PPコーンについて

こんばんは。

今日は前回のアルミコーンウーファーに続きケブラーコーンウーファーを書こうとおもっていたのですが、今更ながらまだＰＰコーンについて書いてなかったことに気がついたので、予定を変えてＰＰコーンユニット（DCU-F131PP）について先に書きたいと思います。

職歴にも書きましたが、私はビクター在職時にＰＰ（ポリプロピレン）を使ったスピーカーを日本で最初に商品化しました。もちろん当時の私は新人に毛の生えたくらいの存在でしたが、経験の無い分やる気と行動力だけは誰にも負けない自信がありましたので、当時の上司Ｋ氏（この方は後にビクターのウッドコーン開発の中心的存在になった方です）があいつなら何とかやるだろうくらいの感じだったのではと思います。

さて話は前後しますが、今ではスピーカーの素材として当たり前の存在となったＰＰ（ポリプロピレン）ですが、先ずこのＰＰという素材について簡単にお話をしましょう。ＰＰは見てもお分かりのようにプラスティックの素材ですが、その最大の特徴は内部損失が非常に高いということです。この内部損失というのはその材料がどれくらい振動を吸収しやすいかを表す指標と思ってください。つまり内部損失が高い素材は一度振動した後、変な共振をせずに直ぐに振動が収まる特性があります。平たく言えば、うるさい嫌な音が出ないということです。これと逆な例が金属で、金属系は一般的に内部損失が少なく、一度振動するとなかなか振動が収まらず、特性的にもピークが出やすくなります。分かりやすい例が、金属のバケツを棒でたたくとカ～ンとうるさい音でなかなか音が止まらない感じで、プラスティックのバケツをたたくとボンという感じで直ぐに音が収まりますよね。

では何故直ぐに音が収まる方が良いかといえば、例えばスピーカーにある入力（例えばピアノの1音）が入った時、入力は一つの音だけなのにスピーカーがいつまでも振動していればそれは原音と違う再生をしていることになります。特にウーファーなどの比較的低い帯域では、この内部損失というのは非常に重要なファクターなのです。現存する各種素材の中で、ＰＰはダントツで内部損失が優れています。

反面ＰＰには多くの欠点もあります。音響的には、剛性が低いということ。実はＰＰの剛性の低さもダントツなのです。ここで、スピーカーの振動板には剛性の高さと内部損失の高さの両方を要求されるのですが、実はこの両者は一般的に相反するもので、設計者泣かせのことなのです。

さらにＰＰは耐熱性も非常に低く、スピーカーの使用にはボイスコイルボビンの材質等で制約がつきます。前にもお話したようにスピーカーは音の出る電気コンロですから、耐熱が低い材質は結構やばいです。さらにＰＰには最大の欠点があります。それは接着性が非常に悪いこと。スピーカーはほとんどのパーツを接着剤で組立てますので、この接着性が悪いというのはかなり致命的なことなのです。

ということで、ＰＰという素材は物性だけで見ると決して素晴らしいというほどのものではなく、むしろ非常に扱いにくい鬼っ子という感じが当時の私の率直な印象でした。そんな私に
「おい冨宅君、今度ＰＰコーンを使ったスピーカーを商品化するから、よろしく。」
なんて今から思えばわりと軽～いのりでＫ課長（当時）が私に言ってきたのです。このＫさん、本当にいい人なのですが、結構こんな感じで重い仕事も「何とかなるよ」って感じで言ってくるので正直私にはきつかったです。でもこの時の経験がその後の私のエンジニアとしての仕事に大きく役立ったことも事実なので本当に感謝はしていますが。

ＫさんがＰＰコーンをやろうと思ったのは、当時ヨーロッパでロジャースというメーカーがＰＰコーンを使ったモデルを商品化してかなりの評価を得ていたことがきっかけのようでしたが、ビクター（Ｋさん）のすごいのはそんな初物の材料を高級な単品スピーカーではなくシステムコンポ用（今のミニコンポの少し大きなもの）として企画したことと、さらにその開発商品化を入社後間もない私のような若手にさせたことです。最初この話を聞いた時、Ｋさんはおそらく
「これは難易度がかなり高いから、若手にやらせておいて、もし失敗してもみんな諦めるだろう」
と思っていたのではとも感じましたが事の真偽は未だに確認できていません。

さていきなり予想も出来ない高い目標を与えられた私は、とにかく先ずはＰＰを成形することからトライを始めました。と言っても当時の日本ではＰＰといえば大型の看板（飲み屋さんの店先に置いてあるような）なんかに使われていることが多く成形ベンダーさんに行っても「スピーカー？　何それ？」という感じでしたから、「お椀のような形をしたものを成形したいのですが・・・」なんていうところから話が始まったのです。成形方法は、現在スピーカーで主流の射出成形法（材料を高温で溶かして、高い圧力をかけて一気に金型の中に押し出して冷やして固める方法）ではなく、非常に原始的な真空成形法というものです。この真空成形法とは、材料の薄いシートをヒーターで加熱し材料がとろけたところで金型の上にかぶせて金型の裏側から空気を吸って真空状態にし金型に材料をはりつけて成形するという方法です。この方法の良いところは、金型代が非常に安いということと、材料の板厚を比較的自由に変更できること、また射出成形法のように材料に圧力をかけないので成形後の材料の内部損失が維持されやすいということです。逆に欠点としては、成形コストが高いことと、成形品のバラツキが出やすいということになります。

DCU-F131PPでも今では珍しい真空成形法をあえて採用しているのは、この板厚を自由に検討できる（つまり極限の軽量化が出来る）ということと、ＰＰの最大の良さである内部損失を出来るだけ残すということが理由なのです。実は、ソニーで私の最後のモデルとなったカーオーディオ用のあるウーファーでも、当時ソニーが大々的に推進していた射出成形法のタイプをあえて使わず、真空成形法を採用したこともありました。この時は研究所の材料開発のＧｐを怒らせないようにかなり気を使ったものです。

材料については当然音響用として開発されたものなど無いので、先ずは当時入手できる材料を片っ端から成形して測定と試聴を繰り返したのです。この辺の泥臭いことがスピーカーユニットの開発では非常に重要で、どちらかと言えば理論でどうというよりも先ずは実践が先という感じで、エジソンが電球用にいろいろな材料を検討して最終的に日本の竹になったというような話と同類項のような感じですね。蛇足ですが、今の電機業界はこのようなことをじっくりやる余裕があまりなく、スピーカーユニットの開発環境としては非常に厳しい感じがします。

それと並行して、接着性の悪さにどう対処するかについても、素材メーカー等と協議しながら検討を進め、最終的には現在主流となっているプライマー併用ということに決まりました。このプライマーというのは接着する材料の表面に塗布して接着性を改善するもので、今ではホームセンターなどでも普通に販売されています。

さてちょっと理屈っぽい話が続きましたが、次回はもうちょっと具体的な音の話をしたいと思います。では今日はこの辺で。