(57)【要約】【課題】  合成樹脂を用いた回転成形技術により樹脂の配向方向を制御して、薄くて軽量であるにも係わらず機械的強度が高い円錐状成形品を安価に量産することができる円錐状成形品の製造方法を提供し、特に比弾性率Ｅ／ρを高くし、内部損失を大きくして音響特性に優れたスピーカ用振動板を提供する。【解決手段】  薄肉の円錐若しくは円錐台を有する回転対称形の円錐状成形品３を成形するキャビティを備えるとともに、該円錐状成形品の頂部に対応する頂部に溶融樹脂の注入部４を有する成形型１を用い、溶融樹脂を前記キャビティに充填すると同時に、あるいは充填される段階、さらには充填完了直後に、円錐状成形品における成形型の内側部および外側部の少なくとも一方を円周方向に回転させて、樹脂の分子配向に母線方向と円周方向の両方の成分を持たせた。液晶ポリマーでスピーカ用振動板を成形すると最適である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉の円錐若しくは円錐台を有する回転対称形の円錐状成形品の製造方法であって、前記円錐状成形品を成形するキャビティを備えるとともに、該円錐状成形品の頂部に対応する頂部に溶融樹脂の注入部を有する成形型を用い、溶融樹脂を前記キャビティに充填すると同時に、あるいは充填される段階、さらには充填完了直後に、円錐状成形品における成形型の内側部および外側部の少なくとも一方を円周方向に回転させて、樹脂の分子配向に母線方向と円周方向の両方の成分を持たせたことを特徴とする円錐状成形品の製造方法。
【請求項２】
射出成形により前記成形型の注入部からキャビティに溶融樹脂を充填する請求項１記載の円錐状成形品の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂が、熱可塑性芳香族ポリエステル系の液晶ポリマーである請求項１又は２記載の円錐状成形品の製造方法。
【請求項４】
前記円錐状成形品は、円錐部と、該円錐部の頂部を塞ぎ成形型の回転中心に対して交差する閉塞部と、前記円錐部の底部に半径方向外方へ向いたフランジ部を有してなる請求項１〜３何れか１項に記載の円錐状成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４何れか１項に記載の円錐状成形品の製造方法によって成形した円錐状成形品を用い、該円錐状成形品の一部を切除してコーン形状としたスピーカ用振動板。
【請求項６】
請求項４記載の円錐状成形品の製造方法によって成形した円錐状成形品を用い、該円錐状成形品の閉塞部とフランジ部を切除してコーン形状としたスピーカ用振動板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合成樹脂製で配向を制御した円錐状成形品の製造方法およびそれによるスピーカ用振動板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイナミック型スピーカの振動板には、分割振動や共鳴による固有振動が少ないこと、変換効率が良いことが求められる。このため、振動板には、比弾性率Ｅ／ρ（Ｅ：ヤング率、ρ：密度）がなるべく大きく、高音域の周波数特性を滑らかにするために適度に内部損失が大きい材料、つまり硬くて軽い素材が使われる。また、経年劣化が少ないことも重要である。これら全てを高い次元で満たす材料を求めるのは容易でない。
【０００３】
従来からスピーカ用振動板として、主にコーン紙が用いられている。Ｅ／ρを大きくする目的で、紙パルプにカーボン繊維やバイオセルロースなど、複数の素材を混ぜた複合材を用いて成形されている。また、ポリエステル、アラミド、ポリプロピレンなどの合成樹脂材料も紙系振動板の比弾性率の改善手段として利用されるようになり、これらの材料はハニカム構造や他の物質に張り合わせて利用され、主に低音〜中音用ユニットに使われる。また、金属製の振動板も利用され、特にベリリウム製の振動板は特性に優れている。一般的に金属は紙に比べ比重が重く、比弾性率は優れているが内部損失が小さいため主に高音用ユニットに使われている。
【０００４】
特許文献１には、熱可塑性芳香族ポリエステル系の液晶ポリマーを素材として、内部に液晶ポリマーの配向を有するスピーカ振動板が開示されている。そして、スピーカ振動板の製造方法として、熱可塑性芳香族ポリエステル系の液晶ポリマーを含む材料を、前記液晶ポリマーが液晶化する温度以上の温度で加熱溶融し、この加熱溶融された材料に所定の圧力を加えながら、該液晶ポリマーが固化する領域で所定の温度に維持されている成形型に注入し、内部に該液晶ポリマーの多層配向層を成形する点が開示されている。ここで、中央に注入部を有し、成形部は円錐台形状である成形型を用いて射出成形により成形する。
【０００５】
液晶ポリマーは、僅かの剪断力で分子配向する特性を有し、その配向性が高いため分子配向方向には強いが、分子配向方向に対して直交する方向には弱くなって、薄くすると割れやすくなるという欠点がある。そこで、特許文献２では、液晶ポリマーを用いてスピーカ用振動板を成形する際に、金型表面に蛇行形状の溝を部分的に形成することによって、液晶ポリマーの流動の方向が金型表面で蛇行し、液晶ポリマーの配向が蛇行することで、強度を向上させる点が開示されている。
【０００６】
尚、特許文献３、４には、溶融樹脂が金型内に射出充填すると同時に、あるいは、充填される段階、更には充填完了直後に、回転制御装置を具備した回転手段により円周方向に回転する金型の内側部および外側部の少なくとも一方が回転する角度、回転速度、回転トルクおよび回転開始時間を制御する手段を有する円筒形状の射出成形品の製造方法が開示されている。それによって得られた円筒形状成形品は、樹脂が円周方向に配向されているので、機械的強度が高くなり、成形品の部位による強度のバラツキが無くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平４−３９２７９号公報
【特許文献２】特開平４−７７０９５号公報
【特許文献３】特許第２５３７１３１号公報
【特許文献４】特許第３１８５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、合成樹脂を用いた回転成形技術により樹脂の分子配向方向を制御して、薄くて軽量であるにも係わらず機械的強度が高い円錐状成形品を安価に量産することができる円錐状成形品の製造方法を提供し、特に比弾性率Ｅ／ρを高くするとともに、内部損失を大きくして音響特性に優れたスピーカ用振動板を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前述の課題解決のために、薄肉の円錐若しくは円錐台を有する回転対称形の円錐状成形品の製造方法であって、前記円錐状成形品を成形するキャビティを備えるとともに、該円錐状成形品の頂部に対応する頂部に溶融樹脂の注入部を有する成形型を用い、溶融樹脂を前記キャビティに充填すると同時に、あるいは充填される段階、さらには充填完了直後に、円錐状成形品における成形型の内側部および外側部の少なくとも一方を円周方向に回転させて、樹脂の分子配向に母線方向と円周方向の両方の成分を持たせたことを特徴とする円錐状成形品の製造方法を構成した（請求項１）。
【００１０】
ここで、射出成形により前記成形型の注入部からキャビティに溶融樹脂を充填することが好ましい（請求項２）。
【００１１】
そして、前記樹脂が、熱可塑性芳香族ポリエステル系の液晶ポリマーであることがより好ましい（請求項３）。
【００１２】
具体的には、前記円錐状成形品は、円錐部と、該円錐部の頂部を塞ぎ成形型の回転中心に対して交差する閉塞部と、前記円錐部の底部に半径方向外方へ向いたフランジ部を有してなることが好ましい（請求項４）。
【００１３】
そして、前述の円錐状成形品の製造方法によって成形した円錐状成形品を用い、該円錐状成形品の一部を切除してコーン形状としたスピーカ用振動板を製造した（請求項５）。
【００１４】
ここで、頂部に成形型の回転中心に対して直交した円錐台面と、底部に半径方向外方へ向いたフランジ部を有してなる円錐状成形品を用い、該円錐状成形品の閉塞部とフランジ部を切除してコーン形状としたスピーカ用振動板を製造した（請求項６）。
【発明の効果】
【００１５】
以上にしてなる本発明の円錐状成形品の製造方法によれば、薄肉の円錐若しくは円錐台を有する回転対称形の円錐状成形品の製造方法であって、前記円錐状成形品を成形するキャビティを備えるとともに、該円錐状成形品の頂部に対応する頂部に溶融樹脂の注入部を有する成形型を用い、溶融樹脂を前記キャビティに充填すると同時に、あるいは充填される段階、さらには充填完了直後に、円錐状成形品における成形型の内側部および外側部の少なくとも一方を円周方向に回転させて、樹脂の分子配向に母線方向と円周方向の両方の成分を持たせたので、円錐状成形品の円錐形状部分の樹脂の分子配向がねじれ、それにより薄肉に成形しても十分な機械的強度を備え、成形品の部位による特性の不均一性が無くなり、形状安定性にも優れている。ここで、「分子配向のねじれ」とは、分子配向が円錐状成形品の母線方向に対してある角度を有していることをいう。
【００１６】
また、熱可塑性芳香族ポリエステル系の液晶ポリマーを用いた場合、成形時の流動性に優れているので、薄い成形品を容易に成形することができ、また僅かの剪断力によって一方向に配向させることができ、樹脂の分子配向に母線方向と円周方向の成分を持たせたので、薄くても機械的強度が高く、また弾性率も高い成形品を得ることができる。
【００１７】
そして、前述の円錐状成形品の製造方法によって成形した円錐状成形品を用い、該円錐状成形品の一部を切除してコーン形状とすると、薄くて強度の高いスピーカ用振動板を製造することができる。特に、液晶ポリマーを用いて製造すると、薄くて軽量に成形しても、Ｅ／ρが高く、内部損失が大きいので、音響特性に優れたスピーカ用振動板を製造できる。
【００１８】
ここで、円錐部と、該円錐部の頂部を塞ぎ成形型の回転中心に対して交差する閉塞部と、前記円錐部の底部に半径方向外方へ向いたフランジ部を有する円錐状成形品を用い、該円錐状成形品の閉塞部とフランジ部を切除してコーン形状としたスピーカ用振動板を製造すると、円錐状成形品の機械的性質が安定した円錐状部分のみを使うことができるので、更に音響特性に優れたスピーカ用振動板を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の円錐状成形品の製造方法に使用する成形型の簡略断面図である。
【図２】成形型から取り出した円錐状成形品の斜視図である。
【図３】同じく円錐状成形品の断面図である。
【図４】本発明で成形した円錐状成形品の樹脂の配向方向を示す説明用斜視図である。
【図５】スピーカ用振動板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の詳細を実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の円錐状成形品の製造方法で採用した回転成形技術を用いる成形型を示し、図２及び図３はそれによって成形した円錐状成形品を示し、図中符号１は成形型、２はキャビティ、３は円錐状成形品をそれぞれ示している。
【００２１】
本発明は、薄肉の円錐若しくは円錐台を有する回転対称形の円錐状成形品の製造方法であって、前記円錐状成形品を成形するキャビティを備えるとともに、該円錐状成形品の頂部に対応する頂部に溶融樹脂の注入部を有する成形型を用い、溶融樹脂を前記キャビティに充填すると同時に、あるいは充填される段階、さらには充填完了直後に、円錐状成形品における成形型の内側部および外側部の少なくとも一方を円周方向に回転させて、樹脂の分子配向に母線方向と円周方向の両方の成分を持たせたことを特徴とする。
【００２２】
ここで、射出成形により前記成形型１の注入部４からキャビティ２に溶融樹脂を充填する射出成形により前記円錐状成形品３を成形する。
【００２３】
具体的には、前記成形型１は、図１に示すように、回転対称形の内側金型５と、該内側金型５を回転可能に保持する金型本体６と、前記内側金型５と金型本体６の端面とでキャビティ２を形成する外側金型７を有している。そして、前記内側金型５は、前記金型本体６に対してラジアル軸受８と軸方向への移動規制部９とで定位置で回転可能に内挿され、前記円錐状成形品３の内面を形成する先端部の内側成形面が前記金型本体６の端面から突出し、更に基端部には回転手段１０が設けられている。また、前記外側金型７は、前記円錐状成形品３の外面を形成する外側成形面を備え、前記金型本体６の端面に接合して前記キャビティ２を構成している。また、前記金型本体６の端面から離型して円錐状成形品３を取り出せるようになっている。前記注入部４は、前記外側金型７の外面から外側成形面に貫通するように形成している。尚、前記金型本体６の端面から前記円錐状成形品３を押し出すためのエジェクターピン１１が出没可能に設けられている。
【００２４】
本実施形態では、前記円錐状成形品３は、図２及び図３に示すように、円錐部１２と、該円錐部１２の頂部を塞ぎ内側金型５の回転中心に対して交差する閉塞部１３と、前記円錐部１２の底部に半径方向外方へ向いたフランジ部１４を有する形状とした。ここで、前記閉塞部１３は、内側金型５の回転中心に対して直交する円錐台面とした。また前記閉塞部１３の中心に突出したスプルー１５は前記注入部４に対応する部分である。前記外側金型７の注入部４から溶融樹脂を充填すると、先ず閉塞部１３に放射状に広がり、それから円錐部１２を同じく放射状に拡がって底部へ流れ、最後にフランジ部１４を満たすようになる。溶融樹脂を均一にキャビティ２内に充填するには、前記円錐状成形品３の回転中心を鉛直方向に向けた配置にすることが好ましいが、水平方向に向けた配置しても良い。
【００２５】
そして、溶融樹脂が成形型１のキャビティ２内に射出充填すると同時に、あるいは、充填される段階、更には充填完了直後に、前記回転手段１０により前記内側金型５を円周方向に回転させ、樹脂の分子配向方向に円周方向の成分を持たせる。ここで、前記内側金型５を回転させる際に、その回転角度、回転速度、回転トルクおよび回転開始時間を制御することによって、分子配向方向の円周方向の成分の大きさ（ベクトル）を制御する。前記成形型１には、前述の分子配向制御手段も備えているものとする。この回転成形技術そのものは公知である。
【００２６】
本実施形態では、前記回転手段１０は、前記内側金型５の基端部にピニオン１６を固定し、該ピニオン１６と図示しない駆動モータのピニオンとにタイミングベルト１７を巻回して、回転制御する構造としているが、スプロケットとチェーン駆動、歯車駆動などの他の回転手段を用いることも可能である。また、本実施形態では、コアとなる前記内側金型５を回転させたが、前記外側金型７を回転させることも可能である。また、前記内側金型５と外側金型７の両方を、回転差を設けて回転させることも原理的には可能である。
【００２７】
このように、前記円錐状成形品３を成形時に、前記内側金型５を図１のＲ方向に回転させると、前記注入部４から充填された溶融樹脂は、内側金型５の内側成形面に連れ周って図４に示すように流動方向がねじれる。一般的に樹脂は流動方向に分子鎖の分子配向方向Ｐが向く傾向がある。図４には、前記円錐状成形品３の円錐部１２の分子配向方向Ｐが、母線方向と円周方向の成分を持つようにした例を示している。前記内側金型５の回転に際して、回転角度、回転速度あるいは回転トルクをより大きくすると、分子配向方向Ｐの円周方向の成分が増える。
【００２８】
そして、前記樹脂として、熱可塑性芳香族ポリエステル系の液晶ポリマーを用いる。液晶ポリマーは、緻密な結晶構造により高剛性化が可能であり、また液晶特有の高流動性により薄肉化、軽量化が図れる。そして、液晶ポリマーは、溶融時に分子の絡み合いが少なく、僅かな剪断力を受けるだけで一方向に分子配向する性質を有し、液状でありながら結晶の性質を示す。そして、冷却・固化するとその状態が安定して保たれる。つまり、成形時に分子鎖は流動方向に分子配向し、あたかも自ら自分自身を補強しているような補強効果を生じ、極めて高い強度と弾性率（ヤング率）が得られる。また、弾性率が高いにもかかわらず、非常に優れた振動吸収特性を示すことが知られている。
【００２９】
そして、回転成形技術によって、液晶ポリマーの分子配向方向が円周成分を有するようになり結晶配向を強化でき、更に高速射出成形による更なる分子配向強化と薄肉化を達成できる。
【００３０】
本実施形態で用いた前記液晶ポリマーは、シベラス  Ｌ３０４  Ｍ３５（東レ株式会社の商品名）である。成形条件は、樹脂温度３５０℃、金型温度１５０℃、射出時間０．３秒、冷却時間５秒である。円錐状成形品（円錐部１２）の寸法は、外径１２０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍであり、分子配向のねじれ角αは１５°である。ここで、ねじれ角αとは、図４において、母線方向Ｂと分子配向の接線方向とのなす角度である。
【００３１】
ねじれ角αがない場合（通常の射出成形）、成形は可能であったが、分子配向方向（流動方向）と垂直方向（円周方向）の強度が弱く、容易に割れた。それに対して、ねじれ角αを設けた成形品は、割れなかった。ここで、成形品からサンプル（幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を切り出し、引っ張り試験を行った。その結果、弾性率は、ねじれ角αが０のものは１３ＭＰａであるのに対し、ねじれ角αが１５°のものは２２ＭＰａとなり、約１．７倍に増加した。
【００３２】
そして、図５に示すように、前述の製造方法によって成形した円錐状成形品３を用い、該円錐状成形品３を加工してコーン状に成形してなるスピーカ用振動板１８を製造した。具体的には、図５に示すように、前記円錐状成形品３の閉塞部１３とフランジ部１４を切除してコーン形状としたスピーカ用振動板を製造する。そして、図示しないが、前記スピーカ用振動板１８の外周にはエッジ部材を接着するとともに、中央部にはボイスコイルとセンターキャップを接着し、それらをマグネットとともにフレームに取付けてダイナミック型スピーカを製造する。
【００３３】
このように、液晶ポリマーを用いて回転成形技術により、円錐部１２の分子配向方向Ｐに母線方向と円周方向の両方の成分を持たせてねじれさせることにより、従来の液晶ポリマー製のスピーカ振動板に無い高いＥ／ρを達成でき、高い生産性（射出成形）によるコスト低減化を図れるのである。比弾性率が高くなると、振動板内部を伝わる音速が速くなり、音響特性に優れたスピーカになる。更に、成形条件の制御や熱間プレスによる複雑形状を成形品に賦形し、あるいは内部損失を向上させるために充填材を付加することで、Ｅ／ρ及び内部損失の大きさにおける設計の自由度が高くなり、もって各使用音域に最適な振動板を提供できるようになる。
【００３４】
熱可塑性芳香族ポリエステル系の液晶ポリマーの他に、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタアクリレート、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などを用いることも可能である。
【００３５】
更に、前述の合成樹脂には、音響特性を改善させるための充填材を適宜充填することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  成形型
２  キャビティ
３  円錐状成形品
４  注入部
５  内側金型
６  金型本体
７  外側金型
８  軸受
９  移動規制部
１０  回転手段
１１  エジェクターピン
１２  円錐部
１３  閉塞部
１４  フランジ部
１５  スプルー
１６  ピニオン
１７  タイミングベルト
１８  スピーカ用振動板
Ｒ  回転方向
Ｐ  分子配向方向
Ｂ  母線方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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