JPH027697A - 全炭素質音響機器用振動板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は音響機器用振動板に関する。詳しくは本発明は
、スピーカー用振動板として、従来の振動板素材に比較
して高強度、高弾性を有し、かつ軽量でしかも適度な内
部損失を有することがら、優れた音響特性を有する音響
機器用振動板に関する。

（従来の技術） 一般ニ、スピーカー等の振動板としては、次の各条件を
満たすことが望ましい。

（１）密度が小さいこと。

（２）ヤング係数が大きいこと。

（３）縦波の伝播速度が大きいこと。

（４）振動の内部損失が適度に大きいこと。

更に、 ■＝　（Ｅ／ρ）１″ （但し、■音速；Ｅ；ヤング係数；ρ：密度）の弐から
音速を高めるためには、密度が小さく、ヤング率の高い
素材が要求される。

従来、大きいヤング率を有する音響振動板としては、ア
ルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ベリリウム、
ボロン等の軽金属を用いたものがある。

しかしながら、アルミニウム、チタニウム、マグネシウ
ム等を用いた音響振動板は、十分満足できる比ヤング率
Ｅ／ρを得ることができず、またベリリウム、ボロン等
を用いた音響振動板は、極めて大きい比ヤング率を得る
ことができるが、これらの素材は極めて高価であり、か
つ工業的にもその加工が著しく困難であるため、コスト
的にも他の材料に比べて極めて高価になるという問題が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、従来の振動板材料の上記の欠点に鑑み
、炭素の持つ優れた物理特性を生かし、優れた音響特性
を有する振動板を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 周知のごとく、炭素は、ダイヤモンド、黒鉛の結晶質炭
素からカーボンブランク、木炭等の非結晶質炭素に至る
まで、極めて広範な物理的、化学的性質を有している。

本願発明者は、これらの炭素材料を、要求される機能に
応じて、設計し組み合わせることによって、目的とする
多様な機能特性を発現させるべく鋭意研究し、 先に、樹脂炭をバインダーとし、高弾性率を有する高結
晶性黒鉛の結晶を膜の面方向に対し高度に配向させた全
炭素質振動板の製造方法を発明し、特許出願した（特開
昭６ｌ−２３６２９８）。この発明による振動板は、高
結晶性の黒鉛を高度に配向させることにより、黒鉛の持
つ特性を十分に発現した、優れた物理特性を有する振動
板であった。

本願発明者はこれらの知見を生かし、さらに鋭意研究の
結果、近年宇宙・航空機分野で構造材料として広く採用
されているハニカム構造体が、その特異な構造により高
い比弾性率を有し、かつ高い内部損失を有していること
に着目し、高結晶性の黒鉛粉末に、焼成後炭素化する有
機高分子物質の一種又は二種以上を配合し、均一に混合
分散した配合組成物に高度な剪断力を加え十分に混練し
た後、異形押出ダイより多数孔を存する所望の形状に押
出方向に配向性をつけて押出成形した成形体を所望の形
状に切断したものをコア材とし、これとは別に、前記配
合組成物に高剪断力を加えて十分に混練し、かつ黒鉛粉
末を面方向に対して平行に高度に配向させたシートを得
た後、さらにカレンダー・ロールに通し所望の厚さを有
するフィルム又はシート状にさせた予備成形体を所望の
形状に賦形してこれをスキン材とする。次に、前記した
コア材の表裏にスキン材を、焼成後高い炭素残査収率を
示す有機質液状組成物を用いて接合し、一体化させた複
合体に不溶不融化処理を施した後、不活性ガス雰囲気中
で焼成することから成る炭素質の一体構造から成ること
を特徴とする全炭素質音響機器用振動板の製造方法を発
見し、本発明に到達した。

次に、本発明の全炭素質音響機器用振動板の製造方法を
具体的に説明する。

まず、黒鉛粉末の１０〜９０重量％、好ましくは、２０
〜８０重量％に、焼成後炭素化する有機高分子物質の一
種又は二種以上を９０〜１０重量％、好ましくは８０〜
２０重量％を加え、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機
を用いて均一に混合分散する。次に得られた混合物に高
セン断力を加えて混練し、機械的エネルギーによって生
じたメカノケミカル反応の結果、焼成後炭素化するバイ
ンダーが炭素微粉末表面に物理化学的に結合した押出成
形可能な熱可塑性を有する混練物を得る。

高セン断力を与える混練機としては、二本ロール機、三
本ロール機、加圧ニーダ−、バンバリーミキサ−１二軸
スクリュウ押出機等を用いる。混練時に加熱しても良い
し、また二種以上の混練機を用いても良い。

本発明に使用する黒鉛粉末としては、高弾性率を有する
天然黒鉛、人造黒鉛キッシュ黒鉛及びバイロ・グラファ
イト、超高弾性率黒鉛繊維（ウィスカー）等の高結晶度
を有する黒鉛質粉体の一種又は二種以上を選択し、黒鉛
質粉末の平均粒径は２００μｍ以下、好ましくは５０μ
ｍ以下の粉末を用いるのが良い。

焼成復炭化する有機高分子物質としては、塩化ビニル樹
脂、塩素化塩化ビニル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポ
リビニルアルコール、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、フ
ラン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂等の熱硬化樹脂、リグニン、セルロース、
トラガントガム、アラビアガム、ｖＭ類等のごとき縮合
多環芳香族を分子の基本構造内に持つ天然高分子物質、
ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、インダンス
レン系染料及びその中間体のごとき縮合多環芳香族を分
子の基本構造内に持つ天然高分子物質、石油アスファル
ト、コールタールピッチ、ナフサ分解ピッチ、合成樹脂
等の乾留ピッチ等のピンチ類から選択される一種又は二
種以上を用いると良い。

また、これらの物質の内には、単独では賦形性に乏しい
ものがあるが、その場合は、前記の内の熱可塑性樹脂の
一種又′は二種以上を成形補助バインダーとしてブレン
ドして用いると良い。さらには、高セン断力を加えて行
う混練時の特性向上及び／又は押出成形の特性向上の目
的で、ＤＯＰ、ＤＢＰ、、ＴＣＰ、ＤＯＡ、ＤＯ５，Ｄ
ＡＰ、プロピレンカーボネート、Ｎ−メチルピロリドン
、アルコール類、ケトン類、エステル類等の可塑剤又は
溶剤の一種又は二種以上、及び／又は塩素化ポリオレフ
ィン、エチレン−酢酸ビニルコポリマーエチレン−アク
リルコポリマー、金属石鹸、脂肪族石鹸、有機錫化合物
等の成形助剤から選択される一種又は二種以上を、必要
に応じて配合組成物に加えても良い。

また、これらの物質の内には、単独では理想的な炭素化
が進行し難いものがあるが、その場合には、鉄、ニッケ
ル、コバルトの酸化物、塩化アルミニウム等のルイス酸
に代表される炭素化促進触媒を配合組成物に加えて、押
出成形物を加熱して脱水素処理を施すごとにより容易に
炭素前駆体化を形成し、共炭素化することが可能である
。

次に、前記混練物をスクリュー式押出成形、機等を用い
て、必要に応じて、ダイヘッド部を５０〜２５０℃に加
熱し、異形押出ダイより多数孔を有する所望のハニカム
形状に押出方向に配向性をつけて押出成形し、得られた
成形体をコア材とする。

この際に、成形体を冷却固化させた後所望の寸法形状に
切断しても良いが、配合組成物に可塑剤又は溶剤を用い
た場合は、大気中、或いは減圧下で使用した可塑剤又は
溶剤の大部分を蒸発させた後、又は不溶不融化処理を施
した後に平面状、コーン状、ドーム状等の所望の寸法形
状に切断加工する。

一方、前記混練物を、ミキシングロール等の高度な剪断
力を発揮する混練機を用いて混練することにより、黒鉛
粉末がフィルムの面方向に対して平行に高度に配向した
シート状組成物が得られる。

このシート状組成物をさらにカレンダーロールに通して
、所望の厚さを有するフィルム、又はシートを得る。得
られたフィルム又はシートをさらに配向性を付与する為
に一軸又は二輪方向に延伸処理を施しても良い。得られ
たフィルム状又はシート状の予備成形体を平面状、コー
ン状、ドーム状等の所望の寸法形状に賦形し５０〜３０
０℃に加熱し充分硬化した後離型し成形体を取り出しこ
れをスキン材とする。

前記操作によって得られたコア材及びスキン材をグリー
ン状態、もしくは不溶不融化処理を施した後、有機質液
状組成物を用いてコア材の表裏にスキン材を接着する操
作を行う。

この不溶不融化処理の方法は、空気又はオゾン等の酸化
性雰囲気中で１５０〜３００℃まで加熱処理を施す方法
、アンモニアガスまたは塩素ガス等の腐食性ガス雰囲気
中で５０へ３００　”Ｃまで加熱処理を施す方法、放射
線を照射する方法等があるが、本発明においては不溶不
融化処理の方法は格別に限定しない。

ここに、有機￥を液状組成物とは、ポリ塩化ビニル、塩
素化塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂
、フラン樹脂、ポリイミド等の熱硬化性樹脂、トラガン
トガム等の天然高分子物質、石油アスファルト、コール
タールピンチ等のアスファルトピッチ類、有機高分子を
乾留して得られる乾留ピンチ類の一種又は二種以上の組
成物で、炭素化時にコア材とスキン材の結合をより強固
にするために、平均粒径２００μｍ以下、好ましくは平
均粒径５０μｍ以下の天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブ
ラック、コークス粉、木炭粉等の炭素粉末を１０〜９０
重量％加えても良い。

使用する有機高分子物質が常温で液状を呈しないものは
、その素材の初期縮合物、溶剤に溶解した溶液、或いは
加熱溶融物を用いると良い。

コア材とスキン材間に塗付した有機質液状組成物は、加
熱、脱溶剤等の処理を行い固化させることで双方の固着
を行う。

前記操作によって得られた一体構造物を焼成用サヤ中に
収納して窒素又はアルゴンガス等の不活性気相中に１０
００〜１５００℃まで加熱焼成して炭化させる。この焼
成炭化工程においては、５００°Ｃまでは、５０℃／時
以下、好ましくは２０℃／時以下の昇温速度で徐々に加
温することが変形防止及びクラック等の欠損防止のため
に肝要である。

５００　’Ｃ以上の傾城においては、２０〜ｂ／時、経
済的理由から、好ましくは５０〜ｂ性を確保する目的で
最高温度において１〜５時間保持した後自然放冷させて
焼成を完了する。

（実施例） 以下本発明を実施例により具体的に説明する。

但し本発明は実施例によって限定されるものではない。

実施例　１ フルフリルアルコール／フルフラール系樹脂の初期縮合
物（日立化成■製ＶＦ−３０２）３０重量％とポリ塩化
ビニル樹脂（日本ゼオン■製、平均重合度８００　）　
２０重量％とを、テトラヒドロフランで熔解した後、可
塑剤としてジブチルフタレート２０重量％を加えたもの
を炭化バインダーの原料とし、これに結晶の良く発達し
た天然鱗状黒鉛（平均粒度５μｍ）５０重量％をニーグ
ー中に配合して均一に分散させた後、さらにロール表面
を１２５℃に保持した三本ロールを用いて４０分間混練
した。次に、混練物を取り出してペレット製造機により
押出成形用のベレットを得、車軸スクリュウ押出成形機
を用いてダイヘッド部を１２０℃に加熱して、１２０　
ｋｇ／　ｃ＋＋Ｉの樹脂圧力にて押出成形し、外径１０
０　ａｍφ、セル径７龍φ、セル数１４０の円形セルを
有する成形体を得た。

この成形体を１５０℃の加熱オーブン中でＤＢＰの大部
分を蒸発させた後、肉厚４１１に切断し、これを５°Ｃ
／ｈの昇温速度で１８０℃まで昇温し、１８０℃に１０
時間保持して不溶不融化処理を行った。

一方、前記混練物を表面温度を８０℃に保ったミキシン
グロールで十分に混練させて、黒鉛結晶面がシートの膜
面方向に高度に配向したシート状組成物とした。

次に、この組成物をカレンダーロールに通して厚さ１０
０μｍのフィルムに予備成形した。

次に得られた予備成形フィルムを二軸方向に張力をかげ
、１５０℃の加熱オーブン中でＤＢＰの大部分を蒸発さ
せた後、９５Ｍ１ｎφに切断し、これを前記した条件で
不溶不融化処理を行った。

次に前記した混練物にＴＨＦを２０重量％加えて良く攪
拌した後、これを有機質液状組成物とし不溶不融化処理
を施したコア材の表裏に有機質液状組成物を塗付し、ス
キン材を接合加工しＴＨＦを揮発させた後、加熱オーブ
ン中で１８０℃で１時間加熱処理した。

このようにして得られた一体構造物を窒素ガス雰囲気中
で室温から３００℃までは１０℃／ｈ、３００〜６００
℃は３０℃／ｈ、６００〜１２００℃は５０℃／ｈで昇
温し、炭素化処理を施し冷却後製品を取り出した。

得られた全炭素質平面型ハニカムの振動板は、外径９０
ｍｍφ、厚さ３鶴、セル径６鰭φ、セル数１４０で、音
速１２．１ｋｍ／秒、内部損失０．０４の特性を示した
。

尖施炎−ル ゾール系フェノール樹脂（群栄化学■製ＰＬ２３８２）
　　３０重量％とポリビニルホルマール樹脂（電気化学
■製ホルマール化度７４モル％）２０重量％を溶剤に溶
解した後、ジブチルフタレート２０重量％を加えたもの
を炭化バインダーとして、これに結晶の良く発達した天
然黒鉛粉末（平均粒度１０μｍ）５０重量％をニーダ−
中に均一に配合して分散させた後、実施例１と同様の工
程で加工して車軸スクリュー押出成形機により外径２０
０■ｌφ、セルの辺長さ８１１％セル数１３０のハニカ
ムセルを有する成形体を得た。この成形体を１５０℃の
加熱オープン中でＤＢＰの大部分を蒸発させた後、肉厚
５　ｍｓのコーン形状に切断し、実施例１と同様の条件
で不溶不融化処理を行った。

一方、実施例１と同様の工程で加工して得られた混練物
を実施例１と同様の操作で厚さ２００μｍのフィルムに
予備成形した。これを真空成形機を用いて外径１９０　
ｓｍφのコーン状に賦形し、金型中１８０℃までで加熱
し可塑剤の一部を除去すると共に予備硬化を進行させて
から、冷却して脱型した。得られた成形体を実施例１と
同様の条件で不溶不融化処理を行った。

次に、前記した混練物にＤＢＰを３０重量％加えて良く
撹拌した後これを有機質液状組成物とし不溶不融化処理
を施したコア材の表裏に有機質液状組成物を塗付し、ス
キン材を接合加工し１５０゛Ｃの加熱オーブン中でＤＢ
Ｐを大部分蒸発させ、さらに１８０℃で１時間加熱処理
した。

このようにして得られた一体構造物を、実施例１と同様
の条件で炭素化処理を施した。

得られた全炭素質コーン型ハニカム振動板は、外径１８
０　ｕ＋φ、厚さ４．５龍セルの辺長さ７重１、セル数
１３０で、音速１０．８ｋｍ／秒、内部損失０．０５の
特性を示した。

本願発明によって得られた振動板の特性を従来の振動板
素材と比較した結果を第１表に示す。

男−」−一部 ０．００２〜０．００３ アルミニウム　　　５．１ チタニウム　　　　４．９ マグネシウム　　　５．１ ヘリリウム　　　　１２．２ ポリプロピレン　　１．３　　　　　０．０６祇（パル
プ）１．０〜２．４　　０．０２〜０．０６実施例１　
　　　　１２．１　　　　　０．０４実施例２　　　　
　１０．８　　　　　０．０５ジを誇る最近流行のコン
パクトディスクプレーヤー等のデジタルオーディオ機器
用の振動板として十分な能力を発揮させることが可能で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高弾性率を有する結晶の発達した黒鉛粉末に、焼成後炭
   素化する有機高分子物質の一種又は二種以上を配合し、
   均一に混合分散した配合組成物に高剪断力を加えて十分
   に混練した後、異形押出ダイより多数孔を有する所望の
   形状に押出方向に配向性をつけて押出成形した成形体を
   所望の形状に切断したものをコア材とし、これとは別に
   、前記配合組成物に高剪断力を加えて十分に混練し、か
   つ黒鉛粉末を面方向に対して平行に高度に配向させたシ
   ートを得た後、さらにカレンダー・ロールに通し所望の
   厚さを有するフィルム又はシート状にさせた予備成形体
   を所望の形状に賦形してこれをスキン材とし、次に、前
   記コア材の表裏にスキン材を、焼成後高い炭素残差収率
   を示す有機質液状組成物を用いて接合し、一体化させた
   複合体に不溶不融化処理を施した後、不活性ガス雰囲気
   中で焼成することから成る炭素質の一体構造から成るこ
   とを特徴とする全炭素質音響機器用振動板の製造方法。