JP2003037891A - 電気音響変換器用フレーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量、高内部損失、高剛性、耐環境性を向上
させることが可能な電気音響変換器用フレームを提供す
る。 【解決手段】 気音響変換器用フレームは、熱可塑性樹
脂及び熱可塑性樹脂内に分散した長繊維による強化用繊
維からなる混合材料により成形されている。電気音響変
換器用フレームは、熱可塑性樹脂及び熱可塑性樹脂内に
分散されかつ繊維のスプリングバック効果を発現するに
足りる平均長さを有する長繊維からなる混合材料からな
り、混合材料の内部発泡層及びこれを挟む１対の表面未
発泡層からなる３層構造部分と、混合材料の未発泡部分
と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピーカなどの電
気音響変換器のフレーム及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気音響変換器として、図１の断面図に
て示す動電型スピーカが知られている。かかる動電型ス
ピーカにおいては、バックプレートの中央部から突出す
るポールヨーク１が載置され、その周囲にはマグネット
２が載置されている。トッププレート３はマグネット２
の上に載置され、ポールヨーク１との間に磁気ギャップ
を形成して磁気回路を構成する。トッププレート３はフ
レーム５に固着されている。該磁気ギャップにはボイス
コイル４を巻装したボイスコイルボビンが振動自在に挿
入され、ボイスコイルボビンはダンパー７により支持さ
れている。ボイスコイルボビンにはコーン形状の振動板
８がその中央部にて結合し、更にその円錐台形の頂切端
部上にセンターキャップ６が冠着されている。振動板８
の開口周縁部はエッジ９を介してフレーム５に支持され
ている。なお、ボイスコイルのリード線は錦糸線を介し
てフレーム５の側面に設けられた端子に接続されてい
る。

【０００３】このスピーカ用フレーム５は、振動板８及
び磁気回路を支持し、これら相互の位置関係を保持する
と共に、フレーム前面外周部をバッフル若しくはキャビ
ネットに固定されてスピーカシステムの基本的な構造部
材として機能する。電気音響変換器用フレーム５には剛
性及び耐クリープ性が必要であり、特に車載用スピーカ
用フレームでは、さらに軽量であることが要求される。

【０００４】従来のスピーカ用フレームの材質には、鋼
板、アルミダイキャストなどが用いられているが、鋼板
の場合では形状の自由度に欠け、形状が制限される。ま
た、アルミダイキャストの場合ではある程度の形状の自
由度はあるものの非常に高価になり、いずれも比重が大
きい。近年この問題点を解決する目的で、熱可塑性の合
成樹脂を材料とし、これを射出成形などでスピーカ用フ
レームの形状に成形して用いることが多くなってきてい
る。とくに、車載用スピーカ用フレームでは、軽量化、
量産性若しくは他の付属部品との一体化によるコストダ
ウンの目的で、熱可塑性樹脂による射出成形フレームが
使用されつつある。

【０００５】従来のスピーカーに使用されている樹脂製
フレームは、一応軽量化、又はコストダウンの実現は可
能であるが、熱可塑性樹脂のみでは剛性や耐熱クリープ
性などの機械的特性が不十分なため、通常は、ＡＢＳ、
ポリカーポネート、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂
を母材とし、ガラス繊維、炭素繊維、タルク、マイカ、
ウイスカなどの無機質フィラーを添加している。

【０００６】樹脂フレームの軽量化を目的とすると、母
材に使用される樹脂は比重の小さいオレフィン系樹脂が
望ましく、また音響性能を考慮すると内部損失の高いポ
リプロピレンが適当である。しかしながら、ポリプロピ
レンのような結晶性樹脂の場合、環境試験後の二次収縮
をなるべく少なくするため、また、剛性を上げるために
フィラーを例えば４０％以上と高濃度で添加している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】樹脂製の電気音響変換
器用フレームにおいて、添加物のフィラーを高濃度で添
加すると、比重が大きくなり結果的に成型品の重量が重
くなる、内部損失が小さくなり、取り付け部分やスピー
カ自体の不要振動を吸収する効果が減少する、また、溶
融された熱可塑性樹脂の流動性を阻害するため、樹脂フ
レームの量産性、形状の自由度を制約する欠点があっ
た。

【０００８】そこで、本発明は、コストアップを招くこ
となく、軽量、高内部損失、高剛性、耐環境性を向上さ
せることが可能な電気音響変換器用フレームを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電気音響変換器
用フレームは、熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹脂内に
分散した長繊維による強化用繊維からなる混合材料によ
り成形されていることを特徴とする。本発明の電気音響
変換器用フレームは、熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹
脂内に分散されかつ繊維のスプリングバック効果を発現
するに足りる平均長さを有する強化用繊維からなる混合
材料からなり、前記混合材料の内部発泡層及びこれを挟
む１対の表面未発泡層からなる３層構造部分と、前記混
合材料の未発泡部分と、を有することを特徴とする。

【００１０】本発明の電気音響変換器用フレームにおい
ては、前記強化用繊維の平均長さが１ｍｍ以上の範囲内
であることを特徴とする。本発明の電気音響変換器用フ
レームにおいては、前記強化用繊維の剛性率が前記熱可
塑性樹脂の剛性率より大であることを特徴とする。本発
明の電気音響変換器用フレームにおいては、前記熱可塑
性樹脂は結晶性熱、可塑性樹脂であることを特徴とす
る。

【００１１】本発明の電気音響変換器用フレームにおい
ては前記熱可塑性樹脂はポリプロピレンを含むオレフィ
ン系樹脂であることを特徴とする。本発明の電気音響変
換器用フレームにおいては、前記表面未発泡層を含めた
３層構造部分の平均の発泡倍率が略１．１〜５．０倍の
範囲内であることを特徴とする。

【００１２】本発明の電気音響変換器用フレームにおい
ては、前記混合材料の未発泡部分が取り付けネジ貫通孔
の周辺であることを特徴とする。本発明の電気音響変換
器用フレームにおいては、前記混合材料の未発泡部分が
磁気回路との接触部分であることを特徴とする。本発明
の電気音響変換器用フレームにおいては、前記混合材料
の未発泡部分が前面外周部と底面を繋いでいるブリッジ
の付け根部分であることを特徴とする。

【００１３】本発明の電気音響変換器用フレーム製造方
法は、熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹脂内に分散され
た強化用繊維からなる混合材料からなる電気音響変換器
用フレームの製造方法であって、溶融した前記混合材料
を、金型のキャビティに射出して充填し、前記キャビテ
ィの１部分の内壁間距離を拡大して、前記混合材料の内
部発泡層及びこれを挟む１対の表面未発泡層からなる３
層構造部分と、前記混合材料の未発泡部分と、を形成す
る工程と、を含むことを特徴とする。

【００１４】本発明の電気音響変換器用フレーム製造方
法においては、前記強化用繊維の平均繊維長が１ｍｍ以
上でかつ前記強化用繊維５〜８０重量％と、前記熱可塑
性樹脂２０〜９５重量％とからなることを特徴とする。
本発明の電気音響変換器用フレーム製造方法において
は、前記強化用繊維の剛性率が前記熱可塑性樹脂の剛性
率より大であることを特徴とする。

【００１５】本発明の電気音響変換器用フレーム製造方
法においては、前記表面未発泡層を含めた３層構造部分
の平均の発泡倍率が略１．１〜５．０倍の範囲内である
ことを特徴とする。本発明の電気音響変換器用フレーム
製造方法においては、前記熱可塑性樹脂は結晶性熱可塑
性樹脂であることを特徴とする。

【００１６】本発明の電気音響変換器用フレーム製造方
法においては、前記熱可塑性樹脂はポリプロピレンを含
むオレフィン系樹脂であることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の電気音響変換器
の実施例の形態を図面を参照しつつ説明する。本発明の
第１の実施形態によるスピーカ用フレームは、ポリプロ
ピレン（ＰＰ）などの熱可塑性樹脂と、当該熱可塑性樹
脂内に分散した長繊維による強化用繊維からなる混合材
料により未発泡で射出成形されている。

【００１８】強化用繊維は、その平均繊維長が１ｍｍ以
上のの繊維を５〜８０重量％とするため、スピーカ用フ
レームの剛性が維持され、かつ、高流動性の熱可塑性樹
脂を２０〜９５重量％とするため、金型内に射出された
熱可塑性樹脂がキャビティの端末まで速やかに充填され
ることになり、反り、変形などがなくなって、成形性が
向上する。すなわち、繊維含有量の５重量％未満では、
膨張性、強度、剛性、耐熱性が十分でなく、８０重量％
を越えると溶融時の流動性が低下し、膨張性、成形性が
低下する場合がある。

【００１９】また、混合材料中のフィラーとして混合さ
れる繊維の平均長としては、１ｍｍ以上が好ましい。従
来の長さ１ｍｍ以下の繊維ではなく、１ｍｍ以上の長さ
のいわゆる長繊維と呼ばれる長さのものを使用する。こ
こで１ｍｍ未満では、繊維の絡み合いが不十分となり、
発泡性が不足するとともに、強度、剛性、耐衝撃性の点
でも好ましくない。なお、繊維が１５ｍｍを越えると分
散性が落ちて溶融時の流動性が不十分となり、成形品の
薄肉部や末端部に樹脂が流れにくくなり、成形不良が発
生する場合がある。このような場合には１〜１５ｍｍの
強化用繊維を用いればよい。

【００２０】つぎに、強化用繊維材料としては、ガラス
繊維が好ましいが、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アル
ミナ繊維、チッ化ケイ素繊維、ジルコニア繊維、ガラス
繊維、炭素繊維、銅繊維、黄銅繊維、鋼繊維、ステンレ
ス繊維、アルミニウム繊維、アルミニウム合金繊維など
の無機繊維や、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポ
リアリレート繊維などの有機繊維が用いられ得る。ま
た、これら有機繊維及び無機繊維を混合することもでき
る。これらの繊維の表面に蒸着操作などにより特殊な処
理を施したものやカップリング剤などにより表面処理し
たものを使用することもできる。

【００２１】とくに、芳香族ポリエステル繊維、芳香族
ポリアミド繊維など剛直な繊維を使用することが最も好
ましい。剛直な長繊維は、その剛性率が熱可塑性樹脂の
剛性率より大であるものが選択される。ここで、ガラス
繊維であれば、Ｅ−ガラス、Ｓ−ガラス、Ｃ−ガラス、
ＡＲ−ガラス、Ｔ−ガラス、Ｄ−ガラスおよびＲ−ガラ
スなどの市販されているもので、その平均繊維径が５０
μｍ以下のもの、好ましくは３〜３０μｍの範囲のもの
が好ましく採用できる。ガラス繊維の径が３μｍ未満で
あると、ペレット製造時にガラス繊維が樹脂になじま
ず、樹脂の含浸が困難となる一方、３０μｍを超える
と、溶融混練時に切断、欠損が起こりやすくなる。これ
らの熱可塑性樹脂及びガラス繊維を用い、引き抜き成形
法などでペレットを製造するにあたり、ガラス繊維をカ
ップリング剤で表面処理してもよい。

【００２２】本発明の混合材料に用いられる熱可塑性樹
脂としては、ポリプロピレンが望ましいが、例えば、プ
ロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エ
チレンランダム共重合体、ポリエチレンなどのオレフィ
ン系樹脂、ポリスチレン、ゴム変性耐衝撃性ポリスチレ
ン、シンジオタクチック構造を含むポリスチレンなどの
ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセ
タール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ芳香族エ
ーテル又はチオエーテル系樹脂、ポリ芳香族エステル系
樹脂、ポリスルホン系樹脂及びアクリレート系樹脂など
を用い得る。ここで、熱可塑性樹脂は、単独で使用可能
で、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。

【００２３】このような熱可塑性樹脂のうち、ポリプロ
ピレン、プロピレンと他のオレフィンとのブロック共重
合体、ランダム共重合体、あるいは、これらの混合物な
どのポリプロピレン系樹脂が好ましい。なお、ポリプロ
ピレン系樹脂には、無水マレイン酸、フマル酸などの不
飽和カルボン酸、又は、その誘導体で変性された酸変性
ポリオレフィン系樹脂を含有するポリプロピレン系樹脂
が好適である。また、ポリプロピレン系樹脂には、高密
度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン−α−
オレフィン共重合体樹脂、ポリアミド樹脂などの他の熱
可塑性樹脂、エチレン−α−オレフィン共重合体エラス
トマーなどの衝撃強度改良のためのエラストマー、フエ
ノール系、リン系、硫黄系などの酸化防止剤、光安定
剤、紫外線吸収剤、耐候剤、架橋剤、核剤、着色剤、短
繊維、タルク、炭酸カルシウムなどの充填剤を加えるこ
ともできる。

【００２４】また、ガラスフレーク、マイカ、ガラス
粉、ガラスビーズ、タルク、クレー、アルミナ、カーボ
ンブラック、ウォラストナイトなどの板状、粉粒状の無
機化合物、ウイスカーなどを併用してもよい。本実施形
態の成型品の物性についての測定実験を行った。当該材
料として、ダイセル化学（株）製の長繊維強化樹脂（熱
可塑性樹脂としてポリプロピレン、強化用長繊維として
ガラス繊維を含むもの）を用いた。配合比は強化用長繊
維をそれぞれ２０、２５、３０重量部％および３０重量
部％とした。また、比較例としてポリプロピレンに短繊
維ガラス繊維を分散したものを用いた。射出成形機とし
ては、住友重機械工業（株）製のウルトラ２２０を用い
た。

【００２５】図２、３、４、５は、このような条件で寸
法変化率（二次収縮率）、内部損失−比重の音響特性、
曲げ弾性率の温度依存性およびアイゾット衝撃強度の温
度依存性をそれぞれ測定した結果の特性を示す。その結
果、図２の寸法変化率特性から、少量のフィラー量で必
要な剛性を確保し、二次収縮を防止できることが確認さ
れた。これにより軽量化を図ることができる。図３の内
部損失−比重の音響特性と図４の曲げ弾性率の温度依存
性から、少量のフィラー量で必要な剛性を確保できるた
め、フィラー添加による内部損失の減少を抑えることが
できることを確認した。また、図５のアイゾット衝撃強
度の温度依存特性から、長繊維どうしの絡みが三次元的
に生じ、剛性の均一化が図れると共に、衝撃や振動時の
エネルギーの分散性が向上することが確認された。これ
により外部からの衝撃や振動による破損の頻度が減少す
る。

【００２６】次に本発明にかかる第２の実施形態につい
て説明する。図６は、射出発泡成形により得られたスピ
ーカ用フレームを示す。図示するように、このスピーカ
用フレームは、前面外周部周縁部５１にてコーン形状振
動板のエッジを、底面５２にて磁気回路を支持する。振
動板のエッジ貼付の前面外周部周縁部５１とダンパー貼
付面を含む底面５２をブリッジ５３が繋いでいる。フレ
ーム前面外周部をバッフル若しくはキャビネットに固定
するので、周縁部５１に取り付けネジ貫通孔５４が設け
られている。

【００２７】スピーカ用フレームは、ＰＰ（ポリプロピ
レン）などの熱可塑性樹脂と、当該熱可塑性樹脂内に分
散されかつ繊維のスプリングバック効果を発現するに足
りる平均長さを有する強化用繊維とからなる混合材料か
ら射出発泡成形されている。スピーカ用フレームは、図
７に示す当該混合材料の未発泡部分Ｎと、図８に示す当
該混合材料の発泡層を含む３層構造部分Ｔと、から構成
されている。３層構造部分Ｔは当該混合材料からなる内
部発泡層Ｆ及びこれを挟む１対の表面未発泡層Ｎからな
る。肉厚としない部分すなわち混合材料の未発泡部分Ｎ
は、フレーム前面部分における取り付けネジ貫通孔５４
の周辺５ａ、磁気回路が固定されるフレーム底面部分５
２すなわち磁気回路との接触部分５ｂ、前面外周部と底
面を繋いでいるブリッジ５３の付け根部分５ｃである。
このように、スピーカ用フレームは、部分的に、厚み方
向に未発泡層／内部発泡層／未発泡層から構成されてい
る。発泡構造では強度は向上するものの脆くなる。従っ
て、振動による応力集中部分は、未発泡構造が有効とな
る。また、両表面の未発泡層Ｎに、補強リブを設けるこ
ともできる。

【００２８】かかる３層構造部分Ｔは、熱可塑性樹脂に
強化用繊維を添加し溶融した混合材料を金型内キャビテ
ィに射出し、直後に一方の金型を後退させて発泡させる
ことにより、内部が発泡して内部発泡層Ｆが形成され、
その表面が混合樹脂が充填過程で金型の内面に接触して
いるため発泡する前に固化することにより、スキン層す
なわち表面未発泡層Ｎが形成される。スプリングバック
効果は、成形過程で、軟化点又は融点以上の加熱により
熱可塑性樹脂の強化用繊維に対する結合力が弱まるた
め、変形した強化用繊維の残留応力が解放され強化用繊
維が元の形状に戻り、強化用繊維周りにガス空間が生じ
金型非接触の混合材料が膨脹する効果である。

【００２９】本発明では、強化用繊維を含有した熱可塑
性樹脂の混合材料を金型キャビティに充填し、金型の一
部を後退させ、同時に発泡させたくない部分のキャビテ
ィ厚みを保持することにより、部分発泡を実行する。キ
ャビティ容積を最終成形品の容積になるように、可動金
型を部分的に後退させて厚みを拡大することで、溶融混
合材料中の強化用繊維の絡み合いによるスプリングバッ
ク効果により拡大された容積に膨張し、軽量化されたス
ピーカ用フレームが得られる。混合材料として、平均繊
維長が１ｍｍ以上の繊維を５〜８０重量％とするため、
スピーカ用フレームの剛性が維持され、かつ、高流動性
の熱可塑性樹脂を２０〜９５重量％とするため、金型内
に射出された熱可塑性樹脂がキャビティの端末まで速や
かに充填されることになり、反り、変形などがなくなっ
て、成形性が向上する。すなわち、繊維含有量の５重量
％未満では、膨張性、強度、剛性、耐熱性が十分でな
く、８０重量％を越えると溶融時の流動性が低下し、膨
張性、成形性が低下する場合がある。

【００３０】また、混合材料中のフィラーとして混合さ
れる繊維の平均長としては、１ｍｍ以上が好ましい。従
来の長さ１ｍｍ以下の繊維ではなく、１ｍｍ以上の長さ
のいわゆる長繊維と呼ばれる長さのものを使用する。こ
こで１ｍｍ未満では、繊維の絡み合いが不十分となり、
発泡性が不足するとともに、強度、剛性、耐衝撃性の点
でも好ましくない。なお、繊維が１５ｍｍを越えると分
散性が落ちて溶融時の流動性が不十分となり、成形品の
薄肉部や末端部に樹脂が流れにくくなり、成形不良が発
生する場合がある。このような場合には１〜１５ｍｍの
強化用繊維を用いればよい。

【００３１】長繊維材料および熱可塑性樹脂としては、
前述の第１実施形態で説明したものが適用される。本実
施形態の成型品の物性を測定実験を行った。当該材料と
してダイセル化学（株）製の長繊維強化樹脂を用い、配
合比は強化用繊維を３０重量部％とした。射出成形機と
しては、住友重機械工業（株）製のウルトラ２２０を用
いた。

【００３２】実験は、成型品重量を一定にしつつ発泡倍
率を種々変えたときの比重、ヤング率、内部損失、面
厚、剛性率の測定した。その結果、発泡倍率を上げてい
くと、ヤング率は低下するが、比重が下がり、面厚が厚
くなるため、剛性がヤング率に比例し、厚さの３乗に比
例することから発泡倍率が上がるほど剛性は高くなり、
また、発泡倍率を上げると内部損失も大きくなっていく
ことが確認された。

【００３３】発泡倍率が約１．１倍で未発泡と同等の剛
性が得られ、内部損失も上がり、更に発泡倍率を増やす
ことにより、剛性は上がっていく。発泡倍率をこれより
低く設定すると、軽量化の効果が小さくなる。しかし、
発泡倍率が約５．０倍を越えると発泡セルが大きくなり
すぎるため、発泡状態にばらつきを生じてしまい、スピ
ーカ用フレームの物性のばらつきが大きくなることか
ら、発泡倍率は１．１倍〜５．０倍程度が適切である。

【００３４】また、発泡倍率を１．５倍以上にすること
により、内部発泡層Ｆの発泡セルが面厚方向に対し縦長
に配向し、表面未発泡層Ｎを補強する形となるため、ヤ
ング率の低下が緩やかになり、剛性アップ率が急激に上
がる。これは、金型を高速で後退させて発泡成形で作る
ことにも起因している。逆に、発泡倍率が２．５倍を越
えると、表面未発泡層Ｎを補強する内部発泡層Ｆの樹脂
密度が小さくなりすぎて、ヤング率の低下率が大きくな
ったり衝撃強度が弱くなり、製品の剛性のばらつきも徐
々に大きくなってくる。よって、この発泡成形による構
造的な剛性アップを効果的に使い、安定した製品を得る
ためには、１．５倍〜２．５倍の発泡倍率とすることが
好ましい。

【００３５】また、内部発泡層Ｆとこれを挟む表面未発
泡層Ｎのサンドイッチ構造による軽量かつ高剛性の構造
体を得るには、表面未発泡層Ｎを強度を保つ範囲内で、
できるだけ薄くした方が望ましい。しかし、射出発泡成
形の場合、表面未発泡層Ｎがあまり薄いと、金型を後退
させて発泡させるときに表面未発泡層Ｎが変形したり、
割れ易くなるなどの強度的に問題がある。

【００３６】逆に表面未発泡層Ｎがあまり厚くなると、
内部発泡層Ｆを形成する樹脂が少なくなり、効果的な発
泡倍率がとれない。言い換えれば発泡倍率が下がる。こ
のようなことから、最もバランスの良い表面未発泡層Ｎ
の厚さは発泡前の面厚の約１／３の厚さが良い。このよ
うに、本実施形態では、長繊維を含む樹脂を射出成形
し、部分的に、内部発泡層Ｆを未発泡層である表面未発
泡層Ｎによって覆った３層構造としたので、低比重で面
厚を厚くすることができることから、軽量かつ高剛性の
スピーカ用フレームが得られるばかりか、表面が表面未
発泡層Ｎで覆われているために耐環境性にも優れ、低コ
ストで製造することができる。

【００３７】図９は、射出発泡成形体によるスピーカ用
フレームを製造するための射出成形装置を示す。装置
は、固定側金型２２と、この固定側金型２２に対して進
退可能に設けられた可動側金型２１とを備え、両金型２
１，２２の互いに対向する面にはスピーカ用フレームの
形状に対応した形状のキャビティ２０が形成されてい
る。可動側金型２１の進退でキャビティ２０の全内面を
圧縮、拡張するものであるが、スピーカ用フレームの３
層構造とすべき部分のみを後退させるように構成されて
いる。可動側金型２１の移動は、直圧式の金型開閉機
構、射出成形機とは独立して可動盤と可動金型の間、あ
るいは可動金型の内部に設けられた摺動金型を進退可能
にする金型移動装置を組み込むことによって実施可能で
ある。可動プラテン２４に保持された可動側金型２１と
固定プラテン２５に保持された固定側金型２２との締め
圧は、金型締め圧制御部３０によって制御された型締め
シリンダ１０によって制御されている。

【００３８】固定側金型２２にはスプルーが設けられ、
スプルーには長繊維を添加した熱可塑性樹脂の溶融され
た混合材料を射出するための射出装置４０のノズルが差
し込まれている。射出装置４０は、射出プロセス制御部
３１により制御された射出条件によって制御され、この
スプルーからキャビティ２０に混合材料が射出される。
また、射出装置４０側から射出プロセス制御部３１に成
形プロセスの情報が出力されるようになっており、その
情報及び可動プラテン２４側の距離の情報などに応じ
て、射出プロセス制御部３１に接続された金型締め圧制
御部３０による金型締め圧制御が行われる。なお、成形
金型には、金型締め圧制御部３０に接続されたキャビテ
ィ２０の金型面の金型温度を制御する装置（図示せず）
が組み込まれている。

【００３９】続いて、以上のような構成の射出成形機に
よるスピーカ用フレームの製造方法について説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、型締めシリンダ１０
によって可動側金型２１と固定側金型２２とを閉じ、固
定側金型２２と可動側金型２１をキャビティ厚みが初期
厚となるように型締めして位置決めすることによりキャ
ビティ容積を決定する。この初期の状態のキャビティに
対して、射出装置４０から溶融した長繊維含有混合材料
を射出する。

【００４０】このとき、混合材料の温度は、シリンダ１
０内で約２３０℃に保たれている。また、金型のキャビ
ティ面の温度は、約９０℃に保たれている。更に、金型
締め圧制御部３０によって制御されている型締めシリン
ダ１０による締め圧は、約１００ｔに保たれている。更
に、射出された溶融材料は、通常、射出の完了前から可
動側金型２１をキャビティ厚みが所定厚になるように前
進させて溶融された熱可塑性樹脂を圧縮しキャビティ２
０に充填、充満させる。また、可動側金型２１と固定側
金型２２とによって形成されるキャビテイの所定厚みは
約１ｍｍ程度とされている。この場合の可動金型の前進
は、位置制御で行ってもよく、圧力で制御してもよい。

【００４１】またこのとき、図１０（ｂ）に示すよう
に、可動側金型２１と固定側金型２２との間のキャビテ
ィに充填された混合材料は、金型２１，２２との接触部
分から固化が始まり表面未発泡層Ｎを形成しながら固化
が進んでいく。次いで、図１０（ｃ）に示すように、混
合材料の充填完了直後、溶融部分の長繊維がまわりの表
面未発泡層Ｎ（固化部分）を押し広げるだけの力が残っ
ているうちに、金型締め圧制御部３０によって制御され
ている型締めシリンダ１０による締め圧が瞬時に０ｔ近
くまで落とされ、金型部分２１ａを残して可動側金型２
１を所定肉厚の１．１〜５．０倍の第２所定厚まで後退
させる。この可動側金型２１の後退によって、溶融状態
の内部の繊維含有熱可塑性樹脂は、含まれる繊維のから
みあいによるスプリングバック効果により膨張して最終
形状になり、この膨張力によって金型壁面に押しつけら
れ形成される。本実施形態では、膨張性の高い溶融され
た熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出が必要であり、
射出混合材料中の繊維の平均繊維長が長いことが望まし
い。

【００４２】ここで、可動側金型２１の型開きタイミン
グについて説明する。樹脂の充填が完全に終了する前に
型開きを行ってしまうと、混合材料が可動側金型２１及
び固定側金型２２のキャビティ内部に入り込み過ぎ、製
品の重量が重くなってしまい、反対にタイミングが遅い
と内部繊維含有熱可塑性樹脂の固化が進みすぎ、発泡で
きないまま完全固化してしまうため、この場合は射出完
了直後に型開きを行うことが好ましい。但し、これらの
要件は、混合材料の樹脂温度、金型の温度、製品肉厚、
長繊維の添加量などの条件により変わってくる。

【００４３】金型を開く量は、約０．１〜１．５ｍｍ程
度であり、これを０．０４〜０．０５秒の高速で開く必
要があるため、金型は約０．００２０〜０．０３７５ｍ
ｍ／ｍｓの速度で開くように、長繊維、バネの力及び締
め圧が制御される。薄型のスピーカ用フレームを成型す
るには、約０．００１ｍｍ／ｍｓ以上の速度で金型を開
くようにすれば十分である。

【００４４】更に、可動側金型２１と固定側金型２２と
の間にバネを埋め込み、型締め圧力を下げたときの可動
側金型２１の開放力を上げてやるか、射出完了直後に強
制的にプラテン間を広げることが可能な射出成形機を用
いることにより、発泡倍率を上げることができる。この
実施形態のスピーカ用フレームは、一般の発泡剤を用い
た軽量化の場合の独立気泡とは異なり、溶融された熱可
塑性樹脂は含有繊維の絡み合いの回復性により、繊維を
もとに連続した空隙が形成され、成形品の膨張部分の均
一化が達成される。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少量のフィラー量で必要な剛性の確保、二次収縮の防止
ができるため、軽量化が可能になるとともに内部損失の
減少を少なく抑えることができる。長繊維同士の絡みが
三次元的に生じ、剛性の均一化が図れ、同時に衝撃、振
動エネルギーの分散性が向上することから、外部からの
衝撃による破損の頻度が減少したものとなる。

【００４６】また、本発明によれば、高温時には高いク
リープ特性を示し高温雰囲気中で安定した動作が可能と
なり、低温時でも高い衝撃強度を示して低温雰囲気中で
安定した動作が可能となり、金属に近い線膨張係数がえ
られるので温度変化によるフレーム自体の膨張、収縮が
少なくかつ振動系への歪みが小さく、音質変化が少ない
耐環境性能に優れたフレームが得られる。

【００４７】さらに、本発明の方法によれば、金型をコ
アバックして繊維のスプリングバック効果により容易に
発泡構造（肉厚化）を形成可能で、製品重量を変えずに
フレームの剛性が向上でき、コアバックを部分的に行
い、剛性の必要な部分にはコアバックによる発泡構造
を、靭性が必要な部分には未発泡構造を、必要な箇所に
形成可能となる。さらに、少量のフィラー量で必要な剛
性を確保することができるため、流動性の低下を防げ、
薄肉化や複雑形状に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 動電型スピーカの概略部分断面図である。

【図２】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
の特性を示すグラフである。

【図３】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
の特性を示すグラフである。

【図４】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
の特性を示すグラフである。

【図５】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
の特性を示すグラフである。

【図６】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
を示す正面図である。

【図７】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
の未発泡部分を示す概略部分断面図である。

【図８】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
の３層構造部分を示す概略部分断面図である。

【図９】 本発明による実施形態のスピーカ用フレーム
製造方法を実行するための射出成形装置を示す一部切り
欠き概略断面図である。

【図１０】 本発明による実施形態のスピーカ用フレー
ム製造方法を実行するための射出成形装置の要部を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

５ スピーカ用フレーム １０ 型締めシリンダ ２０ キャビティ ２１ 可動側金型 ２２ 固定側金型 ３０ 金型締め圧制御部 ３１ 射出プロセス制御部 ４０ 射出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八矢 聡 山形県天童市大字久野本字日光1105番地 東北パイオニア株式会社内 (72)発明者 佐藤 政敏 山形県天童市大字久野本字日光1105番地 東北パイオニア株式会社内 (72)発明者 佐伯 和彦 兵庫県姫路市余部区上余部500 (72)発明者 高坂 繁行 兵庫県姫路市網干区高田77−９ (72)発明者 横山 盛之 兵庫県西宮市小曽根町２丁目２−12 Ｆターム(参考） 5D012 BB01 EA01 HA03

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹脂内に
   分散した長繊維による強化用繊維からなる混合材料によ
   り成形されていることを特徴とする電機音響変換器用フ
   レーム。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹脂内に
   分散しかつ繊維のスプリングバック効果を発現するに足
   りる平均長さを有する強化用繊維からなる混合材料から
   なり、前記混合材料の内部発泡層及びこれを挟む１対の
   表面未発泡層からなる３層構造部分と、前記混合材料の
   未発泡部分と、を有することを特徴とする電気音響変換
   器用フレーム。
3. 【請求項３】 前記強化用繊維の平均長さが１ｍｍ以上
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気音響
   変換器用フレーム。
4. 【請求項４】 前記強化用繊維の剛性率が前記熱可塑性
   樹脂の剛性率より大であることを特徴とする請求項１又
   は２記載の電気音響変換器用フレーム。
5. 【請求項５】 前記熱可塑性樹脂は結晶性熱可塑性樹脂
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気音響
   変換器用フレーム。
6. 【請求項６】 前記熱可塑性樹脂はポリプロピレンを含
   むオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１又
   は２記載の電気音響変換器用フレーム。
7. 【請求項７】 前記表面未発泡層を含めた３層構造部分
   の平均の発泡倍率が略１．１〜５．０倍の範囲内である
   ことを特徴とする請求項２記載の電気音響変換器用フレ
   ーム。
8. 【請求項８】 前記混合材料の未発泡部分が取り付けネ
   ジ貫通孔の周辺であることを特徴とする請求項２記載の
   電気音響変換器用フレーム。
9. 【請求項９】 前記混合材料の未発泡部分が磁気回路と
   の接触部分であることを特徴とする請求項２記載の電気
   音響変換器用フレーム。
10. 【請求項１０】 前記混合材料の未発泡部分が前面外周
    部と底面を繋いでいるブリッジの付け根部分であること
    を特徴とする請求項２記載の電気音響変換器用フレー
    ム。
11. 【請求項１１】 熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹脂内
    に分散した強化用繊維からなる混合材料からなる電気音
    響変換器用フレームの製造方法であって、 熱可塑性樹脂及び繊維のスプリングバック効果を発現す
    るに足りる平均長さを有する強化用繊維からなる混合材
    料を混練して溶融する工程と、 溶融した前記混合材料を、金型のキャビティに射出して
    充填し、前記キャビティの１部分の内壁間距離を拡大し
    て、前記混合材料の内部発泡層及びこれを挟む１対の表
    面未発泡層からなる３層構造部分と、前記混合材料の未
    発泡部分と、を形成する工程と、を含むことを特徴とす
    る製造方法。
12. 【請求項１２】 前記強化用繊維の平均繊維長が１ｍｍ
    以上で、前記強化用繊維５〜８０重量％と、前記熱可塑
    性樹脂２０〜９５重量％とからなることを特徴とする請
    求項１１記載の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記強化用繊維の剛性率が前記熱可塑
    性樹脂の剛性率より大であることを特徴とする請求項１
    １記載の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記表面未発泡層を含めた３層構造部
    分の平均の発泡倍率が略１．１〜５．０倍の範囲内であ
    ることを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記熱可塑性樹脂は結晶性熱可塑性樹
    脂であることを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記熱可塑性樹脂はポリプロピレンを
    含むオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１
    １記載の製造方法。