JPH01185098A - 疎蜜構造を有するガラス状硬質炭素質振動板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は全炭素質から成る音響機器用振動板の製造方法
に関する。詳しくは、本発明は、スピーカー用及びマイ
クロフォン用の振動板として、従来の振動板素材に比較
して軽さと弾性に冨んでおり、音の伝達速度が速く、し
かも剛性に優れているため外力による変形が少なく、音
の歪が小さく、かつ再生音域が広く、明瞭な音質を出す
ことが可能であり、ディジタルオーディオ時代に好適な
全炭素質音響機器用振動板の製造方法に関する。

（従来の技術） 一般に、スピーカー等の振動板としては、次の各条件を
満たすことが望ましい。

（１）密度が小さいこと。

（２）　　ヤング係数が大きいこと。

（３）縦波の伝播速度が大きいこと。

（４）振動の内部損失が適度に大きいこと、（５）外気
条件の変化に対して安定であり、変形や変質が無いこと
。

（６）製造方法が簡単で安価であること。

すなわち、広範な周波数帯域にわたって忠実に再生でき
る音域が広く、効率的であり、明瞭な音質を発現させる
ためには高剛性であって、外部応力によるクリープ等の
歪がなく、音の伝播速度が大きいことが要求される。

Ｖ−（Ｅ／ρ）１″ 〔但し、■：音速；Ｅ：ヤング係数；ρ：密度〕の式か
ら音速を高めるためには、密度が小さく、ヤング率の高
い素材が求められる。従来の振動板材料としては、紙（
パルプ）、プラスチック及びそれらの素材を基材として
、これにガラス繊維や炭素繊維を複合させたもの、アル
ミニウム、チタニウム、マグネシウム、ベリリュウム、
ボロン等の金属やそれらの金属の合金及び窒化物、炭化
物、硼化物等の素材を加工したものが使用されていた。

しかしながら、紙（パルプ）、プラスチック及びそれら
の複合素材等は、ヤング率と密度の比が小さく、従って
音速が遅（、特定のモードで分割振動を起こして、特に
高周波数帯域での周波数特性が著しく低下するので、明
瞭な音質を得ることが困難であり、その上温度、湿度等
の外的環境に左右され易く、素材の質的劣化や経時疲労
が発生して特性を低下させる等の欠点を有している。

一方、アルミニウム、チタニウム、マグネシウム等の金
属板を用いた場合は、紙やプラスチックに比べて音速が
速く、優れた性能を有するが、なおＥ／ρ値が小さく、
かつ振動の内部損失が小さいので、高周波数帯域におい
て、鋭い共振現象を生じたり、材質のクリープ等の経時
疲労が発生して特性を低下させる欠点があり、またベリ
リュウム、ボロンは優れた物理定数を有する理想的な材
料であり、これらを振動板に用いたスコーカ−やトウイ
ータ−は再生限界が可聴周波数帯域以上まで伸びている
ので、可聴帯域における信号を過渡現象なく正しく再生
でき、自然な音質を発現させることができる。しかしな
がら、これらの素材は、資源的に乏しく、極めて高価で
あって、ロール圧延とプレス成形による従来の振動板製
造法では実用性に乏しく　、Ｃ，Ｖ、Ｄ、、Ｐ、Ｖ、Ｄ
、等の高度な技術が要求される蒸着法に依らざるを得な
いので、加工費も極めて高価になり、また大型のスピー
カーの製造が困難である等の欠点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、従来の振動板材料の上記の欠点に鑑み
、炭素の持つ優れた物理特性を生かし、優れた音響特性
を有する振動板を工業的に安価に製造する方法を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本願発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究
の結果、熱硬化性樹脂を原料とし、これをフィルム状に
予備成形した後、振動板形状に賦形し、不活性ガス雰囲
気中で焼成することによって得られるガラス状硬質炭素
質音響機器用振動板の製造方法を発明し、特許出願した
（特開昭６ｌ−６５５９６）。この発明による振動板は
工業的にも安価に製造でき物理特性も優れたものである
が、本願発明者は、この振動板の物理特性をさらに向上
させるべく鋭意研究の結果、ヤング係数が大きいまま、
密度を小さくし、振動板の内部損失を大きくするために
は、密構造炭素からなる振動板中に疎構造である炭素多
孔体層を構築することが有益であることに着目して、疎
構造炭素層と密構造炭素層とが一体化した炭素振動板を
作成することで、ガラス状硬質炭素質音響機器用振動板
より音響特性の優れた振動板を発明するに至った。

本願発明者は、高硬度、高弾性率、高精度、高加工性を
有するガラス状炭素から成る密構造炭素層と密度を小さ
くし振動の内部損失を大きくするために重要な疎構造炭
素層とが一体化した複合炭素を任意の形状に賦形させる
べく創意工夫した。

次に、本発明の疎密構造を有するガラス状硬質炭素質振
動板製造方法について説明する。

まず不活性ガス雰囲気中での焼成によりガラス状密構造
炭素が得られるフィルムを作成する。これは熱硬化性樹
脂よりなるフィルムである。ここで使用する熱硬化性樹
脂としては、フラン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹
脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂樹脂等であるが
、賦形の自由度が高く、炭化に際して煩雑な前処理を行
うことを必要としないため、フルフリルアルコール／フ
ルフラール系、フルフラール／フェノール系、フルフラ
ール／エリア系等のフラン樹脂及び、レゾール系、ノボ
ラック系のフェノール樹脂又はそれらの混合樹脂が好ま
しい。

次に、不活性ガス雰囲気中での焼成により、ガラス状疎
構造炭素が得られる打機多孔体フィルムを作成する。こ
れは有機物質粒子の粒子間に点接着を生じさせたことよ
り成る有機物質多孔体フィルムである。

ここで使用する有機物質粒子は、塩素化ビニル、ポリア
クリロニトリル、ポリジビニルアルコール、ポリフェニ
レンエーテル、ポリジビニルベンゼン等の粒子、フラン
、フェノール、ビスヤレイミド・トリアジン等のモノマ
ー又は初期縮合体を熱変形可能な程度まで硬化したもの
を粉砕した粒子、トラガントガム、アラビアガム、Ｉ！
ｍの如き縮合多環芳香族を分子の基本構造内に持つ天然
高分子粒子、石油アスファルト、コールタールピンチ、
合成樹脂等の乾留ピッチを３００〜５００℃で熱処理し
、低分子化合物を溶剤で除去したものを粉砕した粒子の
うち１種又は２種以上の混合物である粒子である。

次に、密構造フィルムと疎構造用フィルムとを積層接合
する。これは、熱融着もしくは、不活性ガス雰囲気中で
の焼成により高い炭素残査を残す液状組成物を用いての
接着により、積層一体化フィルムを得るものである。こ
こでの液状組成物は、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニ
トリル等の熱可塑性樹脂、フェノール、フラン等の熱硬
化性樹脂、トラガントガム等の天然高分子物質、ピッチ
類等の組み合わせよりなり、常温で液状を呈さないもの
は、その樹脂の初期縮合物や溶剤に溶解したものを使用
する。得られた積層フィルムを熱間プレス成形法、真空
成形法、プロー成形法等により所望の振動板の形状に成
形する。

脱型した生成形体は、エアーオーブン中で加熱すること
で含有する溶剤及び可塑剤を揮発させると同時に、架橋
反応を完了させ、その後の加熱によっても変形しない焼
成前駆体となる。これを窒素ガス又はアルゴン等の不活
性ガス雰囲気中で５００℃以上、好ましくは１０００〜
１５００　”Ｃまで加熱し、必要に応じて２５００　’
ｃ以上に加熱して焼成体を得る。

このようにして得られた疎密構造を有するガラス状硬質
炭素質振動板は、賦形時の形状を精度高く維持すると共
にガラス状炭素材料の機能特性を最高度に発揮する。

（実施例） 以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発
明は、実施例によって限定されるものではない。

実ＡＩ　（＋ｌＩ　　１ フルフリルアルコール／フルフラール初期Ｎ　合物（日
立化成■製ＶＦ３０２）１００重量％に対して硬化剤と
してＰ−）ルエンスルフォン９５０％メタノール液を４
重量％添加し、十分攪拌した後、ドクターブレードを存
するコーターにより４０μｍ厚の可塑性を有する密構造
フィルムを作成した。一方、塩素化塩化ビニル樹脂粉末
（−日本カーバイド製）を平板容器中にパイブレーク−
を用いて投入後１８０°Ｃ加熱オーブン中で保持するこ
とで６０μｍ厚の点融着により成る多孔体フィルムを得
た。

次に、密構造フィルム−多孔フィルム−密構造フィルム
の順に積層して積層フィルムを得た。この時、フルフリ
ルアルコール／フルフラール初期縮合物を接合剤として
用いた。得られた積層フィルムを真空成形機を用いて直
径５０ｍｍのドーム状に賦形、金型中で１８０℃まで加
熱し、予備硬化させた後、脱型した。次に、この成形体
をエアーオーブン中で２５０℃まで加熱処理し、完全硬
化した後窒素ガス雰囲気の焼成炉中で１０００℃まで焼
成し、疎密構造を有するガラス状硬質炭素質振動板を得
た。得られた振動板は、膜厚７０μｍ直径４０ｍｍであ
った。又物理特性は、密度１．１０ｇ／ｃｍ”ヤング率
７４ＧＰａ、音速８２００ｍ／秒、内部損失ｊａｎ　δ
０．０６であった。

土較斑−上 実施例１での密構造フィルムのみからなる振動板を作成
焼成し得たガラス状硬質炭素質振動板の物理特性は密度
１．４０　ｇ／ｃｍ３、ヤング率７５ＧＰａ、音速７３
００ｍ／秒、内部損失ｔａｎ　δ０．０３であった。

この実施例１と比較例１とから、内部に多孔層の存在す
る疎密構造を有するガラス状硬質炭素質振動板がより物
理特性の優れることが判った。

災施１ ノボラック系フェノール樹脂（−群栄化学工業製ＰＳ−
１３７０８５重量％に対して、ＰＧ八−４５００１５重
量％の混合物）を、Ｔ型ダイス使用の押し出し成形機に
投入、膜厚４００μｍの可塑性を有する密構造フィルム
を作成した。一方、粉砕した精製トラガントガム粉末９
６重量％、精製水４重量％をヘンシェルミキサーに投入
、分散混合した後、湿粉をパイブレーク−を用い平板容
器中に投入後、１１０℃オーブン中で水を蒸発後１８０
”Ｃオーブン中で加熱し、６００μｍ厚みの多孔フィル
ムを得た。次に、密構造フィルム−多孔フィルム−密構
造フィルムの順に積層し積層フィルムを得た。ここで接
合剤として実施例１と同じ液状組成物を用いた。得られ
た積層フィルムを真空成形機を用いて、直径３５ｃｍの
ドーム状に賦形、金型中で１８０℃まで加熱し、硬化さ
せた後脱型した。

次に、この成形体を２３０　”ｃまで加熱処理した後、
窒素ガス雰囲気の焼成炉中で１ｏｏｏ℃まで焼成し、疎
密構造を有するガラス状硬質炭素質振動板を得た。

得られた振動板は、膜厚１０００μｍ直径２６ｃＩ１１
であった。又物理特性は、密度１．０’　９　ｇ／ａｍ
３、ヤング率６４ＧＰａ、音速７４００ｍ／秒、内部損
失ｊａｎ　６０．０８であった。

ル較聞−又 実施例２での密構造フィルムのみからなる振動板を作成
焼成して得たガラス状硬質炭素質振動板の物理特性は、
密度１．３７　ｇ／ｃｍ３、ヤング率６２ＧＰａ、音速
６７００ｍ／秒、内部損失ｔａｎ　δ０６０４であった
。

この実施例２と比較例２とでも内部に多孔層の存在する
疎密構造を有するガラス状硬質炭素質振動板がより物理
特性の優れることが判った。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）不活性ガス雰囲気中での焼成により高硬度不通気
   性を有するガラス状密構造炭素が得られる熱硬化性樹脂
   からなるフィルムと不活性ガス雰囲気中での焼成により
   ガラス状疎構造炭素が得られる有機多孔体のフィルムと
   を積層一体化した所望の厚さを有する複合フィルムを設
   計された振動板形状に賦形した後、加熱空気中で処理し
   、硬化反応を進行させ熱変形を示さない硬化体とし、不
   活性ガス雰囲気中で焼成することからなる疎密構造を有
   するガラス状硬質炭素質振動板の製造方法。
2. （２）該熱硬化性樹脂は、フルフリルアルコール樹脂、
   フルフリルアルコール／フルフラール共縮合樹脂、フル
   フラール／フェノール共縮合樹脂等のフラン樹脂、レゾ
   ール系、ノボラック系等のフェノール樹脂、キシレン樹
   脂、トルエン樹脂、レゾールシノール樹脂等から選ばれ
   る第１項に記載の疎密構造を有するガラス状硬質炭素質
   振動板の製造方法。
3. （３）該有機多孔体は、塩素化塩化ビニル、ポリアクリ
   ロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエ
   ーテル、ポリジビニルベンゼン等の熱可塑性樹脂の粒子
   、フラン樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド・トリ
   アジン樹脂等の熱硬化性樹脂のモノマー又は初期縮合体
   を熱変形可能な程度まで硬化させたものを粉砕した粒子
   、トラガントガム、アラビアガム、糖類の如き縮合多環
   芳香族を分子の基本構造内に持つ天然高分子粒子、又は
   前記には含まれない縮合多環芳香族を分子の基本構造内
   に持つ合成高分子粒子のうち、直径又は最大辺が２ｍｍ
   以下であり、かつ粒子の９０％以上の直径又は最大辺が
   ３０μｍ以上である粒子の一種又は二種以上の混合物粒
   子を加熱による溶融又は溶剤による溶解によってその表
   面層を溶かし点接着を生じさせて粒子同士を結合させた
   のち、不融化処理を行うことよりなる第１項に記載の疎
   密構造を有するガラス状硬質炭素質振動板製造方法。
4. （４）該積層一体化は、高い炭素残査を残す有機高分子
   物質の一種又は２種以上の混合物に、必要に応じて、溶
   剤を添加した液状組成物を用いて接着することよりなる
   第１項に記載の疎密構造を有するガラス状硬質炭素質振
   動板の製造方法。
5. （５）該焼成は５００℃以上の温度で行なわれる第１項
   に記載の疎密構造を有するガラス状硬質炭素質振動板の
   製造方法。