JPWO2020022459A1 - スピーカ用振動板及びスピーカ用振動板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
全領域に亘って剛性を均一に高めることが可能なスピーカ用振動板の提供を課題とする。本発明に係るスピーカ用振動板１は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックス２と、この樹脂マトリックス２中に分散する繊維３とを有する基材を備え、繊維３がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、繊維３の平均長さが０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。
Description
本発明は、スピーカ用振動板及びスピーカ用振動板の製造方法に関する。
スピーカ用振動板は、効率よく音を発生できるよう剛性が大きいことが望まれている。また、スピーカ用振動板は、耐環境性に優れることが求められており、耐水性が高いことが望まれている。
このような観点から、今日では木質パルプの抄造体からなるスピーカ用振動板に代えて、合成樹脂製のスピーカ用振動板が提案されている。このようなスピーカ用振動板として、長さ３ｍｍ〜５０ｍｍの長い繊維を樹脂に含有させたものが発案されている（特開２００４−１５１９４号公報参照）。
しかしながら、前記公報に記載されているスピーカ用振動板のように長さの大きい繊維を樹脂に含有させると、樹脂中で繊維が均一分散し難い。特に、このスピーカ用振動板では、繊維の含有量を大きくする程、樹脂中で繊維が偏在化しやすい。そのため、このスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性を十分に大きくすることが困難である。
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板及びこのスピーカ用振動板の製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材を備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記繊維の平均長さが０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるスピーカ用振動板である。
また、前記課題を解決するためになされた本発明の別の一態様は、熱可塑性樹脂及び繊維を含む樹脂組成物を棒状に押出す工程と、前記押出工程で押し出された押出体をペレット状に切断する工程と、前記切断工程で得られたペレットを射出成形する工程とを備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記切断工程後の前記繊維の平均長さが０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるスピーカ用振動板の製造方法である。
本発明の一態様は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散する繊維とを有する基材を備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記繊維の平均長さが０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるスピーカ用振動板である。
本発明の一態様に係るスピーカ用振動板は、樹脂マトリックス中に分散する繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であるので、この繊維によって剛性を十分に大きくしやすい。特に、当該スピーカ用振動板は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが前述の範囲内であるので、この繊維を樹脂マトリックス中に均一分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができる。
当該スピーカ用振動板は、コーン状であるとよい。
当該スピーカ用振動板は、前記基材が、その表面側及び裏面側の表層を構成する一対のスキン層と、前記一対のスキン層間に形成されるコア層とを有するとよい。
前記基材における前記繊維の含有量としては３質量％以上３０質量％以下が好ましい。
当該スピーカ用振動板は、前記樹脂マトリックス及び繊維が少なくとも一部で接合されていないとよい。
当該スピーカ用振動板は、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンであるとよい。
また、本発明の別の一態様は、熱可塑性樹脂及び繊維を含む樹脂組成物を棒状に押出す工程と、前記押出工程で押し出された押出体をペレット状に切断する工程と、前記切断工程で得られたペレットを射出成形する工程とを備え、前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、前記切断工程後の前記繊維の平均長さが０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるスピーカ用振動板の製造方法である。
本発明の別の一態様に係るスピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を含む棒状の押出体を切断したペレットを用いてスピーカ用振動板を射出成形するので、十分均一に熱可塑性樹脂の中にポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が分散されたスピーカ用振動板を製造することができる。特に、当該スピーカ用振動板の製造方法は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維のペレット中での平均長さが前述の範囲内であるので、得られるスピーカ用振動板においてこの繊維を絡まることなく前記熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができる。繊維が絡まると繊維の塊が発生し、射出成型のような製造方法において、材料の流路を詰まらせてしまうおそれがある。また、繊維の塊は均一に前記熱可塑性樹脂中に分散されないので、前記スピーカ用振動板の剛性を高めることができない。一方、繊維が紡がれるように連結されることで、前記熱可塑性樹脂中に繊維を均一に分散させることができるので、前記スピーカ用振動板の剛性を高めることができる。すなわち、当該スピーカ用振動板の製造方法は、全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板を製造することができる。
なお、本発明において、「主成分」とは、質量換算で最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいい、好ましくは含有量が７０質量％以上、より好ましくは含有量が９０質量％以上の成分をいう。「繊維の平均長さ」とは、任意の１０本の繊維の長さの平均値をいう。「表面側」とは、放音方向側をいい、「裏面側」とはその反対側をいう。「表層」とは、対象とする物又は層の表面及び裏面からの深さが５０μｍ以下の領域をいう。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
［スピーカ用振動板］
図１〜図３のスピーカ用振動板１は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックス２と、樹脂マトリックス２中に分散する繊維３とを有する基材１ａを備える。当該スピーカ用振動板１は、基材１ａの単体である。
図１〜図３のスピーカ用振動板１は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックス２と、樹脂マトリックス２中に分散する繊維３とを有する基材１ａを備える。当該スピーカ用振動板１は、基材１ａの単体である。
当該スピーカ用振動板１は、使用するスピーカに合わせた形状に構成可能であり、図１及び図２ではコーン状である。すなわち、基材１ａがコーン状である。当該スピーカ用振動板１がコーン状であることで、当該スピーカ用振動板１の強度がより高まる。また、当該スピーカ用振動板１のサイズは、使用するスピーカに合わせて設定可能である。なお、当該スピーカ用振動板は、例えばヘッドホン、イヤホン、携帯電子機器等に備えられる小型のスピーカ用であってもよい。
＜基材＞
当該スピーカ用振動板１は、樹脂マトリックス２と、樹脂マトリックス２中に分散する繊維３とを有する基材１ａを備える。基材１ａは、後述の射出成形によって形成可能である。基材１ａは、その表面側及び裏面側の表層を構成する一対のスキン層と、この一対のスキン層間に形成されるコア層とを有していてもよい。すなわち、上記一対のスキン層間にコア層が介在してもよい。この一対のスキン層は、射出成形時に金型のキャビティに接して流れた表層部分の樹脂マトリックス２及び繊維３から形成される層である。コア層は、金型のキャビティに接することなく比較的ゆっくり冷えて固化した樹脂マトリックス２及び繊維３から形成される層である。当該スピーカ用振動板１は、前記スキン層及びコア層で繊維３の配向方向が相違していてもよい。
当該スピーカ用振動板１は、樹脂マトリックス２と、樹脂マトリックス２中に分散する繊維３とを有する基材１ａを備える。基材１ａは、後述の射出成形によって形成可能である。基材１ａは、その表面側及び裏面側の表層を構成する一対のスキン層と、この一対のスキン層間に形成されるコア層とを有していてもよい。すなわち、上記一対のスキン層間にコア層が介在してもよい。この一対のスキン層は、射出成形時に金型のキャビティに接して流れた表層部分の樹脂マトリックス２及び繊維３から形成される層である。コア層は、金型のキャビティに接することなく比較的ゆっくり冷えて固化した樹脂マトリックス２及び繊維３から形成される層である。当該スピーカ用振動板１は、前記スキン層及びコア層で繊維３の配向方向が相違していてもよい。
当該スピーカ用振動板１の基材１ａ（本実施形態では、当該スピーカ用振動板１そのもの）は、略均一な厚さを有する。当該スピーカ用振動板１の基材１ａの平均厚さＴの下限としては、１００μｍが好ましく、３００μｍがより好ましい。一方、当該スピーカ用振動板１の基材１ａの平均厚さＴの上限としては、８００μｍが好ましく、６５０μｍがより好ましい。前記平均厚さＴが前記下限に満たないと、当該スピーカ用振動板１の剛性が不十分となるおそれや、当該スピーカ用振動板１を射出成形により形成し難くなるおそれがある。逆に、前記平均厚さＴが前記上限を超えると、当該スピーカ用振動板１が不必要に重くなるおそれがある。なお、「略均一な厚さ」とは、厚さの最小値に対する厚さの最大値の比の値が１以上１．２０以下であることをいう。「平均厚さ」とは、任意の１０点の厚さの平均値をいう。なお、上記「略均一な厚さ」に関して記載した比率は略均一な厚さのスピーカ用振動板の場合についてのものであり、意図的にリブ等を設けたスピーカ用振動板には適用されない。
（樹脂マトリックス）
前述のように、樹脂マトリックス２は熱可塑性樹脂を主成分とする。前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂等が挙げられ、これらを１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。中でも、前記熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレンが好ましい。前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンであることによって、当該スピーカ用振動板１の可聴周波数での振動減衰率（内部損失）を大きくすることができる。また、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合、後述するように繊維３を樹脂マトリックス２と非接合状態で分散させることが容易となり、これにより振動減衰率を更に大きくし、音の再現性を向上しやすい。なお、繊維３と樹脂マトリックス２とは少なくとも一部で接合されていなくてもよく、繊維３の全面において樹脂マトリックス２と接合されていなくてもよい。
前述のように、樹脂マトリックス２は熱可塑性樹脂を主成分とする。前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂等が挙げられ、これらを１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。中でも、前記熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレンが好ましい。前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンであることによって、当該スピーカ用振動板１の可聴周波数での振動減衰率（内部損失）を大きくすることができる。また、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合、後述するように繊維３を樹脂マトリックス２と非接合状態で分散させることが容易となり、これにより振動減衰率を更に大きくし、音の再現性を向上しやすい。なお、繊維３と樹脂マトリックス２とは少なくとも一部で接合されていなくてもよく、繊維３の全面において樹脂マトリックス２と接合されていなくてもよい。
（繊維）
繊維３は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である。当該スピーカ用振動板１は、繊維３がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることで、振動減衰率の低下を抑えつつ、剛性を大きくすることができる。
繊維３は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である。当該スピーカ用振動板１は、繊維３がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であることで、振動減衰率の低下を抑えつつ、剛性を大きくすることができる。
基材１ａにおける繊維３の含有量（換言すると、当該スピーカ用振動板１における繊維３の含有量）の下限としては、３質量％が好ましく、６質量％がより好ましい。一方、基材１ａにおける繊維３の含有量の上限としては、３０質量％が好ましく、２２質量％がより好ましく、１５質量％がさらに好ましい。繊維３の含有量が前記下限に満たないと、当該スピーカ用振動板１の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、繊維３の含有量が前記上限を超えると、樹脂マトリックス２中で繊維３同士が絡み合って、樹脂マトリックス２中における繊維３の均一分散性が不十分となるおそれがある。また、繊維３の含有量が前記上限を超えると、樹脂３及び前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を加熱して射出成形装置のノズル等を通過させる際に、繊維３の偏在によって詰まりやすくなり、当該スピーカ用振動板１の製造が困難になるおそれがある。
繊維３の平均長さの下限としては、０．５ｍｍであり、１．０ｍｍが好ましい。一方、繊維３の平均長さの上限としては、３．０ｍｍであり、２．５ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましい。繊維３の平均長さが前記下限に満たないと、繊維３による剛性の向上効果が不十分となるおそれがある。逆に、繊維３の平均長さが前記上限を超えると、繊維３同士が絡まり合いやすくなり、樹脂マトリックス２中における繊維３の均一分散性が不十分となるおそれがある。なお、樹脂マトリックス２中に分散する各繊維３の長さは、平均長さが前述の範囲内である限り不均一であってもよい。
樹脂マトリックス２中に分散する繊維３の最大長さの上限としては、５．０ｍｍが好ましく、４．０ｍｍがより好ましく、３．０ｍｍがさらに好ましい。このように、繊維３の最大長さを前記上限以下とすることで、繊維３同士の絡まり合いを確実に防止しやすい。
繊維３の平均アスペクト比の下限としては、２０が好ましく、５０がより好ましい。一方、繊維３の平均アスペクト比の上限としては、３００が好ましく、２００がより好ましい。前記平均アスペクト比が前記下限に満たないと、繊維３の配向方向を制御し難くなるおそれがある。逆に、前記平均アスペクト比が前記上限を超えると、繊維３同士が絡まり合いやすくなるおそれがある。なお、「繊維の平均アスペクト比」とは、任意に抽出した１０本の繊維の径（直径）に対する長さの比を平均した値をいう。
図３に示すように、樹脂マトリックス２と繊維３とは少なくとも一部で接合されていないことが好ましい。換言すると、繊維３は、樹脂マトリックス２とは非接合状態、換言すると繊維３は樹脂マトリックス２に密着した状態で、樹脂マトリックス２の中空部２ａに埋設されていることが好ましい。このとき、繊維３及び樹脂マトリックス２が少なくとも一部で接合されていなければよい。これにより、当該スピーカ用振動板１は、振動減衰率を大きくすることができる。当該スピーカ用振動板１は、繊維３によって剛性を大きくする観点から、中空部２ａの形状はこの中空部２ａに埋設される繊維３の形状と同じであることが好ましい。換言すると、樹脂マトリックス２と繊維３との間に隙間がないことが好ましい。なお、当該スピーカ用振動板１は、繊維３と前述の熱可塑性樹脂とが非相溶であり、かつ両者が化学結合していないことで、繊維３を樹脂マトリックス２と非接合状態で保持することができる。また、当該スピーカ用振動板１は、繊維３と熱可塑性樹脂とが化学結合していない場合でも、繊維３の含有量及び平均長さを前述の範囲内に制御することで、繊維３を樹脂マトリックス２中に均一に分散することができる。
（その他の成分）
当該スピーカ用振動板１の基材１ａは、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂マトリックス２及び繊維３以外の他の成分を含んでいてもよい。この他の成分としては、例えば酸化チタン等の着色剤、紫外線吸収剤、相溶化剤などが挙げられる。
当該スピーカ用振動板１の基材１ａは、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂マトリックス２及び繊維３以外の他の成分を含んでいてもよい。この他の成分としては、例えば酸化チタン等の着色剤、紫外線吸収剤、相溶化剤などが挙げられる。
＜利点＞
当該スピーカ用振動板１は、その基材１ａの樹脂マトリックス２中に分散する繊維３がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であるので、この繊維３によって剛性を十分に大きくしやすい。特に、当該スピーカ用振動板１は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが前述の範囲内であるので、例えば繊維３の含有量を前述の範囲内に制御することで、繊維３を樹脂マトリックス２中に均一分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板１は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができる。
当該スピーカ用振動板１は、その基材１ａの樹脂マトリックス２中に分散する繊維３がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であるので、この繊維３によって剛性を十分に大きくしやすい。特に、当該スピーカ用振動板１は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが前述の範囲内であるので、例えば繊維３の含有量を前述の範囲内に制御することで、繊維３を樹脂マトリックス２中に均一分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板１は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができる。
［スピーカ用振動板の製造方法］
次に、図４を参照して、図１のスピーカ用振動板１の製造方法について説明する。当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及び繊維３を含む樹脂組成物を棒状に押出す工程（押出工程）と、前記押出工程で押し出された押出体をペレット状に切断する工程（切断工程）と、前記切断工程で得られたペレットを射出成形する工程（成形工程）とを備える。
次に、図４を参照して、図１のスピーカ用振動板１の製造方法について説明する。当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及び繊維３を含む樹脂組成物を棒状に押出す工程（押出工程）と、前記押出工程で押し出された押出体をペレット状に切断する工程（切断工程）と、前記切断工程で得られたペレットを射出成形する工程（成形工程）とを備える。
（押出工程）
前記押出工程では、熱可塑性樹脂及び繊維３を含む樹脂組成物を混錬しつつ、棒状に押し出す。前記押出工程は、押出成形装置を用いて行うことができる。この押出成形装置は、例えば前記樹脂組成物を案内するシリンダー及びシリンダー内に装着されるスクリューを有し、前記樹脂組成物を混錬する押出機と、この押出機で混錬された樹脂組成物を棒状に流出させるＴダイと、このＴダイから押し出された樹脂組成物を冷却する冷却部とを備える。前記押出工程では、前記樹脂組成物を棒状に押し出した後、前記冷却部で冷却することで、この樹脂組成物を押出時の形状で固化させる。これにより、棒状の押出体が得られる。
前記押出工程では、熱可塑性樹脂及び繊維３を含む樹脂組成物を混錬しつつ、棒状に押し出す。前記押出工程は、押出成形装置を用いて行うことができる。この押出成形装置は、例えば前記樹脂組成物を案内するシリンダー及びシリンダー内に装着されるスクリューを有し、前記樹脂組成物を混錬する押出機と、この押出機で混錬された樹脂組成物を棒状に流出させるＴダイと、このＴダイから押し出された樹脂組成物を冷却する冷却部とを備える。前記押出工程では、前記樹脂組成物を棒状に押し出した後、前記冷却部で冷却することで、この樹脂組成物を押出時の形状で固化させる。これにより、棒状の押出体が得られる。
前記押出工程で用いる熱可塑性樹脂としては、図１のスピーカ用振動板１の基材１ａの樹脂マトリックス２の主成分として含まれる前述の熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、この熱可塑性樹脂としてはポリプロピレンが好ましい。
前記押出工程で用いる繊維３は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である。ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の長さとしては特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができ、３ｍｍ以上６ｍｍ以下が好ましい。当該スピーカ用振動板の製造方法は、後述の切断工程でペレットの長さを調節することで、得られるスピーカ用振動板１の基材１ａに含まれる繊維３の長さを前述の範囲内に調節することができる。
前記樹脂組成物における繊維３の含有量の下限としては、３質量％が好ましく、６質量％がより好ましい。一方、繊維３の含有量の上限としては、３０質量％が好ましく、２２質量％がより好ましく、１５質量％がさらに好ましい。繊維３の含有量が前記下限に満たないと、得られるスピーカ用振動板１の剛性が不十分となるおそれがある。逆に、繊維３の含有量が前記上限を超えると、樹脂マトリックス２中における繊維３の均一分散性が不十分となるおそれがある。
前記樹脂組成物は、その他の成分として、酸化チタン等の着色剤、紫外線吸収剤、前記熱可塑性樹脂及び繊維３を相溶させるための相溶化剤などを含んでいてもよい。
（切断工程）
前記切断工程では、前記押出工程で押し出された押出体を長手方向に等間隔で切断し、複数の円柱状のペレットを形成する。前記押出体に含まれる繊維３は押出方向に配向しやすいため、この押出体を等間隔で切断することで、繊維３の平均長さをペレットの長さ以下に抑えることができる。前記切断工程において、ペレットの形成と同時に前述の範囲内の長さのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を長手方向に２以上に分断することで、得られるスピーカ用振動板１の基材１ａに含まれる繊維３の長さを不均一に調節しやすい。前記切断工程では、例えば前記押出体を３ｍｍ以下の間隔で切断することで、長さ３ｍｍ以下の複数の円柱状のペレットを形成する。
前記切断工程では、前記押出工程で押し出された押出体を長手方向に等間隔で切断し、複数の円柱状のペレットを形成する。前記押出体に含まれる繊維３は押出方向に配向しやすいため、この押出体を等間隔で切断することで、繊維３の平均長さをペレットの長さ以下に抑えることができる。前記切断工程において、ペレットの形成と同時に前述の範囲内の長さのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を長手方向に２以上に分断することで、得られるスピーカ用振動板１の基材１ａに含まれる繊維３の長さを不均一に調節しやすい。前記切断工程では、例えば前記押出体を３ｍｍ以下の間隔で切断することで、長さ３ｍｍ以下の複数の円柱状のペレットを形成する。
前記切断工程後の繊維３の平均長さの下限としては、０．５ｍｍであり、１．０ｍｍが好ましい。一方、前記切断工程後の繊維３の平均長さの上限としては、３．０ｍｍであり、２．５ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましい。繊維３の平均長さが前記下限に満たないと、得られるスピーカ用振動板１の剛性を十分に高めることができないおそれがある。逆に、繊維３の平均長さが前記上限を超えると、得られるスピーカ用振動板１の基材１ａにおいて繊維３同士が絡まり合いやすくなり、樹脂マトリックス２中における繊維３の均一分散性が不十分となるおそれがある。
（成形工程）
前記成形工程では、前記切断工程で得られたペレットの射出成形により当該スピーカ用振動板１の基材１ａを形成する。前記成形工程は、射出成形装置を用いて行うことができる。この射出成形装置は、例えば先端にノズルを有するシリンダーと、前記シリンダーに接続され、前記切断工程で得られたペレットが投入されるホッパーと、前記シリンダー内に装着されるスクリューと、前記ノズルの開口に連通するキャビティが形成された金型とを有する。前記キャビティは、スピーカ用振動板１の基材１ａの反転形状を有する。前記キャビティは、当該スピーカ用振動板１の基材１ａの底部（軸方向視における中心部）に相当する部分が前記ノズルの開口に連通している。前記成形工程では、この底部に相当する部分から前記キャビティ内に樹脂組成物（前記ペレットの溶融物）を放射状に充填する。また、前記成形工程では、前記樹脂組成物の充填後に前記キャビティを冷却し、この樹脂組成物を硬化させる。この樹脂組成物が硬化した成形品が当該スピーカ用振動板１の基材１ａとして構成される。
前記成形工程では、前記切断工程で得られたペレットの射出成形により当該スピーカ用振動板１の基材１ａを形成する。前記成形工程は、射出成形装置を用いて行うことができる。この射出成形装置は、例えば先端にノズルを有するシリンダーと、前記シリンダーに接続され、前記切断工程で得られたペレットが投入されるホッパーと、前記シリンダー内に装着されるスクリューと、前記ノズルの開口に連通するキャビティが形成された金型とを有する。前記キャビティは、スピーカ用振動板１の基材１ａの反転形状を有する。前記キャビティは、当該スピーカ用振動板１の基材１ａの底部（軸方向視における中心部）に相当する部分が前記ノズルの開口に連通している。前記成形工程では、この底部に相当する部分から前記キャビティ内に樹脂組成物（前記ペレットの溶融物）を放射状に充填する。また、前記成形工程では、前記樹脂組成物の充填後に前記キャビティを冷却し、この樹脂組成物を硬化させる。この樹脂組成物が硬化した成形品が当該スピーカ用振動板１の基材１ａとして構成される。
前記成形工程におけるキャビティ内温度の下限としては、３０℃が好ましい。一方、前記キャビティ内温度の上限としては、５０℃が好ましい。前記キャビティ内温度が前記下限に満たないと、キャビティ内における樹脂の流動性が不十分となり、繊維３の配向方向を制御し難くなるおそれがある。逆に、前記キャビティ内温度が前記上限を超えると、前記キャビティへの充填後の前記樹脂組成物を十分に冷却し難くなるおそれがあり、得られたスピーカ用振動板の基材１ａを前記キャビティ内から取り出し難くなるおそれがある。
前記成形工程における前記樹脂組成物の射出速度の下限としては、８０ｍｍ／ｓが好ましく、１００ｍｍ／ｓがより好ましい。一方、前記射出速度の上限としては、２００ｍｍ／ｓが好ましく、１５０ｍｍ／ｓがより好ましい。前記射出速度が前記下限に満たないと、前記樹脂組成物の前記キャビティ内における流動性が不十分となることで、前記キャビティ内における繊維３の配向方向を制御し難くなるおそれがある。逆に、前記射出速度が前記上限を超えると、前記樹脂組成物の前記キャビティ内における流動性が大きくなり過ぎることで、前記キャビティ内における繊維３の配向方向を制御し難くなるおそれがある。
＜利点＞
当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を含む棒状の押出体を切断したペレットを用いてスピーカ用振動板の基材１ａを射出成形するので、前記熱可塑性樹脂の中にポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が十分均一に分散されたスピーカ用振動板を製造することができる。特に、当該スピーカ用振動板の製造方法は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維のペレット中での平均長さが前述の範囲内であるので、例えば樹脂組成物におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を前述の範囲内に制御することで、得られるスピーカ用振動板の基材１ａにおいてこの繊維を絡まることなく前記熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板の製造方法は、全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板１を製造することができる。
当該スピーカ用振動板の製造方法は、熱可塑性樹脂及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を含む棒状の押出体を切断したペレットを用いてスピーカ用振動板の基材１ａを射出成形するので、前記熱可塑性樹脂の中にポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維が十分均一に分散されたスピーカ用振動板を製造することができる。特に、当該スピーカ用振動板の製造方法は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維のペレット中での平均長さが前述の範囲内であるので、例えば樹脂組成物におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を前述の範囲内に制御することで、得られるスピーカ用振動板の基材１ａにおいてこの繊維を絡まることなく前記熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができる。その結果、当該スピーカ用振動板の製造方法は、全領域に亘って剛性が均一に高められたスピーカ用振動板１を製造することができる。
［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
例えば当該スピーカ用振動板は、必ずしもコーン状でなくてもよく、例えば平板状であってもよい。
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
［Ｎｏ．１］
熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン（日本ピグメント社製）と、繊維長さ６ｍｍのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡社製の「ザイロン」（登録商標））とを含む樹脂組成物を一軸押出機にて混錬しつつ棒状に押し出した。また、この押し出された樹脂組成物を冷却し、押出時の形状で固化させた（押出工程）。この樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量は９４質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量は６質量％とした。また、押出条件は、吐出量３ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１７ｒｐｍ、押出温度１６５℃〜１８５℃とした。
熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン（日本ピグメント社製）と、繊維長さ６ｍｍのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡社製の「ザイロン」（登録商標））とを含む樹脂組成物を一軸押出機にて混錬しつつ棒状に押し出した。また、この押し出された樹脂組成物を冷却し、押出時の形状で固化させた（押出工程）。この樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量は９４質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量は６質量％とした。また、押出条件は、吐出量３ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１７ｒｐｍ、押出温度１６５℃〜１８５℃とした。
前記押出工程で押し出された押出体を長さ３ｍｍのペレット状に切断した（切断工程）。さらに、前記切断工程の切断によって得られた円柱状のペレットを射出成形装置を用いて射出成形し、Ｎｏ．１のスピーカ用振動板（基材の単体）を得た。この射出成形装置は、先端にノズルを有するシリンダーと、前記シリンダーに接続され、前記切断工程で得られたペレットが投入されるホッパーと、前記シリンダー内に装着されるスクリューと、前記ノズルの開口に連通するキャビティが形成された金型とを有するものとした。また、前記キャビティはコーン状の内部空間を有し、この内部空間の底部に前記ノズルの開口が連通するものとした。また、射出成形条件は、シリンダー温度２００℃〜２１０℃、金型温度４０℃、射出速度１００ｍｍ／ｓ、射出圧５０ＭＰａ、背圧２ＭＰａとした。
（繊維の形状）
Ｎｏ．１のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ等を以下の手順で測定した。
Ｎｏ．１のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ等を以下の手順で測定した。
まず、Ｎｏ．１のスピーカ用振動板をマッフル炉内にて４５０℃で４時間加熱し、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン）を溶融させることで、スピーカ用振動板からポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を取り出した。加熱後のスピーカ用振動板を１０時間冷却した後、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を水中に分散させ、Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ＆Ｗｅｔｔｒｅ社製のファイバーテスターを用い、任意の１０本の繊維の長さを測定し、これらの測定値を平均することで繊維の平均長さを算出したところ１．３５ｍｍであった。また、これの測定値の最大値（最大繊維長さ）は、３．２ｍｍであった。さらに、同様の手順でポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均径及び平均直進率について算出したところ、平均径は１７．４μｍ（アスペクト比７７．６）、平均直進率は９０％であった。なお、「繊維の平均直進率」とは、繊維の平均末端間距離／繊維の平均長さ×１００により算出される値をいう。
［Ｎｏ．２］
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ３ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を９０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ３ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を９０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
Ｎｏ．２のスピーカ用振動板について、Ｎｏ．１と同様の手順で、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、最大長さ、平均径及び平均直進率を算出したところ、平均長さは０．９７ｍｍ、最大長さは１．６ｍｍ、平均幅は１７．９μｍ（アスペクト比５４．２）、平均直進率は８５．５％であった。
［Ｎｏ．３］
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を８５質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１５質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を８５質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１５質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
［Ｎｏ．４］
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ３ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を７８．６質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を２１．４質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。なお、Ｎｏ．４のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、Ｎｏ．２と同様であった。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ３ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を７８．６質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を２１．４質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。なお、Ｎｏ．４のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、Ｎｏ．２と同様であった。
［Ｎｏ．５］
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を９０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を９０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
［Ｎｏ．６］
樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を９０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。なお、Ｎｏ．６のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、Ｎｏ．１と同様であった。
樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を９０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を１０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。なお、Ｎｏ．６のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さ、平均径及び平均直進率は、Ｎｏ．１と同様であった。
［Ｎｏ．７］
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を８０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を２０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を８０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を２０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
［Ｎｏ．８］
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を７０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を３０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維として繊維長さ１ｍｍのザイロンを用い、樹脂組成物におけるポリプロピレンの含有量を７０質量％、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を３０質量％とした以外、Ｎｏ．１と同様の条件でスピーカ用振動板（基材の単体）を製造した。
（貯蔵弾性率）
Ｎｏ．２、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板について、２５０Ｈｚ及び１０００Ｈｚにおける貯蔵弾性率［ＧＰａ］を測定した。この貯蔵弾性率は、幅５ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの矩形状のサンプルを切り出し、Ｍｅｔｒａｖｉｂ社製の動的粘弾性測定装置（「ＤＭＡ＋１５０」）を用い、引っ張りモードにて温度２３±２℃で測定した。この測定結果を表１に示す。
Ｎｏ．２、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板について、２５０Ｈｚ及び１０００Ｈｚにおける貯蔵弾性率［ＧＰａ］を測定した。この貯蔵弾性率は、幅５ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの矩形状のサンプルを切り出し、Ｍｅｔｒａｖｉｂ社製の動的粘弾性測定装置（「ＤＭＡ＋１５０」）を用い、引っ張りモードにて温度２３±２℃で測定した。この測定結果を表１に示す。
（損失弾性率）
Ｎｏ．２、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板について、２５０Ｈｚ及び１０００Ｈｚにおける損失弾性率［ＧＰａ］を測定した。この損失弾性率は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表１に示す。
Ｎｏ．２、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板について、２５０Ｈｚ及び１０００Ｈｚにおける損失弾性率［ＧＰａ］を測定した。この損失弾性率は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表１に示す。
（内部損失）
Ｎｏ．２、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板について、２５０Ｈｚ及び１０００Ｈｚにおける内部損失（ｔａｎδ）を測定した。この内部損失は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表１に示す。
Ｎｏ．２、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板について、２５０Ｈｚ及び１０００Ｈｚにおける内部損失（ｔａｎδ）を測定した。この内部損失は、貯蔵弾性率と同様のサンプル及び測定装置を用い、貯蔵弾性率と同様の測定条件で測定した。この測定結果を表１に示す。
（繊維の接合状態）
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板では、一部のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を樹脂マトリックスから引き抜くことができ、樹脂マトリックス及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維は少なくとも一部で接合されていなかった。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板では、一部のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維を樹脂マトリックスから引き抜くことができ、樹脂マトリックス及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維は少なくとも一部で接合されていなかった。
［評価結果］
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さはいずれも０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であった。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板を目視にて確認したところ、いずれもポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維がポリプロピレンからなる樹脂マトリックス中に均一に分散していた。このことから、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性が均一に高められていることが分かる。なお、前記樹脂組成物には、ポリプロピレン及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の他、着色剤としての酸化チタン及び／又は相溶化剤を含めてもよい。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さはいずれも０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であった。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板を目視にて確認したところ、いずれもポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維がポリプロピレンからなる樹脂マトリックス中に均一に分散していた。このことから、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８のスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性が均一に高められていることが分かる。なお、前記樹脂組成物には、ポリプロピレン及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の他、着色剤としての酸化チタン及び／又は相溶化剤を含めてもよい。
表１に示すように、スピーカ用振動板におけるポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量をいずれも１０質量％としたＮｏ．２、Ｎｏ．５及びＮｏ．６を比較すると、貯蔵弾性率及び損失弾性率はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さの変化に関わらず略一定に保たれていることが分かる。また、Ｎｏ．２、Ｎｏ．５及びＮｏ．６を比較すると、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが１．３５ｍｍ（Ｎｏ．６）以上になると、内部損失が低下する傾向にあることが分かる。逆に、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが０．９７ｍｍ以下（Ｎｏ．２及びＮｏ．５）である場合、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さが長くなっても内部損失が同等に保たれていることが分かる。
また、表１に示すように、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の平均長さを同じとし、このポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量を変化させたＮｏ．５、Ｍｏ．７及びＮｏ．８について比較すると、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量の増加に略比例して貯蔵弾性率及び損失弾性率が大きくなる一方、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維の含有量の増加に起因する内部損失の低減は比較的小さく抑えられていることが分かる。
以上説明したように、本発明に係るスピーカ用振動板は、全領域に亘って剛性を均一に高めることができるので、硬質でかつ比較的安価な振動板として好適に用いられる。
１ スピーカ用振動板
１ａ 基材
２ 樹脂マトリックス
２ａ 中空部
３ 繊維
１ａ 基材
２ 樹脂マトリックス
２ａ 中空部
３ 繊維
Claims (7)
- 熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスと、
この樹脂マトリックス中に分散する繊維と
を有する基材を備え、
前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、
前記繊維の平均長さが０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である
スピーカ用振動板。 - コーン状である請求項１に記載のスピーカ用振動板。
- 前記基材が、その表面側及び裏面側の表層を構成する一対のスキン層と、前記一対のスキン層間に形成されるコア層とを有する請求項１又は請求項２に記載のスピーカ用振動板。
- 前記基材における前記繊維の含有量が３質量％以上３０質量％以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載のスピーカ用振動板。
- 前記樹脂マトリックス及び繊維が少なくとも一部で接合されていない請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスピーカ用振動板。
- 前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスピーカ用振動板。
- 熱可塑性樹脂及び繊維を含む樹脂組成物を棒状に押出す工程と、
前記押出工程で押し出された押出体をペレット状に切断する工程と、
前記切断工程で得られたペレットを射出成形する工程と
を備え、
前記繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維であり、
前記切断工程後の前記繊維の平均長さが０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である
スピーカ用振動板の製造方法。
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