(57)【要約】【課題】寸法変化や重量増加を防止し、適度な内部損失（tanδ）を有するスピーカー振動板及びその製造方法を提供する。【解決手段】ポリプロピレン樹脂とＰＡ（ポリアミド）１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を用いたスピーカー振動板１０により、上記課題を解決する。また、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を材料とし、射出成形により成形するスピーカー振動板１０の製造方法により、上記課題を解決する。ポリマーアロイ材の配合比率は、ポリプロピレン樹脂が７０質量％以上、且つ、ＰＡ１２樹脂が３０質量％以下で配合されていることが好ましい。ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートが、ＰＡ１２樹脂のメルトフローレートよりも大きいことにより、ポリプロピレン樹脂がスキン層１１を形成し、ＰＡ１２樹脂が内部層１２を形成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を用いたことを特徴とするスピーカー振動板。
【請求項２】
前記ポリマーアロイ材の配合比率は、前記ポリプロピレン樹脂が７０質量％以上、且つ、前記ＰＡ１２樹脂が３０質量％以下で配合されていることを特徴とする請求項1に記載のスピーカー振動板。
【請求項３】
前記ポリマーアロイ材が射出成形により成形されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピーカー振動板。
【請求項４】
前記ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートが、前記ＰＡ１２樹脂のメルトフローレートよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスピーカー振動板。
【請求項５】
繊維長が５ｍｍ以上であるパラ系アラミド繊維が４０質量％以下添加されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスピーカー振動板。
【請求項６】
ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を材料とし、射出成形により成形することを特徴とするスピーカー振動板の製造方法。
【請求項７】
前記ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートが、前記ＰＡ１２樹脂のメルトフローレートよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載のスピーカー振動板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカーに用いられるスピーカー振動板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカーは音声を発生するものであることから、スピーカーに設けられる振動板としては、高音速、低密度、高ヤング率、適度な内部損失（tanδ）、広ダイナミックレンジ等の性能が求められている。
【０００３】
電位音響変換器用振動板として、合成樹脂を成形したものが知られており、合成樹脂としてはポリプロピレンやポリアミド等が挙げられている（例えば、特許文献１参照）。また、スピーカー振動板として、比重が０．９１以上であり、且つ結晶化度が７０％以上である超高結晶性ポリプロピレンを含む成形材料を成形してなるスピーカー振動板の発明が開示されており、特に、成形材料が超高結晶性ポリプロピレンおよびナイロンのポリマーアロイを含む態様が開示されている（例えば、特許文献２参照）。このスピーカー振動板は、効果的に必要な物性（重量、弾性率、内部損失など）をバランスさせる材料等を提供することを目的としている。
【特許文献１】特開２００４−２７４６６１号公報（請求項１、請求項３等）
【特許文献２】特開平１１−７５２９０号公報（請求項１、請求項６等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、引用文献２に記載のスピーカー振動板の材料として用いられるナイロン樹脂は、一般に吸水性があるため、寸法変化や重量増加がおきやすい。そして、スピーカー振動板としては、高音速、低密度、高ヤング率、適度な内部損失（tanδ）、広ダイナミックレンジ等の性能をより安定して有するものが求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、特に寸法変化や重量増加を防止し、適度な内部損失（tanδ）を有するスピーカー振動板及びその製造方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を用いたことを特徴とするスピーカー振動板である。
【０００７】
上記課題を解決するための請求項６に記載の発明は、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を材料とし、射出成形により成形することを特徴とするスピーカー振動板の製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、スピーカー振動板及びその製造方法の実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態のスピーカー振動板を示す断面図であり、図２は、本実施形態のスピーカー振動板を成形する射出成形装置の断面図を示し、スピーカー振動板の製造工程を説明する図である。
【０００９】
（スピーカー振動板）
図１に示す本実施形態のスピーカー振動板１０は、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を用いたことを特徴とする。
【００１０】
ポリプロピレン樹脂は、密度が小さく、その剛性等がスピーカー振動板１０に適している。ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）は、一般にポリプロピレン樹脂と呼ばれるものを使用すれば、特に限定されないが、通常、平均分子量が１０，０００以上程度であり、メルトフローレート（ＭＦＲ）が３〜５０程度であり、密度が０．８８〜０．９２程度であり、融点が１２５〜１６０℃程度である。ポリプロピレン樹脂単独の内部損失（tanδ）は、１０〜５，０００Ｈｚの周波数帯域において、通常、０．０３５〜０．１２程度である。
【００１１】
ＰＡ１２樹脂は、ポリアミド１２樹脂の略であり、一般式は（―ＨＮ―（ＣＨ２）１１―ＣＯ―）ｎであらわされる。ＰＡ１２樹脂は、密度が小さく、内部損失が小さく、ポリアミド樹脂（ナイロン樹脂）の中でも吸水性が少ないため、スピーカー振動板１０に使用した場合に、水分を吸うことによる寸法変化や重量増加が少なく、これらの変化に伴い他の性質を変えてしまうことが防止される。ＰＡ１２樹脂は、一般にＰＡ１２樹脂またはポリアミド１２樹脂と呼ばれ、上記一般式を有する構成の化合物を使用すれば、特に限定されないが、通常、平均分子量が１０，０００以上程度であり、メルトフローレート（ＭＦＲ）が３〜９５程度であり、密度が１．０２〜１．０６程度であり、融点が１７２〜１７８℃程度である。ＰＡ１２樹脂単独の内部損失（tanδ）は、１０〜５，０００Ｈｚの周波数帯域において、通常、０．０１５〜０．０３程度である。
【００１２】
ＰＡ１２樹脂のメルトフローレートは、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートと異ならせることが好ましく、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートの方が大きいことが好ましい。ポリプロピレン樹脂２１のメルトフローレートの方が大きい場合、図２（Ａ）に示すように、ＰＡ１２樹脂２２よりも先にポリプロピレン樹脂２１が射出金型３０に流れる。そのため、図２（Ｂ）及び図１に示すように、ポリプロピレン樹脂２１によるスキン層１１が形成される。そして、ポリプロピレン樹脂２１によるスキン層１１の内側に、ＰＡ１２樹脂２２による内部層１２が形成される。そのため、スピーカー振動板１０に、若干吸水性を有するＰＡ１２樹脂２２を使用しても、スピーカー振動板１０が水分を吸って寸法が変化したり重量が重くなることがより防止される。なお、図１及び図２の各図は、模式的に記載したものであり、スキン層１１と内部層１２とは図に示すほど明確に分かれていない場合もある。
【００１３】
ＰＡ１２樹脂の融点は、ポリプロピレン樹脂と同程度、具体的には±２５℃程度であることが好ましく、このことにより、成形温度を調整しやすくなり、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂が均一分散しやすくなる。ＰＡ１２樹脂をポリプロピレン樹脂と併用することにより、成形温度や融点がＰＡ１２樹脂とポリプロピレン樹脂とで近いため、ポリマーアロイ材の成形がし易くなる。
【００１４】
ここで、スピーカー振動板１０にポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とのポリマーアロイ材を使用することにより、内部損失（tanδ）のコントロールがし易くなる。ポリプロピレン樹脂は、一般に、周波数が高くなるにつれて内部損失が大きくなる傾向にある。そのため、スピーカー振動板にポリプロピレン樹脂を使用した場合には、中高周波数領域（ボーカル帯域）で再生されている音の輪郭がぼやけてしまうことがある。この場合、材料の共振鋭度Ｑ（Ｑ＝ｆ０／（ｆ２−ｆ１））が小さくなる。そこで、ポリプロピレン樹脂よりも内部損失が小さいＰＡ１２樹脂とポリプロピレン樹脂とをアロイ化することにより、内部損失をコントロールすることができ、より輪郭のはっきりとした音質を再生できるスピーカー振動板１０を提供できる（後述の特性比較用実施例１参照）。さらに、ＰＡ１２樹脂成分を多くすることにより、周波数依存性が小さくなり、低周波数領域から高周波数領域まで同じ共振鋭度Ｑで再生することができるようになる（後述の特性比較用実施例２参照）。
【００１５】
また、ＰＡ１２樹脂は、ＣＯ基を有し極性を有する物質（ＳＰ値１３．０）であり、ポリプロピレン樹脂は、極性を有しない物質（ＳＰ値８．０）である。そのため、極性を有するＰＡ１２樹脂は、ポリプロピレン樹脂よりも水素結合力が大きくなり、スピーカー振動板１０に含まれるフィラー等の他の物質との密着性が向上する。なお、上述のＳＰ値は、溶解パラメータを示し、一般に物質の極性を表す指標として用いられ、ＳＰ値が大きいほど極性が高いといえる。
【００１６】
ポリマーアロイ材における配合比率は、ポリプロピレン樹脂が７０質量％以上、且つ、ＰＡ１２樹脂が３０質量％以下で配合されていることが好ましい。上述のようにＰＡ１２樹脂成分を多くした方が周波数依存性が小さくなる。しかしながら、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とは、分子構造や分子量が異なり、共晶や双晶を形成せずに海島構造のような形態をとるため、配合比率を上述の範囲とすることにより、各樹脂を通した音声の音質が独立して聞こえることを防止することができる。
【００１７】
スピーカー振動板１０には、ポリマーアロイ材の他に、パラ系アラミド繊維、無機物フィラー等の添加物を含有させることができる。特に、繊維長が５ｍｍ以上であるパラ系アラミド繊維を４０質量％以下添加することが好ましい。パラ系アラミド繊維の繊維長が５ｍｍ以上であることにより、振動板自体の強度を向上させることができる。また、パラ系アラミド繊維を４０質量％以下添加することにより、振動板１０の円周方向へ繊維が配向し易くなり、かつ、１本１本のアラミド繊維が絡み合うため振動板１０全体の強度を向上させることができる。
【００１８】
ポリマーアロイ材２０は、図２を用いて後述するように、射出成形によりスピーカー振動板１０に成形することが好ましい。このように、本実施形態のスピーカー振動板１０は、簡易な射出成形を用いても、吸水率が低く、剛性があり、適度な内部損失（tanδ）を有するように製造することができる。
【００１９】
スピーカー振動板１０の大きさや形状は、当該振動板１０を使用するスピーカー等に合わせて適宜設定され、特に限定されないが、図１に断面図を示すように、中心が窪んだ円形が多い。図１の断面図には、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とのメルトフローレートを調整し、ポリプロピレン樹脂がスキン層１１、ＰＡ１２樹脂が内部層１２となっている例を示しているが、スピーカー振動板１０は、これに限定されず、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とが偏りなく混合していてもよい。
【００２０】
（スピーカー振動板の製造方法）
上述のスピーカー振動板１０の製造方法は、特に限定されないが、以下のように射出成形による製造方法を用いることが好ましい。
【００２１】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）を参照して、スピーカー振動板１０の射出成形について説明する。射出成形装置における金型３０の可動プラテン（図示しない）に保持された可動側金型３１と固定プラテン（図示しない）に保持された固定側金型３２との締め圧は、金型締め圧制御部によって制御された型締めシリンダーによってコントロールされている。
【００２２】
固定側金型３２の射出口３３には、上述のポリマーアロイ材２０を射出するための射出装置の射出口が差し込まれている。射出装置は、射出プロセス制御部により制御された射出条件によってコントロールされている。また、射出装置側からは、成形プロセスの情報が出力されるようになっている。
【００２３】
以上のような構成の射出成形装置によるスピーカー振動板１０の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、必要量のポリプロピレン樹脂、ＰＡ１２樹脂、他の添加剤を射出成形装置に設置されているホッパーに入れて混練する。スピーカー振動板１０の形状や厚さ等によってポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂の分散性が異なってくるため、樹脂温度、スクリュー回転数、射出圧力などの成形条件によって調整を行う。なお、樹脂温度は、通常、２２０〜２８０℃の範囲で調整し、スクリュー回転数は、通常、５０〜４００ｒｐｍの範囲で調整し、射出圧力は、通常、８０〜３００Ｐａの範囲で調整する。このように調整することにより、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを使用せずに、分散性を制御したポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂のポリマーアロイ材が得られる。
【００２５】
そして、図２（Ａ）に示すように、型締め機構（図示しない）によって金型３０の可動側金型３１と固定側金型３２とを閉じ、射出装置を通してポリマーアロイ材２０を射出成形型３０内に射出する。
【００２６】
このとき、ポリマーアロイ材２０の温度は、シリンダー内で約２００〜２８０℃に保たれている。また、金型３０のキャビティ面の温度は、約２０〜８０℃に保たれている。更に、金型締め圧制御部によって制御されている型締めシリンダーによる締め圧は、約１００ｔに保たれている。金型３０の可動側金型３１と固定側金型３２とによって形成されるキャビティの一般厚みは約０．３ｍｍ程度とされている。
【００２７】
このとき、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートをＰＡ１２樹脂のメルトフローレートよりも大きくすると、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、可動側金型３１と固定側金型３２との間のキャビティに充填されたポリマーアロイ材２０は、先に流れて金型３０に接しているポリプロピレン樹脂２１から固化が始まりスキン層１１を形成し、内部に後から流れたＰＡ１２樹脂２２が内部層１２を形成する。ポリマーアロイ材２０が固化するまでの時間は、ポリマーアロイ材の樹脂温度、金型３０の温度、製品肉厚、ポリマーアロイ材におけるポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂との配合比率、他の添加物等の条件により変わってくるため、これらの条件に合わせて適宜設定される。
【００２８】
次いで、射出成形したスピーカー振動板１０が固化した後、金型締め圧制御部によって制御されている型締めシリンダーによる締め圧を落とし、可動側金型３１を動かして、型開きを行う。なお、射出成形装置におけるキャビティのクリアランスが、スピーカー振動板１０の胴体の厚さとなる。
【００２９】
なお、各樹脂のメルトフローレートを調整しない場合には、図１及び図２に示すようにポリプロピレン樹脂がスキン層１１を形成せずに、スピーカー振動板１０の全体が略均質に形成される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態のスピーカー振動板１０は、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を用いたことを特徴とする。このスピーカー振動板１０によれば、ポリプロピレン樹脂において高周波数領域の内部損失が大きくなり、共振鋭度Ｑが小さくなることを、ＰＡ１２樹脂を加えることにより防止し、広い周波数の領域において、内部損失を小さく保持することができる。また、ＰＡ１２樹脂は、吸水性があるものの、比較的低いため、スピーカー振動板１０が水分を吸って寸法が変わったり、重量が増加することが防止される。このように、本実施形態のスピーカー振動板１０は、寸法変化や重量増加が防止され、適度な内部損失（tanδ）を有するものである。
【００３１】
このように、本実施形態のスピーカー振動板１０は、寸法変化や重量増加が防止されるため、他の性質、例えば、高音速、低密度、高ヤング率、適度な内部損失（tanδ）、広ダイナミックレンジ等の性能をより安定して有するものとなる。なお、スピーカー振動板１０が低密度であれば、これを用いたスピーカーや音響装置の軽量化も図れる。
【００３２】
上記スピーカー振動板１０において、ポリマーアロイ材の配合比率は、ポリプロピレン樹脂が７０質量％以上、且つ、ＰＡ１２樹脂が３０質量％以下で配合されていることが好ましい。これによれば、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂との配合比率をこの範囲で調整することにより、ポリプロピレン樹脂を通した音と、ＰＡ１２樹脂を通した音とが独立して聞こえることが防止され、このスピーカー振動板１０を用いたスピーカーの音質を向上させることができる。
【００３３】
上記スピーカー振動板１０において、ポリマーアロイ材が射出成形により成形されたものであることが好ましい。これによれば、スピーカー振動板１０が簡易な射出成形により成形できるため、製造工程が簡易となり、製造コストも低減することができる。
【００３４】
上記スピーカー振動板１０において、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートが、前記ＰＡ１２樹脂のメルトフローレートよりも大きいことが好ましい。これによれば、図２（Ａ）に示すように、ポリマーアロイ材２０において、メルトフローレートの大きいポリプロピレン樹脂２１が先に射出成形用の金型３０に流れるため、図２（Ｂ）及び図１に示すように、ポリプロピレン樹脂２１でスキン層１１を形成したスピーカー振動板１０を作製することができる。そのため、若干吸水性を有するＰＡ１２樹脂２２をスピーカー振動板１０の内部層１２として閉じこめることができ、寸法変化や重量増加の防止効果をより高めることができる。
【００３５】
上記スピーカー振動板１０において、繊維長が５ｍｍ以上であるパラ系アラミド繊維が４０質量％以下添加されていることが好ましい。これによれば、振動板１０の円周方向へ繊維が配向し易くなり、かつ、各アラミド繊維が一本毎に絡み合うため振動板１０全体の強度を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態のスピーカー振動板１０の製造方法は、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を材料とし、射出成形により成形することを特徴とする。これによれば、ポリプロピレン樹脂において高周波数領域の内部損失が大きくなり、共振鋭度Ｑが小さくなることを、ＰＡ１２樹脂を加えることにより防止し、広い周波数の領域において、内部損失を小さく保持することができる。また、ＰＡ１２樹脂は、吸水性があるものの、比較的低いため、スピーカー振動板１０が水分を吸って寸法が変わったり、重量が増加することが防止される。このように、上記製造方法により製造されたスピーカー振動板１０は、寸法変化や重量増加が防止され、適度な内部損失（tanδ）を有するものである。
【００３７】
上記スピーカー振動板１０の製造方法において、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートが、ＰＡ１２樹脂のメルトフローレートよりも大きいことが好ましい。これによれば、図２（Ａ）に示すように、ポリマーアロイ材２０において、メルトフローレートの大きいポリプロピレン樹脂２１が先に射出成形用の金型３０に流れるため、図２（Ｂ）及び図１に示すように、ポリプロピレン樹脂２１でスキン層１１を形成したスピーカー振動板１０を作製することができる。そのため、若干吸水性を有するＰＡ１２樹脂２２をスピーカー振動板１０の内部層１２として閉じこめることができ、寸法変化や重量増加の防止効果をより高めることができる。
【実施例】
【００３８】
（特性比較用実施例１）
スピーカー振動板に用いられるポリマーアロイ材の成分について、その特性を比較した。ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを、ＰＡ１２樹脂が０〜１００質量％となる範囲で作製したポリマーアロイ材によるスピーカー振動板の内部損失を測定した。そのときのＰＡ１２樹脂添加量（質量％）と、内部損失（tanδ）との関係を図３に示す。図３のグラフに示すように、ＰＡ１２樹脂の添加量が大きくなるほど、内部損失が小さくなることがわかる。なお、スピーカー振動板は、ウルトラ２２０（住友重機械工業株式会社製）を用いて射出成形し、内部損失は、振動リード法を用いて測定した。
【００３９】
（特性比較用実施例２）
ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを、ＰＡ１２樹脂が０、２０、５０、１００質量％となる範囲で作製したポリマーアロイ材によるスピーカー振動板について、ある音の周波数における内部損失を測定した。そのときの周波数（Frequency[Hz]）と内部損失（tanδ）との関係を、ＰＡ１２樹脂添加量（質量％）毎に図４に示す。図４のグラフに示すように、ＰＡ１２樹脂の添加量が大きくなるほど、周波数依存性が小さくなることがわかる。なお、スピーカー振動板は、ウルトラ２２０（住友重機械工業株式会社製）を用いて射出成形し、内部損失は、振動リード法を用いて測定し、周波数は、ＦＦＴアナライザを用いて測定した。
【００４０】
（実施例１）
まず、ポリプロピレン樹脂とＰＡ１２樹脂とを有するポリマーアロイ材を作製した。このポリマーアロイ材を射出成形装置にセットし、２３５℃において、背圧７０Ｐａの圧力を加えて２０秒間、スピーカー振動板の射出成形を行った。射出成形装置における可動側の型を動かして、スピーカー振動板を取り出した。この射出成形は、ウルトラ２２０（住友重機械工業株式会社製）を用いて行った。
【００４１】
（評価）
実施例１のスピーカー振動板について、以下の評価を行い、評価結果を表１に示した。内部損失（tanδ）について、振動リード法を用いて測定した。表１に示すように、実施例１のスピーカー振動板の内部損失（tanδ）は、適切な範囲に含まれるものであった。また、寸法変化や重量増加について、製造直後と所定時間経過後に従来公知の計測機器を用いて測定した。表１に示すように、実施例１のスピーカー振動板は、寸法変化や重量増加が少ないものであった。
【００４２】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態のスピーカー振動板を示す断面図である。
【図２】本実施形態のスピーカー振動板を成形する射出成形装置の断面図を示し、スピーカー振動板の製造工程を説明する図である。
【図３】実施例のスピーカー振動板におけるＰＡ１２樹脂添加量と内部損失（tanδ）との関係を示すグラフである。
【図４】実施例のスピーカー振動板の各ＰＡ１２樹脂添加量における周波数（Ｈｚ）と内部損失（tanδ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…スピーカー振動板
１１…スキン層（ポリプロピレン樹脂）
１２…内部層（ＰＡ１２樹脂）
２０…ポリマーアロイ材
２１…ポリマーアロイ材におけるポリプロピレン樹脂部分
２２…ポリマーアロイ材におけるＰＡ１２樹脂部分
３０…射出成形装置の金型
３１…可動側金型
３２…固定側金型
３３…樹脂の射出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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