JPH0984175A - 音響用振動板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピーカ、ヘッドフォン等に用いられる音響
用振動板について、生産性の高い、形状またはサイズに
制約を受けることの無いものを提供する。 【解決手段】 基材上にバクテリアを用いた発酵法によ
り生産されるセルロースを含む塗布層が形成される。ま
た、基材上にバクテリアを用いた発酵法により生産され
るセルロースを含む離解溶液をスプレー塗布法により塗
布して塗布層を形成し、これを乾燥させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピーカ、ヘッド
フォン、マイクロフォン等に用いられる音響用振動板に
関するものであり、特にバクテリアを用いた発酵法によ
り生産される、いわゆるバクテリアセルロースを用いた
音響用振動板の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】バクテリアを用いた発酵法により生産さ
れるセルロース（以下、バクテリアセルロースと称す
る。）を乾燥して得られるフィルム、シートは、高い弾
性率と大きな内部損失を有することから、音響用振動板
としての用途が期待され、一部実用化されている。

【０００３】これまで、上記バクテリアセルロースは、
本願出願人等が特公平７−３６６３６号において提案し
たように、例えばバクテリアがゲル状に生産するセルロ
ースシートをプレス乾燥し、あるいはゲル状セルロース
を離解した後に抄造し、音響用振動板に加工されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
手法によってバクテリアセルロースからなる音響用振動
板を作製しようとすると、種々の困難を伴う。

【０００５】例えば、前者の方法によった場合、ゲル状
セルロースシートから作られる振動板は、極めて高い弾
性率と大きな内部損失を有するが、ゲル状セルロースを
生産する上での形状やサイズが制約され、得られる振動
板の形状やサイズにも制約を受ける。また、一定重量の
振動板を得ようとしても、これに合わせてゲル状セルロ
ースを生産調整することは難しく、さらには生産コスト
が高いという問題もある。

【０００６】一方、後者のゲル状セルロースを離解し抄
造する方法で作製される振動板は、ゲル状セルロースを
生産する上での制約や、振動板を制作する上での制約を
受けないが、弾性率が先の方法に比べて大きく低下する
という欠点がある。

【０００７】そこで本発明は、バクテリアセルロースの
特徴である高い弾性率と大きな内部損失を有するととも
に、生産性が高く、形状やサイズの制約を受けることが
ない音響用振動板を提供することを目的とし、さらには
その製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これまで、バクテリアセ
ルロースの高い弾性率と大きな内部損失の発現は、バク
テリアが構築する特異的な三次元網目構造によることが
大きな要因と考えられてきた。

【０００９】しかしながら、本発明者等が詳細に検討を
進めた結果、ゲル状セルロースからシート、フィルムを
得る過程、特に乾燥工程において生ずるセルロースフィ
ブリルの収縮現象が、弾性率に大きく影響することが明
らかになった。すなわち、ゲル状セルロースを自由に収
縮する状態で乾燥したシート、フィルムの弾性率は低
く、一方、ゲル状セルロースを拘束する状態で乾燥した
シート、フィルムの弾性率は高いとの知見を得た。

【００１０】本発明は、このような知見に基づいて完成
されたものであり、基材上にバクテリアを用いた発酵法
により生産されるセルロースを含む塗布層が形成されて
いることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の製造方法は、基材上にバク
テリアを用いた発酵法により生産されるセルロースを含
む離解溶液をスプレー塗布法により塗布して塗布層を形
成し、これを乾燥することを特徴とするものである。

【００１２】基材に塗布されたバクテリアセルロース
は、基材表面に固着し、乾燥過程でセルロースフィブリ
ルが拘束された状態で乾燥され、表面に高い弾性率と大
きな内部損失を有するバクテリアセルロース層が形成さ
れ、音響的に優れた振動板が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の音響用振動板は、基材の
上にバクテリアセルロースを含む塗布層を形成してなる
ものである。

【００１４】基材としては、例えば、紙等のセルロース
系材料や、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の高
分子フィルムを用いることができる。

【００１５】ここで、基材にセルロース系材料を用いた
場合には、水素結合等によってバクテリアセルロースが
拘束されることになるが、高分子フィルムを用いた場合
には、前記水素結合による拘束は期待できず、拘束力が
不足する虞れがある。そこで、基材に高分子フィルムを
用いる場合には、接着剤を併用することが好ましい。こ
の接着剤の使用量としては、接着性を考慮すると、５重
量％以上であることが好ましいが、あまり接着剤の量が
多くなりすぎるとバクテリアセルロースの特性を十分に
発揮することができなくなるので、上限は５０重量％と
する。また、このとき用いる接着剤としては、セルロー
ス、高分子フィルムの両者に対する接着性の良いものを
選んで用いる。

【００１６】一方、塗布層に使用されるバクテリアセル
ロースは、所定の条件下である種のバクテリアを培養す
ることにより微生物学的に生産されるもので、結晶性の
高いα−セルロースで構成され、非常に表面配向性が強
く、太さ０．０２〜０．０５μｍと極めて微細なもので
ある。

【００１７】このようなバクテリアセルロースを産出す
るバクテリアとしては、酢酸菌が代表的なものであり、
例えばアセトバクターアセチ（Acetobacter aceti）、
アセトバクターキシリナム（Acetobacter xylinum）、
アセトバクターランセンス（Acetobacter rancens）、
ザルチナベントリクリ（Sarcina ventriculi）、バクテ
リウムキシロイジス（Bacterium xyloides）等が挙げら
れる。

【００１８】これらの酢酸菌を有機物、無機塩類等を含
む培地を用いて培養することにより、極めて純度の高い
セルロースが産出される。酢酸菌は好気性菌であるの
で、その培養にあたっては酸素の供給が必要であり、し
たがってバクテリアセルロスを産出させる方法として
は、培地と空気の界面にある程度の厚さを持ったゲル状
物質として産出させる方法や、通気攪拌培養法等による
のがよい。

【００１９】基材の上に塗布形成する塗布層の厚さは、
任意であり、要求される特性等に応じて設定すればよい
が、塗布層の厚さをあまり厚くしても、拘束力の低下に
より特性の向上がさほど期待できず、製造コストの上昇
を招くことから、２５μｍ以下とすることが好ましい。
また、前記塗布層の厚さがあまり薄すぎると、バクテリ
アセルロースの高い弾性率、大きな内部損失という特性
を十分に得ることができないことから、０．１μｍ以上
とすることが好ましい。

【００２０】塗布層の塗布方法としては、通常の塗布方
法がいずれも採用可能であるが、スプレー塗布方法を用
いることで、好適な塗布状態を得ることができる。

【００２１】本発明の音響用振動板は、振動板に要求さ
れる高弾性率、大きな内部損失を実現することから、ス
ピーカに限定されることなく、ヘッドフォン、マイクロ
フォン等の音響機器の振動板として応用可能である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を適用した実施例について、具
体的な実験結果を基に詳細に説明する。

【００２３】バクテリアセルロースの調製 シュクロース５ｇ／dl、酵母エキス０．５ｇ／dl、硫安
０．５ｇ／dl、リン酸水素カリウム０．３ｇ／dl、硫酸
マグネシウム０．００５ｇ／dlからなる組成の培地１リ
ットルを直径２０cm、容量３リットルのガラスシャーレ
に張り込み、１２０℃で２０分間蒸気殺菌を施し、培養
液を作成した。

【００２４】この培養液に、酵母エキス０．５ｇ／dl、
ペプトン０．３ｇ／dl、マンニトール２．５ｇ／dlから
なる組成の試験管斜面寒天培地で３０℃、３日間生育さ
せたアセトバクター・アセチ・サブスピーシス・キシリ
ナム（ＡＴＣＣ １０８２１）を１白金耳ずつ接種し、
３０℃で３０日間培養した。

【００２５】培養液の上層部に形成された白色のゲル状
バクテリアセルロースを取り出し、水洗、及び５％水酸
化ナトリウム水溶液に室温において２日間浸漬し、バク
テリアや培地に由来する蛋白質を主成分とする不純物を
溶出した後、さらに水洗を行いゲル状バクテリアセルロ
ースを得た。

【００２６】ゲル状バクテリアセルロースの拘束乾燥、
自由乾燥による物性の相違 テフロン樹脂板上でゲル状セルロース（１５cm×１５cm
×１cm）を９０℃の乾燥器中で約４８時間乾燥した後、
得られたシートを平らにするために５分間程度水に浸
け、金属板間に挟んで１３０℃でプレス乾燥して測定試
料を得た。（自由乾燥） 一方、自由乾燥で用いたのと同じゲル状セルロースを濾
紙に挟み、プレスで水を絞り取った後に金属板間に挟
み、１３０℃でプレス乾燥して測定試料を得た。（拘束
乾燥） 得られた各測定試料の弾性率を振動リード法により測定
したところ、自由乾燥したものが７．５ＧＰａであった
のに対して、拘束乾燥したものは１５．９ＧＰａであっ
た。

【００２７】この結果から、拘束乾燥による弾性率向上
の理由は、拘束された状態で乾燥すると、乾燥収縮によ
りセルロースフィブリルに張力が発生し、セルロースフ
ィブリルが面配向を形成することによるものとわかる。

【００２８】離解バクテリアセルロース液の調製 先に調製したゲル状バクテリアセルロースを、家庭用ミ
キサーを用い、１５分間の離解処理を施し、濃度０．５
％の離解バクテリアセルロースを得た。

【００２９】離解バクテリアセルロースによる拘束乾燥
フィルムの作成と物性測定 これまでの検討から、離解バクテリアセルロースをガラ
ス板上で乾燥すると、セルロースとガラス間に水素結合
が発生し、セルロースフィブリルが固定され、乾燥する
ことによって拘束乾燥フィルムが得られるという知見が
得られている。

【００３０】この知見に基づき、直径１５cmのガラスシ
ャーレに深さ５mm程度に離解バクテリアセルロース液を
注ぎ込み、５０℃の乾燥器で乾燥を行い、厚さ１０μｍ
のフィルムを作成した。

【００３１】また、このフィルムを水に浸け、テフロン
板上で拘束することなく乾燥を行い、未乾燥フィルムを
作成し、比較試料として物性の測定を行った。結果を表
１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記の結果から、バクテリアの構築した特
異的な三次元構造を破壊した離解バクテリアセルロース
であっても、セルロースフィブリルを拘束することによ
って高い弾性率が得られることが確認された。

【００３４】実施例１ セルロースを主成分とする紙は、バクテリアセルロース
と容易に水素結合を形成することから、ガラス板を用い
た拘束乾燥フィルムと同様、これを塗布することによっ
て高弾性率の発現が期待される。この確認をコーン紙を
用いて行った。

【００３５】通常の抄紙プロセスで得られるクラフトパ
ルプを主成分としたコーン紙の表面に、先に調製した離
解バクテリアセルロース液をスプレー法により１０ｇ／
ｍ²なる割合で塗布し、振動板を作成した。得られた振
動板の物性を振動リード法により測定した。結果を表２
に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】上記の結果から、離解バクテリアセルロー
スを塗布することによって、弾性率が約１．５倍向上す
ることが確認され、内部損失も大きいことがわかる。

【００３８】そこで、この塗布コーン紙と未塗布コーン
紙を用い、口径１６cmのフルレンジスピーカユニットを
作成し、特性を比較した。結果を図１に示す。

【００３９】図１より、離解バクテリアセルロースを塗
布したコーン紙を用いたスピーカの特性は、高域再生限
界周波数が高周波数側にシフトし、再生周波数帯域が拡
大され、特性が向上したことが確認された。

【００４０】実施例２ 実施例１で用いたクラフトパルプを主成分とするコーン
紙の両面に離解バクテリアセルロース液をスプレー法で
各々の面に１０ｇ／ｍ²なる割合で塗布し、その物性を
振動リード法で測定した。測定結果を表３に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】その結果、両面塗布においても弾性率が向
上し、効果的であることが確認された。

【００４３】接着剤含有離解バイオセルロース液の調製 振動板材料には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）等の高分子材料が多用されている。

【００４４】しかしながら、高分子材料はセルロースと
の水素結合を形成せず、水素結合によるセルロースフィ
ブリルの拘束が期待できないことから、弾性率の向上が
期待できない。

【００４５】実際、先に調製した離解バクテリアセルロ
ース液をＰＥＴフィルムに塗布し、実施を試みたが、Ｐ
ＥＴフィルムとバクテリアセルロースが接着せず、複合
が困難であった。

【００４６】そこで、ＰＥＴフィルムとバクテリアセル
ロースとの接着の検討を行い、セルロースフィブリルと
ＰＥＴとを接着する接着剤（バインダ）を用いることに
よってセルロースフィブリルを拘束できることを確認し
た。

【００４７】表４に、ＰＥＴ、セルロースとの接着性の
良いポリエステル系接着剤（商品名バイローナールＭＤ
１３３０、東洋紡績社製）を用いた接着剤含有離解バク
テリアセルロースの配合例を示す。

【００４８】

【表４】

【００４９】界面活性剤（商品名ラピゾールＢ−８０、
日本油脂社製）は、調製液の塗布性を改善するために添
加した。

【００５０】なお、接着剤は、被塗布物（基材）の材料
と接着性の良いものを選択すれば良く、本例で用いたも
のに限らない。

【００５１】実施例３ 調製した接着剤含有離解バクテリアセルロース液をＰＥ
Ｔフィルム（厚さ２５μｍ）にスプレー法により塗布し
た後、６０℃で乾燥を行い複合フィルムを作成した。

【００５２】そして、この複合フィルムにおける縦波伝
搬速度の塗布層膜厚依存性を測定した。結果を図２に示
す。

【００５３】図２の結果より、ＰＥＴフィルムにおいて
も、塗布層を形成することによりフィルムの弾性率が向
上することが確認された。また、複合則から求められる
バクテリアセルロースの弾性率は９．４ＧＰａと高く、
セルロースフィブリルに面配向が生じ、高い弾性率が発
現したことがわかる。

【００５４】そこで次に、作製した複合フィルム（塗布
厚２．５μｍ）と未塗布ＰＥＴフィルム（厚さ２５μ
ｍ）を１８０℃で真空成形し、口径２５mmのドーム型ツ
イータ用振動板を得た。各々の振動板を用いたツイータ
スピーカの周波数特性を図３に示す。

【００５５】この図３から、バクテリアセルロースを塗
布した複合フィルムを振動板として用いたスピーカにあ
っては、高域再生限界周波数が高周波数側にシフトし、
再生周波数帯域が拡大されたことがわかる。また、特性
のピーク、ディップが小さく、バクテリアセルロースの
大きな内部損失が反映されていることがわかる。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、バク
テリアセルロースを塗布した本発明の音響用振動板を用
いることによって、スピーカの再生周波数帯域を拡大
し、特性のピーク、ディップを小さくすることが可能で
ある。

【００５７】また、本発明の音響用振動板は、バクテリ
アセルロースを塗布することによって作製されるもので
あるので、生産性が高く、形状やサイズの制約を受ける
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バクテリアセルロースを塗布した振動板と未塗
布振動板を用いた口径１６cmコーン型フルレンジスピー
カの周波数特性を比較して示す特性図である。

【図２】ＰＥＴフィルムにバクテリアセルロースを塗布
した複合フィルムにおけるバクテリアセルロース膜厚と
縦波伝搬速度の関係を示す特性図である。

【図３】バクテリアセルロースを塗布したＰＥＴフィル
ムと未塗布ＰＥＴフィルムを用いた口径２５mmドーム型
ツイータスピーカの周波数特性を比較して示す特性図で
ある。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材上にバクテリアを用いた発酵法によ
   り生産されるセルロースを含む塗布層が形成されている
   ことを特徴とする音響用振動板。
2. 【請求項２】 基材がセルロース系材料よりなることを
   特徴とする請求項１記載の音響用振動板。
3. 【請求項３】 基材が高分子フィルムよりなることを特
   徴とする請求項１記載の音響用振動板。
4. 【請求項４】 塗布層が接着剤を含むことを特徴とする
   請求項３記載の音響用振動板。
5. 【請求項５】 基材上にバクテリアを用いた発酵法によ
   り生産されるセルロースを含む離解溶液をスプレー塗布
   法により塗布して塗布層を形成し、これを乾燥すること
   を特徴とする音響用振動板の製造方法。