JP2003319488A - Diaphragm for electroacoustic converter - Google Patents
Diaphragm for electroacoustic converterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂の強化材
としてカーボンナノチューブを用い、軽量で高剛性、高
内部損失を有し、かつ成形性、寸法安定性、耐熱性等の
優れたスピーカやマイクロホン等に用いられる電気音響
変換器用振動板に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a carbon nanotube as a reinforcing material for a synthetic resin, is lightweight, has high rigidity, high internal loss, and is excellent in moldability, dimensional stability, heat resistance, and the like. The present invention relates to an electroacoustic transducer diaphragm used in a microphone or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電気音響変換器用振動板の成形材
料には種々の合成樹脂または、各種合成樹脂をマトリッ
クスとし、その強化材として、ガラス繊維、炭素繊維等
の高弾性率無機繊維やケブラー等の高弾性率有機繊維が
使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, various synthetic resins or various synthetic resins have been used as a matrix for a molding material of a diaphragm for an electroacoustic transducer, and as a reinforcing material thereof, a high elastic modulus inorganic fiber such as glass fiber or carbon fiber or Kevlar. High elastic modulus organic fibers such as
【０００３】また、繊維強化材以外としては、りん片状
黒鉛粉末や、りん片状マイカ等も提案され使用されてい
る。Besides the fiber reinforced material, flaky graphite powder, flaky mica, etc. have been proposed and used.
【０００４】これらのうち炭素繊維およびりん片状雲母
またはりん片状黒鉛粉末を用いた先行技術としては、例
えば次のようなものが存在する。Among these, as the prior art using carbon fibers and scaly mica or scaly graphite powder, there are the following, for example.
【０００５】特公昭５６−２９４３７号では、高性能炭
素繊維とりん片状雲母とを熱可塑性樹脂または熱硬化性
樹脂を結合材として層状に抄造し加圧・加熱で硬化させ
た音響用振動板の製造法が提案されている。In Japanese Examined Patent Publication No. 56-29437, a high-performance carbon fiber and scaly mica are laminated in layers using a thermoplastic resin or a thermosetting resin as a binder, and are cured by pressure and heat to produce an acoustic diaphragm. Has been proposed.
【０００６】また、特公平６−３９５５２号では、ポリ
プロピレンとポリアミド樹脂との混合体に強化材として
炭素繊維とりん片状黒鉛粉末を用いたものが提案されて
いる。Further, Japanese Patent Publication No. 6-39552 proposes a mixture of polypropylene and a polyamide resin containing carbon fiber and flaky graphite powder as a reinforcing material.
【０００７】さらに、特開平６−１７８３８５号に示さ
れるように、ポリプロピレン系重合体と無水マレイン酸
変性プロピレン共重合体等にガラスバルーン、炭素繊
維、カーボングラファイトを添加した振動板も提案され
ている。Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-178385, there has been proposed a diaphragm in which a glass balloon, carbon fiber or carbon graphite is added to a polypropylene polymer and a maleic anhydride modified propylene copolymer. .
【０００８】また、特開平９−２８４８８５号に示され
るように、ポリオレフィン系マトリックス樹脂中に強化
材としてマイカを充填配合してなるスピーカ振動板にお
いて、音響特性を向上させるとともに、パール光沢を呈
する鮮やかな色彩を付与して意匠性をも併せて向上させ
たスピーカ用振動板も使用されている。Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-282885, in a speaker diaphragm in which mica as a reinforcing material is filled and blended in a polyolefin-based matrix resin, the acoustic characteristics are improved, and a vivid pearl luster is exhibited. A diaphragm for a speaker, which has various colors and is improved in design, is also used.
【０００９】また、特開昭５９−２８７９５号に示され
るように、高弾性率炭素繊維をポリプロピレン系重合体
に複合化し、紙製振動板よりも良好な振動板を得ること
が提案されている。Further, as disclosed in JP-A-59-28795, it has been proposed to compound a high elastic modulus carbon fiber with a polypropylene polymer to obtain a diaphragm better than a paper diaphragm. .
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上記した特公昭５６−
２９４３７号における振動板は高弾性率を有することで
は効果があるが抄造技術等を用いるため、製造工程が煩
雑となるという欠点がある。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
The diaphragm in No. 29437 is effective in having a high elastic modulus, but has a drawback that the manufacturing process is complicated because a papermaking technique or the like is used.
【００１１】特公平６−３９５５２号、および特開平６
−１７８３８５号における振動板は、用いる複合材料の
種類が多く、製造が煩雑で、コスト高を招来するという
欠点がある。Japanese Examined Patent Publication No. 6-39552 and Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6
The diaphragm in No. 178385 has drawbacks in that many kinds of composite materials are used, manufacturing is complicated, and cost is increased.
【００１２】特開平９−２８４８８５号における振動板
では、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン系樹脂に対し
て、他のフィラーに比べマイカは充填速度が短縮でき、
かつ３０％以上の高充填も可能であるがマイカは弾性率
が小さいため、比較的密度が低く（２００〜８００ｋｇ
／ｍ３）、一般性能上十分な弾性率と高度な内部損失
（０．０２〜０．１ｔａｎδ）を有する紙製振動板の物
性を改善することは困難である。In the diaphragm disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-282885, the filling speed of mica can be shortened compared to other fillers with respect to olefin resins such as polypropylene resin.
Moreover, it is possible to have a high filling rate of 30% or more, but since mica has a small elastic modulus, it has a relatively low density (200 to 800 kg
/ M 3 ), it is difficult to improve the physical properties of the paper diaphragm having a sufficient elastic modulus in general performance and a high internal loss (0.02 to 0.1 tan δ).
【００１３】また、通常の炭素繊維のほかに、カーボン
グラファイトを用いたものがあるが、カーボングラファ
イトの弾性率は約７０ＧＰａでＰＡＮ系高弾性率炭素繊
維の４５０ＧＰａと比較すると物性向上に対しては良好
でない。In addition to ordinary carbon fibers, there is one using carbon graphite. The elastic modulus of carbon graphite is about 70 GPa, which is superior to the physical properties of PAN-based high elastic modulus carbon fiber of 450 GPa. Not good.
【００１４】特開昭５９−２８７９５号のように、カー
ボングラファイトより弾性率の大きい高弾性率炭素繊維
を用いた振動板では、その高弾性率炭素繊維の繊維径
は、６．５〜１０μｍと大きく、かつ曲げ応力を加える
と、弾性限界を超えた時点で破断するため、加工条件が
限定され、寸法安定性が良く高剛性の振動板を得ること
が困難という問題がある。In a diaphragm using a high elastic modulus carbon fiber having an elastic modulus larger than that of carbon graphite as in JP-A-59-28795, the fiber diameter of the high elastic modulus carbon fiber is 6.5 to 10 μm. When a large and bending stress is applied, it breaks when the elastic limit is exceeded, so the processing conditions are limited, and there is the problem that it is difficult to obtain a diaphragm with good dimensional stability and high rigidity.
【００１５】この発明は上記のことに鑑み提案されたも
ので、その目的とするところは、高弾性率炭素繊維、カ
ーボンウィスカー、カーボングラファイトとは構造が相
違するカーボンナノチューブを合成樹脂の強化材として
用いることで、高剛性、高内部損失を有し、寸法安定
性、耐熱性、耐久性等に優れた電気音響変換器用振動板
を提供することにある。The present invention has been proposed in view of the above, and an object thereof is to use carbon nanotubes having a structure different from that of high elastic modulus carbon fibers, carbon whiskers, and carbon graphite as a reinforcing material for synthetic resin. The purpose of the present invention is to provide a diaphragm for an electroacoustic transducer which has high rigidity, high internal loss, and excellent dimensional stability, heat resistance, durability and the like.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明は、振動板を、
カーボンナノチューブで合成樹脂を強化した複合材料に
より成形することにより、上記目的を達成している。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a diaphragm,
The above object is achieved by molding a composite material in which a synthetic resin is reinforced with carbon nanotubes.
【００１７】また、この場合、合成樹脂として、ポリス
チレン系飽和型熱可塑性エラストマー、エチレン・エチ
ルアクリレート・無水マレイン酸三元共重合体、エチレ
ン系変性α−オレフィン共重合体、変性ポリオレフィン
を単体または混合体として添加したものを用いることを
特徴とする。In this case, as the synthetic resin, a polystyrene-based saturated thermoplastic elastomer, an ethylene / ethyl acrylate / maleic anhydride terpolymer, an ethylene-modified α-olefin copolymer, or a modified polyolefin may be used alone or in combination. It is characterized in that it is added as a body.
【００１８】また、直径０．４〜５００ｎｍ、長さ０．
０６〜２００μｍのものを用いることを特徴とする。Further, the diameter is 0.4 to 500 nm and the length is 0.
It is characterized in that it has a thickness of 06 to 200 μm.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】本発明では、高弾性率炭素繊維に
代え、合成樹脂の強化材として、カーボンナノチューブ
を用いたことに特徴を有している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is characterized in that carbon nanotubes are used as a reinforcing material for synthetic resin instead of high elastic modulus carbon fibers.
【００２０】すなわち、繊維強化系複合材料の力学的特
性を高める構造因子としては、
繊維強化材の含有量、長さ、アスペクト比（長さ／直
径）
繊維の配向度
界面接着性
マトリックスのモルフォロジー
等であり、フィラー系複合材料ではフィラーの粒子径、
形態、界面接着性、フィラーの分散性等である。That is, as structural factors that enhance the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material, the content, length, aspect ratio (length / diameter) of the fiber reinforcement, the degree of orientation of the fibers, the morphology of the interfacial adhesive matrix, etc. In the filler-based composite material, the particle size of the filler,
Morphology, interfacial adhesion, filler dispersibility, etc.
【００２１】従来の合成樹脂振動板の強化材には前述の
ように、高弾性率炭素繊維やマイカ等の粉末が使用され
ているが、これらの大きさはμｍ単位のため、十分な複
合効果は得られない。As described above, powder of high elastic modulus carbon fiber or mica is used as the reinforcing material of the conventional synthetic resin vibrating plate, but since the size of them is in the unit of μm, a sufficient composite effect is obtained. Can't get
【００２２】一方、本発明に用いたカーボンナノチュー
ブは、ｎｍ単位であり、従来品と比較するとマトリック
スとの接触面積が著しく増大するため、分散性と界面接
着力が増大する。また、アスペクト比が著しく大きくな
り、十分な複合効果が得られるという特徴がある。On the other hand, the carbon nanotubes used in the present invention are in units of nm, and the contact area with the matrix is remarkably increased as compared with the conventional product, so that the dispersibility and the interfacial adhesion are increased. Further, the aspect ratio is remarkably increased, and a sufficient composite effect can be obtained.
【００２３】すなわち、本発明の振動板は、合成樹脂の
強化に軽量で高弾性率を有し、高剛性の直径が０．４〜
５００ｎｍ、長さ０．０６〜２００μｍのカーボンナノ
チューブを用いたので、強化材として高弾性率炭素繊維
等を用いた振動板に対して物性の向上と寸法安定性等の
改善ができる。That is, the diaphragm of the present invention is lightweight and has a high elastic modulus for strengthening synthetic resin, and has a high rigidity diameter of 0.4 to 10.
Since the carbon nanotubes of 500 nm and the length of 0.06 to 200 μm are used, it is possible to improve the physical properties and the dimensional stability of the diaphragm using the high elastic modulus carbon fiber or the like as the reinforcing material.
【００２４】このカーボンナノチューブは、アーク放電
法、レーザーアブレーション法、プラズマ合成法、炭化
水素触媒分解法、紡糸法等で製造することができ、炭素
原子の六角網面のシートの継目のない同軸円筒をなし、
ナノメータの大きさで、機械的強度に優れた性質を有し
ている。This carbon nanotube can be produced by an arc discharge method, a laser ablation method, a plasma synthesis method, a hydrocarbon catalytic decomposition method, a spinning method, etc., and is a seamless coaxial cylinder of a hexagonal mesh surface sheet of carbon atoms. The
It has nanometer size and excellent mechanical strength.
【００２５】カーボンナノチューブは、その特異な構造
から一種のひげ結晶とみなされるが、強加工を施すと座
屈を伴う特異な様式の塑性変形を起こすので、前に記述
したように従来からの高弾性率炭素繊維とは、相違す
る。Carbon nanotubes are considered to be a kind of whiskers due to their peculiar structure, but when subjected to strong working, they cause a peculiar mode of plastic deformation accompanied by buckling. It is different from the elastic modulus carbon fiber.
【００２６】表１にカーボンナノチューブと高弾性炭素
繊維の物性値を示す。Table 1 shows the physical properties of carbon nanotubes and highly elastic carbon fibers.
【００２７】表１ Table 1
【００２８】したがって、カーボンナノチューブを強化
材として使用した振動板は、高弾性率炭素繊維強化振動
板と比較すると、高い剛性と内部損失を有し、音響特性
と寸法安定性に優れた軽量の電気音響変換器用振動板を
得ることができる。Therefore, the vibration plate using carbon nanotubes as a reinforcing material has higher rigidity and internal loss as compared with the high elastic modulus carbon fiber reinforced vibration plate, and is a lightweight electric machine excellent in acoustic characteristics and dimensional stability. A diaphragm for an acoustic transducer can be obtained.
【００２９】カーボンナノチューブと共に用いられる合
成樹脂（マトリックス）としては、一般に入手できる熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が使用可能である。As the synthetic resin (matrix) used together with the carbon nanotubes, generally available thermoplastic resins, thermosetting resins and the like can be used.
【００３０】なお、カーボンナノチューブは表面が滑ら
かなので、合成樹脂から抜けやすく、そのため、合成樹
脂が割れやすいので、カーボンナノチューブに種々の分
子を化合させる化学的修飾や金属コーティング等の処理
は有効である。Since the carbon nanotube has a smooth surface, it is easy to come off from the synthetic resin, and the synthetic resin is easily broken. Therefore, chemical modification for combining various molecules with the carbon nanotube and treatment such as metal coating are effective. .
【００３１】また、カーボンナノチューブと合成樹脂と
の接着力を向上させるため、合成樹脂に相溶性があり、
かつカーボンナノチューブとの接着性が良好な樹脂の選
択が必要であり、混合法には乾式混合法と湿式混合法の
使用が可能である。Further, in order to improve the adhesive force between the carbon nanotubes and the synthetic resin, the synthetic resin is compatible,
Moreover, it is necessary to select a resin having good adhesiveness to the carbon nanotubes, and a dry mixing method and a wet mixing method can be used as the mixing method.
【００３２】種々の検討結果から基本的には、カーボン
ナノチューブに対する接着性は、高弾性率炭素繊維と類
似していることが確認された。From the results of various studies, it was basically confirmed that the adhesiveness to carbon nanotubes was similar to that of high modulus carbon fibers.
【００３３】また、検討結果から、ポリアミド系樹脂、
エポキシ系樹脂も有効であったが、特にポリスチレン系
飽和型熱可塑性エラストマー〔スチレン・エチレン・ブ
チレン・スチレンブロックコーポリマー（ＳＥＢＳ）、
官能基付与ＳＥＢＳ、スチレン・エチレン・プロピレン
・スチレンブロックコーポリマー、ランダムタイプの水
素添加型スチレン・ブタジェンポリマー等〕、エチレン
・エチルアクリレート・無水マレイン酸三元共重合体、
エチレン系変性α−オレフィン共重合体、変性ポリオレ
フィン等が接着性の面で有効であった。From the results of the examination, polyamide resin,
Epoxy resins were also effective, but especially polystyrene saturated thermoplastic elastomers [styrene / ethylene / butylene / styrene block copolymer (SEBS),
Functionalized SEBS, styrene / ethylene / propylene / styrene block copolymers, random type hydrogenated styrene / butadiene polymers, etc.], ethylene / ethyl acrylate / maleic anhydride terpolymer,
Ethylene-modified α-olefin copolymers and modified polyolefins were effective in terms of adhesiveness.
【００３４】合成樹脂としてポリプロピレンを使用する
場合は、樹脂中に強化材としてのカーボンナノチューブ
を一様に分散させるために、二軸混練機で十分に混練し
て成形材料とする。When polypropylene is used as the synthetic resin, in order to uniformly disperse the carbon nanotubes as a reinforcing material in the resin, it is sufficiently kneaded by a biaxial kneader to obtain a molding material.
【００３５】カーボンナノチューブに接着性の良い樹脂
としてエチレン系変性α−オレフィン共重合体を用いる
場合は、初めに接着性の良い樹脂にカーボンナノチュー
ブを二軸混練機で一様に分散させたペレットを作製後、
ポリプロピレンに所定量添加し、一様に分散して成形材
料とする。また、ポリプロピレンとエチレン系変性α−
オレフィン共重合体を二軸混練機等で混練後、カーボン
ナノチューブを添加して一様に分散して成形材料として
もよい。When an ethylene-based modified α-olefin copolymer is used as a resin having good adhesion to the carbon nanotubes, first, pellets obtained by uniformly dispersing the carbon nanotubes in the resin having good adhesion with a biaxial kneader are used. After making
A predetermined amount is added to polypropylene and uniformly dispersed to obtain a molding material. In addition, polypropylene and ethylene modified α-
After the olefin copolymer is kneaded by a biaxial kneader or the like, carbon nanotubes may be added and uniformly dispersed to obtain a molding material.
【００３６】このようにして得られたペレットを一般的
に用いられる射出成形法、押出成形法等によって本発明
の振動板を成形することができる。The pellets thus obtained can be molded into the diaphragm of the present invention by a generally used injection molding method, extrusion molding method or the like.
【００３７】高剛性で高内部損失の振動板を得る場合
は、ポリプロピレン、ポリアミド、液晶ポリマー等の内
部損失の大きな合成樹脂を用いれば良い。In order to obtain a diaphragm having high rigidity and high internal loss, a synthetic resin having large internal loss such as polypropylene, polyamide, liquid crystal polymer may be used.
【００３８】マイクロホン用の振動板のように大きな内
部損失を必要としない場合は、その目的に適合した合成
樹脂を選択すれば良い。When a large internal loss is not required like a diaphragm for a microphone, a synthetic resin suitable for the purpose may be selected.
【００３９】また、高剛性で耐熱性を必要とする振動板
に対しては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化
性樹脂からなる合成樹脂を用いれば良い。Further, for a diaphragm which has high rigidity and requires heat resistance, a synthetic resin made of a thermosetting resin such as an epoxy resin or a phenol resin may be used.
【００４０】このように、目的、用途等に応じて適切な
合成樹脂を適宜選択すれば良い。As described above, an appropriate synthetic resin may be appropriately selected according to the purpose, application and the like.
【００４１】また、本発明においてはマトリックス組成
物に対して、本発明の効果を著しく損わない範囲で、難
燃剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、分散剤、可塑剤、有
機あるいは無機系顔料、フィラー、核剤等の公知の添加
剤を加えることができる。Further, in the present invention, a flame retardant, an antioxidant, an anti-UV agent, a dispersant, a plasticizer, an organic or inorganic pigment is added to the matrix composition to the extent that the effect of the present invention is not significantly impaired. Well-known additives such as a filler, a nucleating agent and the like can be added.
【００４２】[0042]
【実施例】本発明では、使用する合成樹脂としては、ポ
リスチレン系飽和型熱可塑性エラストマー、エチレン・
エチルアクリレート・無水マレイン酸三元共重合体、エ
チレン系変性α−オレフィン共重合体、変性ポリオレフ
ィンを単体または混合体として添加したものを用いてい
る。EXAMPLES In the present invention, as the synthetic resin used, polystyrene saturated thermoplastic elastomer, ethylene
An ethyl acrylate / maleic anhydride terpolymer, an ethylene-modified α-olefin copolymer, or a modified polyolefin added as a simple substance or a mixture is used.
【００４３】このうち、実施例では次の合成樹脂、カー
ボンナノチューブを用いて振動板を作製した。Among them, in the example, a diaphragm was prepared using the following synthetic resin and carbon nanotube.
【００４４】ポリプロピレン：商品名 Ｊ１０８Ｍ，
（株）グランドポリマー製
密度 ：９１０ｋｇ／ｍ３（ＡＳＴＭ Ｄ１５０６）
ＭＦＲ：５０ｇ／１０ｍｉｎ（ＪＩＳ Ｋ６７５８）Polypropylene: Trade name J108M,
Made by Grand Polymer Co., Ltd. Density: 910 kg / m 3 (ASTM D1506) MFR: 50 g / 10 min (JIS K6758)
【００４５】エチレン系変性α−オレフィン共重合体：
商品名 タフマー，三井化学（株）製
密度 ：８８５ｋｇ／ｍ３（ＡＳＴＭ Ｄ１５０６）
表面硬度：ショアーＡ ８５（ＪＩＳ Ｋ６２５３）Ethylene-modified α-olefin copolymer:
Product name Tuffmer, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. Density: 885 kg / m 3 (ASTM D1506) Surface hardness: Shore A 85 (JIS K6253)
【００４６】カーボンナノチューブ：商品名 ＭＷＮＴ
Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｒｅ，本荘ケミカル（株）製
密度 ：１３３０〜１４００ｋｇ／ｍ３
直径 ：３〜３０ｎｍ
長さ ：１〜１０μｍ
引張強度：５０ＧＰａ以上
弾性率 ；１８００ＧＰａ
弾性限界：大きな角度で曲げても損傷せず復元する
（復元力）
耐熱性 ：空気中で７５０℃まで安定
本実施例で使用したナノチューブはアーク放電法により
作製した。使用したナノチューブ粉末には不純物とし
て、粒状グラファイト、非晶質カーボンが含まれてい
る。Carbon nanotube: Trade name MWNT
Ground Core, manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.
Density: 1330 to 1400 kg / mThree
Diameter: 3 to 30 nm
Length: 1-10 μm
Tensile strength: 50 GPa or more
Elastic modulus: 1800 GPa
Elastic limit: Restores without damage even when bent at a large angle
(Resilience)
Heat resistance: Stable up to 750 ° C in air
The nanotubes used in this example were produced by the arc discharge method.
It was made. The nanotube powder used was an impurity
Contains granular graphite and amorphous carbon
It
【００４７】比較例として、次のものを用いて振動板を
作製した。
ＰＡＮ系炭素繊維：商品名 トレカ Ｍ６０Ｊ（東レ
（株）製）
密度 ：１９４０ｋｇ／ｍ３
直径 ：６．５μｍ
引張強度：３．９ＧＰａ
弾性率 ：５８８ＧＰａ
伸び率 ：０．７％As a comparative example, a diaphragm was prepared by using the following.
It was made.
PAN-based carbon fiber: trade name Trading Card M60J (Toray
(Made by Co., Ltd.)
Density: 1940kg / mThree
Diameter: 6.5 μm
Tensile strength: 3.9 GPa
Elastic modulus: 588 GPa
Elongation rate: 0.7%
【００４８】上記成分を表２に示す割合で配合し、樹脂
組成物を調整した。The above components were blended in the proportions shown in Table 2 to prepare a resin composition.
【００４９】製造にあたっては、まず、直径０．４〜５
００ｎｍ、長さ０．０６〜２００μｍのカーボンナノチ
ューブと上記合成樹脂とを周知構造の二軸混練機を介し
て十分に混練して成形材料を作製する。カーボンナノチ
ューブは電子線照射によって所望の長さに切断すること
ができる。なお、必要に応じ、カーボンナノチューブに
は、予め化学的修飾や金属コーティング等の表面処理が
施される。In manufacturing, first, the diameter is 0.4 to 5
A carbon nanotube having a length of 00 nm and a length of 0.06 to 200 μm and the above synthetic resin are sufficiently kneaded through a biaxial kneader having a known structure to prepare a molding material. Carbon nanotubes can be cut into desired lengths by electron beam irradiation. If necessary, the carbon nanotubes are subjected to surface treatment such as chemical modification or metal coating in advance.
【００５０】カーボンナノチューブの直径を０．４ｎｍ
以上としたのは、それより小さなカーボンナノチューブ
を製造することは難しいためである。また、５００ｎｍ
以下としたのは、これより大とすると振動板としての所
望の物性値から外れるためである。また、長さ０．０６
μｍ以下では製造することが難しいためである。また、
２００μｍ以下としたのは、それ以上だと振動板として
の所望の物性値から外れるためである。The diameter of the carbon nanotube is 0.4 nm.
The above is because it is difficult to manufacture carbon nanotubes smaller than that. Also, 500 nm
The reason for setting below is that if the value is larger than the above value, the physical properties deviate from desired physical properties as the diaphragm. Also, the length is 0.06
This is because it is difficult to manufacture the film with a thickness of less than μm. Also,
The reason for setting it to 200 μm or less is that if it is more than 200 μm, it will deviate from the desired physical property value as the diaphragm.
【００５１】次に、図１（ａ）に示すように、可動側金
型１と固定側金型２とからなる金型３のキャビティ内
に、射出成形機のノズル４を当て、（ｂ）に示すよう
に、成形材料５を内部に充填して射出成形し、所定時間
経過後、型開きをして作製された振動板を取り出せば良
い。Next, as shown in FIG. 1 (a), the nozzle 4 of the injection molding machine is placed in the cavity of the mold 3 consisting of the movable mold 1 and the fixed mold 2, and (b). As shown in FIG. 5, the molding material 5 may be filled inside and injection molding may be performed, and after a lapse of a predetermined time, the mold may be opened and the manufactured diaphragm may be taken out.
【００５２】図２は成形されたコーン状振動板６の一例
を示す。FIG. 2 shows an example of the molded cone-shaped diaphragm 6.
【００５３】この振動板６と、ＰＡＮ系炭素繊維を用い
て作製した振動板とを振動リード法で測定した物性値は
表２の通りである。また、その他の比較例として、チタ
ンや、ポリプロピレン（Ｊ１０８Ｍ）単体の物性値も示
す。Table 2 shows the physical properties of the vibration plate 6 and the vibration plate made of PAN-based carbon fiber, which were measured by the vibration lead method. Further, as other comparative examples, physical properties of titanium and polypropylene (J108M) alone are also shown.
【００５４】表２ Table 2
【００５５】表２に示した値より明らかなように、ポリ
プロピレンとカーボンナノチューブとからなる本発明品
と高弾性率炭素繊維を強化材としたものとを比較する
と、本発明品の方が密度が低く、軽量で高弾性率のもの
が得られる。As is clear from the values shown in Table 2, comparing the product of the present invention comprising polypropylene and carbon nanotubes with the high elastic modulus carbon fiber as the reinforcing material, the product of the present invention has a higher density. It is low, lightweight and has a high elastic modulus.
【００５６】一方、内部損失は、重量比で２０％添加し
ても、内部損失の大きさは、ポリプロピレンとは大きな
差はない。また、音速は金属チタンと同程度の値が得ら
れた。On the other hand, the internal loss is not so different from that of polypropylene even if 20% by weight is added. Also, the sound velocity was about the same as that of metallic titanium.
【００５７】以上のように、本発明品にかかる電気音響
変換器用振動板は、従来から使用されている炭素繊維強
化振動板、グラファイト強化振動板等と比較して軽量で
高剛性、高内部損失、高音速の物性が得られる。As described above, the diaphragm for electroacoustic transducers according to the present invention is lighter in weight, higher in rigidity and higher in internal loss than the conventionally used carbon fiber reinforced diaphragm, graphite reinforced diaphragm, etc. , High-speed physical properties can be obtained.
【００５８】その理由は、カーボンナノチューブがケー
ジ物質（かご構造)でグラファイトのネットワークを基
本としているためである。しかしながら、カーボンナノ
チューブはグラファイトとは相違し、縦波１つ、横波２
つ、ねじれ１つの音響モードが存在し、これらの４つの
音響モードの音速がｓｐ２の結合を反映して通常の材料
よりも著しく音速を速くしているためである。The reason for this is that carbon nanotubes are cage materials (basket structures) and are based on graphite networks. However, carbon nanotubes, unlike graphite, have one longitudinal wave and two transverse waves.
This is because there is one torsional acoustic mode, and the acoustic velocities of these four acoustic modes are significantly higher than those of ordinary materials, reflecting the sp 2 coupling.
【００５９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更
が可能である。例えば上記実施例では合成樹脂としては
ポリプロピレン、エチレン系変性α−オレフィン共重合
体を用いた例について示したが、それら以外でも良く、
また、射出成形により振動板を作製する例について説明
したが、押出成形によっても作製することは可能であ
る。さらに、振動板形状としてはコーン状のみならず、
平板状、その他の形状のものであっても良いことは勿論
である。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above examples, as the synthetic resin, polypropylene, an example using an ethylene-based modified α-olefin copolymer is shown, but other than them,
Further, the example in which the diaphragm is manufactured by injection molding has been described, but it is also possible to manufacture it by extrusion molding. Furthermore, not only the cone shape as the diaphragm shape,
Of course, it may be a flat plate or any other shape.
【００６０】[0060]
【発明の効果】カーボンナノチューブで合成樹脂を強化
した複合材料を成形してなる本発明の振動板によれば、
優れた物性を有するため、成形性、寸法安定性、耐熱
性、耐久性等が向上した電気音響変換器用振動板を得る
ことができ、この振動板を用いたスピーカによれば、周
波数特性の広帯域化、平均化を図ることができ、音質の
向上を期待することができる。According to the diaphragm of the present invention formed by molding a composite material in which a synthetic resin is reinforced with carbon nanotubes,
Due to its excellent physical properties, it is possible to obtain a diaphragm for an electroacoustic transducer with improved moldability, dimensional stability, heat resistance, durability, etc. According to a speaker using this diaphragm, a frequency characteristic of a wide band is obtained. It is possible to improve the quality of the sound and improve the sound quality.
【図１】 （ａ）、（ｂ）は射出成形機による振動板の
製造工程の説明図である。1A and 1B are explanatory views of a manufacturing process of a diaphragm using an injection molding machine.
【図２】 作製された振動板の一例を示す。FIG. 2 shows an example of a produced diaphragm.
１ 可動側金型 ２ 固定側金型 ３ 金型 ４ 射出成形機のノズル ５ 成形材料 ６ 振動板 1 Movable mold 2 Fixed mold 3 mold 4 Injection molding machine nozzle 5 Molding material 6 diaphragm
Claims (3)
した複合材料により成形されたことを特徴とする電気音
響変換器用振動板。1. A diaphragm for an electroacoustic transducer, which is formed of a composite material in which a synthetic resin is reinforced with carbon nanotubes.
ポリスチレン系飽和型熱可塑性エラストマー、エチレン
・エチルアクリレート・無水マレイン酸三元共重合体、
エチレン系変性α−オレフィン共重合体、変性ポリオレ
フィンを単体または混合体として添加したものを用いる
ことを特徴とする電気音響変換器用振動板。2. The synthetic resin according to claim 1, wherein the polystyrene-based saturated thermoplastic elastomer, ethylene / ethyl acrylate / maleic anhydride terpolymer,
A diaphragm for an electroacoustic transducer, comprising an ethylene-modified α-olefin copolymer and a modified polyolefin added as a simple substance or a mixture.
ノチューブは、直径０．４〜５００ｎｍ、長さ０．０６
〜２００μｍのものを用いることを特徴とする電気音響
変換器用振動板。3. The carbon nanotube according to claim 1, wherein the carbon nanotube has a diameter of 0.4 to 500 nm and a length of 0.06.
A diaphragm for an electro-acoustic transducer, characterized in that it has a thickness of up to 200 μm.
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