JP6718108B2 - 音響振動板 - Google Patents
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Description
本発明は音響振動板に関する。より詳細には、スピーカー、ヘッドフォン等に用いられる音響振動板に関する。
一般に、スピーカー、ヘッドフォン等に用いられる音響振動板に要求される特性としては、各種強度が高いこと、気密度が高いこと、ヤング率（弾性率、剛性）が高いこと、および、内部損失（ｔａｎδ）が大きいことが挙げられる。このような要求に応えるべく、音響振動板の材料および構造が継続的に検討されている。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ヤング率および内部損失（ｔａｎδ）に優れる音響振動板を提供することにある。
本発明の音響振動板は、実質的にセルロースナノファイバーのみを含む抄紙体から構成される。
１つの実施形態においては、上記セルロースナノファイバーが、未酸化セルロースナノファイバーである。
１つの実施形態においては、上記セルロースナノファイバーが、未酸化セルロースナノファイバーである。
本発明の音響振動板は、セルロースナノファイバーから構成されていることにより、ヤング率および内部損失（ｔａｎδ）に優れる。
本発明の実施形態による音響振動板は、セルロースナノファイバーを抄紙して得られる。上記音響振動板は、実質的にセルロースナノファイバーのみを含む抄紙体から構成される。セルロースナノファイバーの抄紙体を用いることにより、緻密かつ繊維間が水素結合により強固に結合された構造を有する音響振動板が得られ、その結果、ヤング率に優れる音響振動板を得ることができる。また、本発明の音響振動板は、密度、気密度、強度等に優れ、高域再生帯域が広く、優れた音質を実現し得る。
セルロースナノファイバーとは、繊維径がナノサイズのセルロース繊維をいう。セルロースナノファイバーの繊維径（数平均径）は、例えば３ｎｍ〜１００ｎｍである。セルロースナノファイバーの長さ（数平均長）は、例えば０．１μｍ〜１００μｍである。セルロースナノファイバーのアスペクト比（長さ／径）は、例えば５０〜１０００である。パルプの繊維径は、通常、１μｍ以上であり、本明細書において、セルロースナノファイバーとパルプとは、繊維径により区別される。
本発明の実施形態による音響振動板は、繊維径が太いパルプ繊維に対して、１０００分の１以下のセルロースナノファイバーが若干量添加されて混抄されるような従来の音響振動板に比べて、セルロースナノファイバーのみを含む抄紙体がより緻密になり、強固な水素結合が生成できて、気密度も格段に大きくなる。したがって、音響振動板としては、音波の媒体である空気を押し出す能力に優れ、優れた音質を実現し得る。
セルロースナノファイバーの製造方法としては、例えば、パルプを水中に分散させた懸濁液同士を衝突させて解繊・微細化する水中対向衝突法（ＡＣＣ法）、セルロース原料を機械的処理により解繊する方法が挙げられる。該機械的処理としては、例えば、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ジェットミル、短軸押出機、２軸押出機、超音波攪拌機等を用いて、セルロース原料を微細化する処理が挙げられる。また、セルロースナノファイバーは、セルロース原料を酸素処理、酸処理等の化学的処理により解繊して、製造することも可能であるが、本発明においては、水中対向衝突法（ＡＣＣ法）、機械的処理等により得られた未酸化セルロースナノファイバーを用いることが好ましい。未酸化セルロースナノファイバーを用いれば、セルロースナノファイバーのみを含む抄紙体が形成できて、ヤング率、内部損失（ｔａｎδ）、気密度および各種強度のバランスに優れる音響振動板を得ることができる。
セルロース原料としては、特に限定されず、任意の適切なセルロース原料が用いられる。セルロース原料としては、例えば、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）等の広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）等の木材由来のクラフトパルプ；サルファイトパルプ、脱墨パルプ（ＤＩＰ）などの古紙パルプ；グランドパルプ（ＧＰ）、加圧式砕木パルプ（ＰＧＷ）、リファイナー砕木パルプ（ＲＭＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、ケミメカニカルパルプ（ＣＭＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）等の機械パルプ等が挙げられる。また、これらのパルプを、粉砕して得られた粉末状セルロース、パルプを酸加水分解などの化学処理によって精製して得られた微結晶セルロースを用いてもよい。さらに、ケナフ、麻、イネ、バガス、葦、竹、綿等に由来する非木材パルプを使用してもよい。１つの実施形態においては、針葉樹由来のセルロースが、セルロースナノファイバーの原料として用いられる。針葉樹由来のセルロースを用いれば、よりヤング率の高い音響振動板を得ることができる。
なお、本明細書において、「実質的にセルロースナノファイバーのみを含む」とは、セルロースナノファイバーの含有割合が、音響振動板１００重量部に対して、９０重量部以上であることを意味する。セルロースナノファイバーの含有割合は、音響振動板１００重量部に対して、好ましくは９５重量部以上であり、より好ましくは９８重量部以上であり、さらに好ましくは１００重量部である。
上記音響振動板は、セルロースナノファイバーの他に、ごく微量のその他の成分を含んでいてもよい。例えば、音響振動板１００重量部に対して、１０重量部未満（好ましくは５重量部未満、より好ましくは２重量部未満）の含有割合で、木材パルプが添加され得る。セルロースナノファイバーとごく微量の木材パルプとを含む音響振動板は、これらの材料を混抄して得ることができる。上記木材パルプは特に限定されず、音響振動板に通常用いられる木材パルプが採用され得る。例えば、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ等が用いられる。
上記音響振動板は、必要に応じて、他の繊維をさらに含んでいてもよい。他の繊維は、目的に応じて適切に選択され得る。例えば機械的強度の向上を目的とする場合には、高強度繊維が混合され得る。さらに、目的に応じた繊維（例えば、消臭繊維、マイナスイオン放出繊維）が混合され得る。
上記音響振動板の密度は、好ましくは０．４５ｇ／ｃｃ以上であり、より好ましくは０．５ｇ／ｃｃ以上である。このような範囲であれば、ヤング率に特に優れる音響振動板を得ることができる。
上記音響振動板の耐折度は、好ましくは１０００回以上であり、より好ましくは２０００回以上であり、さらに好ましくは２５００回以上である。耐折度は、ＪＩＳ Ｐ ８１１５に準拠して測定される。
上記音響振動板の剛度は、好ましくは１０００ｍｇｆ〜５０００ｍｇｆであり、より好ましくは１５００ｍｇｆ〜３０００ｍｇｆである。このような範囲であれば、ヤング率に特に優れる音響振動板を得ることができる。剛度は、ＪＩＳ Ｐ ８１２５に準拠して測定される。
上記音響振動板の引裂度は、好ましくは２００ｇｆ以上であり、より好ましくは３００ｇｆ以上である。引裂度は、ＪＩＳ Ｐ ８１１６に準拠して測定される。
上記音響振動板の気密度は、好ましくは１５ｓ／１００ｃｃ以上であり、より好ましくは１００ｓ／１００ｃｃ以上であり、さらに好ましくは１０００ｓ／１００ｃｃ以上である。気密度の測定方法は、後述する。
本発明の音響振動板は、セルロースナノファイバーを任意の適切な方法により抄紙し、その後、抄紙により得られた平板を所定の形状に成形して、得ることができる。好ましくは、抄紙の際、抄網として不織布が用いられる。繊維径の細いセルロースナノファイバーを抄紙する際に、不織布を抄網として用いれば、良好に抄紙工程を行うことができる。
上記不織布を構成する材料としては、例えば、ポリステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリアラミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ビニロン系繊維、セルロース系繊維、再生セルロース系繊維、およびそれらの複数の共重合体からなる繊維等が挙げられる。
上記不織布の目付は、好ましくは５０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは１００ｇ／ｍ２〜１５０ｇ／ｍ２である。このような範囲であれば、良好に抄紙工程を行うことができる。
上記不織布の厚みは、好ましくは０．２ｍｍ〜１ｍｍであり、より好ましくは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍである。このような範囲であれば、良好に抄紙工程を行うことができる。
抄紙により得られた平板を成形する方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。成形方法の具体例としては、例えば、熱プレス成形が挙げられる。また、音響振動板を略コーン形状等の振動板に適する所定形状に抄いてから、これを熱プレス成形してもよい。または、音響振動板を略コーン形状等の振動板に適する所定形状に抄いてから成形し、オーブンで乾燥させてもよい。
本発明の音響振動板は、目的に応じて任意の適切な形状を有し得る。例えば、本発明の音響振動板は、コーン形状であってもよく、ドーム形状であってもよく、その他の形状であってもよい。
本発明の音響振動板は、あらゆる用途のスピーカーまたはヘッドフォン等に適用され得る。例えば、本発明の振動板を用いるスピーカーは、車載用であってもよく、携帯電子機器用（例えば、携帯電話、携帯音楽プレーヤー）であってもよく、据置型であってもよい。また例えば、本発明の振動板を用いるスピーカーは、大口径であってもよく、中口径であってもよく、小口径であってもよい。好ましくは、小口径のスピーカーに用いられる。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例における評価方法は以下のとおりである。なお、特に示さない限り、実施例中の部およびパーセントは重量基準である。
＜評価＞
１、ヤング率および内部損失（ｔａｎδ）の測定
振動リード法（片持梁、共振法）により、得られた平板のヤング率および内部損失（ｔａｎδ）を測定した。具体的には、実施例および比較例で得られた平板から、それぞれ、４０ｍｍ×１５ｍｍサイズのテストピースを５片切り出し、各テストピースについて、２３℃におけるヤング率および内部損失（ｔａｎδ）を測定した。表中には、５片のテストピースの平均値を示す。
１、ヤング率および内部損失（ｔａｎδ）の測定
振動リード法（片持梁、共振法）により、得られた平板のヤング率および内部損失（ｔａｎδ）を測定した。具体的には、実施例および比較例で得られた平板から、それぞれ、４０ｍｍ×１５ｍｍサイズのテストピースを５片切り出し、各テストピースについて、２３℃におけるヤング率および内部損失（ｔａｎδ）を測定した。表中には、５片のテストピースの平均値を示す。
２、密度
実施例および比較例で得られた平板から、それぞれ、４０ｍｍ×１５ｍｍサイズのテストピースを５片切り出した。ダイアルシックネスゲージを用い、各片につき４点（すなわち、４点×５片の計２０点）の厚みおよび重量を測定して、その値から密度の平均値を求めた。
実施例および比較例で得られた平板から、それぞれ、４０ｍｍ×１５ｍｍサイズのテストピースを５片切り出した。ダイアルシックネスゲージを用い、各片につき４点（すなわち、４点×５片の計２０点）の厚みおよび重量を測定して、その値から密度の平均値を求めた。
３．気密度
実施例および比較例で得られた平板から、それぞれ、５０ｍｍ×５０ｍｍサイズのテストピースを５片切り出し、ＪＩＳ Ｐ ８１１７に準拠し測定した。その平均値を表中に示す。
実施例および比較例で得られた平板から、それぞれ、５０ｍｍ×５０ｍｍサイズのテストピースを５片切り出し、ＪＩＳ Ｐ ８１１７に準拠し測定した。その平均値を表中に示す。
［実施例１］
抄網として不織布（ポリエステルマイクロファイバー（３μｍ）＋ポリウレタン樹脂５％、目付：１４０±１０ｇ／ｍ２、厚み：０．５５±０．０６ｍｍ）を用いた抄紙タンクに、針葉樹由来のセルロースナノファイバー（中越パルプ工業社製、繊維径：約２０ｎｍ）の０．１重量％懸濁液を注入し、抄紙し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、マイクロナノファイバーのみからなる平板（坪量：４３．７ｇ／ｍ２）を得た。得られた平板を上記評価１〜３に供した。結果を表１に示す。
抄網として不織布（ポリエステルマイクロファイバー（３μｍ）＋ポリウレタン樹脂５％、目付：１４０±１０ｇ／ｍ２、厚み：０．５５±０．０６ｍｍ）を用いた抄紙タンクに、針葉樹由来のセルロースナノファイバー（中越パルプ工業社製、繊維径：約２０ｎｍ）の０．１重量％懸濁液を注入し、抄紙し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、マイクロナノファイバーのみからなる平板（坪量：４３．７ｇ／ｍ２）を得た。得られた平板を上記評価１〜３に供した。結果を表１に示す。
［実施例２］
実施例１と同様の材料、条件にて抄紙し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、マイクロナノファイバーのみからなるヘッドフォンドライバ用振動板を得た。該振動板について、周波数特性を測定し、音質を評価した。結果を図１に示す。
実施例１と同様の材料、条件にて抄紙し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、マイクロナノファイバーのみからなるヘッドフォンドライバ用振動板を得た。該振動板について、周波数特性を測定し、音質を評価した。結果を図１に示す。
［比較例１］
ＢＫＰ（叩解度５００ｃｃ）を抄紙し、プレス乾燥して、ＢＫＰのみからなる平板（坪量：４８．５ｇ／ｍ２）を得た。得られた平板を上記評価１〜３に供した。結果を表１に示す。
ＢＫＰ（叩解度５００ｃｃ）を抄紙し、プレス乾燥して、ＢＫＰのみからなる平板（坪量：４８．５ｇ／ｍ２）を得た。得られた平板を上記評価１〜３に供した。結果を表１に示す。
［比較例２］
比較例１と同様の材料、条件にて抄紙し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、ＢＫＰのみからなるヘッドフォンドライバ用振動板を得た。該振動板について、周波数特性を測定し、音質を評価した。結果を図１に示す。
比較例１と同様の材料、条件にて抄紙し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、ＢＫＰのみからなるヘッドフォンドライバ用振動板を得た。該振動板について、周波数特性を測定し、音質を評価した。結果を図１に示す。
［比較例３］
ＢＫＰ（叩解度５００ｃｃ）１００部に針葉樹由来のセルロースナノファイバー（中越パルプ工業社製、繊維径：約２０ｎｍ）２０部を配合して混抄し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、ヘッドフォンドライバ用振動板を得た。該振動板について、周波数特性を測定し、音質を評価した。結果を図１に示す。
ＢＫＰ（叩解度５００ｃｃ）１００部に針葉樹由来のセルロースナノファイバー（中越パルプ工業社製、繊維径：約２０ｎｍ）２０部を配合して混抄し、その後、成形金型を用いて熱プレスして、ヘッドフォンドライバ用振動板を得た。該振動板について、周波数特性を測定し、音質を評価した。結果を図１に示す。
表１から明らかなように、セルロースナノファイバーのみからなる振動板は、繊維間の結合が強固であり、密度、ヤング率、気密度等の物性に優れる。また、このような振動板は、図１から明らかなように、高域の音圧が増大し、良好な特性、音質を示す。なお、音質的には 高域再生帯域の音圧が増大し、情報量が増し、中高域のエネルギーが放射されやすくなり、さらにS/Nが良く、中高域のヌケが良くなった。また、全体の強度、気密度も向上することで 低域の力強さが向上した。
本発明の音響振動板は、あらゆる用途のスピーカーまたはヘッドフォンに好適に用いられ得る。
Claims (3)
- セルロースナノファイバーを含む抄紙体から構成される、音響振動板であって、
該セルロースナノファイバーの含有割合が、該音響振動板１００重量部に対して、９０重量部以上であり、
該セルロースナノファイバーが、木材由来のクラフトパルプをセルロース原料とするセルロースナノファイバーである、
音響振動板。 - 前記セルロースナノファイバーが、未酸化セルロースナノファイバーである、請求項１に記載の音響振動板。
- 前記セルロースナノファイバーの繊維径（数平均径）が、３ｎｍ〜１００ｎｍである、請求項１または２に記載の音響振動板。
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