JP7101929B2 - スピーカー用振動板 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカー用振動板に関する。

スピーカー用振動板は、効率よく音を発生するために軽量でありながら剛性が大きいことが望まれる。また、音の再現性を向上するために、スピーカー用振動板は振動減衰率（内部損失）が大きいことが好ましい。このような条件を満たすスピーカー用振動板として、木質パルプを抄造したもの（いわゆるコーン紙）が広く利用されている。

木質パルプを抄造してスピーカー用振動板を作成する場合、繊維の密度を調節することが比較的容易であり、この密度調節により得られるスピーカー用振動板の剛性を管理することができる。また、木質パルプの抄造体は、内部に空隙を有し、この空隙が内部損失を大きくして振動減衰率を増大させる。

木質パルプの抄造体からなるスピーカー用振動板は、水濡れに弱いという欠点がある。そこで、木質パルプの抄造体に樹脂を含浸させる試みもなされているが、密度の調節が難しく、樹脂が偏在することで振動特性を損ねる問題も生じる。これに対し、特開２０１６－８２４４２号公報には、木質パルプ及び熱可塑性樹脂を含む中実な層と、木質パルプと熱可塑性樹脂を含む多孔質な層とを交互に積層することで、密度の調節が容易で均質に形成できるスピーカー用振動板が提案されている。

このように、スピーカー用振動板に樹脂を使用すると、重量が大きくなりやすいため、剛性をより大きくすることが望まれる。前記公報には、剛性を向上するために、強化繊維を配合してもよいことが記載されている。しかしながら、強化繊維を配合する場合には、その配合の仕方が適切でないとかえって剛性を低下させてしまう問題が生じる。

特開２０１６－８２４４２号公報

前記実情に鑑みて、本発明は、剛性が大きく、且つ十分な振動減衰率を有するスピーカー用振動板を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るスピーカー用振動板は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、前記高剛性層が有する繊維には木質パルプ及び高剛性繊維を含む。

当該スピーカー用振動板は、高剛性繊維により補強されていることで剛性が比較的大きい前記高剛性層を備えることによって、振動減衰率を大きく低下させることなく比較的大きい剛性を有するものとすることができる。また、樹脂マトリックス中に木質パルプ及び高剛性繊維を分散する構成としたことによって、当該スピーカー用振動板は、物性が異なる木質パルプ及び高剛性繊維含みながら、一体性的に振動することができる。

当該スピーカー用振動板は、前記高剛性層に積層され、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する多孔質層をさらに備えることが好ましい。このように、前記高剛性層に積層され、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する多孔質層をさらに備えることによって、前記多孔質層が比較的高い振動減衰率を有するので、当該スピーカー用振動板全体として、剛性が大きく且つ振動減衰率が大きいものとすることができる。

当該スピーカー用振動板において、前記高剛性層と前記多孔質層とが交互に積層され、少なくとも一方の最外層が前記高剛性層であることが好ましい。このように、前記高剛性層と前記多孔質層とが交互に積層されることによって、当該スピーカー用振動板は、剛性と振動減衰率とを容易に最適化することができる。また、少なくとも一方の最外層が前記高剛性層であることによって、当該スピーカー用振動板は、前記高剛性層による剛性増大効果を大きくすることができる。

当該スピーカー用振動板は、前記多孔質層と積層され、前記高剛性層の繊維よりも前記高剛性繊維の含有量が少ない準剛性層をさらに備えることが好ましい。このように、前記多孔質層と積層され、前記高剛性層の繊維よりも前記高剛性繊維の含有量が少ない準剛性層をさらに備えることによって、当該スピーカー用振動板は、剛性と振動減衰率とをさらに容易に最適化することができる。

当該スピーカー用振動板において、前記樹脂マトリックスが熱可塑性樹脂であることが好ましい、このように、前記樹脂マトリックスが熱可塑性樹脂であることによって、当該スピーカー用振動板は、比較的容易に形成することができる。

当該スピーカー用振動板において、前記高剛性層における前記樹脂マトリックスの含有率としては、２０重量％以上８０重量％以下が好ましい。このように、前記高剛性層における前記樹脂マトリックスの含有率が前記範囲内であることによって、木質パルプ及び高剛性繊維を一体化して前記高剛性層の剛性及び振動減衰率が大きくすることができる。

当該スピーカー用振動板において、前記高剛性繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることが好ましい。このように、前記高剛性繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることによって、当該スピーカー用振動板の剛性をより大きくすることができる。

当該スピーカー用振動板において前記高剛性層の高剛性繊維の含有量が５質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。このように、前記高剛性繊維を含む最外層の高剛性繊維の含有量が前記範囲内であることによって、振動減衰率の低下をより確実に抑制しつつ、より効果的に剛性を向上することができる。

前記高剛性繊維の平均長さが６ｍｍ以下であることが好ましい。このように、前記高剛性繊維の平均長さが前記上限以下であることによって、パルプとの混合及び均一な高剛性層の形成が比較的容易となる。

上述のように、本発明の一態様に係るスピーカー用振動板は、剛性が大きく、且つ振動減衰率が大きい。

本発明の一実施形態のスピーカー用振動板の構成を示す模式的部分断面図である。 本発明の図１とは異なる実施形態のスピーカー用振動板の構成を示す模式的部分断面図である。 本発明の図１及び図２とは異なる実施形態のスピーカー用振動板の構成を示す模式的部分断面図である。 繊維の種類が異なるスピーカー用振動板の試作品の見掛弾性率を示すグラフである。 繊維の種類が異なるスピーカー用振動板の試作品の損失正接を示すグラフである。 ポリエチレン短繊維の含有率が異なるスピーカー用振動板の試作品の見掛弾性率を示すグラフである。 ポリエチレン短繊維の含有率が一定で高剛性繊維の含有率が異なるスピーカー用振動板の試作品の見掛弾性率を示すグラフである。 ポリエチレン短繊維と木質パルプとの含有率の比が一定で高剛性繊維の含有率が異なるスピーカー用振動板の試作品の見掛弾性率を示すグラフである。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［スピーカー用振動板］
図１に、本発明の一実施形態に係るスピーカー用振動板の層構造を示す。当該スピーカー用振動板は、例えば円錐状等、使用するスピーカーに合わせた形状とされる。なお、当該スピーカー用振動板を使用するスピーカーは、例えばヘッドホン、イヤホン、携帯電子機器等に用いられる小型のスピーカーであってもよい。このため、当該スピーカー用振動板の大きさも、使用するスピーカーに合わせて適宜選択される。

当該スピーカー用振動板は、一対の高剛性層１と２層の準剛性層２と、高剛性層１又は準剛性層２と交互に積層される３層の多孔質層３とを備えた７層構造である。つまり、当該スピーカー用振動板において、隣接する多孔質層３の間には高剛性層１又は準剛性層２のいずれかの一層が存在する。また、当該スピーカー用振動板は、両側の最外層に前記高剛性層１が配置されている。

〔高剛性層〕
一対の高剛性層１は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。

この高剛性層１は、当該スピーカー用振動板の剛性を向上すると共に、耐水性を付与する。

当該スピーカー用振動板のサイズにもよるが、高剛性層１の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、高剛性層１の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。高剛性層１の平均厚さが前記下限に満たない場合、当該スピーカー用振動板の耐水性及び剛性を十分に向上できないおそれがある。逆に、高剛性層１の平均厚さが前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板が重くなることで、性能が低下するおそれがある。

高剛性層１の気孔率の下限としては、１％が好ましく、２％がより好ましい。一方、高剛性層１の気孔率の上限としては、２０％であり、１５％が好ましく、１０％がより好ましい。高剛性層１の気孔率が前記下限に満たない場合、高剛性層１の形成が容易でなくなるおそれがある。逆に、高剛性層１の気孔率が前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板の耐水性及び剛性を十分に向上できないおそれがある。なお、「気孔率」は、断面における気孔の面積率として算出される値である。

＜樹脂マトリックス＞
高剛性層１の樹脂マトリックスとしては、繊維を分散して所望の形状に成形できるものであればよいが、熱プレスによって成形することができる熱可塑性樹脂が好適に用いられる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、熱プレスによる成形性を考慮して、融点が１００℃以上１８０℃以下であるものを使用することが好ましい。

樹脂マトリックスは、複数の熱可塑性樹脂製繊維を互いに融着させて形成されることが好ましい。このような熱可塑性樹脂製繊維としては、化学パルプ（ＳＷＰ）として市販されているものが好適に使用できる。なお、熱可塑性樹脂製繊維は、後述の加熱及び加圧によって溶けてマトリックス樹脂となるため、当該スピーカー用振動板においては繊維として存在しない。

高剛性層１における樹脂マトリックスの含有量の下限としては、２０質量％が好ましく、４０質量％がより好ましく、５０質量％がさらに好ましい。一方、高剛性層１における樹脂マトリックスの含有量の上限としては、８０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましく、６０質量％がさらに好ましい。高剛性層１における樹脂マトリックスの含有量が前記下限に満たない場合、繊維間を十分に接続することができず、当該スピーカー用振動板の強度が不十分となったり、一体的に振動させられないおそれがある。逆に、前記樹脂マトリックスの含有量が前記上限を超える場合、高剛性層１ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。

＜繊維＞
高剛性層１中の繊維は、木質パルプと高剛性繊維を含む。

（高剛性繊維）
高剛性繊維は、高剛性層１ひいては当該スピーカー用振動板の剛性を大きくするが、その剛性増大効果に比して、振動減衰率の低下が小さい。

この高剛性繊維としては、例えばポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、カーボンセインに等を挙げることができるが、中でも剛性が大きいポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が特に好適に用いられる。

高剛性繊維の平均長さの下限としては、０．１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、高剛性繊維の平均長さの上限としては、６ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。高剛性繊維の平均長さが前記下限に満たない場合、高剛性層１を抄造により形成することが困難となるおそれがある。逆に、高剛性繊維の平均長さが前記上限を超える場合、高剛性繊維が絡まり合ってダマになって木質パルプと共に一様に分散することができないそれがある。

高剛性繊維の平均径の下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、高剛性繊維の平均径の上限としては、１００μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。高剛性繊維の平均径が前記下限に満たない場合や前記上限を超える場合、高剛性繊維を木質パルプと共に一様に分散することが容易でなくなるおそれがある。

高剛性層１における高剛性繊維の含有率の下限としては、５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。一方、高剛性層１における高剛性繊維の含有率の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。高剛性層１における高剛性繊維の含有率が前記下限に満たない場合、高剛性層１ひいては当該スピーカー用振動板の剛性を十分に向上できないおそれがある。逆に、高剛性層１における高剛性繊維の含有率が前記上限を超える場合、高剛性層１ひいては当該スピーカー用振動板の振動減衰率が不十分となるおそれがある。さらに、高剛性層１における高剛性繊維の含有率を１８質量％以下、好ましくは１５質量％以下とすることによって、高剛性層１の剛性及び振動減衰率のばらつきを小さくすることができ、当該スピーカー用振動板の品質を一定にすることができる。

（木質パルプ）
木質パルプは、高剛性層１の質量を小さくしながら、剛性を大きくする。木質パルプの剛性増大効果は、高剛性繊維の剛性増大効果よりも小さいが、振動減衰率を向上することができる。このため、木質パルプを高剛性繊維と併用することによって、高剛性層１ひいては当該スピーカー用振動板の性能を向上することができる。

高剛性層１に含まれる木質パルプとしては、例えば広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、広葉樹半晒クラフトパルプ（ＬＳＢＫＰ）、広葉樹亜硫酸パルプ、針葉樹亜硫酸パルプ等の化学パルプ、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、砕木パルプ（ＧＰ）等の機械パルプ、各種古紙等から製造される離解古紙パルプ、離解・脱墨古紙パルプ、離解・脱墨・漂白古紙パルプ等の一種又は二種以上を適宜選択して使用することができる。

高剛性層１における木質パルプの含有率の下限としては、１０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましい。一方、高剛性層１における木質パルプの含有率の上限としては、６５質量％が好ましく、４５質量％がより好ましい。高剛性層１における木質パルプの含有率が前記下限に満たない場合、高剛性層１ひいては当該スピーカー用振動板の振動減衰率が不十分となるおそれがある。逆に、高剛性層１における木質パルプの含有率が前記上限を超える場合、相対的に高剛性繊維の量が少なくなることで高剛性層１ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。

〔準剛性層〕
複数の準剛性層２は、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。

この準剛性層２は、当該スピーカー用振動板の剛性を向上する。

当該スピーカー用振動板のサイズにもよるが、準剛性層２の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、３μｍがより好ましい。一方、準剛性層２の平均厚さの上限としては、２００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。準剛性層２の平均厚さが前記下限に満たない場合、準剛性層２ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、準剛性層２の平均厚さが前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板が重くなることで、性能が低下するおそれがある。

準剛性層２の気孔率の下限としては、１％が好ましく、２％がより好ましい。一方、準剛性層２の気孔率の上限としては、２０％であり、１５％が好ましく、１０％がより好ましい。準剛性層２の気孔率が前記下限に満たない場合、準剛性層２の形成が容易でなくなるおそれがある。逆に、準剛性層２の気孔率が前記上限を超える場合、当該スピーカー用振動板の剛性を十分に向上できないおそれがある。

＜樹脂マトリックス＞
準剛性層２の樹脂マトリックスとしては、高剛性層１の樹脂マトリックスと同様のものを使用することができる。

＜繊維＞
準剛性層２中の繊維は、高剛性層１よりも高剛性繊維の含有量が少なく、高剛性繊維を全く含まないものであってもよい。また、準剛性層２中の繊維は、木質パルプを主体とすることが好ましい。つまり、準剛性層２の全繊維中の木質パルプの比率が５０質量％以上であることが好ましい。

準剛性層２における全繊維の含有量の下限としては、２０質量％が好ましく、２５質量％がより好ましい。一方、準剛性層２における全繊維の含有量の上限としては、５０質量％が好ましく、４５質量％がより好ましい。準剛性層２における全繊維の含有量が前記下限に満たない場合、準剛性層２ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、準剛性層２における全繊維の含有量が前記上限を超える場合、繊維間を樹脂で埋めて気孔率を十分に小さくすることが容易でなくなるおそれがある。

（高剛性繊維）
準剛性層２に含まれる高剛性繊維としては、高剛性層１の高剛性繊維と同様とすることができる。

（木質パルプ）
準剛性層２に含まれる木質パルプとしては、高剛性層１の木質パルプと同様とすることができる。

〔多孔質層〕
多孔質層３は、多数の気孔を有し、樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する。

この多孔質層３は、気孔の存在によって振動時に応力が集中することで、振動エネルギーを熱に変換して振動を減衰させる。

当該スピーカー用振動板のサイズにもよるが、多孔質層３の平均厚さの下限としては、５０μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。一方、多孔質層３の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、４００μｍがより好ましい。多孔質層３の平均厚さが前記下限に満たない場合、多孔質層３ひいては当該スピーカー用振動板の振動減衰率が不十分となるおそれがある。逆に、多孔質層３の平均厚さが前記上限を超える場合、高剛性層１及び準剛性層２との一体性が損なわれることで音を歪ませるおそれがある。

＜樹脂マトリックス＞
多孔質層３の樹脂マトリックスとしては、高剛性層１の樹脂マトリックスと同様のものを使用することができる。

＜繊維＞
多孔質層３中の繊維は、高剛性繊維又は木質パルプを主体とすることが好ましい。

多孔質層３における全繊維の含有量の下限としては、１５質量％が好ましく、２０質量％がより好ましい。一方、多孔質層３における全繊維の含有量の上限としては、４０質量％が好ましく、３５質量％がより好ましい。多孔質層３における全繊維の含有量が前記下限に満たない場合、多孔質層３ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、多孔質層３における全繊維の含有量が前記上限を超える場合、多孔質層３が断裂しやすくなるおそれがある。

多孔質層３の気孔は、多孔質層３の剛性の低下を抑制できるよう、独立気孔とすることが好ましい。このような気孔は、例えば中空マイクロビーズ、熱膨張マイクロカプセル等によって形成することができる。

多孔質層３の気孔の平均径の下限としては、２０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましい。一方、多孔質層３の気孔の平均径の上限としては、１００μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。多孔質層３の気孔の平均径が前記下限に満たない場合、均一な気孔の形成が容易ではなくなるおそれがある。逆に、多孔質層３の気孔の平均径が前記上限を超える場合、多孔質層３の剛性の低下が過度に大きくなるおそれがある。

多孔質層３の気孔率の下限としては、３０％が好ましく、４０％がより好ましい。一方、多孔質層３の気孔率の上限としては、８０％が好ましく、７０％がより好ましい。多孔質層３の気孔率が前記下限に満たない場合、多孔質層３ひいては当該スピーカー用振動板の振動減衰率を十分に向上できないおそれがある。逆に、多孔質層３の気孔率が前記上限を超える場合、多孔質層３ひいては当該スピーカー用振動板の剛性が不十分となるおそれがある。

（高剛性繊維）
多孔質層３に含まれる高剛性繊維としては、高剛性層１の高剛性繊維と同様とすることができる。

（木質パルプ）
多孔質層３に含まれる木質パルプとしては、高剛性層１の木質パルプと同様とすることができる。

〔利点〕
当該スピーカー用振動板は、繊維により補強されて剛性が比較的大きい高剛性層１及び準剛性層２と、気孔を有することにより振動減衰率が比較的大きい多孔質層３とが交互に積層されていることによって、弾性率の異なる層が交互に積層された状態になり、これにより、多孔質層にせん断歪みが集中することで内部損失を高めることができる。また、当該スピーカー用振動板は、高剛性層１及び準剛性層２による剛性の向上と多孔質層３による振動減衰率の向上とをそれぞれ最適化することが容易である。さらに、当該スピーカー用振動板は、厚さ方向両側の最外層が高剛性層１とされていることによって、水濡れに対する耐性が大きい。

さらに、当該スピーカー用振動板は、高剛性層１の繊維が高剛性繊維を含むことによって、振動減衰率の低下を抑制しつつ剛性を大きくすることができる。従って、当該スピーカー用振動板は、剛性が大きく且つ振動減衰率が大きい。

〔製造方法〕
当該スピーカー用振動板は、高剛性層１、準剛性層２及び多孔質層３を形成する材料を層状に湿式抄造する工程＜抄造工程＞と、これらの材料層を積層する工程＜積層工程＞と、この材料層積層体を乾燥する工程＜乾燥工程＞と、乾燥した材料層の積層体を熱プレスする工程＜熱プレス工程＞とを備える方法によって製造することができる。

＜抄造工程＞
抄造工程では、高剛性層１、準剛性層２及び多孔質層３の形成材料を分散媒に分散したスラリー、当該スピーカー用振動板に対応する形状を有する抄き型を用いて抄造することで、各層の形成材料の層をそれぞれ形成する。

このような抄造を可能とするために、各層の樹脂マトリックスを構成する材料は、例えば合成パルプ等、繊維状又は微粒子状に成形されたものを用いることが好ましい。

前記スラリーの分散媒としては、例えば水、メタノール水溶液、エタノール水溶液等の水系分散媒を用いることができる。また、スラリーにおける固形分含有率としては、例えば０．１質量％以上１０質量％以下とすることができる。

また、多孔質層３の形成材料は、気孔を形成するために、例えば化学発泡剤、熱膨張マイクロカプセル、中空ビーズ等を含むとよい。中でも、多孔質層３の形成材料は、確実な気泡の形成が可能である点で、膨張可能な外殻内に低融点溶剤を封入した熱膨張マイクロカプセルを含むことが好ましい。

前記熱膨張マイクロカプセルの外殻の材質としては、例えば塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の共重合体からなる熱可塑性樹脂を用いることができる。また、前記熱膨張マイクロカプセルの外殻内に封入される低沸点溶剤としては、例えばペンタン、石油エーテル、ヘキサン、低沸点ハロゲン化炭化水素、テトラメチルシランなどの揮発性有機溶剤を用いることができる。

前記熱膨張マイクロカプセルの膨張前の平均径としては、例えば５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。また、熱膨張マイクロカプセルの膨張温度としては、例えば８０℃以上２２０℃以下とすることができる。

また、この抄造工程における各層の形成材料の抄造に用いる抄き型としては、所望のスピーカー用振動板に対応する形状を有し、各層の形成材料を捕捉して分散媒を透過させるものであればよい。このような抄き型の具体例としては、金属メッシュ又はパンチングメタルを用いることができる。

高剛性層１、準剛性層２及び多孔質層３の形成材料の抄造は、同じ抄き型を用いて順次行ってもよい。

＜積層工程＞
積層工程では、高剛性層１、準剛性層２及び多孔質層３の形成材料の抄造体を順番に積層する。

この積層は、前記抄造工程で用いた抄き型から抄造体を順番に重ねて排出してゆくことで行うとよい。前記抄造工程を１つの抄き型を用いて行う場合、抄造工程と積層工程とを層ごとに繰り返して行うとよい。

＜乾燥工程＞
乾燥工程では、積層された抄造体中に残存する溶媒を揮発させる。積層された抄造体を乾燥する方法としては、特に限定されないが、オーブンを用いる方法とすることができる。オーブンの温度としては、例えば６０℃以上９０℃以下とすることができる。乾燥時間としては、例えば５分以上３時間以下とすることができる。なお、この乾燥工程は、前記積層工程の前に行ってもよい。つまり、各層の形成材量の抄造体を別々に乾燥してから積層して次の熱プレス工程に供してもよい。

＜熱プレス工程＞
熱プレス工程では、所望のスピーカー用振動板の倣い型を有する一対のプレス金型内に乾燥された積層体を配置して加熱及び加圧することで、各層の樹脂マトリックスを形成する材料を溶融することで連続する樹脂マトリックスを形成すると共に、この樹脂マトリックスによって高剛性層１、準剛性層２及び多孔質層３を互いに接合する。

また、多孔質層３の形成材料が例えば発泡剤、熱膨張マイクロカプセル等を含む場合、この熱プレスによって発泡又は膨張させて多孔質層３中に気孔を形成する。

多孔質層３ひいては当該スピーカー用振動板の厚さを所望の厚さとするために、例えば一対のプレス金型の間にスペーサーを配置する等して、熱プレス時の一対のプレス金型間の間隔を定めることが好ましい。

熱プレス工程における加熱温度としては、樹脂マトリックスの融点以上とされ、例えば樹脂マトリックスの融点よりも５℃以上２０℃以下高い温度とすることができる。

熱プレス工程における加熱時間としては、例えば１０秒以上６０秒以下とすることができる。

また、加熱後、プレス金型を加圧状態で冷却して、樹脂マトリックスを硬化させてから、当該スピーカー用振動板をプレス金型から取り出すとよい。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該スピーカー用振動板において、最外層の一方のみが高剛性繊維を含む高剛性層であってもよい。また、当該スピーカー用振動板において、最外層以外の層（内側の層）が高剛性繊維を含む高剛性層であってもよい。その場合、内側の高剛性層の厚さは最外層の高剛性層よりも薄いことが好ましい。内側の高剛性層を最外層の高剛性層よりも薄くすることで、剛性が小さくなり内部での損失を高めることができる。すなわち、準剛性層の代わりに最外層の高剛性層よりも薄い高剛性層を配置してもよい。内側の高剛性層は、当該スピーカーの断面構造において高剛性層は波を打つように薄く形成してもよい。波打った高剛性層にすることで平坦な層に比べ剛性を低下させることができ、内部での損失を高めることができる。

当該スピーカー用振動板において、準剛性層及び多孔質層の数は任意である。従って、当該スピーカー用振動板は、高剛性層のみからなるものであってもよく、１層又は２層の高剛性層と１層の多孔質層とからなるものであってもよい。一対の最表面が高剛性層であるものの例として、上述の７層構造に加え、５層構造、３層構造がある。５層構造のスピーカー振動板は、図２に示すように、一対の高剛性層と１層の準剛性層と２層の多孔質層を備え、多孔質層は高剛性層又は準剛性層と交互に積層される。５層構造における準剛性層は最表面の高剛性層よりも薄い高剛性層に置き換えてもよい。５層構造においても７層構造のスピーカー振動板と同様の効果を得ることができる。３層構造のスピーカー振動板は、図３に示すように、一対の高剛性層とそれらに挟まれた１層の多孔質層を備える。３層構造の場合は７層構造、５層構造に比べて層数が少なく全体の剛性が低下するため、一対の高剛性層によって多孔質層を挟み込むことで剛性を高めることができる。また、強固な高剛性層と多孔質層とが接合されていることで多孔質層にストレスが集中してせん段歪みを発生させやすくなる。すなわち高い内部損失を得ることができる軽くて硬いスピーカー振動板、特に高音用のツィーターに適したスピーカー振動板に仕上げることが可能になる。

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

［繊維の種類］
先ず、繊維の種類の違いによる特性を確認するため、試作品１～４を作成して、剛性の指標である見掛弾性率及び振動減衰率の指標である損失正接を測定した。

＜試作品１＞
本発明の実施例として、一対の高剛性層、２層の準剛性層及び３層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品１を試作した。一対の高剛性層はそれぞれスピーカー振動板の最表面の層を構成する。一対の高剛性層に挟まれて３層の多孔質層が配置され、３層の多孔質層の間にそれぞれ準剛性層が配置される。すなわち、高剛性層又は準剛性層と多孔質層とが交互に積層され（高剛性層と準剛性層が直接積層されることはない）、一対の最表面が高剛性層となり、多孔質層に挟まれる内部に準剛性層が２層形成された７層構造になっている。この試作品１は、各層を形成する材料を固形分含有率０．３％となるよう、水に分散したスラリーの抄造により形成した層の積層体を熱プレスすることによって形成した。

（高剛性層）
高剛性層の形成材料（スラリー中の固形分）としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプと、高剛性繊維としてのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維とを質量比が６０：２５：１５となるよう配合した（全繊維〔溶解した化学パルプ以外〕中のＰＢＯ繊維含有率３７．５質量％）。高剛性層は、坪量が６８ｇ／ｍ^２となるよう抄造した。

（準剛性層）
準剛性層の形成材料としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプとを質量比が７０：３０となるよう配合した。準剛性層は、坪量が１４ｇ／ｍ^２となるよう抄造した。

（多孔質層）
多孔質層の形成材料としては、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプと、気孔を形成するための熱膨張マイクロカプセルとを質量比が６０：４０：５０となるよう配合した。多孔質層は、坪量が７６ｇ／ｍ^２となるよう抄造した。

各層の形成材料において、ポリエチレン短繊維としては、三井化学社の合成パルプ「Ｅ４００」を使用し、木質パルプとしては、針葉樹晒クラフトパルプを使用した。また、高剛性層の前記高剛性繊維としては東洋紡社の「ザイロン」チョップドファイバー（カット長３ｍｍ）を使用した。また、多孔質層の熱膨張マイクロカプセルとしては、日本フィライト社の「エクスパンセルＤＵ」を使用した。

各層の積層体は、抄造用の抄き型を用いて各層を個別に抄造し、乾燥のための乾燥型の上に順番に抄き型から転写し、乾燥型の上で減圧脱水することにより形成した。なお、抄き型としては、コーン型に成形した金属メッシュを使用した。また、乾燥型としては、減圧脱水用の穴が形成されたコーン状のベース型の上にフェルトを敷いたものを使用した。

各層の形成材料を抄造した層の積層体を、８０℃のオーブンで１時間乾燥した後、プレス金型で熱プレスした。プレス金型は、１．０ｍｍのスペーサーを配設し、加熱温度１４０℃、加熱時間１５秒とし、加熱後４５℃まで冷却してから形成されたスピーカー用振動板を取り出した。

＜試作品２＞
試作品１と対比するために、一対の高剛性層、２層の準剛性層及び３層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品２を試作した。この試作品２は、高剛性層の形成材料として、樹脂マトリックスとなるポリエチレン短繊維と、木質パルプとを質量比が６０：４０となるよう配合した以外は、上述の試作品１と同様に作成した。

＜試作品３＞
さらに、一対の高剛性層、２層の準剛性層及び３層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品３を試作した。この試作品３は、高剛性繊維としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維に替えてポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を用いた以外は、上述の試作品１と同様に作成した。なお、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維としては、東レ・デュポン社の「ケブラー」パルプを使用した。

＜試作品４＞
さらに、一対の高剛性層、２層の準剛性層及び３層の多孔質層を有するスピーカー用振動板の試作品４を試作した。この試作品４は、高剛性繊維としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維に替えてカーボン繊維を用いた以外は、上述の試作品１と同様に作成した。

＜見掛弾性率＞
試作品１～４について、見掛弾性率をそれぞれ測定した。なお、見掛弾性率は、スピーカー用振動板のサンプルを幅１５ｍｍ、長さ６０ｍｍに切断したサンプルを用い、ＪＩＳ－Ｋ７０１７（１９９９）に準拠した３点曲げ試験（支持点間隔４０ｍｍ）により測定した。なお、測定装置としては、ＴＡインスツルメント社の「ＡＲＥＳ－Ｇ２」を使用した

＜損失正接＞
また、試作品１～４について、振動減衰率の指標として損失正接（ｔａｎδ）をそれぞれ測定した。なお、損失正接は、スピーカー用振動板のサンプルを幅１５ｍｍ、長さ６０ｍｍに切断したサンプルを用い、ＪＩＳ－Ｋ７２４４（１９９８）に準拠して測定した。なお、測定装置としては、ＴＡインスツルメント社の「ＡＲＥＳ－Ｇ２」を使用した。

試作品１～４の見掛弾性率の測定結果を図４にまとめて示し、試作品１～４の損失正接の測定結果を図５にまとめて示す。

図示するように、高剛性繊維を含む試作品１は、見掛弾性率及び損失正接が共に大きい値を示している。これに対し、木質パルプのみを使用した試作品２は、見掛弾性率及び損失正接が共に小さい。ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を含む試作品３は、見掛弾性率及び損失正接が試作品２よりは向上しているが、試作品１と比して見掛弾性率及び損失正接がいずれも小さい。また、カーボン繊維を含む試作品４は、見掛弾性率については試作品１に比肩するが、損失正接が試作品２よりも小さくなっている。

以上のように、最外層となる高剛性層に高剛性繊維を含むスピーカー用振動板は、剛性が大きく且つ振動減衰率が大きい好ましい物性を有していることが確認された。

［樹脂マトリックス／木質パルプの含有率］
次に、樹脂マトリックスの含有率の違いによる剛性の差異を確認するため、試作品５～１５を作成して、見掛弾性率を測定した。

試作品５～１５は、高剛性繊維の含有率を１５質量％で一定とし、ポリエチレン短繊維の含有率を順に０質量％、５質量％、２０質量％、３０質量％、４０質量％、５０質量％、６０質量％、６５質量％、７５質量％、８０質量％、８５質量％として、残部を木質パルプとした以外は、上述の試作品１と同様に作成した。

試作品５～１５の見掛弾性率の測定結果を図６にまとめて示す。図示するように、樹脂マトリックスの含有率を、好ましくは２０質量％以上８０質量％以下、より好ましくは４０質量％以上７０質量％以下、さらに好ましくは５０質量％以上６０質量％以下（全繊維の含有率が４０％以上５０％以下）とすることによって、スピーカー用振動板の弾性率を大きくすることができることが確認された。

［高剛性繊維／木質パルプの含有率］
次に、高剛性繊維の含有率の違いによる剛性の差異を確認するため、試作品１６～２２を作成して、見掛弾性率を測定した。

試作品１６～２２は、ポリエチレン短繊維の含有率を前記最適範囲内の６０質量％で一定とし、高剛性繊維の含有率を順に０質量％、５質量％、１０質量％、２０質量％、２５質量％、３５質量％、４０質量％とし、残部を木質パルプとした以外は、上述の試作品１と同様に作成した。

試作品１６～２２の見掛弾性率の測定結果を図７にまとめて示す。図示するように、高剛性繊維の含有率を１０％以上３０％以下とすることによって、スピーカー用振動板の弾性率を大きくすることができることが確認された。すなわち、樹脂マトリックス以外が木質パルプだけである場合、又は、高剛性繊維だけである場合には見掛弾性率が低くなる。つまり、木質パルプ及び高剛性繊維とが樹脂マトリクスによって接合されることによって高い剛性を得ることが可能になる。

［高剛性繊維／（樹脂マトリックス＋木質パルプ）の含有率］
さらに、高剛性繊維の含有率の違いによる剛性の差異に対する木質パルプの含有率の影響を検証するため、試作品２３～２７を作成して、見掛弾性率を測定した。

試作品２３～２７は、高剛性繊維の含有率を順に０質量％、１０質量％、１５質量％、２５質量％、４０質量％とし、残部をポリエチレン短繊維及び木質パルプが２５：６０の比率となるようにした以外は、上述の試作品１と同様に作成した。

試作品２３～２７の見掛弾性率の測定結果を図８にまとめて示す。図８では、図７と比較して高剛性繊維の含有率を大きくした場合の弾性率の低下が抑制されており、高剛性繊維の含有率を４０％とした場合にも０％とした場合に対する弾性率向上が見られる。

本発明に係るスピーカー用振動板は、水濡れの可能性があるスピーカーに用いられる振動板として特に好適に利用することができる。

１ 高剛性層
２ 準剛性層
３ 多孔質層

Claims (4)

1. 樹脂マトリックス及びこの樹脂マトリックス中に分散する繊維を有する高剛性層を備え、
   第一の前記高剛性層と、第二の前記高剛性層と、前記第一の高剛性層及び前記第二の高剛性層の間に配される多孔質層とからなり、
   前記高剛性層が有する繊維には木質パルプ及び高剛性繊維を含み、
   前記高剛性繊維が、平均長さ０．１ｍｍ以上６ｍｍ以下かつ平均径５μｍ以上１００μｍ以下のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、
   前記高剛性層が、２０質量％以上８０質量％以下の樹脂マトリックスと、１０質量％以上３０質量％以下の高剛性繊維と、１０質量％以上６５質量％以下の木質パルプとで形成され、
   前記多孔質層が、樹脂マトリックスと、１５質量％以上４０質量％以下の木質パルプとで形成されている スピーカー用振動板。
2. 前記多孔質層の気孔の平均径が２０μｍ以上１００μｍ以下であ る請求項１に記載のスピーカー用振動板。
3. 前記多孔質層の気孔率が３０％以上８０％以下である請求項１又は 請求項２に記載のスピーカー用振動板。
4. 前記高剛性層が、気孔率１％以上２０％以下、平均厚さ１０μｍ以上５００μｍ以下である請求項１、 請求項２又は請求項３に記載のスピーカー用振動板。
   

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