JPS5849239A - サンドイツチ構造振動板およびその製造方法 - 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】 本発明はサンドイッチ構造振動板およびその製造方法に
係り、特にプラスチックフオーム芯材の弾性率の向上、
芯・材と表面材との接着強さの向上および表面材に対す
る張力印加により剛性を高めたサンドイッチ構造振動板
およびその製造方法に関する。

一般にサンドイッチ構造の振動板としては、その芯材と
してハニカム構造体、三次元網状金属、マタはウレタン
、アクリル等のプラスチックフオームを用い、該芯材の
両面に表面材としてアルミニウム、チタン等の軽金属箔
、または繊維強化フィルムを張り合わせたものがある。

そして本発明に最も近いものは芯材に上記プラスチ、ク
ツオームを用いたものである。このプラスチックフオー
ムは、密度の減少に伴い、その弾性率は減少する。

例えば嵩密度０．９〜１　ｇ／ｃｍ’　、弾性率５０゛
Ｏｋｇ／ｍｍ２のアクリル樹脂を１０倍発発泡せ、密度
を０．１ｇ／ｃｍ５にしたものの弾性率は５０　ｋｇ／
ｍｍ２である。この密度の減少に対する弾性率の減少は
エポキシ、ウレタン等忙おいても同様に生じ、弾性率の
低下はアクリルよりも一般に大きい。このような低弾性
体を芯材に用いたサンドイッチ構造振動板では、該プラ
スチックフオーム芯材が脆弱なため、その剛性率は自ら
制限されて大きな値は期待できない。

すなわちサンドイッチ構造振動板の剛性率は、芯材と表
面材のそれぞれの弾性率と密度との比（両者の商）に形
状係数が関わって決まる。したがって芯材の弾性率が密
度の減少に比例すれば良いが、実際には減少するので、
その脆弱なプラスチックフオーム芯材がサンドイッチ構
造振動板の剛性率を低下させる。

また芯材と表面材の接合には、一般に接着剤を用いるが
、この場合の張り合わせ部の強度の大きさは十分ではな
い。そして前記プラスチックフオーム等の発泡体ではそ
の表面は疎なる点で構成され、芯材に用いられる該発泡
体と表面材との接合には接着剤を多量に用いるか、ある
いは発泡性接着剤を用いる等の工夫がなされている。何
れの場合も表面材との発泡体の接合部では、疎なる接触
点を接着剤で覆わなければならない。ここで用いられる
接着剤は当該サンドインチ構造振動板の重量の増加を招
き、従って変換効率の低下は不可避である。

また表面材として、芯材との接着の容易さから炭素また
はガラスの繊維による織布または不織布を用いる場合に
は、発泡体芯材と表面材との接合部の接着強さは大きく
なるが、織布または不織布にたわみが生ずる。サンドイ
ンチ構造振動板における表面材は、それに張力が加わっ
て始めて該表面材を張り付けた効果がある。そこにたわ
みが生じていては表面材を張り合せたことによる弾性率
の向上は得られず、この張り利は効果は減少し、サンド
イッチ構造振動板に求められる強靭化の効果は得がたい
。

さらに芯材となるプラスチックおよび芯材と表面材の接
合に用いる接着剤の熱変形温゛度は同材質嵩重量の等し
いものに比較して低く、８０℃以上のものを用いる例は
見出されていない。このことは振動板としての耐熱性を
損ねる。

以上説明したように従来のサンドインチ構造振動板にあ
っては、芯材の弾性率が小さいこと、芯材と表面材との
張り合わせ部の強度が小さいこと等によって、必要とす
る曲げ剛性を保持することが難しく、これらは大振幅振
動下における耐久性の面でも解決すべき課題となってい
る。そのため高域共振周波数の向上に対しても、その要
求を満たし得ない状況にある。

本発明は上記のような従来技術の実情に鑑みてなされた
もので、その目的は芯材の改質により芯材自体の強さを
向上させ、表面材には張力を印加し、かつ芯材と表面材
との接着強さを向上させて剛性の高いサンドイッチ構造
振動板およびその製造方法を提供することにある。

すなわち本発明のサンドイッチ構造振動板およヒソのＭ
　遣方法は、ビスフェノールＡ形エポキシ樹脂と、ノボ
ラック形エポキシ樹脂またはポリビニールフェノール樹
脂の中の一種を基材としてプラスチックフオーム芯材を
つくり、表面材としてはガラス繊維織布または不織布の
中の一種に、ポリエステル、ポリプロピレン、高密度ポ
リエチレン等の合成繊維による不織布の中の一つを重ね
合わせた積層布か、または短く截断したガラス繊維と同
じく短く截断した前記合成繊維の中の一種による混抄不
織布を、ホットプレスして合成繊維不織布の繊維の溶融
物によりガラス繊維を覆って、ガラス繊維の直接接触を
減少させ、ガラス繊維間にプラスチック薄膜を展張して
当該ガラス繊維間に張力を加えている。またプラスチッ
クフオーム芯材と前記表面材との接合は、プラスチック
フオームと、表面材のガラス繊維を覆った前記プラスチ
、り薄膜のそれぞれの自己融着によって得ている。その
上で加熱酸化処理を行い、芯材と表面材との結合部の強
靭化を果たしている。なお芯材のプラスチックフオーム
には熱変形温度の高い前記樹脂を主基材に用いて、該プ
ラスチックフオームラスチックフオームの熱゛変形、気
泡破壊を押えている。

以下本発明のサンドイッチ構造撮動板およびその製造方
法を図に基づいて詳細に説明する。第１図はプラスチッ
クフオーム芯材の両面に表面材を張り合わせる工程を示
す説明図で、１は板状のプラスチックフオーム芯材、２
，２′は前記プラスチックフオーム芯材１の両面に張り
合わせる表面材５は被成形体に剪断力を加えて展張を促
す加熱ロール、４は表面前張り合わせ加熱ロール、７は
プラスチックフオーム芯材１の両面に表面材２．２′を
張り合わせてできたサンドイッチ構造体、第２図（ａ）
、（ｂ）は前記サンドインチ構造体の成形方法を示す説
明図である。ここで、第２図（ａ）は−次成形、第２図
（ｂｌは二次成形の方法を示す。第２図（ａ）、（ｂ）
・において５は固定された雌型、６は可動する雄型・、
６′は一次成形における可動型６の位置、６″は二次成
形における可動型乙の位置、７は成形されるべき前記サ
ンドイッチ構造体、７′は一次成形における未発泡、未
硬化状況のサンドイッチ構造体、７″は二次成形におけ
る発泡、硬化後のサンドインチ構造体である。

これらの図を基に本発明の基本的構成を以下に記述する
。まず硬化物の熱変形温度が１２０℃以上のノボラック
エポキシ樹脂またはポリビニールフェノール樹脂の中の
一種５０〜ｓｏｗｔ％と、ビスフェノールＡ形エポキシ
樹脂２０〜５０ｗｔ％とを混ぜ、温度９０〜１００℃で
熱ロールにより十分に混練した塊状樹脂組成物８０〜１
２０重量部に、硬化剤として例えばジシアンジアミド４
〜６重量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド、アゾ
ビスイソブチロニトリル、ジニトロソペンタメチレンテ
トラミン、パラトルエンスルホニルヒドラジド、４−４
′オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドの中０１種
または２種以上を４〜８重量部、さらに反応稀釈剤のフ
ェニールグリシジルエーテル３〜５重量部等を加えて、
発泡剤の分解温度よりも１０〜５０℃低い温度で混練し
、続いて第１図に示すように混線温度よりも５〜１０℃
低い温度に保った加熱ロール６を通して所定寸法のプラ
スチックフオーム芯材１を得る。なお該プラスチックフ
オーム芯材は、外径寸法で規定された嵩重量が０．０８
〜０．５ｇ／ｃｍ’であることが望ましい。そして該プ
ラスチックフオーム芯材１の両面に予め別に用意した後
に述べる製法、構成によるガラス繊維織布またはガラス
繊維不織布の中の一種と合成繊維不織布との積層布、ま
たはそれぞれ短く截断したガラス繊維および合成繊維と
の混抄不織布の表面材２２′を表面材張り合せ加熱ロー
ル４で押し付けて張り合せる。これによって樹脂および
添加剤より成るプラスチックフオーム芯材１の両面に強
化材膜である表面材２．２”を配したサンドイッチ構造
体７を得る。

なおここで用いた表面材である積層布および混抄不織布
は、前者では短く截断したガラス繊維を、エホキシ樹脂
、尿素樹脂、ポリビニールアルコール樹゛脂、アクリル
樹脂の中から一種を選び、これを結合材としてガラス繊
維を押し固めた面重量１０〜３０　ｇ／ｍ２．’厚さ０
１〜１．２　ｍｍ　　の不織布または同じ面重量の平織
り織布および面重量１０〜３０ｇ／ｒｎ２のポリエステ
ル、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン等による合成
繊維不織布の中の一種とを重ね合せるか、または該合成
繊維とガラス繊維とをそれぞれ短く裁断したものによる
混抄不織布について、当該合成繊維の融点よりも５〜１
０℃低い温度で、圧力５〜２０　ｋｇ／ｃｍ２の圧力を
加えて加熱・加圧する。これによって前記合成繊維の一
部が溶融し、ガラス繊維を覆ってガラス繊維どうしの直
接接触点を減じ、併せてガラス繊維相互の隙間に薄膜が
形成されて広がり、該ガラス繊維間に張力が加わって弾
性率の向上に有効に寄与する。

続いて上記の工程で得たプラスチックフオーム芯材１の
両面に積層布または混抄布の表面材２，２′を張り合せ
たす／ドイッテ構造体７を第２図ｆａｌに示すように所
定の成形型である雌型５および雄型６に装填し、プラス
チックフオーム芯材１中の発泡剤の分解温度よりも１０
〜３０℃低い温度で、１０〜１５　ｋｇ／ｃｍ２の圧力
により加熱・加圧してドーム形、コーン形または平板に
第１次成形を施す。

なおこのときのサンドイッチ構造体７の状況を７′で示
す。ここでドーム形またはコーン形への成形限度を示す
、口径と高さとの比（Ｄ／Ｈ）は、ガラス繊維と合成繊
維とから成る積層布または混抄不織布中の繊維相互の滑
りによる変形性によって制限される。本発明による積層
布または混抄布の変形性は、スピーカ振動板として実用
されているＤ／Ｈ＝　１．５〜６を十分に保持できる変
形率を持っている。またこの第１次成形によって、プラ
スチックフオーム芯材１は可塑化、成形に至るが、樹脂
分は発泡にまで及んでいない。該プラスチックフオーム
芯材１を可塑化させる目的は該プラスチックフオーム芯
材１と積層布または混抄布の表面材２，２′との接着性
を増し、板厚を除く形状を保持させることにある。

次に第２図（ｂ）に示すように、一対の成形型である雌
型５と雄型６間の距離を調整して、温度を板状樹脂組成
物１中の発泡剤の分解温度よシも５〜２０℃高い温度に
保つ。発泡剤が分解Ｌ、樹脂は発泡して予め調整された
雌型５と雄型６の間の隙間を埋めるまで膨らみその所定
板厚を得る。なおこのときのサンドインチ構造体７の状
況を７″で示す。ここで樹脂分の硬化に必要な温度Ｘ時
間は、本発明においては１２０〜ｂ り、これによって十分な発泡および予備硬化（プレキュ
ア−）を施す。引き続いて成形品のサントイ、チ構造体
を雌型５および雄型６より成る成形型から取り出し、１
２０〜ｂ て硬化（ポストキュアー）させ、さらに温度を１５０〜
２５０℃に上昇させて窒素６０〜９０重はパーセント、
酸素１０〜４０ノ々−セントの混合ガス中に２〜４８時
間放置し、エポキシ叫脂側鎖部に酸素、窒素を加えて架
橋密度を増加させる。これによりエポキシ樹脂のプラス
チックフオーム芯材の両面に積層布の表面材を設けたサ
ンドイッチ構造振動板において、該芯材の弾性率が向上
し、また芯材と表面材との接着強さが向上して、該サン
ドインチ構造振動板の弾性率が前記空気中処理前後比で
１．２〜１．４倍になった。また本発明によるサンドイ
ッチ構造振動板と、従来技術によるガラス繊維不織布の
みをエポキシ樹脂フオーム芯材゛に張り合わせたものお
よびこれを加熱酸化処理したものの、それぞれの弾性率
を比較すると、本発明のサンドインチ構造振動板の方が
従来技術品の前者よりも１３〜１４倍、従来技術品の後
者よりも１２〜１．３倍大であった。なお本発明による
プラスチックフオーム芯材から発泡剤を除いた樹脂硬化
物と、その両面に積層布を張り合わせたサンドインチ構
造の硬化物について、それぞれの加熱酸化処理前後の弾
性率を比較すると、前者は２９５　ｋｇ／ｍｍ２が３４
０　ｋｇ／ｍｍ２に、後者は５２０’　ｋｇ／ｍｍ２が
３９５　ｋｇ／ｍｍ２に向上し、これは加熱酸化処理が
弾性率の向上に有効な処理であることを示している。

以下本発明の実施例を図に基づいてよりＩに説明する。

まず第１の実施例であるが、硬化物の熱変形温度が１５
０℃のノボラックフェノールエポキシ樹脂８０重量部と
ビスフェノールＡエポキシ樹脂８０重１部とを混ぜ、温
度９０℃で十分混練し、この混線物に硬化剤のジシアン
ジアミド６重量部、発泡剤のアゾビスイソブチロニトリ
ル６重重部、反応稀釈剤のフェニールグリシジルエーチ
ル４重量部を加えて、第１図に示すように加熱ロール３
により９０〜１００℃の温度で混練して、プラスチック
フオーム芯材１を作る。また別の工程によって、エポキ
シ樹脂含浸により結合した面重量１５ｇ／ｍ２、厚さ０
．３ｍｍのガラス繊維不織布と面重量１２ｇ／ｍ２のポ
リエステル繊維不織布とを重ね合わせ、一対の成形型の
雌型５および雄型６に挾み込み、雌型５と雄型６の間の
距離を０．３ｍｍに保持して、温度２５５℃、圧力５ｋ
ｇ／ｃｍ２で加熱加圧して１分間保った。こうして得た
積層布の弾性率は４００　ｋｇ／ｍｍ２　、密度は１．
８　ｇ／ｃｍ２であった。

ここで得た積層布の弾性率は、同じ厚さのアルミニウム
箔の１／２ｏであるが、これを表面材とするサンドイッ
チ構造板の曲げ剛性の値（曲げ剛性（Ｇ）−弾性率（Ｅ
）×〔厚さくｔ））’）は、振動板として十分な実用性
がある。

続いて上記で得たプラスチックフオーム芯材１と積層布
の表面材２，２′を重ね合わせて第１図に示すように表
面材張り合わせ加熱ロール４を通すか、または加熱プレ
スする。このとき゛の温度上９０〜１００℃である。こ
れによって該プラステラ、クツオーム芯材１は軟化して
、積層布の隙間に浸入し、両者は機械的に接合する。

次いでこの積層布の表面材２．２′を両面に張り合わせ
たプラスチックフオーム芯材１を、第２図に示すように
所定の距離（ここではｏ、　５　ｍｍ　）を隔てた一対
の成形型の雌型５と雄型６の間に挾み込み、温度１３０
℃、圧力５　ｋｇ／ｃｍ２で２分間保持して加熱成形す
る。この工程の間にプラスチックフオーム芯材１中の発
泡剤が分解して該樹脂分が発泡し膨張して、雌型５と雄
型６の隙間を埋め、同時に硬化（グレキーアー）が進む
。続いてこの樹脂成形体を成形型から取り出し、さらに
成形温度と同温度（１３０℃）で６時間加熱して十分に
硬化させる。この樹脂硬化物の特性は、板厚０．５　ｍ
ｍ、外法寸法で区切られた嵩密度０．５ｇ／ｃｍ５で、
積層布表面材とエポキシ発泡体との界面剥離は全く生じ
ない。

さらにこのようにして得た樹脂硬化物によるサンドイッ
チ構造体７を、温度２００℃で１０時間加熱シてエポキ
シレジンフオーム芯材を酸化する。

これによりエポキシ樹脂発泡体の弾性率は、加熱前の弾
性率の１．３倍に、また該サンドイッチ構造振動板の曲
げ剛性は１．４倍になった。

次に第２の実施例であるが、前記第１の実施例における
プラスチックフオーム芯材中のノボラックフェノールエ
ポキシ樹脂をポリビニールフェノールに替え、それ以外
は第１の実施例と同じ条件によりプラスチックフオーム
芯材１を得た。また第１の実施例における表面材の積層
布を、それぞれ短く裁断したガラス繊維、ポリエステル
繊維を５０重量パーセントまで混抄した面重量５０　ｇ
／ｍ２の混抄不織布に替え、それ以外は第１の実施例と
同じ条件で加熱・加圧してプレス混抄布を得た。

このプレス混抄布の曲げ剛性は第１の実施例で得た積層
布の約Ｖ３であった。

続いてこのようにして得たプラスチックフオーム芯材１
の両面にプレス混抄布の表面材２．２′を第１の実施例
と同様な方法で重ね合わせて張り付ける。次いで得られ
たサンドイッチ構′造体７を被・成形材として、第１の
実施例と同様な方法で所定の形状に成形し、酸化処理を
施した。これら一連の工程によって、第１の実施例と同
形態の酸化処理を施されたエポキシフオームを芯材とし
、この両面にガラス繊維とポリエステル繊維の混抄不織
布を張り付けたサンドイッチ構造振動板を得た。

このようにして得たサンドイッチ構造振動板の弾性率は
第１の実施例で得たものの２／６であった。

このように本発明のサンドイッチ構造振動板およびその
製造方法は、サンドインチ構造における表面材のガラス
繊維間に、合成繊維のホットプレスにより生成した薄膜
を張りめぐらしてガラス繊維の直接接触を減じて、薄膜
を介して接合すると共にこれＫよってガラス繊維間に薄
膜により張力を加えて、該表面材の弾性率を大きくして
いる。

またガラス繊維と合成繊維の積層布または混抄布の表面
材と、エポキシ樹脂フオームの芯材とは、エポキシ樹脂
の発泡、硬化反応過程で上記積層布または混抄布との自
己融着により強固に接着している。これは接着強さの向
上に加えて、接着剤の使用および接着作業を不要とし、
製作工程の簡易化を得ている。さらに加熱酸化処理の施
工により、エポキシ系樹脂フオームの弾性率を１．２〜
１．４倍向上させている。

上記のように本発明のサンドイッチ構造振動板およびそ
の製造方法は、該サンドイッチ構造振動板を構成する芯
材および表面材の弾性率を向上させ、かつ該芯材と表面
材との接合部強さを向上させることができるので、当該
サンドイッチ構造振動板の剛性を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラスチックフオーム芯材の両面に表面材を張
り合わせる工程を示す説明図、第２図（ａｌ、ｆｂ）は
それぞれサンドイッチ構造体の一次、二次の成形方法を
示す説明図である。 １・・・プラスチックフオーム芯材 ２．２′・・・表面材　　　　３・・・加熱ロール４・
・表面材張り合せ加熱ロール ５・・・雌型　　　　　　　６・・・雄型７・・・サン
ドイッチ構造体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ビスフェノール人形エポキシ樹脂と、ノボラ
   ック形エポキシ樹脂またはポリビニールフェノール樹脂
   のいずれか一方とを基材とするプラスチックフオーム芯
   材を有し、該プラスチックフオーム芯材の両面に、ガラ
   ス繊維織布またはガラス繊維不織布のいずれか一方と合
   成繊維不織布とを重ね合わせた積層布か、または短く截
   断したガラス圧して成形されていることを特徴とするサ
   ントイ１３ツチ構造振動板。
2. （２）　　ビスフェノール人形エポキシ樹脂と、ノボラ
   ック形エポキシ樹脂またはポリビニールフェノール樹脂
   のいずれか一方とを基材として、これに硬化剤、発泡Ｍ
   、可撓剤を加えてプラスチックフオーム芯材を作り、そ
   の両面に、ガラス繊維織布またはガラス繊維不織布のい
   ずれか一方と合成繊維不織布とを重ね合わせた積層布か
   、または短く截断したガラス繊維と短く截断した合成繊
   維との混抄不織布のいずれか一方が／加熱・加圧されて
   、上記合成繊維の溶融物により上記ガラス繊維を覆って
   該ガラス繊維の直接接触を減少させ、かつ該ガラス繊維
   間にプラスチック薄膜を展張して張力を加えて作られた
   表面材を、上記プラスチックフオーム芯材のフオームお
   よび上記プラスチック薄膜の自己融着によって張り合わ
   せ、得られたサンドインチ構造体を加熱・加圧して成形
   することを特徴とする前記サンドインチ構造振動板の製
   造方法・
3. （３）上記サンドインチ構造体を加熱・加圧して成形す
   る際、上記プラスチックフオームの軟化・発泡と硬化に
   時間遅れがあることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のサンドインチ構造振動板の製造方法。 １４１　　上記サンドインチ構造体を加熱・加圧して成
   形した後、加熱酸化処理することを特徴とする特許請求
   の範囲第２項または第６項記載のサンドイッチ構造振動
   板の製造方法。