JPS63175600A - 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） 本発明は全炭素質から成る音響機器用振動板の製造方法
に関する。詳しくは、本発明は、スピーカー用及びマイ
クロフォン用の振動板として、従来の振動板素材に比較
して軽さと弾性に冨んでおり、音の伝達速度が速く、し
かも剛性に優れているため外力による変形が少なく、音
の歪が小さく、かつ再生音域が広く、明瞭な音質を出す
ことが可能であり、ディジタルオーディオ時代に好適な
全炭素質音響機器用振動板の製造方法に関する。

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

（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。

（５）外気条件の変化に対して安定であり、変形や変質
がないこと。

（６）製造方法が簡単で安価であること。

すなわち、広範な周波数帯域に亘って忠実に再生できる
音域が広く、効率的であり、明瞭な音質を発現させるた
めには高剛性であって、外部応力によるクリープ等の歪
みがなく、音の伝播速度が大きいことが要求される。

ｖ−（Ｅ／ρ）＋７２ （但し、Ｖ：音速；Ｅ：ヤング係数；　ρ：重密度の式
から音速を高めるためには、密度が小さく、ヤング率の
高い素材が求められる。従来の振動板材料としては、紙
（パルプ）、プラスチック及びそれらの素材を基材とし
て、これにガラス繊維や炭素繊維を複合させたもの１、
アルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ベリリュウ
ム、ボロン等の金属やそれらの金属の合金及び窒化物、
炭化物、硼化物等の素材を加工したものが使用されてい
た。しかしながら、祇（パルプ）、プラスチック及びそ
れらの複合素材等は、ヤング率と密度の比が小さく、従
って音速が遅く、特定のモードで分割振動を起こして、
特に高周波数帯域での周波数特性が著しく低下するので
、明瞭な音質を得ることが困難であり、その上温度、湿
度等の外的環境に左右され易く、素材の質的劣化や経時
疲労が発生して特性を低下させる等の欠点を有している
。

一方、アルミニウム、チタニウム、マグネシウム等の金
属板を用いた場合は、紙やプラスチックに比べて音速が
速く、優れた性能を有するが、なおＥ／ρ値が小さく、
かつ振動の内部損失が小さいので、高周波数帯域におい
て、鋭い共振現象を生じたり、材質のクリープ等の経時
疲労が発生して特性を低下させる欠点があり、またベリ
リュウム、ボロンは優れた物理定数を有する理想的な材
料であり、これらを振動板に用いたスコーカ−やトウイ
ークーは再生限界が可聴周波数帯域以上まで伸びている
ので、可聴帯域における信号を過渡現象なく正しく再生
でき、自然な音質を発現させることができる。しかしな
がら、これらの素材は、資源的に乏しく、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って、
ロール圧延とプレス成形による従来の振動板製造法では
実用性に乏しく　、Ｃ，Ｖ、Ｄ、、Ｐ、ν、Ｄ８等の高
度な技術が要求される蒸着法に依らざるを得ないので、
加工費も極めて高価になり、また大型のスピーカーの製
造が困難である等の欠点を有している。これらの素材の
外に、炭素材料のＥ／ρ値が大きいことに着目して、全
炭素質から成る音響機器用振動板が開発されている。

（発明が解決しようとする問題点） 今までに得られている全炭素質振動板のうち、高音速を
発現させるための重要な要素である高弾性材料を高度に
配向させていたものは高音速化が困難である。

また、バインダー樹脂と高弾性材料のみを配合し、成形
化したものは、炭素前駆体化処理に時間がかかる上、焼
成品の変形、歪みが起こり易い。

一方、炭素振動板をＣＶＤ等により得る方法は、大量生
産に適さない上、製造工程が煩雑であり、かつ高音速の
ものを得ることが困難である。

本発明の目的は、上記のごとき欠点のない全炭素質音響
機器用振動板の製造方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本願発明者は、上記の従来の欠点に鑑み、炭素材料の有
する機能特性を最高度に発揮し、製造に際しては煩雑な
工程を避け、特に賦形時の形状を全く損なうことなく、
製造する方法を開発すべく鋭意研究して、本願発明の全
炭素質音響機器用振動板の製造方法を完成するに到った
。

本願発明者は、高結晶度を有する黒鉛の結晶が板状かつ
偏平で、その理論弾性率が１０２０　ＧＰａであり、他
の素材に比較して極めて高い値を持っていることに着目
し、この知見に基づいて、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
高度に配向させた複合炭素薄膜を任意の形状に賦形させ
るべく創意工夫した。

一方、賦形した初期の形状を維持したまま焼成後におい
ても、形状に変形を生じさせないバインダーの原料を探
索する間に、含塩素系樹脂に、架橋剤として、ＤＢ、　
ＴＴＣＡ、　ＡＮ　　を加えたものが、賦形時には、熱
可塑性樹脂としての挙動をそのまま示し、容易に熱可塑
成形加工を施すことが可能であり、賦形後、空気中での
加熱により含有する溶剤、若しくは可塑剤が除去される
と共に、架橋剤によって完全に架橋反応が行われ、その
後は、熱及び溶剤に対しても不溶不融の状態に変化する
ことを見出した。しかも、この炭化バインダーを用いて
黒鉛粉末と複合させた成形用素材は、焼成後も賦形時の
形状を精度高く維持すると共に、炭素材料の有する機能
特性を最高度に発揮したものが得られることを発見した
。

次に、本発明の全炭素質音響機器用振動板の製造方法に
ついて具体的に説明する。

炭化バインダーの原料として、含塩素系樹脂に加熱時に
含塩素系樹脂と反応して、架橋反応を行わしめるＤＢ　
、　ＴＴ（：Ａ、　ＡＮ　　の一種と、さらに含塩素系
樹脂の溶剤、若しくは比較的揮発し易い可塑剤を添加し
、これに高度な結晶性を有する黒鉛粉末を加えた混合物
を、ミキシングロール等の高度な剪断力を発揮する混練
機を用いて十分に混練する。この操作により、劈開され
た微粒黒鉛結晶とバインダー樹脂とが相互に強い親和性
を示すようになり、十分に分散すると共に、劈開した微
粒黒鉛結晶がフィルムの面方向に平行して高度に配向し
たシート状組成物が得られる。また、この混練時の熱エ
ネルギーにより、樹脂が溶融し、架橋反応が進行するが
、完全に架橋反応が終結するのではなく、半架橋状態に
ある。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
状の賦形用予備成形体を得る。

次に、賦形用予備成形体を、熱間プレス成形法、真空成
形法、プロー成形法等により所望の振動板の形状に成形
する。この脱型した生成形体をエアーオープン中で加熱
することで、含有する溶剤及び可塑剤を発揮させると同
時に、含塩素系樹脂の架橋反応が完了し、その後の加熱
によっても変形することのない焼成前駆体となる。これ
を、窒素又はアルゴン等の不活性気相中５００’Ｃ以上
、好ましくは１０００〜１５００℃まで加熱して炭化さ
せる。また、必要に応じて、２５００℃以上に加熱して
黒鉛化させる。このようにして得られた全炭素質振動板
は、賦形時の形状を精度高（維持すると共に炭素材料の
機能特性を最高度に発揮する。

ここに、本発明において使用される炭化バインダーの原
料としては、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹
脂、ポリ塩化ビニル／酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニ
ルアセタール樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化
ビニリデン樹脂等であり、架橋剤は、６−シブチル−Ｌ
３，５−　トリアジン−２，４，−ジチオール（ＤＢ）
、）リチオシアヌル酸（ＴＴＣＡ　）　、６−アニリノ
−Ｌ３，５−１−リアジン−２，４，−ジチオール（Ａ
Ｎ　）であり、炭化バインダーの０．１〜１５．０重量
％の範囲で添加される。

また、高結晶質の黒鉛粉末としては、マダカスカル産、
スリランカ産等の天然黒鉛、キッシュ黒鉛、パイログラ
ファイト、黒鉛ウィスカー等であり、平均粒度０．５〜
２００μｍ、好ましくは５０μｍ以下のものが用いられ
、振動板成形用組成物の１０〜９０重量％の範囲で添加
されるが、２０〜６０％の範囲がより良好であり、黒鉛
化率が小さいと目的とする高音速が得られず、大き過ぎ
ると賦形の自由度が減少し、かつ最終製品の強度が劣化
するので好ましくない。

なお、本発明においては、架橋剤を添加された含塩素系
樹脂を加熱処理することで、完全に架橋反応が行われ、
架橋剤無添加のものと異なり、その後の加熱焼成におい
ても、変形のないものが得られるが、この時の架橋反応
をポリ塩化ビニル樹脂と６−ジブチル−１，３．５−　
）リアジン−２，４，−ジチオールとを例にとって説明
すると、次に示すごとき架橋反応を起こしていると考え
られる。

Ｎ（ＣｎＨｑ）ｚ Ｉ 但しＲ：　　　Ｎ（ＣｔＨ７）ｚ 〜／ （実施例） 以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発
明は実施例によって限定されるものではない。

去Ｊ！ｉ！ＪＩＬ 塩素化塩化ビニル樹脂（日本カーバイド工業■製、平均
重合度６８０）５０重量％に、架橋剤として、６−シブ
チル−Ｌ３，５−トリアジン−２，４゜−ジチオール（
ＤＢ）４重量％を加え、ヘンシェルミキサーで混合した
後、可塑剤としてジブチルフタレート２２重量％を加え
たものを炭化バインダー原料とし、これに結晶の良く発
達した天然鱗状黒鉛（平均粒度７μｍ）５０重量％を力
■え、再度ヘンシェルミキサーで十分に混合した後、加
圧ニーダ−１二本ロールで混練することによって材料に
強力な剪断力を作用させて、劈開された黒鉛結晶とバイ
ンダー樹脂とを強固に親和分散させると共に、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
、１２０μｍの厚さのフィルムにした。得られたフィル
ムを真空成形機を用いて６０ｍｍのドーム状に賦形し、
金型中で２００℃まで加熱して可塑剤の一部を除去する
と共に、架橋反応を十分に進行させて成形体を得た。さ
らに、この成形体をエアーオーブンを用いて、３００℃
まで加熱することによって、可塑剤を完全に除去すると
共に、架橋反応を完了させて焼成前駆体を得た。次に、
焼成前駆体を窒素雰囲気中で、５００℃までは１５℃／
時間、５００〜１０００℃は４０℃／時間で昇温させ、
１０００℃において５時間焼成することによって全炭素
質振動板を得た。得られた振動板は、膜厚４５μｍ、ド
ーム寸法５８ｍｍで、密度１．７２ｇ／ｃｍ３、ヤング
率２５６ＧＰａ、音速１２２００ｍ／秒、　内部損失ｔ
ａｎ６　０．０４３の特性を示した。

犬庶■−１ 塩化ビニル／酢酸ビニル共重合樹脂（日本ゼオン■平均
重合度８００）４０重量％に、架橋剤として６−アニリ
ノ−Ｌ３，５−　）リアジン−２，４，−ジチオール（
ＡＮ）４重量％を加え、ヘンシェルミキサーで混合した
後、可塑剤として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４μｍ）６０重量％
を加え、再度ヘンシェルミキサーで十分に混合した後、
実施例１と同様に加工して、膜厚１００μｍのフィルム
を得た。得られたフィルムを真空成形機を用いて４．０
ｍｍのドーム状に賦形し、以後実施例１と同様に処理し
て、全炭素質振動板を得た。得られた振動板は、形状の
変形も無く、膜厚３０μｍ、ドーム寸法３８ｍｍで、密
度１．７８　ｇ／ｃｍ３、ヤング率２７０ＧＰａ　、音
速１２３００ｍ／秒、内部損失ｔａｎ　δ０．０４．５
の特性を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）黒鉛粉末に、これを結合する炭化バインダーの原料
   として含塩素系樹脂と加熱時に該含塩素系樹脂成分と反
   応して架橋を促進させる６−ジブチル−１，３，５−ト
   リアジン−２，４，−ジチオール（以下ＤＢと略記する
   ）、トリチオシアヌル酸（ＴＴＣＡと略記）、６−アニ
   リノ−１，３，５−トリアジン−２，４，−ジチオール
   （以下ＡＮと略記）の一種とを配合し、これに樹脂成分
   を溶解する溶剤、若しくは可塑剤を加えた混合物を、高
   度の剪断力を有する混合機を用いて充分に混練し、メカ
   ノケミカル反応により、劈開された黒鉛結晶とバインダ
   ー樹脂とを強固に親和、分散させ、かつ黒鉛の結晶面が
   膜の面方向に高度に配向したシート状にした後、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
   又はシート状に予備成形し、得られた予備成形フィルム
   又はシートを振動板の形状に賦形した後、加熱空気中で
   処理して、含有する溶剤、若しくは可塑剤を除去すると
   共に、架橋剤による含塩素系樹脂の架橋反応を進行させ
   て、熱変形性を示さない完全硬化体とした後、不活性雰
   囲気中で焼成することから成る全炭素質音響機器用振動
   板の製造方法。 ２）該含塩素系樹脂は、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩
   素化塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル／酢酸ビニル共重
   合樹脂、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデン等の
   含塩素系樹脂である第１項に記載の全炭素質音響機器用
   振動板の製造方法。 ３）該黒鉛粉末は、高弾性率を有する天然黒鉛、人造黒
   鉛、キッシュ黒鉛及びパイログラファイト、超高弾性率
   黒鉛ウィスカー等の黒鉛粉末である第１項に記載の全炭
   素質音響機器用振動板の製造方法。