JP5104429B2 - 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の天然繊維から構成されるスピーカ用振動板の製造方法に関するものである。

最近の音響機器や映像機器等の電子機器に関しては、デジタル技術の著しい進歩により、従来と比較して飛躍的に性能向上が図られてきた。

そしてこの電子機器の性能向上が図られることによって、これらの電子機器に使用されるスピーカについても、その性能向上が市場より強く要請されてきている。

スピーカにおいて、この市場より強く要請される性能向上を達成するためには、スピーカの構成部品の中で、その音質を決定する大きなウエイトを占める振動板を中心とした振動部品の高性能化への対応が必要不可欠である。

ここで、従来のスピーカ用振動板の製造方法には、大きく分けて抄紙工程を含むものと抄紙工程を含まないものとがある。

前者の抄紙工程を含むスピーカ用振動板の製造方法の一例を図２により説明する。

従来のスピーカ用抄紙振動板の材料には、針葉樹が多用されており、図２は針葉樹からなる材料を使用した従来のスピーカ用抄紙振動板の製造方法を示すプロセスチャートである。

図２に示すように、針葉樹からなる材料を水の入ったビーター内に投入し、数日間かけて叩解工程により細かく叩解する。

次にこの叩解された材料を抄紙工程により金型とその上に配置された金網の上に抄き上げて水分のみを排出し、材料を堆積させたスピーカ用抄紙振動板としての形状に形成する。

次に加圧工程により、堆積させたスピーカ用抄紙振動板の材料を加熱加圧して、残った水分を蒸発させる。

次に、加工工程により、不要となる最外周部とボイスコイルを挿入するための中心孔部を金型により抜き加工する。

以上で、スピーカ用抄紙振動板が完成する。

なお、上記はプレス振動板の工程について説明したが、プレスをせず１日から２日程度乾燥させるオーブン振動板いわゆるノンプレス振動板としての製造方法も存在する。

またさらなる性能向上のために、叩解工程の後に材料をミクロフィブリル化する工程を施したり、ポリエステル等を補強剤として材料の一部に使用したりする製造方法も存在する。

次に、後者の抄紙工程を含まないスピーカ用振動板の製造方法の一例を図３により説明する。

図３に示すように、一枚の木製シートの一面側に不織布又は和紙を貼着してシートを作成する。

次にこの張り合わせたシートを潤滑剤入りの容器に含浸し、この含浸されたシートをプレス加熱成型で成型する。

そしてこの成型後に、ボイスコイルに対応した中心孔の抜き打ち及び最外周部の外形抜きを行う。

最後にシートの両面を樹脂コーティングすることでスピーカ用振動板が完成する。

なお、これら従来のスピーカ用抄紙振動板の製造方法に関する文献としては、前者に対しては特許文献１、後者に対して特許文献２が知られている。
特開平４−２３５９７号公報 特開２００３−１５８７９８号公報

前述したように、昨今ではスピーカの振動板を中心とした振動部品の高性能化への対応が必要不可欠であるのだが、その高性能化への対応の一環として、異なる分野や用途ごとに要求される様々なユーザーニーズを満足させる音づくり、特性づくりが非常に重要視されている。

また一方では、この高性能化の要求と共に、市場からはさらなる低価格化や低環境負荷化の要求も顕著である。

前述した図２に示すような抄紙工法による抄紙振動板は、物性値を大きな範囲で詳細に可変できるので、様々なユーザーニーズを満足させる音づくり、特性づくりという面においては利点を有しているが、その叩解工程に非常に多くの時間を要するものであり、また補強剤として使用される炭素繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等は高価であるので、低価格化という面においては課題を有するものであった。

また、スピーカ用抄紙振動板の材料は針葉樹を叩解して得られた材料が主流であることと、前述した補強剤を使用した場合の埋め立て地等の問題から、必ずしも地球環境に望ましいものではなかった。

一方、図３に示すような抄紙工程を含まない工法による振動板は、叩解工程がない分、抄紙工法に比べて製造時間は短くて済むが、逆に叩解せずにシート状の木材をプレスしているので、振動板の特性に重要な繊維の絡み具合が抄紙振動板に比べて少なく、音づくり、特性づくりという面においては必ずしも満足のいくものではなかった。

本発明は、上記課題を解決するもので、簡単に低価格な方法で製造でき、かつ抄紙振動板と同程度の特性を維持し、竹繊維を主成分とする環境に優しいスピーカ用振動板の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、スピーカ用振動板の製造方法を、針葉樹より環境負荷が少なく、入手が容易で安価な竹を使用し、この竹材をチップ状に粉砕する工程と、このチップ状の竹チップを加圧ニーダで繊維状に解繊する工程と、この繊維状の竹繊維を加熱加圧プレスで所定の３次元のシート形状に成型する工程とを備えるようにしたものである。

この製造方法により、抄紙工法に必要な叩解工程を含むことなく、抄紙振動板と同程度の特性を維持した環境に優しいスピーカ用振動板を製造することが可能となる。

以上のように本発明のスピーカ用振動板の製造方法においては、抄紙振動板と同程度の特性を維持しながらも、抄紙工法に必要な叩解工程を含まないので、抄紙工法に比べて短時間で簡単に製造することができ、さらに竹繊維を主成分とすることで、針葉樹の伐採による地球環境に与える負荷を低減することができるスピーカ用振動板の製造方法を確立することができる。

また、粉砕工程、解繊工程、プレス成型工程のいずれもが単純で複雑な制御を必要としない工程であるので、各工程間に任意の工程を追加したり、各工程に任意の工夫を加えたりすることが容易にできるので、様々なユーザニーズに対応させやすいスピーカ用振動板の製造方法を確立することができる。

よって、スピーカの振動板としての特性を維持しながら高い生産性で製造できると共に、スピーカの低価格化を図ることができ、その工業的価値は非常に大なるものである。

以下本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１から請求項４に記載の発明について説明する。

図１は本発明の一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。

ここで、用いる竹は竹齢３年以上５年以下の真竹である。

真竹は鹿児島産等の火山灰の多い地域のものがよいが、要求される特性（剛性や強靭性）によって、また価格によって適宜産地を変更してもよい。

また竹齢については、各竹齢の真竹を用いて本発明の製造方法でスピーカ用振動板を製造した場合に、その加工のし易さと最終的に出来上がった振動板の物性値でもってその適否を決定している。

竹齢が３年未満であると、柔らかく加工が容易な反面、その剛性や強靭性が乏しく、振動板の性能の面において満足するものが得られない。

また、竹齢が５年より大きいと、剛性や強靭性はあるものの、今度は加工が非常に困難になってきてしまう。

このように竹齢が３年以上５年以下の真竹が、本発明における振動板の製造に最も適していることが経験上確かめられている。

以下、それぞれの工程ごとに説明する。

まず粉砕工程にて、竹材を粉砕機等によりチップ状に粉砕する。

このとき用いる粉砕機は、一般に市販されている木材廃棄用粉砕機や竹専用の粉砕機等を用いることができる。

また、この粉砕工程後の竹チップの大きさは、以下の解繊工程の説明で示すスピーカ用振動板としての特性面と、製造における加工面から決定される繊維レベルにまで、次の解繊工程において竹チップを解繊するのに最も適した大きさである。

次に、チップ状に粉砕された竹チップを、繊維を解するための容器に入れ、解繊工程にて繊維レベルにまで解繊する。

本発明においては、この解繊工程は加圧ニーダを用いて行う。

加圧ニーダとは、ゴム材料等を混練する混練機であり、加圧蓋で材料を強力に押さえつけて練り込むので、非常に短時間で竹チップを解繊することができる。

例えば従来のビーター等では数日間かかるところを、数時間で解繊することが可能となっている。

ここで、この解繊工程が施された竹繊維が、その長さ加重平均繊維長Ｌ（ｌ）が０．９ｍｍ≦Ｌ（ｌ）≦３．０ｍｍであり、かつカナダ濾水度における叩解度Ｄが６００ｍｌ≦Ｄ≦７５０ｍｌになるように、加圧ニーダの解繊条件を決定している。

一般的に、振動板の性能は材料である繊維のアスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）によって左右される。

ここでは、平均繊維径の代わりにカナダ濾水度における叩解度を用いて、アスペクト比と同等の尺度にて振動板の性能に適した繊維の状態を表しており、出来上がった振動板の特性面からの要請と製造段階での加工面からの要請の両方を考慮したときに、上記平均繊維長および叩解度が最も適した範囲ということが経験上確かめられている。

そして、この解繊された竹繊維を金型に投入し、加熱加圧プレス工程で望む振動板の形状に成型する。

ここで、加熱加圧プレスにより竹繊維が３次元のシート形状に成型されるメカニズムを以下に簡単に説明する。

このメカニズムの主な役割を担っているのは、樹木に含まれるリグニンという化学成分である。

リグニンは、もともとは植物組織の細胞壁内および細胞と細胞の間に沈着するように存在する高分子物質で、細胞と細胞を結合させるための非常に強力な接着剤の役目を果たしている。

このリグニンは、加熱・加圧されるとその圧力と温度上昇により軟化し、細胞間を移動可能な状態となる（溶融）。

そして再び冷えると、硬化すると共に結合機能を有する性質を持っている。

つまり、加熱加圧プレスすることにより竹繊維を金型の形状にすると共に、リグニンを溶融し、その形状で再び硬化させることにより、リグニンの接着効果で竹繊維を３次元のシート形状の振動板に成型することができる。

この３次元のシート形状とは、例えばコーン形状やドーム形状といったものである。

上記加熱加圧プレス工程時のプレス温度及び圧力は、それぞれ１３０℃以上２３０℃以下、０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下に設定している。

１３０℃未満であると、上述したリグニンの溶融が足りず、２３０℃より高温であると竹繊維自体を炭化させてしまう恐れがある。

圧力についても同様であり、０．１ＭＰａ未満であるとリグニンの溶融が足りず、３ＭＰａより高圧であると成型中の振動板を破壊してしまう恐れがある。

そして最後に、不要となる最外周部とボイスコイルを挿入するための中心孔部を抜き加工する加工工程により、所定の形態へと加工することでスピーカ用振動板が完成となる。

なお、本実施の形態においては、所定の振動板の特性に合わせて、各工程間にさらなる工程を含んでもよい。

また、本発明の特徴を逸脱しない範囲で各工程にさらなる工夫を加えてもよい。

例えば、より洗練された高音質が求められる場合には、粉砕工程と解繊工程の間に材料処理工程（次亜塩素酸による化学処理等）を設けたり、解繊工程において繊維と反応する化合物（ジイソシアネート等）を添加したり、加熱加圧プレス工程を厳密な制御化で行うなどの多様性に富んだ工程とすることができる。

以上のように、本実施の形態におけるスピーカ用振動板の製造方法は、抄紙工程を含まず、つまり長時間の叩解工程が必要ではなく、竹材をチップ状に粉砕する工程と、竹チップを加圧ニーダで繊維状に解繊する工程と、３次元形状に加熱加圧プレス成型する工程とで振動板を製造するので、抄紙工法に比べても振動板の特性を低減させることなく、非常に短時間で簡単に製造することができ、生産性の向上したスピーカ用振動板の製造方法とすることができる。

本発明におけるスピーカ用振動板の製造方法は、抄紙工程を含まないので、製造時間を短縮できる高い生産性と、低価格化を両立できるスピーカ用振動板の製造方法に適用できる。

本発明の一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 従来のスピーカ用抄紙振動板の製造方法を示すプロセスチャート 抄紙工程を含まないスピーカ用振動板の製造方法の一例を示すプロセスチャート

Claims (4)

1. スピーカ用振動板の製造方法であって、
   竹材をチップ状に粉砕する工程と、
   前記チップ状に粉砕された竹材を加圧ニーダで繊維状に解繊し、竹繊維とする工程と、
   前記竹繊維を加熱加圧プレスで所定の３次元のシート形状に成型する工程とを備えたスピーカ用振動板の製造方法。
2. 前記竹材が真竹である請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
3. 前記竹繊維の長さ加重平均繊維長Ｌ（l）が０．９ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、かつカナダ標準濾水度における叩解度Ｄが６００ｍｌ以上７５０ｍｌ以下である請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
4. 前記加熱加圧プレスのプレス温度が１３０℃以上２３０℃以下であり、プレス圧力が０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下である請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。

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