求項７に記載の拡声器コーン。
12. 前記拡声器コーンの剛性は、約１重量パーセントと約１６重量パーセントとの間の前記所定の重量割合に合わせた調節に基づき変化可能であり、該拡声器コーンの重量は、１０パーセント以下で変化する、請求項７に記載の拡声器コーン。
13. 拡声器であって、該拡声器は、
    射出成形プロセスによって形成されたコーンボディであって、該コーンボディは、決められた厚さ、剛性、減衰の壁部を含み、該壁部は、熱可塑性ベース材料の中に分散された該熱可塑性ベース材料の重量割合とフィロ珪酸塩ナノ構造材料の重量割合とを有することにより、３よりも大きい粘性対せん断速度比を有する組成物材料を形成し、該フィロ珪酸塩ナノ構造材料は、シート構造を有する、コーンボディと、
    該コーンボディに結合されたボイスコイルフォーマであって、該コーンボディは、該ボイスコイルフォーマが往復運動させられたときに振動するように動作可能である、ボイスコイルフォーマと
    を含み、
    該決められた厚さの調節と該フィロ珪酸塩ナノ構造材料の重量割合の調節とは、該剛性が実質的に同じままであって、該粘性対せん断速度比が指数法則領域内の１０ラジアン／秒および５００ラジアン／秒の間において３よりも大きく、減衰が変更される結果をもたらす、拡声器。
14. 前記減衰は、前記フィロ珪酸塩ナノ構造材料の重量割合が増大されるにつれて減少し、該フィロ珪酸塩ナノ構造材料の重量割合が減少するにつれて増大する、請求項１３に記載の拡声器。
15. 前記熱可塑性ベース材料は、前記フィロ珪酸塩ナノ構造材料と組み合わされた高流動ポリプロピレンであり、その結果、該粘性対せん断速度比が、約０．１ミリメートルと約０．３３ミリメートルとの間の決められた厚さを有する壁部を有する型を充填するように前記組成物材料の射出を可能にする、請求項１３に記載の拡声器。
16. 前記決められた厚さは、前記拡声器コーンによって形成された内側オリフィスと該拡声器コーンの外周縁との間でテーパをつけられる、請求項１３に記載の拡声器。
17. 前記拡声器コーンの前記決められた厚さは、前記内側オリフィスでの約０．２５ミリメートルと前記外周縁での約０．１３ミリメートルとの間でテーパをつけられる、請求項１６に記載の拡声器。
18. 前記拡声器コーンの前記決められた厚さは、前記内側オリフィスでの約０．２５ミリメートルと前記外周縁での約０．３３ミリメートルとの間でテーパをつけられる、請求項１６に記載の拡声器。
19. 前記フィロ珪酸塩ナノ構造材料の前記重量割合は、約４重量パーセントと約２０重量パーセントとの間である、請求項１３に記載の拡声器。
20. 前記熱可塑性ベース材料の前記重量割合と前記フィロ珪酸塩ナノ構造材料の前記重量割合とを用いて形成された前記組成物は、射出成形の間に、約摂氏２３０度および約２．１６キログラムの負荷で約１２グラム／１０分以上である溶融流動率を有する、請求項１３に記載の拡声器。

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