JP7779646B2 - Speaker diaphragm, speaker diaphragm manufacturing method, and speaker - Google Patents
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Description
本発明は、スピーカー用振動板、スピーカー用振動板の製造方法、及びスピーカーに関する。 The present invention relates to a speaker diaphragm, a method for manufacturing a speaker diaphragm, and a speaker.
スピーカー用振動板には、弾性率が高くて剛性があること、内部損失が大きいことといった機能面の特性が要求される。こうした特性を備えるスピーカー用振動板として、従来から、紙パルプシート、金属シート、樹脂シート等の材料が採用されている。しかし、従来のスピーカー用振動板は、必ずしも要求される特性を十分満足するものではないのが実情である。例えば、紙パルプシートは適度な内部損失を有しているが、弾性率及び剛性に関しては十分とは言えず、十分な音速を得ることができない。金属シートは高い剛性を有しているが、重量があって内部損失が小さいために金属特有の固有音が発生しやすい。また、樹脂シートは金属シートに比べて軽量であって内部損失は大きいものの、剛性が十分とは言えず十分な音速を得ることができない。 Speaker diaphragms require functional properties such as a high modulus of elasticity, high rigidity, and large internal loss. Materials such as paper pulp sheets, metal sheets, and resin sheets have traditionally been used to make speaker diaphragms with these characteristics. However, the reality is that conventional speaker diaphragms do not necessarily fully satisfy the required characteristics. For example, while paper pulp sheets have a moderate internal loss, their modulus of elasticity and rigidity are insufficient, making it impossible to achieve a sufficient sound speed. Metal sheets have high rigidity, but are heavy and have small internal loss, making them prone to generating metal-specific sounds. Furthermore, resin sheets are lighter than metal sheets and have large internal loss, but their rigidity is insufficient, making it impossible to achieve a sufficient sound speed.
特許文献1には、熱可塑性樹脂をインジェクション成形することにより形成された樹脂製のスピーカー用振動板に係る発明が記載されている。ここでは、熱可塑性樹脂材料としてプロピレンのみからなる重合体に、マイカ系材料を含有させることで、軽量であっても剛性に優れた樹脂製のスピーカー用振動板が得られるとされている。 Patent Document 1 describes an invention relating to a resin speaker diaphragm formed by injection molding a thermoplastic resin. It claims that by incorporating a mica-based material into a polymer consisting solely of propylene as the thermoplastic resin material, a lightweight resin speaker diaphragm with excellent rigidity can be obtained.
ところで、近年の車両の燃費効率およびデザイン性の観点から、車両に搭載するスピーカーに対して、軽量化、小型化の要請が大きくなっている。この点、スピーカー用振動板を軽量化することによって得られる音圧上昇により、スピーカーの駆動源を小型化、軽量化することができるため、車両燃費の向上や取付性の向上に貢献することができる。また、車載オーディオ機器の出力を下げることによる車両の消費電力の低下にも貢献することができる。こうした点から、車載スピーカーに適用するスピーカー用振動板の材料として、軽量な樹脂シートは有効である。 In recent years, there has been a growing demand for lighter and smaller speakers to be installed in vehicles, given their fuel efficiency and design. In this regard, the increased sound pressure achieved by reducing the weight of speaker diaphragms allows for the speaker's drive source to be made smaller and lighter, contributing to improved vehicle fuel economy and easier installation. Lowering the output of in-car audio equipment also contributes to reduced vehicle power consumption. For these reasons, lightweight resin sheets are effective as a material for speaker diaphragms used in in-car speakers.
しかし、軽量化を追及して樹脂シートの厚みを薄くすると、スピーカー振動板に必要な剛性を確保することが難しいといった問題がある。また、特許文献1に記載されるようなインジェクション成形によるスピーカー振動板ではさらなる薄肉化が難しく、十分な軽量化を実現できないといった問題もある。そのため、剛性を確保しつつ音圧を上げるといった観点からはなお改善の余地があるものである。 However, reducing the thickness of the resin sheet in pursuit of weight reduction presents the problem of making it difficult to ensure the rigidity required for a speaker diaphragm. Furthermore, with speaker diaphragms made by injection molding, such as those described in Patent Document 1, it is difficult to further reduce the thickness, making it difficult to achieve sufficient weight reduction. Therefore, there is still room for improvement in terms of increasing sound pressure while maintaining rigidity.
本発明は、従来のこうした問題を解決するためになされたものであり、その目的は、音圧の高いスピーカー用振動板、スピーカー用振動板の製造方法、及びスピーカーを提供することである。 The present invention was made to solve these problems in the past, and its purpose is to provide a speaker diaphragm with high sound pressure, a method for manufacturing a speaker diaphragm, and a speaker.
上記の課題を解決するために、本発明のスピーカー用振動板は、熱可塑性樹脂中に炭素繊維がランダムに配向された強化繊維層と、前記強化繊維層を挟むように配置された熱可塑性樹脂層とを備えている。 To solve the above problems, the speaker diaphragm of the present invention comprises a reinforced fiber layer in which carbon fibers are randomly oriented in a thermoplastic resin, and thermoplastic resin layers arranged so as to sandwich the reinforced fiber layer.
上記の構成によれば、樹脂材料とすることで軽量化を図りつつ、スピーカー用振動板に必要な剛性を、ランダムに配向された炭素繊維によって付与することができる。そのため、音圧の高いスピーカー用振動板を実現することができる。また、強化繊維層が熱可塑性樹脂層で挟まれているため、強化繊維層内への水透過を抑制することができる。車載用スピーカー等に適用する場合に必要な水密性を実現することができる。 With the above configuration, the use of a resin material allows for weight reduction, while the randomly oriented carbon fibers provide the necessary rigidity for a speaker diaphragm. This allows for a speaker diaphragm with high sound pressure. Furthermore, because the reinforced fiber layer is sandwiched between thermoplastic resin layers, water penetration into the reinforced fiber layer is suppressed. This allows for the watertightness required for applications such as in-car speakers to be achieved.
上記の課題を解決するために、本発明のスピーカー用振動板の製造方法は、上記スピーカー用振動板の製造方法であって、炭素繊維を含有する不織布シートと、熱可塑性樹脂シートとを積層して積層体を形成する積層工程と、前記積層体を金型内でプレス成形するプレス成形工程とを備えている。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing a speaker diaphragm of the present invention includes a lamination step in which a carbon fiber-containing nonwoven fabric sheet and a thermoplastic resin sheet are laminated to form a laminate, and a press molding step in which the laminate is press-molded in a mold.
上記の構成によれば、薄肉で軽量であって音圧が高く、水密性に優れたスピーカー用振動板を容易に成形することができる。
上記の課題を解決するために、本発明のスピーカーは、上記スピーカー用振動板を備えている。
According to the above-mentioned configuration, a speaker diaphragm that is thin and lightweight, has high sound pressure, and is excellent in watertightness can be easily formed.
In order to solve the above-mentioned problems, a speaker of the present invention includes the above-mentioned speaker diaphragm.
上記の構成によれば、軽量であり、音圧の高いスピーカーを得ることができる。 The above configuration allows for a lightweight speaker with high sound pressure.
本発明によれば、音圧の高いスピーカー用振動板、及びスピーカーを得ることができる。 The present invention makes it possible to obtain a speaker diaphragm and speaker that produce high sound pressure.
以下、本発明を具体化したスピーカー用振動板(以下、振動板という。)について説明する。本実施形態の振動板1は、車両に搭載される車載用スピーカーに適用されるものである。 The following describes a speaker diaphragm (hereinafter referred to as "diaphragm") that embodies the present invention. The diaphragm 1 of this embodiment is applied to an in-vehicle speaker that is installed in a vehicle.
図1に示すように、本実施形態の振動板1は、円錐(コーン)形状をしている。振動板1の外周はエッジ2により支持されているとともに、振動板1の中心部はフレーム3に固定されたダンパー4により支持されている。また、振動板1の中心部にはセンターキャップ5が取り付けられているとともに、音響信号電流を流すためのボイスコイル6が接着されている。これらによりスピーカーの振動系が構成されており、振動系の外周はフレーム3で支持されている。 As shown in Figure 1, the diaphragm 1 of this embodiment has a cone shape. The outer periphery of the diaphragm 1 is supported by an edge 2, and the center of the diaphragm 1 is supported by a damper 4 fixed to a frame 3. A center cap 5 is attached to the center of the diaphragm 1, and a voice coil 6 for carrying an acoustic signal current is adhered to it. These components form the vibration system of the speaker, and the outer periphery of the vibration system is supported by the frame 3.
振動板1は音響特性を左右する部材であるため、その材料の選定は重要である。
図2に示すように、本実施形態の振動板1は、熱可塑性樹脂中に炭素繊維11が配向された強化繊維層10と、強化繊維層10を挟むように配置された熱可塑性樹脂層20を有する積層構造をなしている。強化繊維層10は、熱可塑性樹脂中に比較的短い炭素繊維11がランダムに配向されて構成されている。炭素繊維11の長さは、3~13mm程度であることが好ましく、5~7mmであることがより好ましい。炭素繊維11の長さが13mm程度以下であると、炭素繊維11がこれより長い場合と比較して、熱可塑性樹脂中で炭素繊維11の偏りが生じ難くなって炭素繊維11が適度に分散する。これにより、成形された振動板1での炭素繊維11の分散状態が良好となる。また、炭素繊維11の長さが3mm程度以上であると、炭素繊維11がこれより短い場合と比較して、振動板1の剛性が向上する。振動板1は、こうした長さの炭素繊維11がランダムに配向された強化繊維層10を有していることで、振動板1の軽量化と、振動板1に要求される剛性の向上の両立を図ることができる。これにより、音圧に優れた振動板1とすることができる。
Since the diaphragm 1 is a component that determines the acoustic characteristics, the selection of the material is important.
As shown in FIG. 2 , the diaphragm 1 of this embodiment has a laminated structure including a reinforced fiber layer 10 in which carbon fibers 11 are oriented in a thermoplastic resin, and a thermoplastic resin layer 20 sandwiching the reinforced fiber layer 10. The reinforced fiber layer 10 is formed by randomly oriented relatively short carbon fibers 11 in a thermoplastic resin. The length of the carbon fibers 11 is preferably approximately 3 to 13 mm, and more preferably 5 to 7 mm. When the length of the carbon fibers 11 is approximately 13 mm or less, the carbon fibers 11 are less likely to become biased in the thermoplastic resin compared to when the carbon fibers 11 are longer than this length, and the carbon fibers 11 are more appropriately dispersed. This results in a better dispersion of the carbon fibers 11 in the molded diaphragm 1. Furthermore, when the length of the carbon fibers 11 is approximately 3 mm or more, the rigidity of the diaphragm 1 is improved compared to when the carbon fibers 11 are shorter than this length. The diaphragm 1 has the reinforced fiber layer 10 in which the carbon fibers 11 of this length are randomly oriented, which makes it possible to achieve both a reduction in the weight of the diaphragm 1 and an improvement in the rigidity required of the diaphragm 1. This allows the diaphragm 1 to have excellent sound pressure.
強化繊維層10を構成する熱可塑性樹脂の材質は特に限定されない。その材質としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等が挙げられる。 The thermoplastic resin material that constitutes the reinforcing fiber layer 10 is not particularly limited. Examples of such materials include polypropylene, polyethylene, polyamide, polyvinyl chloride, and polycarbonate.
熱可塑性樹脂層20は、強化繊維層10を挟むように強化繊維層10の両面に積層されている。そのため、強化繊維層10中に配向された炭素繊維11は、振動板1の表面に露出しない状態となっており、これにより、振動板1の内部に水又は水蒸気等の湿気が浸入することが抑制されて振動板1の水密性が担保される。熱可塑性樹脂層20を構成する熱可塑性樹脂の種類も特に限定されない。強化繊維層10を構成する熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂層20を構成する熱可塑性樹脂とは同じ種類であることが好ましい。 The thermoplastic resin layers 20 are laminated on both sides of the reinforced fiber layer 10, sandwiching the reinforced fiber layer 10. As a result, the carbon fibers 11 oriented in the reinforced fiber layer 10 are not exposed to the surface of the diaphragm 1, which prevents moisture such as water or water vapor from penetrating into the interior of the diaphragm 1 and ensures the watertightness of the diaphragm 1. There are no particular restrictions on the type of thermoplastic resin that makes up the thermoplastic resin layer 20. It is preferable that the thermoplastic resin that makes up the reinforced fiber layer 10 and the thermoplastic resin that makes up the thermoplastic resin layer 20 are the same type.
強化繊維層10と熱可塑性樹脂層20の境界は、明確に区別される場合も、明確に区別されない場合も含む。これは後に説明する製造工程において、強化繊維層10を構成する熱可塑性樹脂と熱可塑性樹脂層20を構成する熱可塑性樹脂が熱溶融して一体化して、その境界部分が明瞭に認識できなくなる場合があるからである。そのため、炭素繊維11が存在する部分より外面側が熱可塑性樹脂層20であり、炭素繊維11が存在する部分が強化繊維層10と定義する。 The boundary between the reinforcing fiber layer 10 and the thermoplastic resin layer 20 may or may not be clearly distinguishable. This is because, during the manufacturing process described below, the thermoplastic resin that makes up the reinforcing fiber layer 10 and the thermoplastic resin that makes up the thermoplastic resin layer 20 may be thermally melted and integrated, making the boundary between them difficult to discern. For this reason, the area outer than the area where the carbon fibers 11 are present is defined as the thermoplastic resin layer 20, and the area where the carbon fibers 11 are present is defined as the reinforcing fiber layer 10.
図2に点線で示すように、熱可塑性樹脂層20が存在することにより、強化繊維層10中の炭素繊維11が振動板1の表面に露出しない状態となっている。熱可塑性樹脂層20が振動板1の表面に存在していることで、振動板1の水密性を担保することができる。 As shown by the dotted line in Figure 2, the presence of the thermoplastic resin layer 20 prevents the carbon fibers 11 in the reinforcing fiber layer 10 from being exposed on the surface of the diaphragm 1. The presence of the thermoplastic resin layer 20 on the surface of the diaphragm 1 ensures the watertightness of the diaphragm 1.
強化繊維層10と熱可塑性樹脂層20とを備えた振動板1の目付量は、60g/m2以上100g/m2以下であることが好ましく、70g/m2以上90g/m2以下であることがより好ましい。目付量がこの範囲であると、従来の熱可塑性樹脂製の振動板と比較して、中音域での音圧が上がることでクリアな音として知覚される。また、振動板1として必要な剛性が付与されて物理的強度が向上し、高音域での音圧の上がり幅が顕著となる。 The basis weight of the diaphragm 1 including the reinforcing fiber layer 10 and the thermoplastic resin layer 20 is preferably 60 g/ m² or more and 100 g/ m² or less, and more preferably 70 g/ m² or more and 90 g/ m² or less. When the basis weight is within this range, compared to conventional diaphragms made of thermoplastic resin, the sound pressure in the mid-range is increased, resulting in a clearer sound. In addition, the necessary rigidity of the diaphragm 1 is imparted, improving physical strength, and the increase in sound pressure in the high-frequency range is significant.
振動板1の密度は、0.5g/cm3以上1.0g/cm3以下であることが好ましく、0.6g/cm3以上0.9g/cm3以下であることがより好ましい。密度がこの範囲であると、従来の熱可塑性樹脂製の振動板と比較して、中音域での音圧がおおよそ3dB以上上がり、高音域での音圧がおおよそ10dB以上上がる。 The density of diaphragm 1 is preferably 0.5 g/cm or more and 1.0 g/cm or less, and more preferably 0.6 g/cm or more and 0.9 g/cm or less . When the density is in this range, the sound pressure in the midrange increases by approximately 3 dB or more, and the sound pressure in the treble range increases by approximately 10 dB or more, compared to diaphragms made of conventional thermoplastic resin.
また、振動板1の厚みは、200μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。後に説明するように、振動板1をプレス成形で形成することにより、薄肉化することが可能であり、これにより、軽量でありながら適度な目付量、密度を備えた剛性に優れた振動板1となる。 Furthermore, the thickness of the diaphragm 1 is preferably 200 μm or less, and more preferably 100 μm or less. As will be explained later, the diaphragm 1 can be formed by press molding to reduce its thickness, resulting in a diaphragm 1 that is lightweight yet has an appropriate basis weight and density, and excellent rigidity.
次に、振動板1の製造方法について説明する。
振動板1の製造工程は、炭素繊維を含有する不織布シートと、熱可塑性樹脂シートとを積層して積層体を形成する積層工程と、前記積層体を金型内でプレス成形するプレス成形工程とを備えている。
Next, a method for manufacturing the diaphragm 1 will be described.
The manufacturing process of the diaphragm 1 includes a lamination process in which a nonwoven fabric sheet containing carbon fiber and a thermoplastic resin sheet are laminated to form a laminate, and a press molding process in which the laminate is press molded in a mold.
積層工程で積層する不織布シートは、熱可塑性樹脂繊維と炭素繊維とを含有する不織布シート(以下、炭素繊維不織布シートという。)である。炭素繊維不織布シートは、従来公知の乾式法、湿式法のいずれで形成されたものであってもよく、熱可塑性樹脂繊維と炭素繊維とが絡み合った状態で内部に含有されている。 The nonwoven fabric sheet to be laminated in the lamination process is a nonwoven fabric sheet containing thermoplastic resin fibers and carbon fibers (hereinafter referred to as a carbon fiber nonwoven fabric sheet). The carbon fiber nonwoven fabric sheet may be formed by either a conventional dry method or a wet method, and contains thermoplastic resin fibers and carbon fibers intertwined within it.
積層工程で使用する炭素繊維不織布シートのVf(Fiber Volume Content、繊維体積含有率(%))は、15%以上45%以下であることが好ましく、25%以上35%以下であることがより好ましい。Vfがこの範囲であると、炭素繊維が適度に分散して炭素繊維不織布シートでの炭素繊維の偏りが抑制される。これにより、成形された振動板1では、炭素繊維が良好な分散状態となる。 The Vf (Fiber Volume Content (%)) of the carbon fiber nonwoven fabric sheet used in the lamination process is preferably 15% to 45%, and more preferably 25% to 35%. A Vf within this range ensures adequate dispersion of the carbon fibers, preventing them from becoming unevenly distributed in the carbon fiber nonwoven fabric sheet. This ensures that the carbon fibers are well dispersed in the molded diaphragm 1.
積層工程では、同形状に切断した炭素繊維不織布シート、及び2枚の熱可塑性樹脂シートを準備し、炭素繊維腐食シートの両面に熱可塑性樹脂シートを積層して積層体を形成する。このとき、必要に応じてプレシート成形してもよい。プレシート成形とは、プレス成形に先立って積層体を平板状にプレスする工程である。プレシート成形することにより、炭素繊維不織布シートと熱可塑性樹脂シートとが仮接合されて、互いのずれが抑制される。 In the lamination process, a carbon fiber nonwoven fabric sheet cut to the same shape and two thermoplastic resin sheets are prepared, and the thermoplastic resin sheets are laminated on both sides of the carbon fiber corroded sheet to form a laminate. At this stage, pre-sheet molding may be performed if necessary. Pre-sheet molding is a process in which the laminate is pressed into a flat plate prior to press molding. Pre-sheet molding temporarily bonds the carbon fiber nonwoven fabric sheet and the thermoplastic resin sheet, preventing them from shifting from one another.
次に、振動板1の形状のキャビティが形成された金型内に積層体を載置してプレス成形を行う。積層体のプレス成形により、炭素繊維不織布シートを構成する熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂が熱溶融して一体化して、強化繊維層10及び熱可塑性樹脂層20が積層された振動板1が成形される。 Next, the laminate is placed in a mold with a cavity in the shape of the diaphragm 1 and press-molded. By press-molding the laminate, the thermoplastic resin that makes up the carbon fiber nonwoven fabric sheet and the thermoplastic resin that makes up the thermoplastic resin sheet are thermally melted and integrated, forming the diaphragm 1 in which the reinforcing fiber layer 10 and the thermoplastic resin layer 20 are laminated.
プレス成形時の温度、圧力、プレス時間等は適宜設定することができる。炭素繊維不織布シートを構成する熱可塑性樹脂繊維や、熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂の種類に応じて調整すればよい。また、プレス成形時の温度、圧力、プレス時間等は、熱可塑性樹脂層20を構成する熱可塑性樹脂と、強化繊維層10を構成する熱可塑性樹脂とが完全に一体化しないように設定することが好ましい。熱可塑性樹脂層20が振動板1の表面に存在するように設定することで、水密性が担保された振動板1を得ることができる。 The temperature, pressure, pressing time, etc. during press molding can be set as appropriate. These can be adjusted according to the type of thermoplastic resin fibers that make up the carbon fiber nonwoven fabric sheet and the type of thermoplastic resin that makes up the thermoplastic resin sheet. It is also preferable to set the temperature, pressure, pressing time, etc. during press molding so that the thermoplastic resin that makes up the thermoplastic resin layer 20 and the thermoplastic resin that makes up the reinforcing fiber layer 10 do not become completely integrated. By setting the thermoplastic resin layer 20 so that it is present on the surface of the diaphragm 1, a diaphragm 1 that is guaranteed to be watertight can be obtained.
プレス成形時には、炭素繊維不織布シートと熱可塑性樹脂シートの境界部分近傍では、これらシートの一部が熱溶融して一体化することにより、炭素繊維不織布シート由来の熱可塑性樹脂と熱可塑性樹脂シート由来の熱可塑性樹脂とが混在した状態となる。これにより、振動板1においては、強化繊維層10を構成する熱可塑性樹脂と熱可塑性樹脂層20を構成する熱可塑性樹脂が熱溶融して一体化して、その境界部分が明瞭に認識できなくなる状態となる。そのため、強化繊維層10は、ほぼ炭素繊維不織布シート由来の部分で形成される場合もあれば、炭素繊維不織布シートに熱可塑性樹脂シート由来の熱可塑性樹脂が混在した状態で形成される場合がある。同様に、熱可塑性樹脂層20は、ほぼ熱可塑性樹脂シート由来の部分で形成される場合もあれば、熱可塑性樹脂シートに炭素繊維不織布シート由来の熱可塑性樹脂が混在した状態で形成される場合もある。 During press molding, portions of the carbon fiber nonwoven fabric sheet and the thermoplastic resin sheet near their boundaries are thermally melted and integrated, resulting in a mixture of the thermoplastic resin derived from the carbon fiber nonwoven fabric sheet and the thermoplastic resin derived from the thermoplastic resin sheet. As a result, in the diaphragm 1, the thermoplastic resin constituting the reinforcing fiber layer 10 and the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin layer 20 are thermally melted and integrated, making the boundary between them no longer clearly recognizable. Therefore, the reinforcing fiber layer 10 may be formed almost entirely from the portion derived from the carbon fiber nonwoven fabric sheet, or may be formed with the carbon fiber nonwoven fabric sheet mixed with the thermoplastic resin derived from the thermoplastic resin sheet. Similarly, the thermoplastic resin layer 20 may be formed almost entirely from the portion derived from the thermoplastic resin sheet, or may be formed with the thermoplastic resin sheet mixed with the thermoplastic resin derived from the carbon fiber nonwoven fabric sheet.
プレス成形後に金型内から積層体を取り出し、周囲の余剰部分を切断等することにより振動板1が得られる。
次に、本実施形態の振動板1の作用について説明する。
After the press molding, the laminate is removed from the mold, and the excess peripheral portion is cut off, thereby obtaining the diaphragm 1.
Next, the function of the diaphragm 1 of this embodiment will be described.
図1に示すように、スピーカーの外部から、音響信号電流がボイスコイル6に入力されると、入力された電流値に応じて、ボイスコイル6が振幅する。このボイスコイル6の振幅に伴って、振動板1も振動する。振動板1の振動が、周囲の空気を振動させることによって音波を発生させる。 As shown in Figure 1, when an acoustic signal current is input to the voice coil 6 from outside the speaker, the voice coil 6 oscillates according to the value of the input current. This amplitude of the voice coil 6 also causes the diaphragm 1 to vibrate. The vibration of the diaphragm 1 vibrates the surrounding air, generating sound waves.
本実施形態の振動板1は、炭素繊維11がランダムな方向に配向された強化繊維層10を備えている。そのため、炭素繊維11同士の過度の重なりが抑制され、その結果として、強化繊維層10が薄肉化されている。これにより、振動板1全体の厚みが抑制されるとともに軽量化されることによって高い音圧が得られる。そして、炭素繊維11を含有することで振動板1に剛性が付与されるために十分な音速が得られる。 The diaphragm 1 of this embodiment includes a reinforced fiber layer 10 in which carbon fibers 11 are oriented in random directions. This prevents excessive overlapping of the carbon fibers 11, resulting in a thinner reinforced fiber layer 10. This reduces the overall thickness of the diaphragm 1 and reduces its weight, resulting in high sound pressure. Furthermore, the inclusion of carbon fibers 11 imparts rigidity to the diaphragm 1, allowing for a sufficient sound velocity.
この点、繊維強化樹脂製の振動板として、織物、編物状の炭素繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグや、一方向に長い炭素繊維が配向されたプリプレグを使用したものが知られている。こうしたプリプレグから成形した振動板では、炭素繊維由来のうねりが発生して、振動板の内部にピンホールが発生し易い。ピンホールの発生を抑制するためには、ある程度の樹脂量が必要となって厚くなり易く、その分重量化が避けられない。剛性を備えている一方で、高い音圧が得られない。本実施形態の振動板1は、強化繊維層10を挟むように配置された熱可塑性樹脂層20により、強化繊維層10のピンホールを熱可塑性樹脂層20がカバーする積層構造を有し、振動板1の振動が周囲の空気を振動させる際の、ピンホールによる空気振動の漏れを抑制する。これにより、樹脂量を抑制した薄く軽い振動板1でありながら、振動板1の振動を効率よく空気の振動に変換することができ、振動板1の音圧を高くすることができる。 In this regard, known fiber-reinforced resin diaphragms include prepregs in which woven or knitted carbon fibers are impregnated with thermoplastic resin, and prepregs in which long carbon fibers are oriented in one direction. Diaphragms molded from such prepregs are prone to undulations due to the carbon fibers, resulting in pinholes inside the diaphragm. Suppressing pinholes requires a certain amount of resin, which tends to increase the thickness and, consequently, weight. While rigid, these diaphragms do not achieve high sound pressure. The diaphragm 1 of this embodiment has a laminated structure in which thermoplastic resin layers 20 sandwich the reinforcing fiber layer 10, covering pinholes in the reinforcing fiber layer 10. This suppresses leakage of air vibrations due to pinholes when the vibrations of the diaphragm 1 vibrate the surrounding air. This allows for a thin and lightweight diaphragm 1 with a reduced amount of resin to efficiently convert the vibrations of the diaphragm 1 into air vibrations, thereby increasing the sound pressure of the diaphragm 1.
また、本実施形態の振動板1は、強化繊維層10中の炭素繊維11が良好な分散状態で配向されている。そのため、振動板1の振動時には、振動板1の内部で炭素繊維11による効果的な内部摩擦が生じ、その結果、優れた内部損失が実現される。 In addition, in the diaphragm 1 of this embodiment, the carbon fibers 11 in the reinforcing fiber layer 10 are oriented in a well-dispersed state. Therefore, when the diaphragm 1 vibrates, effective internal friction is generated by the carbon fibers 11 inside the diaphragm 1, resulting in excellent internal loss.
次に、本実施形態の振動板1の効果について説明する。
(1)本実施形態の振動板1は、熱可塑性樹脂中に炭素繊維11がランダムに配向された強化繊維層10と、強化繊維層10を挟むように配置された熱可塑性樹脂層20とを備えている。そのため、軽量化を図りつつ、ランダムに配向された炭素繊維11によって振動板1に剛性を付与することができる。これにより、振動板1の音圧を高くすることができる。
Next, the effects of the diaphragm 1 of this embodiment will be described.
(1) The diaphragm 1 of this embodiment includes a reinforced fiber layer 10 in which carbon fibers 11 are randomly oriented in a thermoplastic resin, and a thermoplastic resin layer 20 arranged to sandwich the reinforced fiber layer 10. Therefore, the randomly oriented carbon fibers 11 can impart rigidity to the diaphragm 1 while achieving a reduction in weight. This allows the sound pressure of the diaphragm 1 to be increased.
(2)強化繊維層10が熱可塑性樹脂層20で挟まれており、強化繊維層10中の炭素繊維11が振動板1の表面に露出しない状態となっている。そのため、強化繊維層10内への水透過を抑制することができ、車載用スピーカー等に適用する場合に必要な水密性を実現することができる。 (2) The reinforced fiber layer 10 is sandwiched between thermoplastic resin layers 20, and the carbon fibers 11 in the reinforced fiber layer 10 are not exposed on the surface of the diaphragm 1. This prevents water from penetrating into the reinforced fiber layer 10, achieving the watertightness required for applications such as in-car speakers.
(3)本実施形態の振動板1の製造方法は、炭素繊維11を含有する炭素繊維不織布シートと、熱可塑性樹脂シートとを積層して積層体を形成する積層工程と、積層体を金型内でプレス成形するプレス成形工程とを備えている。そのため、インジェクション成形による振動板に比べて薄肉とすることができる。軽量であって水密性に優れたスピーカー用振動板を容易に成形することができる。 (3) The manufacturing method for the diaphragm 1 of this embodiment includes a lamination process in which a carbon fiber nonwoven fabric sheet containing carbon fibers 11 is laminated with a thermoplastic resin sheet to form a laminate, and a press molding process in which the laminate is press-molded in a mold. This allows for a thinner wall compared to diaphragms made by injection molding. A lightweight, watertight speaker diaphragm can be easily molded.
上記実施形態は、以下のように変更することができる。なお、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて適用することができる。
・振動板1は、強化繊維層10、熱可塑性樹脂層20以外の他の層構成を有していてもよい。例えば、熱可塑性樹脂層20の表面に加飾層を有していてもよく、補強層、接着層等を有していてもよい。これらの各層を有している場合であっても、目付量、密度、厚み等を所定範囲に調整することで、軽量で剛性に優れ、音圧の高い振動板1とすることができる。
The above embodiment can be modified as follows: The above embodiment and the following modifications can be applied in combination with each other within the scope of technical compatibility.
The diaphragm 1 may have a layer configuration other than the reinforcing fiber layer 10 and the thermoplastic resin layer 20. For example, a decorative layer may be provided on the surface of the thermoplastic resin layer 20, or a reinforcing layer, adhesive layer, etc. Even when these layers are provided, by adjusting the basis weight, density, thickness, etc. within a predetermined range, the diaphragm 1 can be lightweight, have excellent rigidity, and have high sound pressure.
・振動板1は、車載用スピーカー以外に適用されてもよい。
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
(イ)熱可塑性樹脂中に炭素繊維がランダムに配向された強化繊維層と、前記強化繊維層を挟むように配置された熱可塑性樹脂層とを備え、密度が0.5g/cm3以上1.0g/cm3以下であるスピーカー用振動板。
The diaphragm 1 may be used in applications other than in-vehicle speakers.
Next, the technical ideas that can be understood from the above-described embodiment and modified examples will be described below.
(i) A speaker diaphragm having a density of 0.5 g/cm3 or more and 1.0 g/ cm3 or less , comprising a reinforced fiber layer in which carbon fibers are randomly oriented in a thermoplastic resin and thermoplastic resin layers arranged so as to sandwich the reinforced fiber layer.
密度が上記範囲であることにより、中音域での高い音圧を実現できるだけでなく、高音域での伸びのある音を実現することができる。
(ロ)熱可塑性樹脂中に炭素繊維がランダムに配向された強化繊維層と、前記強化繊維層を挟むように配置された熱可塑性樹脂層とを備え、厚みが200μm以下であるスピーカー用振動板。
By having the density within the above range, not only can high sound pressure be achieved in the mid-range, but also sounds with good extension in the high-range can be achieved.
(b) A speaker diaphragm having a thickness of 200 μm or less, comprising a reinforced fiber layer in which carbon fibers are randomly oriented in a thermoplastic resin and thermoplastic resin layers arranged so as to sandwich the reinforced fiber layer.
厚みが200μm以下であることにより、軽量であり音圧の高い振動板が得られる。
(ハ)熱可塑性樹脂中に炭素繊維がランダムに配向された強化繊維層と、前記強化繊維層を挟むように配置された熱可塑性樹脂層とを備え、炭素繊維の長さが約3~10mmであるスピーカー用振動板。
By making the thickness 200 μm or less, a diaphragm that is lightweight and has high sound pressure can be obtained.
(c) A speaker diaphragm comprising a reinforced fiber layer in which carbon fibers are randomly oriented in a thermoplastic resin, and thermoplastic resin layers arranged to sandwich the reinforced fiber layer, wherein the length of the carbon fibers is approximately 3 to 10 mm.
上記範囲の長さの炭素繊維がランダムに配向された強化繊維層を有していることで、振動板の軽量化と、振動板に要求される剛性の向上の両立を図ることができる。これにより、音圧に優れた振動板とすることができる。 By having a reinforced fiber layer in which carbon fibers with lengths within the above range are randomly oriented, it is possible to reduce the weight of the diaphragm while improving the rigidity required of the diaphragm. This results in a diaphragm with excellent sound pressure.
<振動板の素材の選定>
まず、振動板の音圧特性が、質量と厚みにより影響されることを踏まえ、振動板の素材を選定するために以下のシート状のサンプルを作成してその性能を評価した。
<Selection of diaphragm material>
First, taking into consideration that the sound pressure characteristics of a diaphragm are affected by its mass and thickness, we created the following sheet-like samples to select the diaphragm material and evaluated their performance.
(サンプル1)
炭素繊維にポリカーボネート(PC)が含浸された炭素繊維不織布シートの両面に、熱可塑性樹脂シートとしてのポリカーボネートシートを積層してプレス成形したものをサンプル1として使用した。炭素繊維不織布シートは、長さが約6mmの炭素繊維とポリカーボネート繊維とが浮遊した状態で湿式法で調製した。炭素繊維不織布シートの目付量は112g/m2、Vfは35%である。また、サンプル1の総厚みは約150μmであった。
(Sample 1)
Sample 1 was prepared by laminating polycarbonate (PC) thermoplastic resin sheets on both sides of a carbon fiber nonwoven fabric sheet in which carbon fibers were impregnated with polycarbonate and press-molding the sheet. The carbon fiber nonwoven fabric sheet was prepared by a wet method in a state in which carbon fibers with a length of approximately 6 mm and polycarbonate fibers were suspended. The carbon fiber nonwoven fabric sheet had a basis weight of 112 g/ m2 and a Vf of 35%. The total thickness of Sample 1 was approximately 150 μm.
(サンプル2)
炭素繊維にポリプロピレン(PP)が含浸された炭素繊維不織布シートの両面に、熱可塑性樹脂シートとしてのポリプロピレンシートを積層してプレス成形したものをサンプル2として使用した。炭素繊維不織布シートは、長さが約6mmの炭素繊維とポリプロピレン繊維とが浮遊した状態で湿式法で調製した。炭素繊維不織布シートの目付量は70g/m2、Vfは25%である。また、サンプル2の総厚みはサンプル1と同程度である。
(Sample 2)
Sample 2 was prepared by laminating polypropylene sheets as thermoplastic resin sheets on both sides of a carbon fiber nonwoven fabric sheet in which carbon fibers were impregnated with polypropylene (PP). The carbon fiber nonwoven fabric sheet was prepared by a wet method in a state in which carbon fibers with a length of approximately 6 mm and polypropylene fibers were suspended. The carbon fiber nonwoven fabric sheet had a basis weight of 70 g/ m2 and a Vf of 25%. The total thickness of Sample 2 was approximately the same as that of Sample 1.
(サンプル3)
炭素繊維にポリプロピレンが含浸された炭素繊維不織布シートの両面に、熱可塑性樹脂シートとしてのポリプロピレンシートを積層してプレス成形したものをサンプル3として使用した。炭素繊維不織布シートは湿式法で調製し、炭素繊維不織布シート中の炭素繊維の長さは約6mm、目付量は70g/m2、Vf30%である。サンプル3の総厚みはサンプル1と同程度である。
(Sample 3)
A carbon fiber nonwoven fabric sheet in which carbon fibers were impregnated with polypropylene was laminated on both sides of a polypropylene sheet as a thermoplastic resin sheet and press-molded to be used as Sample 3. The carbon fiber nonwoven fabric sheet was prepared by a wet method, and the length of the carbon fibers in the carbon fiber nonwoven fabric sheet was approximately 6 mm, the basis weight was 70 g/ m2 , and Vf was 30%. The total thickness of Sample 3 was approximately the same as that of Sample 1.
(サンプル4)
炭素繊維にポリプロピレンが含浸された炭素繊維不織布シートの両面に、熱可塑性樹脂シートとしてのポリプロピレンシートを積層してプレス成形したものをサンプル4として使用した。炭素繊維不織布シートは湿式法で調製し、炭素繊維不織布シート中の炭素繊維の長さは約6mm、目付量は70g/m2、Vf36%である。サンプル4の総厚みはサンプル1と同程度とした。
(Sample 4)
A carbon fiber nonwoven fabric sheet in which carbon fibers were impregnated with polypropylene was laminated on both sides of a polypropylene sheet as a thermoplastic resin sheet and press-molded to be used as Sample 4. The carbon fiber nonwoven fabric sheet was prepared by a wet method, and the length of the carbon fibers in the carbon fiber nonwoven fabric sheet was approximately 6 mm, the basis weight was 70 g/ m2 , and Vf was 36%. The total thickness of Sample 4 was approximately the same as that of Sample 1.
(サンプル5)
エポキシ樹脂をマトリクスとした炭素繊維強化樹脂製シート材(テナックス(登録商標)プリプレグ製品番号112、帝人株式会社製)をプレス成形したものをサンプル5とした。サンプル5の総厚みはサンプル1と同程度とした。
(Sample 5)
A carbon fiber reinforced resin sheet material with an epoxy resin matrix (Tenax (registered trademark) prepreg product number 112, manufactured by Teijin Limited) was press-molded to prepare Sample 5. The total thickness of Sample 5 was approximately the same as that of Sample 1.
(サンプル6)
ポリプロピレンシートをサンプル6とした。サンプル6の総厚みはサンプル1と同程度とした。
(Sample 6)
The polypropylene sheet was used as Sample 6. The total thickness of Sample 6 was approximately the same as that of Sample 1.
各サンプルについて、振動リード法によって、密度、弾性率、内部損失、及び音速を測定し、振動板としての音響特性を評価した。測定結果を表1に示した。 The density, modulus of elasticity, internal loss, and sound velocity of each sample were measured using the vibrating reed method, and the acoustic properties as a diaphragm were evaluated. The measurement results are shown in Table 1.
各サンプルの内部損失と音速の結果を図3に示した。サンプル1~4は、弾性率の大きい炭素繊維強化樹脂製シート材を使用したサンプル5と比べて内部損失が大きく、弾性率の小さいポリプロピレンシートを使用したサンプル6と比べて音速が大きい結果が得られた。この結果から、炭素繊維がランダムに配向された強化繊維層と、強化繊維層の両面に熱可塑性樹脂層が積層されたサンプル1~4を使用した場合、サンプル5を使用した場合に比べて、共振しにくくバランスのとれた良好な音響特性を有する振動板が得られることがわかった。なお、目付量が112g/m2の炭素繊維不織布シートを積層したサンプル1では、総目付量は約100g/m2程度となる。振動板としての目付量を100g/m2以下とすることで、内部損失、音速がともに良好な振動板となることがわかった。なお、図3では、従来から使用されている紙パルプ材料、金属材料、樹脂材料からなる振動板の音響特性の範囲を、点線、実線、二点鎖線で囲んで示している。 The internal loss and sound velocity results for each sample are shown in Figure 3. Samples 1 to 4 had higher internal loss than Sample 5, which used a carbon fiber reinforced resin sheet material with a high elastic modulus, and higher sound velocity than Sample 6, which used a polypropylene sheet with a low elastic modulus. These results indicate that when Samples 1 to 4, which have a reinforced fiber layer with randomly oriented carbon fibers and thermoplastic resin layers laminated on both sides of the reinforced fiber layer, are used, diaphragms with less resonance and better balanced acoustic characteristics are obtained than when Sample 5 is used. Note that Sample 1, which is laminated with a carbon fiber nonwoven fabric sheet with a basis weight of 112 g/ m² , has a total basis weight of approximately 100 g/ m² . It was found that a diaphragm with a basis weight of 100 g/ m² or less provides a diaphragm with good internal loss and sound velocity. Note that in Figure 3, the ranges of acoustic characteristics of diaphragms made from conventionally used paper pulp materials, metal materials, and resin materials are indicated by dotted lines, solid lines, and two-dot chain lines.
<振動板の作成>
素材選定での知見を踏まえ、実際に振動板を作成して音響特性を評価した。
(試験例1)
目付量60g/m2、Vf35%の炭素繊維不織布シートの両面に、厚さ15μmのポリプロピレンシートをそれぞれ積層した平板状のシートを、振動板形状のキャビティを有する金型内に配置した。金型内で常温でプレスしたまま加温し、温度180℃、圧力5MPaで、5分間プレス成形して振動板を得た。炭素繊維不織布シート中の炭素繊維の長さは約6mmである。得られた振動板の総目付量、総厚み、密度、質量を測定した。また、振動リード法によって、弾性率、内部損失、及び音速を測定した。その結果を表2に示した。以下、同様である。
<Creating a diaphragm>
Based on the knowledge gained from material selection, we actually created a diaphragm and evaluated its acoustic characteristics.
(Test Example 1)
A flat sheet was formed by laminating 15 μm thick polypropylene sheets on both sides of a carbon fiber nonwoven fabric sheet with a basis weight of 60 g/m 2 and a Vf of 35%, and the resulting sheet was placed in a mold having a cavity shaped like a diaphragm. The sheet was heated while pressed at room temperature in the mold, and then press-molded at a temperature of 180°C and a pressure of 5 MPa for 5 minutes to obtain a diaphragm. The length of the carbon fibers in the carbon fiber nonwoven fabric sheet was approximately 6 mm. The total basis weight, total thickness, density, and mass of the resulting diaphragm were measured. The elastic modulus, internal loss, and sound velocity were also measured using the vibrating reed method. The results are shown in Table 2. The same applies below.
(試験例2)
試験例1と同様の炭素繊維不織布シートの両面に、厚さ10μmのポリプロピレンシートをそれぞれ積層した平板状のシートを、試験例1と同様の条件でプレス成形して振動板を得た。得られた振動板についての測定項目は試験例1と同様である。
(Test Example 2)
A diaphragm was obtained by laminating 10 μm thick polypropylene sheets on both sides of a carbon fiber nonwoven fabric sheet similar to that used in Test Example 1, and press-molding the resulting sheet under the same conditions as in Test Example 1. The measurement items for the obtained diaphragm were the same as those in Test Example 1.
(試験例3)
目付量60g/m2、Vf25%の炭素繊維不織布シートの両面に、厚さ10μmのポリプロピレンシートをそれぞれ積層した平板状のシートを、試験例1と同様の条件でプレス成形して振動板を得た。炭素繊維不織布シート中の炭素繊維の長さは約6mmである。
(Test Example 3)
A diaphragm was obtained by laminating a 10 μm thick polypropylene sheet on each side of a carbon fiber nonwoven fabric sheet with a basis weight of 60 g/m 2 and a Vf of 25%, and press-molding the resulting flat sheet under the same conditions as in Test Example 1. The length of the carbon fibers in the carbon fiber nonwoven fabric sheet was approximately 6 mm.
(試験例4)
目付量50g/m2、Vf35%の炭素繊維不織布シートの両面に、厚さ5μmのポリプロピレン不織布シートをそれぞれ積層して平板状にプレスした(プレシート成形)。プレシート成形後のシートの両面に、厚さ10μmのポリプロピレン不織布シートをそれぞれ積層して、振動板形状のキャビティを有する金型内に配置し、試験例1と同様の条件でプレス成形して振動板を得た。炭素繊維不織布シート中の炭素繊維の長さは約6mmである。
(Test Example 4)
A 5 μm-thick polypropylene nonwoven fabric sheet was laminated on both sides of a carbon fiber nonwoven fabric sheet with a basis weight of 50 g/m 2 and a Vf of 35%, and pressed into a flat plate (pre-sheet molding). A 10 μm-thick polypropylene nonwoven fabric sheet was laminated on both sides of the pre-sheet molded sheet, and the sheet was placed in a mold having a diaphragm-shaped cavity and press-molded under the same conditions as in Test Example 1 to obtain a diaphragm. The length of the carbon fiber in the carbon fiber nonwoven fabric sheet was approximately 6 mm.
(試験例5)
プレシート成形後のシートの両面に積層するポリプロピレン不織布シートの厚さをそれぞれ15μmとしたこと以外は、試験例4と同様である。
(Test Example 5)
The same procedure as in Test Example 4 was carried out except that the thickness of each of the polypropylene nonwoven fabric sheets laminated on both sides of the pre-formed sheet was 15 μm.
(試験例6)
目付量50g/m2、Vf35%の炭素繊維不織布シートの両面に、厚さ5μmのポリプロピレンシートをそれぞれ積層してプレシート成形した。プレシート成形後のシートの表面を、350℃に調整したIRヒータで10秒加熱し、すぐさま圧力0.2MPaで、5秒プレス成形して振動板を得た。炭素繊維不織布シート中の炭素繊維の長さは約6mmである。
(Test Example 6)
A 5 μm thick polypropylene sheet was laminated on both sides of a carbon fiber nonwoven fabric sheet with a basis weight of 50 g/m 2 and a Vf of 35%, to form a pre-sheet. The surface of the pre-sheet was heated for 10 seconds with an IR heater adjusted to 350°C, and then immediately press-molded at a pressure of 0.2 MPa for 5 seconds to obtain a diaphragm. The length of the carbon fiber in the carbon fiber nonwoven fabric sheet was approximately 6 mm.
(試験例7)
目付量50g/m2、Vf35%の炭素繊維不織布シートの両面に、厚さ5μmのポリプロピレンシートをそれぞれ積層してプレシート成形した。その後、試験例1と同様の条件でプレス成形して振動板を得た。炭素繊維不織布シート中の炭素繊維の長さは約6mmである。
(Test Example 7)
A pre-sheet was formed by laminating 5 μm thick polypropylene sheets on both sides of a carbon fiber nonwoven fabric sheet with a basis weight of 50 g/m 2 and a Vf of 35%, followed by press molding under the same conditions as in Test Example 1 to obtain a diaphragm. The length of the carbon fibers in the carbon fiber nonwoven fabric sheet was approximately 6 mm.
(比較例1)
ポリプロピレンシートのみを金型内に積層して、試験例1と同様の条件でプレス成形して振動板を得た。振動板の総目付量、総厚み、密度、質量は表2に示したとおりである。
(Comparative Example 1)
Only the polypropylene sheet was laminated in a mold and press-molded to obtain a diaphragm under the same conditions as in Test Example 1. The total basis weight, total thickness, density, and mass of the diaphragm are as shown in Table 2.
(比較例2)
現行の車載用のスピーカー用振動板として、ポリプロピレンを金型内でインジェクション成形したもの(株式会社JVCケンウッド製、KFC-1696PS)を使用した。振動板の総目付量、総厚み、密度、質量は表2に示したとおりである。
(Comparative Example 2)
The diaphragm for a current in-car speaker was made of polypropylene injection molded in a mold (KFC-1696PS, manufactured by JVC Kenwood Corporation). The total basis weight, total thickness, density, and mass of the diaphragm are shown in Table 2.
試験例1~7、比較例1~2の各振動板について、音圧を測定した。音圧の測定は、一般社団法人電子情報技術産業協会のJEITA規格 RC-8124Cで規定する周波数レスポンス正弦波法により行い、中音域である500Hzでの音圧、及び高音域である16kHzでの音圧を測定した。また、得られた音圧測定結果値を用いて、中音域500Hzを中心とした1/3オクターブ周波数の遮断周波数である450~560Hz、高音域16kHzを中心とした1/3オクターブ周波数の遮断周波数である14~18kHzの周波数範囲内での音圧の平均値を算出した。
Sound pressure was measured for each diaphragm in Test Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2. The sound pressure was measured using the frequency response sine wave method specified in JEITA standard RC-8124C of the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA), and sound pressure was measured at 500 Hz, which is the mid-range, and at 16 kHz, which is the treble range. Furthermore, using the obtained sound pressure measurement results, the average value of sound pressure was calculated within the frequency range of 450 to 560 Hz, which is the cutoff frequency of 1/3 octave frequencies centered around 500 Hz in the mid-range, and 14 to 18 kHz, which is the cutoff frequency of 1/3 octave frequencies centered around 16 kHz in the treble range.
◎;中音域で3dB以上、高音域で10dB以上、現行品より音圧が上がっている。
〇;中音域で3dB以上、高音域で5dB以上、現行品より音圧が上がっている。
△;中音域で1dB以上、現行品より音圧が上がっている。
◎: Sound pressure is increased by more than 3 dB in the midrange and more than 10 dB in the treble range compared to the current model.
〇: Sound pressure is 3dB or more higher in the midrange and 5dB or more higher in the treble range than the current model.
△: Sound pressure is more than 1 dB higher in the mid-range than the current model.
表2、表3より、炭素繊維がランダムに配向された強化繊維層と、強化繊維層の両面に熱可塑性樹脂層が積層された試験例1~7の振動板では、現行品のスピーカー用振動板である比較例2と比較して、中音域での音圧が上がっていた。特に、試験例1~5では、比較例2に対して3dB以上上がっており、人の話し声のような周波数帯域での音圧の上がり幅が顕著であると言える。スピーカー用振動板に要求される性能として高い評価が得られるものであった。 Tables 2 and 3 show that the diaphragms of Test Examples 1 to 7, which have a reinforced fiber layer with randomly oriented carbon fibers and thermoplastic resin layers laminated on both sides of the reinforced fiber layer, had higher sound pressure in the mid-range compared to Comparative Example 2, a current speaker diaphragm. In particular, Test Examples 1 to 5 had an increase of more than 3 dB compared to Comparative Example 2, and it can be said that the increase in sound pressure in the frequency band corresponding to the human voice was significant. This was highly rated as the performance required for speaker diaphragms.
試験例1~7の振動板は、これらと同程度の厚さとなるようにポリプロピレンシートのみで成形した比較例1の振動板と比較して、表3に示す450~560Hzの周波数領域での音圧の変化は観察されなかったものの、300~450Hzの周波数領域での音圧が顕著に上がっていた。図4には、試験例3と比較例1、2との周波数スペクトルを示している。これによれば、試験例3の振動板は、比較例1の振動板に比べて、300~450Hzの周波数領域で最大で5dB程度の音圧の上昇が観察された。比較例1の振動板では、炭素繊維が存在しないことによって剛性がとれていないために強度が足りず、振動板が撓んだような振動になっているのに対し、炭素繊維不織布シート由来の炭素繊維を含有することによって振動板に必要な剛性が担保できているものと考えられる。 Compared to the diaphragm of Comparative Example 1, which was molded solely from a polypropylene sheet to achieve a similar thickness, the diaphragms of Test Examples 1 to 7 showed no observed change in sound pressure in the 450-560 Hz frequency range shown in Table 3, but showed a significant increase in sound pressure in the 300-450 Hz frequency range. Figure 4 shows the frequency spectra of Test Example 3 and Comparative Examples 1 and 2. This shows that the diaphragm of Test Example 3 showed a maximum increase in sound pressure of approximately 5 dB in the 300-450 Hz frequency range compared to the diaphragm of Comparative Example 1. The diaphragm of Comparative Example 1 lacked rigidity due to the absence of carbon fiber, resulting in insufficient strength and causing the diaphragm to vibrate in a bending manner. However, it is believed that the inclusion of carbon fiber derived from the carbon fiber nonwoven fabric sheet ensures the necessary rigidity for the diaphragm.
また、表2、表3より、振動板の目付量が60g/m2以上である試験例1~5の振動板では、現行品である比較例2の振動板と比較して、中音域での音圧が3dB以上上がっており、その上がり幅が顕著であった。また、高音域での音圧は現行品と比較して5dB以上上がっていた。14~18kHzの周波数領域での音圧が伸びており、こうした現象は、例えば紙パルプで形成された振動板とは大きく異なるものである。不織布シート由来の炭素繊維を含有することによって、振動板に必要な剛性が確保され、物理的強度の向上によって高音域での音圧が上がっているものと考えられる。この点は図4にも示されるように、試験例3の振動板は、3~18kHzの周波数領域において、比較例1、2の振動板に比べて音圧の顕著な上昇が観察された。 Furthermore, Tables 2 and 3 show that the diaphragms of Test Examples 1 to 5 , which have a diaphragm weight of 60 g/m or more, exhibited a significant increase in sound pressure of 3 dB or more in the midrange compared to the diaphragm of Comparative Example 2, a current product. Furthermore, the sound pressure in the high-frequency range increased by 5 dB or more compared to the current product. The sound pressure increased in the frequency range of 14 to 18 kHz, a phenomenon that is significantly different from diaphragms formed from, for example, paper pulp. It is believed that the inclusion of carbon fibers derived from the nonwoven fabric sheet ensures the necessary rigidity for the diaphragm, and the improved physical strength contributes to the increased sound pressure in the high-frequency range. As shown in Figure 4, the diaphragm of Test Example 3 exhibited a significant increase in sound pressure in the frequency range of 3 to 18 kHz compared to the diaphragms of Comparative Examples 1 and 2.
表2、表3より、密度が0.6g/cm3以上0.9g/cm3以下である試験例1~3の振動板では、現行品である比較例2の振動板と比較して、中音域での音圧が3dB以上上がっており、かつ、高音域での音圧が10dB以上上がっていた。密度がこの範囲であることにより高音域での音圧の上がり幅が顕著であった。 As can be seen from Tables 2 and 3, the diaphragms of Test Examples 1 to 3 , which had densities of 0.6 g/ cm3 or more and 0.9 g/cm3 or less, had a sound pressure increase of 3 dB or more in the midrange and a sound pressure increase of 10 dB or more in the treble range compared to the diaphragm of Comparative Example 2, which is the current product. With densities in this range, the increase in sound pressure in the treble range was remarkable.
さらに、厚みが100μm以下である試験例2、3の振動板では、比較例2の振動板と比較して、高音域での音圧が15dB前後上がっていた。 Furthermore, the diaphragms of Test Examples 2 and 3, which had thicknesses of 100 μm or less, had a sound pressure increase of around 15 dB in the high-frequency range compared to the diaphragm of Comparative Example 2.
1…振動板(スピーカー用振動板) 1... Diaphragm (speaker diaphragm)
Claims (3)
前記強化繊維層を挟むように配置された熱可塑性樹脂層と
を備え、
前記強化繊維層と前記熱可塑性樹脂層の境界部分には、前記強化繊維層由来の熱可塑性樹脂と前記熱可塑性樹脂層由来の熱可塑性樹脂とが混在して一体化してなる混在樹脂領域が形成され、
前記強化繊維層には、前記熱可塑性樹脂層由来の熱可塑性樹脂が混在していない樹脂領域が形成されているとともに、前記熱可塑性樹脂層には、前記強化繊維層由来の熱可塑性樹脂が混在していない樹脂領域が形成されているスピーカー用振動板。 a reinforcing fiber layer in which carbon fibers are randomly oriented in a thermoplastic resin;
Thermoplastic resin layers arranged so as to sandwich the reinforcing fiber layer,
At the boundary between the reinforcing fiber layer and the thermoplastic resin layer, a mixed resin region is formed in which the thermoplastic resin derived from the reinforcing fiber layer and the thermoplastic resin derived from the thermoplastic resin layer are mixed and integrated,
A speaker diaphragm in which a resin region is formed in the reinforcing fiber layer that is not mixed with the thermoplastic resin derived from the thermoplastic resin layer, and a resin region is formed in the thermoplastic resin layer that is not mixed with the thermoplastic resin derived from the reinforcing fiber layer .
前記積層体を金型内でプレス成形するプレス成形工程と
を備え、
前記プレス成形工程では、前記不織布シートと前記熱可塑性樹脂シートの境界部分に、前記不織布シートと前記熱可塑性樹脂シートの一部が熱溶融して前記不織布シート由来の熱可塑性樹脂と前記熱可塑性樹脂シート由来の熱可塑性樹脂とが混在した混在樹脂領域を形成するとともに、前記不織布シートには、前記熱可塑性樹脂シート由来の熱可塑性樹脂が混在しない樹脂領域を形成し、前記熱可塑性樹脂シートには、前記不織布シート由来の熱可塑性樹脂が混在しない樹脂領域を形成するように、プレス成形時の温度、圧力、プレス時間の少なくともいずれかを設定するスピーカー用振動板の製造方法。 a lamination step of laminating a nonwoven fabric sheet containing thermoplastic resin fibers and carbon fibers and thermoplastic resin sheets on both sides of the nonwoven fabric sheet so as to sandwich the nonwoven fabric sheet to form a laminate;
a press molding step of press-molding the laminate in a mold,
In the press molding process, at least one of the temperature, pressure, and pressing time during press molding is set so that a portion of the nonwoven fabric sheet and the thermoplastic resin sheet are thermally melted at the boundary between the nonwoven fabric sheet and the thermoplastic resin sheet to form a mixed resin region in which the thermoplastic resin derived from the nonwoven fabric sheet and the thermoplastic resin derived from the thermoplastic resin sheet are mixed, and a resin region in which the thermoplastic resin derived from the thermoplastic resin sheet is not mixed is formed in the nonwoven fabric sheet, and a resin region in which the thermoplastic resin derived from the nonwoven fabric sheet is not mixed is formed in the thermoplastic resin sheet.
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