JP5332382B2 - スピーカ用振動板の製造方法、及びこの製造方法により製造したスピーカ用振動板、同振動板を用いたスピーカ、同スピーカを用いた電子機器及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、各種音響機器や映像機器に使用されるスピーカ用振動板の製造方法と、この製造方法により製造したスピーカ用振動板と、この振動板を用いたスピーカ及びステレオセットやテレビセット等の電子機器及び自動車等の移動体に関するものである。

昨今のオーディオ業界やオーディオ機器を搭載した自動車業界では、デジタル機器の普及により、スピーカから再生される音質は飛躍的に向上している。

これらの業界でのスピーカに対する主たるトレンドは、高音質化、小型コンパクト化である。

高音質化においては、ユーザが求める音質を実現させるため、スピーカの構成部品であり、スピーカの音質に大きく影響を与える振動板の開発が急務である。

この振動板の開発は、音質をより精度高く制御できるという理由から、抄紙工法によって製造される抄紙振動板を中心に進められている。

従来の抄紙振動板は、抄紙した振動板に水酸基含有成分であるポリオールとポリイソシアネートとを主成分とする混合溶液を含浸された後、乾燥工程で加熱処理によって抄紙振動板の空隙にゲル状粘弾性体が内包されて作製されていた（例えば、特許文献１を参照）。
特開平６−３０３６９５号公報

しかし、抄紙振動板は、剛性が十分ではないため、高音域の音質が悪いという問題があった。また、抄紙振動板の製造には、多数の工程を必要とするため、スピーカの製造コストのうち大きな部分を占めていた。特に、デジタル機器の価格下落トレンドに伴い、この抄紙振動板の製造コストを削減したいという要望が強くなっていた。

本発明の目的は、スピーカの音質を高めることと、製造コストを削減することとを両立することを目的とするものである。

本発明のスピーカの製造方法は、竹繊維を叩解する叩解工程と、この叩解工程で叩解された前記竹繊維と水分散性ポリイソシアネートを混合する混合工程と、この混合工程で混合された材料を振動板の形状に抄く抄紙工程と、前記振動板を乾燥させる乾燥工程を備え、叩解工程には、加圧ニーダによって前記竹繊維を叩解する工程と、この加圧ニーダによって叩解された竹繊維を水分散液とし、ビーズミルによってさらに叩解する工程を含むことを特徴とする。

また、本発明のスピーカ用振動板は、竹繊維と、イソシアネート成分とを含むスピーカ用振動板であって、前記竹繊維が前記イソシアネート成分によって架橋されたことを特徴とするスピーカ用振動板において、水分散性のポリイソシアネートは、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、２−ニトロジフェニル−４，４’−ジイソシアネート、２，２’−ジフェニルプロパン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、４，４’ジフェニルプロパンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−１，４−ジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシジフェニル−４，４’−ジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、キシリレン−１，３−ジイソシアネートなどの芳香脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添加トリレンジイソシアネート、水添加キシレンジイソシアネート、水添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水添加テトラメチルキシレンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートおよびこれらの化合物と活性水素基含有化合物との反応によるＮＣＯ基末端化合物のうちいずれか１種、あるいは２種以上の混合物であることを特徴とする。

本発明によれば、スピーカの音質を高めることと、製造コストを削減することとを両立することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、抄紙工法によるスピーカ用振動板の製造工程を示すプロセスチャートである。図１に示されるように、まず、ステップ１の材料投入工程において、スピーカ用振動板の材料であるパルプを、水の入ったビータ内に投入する（ＳＴ１）。

次に、ステップ２の叩解工程において、ステップ１の材料投入工程において投入されたパルプを数日間かけて細かく叩解する（ＳＴ２）。

次に、ステップ３の混合工程において、ステップ２の叩解工程によって叩解された材料に、サイズ剤、紙力向上剤、定着剤を混合するとともに、水分散性のポリイソシアネートを混合する（ＳＴ３）。

次に、ステップ４の抄紙工程において、ステップ３の混合工程によって混合された材料を抄紙工法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、下方から吸引して水分のみを排出し、スピーカ用振動板としての形状に形成する（ＳＴ４）。

次に、ステップ５の乾燥工程において、ステップ４の抄紙工程によって形成されたスピーカ用振動板に含まれる水分を加熱や加圧により蒸発する（ＳＴ５）。

以上で本発明の製造方法によるスピーカ用振動板が完成する。

なお、以上の製造方法に、ステップ５の乾燥工程によって乾燥されたスピーカ用振動板から、スピーカ用振動板として不要となる最外周部や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抜き加工工程を加えてもよい。

ここでは一般的な従来からの抄紙工法によるスピーカ用振動板の製造方法に、本発明における一実施の形態を適用したものを示したが、適用する振動板の製造方法はこれに限定されるものではなく、混合工程が含まれていれば適用可能である。

ここで、ステップ３の混合工程において用いられる水分散性のポリイソシアネートについて説明する。

水分散性のポリイソシアネートは、ポリアルキレンエーテルアルコール等の親水性鎖を導入して水分散性を向上させたポリイソシアネートであって、必要に応じて適度な疎水鎖を導入して水分散性を安定化したものである。イソシアネート基（ＮＣＯ基）は、界面化学的手法によって保護される。

水分散性のポリイソシアネートとして、例えば、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、２−ニトロジフェニル−４，４’−ジイソシアネート、２，２’−ジフェニルプロパン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、４，４’ジフェニルプロパンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−１，４−ジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシジフェニル−４，４’−ジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、キシリレン−１，３−ジイソシアネートなどの芳香脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添加トリレンジイソシアネート、水添加キシレンジイソシアネート、水添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水添加テトラメチルキシレンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートおよびこれらの化合物と活性水素基含有化合物との反応によるＮＣＯ基末端化合物等が挙げられる。

また、水分散性のポリイソシアネートとして、有機イソシアネートにポリオールを付加させるとともにイソシアヌレート化触媒を加えイソシアヌレート環構造を導入したポリイソシアネートの代わりに、ジイソシアネートの重合体や２官能以上のポリオール等とジイソシアネートあるいはポリメリック体との反応で得られるプレポリマー的なイソシアネート化合物を用いても構わない。

すなわち、ポリイソシアネートのポリメリック体やポリイソシアネートのポリオールアダクトは、いずれも本発明に使用できる。あるいは、これら化合物の反応、例えばウレタジオン化反応、カルボジイミド化反応、ウレタンイミン化反応、ビュレット反応などによるイソシアネート変性体などを含有してもよい。これらポリイソシアネートは単独または２種以上の混合物で使用することができる。これらポリイソシアネートのうちで、水分散安定性、水分散後のＮＣＯ基の安定性、無黄変性等を考慮した場合、脂肪族あるいは脂環式ポリイソシアネートが好ましい。

ここで、以下に、本発明におけるスピーカ用振動板の製造方法の具体例を示す。

平均繊維長が約１．７５ｍｍで、各繊維が一体化して長さ約１０ｃｍの束で構成される竹繊維７００ｇを、容積が３リットルの加圧ニーダによって、２５ｒｐｍで２０分間処理し、叩解する。その後、この叩解された竹繊維を５％の水分散液とし、ガラスビーズを用いた３リットルのビーズミルで２０分間処理し、さらに叩解する。これにより叩解された繊維の平均繊維長は０．８ｍｍ、ＢＥＴ比表面積は２．１１ｍ²／ｇであった。さらに、水分散性のポリイソシアネートとして例えば、三井化学ポリウレタン製タケネートＷＤ−ＷＤ−２２０や、ＷＢ−７００や、ＷＢ−９２０を水分散液に混合した。その後、叩解された竹繊維を含む水分散液を抄いて、１６０℃で５分間乾燥し、振動板を完成した。この振動板は、天然繊維のセルロース成分である竹繊維が、イソシアネート成分である水分散性のポリイソシアネートによって架橋された構造となっている。このため、振動板の剛性を高くすることができる。

このように、抄紙工程より前の混合工程において水分散性ポリイソシアネートを混合することで、抄紙工程後にポリオールとポリイソシアネートとを振動板に含浸させてポリウレタンで振動板を覆うよりも振動板の剛性を高くすることができる。さらに、抄紙工程後にポリオールやポリイソシアネートを含浸させる工程を省くことができるため、製造コストを低減することができる。また、本実施形態によって製造されたスピーカを視聴評価した結果、特に女性のソプラノ等の高音域の音を聞きやすくすることができた。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の他の局面について説明する。

図２は、スピーカ３０の断面図を示したものである。

図２に示されるように、着磁されたマグネット２１を上部プレート２２及びヨーク２３により挟み込んで内磁型の磁気回路２４を構成している。

この磁気回路２４のヨーク２３にはフレーム２６が結合されている。このフレーム２６の周縁部には、振動板２７の外周が、エッジ２９を介して接着されている。そして、実施の形態１の製造方法によって製造された振動板２７の中心部にボイスコイル２８の一端が結合されるとともに、ボイスコイル２８の他端が磁気回路２４の磁気ギャップ２５にはまり込むように結合されている。

本実施の形態では、内磁型の磁気回路２４を有するスピーカ３０について説明したが、これに限定されず、外磁型の磁気回路を有するスピーカに適用してもよい。

さらに、振動板２７とエッジ２９とが一体化された小型スピーカについても適用することが可能である。

以上の構成により、天然繊維のセルロース成分である竹繊維が、イソシアネート成分である水分散性のポリイソシアネートによって架橋されて剛性が弱い部分が補強された振動板によってスピーカを構成することができる。このスピーカによって、低音域においては締まりのある重低音を、高音域においてはクリアな音を再生することができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の他の局面について説明する。

図３は、本発明の一実施の形態の電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステムの外観図を示したものである。

図３に示されるように、実施の形態２のスピーカ３０をエンクロジャー４１に組み込んで、スピーカシステムを構成し、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段であるアンプ４２と、このアンプ４２に入力されるソースを出力するプレーヤ４３とを備えて、電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム４４を構成したものである。

この構成とすることにより、低音域においては締まりのある重低音を、高音域においてはクリアな音のミニコンポシステムを実現することができる。

さらに、品質面や信頼性面においても優れたミニコンポシステムとすることができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の他の局面について説明する。

図４は、移動体である自動車４０の断面図を示したものである。

図４に示されるように、実施の形態２のスピーカ３０をリアトレイやフロントパネルに組み込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車４０を構成したものである。

この構成とすることにより、スピーカ３０の高音域での音圧レベルを向上させることができ、高音域においてクリアで迫力がある音質を得ることができる。

さらに、品質面や信頼性面においても優れたものとすることができ、このスピーカ３０を搭載した自動車等の移動体の性能や品質を向上させることができる。

本発明にかかるスピーカ用振動板の製造方法は、高品質の振動板を低価格で提供できるスピーカ用振動板の製造方法に適用できる。また、本製造方法で製造されたスピーカ用振動板、スピーカ、電子機器及び移動体は、小型コンパクト化が必要で、剛性の高い振動板による音質や特性の向上と、高い品質及び信頼性が必要な映像音響機器や情報通信機器等の電子機器、さらには自動車等の移動体に適用できる。

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 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の外観図 本発明の一実施の形態における移動体の断面図

符号の説明

２１ マグネット
２２ 上部プレート
２３ ヨーク
２４ 磁気回路
２５ 磁気ギャップ
２６ フレーム
２７ 振動板
２８ ボイスコイル
２９ エッジ
３０ スピーカ
４０ 自動車
４１ エンクロジャー
４２ アンプ
４３ プレーヤ

Claims (5)

1. 竹繊維を叩解する叩解工程と、この叩解工程で叩解された前記竹繊維と水分散性ポリイソシアネートを混合する混合工程と、この混合工程で混合された材料を振動板の形状に抄く抄紙工程と、前記振動板を乾燥させる乾燥工程を備え、叩解工程には、加圧ニーダによって前記竹繊維を叩解する工程と、この加圧ニーダによって叩解された竹繊維を水分散液とし、ビーズミルによってさらに叩解する工程を含むスピーカ用振動板の製造方法。
2. 竹繊維と、イソシアネート成分とを含むスピーカ用振動板であって、
   前記竹繊維には、加圧ニーダによって叩解された竹繊維がさらにビーズミルによって叩解された繊維を用い、前記竹繊維が前記イソシアネート成分によって架橋されたことを特徴とするスピーカ用振動板において、水分散性のポリイソシアネートは、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、２−ニトロジフェニル−４，４’−ジイソシアネート、２，２’−ジフェニルプロパン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、４，４’ジフェニルプロパンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−１，４−ジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシジフェニル−４，４’−ジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、キシリレン−１，３−ジイソシアネートなどの芳香脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添加トリレンジイソシアネート、水添加キシレンジイソシアネート、水添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水添加テトラメチルキシレンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートおよびこれらの化合物と活性水素基含有化合物との反応によるＮＣＯ基末端化合物のうちいずれか１種、あるいは２種以上の混合物であるスピーカ用振動板。
3. 磁気回路に結合されたフレームと、
   このフレームに結合された請求項２に記載のスピーカ用振動板と、
   この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとを備えたスピーカ。
4. 請求項３に記載のスピーカと、少なくともこのスピーカへの入力信号の増幅回路とを備えた電子機器。
5. 移動手段と、この移動手段に設けられた請求項３に記載のスピーカとを備えた移動体。

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