JP2710830B2 - 音響用振動系部材 - Google Patents

音響用振動系部材

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は樹脂フィルムにより成型される音響用振動系
部材に係り、特にスピーカ用、マイクロフォン用の振動
板、スピーカ用センターキャップ及びスピーカ用サスペ
ンションの材質の改良とその改良された部材に関するも
のである。
[従来の技術] 音響用振動系部材としては、振動板、ボイスコイルボ
ビン、センターキャップ、サスペンション(エッジ、ダ
ンパー等)を指称するが、振動板についてみると、周知
の如くパルプによる場合の量産の困難性や材質上におけ
る欠点等を補うため、近時は樹脂フィルムを成型したも
のが用いられており、ポリエステル、ポリプロピレン、
ポリエーテルサルファン、ポリイミド等のフィルムを所
定の形状に熱成型加工している。
一方、従来の一般的なフィルムの熱成型加工法につい
てみると、真空成型法と金型成型法等があり、真空成型
法は熱可塑性フィルムを成型する手段として採用されて
おり、周知の如く、フィルムを融点付近まで加熱してフ
ィルムが軟化した時点で真空力により吸引し、軟化フィ
ルムを金型に密着させて成型するものである。
しかし、従来使用されているこれらの樹脂フィルムに
おいては次のような欠点があった。
即ち、上記した従来のフィルムは音の伝搬速度(以下
「音速」と記す)の速いものが少なく、しかも内部損失
(以下「tanδ」と記す)が少なく使用周波数帯域にお
いて共振しやすいため、特性を悪化させるものが多い。
また、tanδの大きいポリプロピエンフィルム等を使
用することが多いが、tanδの大きいものは音速が遅
く、高域再生限界周波数が低い欠点を有する。なお、ポ
リプロピレンフィルムは耐熱性に劣るという問題もあ
る。
因みに、従来例における所謂、高性能フィルムと称せ
られているポリイミドフィルム(以下「PIフィルム」と
記す)、ポリフェニレンサルファイドフィルム(以下
「PPSフィルム」と記す)等の音速及びtanδは次の通り
である。
PIフィルムA 音速 2200m/sec. tanδ 0.015 PIフィルムB 音速 1700m/sec. tanδ 0.018 PPSフィルム 音速 1900m/sec. tanδ 0.010 そこで我々は先に、600Kg/mm2以上の引張弾性率を有
する実質的にパラ配向性の芳香族ポリアミドフィルムを
提案した(特公昭57−17886号公報、特開昭62−37124号
公報、特開昭62−174129号公報等)。
ところが、一般に高性能(耐熱性)フィルムと総称さ
れているフィルム(例えば、上記PIフィルム等)や我々
が先に提案した実質的にパラ配向性の芳香族ポリアミド
フィルムは、その融点が550゜Cの分解点よりもさらに
高温側にあるといわれ、これらのフィルムを加熱するに
は現状の加熱方法では極めて効率が悪く、このような性
質を有するフィルムを加熱しても軟化せず真空成型法は
極めて困難である。
従って、他の成型手法として、成型材料(フィルム)
のプレス変形が期待できる金型成型法で成形することが
試みられており、PIフィルム等はガラス転移点が180゜
C〜250゜C付近であって、比較的容易に加熱可能な温
度範囲であることから、金型温度を適切に設定すると材
料変形抵抗が著しく低下して成型が容易になり、PIフィ
ルム等はこの成型方法で製品化されている。
また、芳香族ポリアミドポリマーからなるシート又は
フィルム等の材質やその有する性質は広範に及んでいる
が、金型成型等における従来例としては、実開昭57−11
9986号公報の実施例で示されているように、商品名ノー
メックスと称される芳香族ポリアミドシート(メタ配向
性の芳香族ポリアミドからなる繊維をチップ状にし、不
織布状態に加工したシート)等を100゜Cの熱湯中に6
分間以上浸漬した後、200゜C程度に加熱維持せしめた
金型にてコーン状にプレス成型した例がある。
しかし、上記したポリ−フェニレンテレフタルアミド
(以下PPTAフィルムと略称する)はガラス転移点をもた
ないし、前述のように融点は550゜Cの分解点以上であ
り、メタ配向性の芳香族ポリアミドからなる不織布(上
記商品名ノーメックス)やフィルム等と比べて強度及び
弾性比率が極めて高く伸度が低い。
従って、剛直度が極めて高く、プレス変形がしにくい
ことと、強制的に材料を延ばした場合に破断しやすい性
質をもち、熱金型成型は極めて困難とされており、実用
的に製品化されたものがなかった。実際上、200゜C程
度に加熱した金型(雄型、雌型)にてプレス成型して
も、脱型時に変形したり成型状態が不十分であったり、
或は、成型中のフィルムの破断や成型後の変形などが生
じ、歩留まり率が極めて悪く、実用化するには解決すべ
き点があった。
我々は先に、特開昭63−278491号公報に示すように、
実質的にパラ配向性の芳香族ポリアミドシートよりなる
振動板を提案し、それを成形する手法として、実施例で
は熱成型法以外の成型手段を提案したが、この手法の実
施例1、2においては、フィルムを所定の形状に裁断
し、重ね合わせた部分をエポキシ系樹脂で結合するもの
であった。
しかし、このように重ね合わせた部分を結合する手法
では振動板面方向に材料が不連続となるため、該材料の
優れた音響特性がその部分で一旦遮断され、音響特性の
劣るエポキシ系樹脂に音が伝わることや該接合部の形状
が複雑であることから、純然たる接着部以外に、ビリ付
き防止等の補強的な接着剤を塗布しなければならず、そ
の結果エポキシ系樹脂の塗布量が多くなり、この振動板
の物性はバインダーたるエポキシ系樹脂の物性(音速20
00〜2500m/sec.)に支配され、PPTAフィルム本来の優れ
た特性が減殺されてしまうおそれがある。しかも接合手
段に多くの工数を必要とするため量産性に欠ける、等の
難点がある。
また、上記特開昭63−278491号公報に示す実施例3
は、樹脂材料を円錐状の型枠の表面に流延し、所定の工
程を経て円錐状のシートを得、その項部をカットしてコ
ーン型振動板を得るものであるから、性能面では実施例
1、2よりも有利であるが、シートの厚さのコントロー
ルが困難であり、振動板としての強度が得難い等の問題
があった。
更に、特開平1−135297号公報及び実開平1−78496
号公報に、芳香族ポリアミドフィルムを音響部材として
使用する開示があるが、実施例に示された方向族ポリア
ミドは、密度の大きい特殊な塩素置換体であり、音速の
点で不満が残るものであった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の第1の目的は、上記した従来の音響用振動系
部材の欠点を解消し、パラ配向性の芳香族ポリアミドフ
ィルムを用いることにより、音速が極めて速く、しかも
内部損失が大きい音響用振動系部材を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] この課題を解決するために、本発明では、1.44Kg/cm3
以下の密度、600K/mm2以上の引張弾性率を有する実質的
にパラ配向性の芳香族ポリアミドよりなるフィルムを、
少なくとも250゜C以上に加熱した金型でプレス成型
し、プレス状態のままで適正温度まで金型を冷却した
後、脱型することにより、スピーカ用又はマイクロフォ
ン用の振動系部材を成型する。
振動系部材としては、振動板、センターキャップ、エ
ッジ部材等の単一部材を成型することができるのは勿
論、例えば、ボイスコイルボビンと振動板、振動板とセ
ンターキャップ、振動板とエッジ等のように、隣接すべ
き2以上の部品を一体成型することができる。
また、パラ配向性の芳香族ポリアミドフィルムを予め
接着剤で接着しておいてこれを熱成型することにより積
層構造の振動系部材を得ることもできる。
音響的に優れた特性を有しながら、適当な成型方法が
ないめ振動系部材としての用途が閉ざされていたパラ配
向性の芳香族ポリアミドフィルムで均一な製品を効率的
に製造することができ、これによって得られた振動系部
材は、音速が少なくとも300m/sec以上で、しかもtanδ
が0.03以上という優れた特性を備えたものとすることが
できる。
本発明において使用する樹脂フィルムは実質的にパラ
配向性の芳香族ポリアミドからなっている。パラ配向性
の芳香族ポリアミドとは、芳香環のパラ位又はこれに準
ずる位置をアミド基で連結した繰り返し構造の重合体を
指す。
一般にPPTAが最もよく用いられるが、成型性などを一
層改善する目的等で、例えば、4,4′−ジフェニレン、
1,4′−ナフタレン、1.5−ナフタレン、2,6−ナフタレ
ン、4,4′−ジフェニレンエーテル、3,4′−ジフェニレ
ンエーテルやこれらのハロゲン、アルキル、ニトロ等の
置換体で、p−フェニレン基を置き換えること、p−フ
ェニレン基に前記置換基を一部導入すること等が行われ
てもよい。また、ポリ(p−ベンズアミド)を用いるこ
とができる。
本発明で使用するフィルムは、600Kg/mm2以上のヤン
グ率を有し、しかもプレス成型で破断あるいは成型安定
度等の面から20%以上の伸度をもち、更に密度が1.44g/
cm3以下であるから音響特性に有利である。なお、表面
性や、成型性、特性の調整のために、ガラス繊維、カー
ボン繊維、カーボン粒子、カーボンウィスカー、タル
ク、シリカ、等のフィラーを添加してもよいし、発泡法
等の採用によってボイドを含有させてもよい。
本発明で使用する樹脂フィルムは、例えば、特開昭57
−17996号公報、特開昭62−37124号公報、特開昭62−17
4129号公報等において開示されている方法で製造するこ
とができる。
本発明の実施態様を第1図乃至第4図に基づいて説明
すると、第1図はスピーカの要部の断面図であり、図
中、1は振動板、2はボイスコイルボビン、3はエッジ
3aやダンパー3b等のサスペンション、4はセンターキャ
ップを示しており、これらが本発明の対象となる振動系
部材である。
[実 施 例] 実施例 1 実施例1はコーン型の振動板1を成型する例であり、
第2図に示すように、冷却媒体通路5a、6aがそれぞれ設
けられた雄型5と雌型6からなるプレス金型を使用し
て、雌型6を360゜C以上、雄型5を280゜C以上にそれ
ぞれ加熱し、厚さ約60μで、ヤング率1020Kg/mm2、伸度
34%、密度1.402g/cm3、音速3400/sec.、tanδ 0.038
のPPTAフィルム7を、プレススピード約15mm/sec.〜20m
m/sec.にてプレス成型した。
この実施例で使用されるPPTAフィルムは上記の加熱状
態にすると破断伸度が50%ほど増加するが、破断強度が
80%ほど低下するからプレススピードの選択は重要であ
り、また、プレス直後の成型状態は極めて脆弱な状態で
あるから、プレスしたままの状態で上記冷却媒体通路5
a、6aを介して冷却水を通し、金型5,6を80゜Cまで冷却
することにより該フィルムの強度を復元させる。即ち、
プレスしたままの状態の金型を冷却した後、金型を解放
すると上記フィルムが所定の振動板の形状に成型され、
脱型後トリミング加工して余分な部分を切除し、コーン
型の振動板1を得た。
得られた振動板の一部を切除して物性(音速、tan
δ)を測定したところ、成形前のフィルムの物性と比較
してそれほどの変化はみられなかった。
第2図に示す実施例はコーン型の振動板を製造する例
であるが、ドーム型の振動板の製造も可能であることは
勿論であり、また、第3図に示すように、振動板1、ボ
イスコイルボビン2、エッジ3a、ダンパー3b及びセンタ
ーキャップ4のうち、少なくとも2個以上の部品を上記
したプレス成型手段にて一体成型することも可能であ
る。
実施例 2 PPTAフィルムを2層以上に積層しての成型も可能であ
り、実施例2では、ヤング率1230Kg/mm2、伸度23%、密
度1.405g/cm3の2枚のPPTAフィルムを接着剤で接着して
積層した。接着剤の塗布は周知のコーティングマシンを
使用したが、これによって接着剤を極めて薄く且つ均一
にコーティングすることができ、従来例のように接着剤
の物性に左右されることがなく、接着剤の材質を考慮す
ることにより性能を向上させることができた。
この積層フィルムの物性は音速が3550m/sec.、tanδ
が0.045であって、音速を遅くすることなくtanδを大き
くすることができた。この積層品で振動板を成型した
後、一部を切除して物性(音速、tanδ)を測定したと
ころ、成型前の積層品の物性と比較してそれほどの変化
は見られなかった。
実施例 3 積層方法の他の例としては、所定の振動板形状に成型
した後、この成形品を積層してもよく、この一実施例と
して、ヤング率1200Kg/mm2、伸度24%、密度1.400g/cm3
のPPTAフィルムを用いて振動板形状に成型した2枚の成
形品の一方の片面にゴム系接着剤をスプレーにて塗布し
溶剤を揮発させた後、熱プレスにて熱再活性法で貼り合
わせた。この積層振動板の一部を切除し物性を測定した
ところ、音速3000m/sec.、tanδ0.075となり、音速が若
干遅くなったが、tanδを大きくすることができた。
なお、周知のごとく、フィルムの表面又は裏面に金属
等を蒸着させると物性が向上するから、この処理を施し
たフィルムで成型してもよく、或は成型後に蒸着しても
よい。
上記のように実施例1では振動板を成形したが、セン
ターカップ4、エッジ3aやダンパー3b等のサスペンショ
ンだけを作成してもよいことは勿論である。
ところで成型形状により成型温度条件等を変えること
は常套手段であるが、フィルムの厚さが25μ程度の場合
には、雄型5を250゜C付近に設定しても成型が可能で
ある。
第4図は実施例1によって得られた振動板を使用した
スピーカAと従来のPI樹脂フィルム製の振動板を使用し
た3インチ口径のスピーカBとの周波数比較特性図であ
り、本発明による振動板のスピーカAは高域において著
しく改善されていることが判明する。
[発明の効果] 本発明に係る音響用振動系部材によれば、パラ配向性
の芳香族ポリアミドのフィルムは、音速3000m/sec.以
上、tanδ 0.03以上であって、極めて音響特性に優れ
ており、振動板についてみると、従来の樹脂フィルム成
型による振動板に比して極めて高性能であり、特にtan
δが従来の樹脂フィルムよりも十分に大きいものが得ら
れるから、ボイスコイルボビンとの接合部、通常ネック
1nと称されている部分のスティフネスを大きくすること
ができる。
従って、特性上における高域再生周波数にピークが発
生しにくくなると共に、従来の樹脂フィルム製振動板よ
りも音速が速く、即ち、弾性率が高いため高周波数帯域
における撓み振動が削減されることから分割振動を防止
することができ、この帯域のフラットネスを得ることが
容易になり、第4図の比較特性図からも明らかなよう
に、特性を著しく改善することができた。
また、センターキャップだけを成型し、これを従来の
スピーカ振動板などに設置することにより音質の調整が
可能であり、更にサスペンションとして耐クリープ性が
極めて良好であることからハイパワー用のスピーカサス
ペンションに使用することが可能である。
製造方法は、基本的には従来使用されている樹脂フィ
ルム成型の手法で成型することができるから、極めて簡
便に量産することが可能であり、従って、従来の振動板
等の部材よりも高性能な部材を容易に製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はスピーカの振動系部材を説明するための要部の
断面図、第2図は本発明に係る製造法の実施例を示す工
程図、第3図は本発明に係る音響よう振動系部材の各種
の形態を示す半断面図、第第4図は実施例1によって得
られた振動板を使用したスピーカと従来の樹脂フィルム
製の振動板を使用したスピーカとの周波数比較特性図で
ある。 1:振動板、2:ボイスコイルボビン 3:サスペンション、3a:エッジ 3b:ダンパー、4:センターキャップ 5:雄型、6:雌型、5a、6a:冷却媒体通路 7:パラ配向性の芳香族ポリアミドフィルム
フロントページの続き (72)発明者 太田 秀平 東京都渋谷区渋谷2丁目17番5号 株式 会社ケンウッド内 (72)発明者 矢吹 裕二 宮崎県延岡市旭町6丁目4100番地 旭化 成工業株式会社内 (72)発明者 村岡 重光 宮崎県延岡市旭町6丁目4100番地 旭化 成工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−135297(JP,A) 特開 昭63−278491(JP,A) 特開 平1−140897(JP,A) 実開 昭59−84997(JP,U) 実開 昭63−5795(JP,U) 特公 昭58−57956(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1.44g/cm3以下の密度、600Kg/mm2以上の引
    張弾性率を有する実質的にパラ配向性の芳香族ポリアミ
    ドよりなるフィルムを所定形状に250゜C以上に加熱し
    た金型で熱圧成型してなる3000m/秒以上の音速、0.03以
    上のtanδを有する音響用振動系部材。
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DE1990629342 DE69029342T2 (de) 1989-07-05 1990-07-04 Verfahren zur Herstellung einer akustischen Membran
EP19900112769 EP0406832B1 (en) 1989-07-05 1990-07-04 Method of manufacturing an acustic diaphragm
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