專利名稱：揚聲器用振動膜及其制造方法、使用該振動膜的揚聲器及使用該揚聲器的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用于各種音響設備或者圖像設備中的揚聲器用振動膜及其制造方法、使用該振動膜的揚聲器。另外，還涉及使用該揚聲器的立體聲接收機或者電視接收機、汽車等設備。
背景技術：
圖6是現有的利用注射成形而形成的樹脂制的揚聲器用振動膜的剖面圖。振動膜16使用聚丙烯等的樹脂，在預先設定形狀的模具中熱熔化樹脂切片，從而利用注射成形來制作。作為使用于注射成形的樹脂材料，通常使用聚丙烯等的單一材料。除此之外，以作為振動膜16的物理參數的調整即作為揚聲器的特性或者音質的調整為目的，也有使用種類不同的樹脂而形成的混合型的振動膜16。
進而，就僅以樹脂材料而調整困難的物理參數而言，將云母等的增強材料混入于樹脂材料中而調整，從而調整作為揚聲器的特性或者音質。例如，在特開平2-228197號公報中公開了這樣的振動膜。
最近，伴隨著音響設備或者圖像設備等的電子設備的飛躍的性能提高，市場也強烈地要求使用于這些電子設備中的揚聲器的性能提高。因此為了提高揚聲器的性能，占有決定音質的較大的比重的振動膜的高性能化是必不可少的。
但是，現有的振動膜利用通過抄紙而形成的制法、或者樹脂的注射成形、或者通過沖壓而形成的制法來制造。即、紙振動膜或者樹脂振動膜是主流，一邊發揮各自的特長一邊對應于其用途而分開使用。
因為在紙振動膜中容易利用濕式混抄而混入芳香族聚酰胺纖維或者云母等，所以可以細致地設定物理參數，從而有作為揚聲器的特性、音質的調整的自由度變大這一優點。但是，這樣的振動膜具有耐濕性、耐水可靠性差等紙特有的缺點，又在其生產中必需存在非常多的所謂抄紙的工序。
另一方面，利用注射成形而得到的樹脂振動膜，其耐濕性、耐水可靠性或者尺寸穩定性好，從而生產性也高。但是，為了物理性能調整，即使使用云母等的無機質填充物，也不能夠確保統一的物理參數。因而，作為揚聲器的特性、音質的調整范圍非常狹小。
發明內容
本發明提供一種特性、音質的調整的自由度大，可以確保耐濕、耐水可靠性或者尺寸穩定性，外觀也好，生產性也可以提高的揚聲器。本發明的揚聲器用振動膜包含有樹脂、芳香族聚酰胺纖維、粘結樹脂與芳香族聚酰胺纖維的有機硅化合物。利用該結構來保持作為芳香族聚酰胺纖維的特長的高彈性模量、高內部損耗，以此振動膜的物理參數設定的自由度變大，可以確保耐濕可靠性或者強度，從而可以得到外觀好的振動膜。
圖1A是本發明的實施方式的揚聲器的振動膜的剖面圖；圖1B是如圖1A所示的振動膜的概念放大剖面圖；圖2是如圖1A所示的振動膜的俯視圖；圖3是本發明的實施方式的揚聲器的剖面圖；圖4是本發明的實施方式的小型立體聲組合音響系統的外觀圖；圖5是本發明的實施方式的汽車的剖面圖；圖6是現有的揚聲器用振動膜的剖面圖。
符號說明1振動膜1A樹脂1B芳香族聚酰胺纖維1C有機硅化合物
2磁鐵3上部板4磁軛5磁路6磁隙7框架8音圈9邊緣10揚聲器11外殼12放大器13操作部14小型立體聲組合音響系統15汽車16振動膜21揚聲器系統51后支架52前面板53驅動部54方向盤55車體56前輪57后輪58座位具體實施方式
圖1A是使用于本發明的實施方式的揚聲器中的振動膜的剖面圖，圖1B是同概念放大剖面圖。圖2是同俯視圖。振動膜1在樹脂1A中混入芳香族聚酰胺纖維1B，進而注射成形利用有機硅化合物1C來牢固地粘結樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B而得到的材料從而構成。即，振動膜1包含有樹脂1A、芳香族聚酰胺纖維1B、以及粘結樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B的有機硅化合物1C。
通過混入有機硅化合物1C，樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B的結合力就變大，從而兩者的緊貼性提高。以此振動膜1中的能量損耗減少，更有效地活用芳香族聚酰胺纖維1B的特性，并且能夠得到高強度高彈性模量的振動膜。特別是，因為若樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B利用有機硅化合物1C而復合化，則兩者的緊貼性進一步提高，所以是優選的。
優選在樹脂1A中使用結晶性或者非結晶性的烯烴樹脂。成形性通過使用烯烴樹脂而變得良好。另外，通過根據用途而分開使用結晶性的樹脂材料與非結晶性的樹脂材料，就可以滿足作為樹脂材料的最優的物理參數。
作為有機硅化合物1C可以利用所謂的氨基硅烷系耦合劑(couplingagent)、或者碳數為6以上的水解性長鏈烷基硅烷等。其中優選使用具有氨基的有機硅化合物。通過混入這樣的有機硅化合物1C，樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B就更加牢固地粘結。以此，芳香族聚酰胺纖維1B的物理性能就有效地發揮功能，從而能夠得到彈性模量更高的振動膜1。另外，作為在此使用的具有氨基的有機硅化合物1C，3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2(氨基乙烷基)3-氨基丙基三乙氧基硅烷或者3-氨基丙基三甲氧基硅烷是更有效的。又，作為水解性長鏈烷基硅烷可以使用己基三甲氧基硅烷或者癸基三甲氧基硅烷。
以下，說明在樹脂1A中使用聚丙烯的情況的具體例。首先，造粒混煉聚丙烯90wt％與纖維長度3mm的芳香族聚酰胺纖維(aramid fiber)10wt％。此時在混煉物100重量份中作為有機硅化合物1C混入1.5重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷。其中，有機硅化合物1C也可以在樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B的混煉前添加，也可以在混煉中添加。
此時，因為利用加熱造粒，作為樹脂1A的聚丙烯與芳香族聚酰胺纖維1B復合化，從而使樹脂1A和芳香族聚酰胺纖維1B的親密程度提高，兩者相互均勻分散，所以是優選的。
以這樣調制的混煉物制作切片，并對該切片進行注射成形，從而成形振動膜1。這樣制作樣品F的振動膜1。而且在測定振動膜1的比重之后，抽出其一部分即32mm×5mm大小的試料，測定彈性模量、內部損耗。同樣地測定在現有的紙或者樹脂、它們中混入了10wt％的增強材料而得到的振動膜(樣品A～E)的特性，整理其結果如(表1)所示。另外，內部損耗是展現使用于振動膜的材料的特性的1個指標，展現在從外部賦予振動等的動能的情況下，該能量散逸到外部的能力。內部損耗越高不需要的余音就越少，從而能夠得到音質好的揚聲器。
表1
如(表1)明確所示，本實施方式的樣品F的振動膜1的材料的比重比將云母使用為增強材料的樣品E小。又，與作為現有的紙振動膜的樣品A～C或者作為樹脂振動膜的樣品D、E比較，具有高彈性模量、高內部損耗，從而在物理性能上非常有效。
另外，聚丙烯通常容易得到，注射成形也容易，不過本發明并不限定于此。可以對應于規定的特性值而使用其它的樹脂等自由地分開使用。例如，在必需高耐熱性或者高耐溶劑性的情況下，也可以使用與其用途一致的工程塑料。
另外，使用了芳香族聚酰胺纖維1B的振動膜1可以再生具有清晰感的明朗音色，從而可以抑制樹脂特有的暗啞統一的音色。
進而，在振動膜1的增強、或者對音附加多少的重音、或者要使音壓頻率特性具有峰值而進行音質調整的情況下，也可以混入增強材料。作為這樣的增強材料，可以使用云母、石墨、滑石進而纖維素纖維。若在增強材料中混入云母，則可以提高彈性模量。若混入石墨，則可以提高彈性模量與內部損耗。如混入滑石，則可以提高內部損耗。通過混入纖維素纖維，就可以在纖維素纖維與芳香族聚酰胺纖維不降低聚合彈性模量的前提下提高內部損耗。又，作為纖維也可以使用碳纖維那樣的強韌的纖維。在混入有碳纖維的情況下，剛性增加，彈性模量提高。另外，通過分別組合這些材料，就可以自由地、且高精度地調整振動膜1的物理參數，從而可以實現規定的特性與音質。
又，也可以混入流動性改性材料。作為這樣的改性材料可以利用例如流動性石蠟或者硬脂酸鈣。特別是，因為若使用具有氨基的脂肪酸，則可以利用注射成形來得到高度填充了芳香族聚酰胺纖維1B而成的薄壁輕量的振動膜1，所以是優選的。作為這樣的具有氨基的脂肪酸可以使用硬脂酰胺或者油酰胺。
(表2)表示了比較作為流動性改性材料而混入了硬脂酰胺的情況與未混入的情況的流動性(MI)而得的結果。根據JIS K7210來進行評價。
表2
從(表2)明確可知，與未混入流動性改性材料相比，若混入則流動性提高。因此，即使高度填充芳香族聚酰胺纖維1B也可以利用注射成形來得到形狀的自由度大的振動膜1。又，在芳香族聚酰胺纖維1B的填充量相同的情況下，若混入流動性改性材料則可以利用注射成形得到更薄壁的振動膜1。
就該規定的特性與音質的實現而言，必需關于構造特性、構造音的深厚的實際知識，不過通常利用如下所示的方法來實施。即，關于構造揚聲器的特性、構造音，通過變化其結構部件的參數，就可以進行某種程度的變更，從而可以接近規定的特性與音質。
例如，揚聲器的結構部件中，假定將除去振動膜1之外的其它部件的參數固定為一定的情況。在振動膜1中的可能變化的參數，除了其物理參數以外，是面積或者形狀、重量、厚度等。但是，振動膜1的面積或者形狀、重量、厚度在揚聲器設計上的初始階段幾乎都確定了。即，利用振動膜1的物理參數以外的條件來大致決定揚聲器的音壓頻率特性與音質。
該情況下，經常在該音壓頻率特性上產生不需要的峰值或者傾角，也在特定的頻帶較大地產生變形。又，就音質而言，成為由該音壓頻率特性較大地左右的音色。這些原因歸因于振動膜1的面積或者形狀、重量、厚度，特別地有時由振動膜1的振動模式決定。在為了改善這樣的不需要的峰值或者傾角、變形，得到良好的音質，而選擇振動膜材料的情況下，可以按以下的順序進行。
首先，作為樹脂1A、芳香族聚酰胺纖維1B進而其它混入材料而選定被認為能夠滿足該揚聲器所要求的音壓頻率特性或者音質、可靠性等級的材料。該情況下，關于成為切片的樹脂1A，特別是傾注于其耐熱等級等可靠性而選定，又選定各自的樹脂1A的固有的音色接近于規定的音色的材料。
然后，對應于要消除的音壓頻率特性上的不需要的峰值或者傾角，選定各材料。在應對傾角的情況下選定在該頻率具有共振的樹脂材料，相反地在應對峰值的情況下選定在該頻率具有內部損耗的材料。就該材料選定而言，一邊考慮對應于樹脂1A、芳香族聚酰胺纖維1B、其它的混入材料而成形為該材料特有的密度、彈性模量、內部損耗、音色、振動膜1的形狀時的共振頻率等一邊選定。
然后，混煉選定的材料，為了注射成形用而制作高度填充了芳香族聚酰胺纖維1B的母體混合物切片。接著，熔融該母體混合物切片，利用注射成形得到振動膜1。
計量這樣得到的振動膜1的物理參數，并進行評價。又，使用振動膜1來試制揚聲器，實際地計量特性、音質，進而試聽從而最終地進行評價。在利用評價但不能夠得到規定的特性與音質的情況下，反復多次進行該試制過程。而且在其中，對材料選定與它們的配合比率加以改善，從而依次接近作為目標的特性與音質。
利用反復進行以上那樣的過程，就可以滿足規定的特性與音質，或者可以加工非常接近的振動膜1。
芳香族聚酰胺纖維1B的長度優選為0.3mm以上6mm以下。通過使用該長度范圍的芳香族聚酰胺纖維1B，就高效地發揮利用加熱造粒而與樹脂1A復合化時的效果，且生產性與品質提高。另外，芳香族聚酰胺纖維1B的纖維長度不必同一地調整。例如也可以組合纖維長度0.3mm以上不足1mm的短纖維與纖維長度1mm以上6mm以下的長纖維。通過使用這樣組合長纖維與短纖維而得到的芳香族聚酰胺纖維1B，就可以緩和共振，從而可以調整細致的音質。
在芳香族聚酰胺纖維1B的纖維長度比0.3mm短的情況下，變得不能夠高效地發揮芳香族聚酰胺纖維1B的效果，從而不能夠期待高彈性模量。另一方面，在比6mm長的情況下，分散不良因從各芳香族聚酰胺纖維1B的聚合產生的二次凝集而變得容易產生。因此，與樹脂1A的混煉變得必需長時間。或者在振動膜1的表面顯現芳香族聚酰胺纖維1B的凝集體，從而有損外觀。這樣生產性與品質降低。
另外，優選與3mm以下的芳香族聚酰胺纖維復合化。若纖維長度3mm長，則較薄地成形振動膜1變得困難。
進而，優選芳香族聚酰胺纖維1B對樹脂1A的混入比率是5％以上50％以下。通過作成為該配合比率范圍，就高效地發揮與樹脂1A混煉時的效果，且生產性與品質提高。
在芳香族聚酰胺纖維1B的混入比率不足5％的情況下，幾乎不能展現芳香族聚酰胺纖維1B的效果。另一方面，在比50％多的情況下，與樹脂1A的混煉變得必需長時間。又因為注射成形變得困難，所以生產性與尺寸穩定性降低，形狀的自由度變小。
通過對這樣混入樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B而得到的材料進行注射成形從而構成振動膜1，振動膜1的物理參數設定的自由度就變大。即，能夠得到具有作為芳香族聚酰胺纖維1B的特長的高彈性模量、高內部損耗，且耐濕可靠性或者外觀好的振動膜1。通過以注射成形來制作這樣的振動膜1，生產性與尺寸穩定性也變得良好。
通常樹脂1A與芳香族聚酰胺纖維1B的融合非常困難，在積層為板狀之后利用熱沖壓來成形振動膜是普通的方法。但是，通過以有機硅化合物1C來粘結這兩者，就可以確保振動膜1的薄型化或者耐久性。而且可以利用注射成形來成形振動膜1，從而生產性提高。
又，在本實施方式中，應用注射成形，不過并不限定于此。例如也可以使用PP樹脂或者芳香族聚酰胺纖維等的材料利用溶液鑄型法以模具從上下沖壓制作的板，從而成形振動膜1。但是在振動膜1較薄的情況下，應用注射成形難以產生變形，所以是優選的。而且如上所述通過使用有機硅化合物1C，即使注射成形也可以使厚度為0.2mm以上0.5mm以下，更優選地為0.2mm以上0.3mm以下。這樣通過能夠得到薄型的振動膜1，就可以提供音壓特性好的揚聲器。
接著，說明使用了振動膜1的揚聲器10。圖3是本實施方式的揚聲器的剖面圖。在揚聲器10中，上部板3與磁軛4夾著被勵磁的磁鐵2，從而構成內磁型的磁路5。框架7結合于磁路5的磁軛4。振動膜1的外周利用邊緣9而結合(粘接)于框架7的周緣部。又，在振動膜1的中心部結合有音圈8的一端，并且音圈8的相反的一端以嵌入的方式結合于磁路5的磁隙6中。即，音圈8結合于振動膜1，并且配置于從磁路5產生的磁通的作用范圍內。
利用該結構，特性、音質的調整的自由度就變大，從而能夠得到具有作為芳香族聚酰胺纖維1B的特長的高彈性模量、高內部損耗的揚聲器10。在揚聲器10中，可以確保耐濕可靠性或者強度，從而外觀好，生產性也高。
在以上的說明中，說明了具有內磁型的磁路5，不過并不限定于此，也可以應用于具有外磁型的磁路的揚聲器中。
接著，說明使用了這樣構成的揚聲器10的設備的例。圖4是本實施方式的作為電子設備的音頻用小型立體聲組合音響系統的外觀圖。
揚聲器10組裝于外殼11中從而構成揚聲器系統21。放大器12包含有被輸入于揚聲器系統21中的電信號的放大電路。唱機等的操作部13輸出被輸入于放大器12中的信號源。作為電子設備的音頻用小型立體聲組合音響系統14這樣具有放大器12、操作部13、以及揚聲器系統21。放大器12、操作部13、外殼11是小型立體聲組合音響系統14的主體部。即揚聲器10安裝于小型立體聲組合音響系統14的主體部。又，揚聲器10的音圈8從主體部的放大器12供電，從振動膜1發音。利用該結構就能夠得到可以進行一直以來不能夠實現的精度高的構造特性、構造音、設計的小型立體聲組合音響系統14。
另外作為揚聲器10對設備的應用，說明了音頻用小型立體聲組合音響系統14，不過并不限定于此。也可以進行對可攜帶的便攜用音頻設備或者其充電用系統等的應用。進而，可以廣泛地應用、擴展于液晶電視或者等離子顯示電視等的圖像設備、手提電話等的信息通信設備、計算機關聯設備等的電子設備中。
接著，說明應用了揚聲器10的又一設備的例。圖5是本發明的實施方式的作為設備(裝置)的汽車15的剖面圖。
汽車15具有車體55、座位58、驅動部53、方向盤54、前輪56、以及后輪57。座位58與方向盤54設置于設置在車體55內的車室中，驅動部53設置于設置在車體55內的機械室中。方向盤54操作操縱輪即前輪56。驅動部53具有發動機或者馬達，從而驅動驅動輪即后輪57。另外，驅動部53也可以驅動前輪56。前輪56與后輪57支承車體55。而且在設置于汽車50的車體55的內部的后支架51上組裝有揚聲器10，作為車音頻的一部分而使用。在該結構中，揚聲器10安裝于主體部即汽車15中，揚聲器10的音圈8從主體部即汽車15供電，從振動膜1發音。
利用該結構，就可以進行揚聲器10的活用了芳香族聚酰胺纖維1B的特長的精度高的構造特性、構造音、設計。因此，可以提高搭載了揚聲器10的汽車15等的設備(裝置)的音響設計自由度。
另外，也可以將揚聲器10組裝于前面板52上，作為車導航或者車音頻的一部分而使用。
如上所述，本發明的揚聲器用振動膜以及使用該振動膜的揚聲器可以應用于必需精度高的構造特性、構造音的圖像音響設備或者信息通信設備等的電子設備、進而汽車等的裝置中。
權利要求
1.一種揚聲器用振動膜，包括樹脂、芳香族聚酰胺纖維、以及粘結所述樹脂與所述芳香族聚酰胺纖維的有機硅化合物。
2.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，厚度是0.2mm以上0.5mm以下。
3.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述樹脂與所述芳香族聚酰胺纖維復合化。
4.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述樹脂是結晶性的烯烴樹脂。
5.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述樹脂是非結晶性的烯烴樹脂。
6.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述樹脂是聚丙烯。
7.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述樹脂是工程塑料。
8.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述振動膜還包含有增強材料。
9.如權利要求8所述的揚聲器用振動膜，其中，所述增強材料由云母、石墨、滑石及纖維素纖維中的至少任意一種構成。
10.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，還包含有流動性改性材料。
11.如權利要求10所述的揚聲器用振動膜，其中，所述流動性改性材料是具有氨基的脂肪酸。
12.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述有機硅化合物具有氨基。
13.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述芳香族聚酰胺纖維的纖維長度是0.3mm以上6mm以下。
14.如權利要求13所述的揚聲器用振動膜，其中，所述芳香族聚酰胺纖維的纖維長度是3mm以下。
15.如權利要求1所述的揚聲器用振動膜，其中，所述芳香族聚酰胺纖維對所述樹脂的混入比率是5％以上50％以下。
16.一種揚聲器，包括磁路；框架，其結合于所述磁路；振動膜，其包含樹脂、芳香族聚酰胺纖維、以及粘結所述樹脂與所述芳香族聚酰胺纖維的有機硅化合物，并結合于所述框架的周緣部；音圈，其結合于所述振動膜，并且配置于從所述磁路產生的磁通的作用范圍內。
17.一種設備，包括主體部和從所述主體部接收供電的揚聲器，所述揚聲器具有磁路；框架，其結合于所述磁路；振動膜，其包含樹脂、芳香族聚酰胺纖維、以及粘結所述樹脂與所述芳香族聚酰胺纖維的有機硅化合物，并結合于所述框架的周緣部；音圈，其結合于所述振動膜，并且配置于從所述磁路產生的磁通的作用范圍內。
18.如權利要求17所述的設備，其中，所述主體部至少具有放大向所述揚聲器的輸入信號的電路。
19.如權利要求17所述的設備，其中，所述主體部具有車體、設置在所述車體上的驅動部、被所述驅動部驅動并支承所述本體的驅動輪、設置在所述車體上的方向盤、以及被所述方向盤操作的操縱輪，所述揚聲器設置在所述本體的內部。
20.一種揚聲器用振動膜的制造方法，包括A)調制樹脂、芳香族聚酰胺纖維、以及粘結所述樹脂與所述芳香族聚酰胺纖維的有機硅化合物的混煉物的步驟；B)對所述混煉物進行成形的步驟。
21.如權利要求20所述的揚聲器用振動膜的制造方法，其中，在所述B步驟中，對所述混煉物進行注射成形。
22.如權利要求20所述的揚聲器用振動膜的制造方法，其中，在所述A步驟中，使所述混煉物通過加熱造粒而被復合化。
全文摘要
揚聲器用振動膜包含樹脂、芳香族聚酰胺纖維、以及粘結樹脂與芳香族聚酰胺纖維的有機硅化合物。利用該結構來保持作為芳香族聚酰胺纖維的特長的高彈性模量、高內部損耗，由此，振動膜的物理參數設定的自由度變大，可以確保耐濕可靠性和強度，從而可以得到外觀良好的振動膜。
文檔編號H04R9/02GK101091413SQ20068000162
公開日2007年12月19日 申請日期2006年3月30日 優先權日2005年4月20日
發明者梶原義道, 鈴村政毅, 溝根信也 申請人:松下電器產業株式會社