KR101139877B1 - 사출성형으로 콘지와 에지가 일체화된 스피커용 진동판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스피커용 진동판에 관한 것으로서, 상세하게는, 인서트 사출성형공정을 이용하여 콘지와 에지 간의 상호 결합력이 개선된 스피커용 진동판에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 콘지와, 상기 콘지의 외측 테두리에 결합된 에지를 포함하고, 상기 에지는 상기 콘지를 금형 내에 안착시킨 상태에서 상기 금형 내에 열가소성 탄성수지를 주입시켜 제조하는 인서트 사출성형공정을 통해 상기 콘지의 테두리에 일체형으로 결합되는 스피커용 진동판을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 사출성형 금형 내에 콘지를 안착시킨 후 열가소성 탄성수지를 금형 내에 주입시켜 콘지와 에지가 일체화된 스피커용 진동판을 제공함으로써 콘지와 에지의 결합력을 향상시켜 콘지와 에지가 분리되어 스피커의 음질이 저하되는 것을 방지하여 양질의 음질과 음색을 제공할 수 있다.

Description

사출성형으로 콘지와 에지가 일체화된 스피커용 진동판{SPEAKER DIAPHRAGM UNIFIED CONE WITH EDGE BY INJECTION MOLDING}

본 발명은 스피커용 진동판에 관한 것으로서, 상세하게는, 인서트 사출성형공정을 이용하여 콘지와 에지 간의 상호 결합력이 개선된 스피커용 진동판에 관한 것이다.

일반적으로 스피커는 전기적인 신호를 음향으로 재생시키는 장치로서 전류가 흐르는 도체가 자계에 있으면 힘을 받는다는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 공극 사이에 존재하는 보이스 코일에 의해 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이다. 즉, 다양한 범위의 주파수를 갖는 전류신호가 보이스 코일에 인가되면 보이스 코일은 전류세기와 주파수 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 이를 통해 보이스 코일에 부착되어 있는 진동판이 진동하여 음향을 발생시키는 것이다.

도 1은 일반적으로 널리 사용되고 있는 스피커를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 스피커는 플레이트(1), 마그네트(2), 보이스 코일(3), 댐퍼(4), 더스트 캡(6), 그리고 콘지(7)와 에지(8)로 이루어진 진동판을 포함한다. 구체적으로, 플레이트(1)에는 진동을 유발시켜 소리를 재생시키기 위한 마그네트(2)와 보이스 코일(3)이 각각 설치되어 있고, 이 보이스 코일(3)에 댐퍼(4)가 설치되어 프레임(5)에 고정 설치된다. 또한, 보이스 코일(3)에는 더스트 캡(6)이 설치되어 있고, 보이스 코일(3)과 마그네트(2)의 작동에 따라 울림 현상을 나타내면서 소리를 발생시키는 콘지(7)가 프레임(5)의 내측에 설치되어 있으며, 이 콘지(7)의 종단부에는 에지(8)가 설치되어 프레임(5)에 고정 설치되게 된다.

이러한 구성을 갖는 일반적인 스피커의 진동판은 다음과 같은 문제점이 발생하였다.

첫째, 합성고무나 스펀지 천폴리 계통의 수지를 이용하여 에지를 형성함에 따라 진동판의 수명이 짧아지는 문제가 발생하였다. 둘째, 대부분 종이를 소재로 이루어진 콘지와 에지를 접착제를 이용하여 접착하기 때문에 작업이 번거로운 문제가 있었다. 셋째, 콘지와 에지 간의 접착 상태가 일률적이지 않아 접착불량이 발생하였고, 이로 인해 스피커의 음질이 저하되는 문제가 발생하였다. 넷째, 장시간 사용시 에지가 변형되거나 노화되어 양질의 음질과 음색을 제공하지 못하게 되는 문제가 발생하였다. 다섯째, 콘지와 에지를 접착제를 이용하여 제조함으로써 대량 생산이 사실상 불가능하고 그 작업효율이 크게 저하되어 생산성이 저하되는 문제가 발생되었다.

이러한 문제들을 해결하기 위하여 '오디오용 스피커의 에지와 진동판의 일체 성형장치'를 고안의 명칭으로 하여 2004년 12월 7일자로 출원되어 2005년 3월 3일자로 등록된 등록실용신안 제20-0378486호(이하, 종래기술이라 함)가 제안된 바 있다.

도 2는 종래기술에 따른 "에지와 진동판의 일체 성형장치"를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 성형장치(9)는 콘지(12)가 인서트된 하부형틀(10) 위로 상부형틀(11)을 결합하고, 하부형틀(10)과 상부형틀(11) 사이에 실리콘을 주입하여 콘지(12)의 양쪽 종단부에 일체형으로 결합된 에지(13)를 형성하였다.

이러한 종래기술에 따른 성형장치(9)는 콘지(12)와 에지(13)를 사출성형공정을 통해 일체화시켜 진동판을 제조함으로써 기존의 합성고무나 스펀지 천폴리 계통의 에지보다 좋은 음질과 차별화된 음색을 얻을 수 있도록 하고, 에지의 수명을 보다 길게 하면서 에지의 노화를 방지하도록 하며, 에지의 노화를 방지함에 따라 스피커의 수명이 오래되더라도 음질의 저하를 방지하도록 하고, 진동판과 에지의 성형을 견고히 하면서 용이하게 할 수 있으며, 에지의 성형시 콘지의 변형을 방지하면서 실리콘의 유실을 방지하고 일체 성형상태가 견고하게 되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 종래기술에 따른 성형장치를 통해 제조된 진동판은 열경화성 수지인 실리콘을 이용하여 에지를 성형함에 따라 실질적으로 종이재질의 콘지와 실리콘 재질의 에지 간의 결합력이 우수하지 않아 장시간 사용시 콘지와 에지가 서로 분리되는 문제가 발생하고, 이로 인해, 스피커의 음질이 저하되고, 장시간 사용시 에지가 변형되거나 노화되어 양질의 음질과 음색을 제공하지 못하게 되는 문제가 발생할 수 있다.

KR 20-0378486 Y1, 2005. 03. 03. 2-4쪽, 도면 1, 11d

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 콘지와 에지 간의 결합력을 향상시켜 콘지와 에지 간의 분리에 의한 스피커의 음질이 저하되는 것을 방지하고, 이를 통해 양질의 음질과 음색을 제공할 수 있는 인서트 사출성형으로 콘지와 에지가 일체화된 스피커용 진동판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 콘지와, 상기 콘지의 외측 테두리에 결합된 에지를 포함하고, 상기 에지는 상기 콘지를 금형 내에 안착시킨 상태에서 상기 금형 내에 열가소성 탄성수지를 주입시켜 제조하는 인서트 사출성형공정을 통해 상기 콘지의 테두리에 일체형으로 결합되는 스피커용 진동판을 제공한다.

바람직하게, 상기 열가소성 수지는 수첨된 스티렌계 블록공중합체 100 중량부에 대하여 화이트 오일 70 내지 160 중량부, 스티렌-아크릴레이트 공중합체 50 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 수첨된 스티렌계 블록공중합체는 스티렌을 주단량체로 부타디엔 또는 이소플렌을 공단량체로 공중합시킨 후 수소를 첨가시킨 블록 공중합체일 수 있다.

바람직하게, 상기 수첨된 스티렌계 블록공중합체는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체(SEPS), 스티렌-부타디엔-부틸렌-스티렌블록공중합체(SBBS) 또는 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEEPS) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

바람직하게, 상기 스티렌은 25~40 중량부, 중량 평균분자량(Mw)이 60,000~150,000g/mole로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 스티렌-아크릴레이트 공중합체는 스티렌 단량체와 아크릴레이트 단량체의 비율이 7:3인 공중합 수지로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 에지는 내측 테두리에 상기 콘지의 외측 테두리가 삽입되는 결합홈이 마련될 수 있다.

바람직하게, 상기 에지는 내측 테두리에 다수의 요홈부가 일정 간격으로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 콘지는 펄프로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사출성형 금형 내에 콘지를 안착시킨 후 열가소성 탄성수지를 금형 내에 주입시켜 콘지와 에지가 일체화된 스피커용 진동판을 제공함으로써 콘지와 에지의 결합력을 향상시켜 콘지와 에지가 분리되어 스피커의 음질이 저하되는 것을 방지하여 양질의 음질과 음색을 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 스피커를 도시한 도면,
도 2는 종래기술에 따른 성형장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스피커용 진동판을 도시한 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 A-A 절취선을 따라 도시한 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 B-B 절취선을 따라 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스피커용 진동판 제조방법을 도시한 공정 흐름도.
도 7은 도 6의 제조방법을 통해 제조된 스피커용 진동판을 도시한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

실시예

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스피커용 진동판을 설명하기 위하여 위에서 바라본 평면도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 A-A 및 B-B 절취선을 따라 도시한 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스피커용 진동판은 콘지(21)와, 콘지(21)의 테두리에 결합된 에지(22)를 포함한다. 이때, 에지(22)는 콘지(21)를 금형 내에 안착시킨 상태에서 금형 내에 열가소성 탄성수지를 주입시켜 제조하는 인서트 사출성형공정을 통해 콘지(21)의 테두리에 일체형으로 결합되게 된다.

에지(22)를 이루는 열가소성 탄성수지는 수첨(水添)된 스티렌계 블록공중합체(Styrenic Block Copolymer, SBC) 100 중량부에 대하여 화이트 오일(white oil) 70 내지 160 중량부, 스티렌-아크릴레이트 공중합체(Styrene-Acrylates Copolymer, SAC) 50 내지 100 중량부를 포함한다. 이외에, 상기 열가소성 탄성수지는 첨가제들을 더 포함할 수 있는데, 이때, 첨가제들은 접착력을 증대시킬 수 있는 재료일 수 있다.

상기 수첨된 스티렌계 블록공중합체는 스티렌을 주단량체로 부타디엔(butadiene) 또는 이소프렌(isoprene)을 공단량체로 공중합시킨 후 수소를 첨가시킨 블록공중합체이다. 이때, 스티렌 함량은 25~40 중량%이고 중량 평균분자량(Mw)이 60,000~150,000g/mol로 이루어지는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 스티렌 함량이 28~34 중량%이고, 중량 평균분자량(Mw)이 80,000~120,000g/mol이며, 분자량 분포가 1.1 이하인 선형 및 분지형 수첨 스티렌계 블록공중합체를 사용한다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 상기 수첨된 스티렌계 블록공중합체로는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록공중합체(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene block copolymer, SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체(Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene block copolymer, SEPS), 스티렌-부타디엔-부틸렌-스티렌 블록공중합체(Styrene-Ethylene-Butadiene-Butylene-Styrene block copolymer, SBBS) 또는 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(Styrene-Ethylene-Ethylene-Propylene-Styrene block copolymer, SEEPS) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 수첨된 스티렌계 블록공중합체에서 스티렌 함량이 25 중량%보다 낮거나, 중량 평균분자량(Mw)이 60,000g/mol 미만이면 조성물의 사용 온도가 낮아짐과 아울러 사출시 냉각속도가 느려지고, 스티렌 함량이 40 중량%을 초과하면 경도가 높아지게 되어 유연성이 저하되고, 중량 평균분자량(Mw)이 150,000g/mol 초과하면 유동성이 저하되게 된다. 이에 따라, 스티렌 함량이 25~40 중량%, 중량 평균분자량(Mw)이 60,000~150,000g/mol인 수첨된 스티렌계 블록공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 화이트 오일은 열가소성 탄성수지 조성물의 경도 및 흐름성 조정을 위해 사용된다. 상기 화이트 오일은 동점도(kinematic viscosity)(40℃, cSt)가 20 이상이고, 인화점이 180℃ 이상인 유동파라핀(liquid paraffin)으로 이루어질 수 있다. 이러한 화이트 오일은 수첨된 스티렌계 블록공중합체 100 중량부에 대하여 70 중량부 미만으로 사용하면 열가소성 탄성수지 조성물의 흐름 및 유연성 조절이 어렵고, 160 중량부를 초과하여 사용하면 유연성 확보는 유리하지만 콘지(21)와의 접착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 화이트 오일은 수첨된 스티렌계 블록공중합체 100 중량부에 대해 70~160 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 스티렌-아크릴레이트 공중합체는 콘지(21)와의 접착성을 향상시키고 경도 조절을 위해 사용된다. 이러한 스티렌-아크릴레이트 공중합체는 스티렌 단량체와 아크릴레이트 단량체의 비율이 7:3인 공중합 수지로 이루어진다. 이때, 상기 스티렌 단량체와 아크릴레이트 단량체의 비율은 공중합시키기 위한 반응성 차이에 의해 결정된다. 이는 SAN(Styrene Acrylonitrile Copolymers) 수지를 예로 들 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열가소성 탄성수지 조성물은 상기 수첨 스티렌계 블록공중합체 100 중량부에 대하여 스티렌-아크릴레이트 공중합체 50~80 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 스티렌-아크릴레이트 공중합체가 50 중량부 미만일 경우 콘지(21)와의 접착성이 저하되고, 80 중량부를 초과할 경우에는 경도 상승으로 인한 유연성이 저하되기 때문이다. 따라서, 50~80 중량부가 바람직하다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 콘지(21)의 외측 테두리와 결합되는 에지(22)의 내측 테두리에는 내측 테두리를 따라 결합홈(22a)이 형성되어 있다. 이러한 결합홈(22a)의 내부에는 콘지(21)의 외측 테두리가 삽입되어 결합된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 콘지(21)와의 결합력과 콘지(21)의 진동 특성을 높이기 위하여 에지(22)의 내측 테두리에는 다수의 요홈부(22b)가 일정 간격으로 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스피커용 진동판의 제조방법을 도시한 공정 흐름도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 먼저 펄프(pulp)를 이용하여 콘지(21)를 제작한다. 그런 다음, 콘지(21)의 크기 및 형상을 고려하여 최적화된 사출성형금형을 제작한다(S51, S52). 물론, 사출성형금형을 먼저 제작한 후 콘지(21)를 그 후에 제작할 수도 있다.

본 발명에 따른 사출성형금형은 2단 금형 또는 3단 금형 모두 가능하다. 바람직하게는 러너(runner)를 취출하는 3단 금형으로 제작한다. 또한, 1개 빼기 금형 또는 그 이상 빼기 금형으로 제작될 수 있다. 도 7은 일례로 2개 빼기 금형을 통해 제조된 성형품을 도시하였다.

도시되지는 않았지만 본 발명에 따른 사출성형금형은 상고정판, 러너 취출판, 상형판, 하형판, 하고정판, 스페이서 블럭, 밀판, 탄성부재, 취출핀 등을 포함할 수 있다. 즉, 인서트 사출성형공정을 제공하는데 필요한 요소들을 포함하여 이루어질 수 있다. 기본적으로, 본 발명에 따른 사출성형금형의 하형판에는 콘지(21)가 삽입되어 안착되는 인서트부가 일정 깊이로 마련되어 있으며, 상기 인서트부의 외측 테두리부와 결합되도록 상형판 및 하형판에는 에지(22)를 형성하는 사출홈이 형성되어 있다.

이후, 사출성형금형의 상형판과 하형판을 분리한 후 노출되는 하형판의 인서트부에 콘지(21)를 삽입한다. 그런 다음, 상형판과 하형판을 결합한 후 노즐 및 게이트를 통해 용융된 재료를 사출홈에 주입하여 콘지(21)와 결합된 에지(22)를 제작한다(S53, S54). 이때, 용융된 재료는 상기에서 설명한 열가소성 탄성수지를 사용한다.

이후, 상기 사출홈에 주입된 열가소성 탄성수지를 냉각시킨 후 상형판과 하형판을 분리하여 사출성형품을 취출한다(S54, S55). 도 7은 사출성형품을 도시한 도면이다. 그런 다음, 사상공정을 통해 에지에 부착된 러너(23)를 에지로부터 분리시켜 완성품을 제작한다.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

21 : 콘지
22 : 에지
22a : 결합홈
22b : 요홈부

Claims (9)

1. 펄프로 이루어진 콘지; 및
   상기 콘지의 외측 테두리에 결합된 에지를 포함하고,
   상기 에지는 상기 콘지를 금형 내에 안착시킨 상태에서 상기 금형의 노즐 및 게이트를 통해 용융된 상태의 열가소성 탄성수지를 상기 금형 내로 주입시켜 제조하는 인서트 사출성형공정을 통해 상기 콘지의 외측 테두리에 일체형으로 결합되고,
   상기 열가소성 탄성수지는 수첨된 스티렌계 블록공중합체 100 중량부에 대하여 화이트 오일 70 내지 160 중량부, 스티렌-아크릴레이트 공중합체 50 내지 100 중량부
   를 포함하는 스피커용 진동판.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수첨된 스티렌계 블록공중합체는 스티렌을 주단량체로 부타디엔 또는 이소플렌을 공단량체로 공중합시킨 후 수소 첨가시킨 블록 공중합체인 스피커용 진동판.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수첨된 스티렌계 블록공중합체는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체(SEPS), 스티렌-부타디엔-부틸렌-스티렌블록공중합체(SBBS) 또는 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEEPS) 중 선택된 어느 하나인 스피커용 진동판.
   
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 스티렌은 25~40 중량부, 중량 평균분자량(Mw)이 60,000~150,000g/mole로 이루어진 스피커용 진동판.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 스티렌-아크릴레이트 공중합체는 스티렌 단량체와 아크릴레이트 단량체의 비율이 7:3인 공중합 수지로 이루어진 스피커용 진동판.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 에지는 내측 테두리에 상기 콘지의 외측 테두리가 삽입되는 결합홈이 마련되어 있는 스피커용 진동판.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 에지는 내측 테두리에 다수의 요홈부가 일정 간격으로 형성된 스피커용 진동판.
   
9. 삭제

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