JPS585560B2 - シンドウバンノセイホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は炭素から成る繊維の布状体又は薄板を基材と
して用いた振動板の製法に関するものである。

一般にスピーカ振動板として用いられる薄板は能率が高
く、過渡特性が良好である必要があるのに加えて、特に
高音用スピーカ振動板として高音域を伸ばすため、その
薄板の質量が小さいこと、ヤング率の大きいこと、更に
薄板が強固であることが要請される。

この発明はこのような要請を満足する材料として、炭素
及びそれらの化合物素材に着目し、新規なスピーカ振動
板の製法を提供するものである。

したがって、この発明の振動板の製法は所定形状の炭素
繊維から成る布状体又は炭素薄板素材より成る基材上に
熱分解により炭化物を遊離可能な化合物を必要に応じて
不活性雰囲気の存在下に熱分解し炭化物を析出させ、こ
の布状体の布目を埋めるなど基板上に析出させることを
特徴とするものである。

この発明の方法によって製造された振動板は従来用いら
れていたチタンＴｉあるいはアルミニウムＡＩ合金で製
造された振動板に較べて良好な周波数特性を示し、かつ
耐久性においても優れている。

更に熱分解温度により結晶状炭化物のヤング率等の機械
的特性を制御できるため振動板の厚み方向に伝わる音速
を変化させて希望する音響特性を有する特色ある振動板
の製作が可能である。

この発明を更に詳しく述べる。

この発明において用いられる基材のうちの炭素繊維はロ
ーグレード炭素繊維又はハイグレード炭素繊維（強度１
０９Ｎ／ｍ”以上、ヤング率１３．７Ｘ１０”Ｎ／ｍ２
以上）のどちらでもよいが、高音用スピーカ振動板とし
てヤング率を考慮すればハイグレード炭素繊維を用いる
のがよい。

この炭素繊維用素材は炭素繊維の製造用に用いられる合
成または半合成繊維である。

この炭素繊維用素材として、例えばポリアクリロニトリ
ル、レーヨン等の合成繊維、あるいは塩化ビニルや原油
の熱分解ピッチ、石油スラッジなどが挙げられるが、こ
れのみに限定されるものではなく、炭素繊維を製造しえ
る全てのものを用いることができる。

炭素繊維よりなる布状体は５０〜３００メッシュ程度の
ものがよい。

３００メッシュ以上では布状体が薄すぎて製品の強度が
低下し、５０メッシュ以下であると布状体の布目を埋め
るまで炭素を析出させた場合、製品が厚すぎることとな
り振動板の性能が低下するからである。

またこの布状体又は薄板の厚さは１０〜２００μｍ，好
ましくは２０〜１００μｍであるのがよい。

特に、４０〜７０μｍ前後が望ましい。

１０μｍ以下であると強度的に振動板として不適当であ
り、２００μｍ以上であると重量的に重くなるからであ
る。

この明細書中（特許請求の範囲を含む）で布状体とは布
形状をした繊維の全てを指すものであり、織布は勿論、
不織布も含むものである。

織布は、一般にたとえば１０μｍ前後の径を有する炭素
繊維を束ねて得られるストランドを織ったものであり織
り方は、平織、朱子織など特に限定されない。

炭素薄板は、所定の剥離性基板上に炭素あるいは黒鉛を
熱分解により沈積させることにより得られるほか、樹脂
を所定の形状に成形後に不活性雰囲気中で炭化すること
によっても得られる。

この発明の振動板の製造法はこの布状体又は薄板の基村
上に不活性雰囲気において熱分解により炭素又は炭化物
を遊離可能な化合物を熱分解せしめるものである。

不活性雰囲気とは、本明細書中（特許請求の範囲も含む
）において、熱分解により炭素又は炭化物を遊離可能な
化合物以外の活性化合物を含まない、という意味であり
、熱分解により炭化物を遊離可能な化合物と不活性ガス
を含む場合は勿論、熱分解により炭化物を遊離可能な化
合物以外なにも含まない場合も包含するものである。

不活性雰囲気中で炭素又は炭化物を布状体又は薄板の基
材上に析出せしめるのは基村上への炭化物の析出速度を
調節するためである。

この不活性雰囲気をつくるため反応系に導入される不活
性ガスは、例えばアルゴン、ヘリウム、窒素である。

炭化物を生成しつる化合物は、熱分解によって炭素又は
炭化物を遊離し基材上に析出する全ての化合物ないし混
合物を含み、更に、炭化物と共に単体炭素または他の物
質（金属、金属化合物等）を析出する全ての化合物ない
し混合物を含むものとする。

即ち、炭化物のみばかりでなく、炭化物と単体炭素ある
いは炭化物と単体炭素および他の物質（例えば金属、金
属化合物等）あるいは炭化物と他の物質を析出させるよ
う化合物を全て含む，例えば、メタン、エチルアルコー
ル、ブタン等の１または２以上とＴｔＣｌｔ，ＷＣ１４
等の金属化合物等の１または２以上との混合物が挙げら
れる。

不活性ガスはこの熱分解によって炭化物を遊離しうる化
合物の反応系における気体濃度を調節するため、その量
を増減することができる。

不活性ガスとこのガス状化合物の分圧の和は常圧である
のがよい。

これは装置を作動させるのに特別のシールを必要としな
いからである。

一方減圧雰囲気下では装置は複雑になるが分解温度を下
げることができる。

このガス状化合物の分圧が高すぎると炭化物の基材上へ
の析出速度が大きくなり、密度が低く多孔性の炭化物が
析出することとなり、分圧が低すぎると、炭化物の析出
速度が遅すぎることとなる。

したがって、ガス状化合物の分圧は上記の事実を考慮し
て機能的に定めることができる。

この発明の振動板として良好な製品を製造する為には３
０〜２００ｍｍＨｇの範囲であることが良く、１００ｍ
ｍＨｌ前後が特に好ましい。

不活性ガスはこのガス状化合物を調節する為に添加する
ものであり、反応系の全体を例えば１気圧に保持し、ガ
ス状化合物の分圧を一定にしておき、不活性ガスを反応
系に導入することによって、一定の炭化物析出速度で連
続的に基材上へ析出させることができる。

析出速度を下げるためにガスを希釈するためのものであ
ることができる。

基材上に炭化物を析出させるための熱分解は５００〜１
５００℃において行なわれる。

これは基村上に炭化物を析出させるためである。

基材が布状体の場合はこの炭化物は約２μｍまで基村上
の布目などに沿って成長するが、その以上となると布目
を炭素で埋める方向に成長しやすい。

布状体の布目をこのように炭素又は炭化物で埋めるのは
、通気性をなくし振動板を製造するためである。

この発明により基材上に熱分解により析出され金属との
炭化物は特に限定されないが、ＴｉＣ，ＷＣ２Ｗ２Ｃ２
ＢｅＣなどは好適に使用される。

この基材上の炭化物層の厚さは２〜７０μｍ程度がよい
。

２μｍ以下であると振動板の強度が低下し、所望の周波
数特性が得られないからである。

また７０μｍ以上であると強度は充分であるが、質量が
増大しすぎるため鋭尖な音が得られない等の欠点が生ず
るからである。

所望の周波数特性、特に高音用スピーカ振動板を得るた
めには炭化物層の厚さは約１０〜３０μｍ前後であるこ
とが好ましいＯ この炭化物の密度ρは２〜７（ｘ１０３ｋｙ／ｍ３）で
あり、ヤング率Ｅは１〜１２〔×１Ｏ１１Ｎ／ｄ２〕程
度である。

したがって、チタンＴｉ（ρ４．５４（Ｘ１０３ｋｇ／
ｍ３〕、Ｅ１１．９（Ｘ１０１０Ｎ／ｍ２ｌ）およびア
ルミニウム（ｐ２．７（Ｘ１０”ｋｇ／ｍ”、Ｅ７．０
５（Ｘ１０１０Ｎ／ｍ′〕）に比してＥ／ρが大きくと
り得る。

かかるわけで、振動板、特に高音用スピーカの材料とし
て優れたものである。

この発明における基材として炭素繊維の織布ないし不織
布又は薄板が用いられるが、更にまた炭素繊維用素材の
織布ないし不織布も用いられうる。

これはこの気相分解による炭化物の析出工程において、
炭素繊維用素材が炭化されて炭素繊維化するためである
。

炭化物が基材上に析出後、高密度化等するために熱処理
を行うことが望ましい。

かかる熱処理によって、振動板の強度が増し、耐久性も
増し、更に周波数特性も向上する。

しかしながら、この熱処理はこの発明において必須なも
のではない。

以下、この発明を更に理解しやすくするため実施例につ
いて説明する。

かかる実施例はこの発明の一態様を示すものであり、こ
の発明の範囲で任意に変更可能である。

例１ 円筒炉中の所定形状（振動板形状）の析出用ベース上に
径８μｍの炭素繊維を束ねて得たストランドを平織して
得た２００メッシュの布状体（厚さ４０μｍ）を敷く。

この析出用ベースは黒鉛で製造されている。

これは炉中の温度を考慮し、耐熱性材料を用いなければ
ならないからである。

例えば、一般の金属では１８００〜３０００℃の温度で
は融解するし、タングステンＷは融解しないが、タング
ステンカーバイドＷＣを生成するため、炭化物系の析出
用ベースが最適である。

また、この布状体は２００メッシュであった。

炭化物析出用ベース上に上記炭素繊維布状体を敷いた後
，ＴｉＣＩ４、メタンとアルゴンを炉中に導入した。

メタンの分圧は約４０ｍｍＨｇであり、アルゴンとメタ
ン，Ｔ＋ＣＩ４の分圧の和（即ち炉内の気圧）は１気圧
であった。

この炉中の温度を高周波プラズマフレームで１０００℃
にし、約１５分間、その温度に維持した。

約１５分間、気相分解によって炭化物を基板上に析出さ
せた後、炉中からメタンガス及び廃ガスを排出させ、同
じ炉中で３０００℃において１時間熱処理した。

このようにして製造された振動板の炭化物の層厚は約１
０μｍであった。

またこの炭化物の密度ρは４．４（Ｘ１０３ｋｇ／ｍ’
）であり、ヤング率Ｅは７．０（ＸＩＯ１１Ｎ／ｍ”）
であった。

また、この振動板の周波数は図面に、曲線１として示す
通りであった。

例２ 所定の寸法に加工した炭素ブロックをアルゴン中で２０
００℃まで加熱し、アルゴンガスを止め、次にメタンガ
スを導入し、炭素ブロック表面に熱分解炭素を約１時間
沈積させた。

その後、アルゴンで炉内を置換し，１２００℃まで降温
して，Ｔｘｃｌ４１５ｍｌ／分、メタン５ｍＡ／分、水
素３ｌ／分の混合ガス（全圧１気圧）を流し、この温度
で１時間保持した後反応ガスを止め、炉内をアルゴンで
置換したのち４００℃まで１０Ｃ／分の速奮で降温し、
以後は炉冷により室温まで降温した。

生成した振動板は電子顕微観察により、炭素基板厚さが
約０．２ｍｍであり、その表面には非常に結晶性（Ｘ線
回折による）の良いＴｉＣ層が最小７〜最大３０μｍの
範囲厚さに形成されていた。

この振動板のヤング率Ｅは、３．４〜３．８（Ｘ１０１
１Ｎ／ｍ２）、その周波数特性曲線は、図面の曲線１と
ほぼ一致した。

例３（比較例） 上記例２において、熱分解炭素沈積後、アルゴン置換し
、ＴｉＣの沈積を行うことなく，４００℃まで１０℃／
分の速度で冷却し、その後炉冷することにより厚さ約０
．２ｍｍの炭素振動板を得た。

この振動板のヤング率Ｅは０．９〜１．２（ＸＩＯ１１
Ｎ／ｍ２ｌであり、その周波数特性曲線は、図面に曲線
２として示す通りであった。

なお、同じ図面に同様な厚さのＡＩ振動板の周波数特性
を曲線３として示す。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例および比較例による振動板の
周波数特性曲線を示す。 １・・・・・・実施例（例１および例２）、２・・・・
・・炭素振動板（比較例、例３）、３・・・・・・Ａ１
振動板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭素繊維から成る布状体又は炭素から成る薄板素材
   よりなる基材上に化合物を熱分解して炭化物を析出させ
   、この基材と一体にする振動板の製法。