JP5499721B2

JP5499721B2 - スピーカ用振動板の製造方法およびこのスピーカ用振動板の製造方法により製造されたスピーカ用振動板

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Publication number: JP5499721B2
Application number: JP2010003753A
Authority: JP
Inventors: 陽平神; 義道梶原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: JP2011146769A

Description

本発明は、各種音響機器や映像機器に用いられるスピーカ用振動板の製造方法およびスピーカ用振動板に関するものである。

特に、携帯電話などの小型スピーカ用の振動板の製造方法に関するものである。

最近、音響機器や映像機器などの電子機器において、音響ソースの充実とデジタル技術の普及により、これらの電子機器に使用されるスピーカについては、性能の向上が強く要請されている。

一方、スピーカの構成部品の中で、振動板の性能が音質の決定に大きなウェイトを占めており、より良い音質を実現する高性能の振動板を開発することが急務である。

従来の小型スピーカ用振動板には樹脂フィルムが多用されている。

小型スピーカに用いる振動板材料としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が用いられてきた。

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、２、３が知られている。

特開２００３−２８９５９４号公報特開２００１−１６９３８７号公報特開２００７−３２９５６５号公報

携帯電話等に使用されるスピーカは著しいスピードで小型化に向かっている。

ワンセグの普及、音楽ソースの充実によって良好な音質が得られることが求められる。

この音質を良好とするための尺度として最低共振周波数ができるだけ小さいことが求められる。

しかしながら、一般に最低共振周波数を小さくするためには振動板の厚さを薄くする必要があり、従来材料においては、例えばＰＥＮの場合、次のような課題を有するものであった。

(1)結晶性が高いため、薄く成形すると寸法安定性が悪いうえ、成形時間が長くなる。

(2)薄くすると面剛性が小さくなり、ローリングなどの不良を引き起こしやすい。

また、ＰＥＩにおいては、ＰＥＮに比べて弾性率が低く、ＰＥＮに比べて材厚を厚くしても、最低共振周波数を小さくすることができるものの、次のような課題を有するものであった。

(1)寸法精度が悪い。

(2)振動板のローリングが大きく、歪が増加して良好な音質が得られない。

(3)一般的な溶融押し出し製膜されており、膜厚精度が低く、スピーカの音質にばらつきが発生する。

一方で、一般的な抄紙振動板を成形する抄紙工法の場合にも、次のような課題を有するものであった。

(1)振動板の剛性の増加。

(2)振動板の重量の増加。

例えば、一般の抄紙工程では、水中で天然繊維を撹拌し、吸引ろ過を行った後、熱プレスによって振動板を成形しているが、その際に、水素結合によって振動板の弾性率は向上する。

その結果、最低共振周波数が上昇し、低域再生帯域が狭まってしまう。

ここで、このような場合に改善策として採用されるのが、ダンプ剤の塗布であり、このような手法を採用すれば、再生帯域は改善するものの、振動系の重量増加につながり、音圧の低下を招いてしまうという課題を有するものであった。

上記課題を解決するために、本発明は、抄紙工程を備えたスピーカ用振動板の製造方法であり、カナダ標準濾水度における叩解度が２００ｍｌ以上でかつ、７００ｍｌ以下とし、含有量を５％〜９０％とした天然繊維と、合成繊維とを混抄してなる振動板材料を含水して繊維を抄紙する抄紙工程と、抄紙した材料を乾燥させて水分を蒸発させる予備乾燥工程と、予備乾燥工程により得られた予備成形物をプレス成形するプレス成形工程とを備え、プレス成形により振動板材料の繊維の結合状態を破壊させて弾性率を低くしてなるスピーカ用振動板の製造方法としたものである。

以上のように、予備乾燥工程後に、プレス成形により振動板材料の繊維の結合状態を破壊させて弾性率を低くしてスピーカ用振動板を構成させることにより、スピーカ用振動板の弾性率を低下させ、最低共振周波数を低くすることができる。

以上のように、本発明の工法で成形されるスピーカ用振動板は、弾性率が低く、最低共振周波数を低くし、より豊かな低音を再生することができる。

本発明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本発明の一実施形態におけるスピーカ用振動板の斜視断面図本発明の一実施形態におけるスピーカ用振動板の平面図

以下、本発明のスピーカ用振動板の製造方法及びスピーカ用振動板について図面を用いて説明する。

図１は本発明のスピーカ用振動板を製造するための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ステップは、材料の天然繊維１Ａ及び合成繊維１Ｂを含水させる工程である。

Ｂステップは、Ａステップの材料を抄紙する抄紙工程である。

Ｃステップは、Ｂステップで抄紙された材料を乾燥させて水分を蒸発させる予備乾燥工程である。

Ｄステップは、Ｃステップで得られた予備成形物をプレス成形により繊維の結合状態を破壊するための工程である。

図２は本発明の一実施形態の振動板の斜視断面図を示したもの、図３は本発明の一実施形態の振動板の平面図を示したものである。

図２および図３に示すように振動板１は、図１に示すプロセスに従い成形され、予備乾燥工程後に、プレス成形により振動板材料の繊維の結合状態を破壊させて弾性率を低くしてスピーカ用振動板を構成させることにより、スピーカ用振動板の弾性率を低下させ、最低共振周波数を低くすることができ、その結果、より豊かな低音を再生することができる。

ここで、従来の抄紙振動板との違いについて説明すると、従来の製造方法では、プレス成形前に予備乾燥工程を設けることがないことから、プレス成形時には、振動板材料の繊維中に十分な水分を含んでおり、この状態で加熱プレスを実施しているため、プレス時には繊維の結合状態を破壊させることなく、水分を蒸発させて圧縮することで、弾性率を向上させている。

この従来の製造方法に比べ、本発明は、予備乾燥工程により、ほとんどの水分を蒸発させてからプレス成形することで、振動板材料の繊維の結合状態を破壊させて弾性率が低くなるようにしている。

よって、プレス成形するときのプレス圧についても、振動板材料の繊維の結合状態を破壊させるに必要な圧力設定としている。

この振動板１について天然繊維１Ａには、木材であれば針葉樹、広葉樹、非木材であれば竹、ケナフ、ジュート、バガスなど様々な繊維を用いて構成され、音質の調整をすることが可能となる。

天然繊維１Ａは、カナダ標準濾水度による叩解度が２００ｍｌ以上で、かつ７００ｍｌ以下のレベルに叩解した繊維であれば、骨子として適度な剛性を保有し、抄紙時にフロッグの形成などの抄紙ムラが生じにくいため、合成繊維との混抄が可能である。

ここで、叩解度が２００ｍｌ以下では抄紙時に濾水速度が低くなり、生産性が著しく低下する。

一方、７００ｍｌ以上になると、繊維同士の絡み合いが低くなるため、期待する効果を得られにくい。

天然繊維を叩解する手法としては、ディスクリファイナー、ビーター等の方法がある。

天然繊維１Ａの繊維長は０．８ｍｍ以上で、かつ３ｍｍ以下の天然繊維であれば、骨子としての補強効果を十分に期待でき、また混抄した際の抄紙ムラも抑制できる。

ここで、繊維長が０．８ｍｍ以下であれば、抄紙した予備成形物の強度が不十分であり、十分な特性を得ることができない。

一方で、３ｍｍ以上であれば、混抄時にフロッグを形成し、分散性の低下、成形品の外観不良を招く。

合成繊維１Ｂには、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、レーヨン繊維、ナイロン繊維などの群から選択され、使用される。

合成繊維１Ｂは、成形性の付与、透気度の向上、ピンホールの抑制等を可能とすることができる。

合成繊維に対する天然繊維の配合量は、５％〜９０％が望ましい。

上記配合で振動板を成形すれば、十分な内部損失を保持しながら、振動板の低弾性率化が可能となり、その結果、低域再生帯域を向上させることができる。

配合量が５％以下の場合、天然繊維の含有量が著しく低くなるため、内部損失が低下し天然繊維ならではのぬくもりある音質を得ることができない。

一方、配合量が９０％以上の場合、振動板の弾性率が高くなりすぎるため、十分な低域再生特性を得られない。

また、合成繊維１Ｂは天然繊維と同様に叩解処理を施し、表面積を向上することによって得られる相互作用もある。

振動板１の密度は、０．２５ｇ/ｃｍ³〜０．９０ｇ/ｃｍ³の間で成形されれば、紙本来が有する柔らかさや軽さを損なうことなく成形することが可能である。

その結果、弾性率が低く、低域再生能力に優れた振動板を得ることができる。

しかし、０．２５ｇ/ｃｍ³以下の場合、強度が著しく低下するため、高周波域での面鳴きなど、強度不足による異音が生じる。

また、０．９０ｇ/ｃｍ³以上の場合、密度が樹脂振動板相当となり、抄紙振動板の特長である軽さの面で優位性を得られず、音圧の低下など特性の悪化を招く。

更には、低環境負荷という点で、天然繊維１Ａには木材繊維よりも非木材繊維を採用することが望ましい。

数ある非木材繊維の中でも竹繊維は、生育が早いため環境問題を発生させることが少なく、継続的に供給可能である点や、ガラス繊維等の無機分のように埋め立てることなく焼却によって廃棄できるため地球環境に優しい。

天然繊維１Ａの材料として竹繊維を用いる場合、竹齢１年以上の竹から得られた竹繊維を使用することが望ましい。

一般に、竹は生後５０日ほどで成長し、その後は材として安定化を図る。

ほぼ１年以上経過すれば安定した材を得ることができるため、音響用部材として所望の特性を得ることができる。

しかし、いくら成長速度に長けた竹であったとしても、生後１年以内に伐採を続けると、竹林が安定して成長せず、竹の生態系を乱してしまうことが懸念される。

次に、竹繊維に含まれるリグニンの含有量は２５％以下であることが望ましい。

リグニンの含有量が２５％以下であれば、内部損出の高い振動板を得ることができるため、非常に艶やかな音質を奏でる振動板を得ることができる。

しかし、リグニンの含有量が２５％以上の場合、竹繊維表面には過度のリグニンを含有するため、竹繊維同士の接着が阻害され、振動板として成形する際に、強度が不足し、成形することが困難となる。

更に、音質面で効果的に向上させる手段として、天然繊維１Ａに竹繊維を採用し、更に補助材料として、ミクロフィブリル状態まで微細化した竹繊維を添加することが望ましい。

その添加の割合は、ミクロフィブリル状態まで小さくした竹繊維を５ｗｔ％〜２０ｗｔ％添加することが望ましい。

５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の間であれば、繊維同士を結び付けるバインダーとして効果的な補強効果を得ることができる。

また、繊維間の目止め剤として有効に作用し、ピンホールの抑制による音圧の向上を図ることができる。

しかし、上記ミクロフィブリル状態まで微細化した竹繊維の添加量が、５ｗｔ％以下であれば、添加量が少な過ぎるため十分な補強効果を得られない。

一方で、２０ｗｔ％以上であれば、抄紙時にフロッグを形成し、分散性の低下、成形性の低下を招く。

また、過度に添加するとミクロフィブリル状態まで微細化する竹繊維の製造コストが増加するとともに、その繊維を抄紙する際にタクトが長くなるため抄紙コストが著しく増加してしまう。

よって、適正な添加量は、５ｗｔ％〜２０ｗｔ％が望ましい。

また、ミクロフィブリル状態まで微細化した竹繊維の繊維長は、０．８ｍｍ以下まで微細化すれば、十分に微細化されており、所望の補強効果を得ることができる。

しかし、０．８ｍｍ以上の繊維長であれば、竹繊維が十分に叩解されていないため、補強効果が乏しい。

更に、上記、ミクロフィブリル状態まで小さくした竹繊維の叩解度は、２００ｍｌ以下であることが望ましい。

叩解度を２００ｍｌ以下にすれば、通常の竹繊維に比べて圧倒的な補強効果やピンホールを抑制するための目止め剤としての効果を得ることができる。

その結果、少量の添加量であったとしても、優れた費用対効果を得ることができる。

しかし、２００ｍｌ以上であれば、一般的な竹繊維と比較して同等の特性であり、ミクロフィブリル繊維ならではの、補強効果や目止めの効果を得ることができない。

更に、必要に応じて充填材、フィラー、無機繊維、防水剤、顔料などを配合して音質調整をすることも可能である。

上記フィラーは、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を添加することが望ましい。

炭酸カルシウムの添加量は、５ｗｔ％〜２０ｗｔ％が望ましく、この添加量にすれば、抄紙時に内填剤として使用する際に、ピンホールの抑制などの効果を発揮させることができる。

ここで、５ｗｔ％以下の添加量の場合、内填剤として効果的な作用を得ることができない。

一方、２０ｗｔ％以上の場合、抄紙ムラ、外観不良、比重の増加など様々なデメリットが生じる。

珪藻土の添加量は、５ｗｔ％〜２０ｗｔ％が望ましく、抄紙時に内填剤として使用する際に、ピンホールの抑制などの効果を発揮させることができる。

タルクの添加量は、５ｗｔ％〜２０ｗｔ％が望ましく、この添加量にすれば、抄紙時に内填剤として使用する際に、無機材料ならではの高域の音質の調整ができる。

水酸化アルミニウムの添加量は、５ｗｔ％〜２０ｗｔ％が望ましく、この添加量にすれば、抄紙時に添加剤として使用する際に、無機材料ならではの高域の音質の調整ができる。

ここで、５ｗｔ％以下の添加量の場合、添加剤として効果的な作用を得ることができない。

更に、含浸処理、ラミネートなどによって音質を向上させることも可能である。

これらの音質調整材料を添加することで、精度が高く、高音質を実現できるスピーカ用振動板を提供することが可能となる。

本製造方法で得られるスピーカ用振動板は、特に、携帯電話など小型スピーカにおいてその特性を顕著に発揮することができる。

形状においても円形、矩形、楕円形など様々な形状で成形することができる。

本発明にかかるスピーカ用振動板の製造方法およびこのスピーカ用振動板の製造方法により製造されたスピーカ用振動板は、高音質化と高信頼性化の両立が必要なスピーカ用振動板に適用できる。

１振動板
１Ａ天然繊維
１Ｂ合成繊維

Claims

抄紙工程を備えたスピーカ用振動板の製造方法であって、前記スピーカ用振動板の製造方法は、カナダ標準濾水度における叩解度が２００ｍｌ以上でかつ、７００ｍｌ以下とし、含有量を５％〜９０％とした天然繊維と、合成繊維とを混抄してなる振動板材料を含水して繊維を抄紙する抄紙工程と、前記抄紙した材料を乾燥させて水分を蒸発させる予備乾燥工程と、前記予備乾燥工程により得られた予備成形物をプレス成形するプレス成形工程とを備え、前記プレス成形により前記振動板材料の繊維の結合状態を破壊させて弾性率を低くしてなるスピーカ用振動板の製造方法。
請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法により製造されたスピーカ用振動板。
繊維長が０．８ｍｍ以上でかつ、３ｍｍ以下の天然繊維である請求項２記載のスピーカ用振動板。
密度が０．２５ｇ／ｃｍ³以上でかつ、０．９０ｇ／ｃｍ³以下である請求項２記載のスピーカ用振動板。
天然繊維には竹齢１年以上の竹から得られた竹繊維を含んだ請求項２記載のスピーカ用振動板。
竹繊維中のリグニン含有量が２５％以下である請求項５記載のスピーカ用振動板。
竹繊維はミクロフィブリル状態まで小さくするとともに、含有量を５ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以下とした請求項５記載のスピーカ用振動板。
ミクロフィブリル状態まで小さくした竹繊維は、繊維長を０．８ｍｍ以下とした請求項５記載のスピーカ用振動板。
ミクロフィブリル状態まで小さくした竹繊維は、叩解度を２００ｍｌ以下とした請求項５記載のスピーカ用振動板。