JP2007258864A - スピーカー振動板およびスピーカー - Google Patents

Abstract

【課題】ヤング率と内部損失とのバランスに優れたスピーカー振動板およびスピーカーを提供すること。
【解決手段】本発明のスピーカー振動板は、発泡構造を有する樹脂層の少なくとも片側に表面材を有し、該表面材が織布および／または不織布を含む。
【選択図】なし

Description

本発明はスピーカー振動板およびスピーカーに関する。より詳細には、本発明は、ヤング率と内部損失とのバランスに優れたスピーカー振動板およびスピーカーに関する。

一般に、スピーカー振動板材料として、パルプなどの短繊維を抄造したもの、金属薄板を成形したもの、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を射出成形したもの等が提案されている。ポリプロピレン系樹脂で形成されたスピーカー振動板は、比較的重いという欠点がある。

そこで、軽量化を目的として、ポリスチレン系樹脂の発泡体で形成されたスピーカー振動板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、当該スピーカー振動板は、スピーカー振動板に要求される特性である、高いヤング率、および、適度な内部損失を兼ね備えていないという問題がある。また、当該スピーカー振動板は、エネルギーが伝わりにくいため応答が悪いという問題がある。さらに、当該スピーカー振動板は、外観面において質感が非常に悪いという問題がある。
特開２０００−２２４６９２号公報

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、ヤング率と内部損失とのバランスに優れたスピーカー振動板を提供することにある。

本発明のスピーカー振動板は、発泡構造を有する樹脂層の少なくとも片側に表面材を有し、該表面材が織布および／または不織布を含む。

好ましい実施形態においては、密度が０．０１〜０．８ｇ／ｃｍ^３である。

好ましい実施形態においては、上記樹脂層の発泡構造における気泡の平均径が１〜５００μｍである。

好ましい実施形態においては、上記樹脂層がスチレン系樹脂を含有する。

好ましい実施形態においては、上記表面材を構成する織布または不織布が、ポリエチレンナフタレート繊維および／またはアラミド繊維で形成される。

好ましい実施形態においては、上記樹脂層と上記表面材との間に接着層を備える。

本発明の別の局面によれば、スピーカーが提供される。このスピーカーは、上記のスピーカー振動板を備える。

本発明によれば、表面材を設けることにより、積層構造が形成され、ヤング率と内部損失とのバランスに優れたスピーカー振動板を得ることができる。また、積層構造が形成されることにより、発泡体特有のエネルギーの伝わり難さが改善され、応答に優れ得る。その結果、優れたＳ／Ｎ比を有し、帯域の広いスピーカー振動板が得られ得る。さらに、積層構造が形成されることにより、樹脂層がむき出しにならず、意匠性に優れたスピーカー振動板を得ることができる。

本発明のスピーカー振動板は、発泡構造を有する樹脂層の少なくとも片側に表面材を有し、前記表面材は織布および／または不織布を含む。本発明のスピーカー振動板の密度は、好ましくは０．０１〜０．８ｇ／ｃｍ^３、さらに好ましくは０．０３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、特に好ましくは０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ^３である。このような範囲の密度を有することにより、優れた比弾性を有し、高域の伸びに優れたスピーカー振動板を得ることができる。

Ａ．樹脂層
上記樹脂層は、発泡構造を有する。樹脂層の密度は、好ましくは０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ^３である。

上記樹脂層の発泡構造における気泡の平均径は、好ましくは１〜５００μｍ、さらに好ましくは２０〜５００μｍ、特に好ましくは５０〜３００μｍである。気泡の平均径がこのような範囲内であることにより、軽量でありながら機械的強度に優れたスピーカー振動板が得られ得る。さらに、内部損失を向上させる効果もある。樹脂層の気泡密度は、好ましくは１００〜１０００個／ｍｍ^２、さらに好ましくは２００〜５００個／ｍｍ^２である。このような範囲の気泡密度を有することにより、強度と軽量化のバランスがさらに改善され得る。

上記樹脂層の厚みは、任意の適切な厚みに設定し得る。樹脂層の厚みは、好ましくは０．５〜１５ｍｍ、さらに好ましくは１〜１０ｍｍである。

上記樹脂層を形成する樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用される。上記樹脂層は、好ましくはスチレン系樹脂を含有する。スチレン系樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレンのグラフト共重合体等が挙げられる。

上記樹脂層の形成方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。上記樹脂層は、例えば、少なくとも上述した樹脂層を形成する樹脂を含む樹脂粒子を発泡させて形成される。詳しくは後述する。

Ｂ．表面材
本発明のスピーカー振動板は、上記樹脂層の少なくとも片側に表面材を有する。表面材を設けることにより、ヤング率と内部損失とのバランスに優れたスピーカー振動板が得られ得る。また、表面材を設けることにより、エネルギーの伝わり難さが改善され、応答に優れ得る。その結果、優れたＳ／Ｎ比を有し、帯域の広いスピーカー振動板が得られ得る。上記樹脂層の片側にのみ表面材が設けられる場合、好ましくは表面材は表側（スピーカー装着時）に設けられる。樹脂層がむき出しにならず、意匠性に優れたスピーカーが得られ得るからである。

上記表面材は、任意の適切な織布および／または不織布を含む。上記表面材は、織布および／または不織布の単一層であってもよく、織布および／または不織布の積層体であってもよい。上記樹脂層の両側に表面材が設けられる場合、それぞれの表面材は同一の構成であってもよく、異なった構成であってもよい。

上記織布の織構造としては、任意の適切な構造が採用され得る。例えば、平織、綾織、朱子織、これらの組み合わせが挙げられる。好ましくは、平織である。織布の繊維軸方向における機械的特性が優れているので、強く深絞り成形を行えるからである。したがって、特に大口径のコーン型振動板用途において好ましい。平織りの場合の面密度は、用いる繊維の性質（例えば、機械的特性、繊維径、繊維長）などにより適宜選択されるが、代表的には１００〜３００ｇ／ｍ^２である。このような範囲の面密度は、強度の増大効果が大きく、成形性にも優れているからである。このような面密度は、例えば、縦４０本／ｉｎｃｈ×横４０本／ｉｎｃｈまたは縦１７本／ｉｎｃｈ×横１７本／ｉｎｃｈの織密度を包含する。

上記不織布は任意の適切な方法により形成され得る。不織布の形成方法の代表例としては、水などの流体を用いる湿式製法、機械的に短繊維をランダムに絡ませる乾式製法等が挙げられる。湿式製法が好ましい。機械的特性の異方性を小さく抑えることができ、成形性が良好な不織布が得られるからである。不織布の目付け（面密度）は目的に応じて変化し得るが、代表的には３０〜１５０ｇ／ｍ²である。

上記織布または不織布を形成する繊維としては、任意の適切な繊維が採用され得る。織布または不織布を形成する繊維は、長繊維であってもよく、短繊維であってもよい。織布または不織布を形成する繊維は、好ましくは高弾性率繊維である。非常に優れた強度を有するスピーカー振動板を得ることができるからである。高弾性率繊維の代表例としては、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維が挙げられる。特に好ましくはポリエステル繊維、アラミド繊維である。耐熱性に優れるからである。

好ましくは、高弾性率繊維は撚りがかかっていない繊維（無撚繊維）である。無撚繊維を用いることにより、単位面積当たりの厚みを極端に薄くすることが可能であり、その結果、軽量、かつ非常に優れた強度を有する振動板を得ることができる。

上記ポリエステル繊維は、目的に応じて任意の適切なポリエステル繊維が採用される。ポリエステル繊維は優れた機械的特性を有し、成形後も吸湿による変形や弾性率低下が生じにくい。具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等が挙げられる。好ましくは、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維である。特に耐熱性に優れるからである。

上記アラミド繊維は、目的に応じて任意の適切なアラミド繊維が採用される。具体例として、パラ型アラミド繊維、メタ型アラミド繊維が挙げられる。好ましくは、パラ型アラミド繊維である。繊維の内部損失が大きくかつ強度に優れるからである。

上記炭素繊維としては、目的に応じて任意の適切な炭素繊維が採用され得る。炭素繊維は、軽くて、かつ、優れた機械的性質（例えば、高比強度、高比弾性率など）と炭素質に由来する優れた特性（例えば、耐熱性、低熱膨張率、など）とを併せもつので、スピーカー振動板の構造を良好に保持できる。炭素繊維の具体例としては、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）系炭素繊維またはピッチ系炭素繊維が挙げられる。炭素繊維のフィラメント数は、任意の適切なフィラメント数が選択され得る。１０００本〜３０００本が好ましい。

Ｃ．その他の層
本発明のスピーカー振動板は、好ましくは、上記樹脂層と上記表面材との間に接着層を備える。表面材と樹脂層との密着性が向上し得、エネルギーが伝わりやすく、応答に優れたスピーカー振動板を得ることができるからである。さらに、接着層を設けることで、剛性が向上し、大振幅においても変形がおこりにくくなり得る。前記接着層は、好ましくは、ホットメルト接着剤で形成される。後述の発泡工程において、ホットメルト接着剤が溶融して、表面材と樹脂層との接着を容易に達成し得るからである。ホットメルト接着剤としては、例えば、ウレタン系、ナイロン系、アクリル系、ポリブチレンテレフタレート等のエステル系等が挙げられる。

Ｄ．製造方法
本発明のスピーカー振動板は、例えば、スチロール用の成形機および発泡成形用金型を用いて加熱成形される。具体的には、金型のコア型（表側）および／またはキャビティー型（裏側）の内壁に沿うように上記表面材を配置し、金型内に上記樹脂で形成された予備発泡粒子を充填する。金型には蒸気孔が形成されており、所定の発泡条件で発泡成形する。このように、予め、金型に表面材を配置することにより、少ない工程でスピーカー振動板を得ることができる。上記接着層を設ける場合には、好ましくは、樹脂層が形成される側に予め接着層を積層した表面材を金型に配置する。生産性に優れるからである。発泡成形用金型は、任意の適切な形状を採用し得る。金型を所望の形状にすることにより、例えば、ダストキャップが一体化されたスピーカー振動板、ボイスコイル嵌合部が形成された振動板が得られ得る。

上記予備発泡粒子は、代表的には、上記樹脂と発泡剤とを含有する樹脂粒子を発泡させて得られる。樹脂粒子の形状は、任意の適切な形状が採用され得る。具体的には、ビーズ状、ペレット状、球状等が挙げられる。樹脂粒子の平均粒子径は、好ましくは０．５〜２０ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜２ｍｍである。樹脂粒子として、市販品を用い得る。市販品の具体例としては、株式会社カネカ製のカネパールＡＸ、カネパール ヒートマックスＨＭ等が挙げられる。

上記予備発泡倍率は、好ましくは１〜１５倍である。上記樹脂粒子の平均粒子径、予備発泡倍率および後述の発泡条件を適宜選択することにより、上記所望の密度、気泡の平均径および気泡密度を満足し得る。

上記発泡条件は、任意の適切な条件が採用され得る。加熱媒体としては、代表的には蒸気および／または空気が挙げられる。加熱媒体の温度は、好ましくは６０〜１２０℃、さらに好ましくは７０〜１１０℃である。加熱媒体の圧力は、好ましくは０．１〜３．０ｋｇ／ｃｍ^２、さらに好ましくは０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ^２である。最終的な発泡倍率は、好ましくは５〜４０倍、さらに好ましくは１０〜３０倍である。

本発明の別の局面によれば、スピーカーが提供される。このスピーカーは、所定の形状に成形された上記スピーカー振動板を備える。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、特に示さない限り、実施例中の部およびパーセントは重量基準である。

（予備発泡粒子の作製）
樹脂粒子（スチレン−アクリロニトリル共重合体、平均粒子径：０．１〜２ｍｍ、商品名：カネパールＡＸ、株式会社カネカ製）を５倍に予備発泡して、予備発泡粒子を得た。

（スピーカー振動板の成形）
スチロール用の成形機および発泡成形用金型を用いて、以下の要領で加熱成形した。
まず、コア型（表側）に、表面材として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）織布〔面密度：１６６ｇ／ｍ^２、織密度：縦１７本／ｉｎｃｈ×横１７本／ｉｎｃｈ、糸番手：１１００×１１００ｄｔｅｘ、撚りのない平織り、ＮＩ帝人商事製〕を配置した。キャビティー型（裏側）に、表面材として、アラミド不織布〔目付け６０ｇ／ｍ^２、商品名：テクノーラ、帝人製〕を配置した。ここで、両表面材の内側（樹脂層が形成される側）に、厚み５０μｍのホットメルト型接着剤フィルム〔商品名：サーモライト「２８１０」、ダイセルファインケム株式会社製〕を積層した。
次に、キャビティー型に上記で得られた予備発泡粒子を充填し、温度１００℃、圧力１．２ｋｇ／ｃｍ^２の蒸気で３０秒間加熱した後、冷却して、口径１６ｃｍ、厚さ５．０ｍｍのスピーカー振動板を得た。

キャビティー型に表面材を配置しなかったこと以外は実施例１と同様にして、口径１６ｃｍ、厚さ５．０ｍｍのスピーカー振動板を得た。

キャビティー型に、表面材として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）織布〔面密度：１６６ｇ／ｍ^２、織密度：縦１７本／ｉｎｃｈ×横１７本／ｉｎｃｈ、糸番手：１１００×１１００ｄｔｅｘ、撚りのない平織り、ＮＩ帝人商事製〕を配置したこと以外は実施例１と同様にして、口径１６ｃｍ、厚み５．０ｍｍのスピーカー振動板を得た。

コア型に、表面材として、アラミド不織布〔目付け６０ｇ／ｍ^２、商品名：テクノーラ、帝人製〕を配置したこと以外は実施例１と同様にして、口径１６ｃｍ、厚さ５．０ｍｍのスピーカー振動板を得た。

（比較例１）
コア型およびキャビティー型に表面材を配置しなかったこと以外は実施例１と同様にして、口径１６ｃｍ、厚さ５．０ｍｍのスピーカー振動板を得た。

得られたスピーカー振動板について、密度、ヤング率（Ｅ）および内部損失（ｔａｎδ）を通常の方法で測定した。また、これらの値を用いて、比弾性（Ｅ／密度）および剛性（Ｅ×厚みの３乗）を算出した。得られた結果を下記表１に示す。

表１から明らかなように、表面材を設けることで、優れたヤング率および内部損失をバランスよく有するスピーカー振動板を得ることができる。また、実施例１〜３の結果を比較すると、樹脂層の両側に表面材を設けることで、ヤング率がさらに向上することがわかる。表面材を設けることでヤング率が飛躍的に向上した。その結果、実施例１〜４のスピーカー振動板は、比較例１のスピーカー振動板に比べて比弾性にも優れていた。

得られたスピーカー振動板について、加熱寸法変化率を測定した。測定方法は、得られたスピーカー振動板を、各温度に設定した恒温槽で１６８時間保存した後、冷却して熱処理を行った。この熱処理前後における内径および外径の数点の寸法を測定し、式：（熱処理前の寸法−熱処理後の寸法）／（熱処理前の寸法）から加熱寸法変化率を算出した。得られた結果を下記表２に示す。

表２から明らかなように、各実施例のスピーカー振動板は比較例のスピーカー振動板に比べて、加熱寸法変化率が小さかった。このことから、各実施例のスピーカー振動板は、耐熱性に優れているといえる。また、各実施例のスピーカー振動板は、ボイスコイルの発熱等による動作不良を効果的に抑制し得る。通常、スピーカー振動板とボイスコイルは接着剤で固定されている。スピーカー振動板の加熱寸法変化率が大きいと、ボイスコイルの発熱によりスピーカー振動板が接着剤から剥離して動作不良の可能性がある。

実施例１および比較例１で得られたスピーカー振動板を用いたスピーカーの周波数特性を測定した。実施例１の結果を図１に、比較例１の結果を図２に示す。図１と図２の結果を比較すると明らかなように、実施例１のスピーカー振動板は、内部損失が優れていることに起因して歪みが減少しており、音質の改善が認められる。さらに、比弾性が高いため、比較例１のスピーカー振動板に比べて高域の伸びが優れていることがわかる。

本発明のスピーカー振動板は、軽量で、かつ、ヤング率と内部損失とのバランスに優れ、あらゆる用途の（すなわち、小口径、大口径を問わず）スピーカーに好適に用いられ得る。特に、大口径スピーカーに好適に用いられ得る。

本発明の実施例１のスピーカー振動板を用いたスピーカーの周波数特性を示すグラフであり。 比較例１のスピーカー振動板を用いたスピーカーの周波数特性を示すグラフである。

Claims (7)

1. 発泡構造を有する樹脂層の少なくとも片側に表面材を有し、
   該表面材が織布および／または不織布を含む、スピーカー振動板。
2. 密度が０．０１〜０．８ｇ／ｃｍ^３である、請求項１に記載のスピーカー振動板。
3. 前記樹脂層の発泡構造における気泡の平均径が１〜５００μｍである、請求項１または２に記載のスピーカー振動板。
4. 前記樹脂層がスチレン系樹脂を含有する、請求項１から３のいずれかに記載のスピーカー振動板。
5. 前記表面材を構成する織布または不織布が、ポリエチレンナフタレート繊維および／またはアラミド繊維で形成される、請求項１から４のいずれかに記載のスピーカー振動板。
6. 前記樹脂層と前記表面材との間に接着層を備える、請求項１から５のいずれかに記載のスピーカー振動板。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のスピーカー振動板を備える、スピーカー。
   
   
   

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