【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
技術分野
本発明は、動電型スピーカ、マイクロフオン等
の電気音響変換器に関する。
背景技術
従来から、動電型スピーカ用振動板の主体とな
る構造材料としては、例えば、亜硫酸パルプ
（SP）、硫酸塩パルプ（KP）等の木材パルプ繊維
や、綿パルプ、カポツク等の種子繊維や、三椏、
ラミー等の靭皮繊維等の天然繊維が多く用いられ
ている。かかる動電型スピーカ用振動板は、これ
ら天然繊維を主原料として調整された紙料に無機
繊維などを配合して、例えば円垂台状に抄造して
基体を作成し、得られた基体に樹脂等の溶液を含
浸し乾燥する製造方法により得られている。
また、スピーカ、マイクロフオン等の電気音響
変換器に用いる電気音響変換器用振動板としてポ
リプロピレン、ポリエチレン等のプラスチツクフ
イルムを圧空真空法により所定形状に型成形した
ものも知られている。
近年は、アルミニウム、チタン、ベリリウム等
の軽金属材料を用いて加圧成形等により所定形
状、例えば円垂台状又はドーム状に成形して得ら
れるスピーカ用振動板も開発されている。
一般的に、スピーカ用振動板では組立後のかか
るスピーカの能率を向上させる上で、またマイク
ロフオン用振動板では組立後のかかるマイクロフ
オンの感度周波数特性を向上させる上で、それら
の周波数帯域を広げるために密度ρが小さいこ
と、振動板自体の共振を制動し周波数特性を平坦
にするため比弾性率√が大きく、かつ適度
な内部損失があることがこれら振動板に要求され
る。
しかしながら、従来の天然繊維を主体として混
抄する製造方法により得られたスピーカ用振動板
においては、天然繊維についての上記の密度、比
弾性率等の条件に限度があるために、その限度以
上の所望の音圧周波数特性が得られなかつた。
また、ポリプロピレン等のプラスチツクフイル
ムを型成形する製造方法によつて得られた振動板
は比較的、密度ρが大きいためにマイクロフオン
の周波数帯域を広げたり、スピーカの能率を充分
向上させることが出来なかつた。
またさらに、軽金属材料として特に好ましいベ
リリウムを用いて加圧成形する製造方法によつて
得たスピーカ用振動板では、比弾性率√が
12.36Km／秒と非常に大きいために良好な音圧周
波数特性が得られるが、ベリリウム材料の価格が
他の軽金属材料に比較して非常に高価であるとい
う欠点がある。また、比較的安価な他の軽金属材
料を用いた場合でも、ベリリウムほど密度が小さ
くなく、比弾性率√が5.24Km／秒以下であ
り内部損失が小さく、この種の軽金属材料による
振動板では構造を改良を施しても現状レベル以上
の音圧周波数特性の向上が期待できなかつた。
このように、従来からの材料による振動板では
電気音響変換器の性能を向上させることについて
十分であるとは言えなかつた。
発明の概要
本発明の目的は、適度な内部損失と剛性を維持
しつつ低密度の振動板を有する電気音響変換器を
提供することである。
本発明の電気音響変換器は、アルギン酸系繊維
を主体として分散、離解した懸濁液から抄造して
形成される振動板を備えていることを特徴として
いる。
実施例
以下に、本発明の実施例を添附図面及び表に基
づいて説明する。
先ず、電気音響変換器用の振動板の製造工程の
概略としては、水可溶性アルギン酸アルカリ塩又
はそれと水溶性高分子との混合物からなる高粘度
溶液を湿式紡糸機を用いて、凝固剤としてアルギ
ン酸に対して不溶性の塩形成能を有する金属イオ
ン及び／又は酸を主成分とする水溶液からなる凝
固浴中に、紡出することにより連続繊維を形成さ
せ、次いで、この連続繊維を短繊維に切断する。
しかる後、該短繊維をその繊維形態を痛めないよ
うに分散、離解し、スクリーン又はクリーナ等で
異物、結束繊維を除去した後、抄紙を行なうこと
により振動板を得る。
なお、アルギン酸は褐藻類に含まれる多糖類で
あつてＤ―マヌロン酸とＬ―グルクロン酸の共重
合体でβ―１，４結合を主体としているものであ
る。このアルギン酸をナトリウム等のアルカリ塩
として水溶液にすると粘度の高いアルギン酸アル
カリ溶液が得られる。
ここで、水可溶性のアルギン酸アルカリとは、
アルギン酸のリチウム、ナトリウム、カリウム、
アンモニウム等の塩である。
アルギン酸酸に対して不溶性塩形成能を持つ金
属イオンは、周期律表のｂ、、、、、
ｂの各族の典型元素及び遷移金属のイオンであ
り、具体的には、Ca()、Sr()、Ba()、Al
（）、Sn()、Pb()、Mn()、Cr()、Fe()、
Co()、Ni()、Cu()、Zn()、Ag()等であ
る。
また酸としては、例えば塩酸、硫酸、燐酸、等
の無機酸及び例えば蟻酸、酢酸等の有機酸が用い
られる。
連続繊維から切断された繊維は、繊維同士に自
己接着を促し、さらに振動板の地合いの良好なも
のを得るためにアスペクト比（繊維径（湿潤）対
繊維長の比）を150以下とする。
実施例として初めに、アルギン酸系繊維を下記
の紡糸工程で形成する。
アルギン酸ナトリウム溶液を用意し、該溶液を
直径0.05mm〜１mmの小孔径ノズルを通して塩化カ
ルシウムの紡糸溶液中に注入して紡糸する。ま
た、該紡糸溶液に少量の塩酸、カチオン界面活性
剤を含めてもよい。アルギン酸ナトリウムは該紡
糸溶液に接触するとイオン交換が行なわれ、アル
ギン酸カルシウムの長繊維に変えることができ
る。ここで、アルギン酸のアルカリ金属塩は水溶
性であるが、２価以上の金属の塩であれば水に溶
けることなく繊維が得られる。また、このアルギ
ン酸系繊維は難燃性を有している。
実施例におけるアルギン酸系繊維の形成の紡糸
条件としては、重合度3.8×105ダルトンのアルギ
ン酸ナトリウムの５％水溶液を湿度式紡糸機を用
いて吐出速度13.5ml／分にて、ホール孔径0.10mm
からなる1000ホールのノズルから５％CaCl2溶液
中に紡出し、温度は室温で、巻取り速度は2.1〜
28rpm程度、延伸率は1.3としている。
上記の紡糸条件で製造されたアルギン酸系繊維
を水洗した後、繊維長をほぼ３mmにしたステイプ
ルとする。このようにして電気音響変換器用の振
動板の原材料であるアルギン酸系繊維を得ること
が出来る。
次の抄造工程で、このアルギン酸系繊維を主体
とするコーン形振動板を作成する。
先ず、第１図の本実施例に係る製造方法のフロ
ーチヤートに示すように解繊工程S1として、所定
のアルギン酸系繊維を叩解機に投入して、紙料濃
度3.0％程度にてアルギン酸系繊維の繊維形態を
損わないように解繊を施し、シヨツパー型叩解度
測定機で所定の叩解度に離解、分散する。このア
ルギン酸系繊維の紙料に、湿潤強度向上のため、
尿素樹脂をアルギン酸系繊維に対して絶対乾燥比
率でほぼ３％添加し、さらに硫酸バンドを添加し
て紙料のPH値を5.0〜5.5に調整する。このように
してアルギン酸系繊維を定着させる。また、サイ
ジングとして所定のサイズ剤を紙料に添加する。
次に、かかるアルギン酸系繊維の紙料は第２図
ａ，ｂに示す抄紙機及び乾燥機の概略断面図に示
す原料タンク１において抄紙濃度0.5％のアルギ
ン酸系繊維の懸濁液２に調整される（S2）。この
懸濁液を連通管を介して移送ポンプ３にて所定抄
紙機の抄紙タンク４に送り、抄紙タンク４内で所
定の形状、例えば円垂台状の抄紙治具６を用い
て、抄紙治具６に懸濁液２を通過させて抄紙する
（S3）。ここで抄紙時間（吸引ポンプ８の吸引時
間）を変えることにより、振動板の重量、密度の
調整を行なう。
次に、抄紙機で抄紙された振動板９を抄紙タン
ク４から取出し、乾燥機１０内にて所定治具１１
上に載置させて真空吸引ポンプ１２で吸引しつつ
100℃の熱風が係る振動板を通過するようにして
乾燥させる（S4）。
最後に、得られた振動板の内外径部分を切断し
て（S5）、アルギン酸系繊維の振動板を得ること
が出来る。
このようにして得られた本実施例のアルギン酸
系繊維の振動板の一部細片の物性値を第１表に示
す。
Technical Field The present invention relates to electroacoustic transducers such as electrodynamic speakers and microphones. BACKGROUND ART Traditionally, the main structural materials for electrodynamic speaker diaphragms include wood pulp fibers such as sulfite pulp (SP) and sulfate pulp (KP), and seed fibers such as cotton pulp and kapoku. Ya, mitsumata,
Natural fibers such as bast fibers such as ramie are often used. Such a diaphragm for an electrodynamic speaker is made by blending inorganic fibers with a paper stock prepared using these natural fibers as the main raw material, forming a paper into the shape of a round table, for example, to create a base, and then applying the diaphragm to the resulting base. It is obtained by a manufacturing method of impregnating with a solution of resin or the like and drying it. Also known are diaphragms for electroacoustic transducers used in electroacoustic transducers such as speakers and microphones, which are made by molding a plastic film such as polypropylene or polyethylene into a predetermined shape using a pressure-air vacuum method. In recent years, speaker diaphragms have also been developed that are obtained by forming light metal materials such as aluminum, titanium, and beryllium into a predetermined shape, such as a dome shape or a dome shape, by pressure molding or the like. In general, diaphragms for speakers are used to improve the efficiency of the speaker after assembly, and diaphragms for microphones are used to improve the sensitivity frequency characteristics of the microphone after assembly. These diaphragms are required to have a small density ρ in order to spread the vibration, a large specific elastic modulus √ in order to damp the resonance of the diaphragm itself and flatten the frequency characteristics, and a suitable internal loss. However, in speaker diaphragms obtained by conventional manufacturing methods that mainly involve mixing natural fibers, there are limits to the above-mentioned conditions such as density and specific modulus of natural fibers. It was not possible to obtain sound pressure frequency characteristics. In addition, diaphragms obtained by molding plastic films such as polypropylene have a relatively large density ρ, making it possible to widen the frequency band of microphones and sufficiently improve the efficiency of speakers. Nakatsuta. Furthermore, in a speaker diaphragm obtained by a pressure-forming manufacturing method using beryllium, which is particularly preferable as a light metal material, the specific elastic modulus √ is
Although beryllium material has a very large speed of 12.36 Km/sec, which provides good sound pressure frequency characteristics, it has the disadvantage that it is very expensive compared to other light metal materials. In addition, even when using other relatively inexpensive light metal materials, the density is not as low as that of beryllium, the specific elastic modulus √ is 5.24 Km/sec or less, and the internal loss is small. Even if improvements were made, no improvement in sound pressure frequency characteristics beyond the current level could be expected. As described above, diaphragms made of conventional materials cannot be said to be sufficient to improve the performance of electroacoustic transducers. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electroacoustic transducer having a low density diaphragm while maintaining adequate internal loss and stiffness. The electroacoustic transducer of the present invention is characterized in that it is equipped with a diaphragm formed by paper-making from a suspension mainly composed of alginic acid fibers dispersed and disintegrated. Examples Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings and tables. First, as an outline of the manufacturing process of a diaphragm for an electroacoustic transducer, a high viscosity solution consisting of a water-soluble alkali alginate salt or a mixture of it and a water-soluble polymer is mixed with alginic acid as a coagulant using a wet spinning machine. Continuous fibers are formed by spinning into a coagulation bath consisting of an aqueous solution whose main components are metal ions and/or acids capable of forming insoluble salts, and then the continuous fibers are cut into short fibers.
Thereafter, the short fibers are dispersed and disintegrated so as not to damage their fiber form, and after removing foreign matter and bound fibers with a screen or cleaner, a diaphragm is obtained by papermaking. Incidentally, alginic acid is a polysaccharide contained in brown algae, and is a copolymer of D-manuronic acid and L-glucuronic acid, which mainly consists of β-1,4 bonds. When this alginic acid is made into an aqueous solution as an alkali salt such as sodium, a highly viscous alginic acid alkaline solution can be obtained. Here, the water-soluble alkali alginate is
Alginate lithium, sodium, potassium,
It is a salt of ammonium, etc. Metal ions that have the ability to form insoluble salts with alginic acid are b in the periodic table.
Ions of typical elements of each group b and transition metals, specifically Ca(), Sr(), Ba(), Al
(), Sn(), Pb(), Mn(), Cr(), Fe(),
These include Co(), Ni(), Cu(), Zn(), Ag(), etc. As the acid, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, and organic acids such as formic acid and acetic acid are used. The fibers cut from the continuous fibers have an aspect ratio (ratio of fiber diameter (wet) to fiber length) of 150 or less to promote self-adhesion between the fibers and to obtain a diaphragm with good texture. As an example, first, alginic acid fibers are formed by the following spinning process. A sodium alginate solution is prepared, and the solution is injected into a calcium chloride spinning solution through a small hole nozzle with a diameter of 0.05 mm to 1 mm for spinning. Further, a small amount of hydrochloric acid and a cationic surfactant may be included in the spinning solution. When sodium alginate comes into contact with the spinning solution, ion exchange takes place and it can be converted into long fibers of calcium alginate. Here, the alkali metal salt of alginic acid is water-soluble, but if it is a salt of a divalent or higher metal, fibers can be obtained without dissolving in water. Moreover, this alginic acid fiber has flame retardancy. The spinning conditions for forming alginate fibers in the examples were as follows: A 5% aqueous solution of sodium alginate with a degree of polymerization of 3.8 x 10 5 Daltons was discharged using a humidity spinning machine at a speed of 13.5 ml/min, and the hole diameter was 0.10 mm.
Spun into a 5% CaCl2 solution from a 1000-hole nozzle, the temperature was room temperature, and the winding speed was 2.1 ~
The speed is about 28 rpm and the stretching ratio is 1.3. After washing the alginic acid fiber produced under the above spinning conditions with water, it is made into a staple with a fiber length of approximately 3 mm. In this way, alginic acid fibers, which are raw materials for diaphragms for electroacoustic transducers, can be obtained. In the next papermaking process, a cone-shaped diaphragm mainly made of this alginic acid fiber is created. First, as shown in the flowchart of the manufacturing method according to the present example in FIG. The fibers are defibrated so as not to damage their fiber morphology, and are defibrated and dispersed to a predetermined degree of beating using a chopper-type beating degree measuring machine. In order to improve the wet strength of this alginate fiber paper stock,
Approximately 3% urea resin is added to the alginic acid fiber in an absolute dry ratio, and sulfate is further added to adjust the pH value of the paper stock to 5.0 to 5.5. In this way, the alginic acid fibers are fixed. In addition, a predetermined sizing agent is added to the stock for sizing. Next, the paper stock of alginic acid fibers is adjusted to a suspension 2 of alginic acid fibers with a papermaking concentration of 0.5% in a raw material tank 1 shown in the schematic cross-sectional views of the paper machine and dryer shown in FIGS. 2a and 2b. (S 2 ). This suspension is sent to a papermaking tank 4 of a predetermined papermaking machine by a transfer pump 3 via a communication pipe, and a papermaking jig 6 of a predetermined shape, for example, a circular table shape, is used in the papermaking tank 4 to perform papermaking treatment. Paper is made by passing the suspension 2 through the tool 6 (S 3 ). Here, the weight and density of the diaphragm are adjusted by changing the paper making time (the suction time of the suction pump 8). Next, the diaphragm 9 made into paper by the paper machine is taken out from the paper making tank 4, and placed in the dryer 10 using a predetermined jig 11.
While placing it on top and suctioning it with the vacuum suction pump 12,
Dry by passing hot air at 100°C through the diaphragm (S 4 ). Finally, the inner and outer diameter portions of the obtained diaphragm are cut (S 5 ) to obtain a diaphragm made of alginic acid fibers. Table 1 shows the physical properties of some pieces of the alginic acid fiber diaphragm of this example obtained in this manner.
【表】
尚、比較例として、アルギン酸系繊維の振動板
の細片と、木材パルプ繊維のみからなる抄造振動
板並びにポリプロピレンフイルム、アルミニウ
ム、チタン及びベリリウムで形成した各振動板の
細片を同条件にて測定した物性値を第２表に示
す。[Table] As a comparative example, a strip of a diaphragm made of alginate fibers, a paper diaphragm made only of wood pulp fibers, and a strip of diaphragms made of polypropylene film, aluminum, titanium, and beryllium were tested under the same conditions. The physical property values measured in Table 2 are shown in Table 2.
【表】
第２表から明らかなように、本実施例のアルギ
ン酸系繊維のスピーカ用振動板は、従来の木材パ
ルプ繊維による振動板よりも密度が非常に小さ
く、かつ伝搬速度、すなわち音速が大きい。
また、アルギン酸系繊維振動板の内部損失の値に
ついても0.055を示しており、上記比較例の材料
のその値が0.03程度であるのに比べて高いものと
なつている。よつて、本実施例の振動板は音速に
ついては比較例の金属材料よるものに劣るが、共
振に関しては優れておりバランスのとれた振動板
といえる。
かかるアルギン酸系繊維振動板を用いて電気音
響変換器である第３図の断面図にて示す如き動電
型コーン型スピーカを製造する。この動電型スピ
ーカにおいては、バツクプレート２１の中央部上
にはポールピース２２が載置され、その周部には
マグネツト２３が載置されている。プレート２４
はマグネツト２３の上に載置され、ポールピース
２２との間に磁気ギヤツプを形成する。該磁気ギ
ヤツプにはボイスコイル２５を巻装したボイスコ
イルボビン２６が振動自在に挿入され、ボイスコ
イルボビン２６はダンパー２７により支持されて
いる。ボイスコイルボビン２７にはコーン形アル
ギン酸系繊維振動板２８がその中央部にて結合
し、更にその端部にセンターキヤツプ２９が冠着
されている。振動板２８の開口周縁部はエツジ３
０を介してフレーム３１に支持されている。エツ
ジ３０は更にガスケツト３２によりフレーム３１
へ固着せしめられている。なお、ボイスコイル２
５のリード線は錦糸線３３を介してフレーム３１
の側面に設けられた端子３４に接続されている。
このアルギン酸系繊維振動板を用い組立てたス
ピーカは高調波歪が少なくなり、更に音圧周波数
特性も広帯域かつ平坦となる。
上記した実施例においては、アルギン酸系繊維
のみからなる紙料よつて抄造した振動板を製造し
たが、アルギン酸系繊維を主原料とした紙料に炭
素繊維、ガラス繊維又は他の有機繊維を配合し混
抄すると、バランスのとれた特性で、かつ低密
度、高弾性の複合振動板も得ることが出来る。こ
のように、振動板の諸特性を向上させるため物性
を変化させられ得るような製造上の自由度が大き
いものも得られる。
上記実施例ではスピーカ用振動板について説明
しているが、もちろんマイクロフオン用振動板を
同様の工程にて得られる。
発明の効果
叙述の如く、本発明によれば、アルギン酸系繊
維を主体として抄造して形成される故に、アルギ
ン酸系繊維の特徴である難燃性を有し、かつ充分
な剛性を維持しつつ低密度で内部損失の大きい振
動板を備えている故に、音圧周波数特性が広帯域
となつた電気音響変換器が得られる。また、アル
ギン酸系繊維振動板の製造では従来からの抄造工
程を用いることが出来るため、新たな製造設備を
必要とはしない利点があり、さらに製造工程が単
純であるので安価なアルギン酸系繊維からなる振
動板が容易に得られる故に、製造コストが抑えら
れた電気音響変換器が得られる。[Table] As is clear from Table 2, the speaker diaphragm made of alginate fiber of this example has a much lower density and a higher propagation velocity, that is, the sound velocity, than the conventional diaphragm made of wood pulp fiber. . Furthermore, the value of internal loss of the alginate-based fiber diaphragm is 0.055, which is higher than that of the material of the comparative example, which is about 0.03. Therefore, although the diaphragm of this example is inferior to the comparative example made of metal material in terms of sound velocity, it is superior in terms of resonance and can be said to be a well-balanced diaphragm. An electrodynamic cone-type speaker, which is an electroacoustic transducer, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3 is manufactured using such an alginate-based fiber diaphragm. In this electrodynamic speaker, a pole piece 22 is placed on the center of a back plate 21, and a magnet 23 is placed on the periphery of the pole piece 22. plate 24
is placed on the magnet 23 and forms a magnetic gap with the pole piece 22. A voice coil bobbin 26 having a voice coil 25 wound thereon is inserted into the magnetic gap so as to be able to vibrate freely, and the voice coil bobbin 26 is supported by a damper 27. A cone-shaped alginate fiber diaphragm 28 is coupled to the voice coil bobbin 27 at its center, and a center cap 29 is further attached to the end thereof. The periphery of the opening of the diaphragm 28 is the edge 3
It is supported by the frame 31 via 0. The edge 30 is further connected to the frame 31 by a gasket 32.
It is fixed to the In addition, voice coil 2
The lead wire 5 is connected to the frame 31 via the tinsel wire 33.
It is connected to a terminal 34 provided on the side surface of the terminal. A speaker assembled using this alginate-based fiber diaphragm has less harmonic distortion and also has a wide and flat sound pressure frequency characteristic. In the above example, a diaphragm was manufactured using a paper stock made only of alginic acid fibers, but carbon fibers, glass fibers, or other organic fibers may be blended with a paper stock made mainly of alginic acid fibers. By mixing, it is possible to obtain a composite diaphragm with well-balanced characteristics, low density, and high elasticity. In this way, it is possible to obtain a diaphragm with a large degree of freedom in manufacturing, in which the physical properties can be changed in order to improve various properties of the diaphragm. Although the above embodiment describes a diaphragm for a speaker, a diaphragm for a microphone can of course be obtained by the same process. Effects of the Invention As described above, according to the present invention, since the paper is formed mainly from alginic acid fibers, it has flame retardancy, which is a characteristic of alginic acid fibers, and maintains sufficient rigidity while maintaining low heat resistance. Since it is equipped with a diaphragm that is dense and has a large internal loss, an electroacoustic transducer with a wide band sound pressure frequency characteristic can be obtained. In addition, since the conventional papermaking process can be used to manufacture alginate-based fiber diaphragms, there is an advantage that new manufacturing equipment is not required.Furthermore, since the manufacturing process is simple, it is made from inexpensive alginate-based fibers. Since the diaphragm is easily obtained, an electroacoustic transducer with reduced manufacturing costs can be obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明に用いる振動板の製造工程を示
すフローチヤート、第２図ａ，ｂは本発明に用い
る振動板を製造するための抄紙機及び乾燥機の概
略断面図、第３図は本発明の電気音響変換器の断
面図である。
主要部分の符号の説明、１…原料タンク、２…
懸濁液、３…移送ポンプ、４…抄紙タンク、６…
円垂台状抄紙治具、８…吸引ポンプ、１０…乾燥
機、１１…治具、１２…真空吸引ポンプ、２１…
バツクプレート、２２…ポールピース、２３…マ
グネツト、２４…プレート、２５…ボイスコイ
ル、２６…ボイスコイルボビン、２７…ダンパ
ー、２８…コーン形アルギン酸系繊維振動板、２
９…センターキヤツプ、３０…エツジ、３１…フ
レーム、３２…ガスケツト、３３…錦糸線。
Figure 1 is a flowchart showing the manufacturing process of the diaphragm used in the present invention, Figures 2a and b are schematic sectional views of a paper machine and dryer for manufacturing the diaphragm used in the present invention, and Figure 3 is a FIG. 1 is a cross-sectional view of an electroacoustic transducer of the present invention. Explanation of symbols of main parts, 1...Raw material tank, 2...
Suspension liquid, 3... Transfer pump, 4... Paper making tank, 6...
Circular table-shaped paper making jig, 8... Suction pump, 10... Dryer, 11... Jig, 12... Vacuum suction pump, 21...
Back plate, 22... Pole piece, 23... Magnet, 24... Plate, 25... Voice coil, 26... Voice coil bobbin, 27... Damper, 28... Cone-shaped alginate fiber diaphragm, 2
9... Center cap, 30... Edge, 31... Frame, 32... Gasket, 33... Tinsel wire.