KR0137621B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 스피커진동체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스피커진동체에 관한 것으로, 보다 상세하게로는 무기질 분체 또는 섬유질을 함유한 폴리프로필렌 수지를 이용한 스피커진동체 제조방법에 관한 것이다.

이 발명의 폴리프로필렌 수지 60-98 중량%와 흑연분말, 카본섬유, 흑연섬유 중에서 선택된 1종 이상의 총전재 2-40 중량%로 구성된 조성물에, 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 비결정화 핵제 0.1-1중량부가 사용됨으로써, 본 발명에 의한 복합수지체는 일반적인 사출기만으로 매우 단순하게 성형할 수 있어 진공성형에 비교하여 재료 손실이 발생되지 않을뿐 아니라 펄프형에 비하여 획기적인 인력절감을 할 수 있다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 스피커진동체 제조방법

본 발명은 스피커진동체에 관한 것으로, 보다 상세하게로는 무기질 분체 또는 섬유질을 함유한 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 스피커진동체 제조방법에 관한 것이다.

폴리프로필렌 수지는 우수한 강성, 내열성, 전기적 성질, 화학적 안정성, 고도의 성형성을 갖는 범용 수지이며 특히 여러가지의 열가소성 수지중 가격이 저렴하여 대량으로 사용되고 있다. 소재의 기능 특성을 높이기 위하여 탈크, 탄산칼슘, 클레이, 황산바륨, 마이카, 수산화알루미늄, 그라스화이버 등과 같은 충전재를 보강하여 강성을 높이거나, 내열성을 향상시키고, 칫수 안정성, 내상성 등의 물리화학 특성을 향상시킨 성형물의 제품들이 무수히 많다.

스피커진동체에 관한 종래의 기술로는 스피커진동체의 소재를 펄프 및 섬유를 이용하거나 폴리프로필렌 수지에 흑연분말을 미세 분산시켜 복합수지체를 1차 생산하고 이를 다시 쉬-트 상으로 2차 가공하여 진공성형기에서 진동체를 생산하는 기술이 있다.

전자의 펄프 또는 섬유질을 이용하는 방법이 압도적으로 많이 사용되고 있는데 이는 진동판으로써의 음향특성의 물리적 조건을 충족시키는 가장 양호한 소재이기 때문이다. 진동체의 음향 특성상 고려되는 주요사항은 능률을 높이고 과도특성을 양호하게 하기 위하여 질량이 적어야 하고 고음역대를 늘릴 수 있는 양크율이 커야하며 흡음효과에 의한 내부손실이 적당히 커야 한다. 이러한 이유로 펄프가 비중이 낮고 두께도 자유로히 조정 가능하여 고성능 진동체의 소재는 펄프 및 섬유질의 혼합체가 주종인데, 기초 원료가 풍부한 반면 제작과정은 매우 복잡하여 재료비용보다는 공정비용이 상대적으로 높다.

즉, 주요공정을 보면 두터운 펄프 판재를 화학적으로 처리한 다음, 물에서 해지하여 착색하고 첨가제등으로 혼합공정을 거친후 사이징제를 가해 초지를 생산하고, 얻어진 초지를 탈수처리하여 성형기에서 프레스하고 건조한다.

다음 방습처리 또는 특수기능을 위해서 도장하거나 표면 가공 후 절단되어 제조된다. 그러므로 공정마다 과도한 인력이 소요되고 폐수 배출로 인한 환경 오염도 유발된다. 또한 펄프형의 진동체의 최대 결점은 케비넷에 장착후 습기에 약하며 충격에 의해서 파손의 우려가 매우 높은 것이다.

후자의 열가소성 수지를 이용한 쉬-트, 진공성형법은 앞의 펄프성형공정을 대폭 수정한 근대적 방법으로 개량공법이다. 스피커의 진동체 모형은 거의 원형 내지는 타원형이 필수적으로써 진공성형법에서 여러개의 모형을 일시에 성형시 원형과 원형사이, 사방의 가장자리 부분 절단시의 손실부분으로 보통 50%-60%의 재료가 손실된다. 또한 손실로 나타난 스크랩은 재사용이 불가능하여 폐기물로써 처리된다. 이와 같이 제작상의 공정비용은 저렴하나 재료손실에 의한 원기비중이 높을 수 밖에 없다. 그러나 이러한 플라스틱을 소재로 한 제품을 펄프에 비교하면 비교적 공정이 단순하고 내구성이 양호하여 새로운 형식의 진동체로써 평가받을만 하다.

본 발명의 목적은 음향기의 성형물의 표면색상이 특이한 조형미를 나타내어 시각적 감각을 높일 뿐 아니라, 종래의 플라스틱 수지가 가진 문제점인 음질 저하가 방지된 스피커진동체를 제조하는 것으로 폴리프로필렌 수지조성물을 이용한 스피커진동체 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 폴리프로필렌 수지에 흑연섬유, 카본섬유 또는 흑연섬유 중 선택된 1종 이상과 핵제를 적정 비율로 혼합하고 적절한 제조방법으로 성형하게 되면 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 탁월한 음질을 가진 스피커진동체가 얻어짐을 밝혀 내게 되었다.

즉, 본 발명은, 소정량의 폴리프로필렌왁스와 비결정화 핵제 등과 같은 미당량의 첨가제와 흑연분말, 탄소섬유, 흑연섬유중 1종을 선택하여 혼합 교반하고, 가열장치가 취부된 로라에서 밀링 후, 분쇄기에서 분쇄되어 그래눌 상태의 분산체를 만드는 제1과정과; 상기 제1과정에 의해 제조된 상기 분산체의 2-40 중량%와 폴리프로필렌 수지 60-98 중량%를 혼합하여 소정의 온도로 압출기에서 최소한 1회 이상 압출하여 페레트를 제조하는 제2과정; 그리고 상기 제2과정에서 제조된 상기 페레트를 사출성형기를 이용하여 박엽체형상의 스피커진동체를 형성하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고, 상기 분산체의 제조에 있어 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 비결정화 핵제 0.1-1중량부가 사용되고, 상기 제3과정에서 형성되는 스피커진동체는 0.3M/M-0.4M/M의 두께로 성형되도록 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 사용되는 폴리프로필렌 수지는 호모형 또는 랜담 및 블록 공중합체이고 이들 수지들은 결정성이므로 강성과 내열성이 낮으므로 파라디트리티덴솔비톨, 디벤지티덴솔비톨 등의 핵제를 첨가 비결정화시킨다. 비결정화에 의하여 수지는 인장강도, 굴곡탄성등과 같은 강성과 내열성이 향상될 뿐만 아니라 표면 광택도 향상된다. 핵제는 폴리프로필렌 100중량부에 대하여 0.1-1중량부 사용하는 것이 바람직하다.

비결정화된 수지는 충전재와 60-98 : 2-40의 중량비율로 혼합되어 압출기에서 혼련 용융되며, 압출기 다이스에서 용융 압출된 스트랜드를 수냉하고 제습 건조후 퍼레트화 하게 되면 최종 제품이 얻어진다.

본 발명에서 사용되는 충전재는 흑연분말, 카본섬유 또는 흑연섬유 중 선택된 1종 이상이며, 이러한 충전재에 의하여 수지조성물은 유동성이 향상되어 스피커진동체로 사용되는 0.2M/M-0.3M/M의 박엽체를 성형할 수가 있다.

본 발명에 사용되는 흑연은 윤활제로써 연필, 브러쉬, 주물, 분말야금 등에 사용되는 고체 윤활제이며, 특히 플라스틱에 사용시 흡음제로써 음향특성을 조정하는 기능을 갖는다. 흑연에는 인조흑연과 천연산이 있으며, 어느 것이든 사용이 가능하다. 사용이 추천되는 것으로는 5마이크론 이하의 입경을 가지는 평균입도분포 1-15 마이크론 수준인 것이다.

본 발명에서 실제 요구되는 입경은 0.1마이크론 이하의 입자가 바람직 하나 흑연의 윤활특성으로 공업적으로 생산되어 나오는 제품은 없다. 그러므로 비교적 미세화된 흑연을 3본로-라에서 분사제와 함께 7회-8회 정도의 밀링을 행하여 사용하는 것이 바람직하다.

분산 처리시 로라의 표면상태, 주위의 환경에 따라 이물질이 오염되거나 미분산된 잔유물이 내포되면 사출 작업시 성형물 표면에 입자의 흔적이나 표면 불량의 원인이 되기 때문에 압출기에서 정밀망을 장치하여 통과시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 카본섬유 및 흑연섬유는 폴리아크릴로니트릴 유기섬유질을 소성하여 얻어진 섬유로서 비중이 1.7-1.8의 경량이며, 유리섬유에 비교할 때 수배의 탄성율과 인장강도가 높은 특징을 갖고 있다.

폴리아크릴로니트릴 섬유를 1000℃-1800℃의 불활성 가스중에서 소성한 것이 카본섬유이며, 2300℃-3200℃에서 소성한 것을 흑연섬유로 분류되어지는데 2가지 모두가 폴리프로필렌 수지의 충전재로 사용되어 내열성 및 강성의 향상효과를 나타낸다. 소성 후의 상태는 필라멘트 형식이며 이를 특수 사이징 처리된 것을 3M/M-, 6M/M, 10M/M 등의 촙스 트랜드로 절단한 것을 사용한다.

촙스 트랜드는 직경이 6-8미크론의 입경을 가진 것을 이용하는데 섬유 장이 10M/M 이하면 가능하나 매우 긴상태는 균일 배합시 어려움이 따른다. 압출 가공시 절단력에 의하여 최종 제품의 길이가 평균 0.3M/M-0.5M/M로 되게 하는 것이 사출 성형시 바람직한 문양이 되었으며 3M/M-10M/M의 섬유를 분산제와 함께 3-본로라에서 적당한 회수로 밀링해야 한다.

본 발명에서 사용되는 첨가제는 산화방지제, 분산제, 대전방지제, 열안정제, 활제색소, 난연재등이 첨가될수 있는데 산화방지제는 2.6-디레트-부필-P-크레졸, 레트라키스(메틸렌 3(3, 5-디레트-4-하이드록시페닐) 프로피온에이트)메탄, 옥타데실 3-(3, 5-디레트-4-하이드록시페닐) 프로피온에이드가 양호하며 분산제로써는 대전방지제로써 복합수지가 공정중이나 성형조립과정중 잡다한 먼지가 부착하여 불량을 일으킬 소지가 농후하기 때문에 효능이 좋은 것을 사용해야 한다. 사용 가능한 대전방지제는 지방상 모노그리세라이드, 폴리 옥시 에치렌 지방아민을 이용한다.

압출 가공을 하기 위해서 사용되는 설비로써는 가열식 3-본로라 분쇄기, 니-다, 반버리믹샤, 일축압출기 또는 2압출기이며 경제성을 고려 선택될 수 있다. 분산처리가 초기단계에서 완벽하게 이루어지면 고가의 2압출기를 사용치 않아도 무방하다.

이와 같이 가공된 소재는 사출기로 성형하여 오디오, 텔레비젼, 자동차 등의 스피커진동체로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

이하의 부는 모두 중량부을 의미한다.

[제조실시예 1]

* 흑연 분말의 분산체의 제조

약 100리트 용량의 고속 분사기에 폴리프로필렌왁스 30부, 흑연분말 70부, 산화방지제 0.5부, 분산제 2부, 대전방지제 1.5부, 핵제 0.7부를 상은에서 500RPM, 10분간 균일하게 교반하여 취출하고 이를 가열장치가 취부된 3-본로라에서 7회 반복으로 밀링하고 분쇄기에서 분쇄한다. 분쇄된 그래늘 상태의 분산 체중 66.8중량% 함유의 흑연으로 평균 입경이 0.35미크론을 유지하였다.

[제조실시예 2]

* 탄소섬유의 분사체의 제조

제조실예 1과 동일하게 시행하되, 흑연 분말 대신 탄소섬유(섬유장 3M/M) 40부를 사용하였다. 섬유함량은 53.3 중량%이며 평균 섬유장이 0.34M/M였다.

[제조실시예 3]

* 흑연섬유의 분산체 조작

제조실예 2와 동일하게 시행하되, 탄소섬유 대신에 흑연섬유를 사용하였다.

[실시예 1]

호모폴리프로필렌(MI-8) 60부 및 공중합폴리프로필렌(MI-1.5) 40부에 제조실예 1에서 얻어진 흑연 분산체 30부를 균일히 첨가하여 실린더 온도 220℃-230℃ 스크린(메쉬 150목 2매) 장치하여 입축압출기에서 혼련하여 조립하고 이의 압출조작을 3회 반복하였다.

얻어진 페레트를 스피커진동체 금형이 장치된 사출기에서 두께 0.35M/M로 성형하였다. 또한 인장강도(ASTM D-638), 굴곡탄성(ASTM D-790), 충격강도(ASTM D-256), 열변형온도(ASTM D-648)을 시험키 위한 시편을 성형하였다.

이의 결과를 표 1에 표시하였다.

[실시예 2]

실시예 1 중 호모폴리프로필렌(MI=8) 80부로 하고, 랜덤폴리프로필렌(MI=4.0) 20부로 하고, 제조실시예 1의 흑연 분산체 3부를 첨가하였으며, 나머지는 실시예 1과 동일하게 시행하였다.

이의 결과를 표 1에 표시하였다.

[실시예 3]

호모폴리프로필렌(MI-8) 70부, 랜덤폴리프로필렌 30부에 제조실시예 2에서 얻어진 탄소섬유 분산체 40부를 스크린 없이 실시예 1과 동일하게 시행하였다.

이의 결과를 표 1에 표시하였다.

[실시예 4]

탄소섬유 분산체를 15부로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 시행하였다.

이의 결과를 표 1에 표시하였다.

[실시예 5]

탄소섬유 분산체를 6부로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 시행하였다.

이의 결과를 표 1에 표시하였다.

[실시예 6-8]

실시예 4 및 5에서 카본섬유 대신 제조실시예 3에서 얻어진 흑연섬유 분산체를 사용하였으며, 나머지는 실시예 4 및 5 동일하게 시행하였다.

이의 결과를 표 1에 표시하였다.

이상의 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 복합수지체는 일반적인 사출기만으로 매우 단순하게 성형할 수 있어 진공성형에 비교하여 재료 손실이 발생되지 않을 뿐 아니라 펄프형에 비하여 획기적인 인력절감을 할 수 있다.

[표 1]

주1) 성형성 평가는 사출시 압력, 두께의 균일성, 미성형부분을 검사하여 우수(0)로 표시한다.

주2) 성형표면의 흐름의 흔적, 표면의 광택, 투명성, 문양의 형성을 육안 검사하여 우수(0) 양호(△) 불량(×)로 표시한다.

Claims (3)

1. 소정량의 폴리프로필렌왁스와 비결정화 핵제 등과 같은 미당량의 첨가제와 흑연분말, 탄소섬유, 흑연섬유중 1종을 선택하여 혼합 교반하고, 가열장치가 취부된 로라에서 밀링 후, 분쇄기에서 분쇄되어 그래눌 상태의 분산체를 만드는 제1과정과; 상기 제1과정에 의해 제조된 상기 분산체의 2-40 중량%와 폴리프로필렌 수지 60-98 중량%를 혼합하여 소정의 온도로 압출기에서 최소한 1회 이상 압출하여 페레트를 제조하는 제2과정; 그리고 상기 제2과정에서 제조된 상기 페레트를 사출성형기를 이용하여 박엽체 형상의 스피커진동체를 형성하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 이용한 스피커진동체 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 분산체의 제조에 있어, 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 비결정 핵제 0.1-1중량부가 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 이용한 스피커진동체 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3과정에서 형성되는 스피커진동체는 0.3M/M-0.4M/M의 두께로 성형됨을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 이용한 스피커진동체 제조방법.