JPH06178385A - 電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性ならびに機械的および音響的特性を向
上する。 【構成】 振動板として、（Ａ）ポリプロピレン系重合
体と（Ｂ）ａ：カルボン酸基または酸無水基、ｂ：エポ
キシ基、ｃ：ヒドロキシル基、ｄ：アミノ基、ｅ：アル
ケニル環状イミノエーテル基、およびｆ：シラン基から
選択された少なくとも１種の官能基を含有するポリオレ
フィン系樹脂またはゴムとからなる樹脂成分であって、
（Ａ）＋（Ｂ）樹脂成分１ｇ当り該官能基を１０^-8〜１
０^-3ｇ当量含有している樹脂成分１００重量部、（Ｃ）
ガラスバルーン１〜５０重量部、ならびに（Ｄ）炭素繊
維および／またはカーボングラファイト５〜３０重量部
を含む樹脂組成物を成形物を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気信号を機械振動ま
たは空気振動に変換する電気音響変換器に関し、更に詳
しくはポリプロピレン系重合体と、特定の官能基を含有
するポリオレフィン系樹脂と、ガラスバルーンと、炭素
繊維および／またはカーボングラファイトとからなる、
成形性、寸法安定性および成形加工性等にすぐれた樹脂
組成物を成形してなる、軽量性、高剛性、耐熱性および
高内部損失特性等にすぐれた振動板を用いた電気音響変
換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スピーカー等の電気音響変換器の
振動板として、種々のプラスチックをマトリックスとし
てシラスバルーン等の無機微小中空体を配合した複合材
料からなるものが用いられてきた。このような複合材料
製スピーカー振動板の製造方法としては、例えば、ポリ
プロピレン系樹脂に、シラスバルーン等の中空微小無機
充填材およびタルク、マイカ等の無機充填材を配合した
樹脂組成物をスピーカー振動板に成形する方法（特開昭
６３ー１０９６９８号公報）、ならびにプロピレン系重
合体または変性したプロピレン系重合体にシリカおよび
アルミナより構成された無機質中空球を配合することに
よりスピーカー振動板を得る方法（特開平０２ー２０６
９９９号公報）等が開示されている。また、スピーカー
ボックス、レコードプレーヤーキャビネット等の音響部
品を製造するための樹脂組成物としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等の結晶性ポリオレフィンおよびア
クリル酸アルキルエステルに、ウオラストナイトおよび
中空球状無機物質より選ばれる少なくとも１種以上の無
機充填材、さらに上記組成物にマイカ等の無機充填材を
配合してなる樹脂組成物（特開平０３ー２２３３５５号
公報）等が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、従来の振動板
は、樹脂にシラスバルーン等の微小中空体と無機充填材
等を加えることにより軽量性、高剛性および耐熱性等の
性質や、内部損失等の機能は向上するものの、引張強度
等の機械的強度や耐衝撃性の低下は避けられず、さらに
バランスの取れた振動板の開発が望まれている。本発明
は、これらの問題点を改善したもので、軽量性、耐熱性
および高内部損失特性にすぐれ、特に高剛性、引張強度
等機械特性、高内部損失特性、耐衝撃性にバランスの取
れたすぐれた複合材料からなる振動板を備え、かつその
振動板は原料である樹脂組成物の成形性および寸法安定
性がすぐれている電気音響変換器を提供することを目的
とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気信号に従
って振動する振動板を備え、かつ該振動板が、（Ａ）ポ
リプロピレン系重合体と（Ｂ）ａ：カルボン酸基または
酸無水基、ｂ：エポキシ基、ｃ：ヒドロキシル基、ｄ：
アミノ基、ｅ：アルケニル環状イミノエーテル基、およ
びｆ：シラン基から選択された少なくとも１種の官能基
を含有するポリオレフィン系樹脂またはゴムとからなる
樹脂成分であって、（Ａ）＋（Ｂ）樹脂成分１ｇ当り該
官能基を１０^-8〜１０^-3ｇ当量含有している樹脂成分１
００重量部、（Ｃ）ガラスバルーン１〜５０重量部、な
らびに（Ｄ）炭素繊維および／またはカーボングラファ
イト５〜３０重量部を含む樹脂組成物を成形してなるも
のであることを特徴とする電気音響変換器。

【０００５】以下本発明の内容を詳述する。本発明で使
用する（Ａ）ポリプロピレン系重合体として具体的に
は、プロピレン単独重合体、エチレンープロピレンブロ
ック共重合体あるいはランダム共重合体などの公知のポ
リプロピレン共重合体を使用することができる。これら
の内ではプロピレン単独重合体（以下ポリプロピレンと
称す）が好ましく、さらに、ポリプロピレンの立体規則
性が高いアイソタクテイックペンタッド分率が０．９５
以上のものが最も好ましい。該ポリプロピレンのＭＦＲ
は１．０〜５０ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは５〜４０ｇ
／１０ｍｉｎ．の範囲から選択するのがよい。

【０００６】本発明に使用する（Ｂ）成分である官能基
を含有したポリオレフィン系樹脂またはゴムとは、ａ：
カルボン酸基または酸無水基、ｂ：エポキシ基、ｃ：ヒ
ドロキシル基、ｄ：アミノ基、ｅ：アルケニル環状イミ
ノエーテル基、ｆ：シラン基から誘導される官能基から
選ばれた少なくとも１種の官能基を含有したポリオレフ
ィン系樹脂またはゴムであって、ポリオレフィン系樹脂
またはゴムに該官能基を含有する化合物の少なくとも１
種を付加したグラフト変性共重合体からなる樹脂、オレ
フィンと該官能基を含有する化合物とのランダム共重合
体からなる樹脂、および該官能基を含有する化合物の少
なくとも１種を含浸させた熱可塑性樹脂、ならびにこれ
らの樹脂またはゴムを含む組成物を包含する。

【０００７】上記官能基ａ：カルボン酸基または酸無水
基を導入する化合物とは、マレイン酸、フマル酸、シト
ラコン酸、イタコン酸等のα，β−不飽和ジカルボン酸
またはその無水物；アクリル酸、メタクリル酸、フラン
酸、クロトン酸、ペンテン酸等の不飽和モノカルボン酸
等が挙げられる。

【０００８】ｂ：エポキシ基を導入する化合物として
は、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル等
のグリシジル類；イタコン酸モノグリシジルエステル、
ブテントリカルボン酸モノグリシジルエステル、ブテン
トリカルボン酸ジグリシジルエステル、ブテントリカル
ボン酸トリグリシジルエステル、α−クロロアクリル酸
グリシジルエステル、マレイン酸グリシジルエステル、
クロトン酸グリシジルエステル、フマ−ル酸グリシジル
エステル等のグリシジルエステル類；ビニルグリシジル
エ−テル、アリルグリシジルエ−テル、グリシジルオキ
シエチルビニルエ−テル、スチレン−ｐ−グリシジルエ
−テル等のグリシジルエ−テル類；ｐ−グリシジルスチ
レン等が挙げられるが、特に好ましいものとしてはメタ
クリル酸グリシジル、アリルグリシジルエ−テルを挙げ
ることができる。

【０００９】ｃ：ヒドロキシル基を導入する化合物とし
ては、１−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、
２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロ
キシエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

【００１０】ｄ：アミノ基を導入する化合物としては、
アミノエチル（メタ）アクリレート、プロピルアミノエ
チル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メ
タ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アク
リレート、ジブチルアミノエチル（メタ）アクリレー
ト、アミノプロピル（メタ）アクリレート、フェニルア
ミノエチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシルアミ
ノエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

【００１１】ｅ：アルケニル環状イミノエーテル基を導
入する化合物は、以下の構造式で表わされるものであ
る。

【００１２】

【化１】

【００１３】ここでｎは１〜３の整数であり、好ましく
は２および３、より好ましくは２である。またＲ¹ 、Ｒ
² 、Ｒ³ 、ＲはそれぞれＣ₁ 〜Ｃ₁₂の不活性なアルキル
基および／または水素を示し、アルキル基にはそれぞれ
不活性な置換基があってもよい。ここでいう不活性とは
グラフト反応やその生成物の機能に悪影響を及ぼさない
ことを意味する。またＲ¹ 〜Ｒ³ およびＲはすべて同一
である必要はない。好ましくはＲ¹ とＲ² は水素、Ｒ³
は水素あるいはメチル基、Ｒは水素である。すなわち、
上記構造式で表わされる化合物のうち好ましいものは、
２−ビニルおよび／または２−イソプロペニル−２−オ
キサゾリン、２−ビニルおよび／または２−イソプロペ
ニル−５，６−ジヒドロ−４Ｈ−１，３−オキサジンで
ある。これらは単独でも混合物でもよい。この中でも特
に２−ビニルおよび／または２−イソプロペニル−２−
オキサゾリンが好ましい。

【００１４】ｆ：不飽和シラン化合物としては、ビニル
トリメトキシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリアセチルシラン、ビニルトリクロロシラン等が挙げ
られる。これらの官能基の中では無水マレイン酸基を含
有するものが最も好ましい。

【００１５】本発明の、該官能基を含有するポリオレフ
ィン系樹脂またはゴムとしては、特に限定されるもので
はなく、高・中・低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリ
エチレン、超低密度ポリエチレン、エチレンープロピレ
ン共重合体ゴム、エチレンープロピレンージエン共重合
体ゴム、エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンーア
クリル酸エチル共重合体等でもよいが、特に、（Ａ）成
分と同種の無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂をベ
ースレジンとして使用することが好ましい。

【００１６】前記官能基を有する化合物の少なくとも１
種をポリオレフィン系樹脂またはゴムにグラフト変性す
る方法としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂または
ゴムを適当な有機溶媒に溶解し反応させる溶液法、前記
各成分を溶融混練して反応させる溶融法等があるが、ポ
リプロピレンにおいては特に溶液法により変性されたも
のが好ましい。

【００１７】該官能基の含有量は、グラフト変性共重合
体の場合においては、樹脂１ｇ当り１０^-8〜１０^-5ｇ当
量、好ましくは１０^-7〜１０^-6ｇ当量の範囲であり、該
含有量が１０^-8ｇ当量未満では、樹脂成分とガラスバル
ーン等の充填材とのカップリング効果が発現し難く、１
０^-5ｇ当量を超える濃度の付加量を有するグラフト変性
共重合体は製造することは難しい。また、ランダム共重
合体の場合においては、樹脂１ｇ当り１０^-6〜１０^-3ｇ
当量、好ましくは１０^-5〜１０^-4ｇ当量の範囲で選択さ
れる。該含有量が１０^-6ｇ当量未満では、樹脂成分とガ
ラスバルーン等の充填材とのカップリング効果が発現し
難く、一方、１０^-3ｇ当量を超える濃度の付加量を有す
るランダム共重合体を製造することは難しい。本発明に
おいて、全重合体１ｇ当り含有される官能基の１ｇ当量
は、官能基を導入する化合物の１モルを意味する。

【００１８】本発明に使用する（Ｃ）ガラスバルーンと
しては、平均粒径５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１
００μｍ、見かけ比重０．４〜１．０ｇ／ｃｍ³ 、好ま
しくは０．５〜１．０ｇ／ｃｍ³ 、耐圧強度４００ｋｇ
／ｃｍ² 以上であることが望ましい。平均粒径が２００
μｍを越えると振動板の表面平滑性が低下して外観が悪
化し、見かけ比重が０．４ｇ／ｃｍ³ 未満であると、耐
圧強度が低下し、樹脂成分と混合し溶融する際に、押出
成形機や射出成形機の圧力やせん断力、および結晶性樹
脂の固化時の収縮圧力により中空体が破壊されてしまう
欠点が生じ、１．０ｇ／ｃｍ³ を超えると、成形品の比
重が高くなり、軽量化の目的が達成出来ない。ガラスバ
ルーンの配合量は、上記した（Ａ）ポリプロピレン系重
合体と（Ｂ）ポリオレフィン系樹脂またはゴムからなる
樹脂成分１００重量部に対して１〜５０重量部、好まし
くは５〜４０重量部である。３重量部未満では軽量化の
目的が達成出来ず、５０重量部を超えると混練に難があ
る。

【００１９】本発明に使用する（Ｄ）炭素繊維は、径が
１〜３０μｍ（好ましくは３〜１０μｍ）、長さが１〜
１０ｍｍのチョップド繊維が好ましい。径が１μｍ未満
では凝集など分散の悪化が生じ、３０μｍを超えるとア
スペクト比（Ｌ／Ｄ）が小さくなり、繊維強化材として
の補強能力が低下する。また、長さが１ｍｍ未満では補
強能力が不十分であり、１０ｍｍを超えると成形時の配
向によりソリ等の発生により寸法安定性が悪くなる。炭
素繊維には、ＰＡＮ系とピッチ系の２種類があり、両者
共に使用できるが、補強効果を生かし、軽量化の目的に
寄与するには、炭素繊維の特性として、引張弾性率１０
トン／ｍｍ² 以上、引張強度１００ｋｇ／ｍｍ² 以上が
望ましい。

【００２０】本発明に使用する（Ｄ）カーボングラファ
イトは、振動板の剛性を増すことにより、高い比弾性率
を与え、高内部損失特性を付与すると共に、成形時の流
れ性の改良に寄与して成形品の寸法安定性を保つ優れた
補強効果を示す充填材であり、平均粒系が１〜１０μ
ｍ、粒度範囲が１〜１５μｍが好ましい。

【００２１】炭素繊維および／またはカーボングラファ
イトの配合量は５〜３０重量％である。５重量％未満で
は振動板としての機械的強度、剛性および内部損失特性
の改良効果が十分でなく、３０重量％を超えると樹脂組
成物としての成形性および寸法安定性、ならびに振動板
としての耐衝撃性に劣る。

【００２２】本発明の樹脂組成物は、（Ａ）成分と
（Ｂ）成分とからなる樹脂成分１ｇ当りの官能基が１０
^-8〜１０^-3ｇ当量の範囲になるように調整される。該官
能基が１０^-8ｇ当量未満では樹脂成分と（Ｃ）成分およ
び／または（Ｄ）成分である充填材とのカップリング効
果が不十分となり、該樹脂組成物を用いて製造された振
動板の機械的強度等が劣る。また、１０^-3ｇ当量を超え
ると樹脂組成物のＭＦＲが下がり、加工性が悪く成形性
に支障をきたし、かつ、可撓性がなくなる。

【００２３】本発明の樹脂組成物は、（Ａ）成分が製品
における剛性等の機械的強度、耐熱性等の基本的物性の
改良に寄与し、（Ｃ）成分のガラスバルーンは軽量化、
高剛性化等に寄与し、（Ｂ）成分は（Ａ）成分と（Ｃ）
成分とのカップリング効果により、引張強度、曲げ弾性
率等の機械的強度を改善する役割を果す。さらに、
（Ｄ）成分としての炭素繊維は補強強化材として機械的
強度、剛性等を付与するものであり、（Ｃ）成分のガラ
スバルーンと併用することにより、軽量でかつ引張強度
等機械的特性に優れ、剛性のある成形品を得ることを可
能にする。一方、カーボングラファイトは高内部損失特
性に付与すると共に寸法安定性に寄与するもので、
（Ｃ）成分のガラスバルーンとの相互作用により、高剛
性でかつ音響特性に優れ、寸法安定性にすぐれた振動板
を得ることを可能にする。

【００２４】ここで、炭素繊維とカーボングラファイト
をそれぞれ単独で使用しても得られる樹脂組成物の剛
性、耐熱性等は向上するが、炭素繊維を単独で使用する
と射出成形時の流れによる配向で、成形品にソリやねじ
れが発生し寸法安定性が保持できないという問題が生じ
ると共に、内部損失特性が不十分であり、一方、カーボ
ングラファイトを単独で使用すると機械的強度が不足す
るなどの欠点を生じるなどの虞がある。

【００２５】これらの問題を解決するためには、上述の
ごとく炭素繊維とカーボングラファイトとを併用するの
が好ましいが、両者の使用割合については、炭素繊維／
カーボングラファイトの重量比は２０／８０〜８０／２
０、好ましくは４０／６０〜６０／４０の範囲から選択
すると良い。

【００２６】本発明のようにガラスバルーン、またはこ
れに加えて無機充填材を使用する場合には、その表面を
無処理でもよいが、その表面をステアリン酸、オレイン
酸等の脂肪酸またはパラフィン、ワックス、有機チタネ
ート等で被覆する等の表面処理を施すのが好ましい。

【００２７】本発明においては、（Ａ）〜（Ｄ）成分か
らなる組成物に対して、本発明の効果を著しく損なわな
い範囲で難燃剤を配合して難燃性を付与することもでき
る。難燃剤としては、一般に効果のあるとされる難燃剤
を使用することができ、目的、用途によってハロゲン系
難燃剤、リン系難燃剤、無機系難燃剤などの群から少な
くとも１種が選択される。例えば、ハロゲン系難燃剤等
の有機難燃剤は、少量の添加で優れた難燃性を付与する
ことができ、水酸化マグネシウム等の無機系難燃剤にお
いては、ハロゲンフリーの成形物を提供する際に好まし
く使用される。

【００２８】さらに、本発明においては上記（Ａ）〜
（Ｄ）成分に対して、必要に応じて帯電防止剤、防曇
剤、有機フィラー、酸化防止剤、滑剤、有機あるいはは
無機系顔料、紫外線防止剤、分散剤、可塑剤、核剤等の
公知の添加剤を、本発明の効果を著しく損なわない範囲
で添加することができる。

【００２９】本発明の組成物の調整は、従来の樹脂組成
物調製法として一般に用いられる公知の方法により容易
に行なうことができる。例えば、上記（Ａ）〜（Ｄ）成
分、所望により難燃剤、添加剤をタンブラー、リボンブ
レンダーまたはヘンシェルタイプミキサー等の混合機を
使用してドライブレンドした後、単軸押出機、二軸押出
機等の連続式溶融混練機により溶融混合し、押出してペ
レットを調整することによって該樹脂組成物を得ること
ができる。また、構成成分の一部をドライブレンドして
単軸押出機、二軸押出機等に供給し、構成成分の残部の
内、ガラスバルーン、繊維強化材等の溶融混合時に破壊
されやすい成分を該押出機の中間部からサイドフィード
することにより供給する等の方法によりペレットを調整
して該樹脂組成物を得ることができる。本発明において
は、これらの方法の内では、ガラスバルーン、炭素繊維
等をサイドフィードにより供給する方法が好ましい。

【００３０】このようにして得られるペレットを、一般
的に用いられる射出成形法、押出成形法等によって本発
明の振動板を成形することができる。

【００３１】

【実施例】次に実施例により本発明を更に詳しく説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。実施例および比較例において使用する（Ａ）〜
（Ｄ）成分を以下に示す。

【００３２】（Ａ）成分： A1：ポリプロピレン ［密度＝０．９０５ｇ／ｃｍ³ 、ＭＦＲ＝３０ｇ／１０
ｍｉｎ．、アイソタクテイックペンタッド分率＝０．９
５、商品名：日石ポリプロ Ｊ１７０Ｐ、日本石油化学
（株）製］ （Ｂ）成分： B1：無水マレイン酸変性プロピレン共重合体（以下ＭＡ
ｎＰＰと称する） ［密度＝０．９１ｇ／ｃｍ³ 、ＭＦＲ＝１．２ｇ／１０
ｍｉｎ．、無水マレイン酸＝０．２ｗｔ％、ＰＯ＝０．
０５ｗｔ％、日本石油化学（株）製］ （Ｃ）成分： C1：ガラスバルーン ［平均粒径＝５０μｍ、平均粒子密度＝０．６０ｇ／ｃ
ｍ³ 、耐圧強度＝７００ｋｇ／ｃｍ² 、住友スリーエム
（株）製］ （Ｄ）成分： D1：炭素繊維（チョップド繊維） ［径＝７μｍ、長さ＝６ｍｍ、東レ（株）製］ D2：カーボングラファイト ［平均粒径＝４．５μｍ、日本黒鉛（株）製］ D3：マイカ ［平均粒系＝１００μｍ、クラレ（株）製］ D4：グラスファイバー ［径＝１３μｍ、長さ＝６ｍｍ、旭ファイバーグラス
（株）製］

【００３３】（ペレット調整装置および条件） ブレンダー：タンブラー 押出機 ：［６５ｍｍφ同方向二軸押出機、スクリュ
ーＬ／Ｄ＝３０、サイドフィード供給部付］ 押出温度 ：２３０℃（シリンダー温度２３０℃、ダイ
温度２１０℃） ガラスバルーン、繊維強化剤：サイドフィーダーにより
供給

【００３４】上記各成分を表１に示す割合で配合し、上
記装置および条件で樹脂組成物を調整した。この組成物
について、下記測定方法に準拠して物性試験を行なっ
た。その結果を表１に示す。

【００３５】（物性試験方法） 密度 ：ＪＩＳ Ｋ６７５８に準拠 ＭＦＲ ：ＪＩＳ Ｋ６７５８に準拠 曲げ強さ ：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠 曲げ弾性率 ：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠 内部損失 ：２チャンネルＦＦＴアナライザーにて測
定

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明の電気音響変換器は、（Ａ）ポリ
プロピレン系重合体と（Ｂ）官能基を含有するポリオレ
フィン系樹脂またはゴムからなる樹脂成分に、（Ｃ）ガ
ラスバルーンと（Ｄ）炭素繊維および／またはカーボン
グラファイトを一定量配合した樹脂組成物を成形してな
る振動板を用いている。上記樹脂組成物は成形性、寸法
安定性および成形加工性にすぐれ、かつ該樹脂組成物を
成形してなる振動板は軽量性、高剛性、機械的強度、耐
熱性および高内部損失特性に優れている。このため、本
発明の電気音響変換器は、生産性ならびに機械的および
音響的特性が向上した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 実紀雄 東京都大田区西六郷１の38の19

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気信号に従って振動する振動板を備
   え、かつ該振動板が、 （Ａ）ポリプロピレン系重合体と （Ｂ）ａ：カルボン酸基または酸無水基、ｂ：エポキシ
   基、ｃ：ヒドロキシル基、ｄ：アミノ基、ｅ：アルケニ
   ル環状イミノエーテル基、およびｆ：シラン基から選択
   された少なくとも１種の官能基を含有するポリオレフィ
   ン系樹脂またはゴムとからなる樹脂成分であって、
   （Ａ）＋（Ｂ）樹脂成分１ｇ当り該官能基を１０^-8〜１
   ０^-3ｇ当量含有している樹脂成分１００重量部、 （Ｃ）ガラスバルーン１〜５０重量部、ならびに （Ｄ）炭素繊維および／またはカーボングラファイト５
   〜３０重量部を含む樹脂組成物を成形してなるものであ
   ることを特徴とする電気音響変換器。