JP2023109156A - ガス吸着材料及びその製造方法並びに該ガス吸着材料を適用したスピーカボックス - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ガス吸着材料を提供する。【解決手段】当該ガス吸着材料はゼオライトと接着剤とで凝集して形成された複数のマイクロボールを含み、複数の前記マイクロボールのうちの少なくとも一部の前記マイクロボールは、多孔質構造を有し、且つ内部に膨張球が設けられている。本発明では、高分子ポリマー膨張球をゼオライトマイクロボールに添加し、それが異なる温度で膨張、硬化及び破裂する特性を利用し、ゼオライトマイクロボールにおいてより多くの孔路構造を構築することにより、空気に対するゼオライトマイクロボールの吸着能力を増加させ、より良好な周波数低減効果を達成する。【選択図】図２
Description
本発明は、ガス吸着材料の技術分野に関し、特にガス吸着材料及びその製造方法並びに該ガス吸着材料を適用したスピーカボックスに関する。
スピーカのチャンバ内部において、スピーカが動作する時に、振動膜が前後に移動するため、チャンバ内部の気圧が変化し、変化した気圧は、逆に振動膜の運動を妨げ、発された音波を歪ませる。
スピーカをパッケージ化した後、全体の共振周波数へのチャンバの体積のサイズの影響は、チャンバが小さければ小さいほど（剛性が大きければ大きいほど、振動膜の前後に自由な移動の阻害が大きくなると理解できる）共振周波数が高くなることを示す。分子篩は、マルチ孔路構造材料として、チャンバの振動時に、チャンバ内の空気を絶えず吸着したり脱着したりすることができ、それによりチャンバの体積を増大させる効果を間接的に達成する。携帯電話等の携帯用機器の全体のサイズに制限され、より良いスピーカの低周波効果を得るために、製品の共振周波数ができるだけ低いことが要求される一方、スピーカのチャンバをできるだけ小さくして空間を節約することが望まれる。そこで、より良いダウンコンバート性能を有するチャンバ充填材料を開発する必要がある。
分子篩による吸着ガスの量は、周波数低減効果を決定するキーである。より多くの孔路構造を有する分子篩マイクロボールを開発することは、同じ体積では分子篩マイクロボールがより多くの空気を吸着可能であり、より良い周波数低減効果を達成可能であることを意味する。
本発明は、より優れた吸着効果を有するガス吸着材料を提供することを目的とする。当該ガス吸着材料は、ゼオライトと接着剤とで凝集して形成された複数のマイクロボールを含み、複数の前記マイクロボールのうちの少なくとも一部の前記マイクロボールは、多孔質構造を有し、且つ内部に膨張球が設けられている。
更に、前記ゼオライトは、ＭＦＩ、ＦＥＲ、ＭＥＬなどの構造タイプのうちの一種又は複数種であり、前記ゼオライトの骨格構造は、主に酸化ケイ素及び酸化アルミニウムで構成され、ケイ素とアルミニウムとの質量比は、５０～８００である。
更に、前記膨張球が膨張する前の粒径は、第１サイズであり、前記膨張球が膨張した後の粒径は、第２サイズであり、前記第２サイズは、前記マイクロボールの平均サイズの１％～２０％である。
更に、前記膨張球の粒径は、第１温度において前記第１サイズから前記第２サイズまで膨張可能であり、前記膨張球は、第２温度において破裂して収縮してガスを放出することにより、前記マイクロボールの内部に孔路構造を残す。
更に、前記膨張球は、熱可塑性を有するハウジングと、内部充填物とを含み、前記ハウジングは、高分子ポリマーで構成され、加熱されたときに軟化し、且つ圧力を受けたときに体積が膨張し、前記内部充填物は、液体アルカンであり、加熱されたときに気化することにより、前記膨張球の内部圧力を増加させる。
本発明は、上記いずれかのガス吸着材料の製造方法を更に提供する。当該製造方法は、ゼオライト粉末、膨張球、接着剤及び水を混合し、水性懸濁液を調製することと、加圧によって前記水性懸濁液をノズルを通過させて懸濁液滴を製造し、前記懸濁液滴を凍結して固体微粒子を得ることと、前記固体微粒子を低温で乾燥させ、初期マイクロボールを得ることと、前記初期マイクロボールを第１温度で加熱した後、膨張球が膨張した後の中間マイクロボールを得ることと、前記中間マイクロボールを第２温度に２０分間を超えて置いて、前記ガス吸着材料を得ることと、を含み、前記初期マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第１サイズであり、前記中間マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第２サイズである。
更に、前記第１温度は、８０～１９０℃であり、前記第２温度は、２００℃以上である。
更に、前記ゼオライト粉末と水と接着剤と膨張球との質量比は、１：（０．６～１．５）：（０．０３～０．１５）：（０．００２～０．０４）である。
更に、前記膨張球の質量は、ゼオライトの質量の０．１％～５％である。
更に、前記中間マイクロボールは、室温まで降温した後、第２温度まで再加熱される。
本発明は、スピーカを更に提供する。当該スピーカは、収容空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置された発音単体と、前記発音単体とハウジングとで囲まれたバックチャンバとを含み、前記バックチャンバには、上記いずれかのガス吸着材料が充填されている。
本発明では、膨張球をマイクロボールに添加し、膨張球が異なる温度で膨張、硬化及び破裂してガスを放出する特性を利用して、ゼオライトマイクロボールにおいてより多くの孔路構造を構築し、それにより空気に対するゼオライトマイクロボールの吸着能力を増加させ、より良好な周波数低減効果を達成する。
本発明の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下に実施例の説明に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に説明する図面は、本発明のいくつかの実施例だけであり、当業者にとって、創造的労働をしない前提で、更にこれらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。
以下は本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術案を明確で、完全に説明し、明らかなように、記述される実施例は本発明の一部の実施例だけであり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をせずに得ることができる全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。
本発明は、ガス吸着材料を提供する。当該ガス吸着材料は、ゼオライトと接着剤とで凝集して形成された複数のマイクロボールを含み、前記ゼオライトは、ＭＦＩ、ＦＥＲ、ＭＥＬなどの構造タイプのうちの一種又は複数種であり、前記ゼオライトの骨格構造は、主に酸化ケイ素及び酸化アルミニウムで構成され、ケイ素とアルミニウムとの質量比は、５０～８００である。
複数の前記マイクロボールのうちの少なくとも一部の前記マイクロボールは、多孔質構造を有し、且つ内部に膨張球が設けられている。前記膨張球が膨張する前の粒径は、第１サイズであり、前記膨張球が第１温度で膨張した後の粒径は、第２サイズであり、前記第２サイズは、前記マイクロボールの平均サイズの１％～２０％である。前記膨張球が第２温度で破裂して収縮し、且つガスを放出することにより、前記マイクロボールの内部に孔路構造を残し、それにより前記マイクロボールは、多孔質構造を有し、更にガス吸着材料のガス吸着能力を向上させる。
前記膨張球は、熱可塑性を有するハウジングと、内部充填物とを含み、前記ハウジングは、高分子ポリマーで構成され、加熱されたときに軟化し、且つ圧力を受けたときに体積が膨張し、前記内部充填物は、液体アルカンであり、加熱されたときに気化することにより、前記膨張球の内部圧力を増加させる。
図１に示すように、本発明に係るスピーカボックス１００は、収容空間を有するハウジング１と、収容空間内に収容されたスピーカ単体２とを含み、スピーカ単体２とハウジング１は、囲んでバックチャンバ３を形成し、バックチャンバ３に前記ガス吸着材料を充填することにより、バックチャンバの空気の音順応性を増加させ、それによりスピーカの低周波音響性能を向上させる。
図２に示すように、本発明に係るガス吸着材料の製造方法は、下記のステップＳ１～Ｓ５を含む。
Ｓ１では、ゼオライト粉末、膨張球、接着剤及び水を混合し、水性懸濁液を調製する。
Ｓ２では、加圧により前記水性懸濁液をノズルを通過させて懸濁液滴を製造し、前記懸濁液滴を凍結して固体微粒子を得る。
Ｓ３では、前記固体微粒子を低温で乾燥させ、初期マイクロボールを得て、前記初期マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第１サイズである。
Ｓ４では、前記初期マイクロボールを第１温度で加熱した後、膨張球が膨張した後の中間マイクロボールを得て、前記中間マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第２サイズである。
Ｓ５では、前記中間マイクロボールを第２温度に置いて、前記ガス吸着材料を得る。
Ｓ１では、ゼオライト粉末、膨張球、接着剤及び水を混合し、水性懸濁液を調製する。
Ｓ２では、加圧により前記水性懸濁液をノズルを通過させて懸濁液滴を製造し、前記懸濁液滴を凍結して固体微粒子を得る。
Ｓ３では、前記固体微粒子を低温で乾燥させ、初期マイクロボールを得て、前記初期マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第１サイズである。
Ｓ４では、前記初期マイクロボールを第１温度で加熱した後、膨張球が膨張した後の中間マイクロボールを得て、前記中間マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第２サイズである。
Ｓ５では、前記中間マイクロボールを第２温度に置いて、前記ガス吸着材料を得る。
より具体的には、前記ガス吸着材料の製造方法は、
ゼオライト粉末、水、ポリマーゲル剤及び膨張球を秤量し、そのうち、ゼオライト粉末、脱イオン水、ポリマーゲル剤と膨張球の質量比は、１：（０．６～１．５）：（０．０３～０．１５）：（０．００２～０．０４）であり、膨張球の添加量を合理的な範囲内に制御する必要があり、少なすぎる膨張球の添加量は、内部孔路構造を増大させる効果が現れず、多すぎる膨張球を添加することは、マイクロボール内部の孔路構造が多すぎ、機械的強度が低下し、球体が崩壊することと、
ゼオライト粉末、脱イオン水、ポリマーゲル剤及び膨張球粉末を均一に混合し、懸濁液を得ることと、
前記懸濁液を常温で３～５ｈ撹拌し、各成分を懸濁液中で均一に分布させることと、
前記均一に攪拌された懸濁液を濾過網で濾過し、濾過して得られた懸濁液を造粒装置に置くことと、
造粒装置によって懸濁液を均一なサイズの小液滴に分散させ、凍結乾燥した後に初期マイクロボールを得ることと、
前記得られた初期マイクロボールを８０～１９０℃のオーブンに２～４ｈ置き、その後に取り出して室温で冷却し、マイクロボール中の膨張球ポリマーのハウジングが該温度で軟化し、内部の液体アルカンが気化し、圧力が増大し、それによりマイクロボールの内部に中空構造を作り出し、室温で冷却した後に該中空構造は、安定化し、中間マイクロボールを得ることと、
前記中間マイクロボールを２００～２５０℃のオーブンに５～１５ｍｉｎ置き、その後に取り出して室温で冷却し、膨張球ハウジングが該温度で破裂して収縮し、内部のガスを放出し、孔路を残し、低い温度及び短い焼成時間にすることにより、試料中の接着剤を収縮させず、マイクロボール内の孔路を閉塞するか又は機械的強度が低下することを回避し、冷却後の試料は、本発明に係るガス吸着材料であることとを含む。他の好ましい実施形態において、前記中間マイクロボールを１５０～２００℃の真空オーブンに１０ｍｉｎ置き、取り出した後に室温で冷却すれば、本発明に係るガス吸着材料を得ることができる。すなわち、真空環境で、前記ガス吸着材料の製造方法において、第２温度を１５０～２００℃に低下させてもよい。
ゼオライト粉末、水、ポリマーゲル剤及び膨張球を秤量し、そのうち、ゼオライト粉末、脱イオン水、ポリマーゲル剤と膨張球の質量比は、１：（０．６～１．５）：（０．０３～０．１５）：（０．００２～０．０４）であり、膨張球の添加量を合理的な範囲内に制御する必要があり、少なすぎる膨張球の添加量は、内部孔路構造を増大させる効果が現れず、多すぎる膨張球を添加することは、マイクロボール内部の孔路構造が多すぎ、機械的強度が低下し、球体が崩壊することと、
ゼオライト粉末、脱イオン水、ポリマーゲル剤及び膨張球粉末を均一に混合し、懸濁液を得ることと、
前記懸濁液を常温で３～５ｈ撹拌し、各成分を懸濁液中で均一に分布させることと、
前記均一に攪拌された懸濁液を濾過網で濾過し、濾過して得られた懸濁液を造粒装置に置くことと、
造粒装置によって懸濁液を均一なサイズの小液滴に分散させ、凍結乾燥した後に初期マイクロボールを得ることと、
前記得られた初期マイクロボールを８０～１９０℃のオーブンに２～４ｈ置き、その後に取り出して室温で冷却し、マイクロボール中の膨張球ポリマーのハウジングが該温度で軟化し、内部の液体アルカンが気化し、圧力が増大し、それによりマイクロボールの内部に中空構造を作り出し、室温で冷却した後に該中空構造は、安定化し、中間マイクロボールを得ることと、
前記中間マイクロボールを２００～２５０℃のオーブンに５～１５ｍｉｎ置き、その後に取り出して室温で冷却し、膨張球ハウジングが該温度で破裂して収縮し、内部のガスを放出し、孔路を残し、低い温度及び短い焼成時間にすることにより、試料中の接着剤を収縮させず、マイクロボール内の孔路を閉塞するか又は機械的強度が低下することを回避し、冷却後の試料は、本発明に係るガス吸着材料であることとを含む。他の好ましい実施形態において、前記中間マイクロボールを１５０～２００℃の真空オーブンに１０ｍｉｎ置き、取り出した後に室温で冷却すれば、本発明に係るガス吸着材料を得ることができる。すなわち、真空環境で、前記ガス吸着材料の製造方法において、第２温度を１５０～２００℃に低下させてもよい。
本発明の実施例は、ガス吸着材料の製造方法を提供する。当該製造方法は、
一、ＺＳＭ－５（ＭＦＩ）ゼオライト２０ｇ、脱イオン水２０ｇ、アクリル接着剤２ｇ、膨張球粉末０．２ｇを秤量することと、
二、前記原料を均一に混合して懸濁液を得ることと、
三、引き続き懸濁液を常温で２ｈ撹拌し、超音波で０．５ｈ浸漬し、次に２ｈ撹拌することと、
四、引き続き懸濁液を３００メッシュの濾過網で濾過することと、
五、引き続き懸濁液を造粒装置によって均一なサイズの小さい液滴に分散させ、液滴が冷却塔に入った後に固体粒子に凍結することと、
六、固体粒子を－４０℃の真空オーブンに入れて１２ｈ乾燥させ、初期マイクロボールを得ることと、
七、初期マイクロボールを１５０℃のオーブンに２ｈ置き、取り出した後に室温で０．５ｈ冷却し、中間マイクロボールを得ることと、
八、中間マイクロボールを２１０℃のオーブンに１０ｍｉｎ置き、取り出した後に室温で０．５ｈ冷却し、前記ガス吸着材料を得ることとを含む。
一、ＺＳＭ－５（ＭＦＩ）ゼオライト２０ｇ、脱イオン水２０ｇ、アクリル接着剤２ｇ、膨張球粉末０．２ｇを秤量することと、
二、前記原料を均一に混合して懸濁液を得ることと、
三、引き続き懸濁液を常温で２ｈ撹拌し、超音波で０．５ｈ浸漬し、次に２ｈ撹拌することと、
四、引き続き懸濁液を３００メッシュの濾過網で濾過することと、
五、引き続き懸濁液を造粒装置によって均一なサイズの小さい液滴に分散させ、液滴が冷却塔に入った後に固体粒子に凍結することと、
六、固体粒子を－４０℃の真空オーブンに入れて１２ｈ乾燥させ、初期マイクロボールを得ることと、
七、初期マイクロボールを１５０℃のオーブンに２ｈ置き、取り出した後に室温で０．５ｈ冷却し、中間マイクロボールを得ることと、
八、中間マイクロボールを２１０℃のオーブンに１０ｍｉｎ置き、取り出した後に室温で０．５ｈ冷却し、前記ガス吸着材料を得ることとを含む。
図３～５は、それぞれ本発明に係る膨張球の初期形態、第１温度で加熱された後の形態及び第２温度で加熱された後の形態の走査型電子顕微鏡図であり、図３～４に示すように、膨張球が第１温度までに加熱された後、その粒径のサイズは、第１サイズから第２サイズまで増大し、図６は、本発明の実施例におけるガス吸着材料の走査型電子顕微鏡図であり、図７～８は、それぞれ本発明の実施例におけるガス吸着材料のマイクロボールの外面及び内部の走査型電子顕微鏡図であり、図４と図６～７を比較し、前記第２サイズは、前記マイクロボールの粒径の平均サイズの１％～２０％である。図４～５及び図８に示すように、前記膨張球は、第２温度において破裂して収縮し且つガスを放出することにより、前記マイクロボールの内部に孔路構造を残すため、前記マイクロボールは、多孔質構造を有し、更に本発明に係るガス吸着材料がガスを吸着する能力を顕著に向上させる。
以上は本発明の実施形態に過ぎず、当業者であれば本発明の思想を逸脱することなく改良を加えることができるが、これらは全て本発明の保護範囲に含まれる。
Claims (11)
- ゼオライトと接着剤とで凝集して形成された複数のマイクロボールを含むガス吸着材料であって、
複数の前記マイクロボールのうちの少なくとも一部の前記マイクロボールは、多孔質構造を有し、且つ内部に膨張球が設けられていることを特徴とするガス吸着材料。 - 前記ゼオライトは、ＭＦＩ、ＦＥＲ、ＭＥＬなどの構造タイプのうちの一種又は複数種であり、前記ゼオライトの骨格構造は、主に酸化ケイ素及び酸化アルミニウムで構成され、ケイ素とアルミニウムとの質量比は、５０～８００であることを特徴とする請求項１に記載のガス吸着材料。
- 前記膨張球が膨張する前の粒径は、第１サイズであり、前記膨張球が膨張した後の粒径は、第２サイズであり、前記第２サイズは、前記マイクロボールの平均サイズの１％～２０％であることを特徴とする請求項１に記載のガス吸着材料。
- 前記膨張球の粒径は、第１温度において前記第１サイズから前記第２サイズまで膨張可能であり、前記膨張球は、第２温度において破裂して収縮してガスを放出することにより、前記マイクロボールの内部に孔路構造を残すことを特徴とする請求項３に記載のガス吸着材料。
- 前記膨張球は、熱可塑性を有するハウジングと、内部充填物とを含み、
前記ハウジングは、高分子ポリマーで構成され、加熱されたときに軟化し、且つ圧力を受けたときに体積が膨張し、
前記内部充填物は、液体アルカンであり、加熱されたときに気化することにより、前記膨張球の内部圧力を増加させることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のガス吸着材料。 - 請求項１～５のいずれか一項に記載のガス吸着材料の製造方法であって、
ゼオライト粉末、膨張球、接着剤及び水を混合し、水性懸濁液を調製することと、
加圧によって前記水性懸濁液をノズルを通過させて懸濁液滴を製造し、前記懸濁液滴を凍結して固体微粒子を得ることと、
前記固体微粒子を低温で乾燥させ、初期マイクロボールを得る、ことと、
前記初期マイクロボールを第１温度で加熱した後、膨張球が膨張した後の中間マイクロボールを得ることと、
前記中間マイクロボールを第２温度に置いて、前記ガス吸着材料を得ることと、を含み、
前記初期マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第１サイズであり、前記中間マイクロボールにおける膨張球の粒径は、第２サイズであることを特徴とするガス吸着材料の製造方法。 - 前記ゼオライト粉末と水と接着剤と膨張球との質量比は、１：（０．６～１．５）：（０．０３～０．１５）：（０．００２～０．０４）であることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
- 前記第１温度は、８０～１９０℃であり、前記第２温度は、２００℃以上であることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
- 前記膨張球の質量は、ゼオライトの質量の０．１％～５％であることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
- 前記中間マイクロボールは、室温まで降温した後、第２温度まで再加熱されることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
- 収容空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置された発音単体と、前記発音単体とハウジングとで囲まれたバックチャンバとを含むスピーカであって、
前記バックチャンバには、請求項１～５のいずれか一項に記載のガス吸着材料が充填されていることを特徴とするスピーカ。
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