KR101678259B1 - 음향 컴포넌트 제조를 위한 적층 직물 구성물 - Google Patents

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Abstract

음향 컴포넌트에 사용되는 적층 직물 구성물로서, 기술적 합성 싱글 스레드 섬유재를 중합체 막에 결합함으로써 제조되고 일반적인 음향 및 전자 제품의 서브컴포넌트 요소로서 사용되는 이중 층 구성을 포함한 적층 직물 구성물을 제공한다.

Description

음향 컴포넌트 제조를 위한 적층 직물 구성물{TEXTILE LAMINAR STRUCTURE FOR MAKING ACOUSTIC COMPONENTS}
본 발명은 특히 음향 컴포넌트(acoustic component)에 적합한 적층 직물 구성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 직물 구성물(textile construction)은 라우드스피커 또는 유사한 장치에 의한 음성 또는 음악 형태의 음향 방사, 또는 임의의 바람직한 형태의 마이크로폰에 의한 음향 수신과 같은 적어도 오디오 기능을 포함한 소형 시리즈 또는 대형 시리즈로 제조된 모든 전자 장치에서 사용될 수 있다.
전술한 광범위한 전자 장치 그룹은 지상선 전화기 및 셀룰러폰, 프리핸드 장치 및 기타 부속품(fittings), 스카이프 및 SAT 폰, 워키토키, 헬멧 등에 내장된 오디오 장치, 군사용의 전문 라디오 장치, 안전 및 시민 보호 응용물 및 옥외 작품과 같은 대부분의 일반적인 장치; MP3 판독 장치, 이어피스, 헤드폰, 휴대용 음향 박스와 같은 휴대용 하이파이 시스템; 마이크로폰 및 헤드폰, 라우드스피커 컴포넌트와 같은 전문 오디오 장치; TV, 모니터, 휴대용 DVD 플레이어 등; 음성 신호 능력을 구비한 위성 내비게이터; 차량용 하이파이 시스템, 음성 경고 시스템; 기차, 비행기, 선박용의 옥내 통신 장치; 컴퓨터 및 일반적인 오디오 부속품용의 라우드스피커; 현관 인터폰, 옥내 오디오 통신 장치와 같은 가정용 응용 부속품; 청각 장애인용의 음향 장치 및 기타 위생 장치와 같은 여러 자지 제품들과 관계가 있다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 셀룰러 폰 또는 워키토키와 같은 많은 휴대용 시스템에 있어서, 이러한 장치들은 대부분의 경우에 폐쇄 환경 용도로뿐만 아니라 옥외 응용으로도 또한 사용하도록 설계된다.
따라서, 이러한 장치 및 옥외에서 사용되는 모든 제품에 있어서, 기후 작용제로부터의 보호가 매우 중요한 문제이다.
특히 이러한 보호는 라우드스피커 및 마이크로폰과 같은 내부 음향 컴포넌트에서 필요할 수 있다.
사실, 상기의 컴포넌트들은 매우 예민한 것들이고, 원래 설계된 음향 방사 및 수신 특성을 저하시키지 않고 분말, 먼지, 위험한 부스러기 등의 고체 입자 및 물의 침입으로부터 보호되어야 한다.
따라서, 전술한 음향 컴포넌트를 위한 기능적 필요조건은, 음향 컴포넌트가 장치 컴포넌트의 만족스러운 보호와 함께 장치 외부 케이스(shell)를 관통하여 형성되는 큰 구멍에 의해 달성되는 양호한 음향 전달 특성을 결합해야 하기 때문에 오히려 복잡해지고, 이러한 보호는 음향 컴포넌트를 외부 환경으로부터 가능한 한 멀리 이격시킬 필요가 있다.
가장 일반적으로 사용되는 보호 시스템은 전형적인 셀룰러 폰에서 일반적으로 3개이고 주 라우드스피커, 마이크로폰 및 프리핸드 기사용/호출음(ringtone) 스피커를 통해 배치되는 외부 개공 또는 포트 상의 다공성 보호 구성을 적용하기 위해 제공된다.
전술한 음향 컴포넌트를 보호하기 위해, 종래에는 응용 필요조건 및 달성하고자 하는 보호 정도에 따라서 여러 가지 방법이 사용되었다.
일부 드문 경우에는 컴포넌트 보호가 사용되지 않지만, 다른 경우에는 플라스틱 물질로 주조되고 충격 흡수(anti-impact) 기능만을 가진 보호성 막대 또는 격자가 사용된다.
다른 보호 시스템은 보호성 금속 네트, 마이크로폰 벌브 보호 네트 구성, 또는 플라스틱 물질로 주조된 격자와 같은 큰 망사형의 보호 네트를 포함한다.
상기 보호 구성은 연필 등과 같은 작은 물체의 침입 가능성에 대한 보호 기능을 또한 갖는다.
또 다른 보호 시스템은 음향 컴포넌트의 앞에 배치되고 선택적으로 발수처리가 된 부직포 재료로 된 스크린을 포함한다.
상기 보호 스크린은 선택적인 발수 처리로 처리된 기술적(technical) 합성 싱글 스레드 섬유재로 또한 제조될 수 있다.
또다른 보호 시스템은 발수 확장형(expanded) PTFE 즉 E-PTFE 멤브레인(membrane)을 포함한다.
그러나, 전술한 3가지 방법은 중간 치수로부터 큰 치수까지의 고체 물체에 대한 제한된 보호 효율만을 제공할 뿐 액체에 대한 보호를 제공하도록 적응되어 있지 않고, 한편 다른 전술한 보호 구성은 액체 및 분말의 음향 컴포넌트에 대한 침입 가능성에 대해서도 양호한 보호를 보장한다.
후자의 보호 구성은, 전통적으로, 섬유(fabric), 부직포 또는 멤브레인 재료의 형태로, 일반적으로 합성 형태의 직물 컴포넌트를 포함한다.
음향 컴포넌트를 보호하기 위한 용이한 조립을 위해서, 직물 재료는 적당한 형태 또는 형상을 가져야 하고; 이와 관련해서, 최종 제품의 구성 및 사이즈에 따라서 다른 조립법을 사용할 수 있다.
대부분의 경우에, 예를 들면 셀룰러 폰에서, 직물 재료의 보호 스크린은 발포성 합성 물질로 제조된 가스켓 요소 및 양면 접착 테이프 템플릿과 함께 조립되어 보호 스크린이 보호 대상 장치의 외부 몸체에 충분히 접착하는 것을 보장한다.
상기 컴포넌트는 일반적으로 기술적 폴리에스테르 싱글 스레드 섬유재로 제조되고, 셀룰러 폰 케이스(shell)에 접착될 접착 영역을 가진 환상 가스켓 요소를 포함한다.
음향적 관점에서, 현재 제공되어 있는 보호 스크린은 설계 파라미터와 관련하여 입구 및 출구 음향 흐름을 변경하지 않아야 한다.
일반적으로, 다소비성(large consume) 음향 제품의 주요 부분에 대하여, 음압 레벨 감쇠 또는 소실을 최소화할 필요가 있다.
따라서, 보호 스크린은 음향적으로 투명한 것이어야 하고, 음향 컴포넌트의 입구 또는 출구 음향 흐름을 가능한 한 적게 간섭하면서 그 보호 기능을 제공해야 하며, 이러한 이벤트는 보호 스크린이 셀룰러 폰 라우드스피커 음향 또는 마이크로폰 감도를 과도하게 감쇠시키지 않음으로써 소형, 경량 및 저가의 음향 부재를 사용할 수 있게 하는 셀룰러 폰에 대하여 매우 일반적이다.
중간 범위로부터 높은 범위의 음향 제품에 빈번하게 관련되는 다른 경우에, 보호 스크린은 음향 컴포넌트의 주파수 응답을 다르게 평형화하기 위해 가능한 방사 피크 또는 왜곡 음향을 고르게(level)하도록 진실한 음향 기능(true acoustic function)을 제공해야 한다.
이러한 특징은 저주파수에 대하여 특히 관심있는 특징이고, 소형 라우드스피커에서 오히려 중요하며 일부 이어피스의 경우에서처럼 라우드스피커의 뒷부분에 직물 재료부를 도입함으로써 증폭될 수 있다.
모든 경우에, 섬유, 부직포 또는 멤브레인 재료로 제조된 직물 재료 컴포넌트는 목표 응용에 따라서 최대 음향 투명도로부터 설정 음향 감쇠 레벨까지 변화하는 원래 설계된 음향 특성 정밀도를 보전해야 한다.
상기 음향 특성을 정확하게 규정하고 설정하기 위해, 몇 가지 시스템 및 방법이 사용될 수 있다.
이러한 시스템 중의 하나는 유량(flow rate)을 직물 제품을 통과하는 잔기류(stationary air flow)의 부하 손실에 관련시키는 공기 통과에 대한 특수 저항의 측정치(ASTM C522-87)를 포함한다.
그 결과는 레일즈(Rayls) MKS로 표현되고, 이 파라미터의 낮은 값에 대하여, 잘 알려져 있는 것처럼 음향적으로 투명한 재료에 대응할 것이다.
다른 시스템은 동일한 상기 파라미터에 기초해서, 그러나 기류 교호 섭생(air flow alternating regimen)에 대하여 측정된, 즉 음향 응용 실제 속성에 더 집착하는 조건 하에서 음향 임피던스 값의 측정을 수행하기 위해 제공된다.
또 다른 시스템에 따르면, 음향 스크린을 그 구성대로, 즉 조립된 상업 제품 형상 및 사이즈와 동일한 형상 및 사이즈를 갖는 것으로서 직접 테스트할 수 있고, 그에 따라서 음원과 측정 마이크로폰 사이에 직물 스크린을 배치하거나 배치하지 않고 음압 레벨의 직접 측정을 수행할 수 있다.
테스트 결과는 일반적으로 데시벨(dB(SPL))로 표현되고, 다른 표준화 측정법(ISO/FDIS 7235:2003 등)에 의존한다.
후자의 측정 시스템은 가장 흥미있는 것이고, 가장 중요한 셀룰러 폰 컴포넌트의 사이즈와 유사한 사이즈를 갖는 음향 컴포넌트, 즉 전화기 마이크로폰에 내장된 3~5 mm 직경의 디스크 요소를 테스트하기 위해 사용되었다.
반면에, 라우드스피커는 음향적으로 덜 중요한 2배 또는 3배 치수를 필요로 한다.
테스트 샘플 및 홀더의 특수하게 설계된 구성 때문에, 실제 응용과 매우 유사하게, 전술한 유형의 샘플들은 직접 음향 측정을 받아왔고, 다음과 같은 결과를 가져왔다:
통상적으로 약 -1.5 dB(SPL)로의 감소는 전화기 분야에서 수용가능하고, 음향 감쇠가 제한된 컴포넌트에, 또는 "음향적으로 투명한" 컴포넌트에까지도 대응할 것이다.
최대 -15 dB(SPL)까지의 값을 갖는 더 높은 손실은 만일 완전한 음향이 필요 없고, 예를 들면 헤비듀티(heavy duty) 워키토키 장치, 방수성 셀룰러 폰, 군사용 라디오 세트, 및 단순한 음성만 전송할 필요가 있고 진실한(true) 음악 신호는 전송할 필요가 없는 기타의 응용에서와 같이, (완전한 음향 성능의 손상에 대하여), 보호 특성을 위해 성능 균형을 옵셋시키는 것이 가능하다면 여전히 수용가능하다.
국제 표준 IEC60529는 전자 컴포넌트 케이스가 고체 물체 또는 물의 침투를 받기 쉬운 어떤 다소간 고강도의 테스트 조건과 관련하여 "IP"(Ingress Protection) 지수(index)를 규정하고 있다.
상기 IP 지수의 최초 디지트는 고체 물질 침투 저항과 관련이 있다. IP1X 내지 IP4X의 지수 레벨은 일반적으로 음향 컴포넌트에 대하여 관심이 적은 것이고, 반면에 음향 컴포넌트는 분말 침투에 대한 부분적 보호를 보장하기 위해 거의 항상 IP5X 레벨을 필요로 한다.
반면에, 물샐틈없이 완전하게 밀봉된 컴포넌트와 관련된 IP6X 레벨 필요조건은 덜 일반적이다.
상기 IP 지수의 두번째 디지트는 방수와 관련된다.
따라서, IPX3, IPX4 및 IPX5 레벨은 다른 강도의 워터 스프레이와 관련된다.
일반적으로, 셀룰러 폰과 같은 대부분의 일반적인 제품 또는 물체에 대하여, IPX3 레벨이면 충분하다.
반면에, "헤비듀티" 음향 제품 시장에서는 IPX7까지의 보호 레벨을 요구하며, 이 보호 레벨은 1 미터 깊이에서 30분 동안 수조에 담궈놓은 것에 대응하는 레벨이다.
전술한 사항은 현재로서 E-PTFE 발수성 멤브레인인 직물 재료에 의해서만 충족되는 매우 엄중한 조건임을 이해하여야 한다.
그러나, 기술적 섬유재로 제조된 보호 스크린은 수분 및 고체 입자로부터 음향 컴포넌트의 보호와 관련하여 개선된 성능을 갖는다.
전술한 내용을 더 잘 이해하기 위하여, 제공된 관찰결과를 단지 2개의 부류로 요약할 수 있고, 그 안에 IP53(또는 IP54) 및 IP67 레벨의 음향 장치를 포함한 보호 스크린의 대부분이 포함된다.
더 구체적으로, IP53(또는 IP54) 레벨은 대부분의 셀룰러 폰 및 휴대용 오디오 장치에서 요구된다.
사실, 충분한 분말 보호 외에, 전술한 제품들은 빗물 및 기타의 액체 스프레이 침투에 대한 만족할만한 보호를 요구한다.
중간 압력의 물 분사와 관련된 IP54까지의 보호 레벨은 빗물 및 워터 스프레이로부터의 확실한 보호가 바람직하지만 설정 깊이의 물속 침수에 저항할 수 있는 불침투성 제품까지는 진정으로 요구되지 않는 셀룰러 폰 시장에서 충분한 것으로 일반적으로 간주된다.
위의 것보다 더 엄중한 IP67 레벨은 제품이 1 미터의 물속에서 30분 동안 저항하도록 적응된 능력을 제공한다.
전술한 필요조건은 군사용 라디오 세트, 옥외 작업장에서 사용되는 워키토키, 경찰 및 안전 통신 장치, 해양 용품 등과 같은 매우 엄중한 헤비듀티 용품에 대해서만 충족된다는 것을 이해할 것이다.
전술한 바와 같이, 셀룰러 폰과 같은 대부분의 소비자 음향 제품은 일반적으로 IP53 또는 IP54 보호 레벨을 필요로 한다.
그러나, 이를 위해, 후자의 제품에 대해서도 이러한 장치들이 우발적인 침수로부터 완전하게 보호될 수 있도록 최근 설계 추세가 더 높은 보호 레벨인 IP67까지 제공해야 한다는 것이 또한 추가되어야 한다.
따라서, 현재로서, IP67 지수 레벨의 보호는 이전에 이것을 요구하지 않았던 제품에 대해서도 사용된다.
따라서, 음향 부재 또는 컴포넌트를 보호하기 위한 직물 컴포넌트는 가까운 미래에 대응적으로 추가로 개선될 것이다.
더욱이, 위에서 설명한 것처럼, 현재로서 3개의 다른 기술적 해법이 현대의 음향 제품, 즉 부직포 재료, 합성 싱글 스레드 기술적 섬유재 및 발수성 E-PTFE 멤브레인에 의해 요구되는 음향 및 보호 성능을 제공하도록 적응된 다른 직물 제품에 기초해서 채용된다.
멀티스레드 섬유재는, 그들의 비평탄성 때문에, 잘 사용되지 않고 부직포 재료의 특성과 유사한 특성을 갖는다.
전술한 직물 제품 중에서, 상기 부직포 재료는 더 낮은 음향 응용 성능을 갖는다.
이들은 일반적으로 IP53 또는 IP54에 대응하는 보호 레벨을 제공하지만, 장기간의 침수에 저항하는 데는 적합하지 않다.
물 침투압 값은 15~30 cm 수주(water column)(1500~3000 Pa) 사이에서 변화하고, IP67 보호 레벨을 제공하기에는 충분하지 않다.
음향 관점에서, 상기 재료들은 완전하게 적합하거나 확실한 것으로 생각할 수 없다.
사실, 재료들은 50~60 레일즈 MKS에 대응하는 음향 임피던스 값을 달성할 수 있지만, 그러한 한계 아래로 내려갈 수 없고, 따라서 이들은 완전히 투명한 음향 필터가 아니다.
실제 응용(셀룰러 폰)에서 사용되는 것과 유사한 컴포넌트에 대하여 실행된 특별히 설계된 테스트는 이 유형의 재료가 약 3~5 dB(SL)의 음압 레벨 감소를 보이는 것으로 나타났고, 이 값은 낮은 값이 아니고 더욱이 쉽게 반복될 수 없다.
실제로, 음향 분야에 있어서, 부직포 재료는 이들이 싱글 스레드 섬유(음향 특성에 대해서) 및 멤브레인(발수 특성에 대해서) 모두에 의해 능가되기 때문에 최상의 선택을 나타내지 않는다.
기술적 합성 싱글 스레드 섬유는 또한 통기 저항을 최소화할 수 있는 개방 사각형 망사 구성을 갖는다.
이들은 최적의 음향 성능을 갖는다. 즉 이들의 음향 임피던스는 일반적으로 5~300 MKS 레일즈 범위 내에서 변화하고, 일부 특수 제품에 대해서는 2000 레일즈에 또한 도달할 수 있으며, 음압 레벨 감소는 0.1~2.0 dB(SPL)의 범위 내에 있고, 이것은 절대적으로 음향 제품에서 사용되는 모든 직물 컴포넌트의 최상의 성능이다.
도 8은 전형적인 셀룰러 폰 응용에서 전술한 범위의 약 중간점에 대응하는 90 MKS 레일즈의 음향 임피던스를 가지며 0.7 데시벨의 평균 또는 중간 음압 레벨 손실을 나타내는 섬유재의 주파수 응답을 보인 것이다.
반대로, 그들의 비교적 높은 자유 표면율 때문에, 개방 망사 섬유는 최적의 발수 특성을 제공하기에 적당하지 않다.
통상적으로, 이러한 섬유로 제조된 컴포넌트는 IP53 또는 IP54에 대응하는 보호 지수를 제공하고, 이와 관련하여 오히려 부직포 재료(20 cm 수주까지의 저항을 가짐)에 유사하다.
반면에, 이러한 보호 레벨은 많은 셀룰러 폰 분야 제품과 같은 매우 많은 수의 응용에 적합하지만, 전술한 헤비듀티 응용의 보호 필요조건을 충족시키지 못한다.
따라서, 현재의 싱글 스레드 음향 섬유의 개발 목표는 IP67 또는 IP68까지 개선된 또는 더 큰 보호 지수를 달성하여 방수 관점과 관련하여 가장 엄격한 필요조건을 가진 것까지도 포함하는 가능한 실제 응용 범위를 대응하게 증가시키는 것이다.
역시 음향 분야에서 사용되는 E-PTFE 불침투성 멤브레인은 액체 침투에 대한 최적의 보호를 제공한다.
10 미터 수주(=1 바) 부근 또는 그보다 더 큰 침투압 값은 E-PTFE 멤브레인이 적어도 IP67 또는 IP68에까지도 대응하는 보호 레벨을 달성할 수 있게 하고, 그에 따라서 이들 재료에 최적의 발수 특성을 제공한다.
이에 반하여, 상기 E-PTFE 멤브레인의 음향 성능은 최적이 아니다.
사실, 상기 E-PTFE 멤브레인은 전형적인 사이즈의 음향 컴포넌트에 대하여 일반적으로 -10 dB(SPL) 부근의 비교적 높은 음압 레벨 감소를 수반하는 진동 효과에 의해 주로 음을 전도한다.
전술한 멤브레인의 다른 단점은 이들이 극히 가변적인 주파수 응답을 갖는다는 것이다.
도 9에 도시된 것처럼, 전형적인 멤브레인은 낮은 주파수에서 약 10 dB의 손실이 있고 높은 주파수에서는 단지 1~2 dB의 손실이 있으며, 따라서 투과 음량이 부분적으로 저하된다.
결론적으로, 종래에 음향 분야에서 사용된 전술한 3가지 직물 제품 중에서, E-PTFE 멤브레인은 낮은 음향 성능을 갖는다.
반면에, 헤비듀티 음향 응용에서는 일반적으로 인간의 음성만을 투과시킬 필요가 있고 음악은 투과시킬 필요가 없으며, 따라서 최적이 아닌 음향 품질이 허용될 수 있다는 것이 지적되어야 한다.
그러나, 이것은 현재 이용가능한 제품의 갭 또는 결함이고, 따라서 필요한 불침투 특성을 보전하면서 더 일정하거나 평평한 주파수 응답 및 더 예측가능한 성능을 적어도 보장하는 개선된 제품을 제공하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기의 내용 외에, 전술한 E-PTFE 멤브레인은 하기의 단점을 갖는다는 것이 또한 추가되어야 한다:
기계적 강도가 작고 손상 감도가 높은 점;
콜드 커팅 동작이 최적의 품질을 제공하지 않고 입구 스트립 스플라이싱에서 필연적인 문제점을 가진 큰 산업 처리 셋업을 필요로 하기 때문에 다이컷(die-cut) 및 조립 처리가 어려운 점;
음향 특성의 열악한 반복성과 함께, 다른 재료와의 적절한 결합 및 마무리된 물품에서 가변 응력 제공에 부정적으로 영향을 주는 탄성이 높은 점;
완전하게 일정한 치수 파라미터, 특히 멤브레인 두께가 없는 점;
중간 치수부터 큰 치수(또는 사이즈)까지의 컴포넌트의 제조가 불가능하다는 점;
추가 비용과 함께, 반처리된 제품의 멤브레인에 보호막을 추가할 필요가 있다는 점;
PTFE에 대하여 특별히 설계된 훨씬 고가의 접착 재료를 사용해야 한다는 점.
따라서, 전술한 현재 사용중인 재료의 어느 것도 특히 IP67 보호 지수가 요구되는 경우에 시장 필요조건을 충분히 충족시키지 못한다.
따라서, 코히어런스의 음향적 결여 및 그들의 빈약한 기계적 특성과 관련하여 후자의 모든 결함을 극복하면서 멤브레인의 특성만큼 양호한 불침투 특성을 가진 전술한 응용을 위한 신규 제품을 제공하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 IP67 레벨의 발수 특성을 갖고, 싱글 스레드 섬유재에 기초하지만 E-PTFE 멤브레인에 기초하지 않게 함으로써 후자의 모든 실용적 문제를 해결하는 신규의 제품을 제공하는 것이다.
전술한 목적의 범위 내에서, 본 발명의 주 목적은 패키징 및 조립 스트레스에 대하여 불침투성, 내성 및 불감성이 있는 전술한 음향 응용을 위한 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 평탄하고 반복가능한 주파수 응답과 함께 더욱 예측가능한 음향 특성을 가진 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 전술한 목적뿐만 아니라 이후의 설명에서 더욱 명백하게 되는 다른 목적들은, 특히 음향 컴포넌트용 적층 직물 구성물에 있어서, 상기 직물 구성물이 일반적인 음향 및 전자 제품의 서브컴포넌트로서 사용하기 위해 기술적 합성 싱글 스레드 섬유재를 중합체 막과 결합함으로써 제조되는 이중 층 구성을 포함하는 적층 직물 구성물에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부 도면에 비제한적인 예로서 도시된 양호하지만 배타적인 것은 아닌 본 발명의 실시형태에 관한 하기의 구체적인 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 셀룰러 폰의 전면부를 보인 도이다.
도 2는 셀룰러 폰의 배면부를 보인 도이다.
도 3은 이어피스의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 라미네이트 직물 구성의 일부의 사시도이다.
도 5는 마이크로폰을 보호하기 위해 조립된 직물 재료로 구성된 음향 필터의 예를 보인 개략적 횡단면도이다.
도 6은 셀룰러 폰의 마이크로폰 및 라우드스피커에 조립되는, 본 발명에 따라 제조된 일부 보호 스크린을 보인 도이다.
도 7은 음향 용도의 종래의 부직포 재료에서 음압 레벨의 감소를 보인 도이다.
도 8은 종래의 음향 합성 싱글 스레드 섬유재의 음압 레벨 감소를 보인 도이다.
도 9는 종래의 E-PTFE 음향 멤브레인의 음압 레벨 감소를 보인 도이다.
도 10은 본 발명에 따른 라미네이트 섬유재 구성물의 음압 레벨 감소를 보인 도이다.
첨부 도면의 참조 번호와 관련하여, 참조 번호 1로 표시된 본 발명에 따른 적층 직물 구성물은 기술적 합성 싱글 스레드 사각형 망사 섬유를 바람직하게 2~10 미크론의 최소 두께를 가진 중합체 막에 핫 멜트 라미네이팅(hot-melt laminating) 등의 방법에 의해 결합 또는 라미네이팅함으로써 제조된 2중 층 구성을 포함한다.
섬유재와 함께 연속적인 라미네이트 박막을 포함하면 보호 지수 IP67에 의해 제공되는 최소 압력 문턱치보다 훨씬 더 큰 압력인 1바 이상의 매우 높은 압력하에서만 물이 침투할 수 있게 하는 개공없는 외부 표면을 달성할 수 있다.
상기 추가의 막은 매우 얇고 음향 흐름이 통과할 때 자발적으로 진동하도록 적응된다.
따라서, 다수의 음향 제품에 대하여, 특히 헤비듀티 응용에 사용되는 통신 장치에 대하여 수용가능한 입구 및 출구에서 비교적 양호한 음향 레벨 전도가 보장된다.
음향 측정의 관점에서, 본 발명에 따른 구성은 셀룰러 폰 및 라디오 세트와 같은 음성 통신 장치에 대한 전형적인 기준 주파수 범위인 300~4000 Hz의 전체 범위를 통한 매우 평탄한 주파수 응답과 함께 평균값으로서 -10 dB(SPL)의 음압 감소를 제공한다.
도 10은 라디오 세트 또는 셀룰러 폰에서 사용되는 컴포넌트의 전형적인 치수인 4 mm의 내경을 가진 음향 필터와 관련하여 여기에서 설명하는 본 발명의 재료의 주파수 응답을 보인 것이다.
절대적 용어로, 음압 레벨 감소는 그 값이 다수의 응용에 그 자체로서 충분한 단순 E-PTFE 멤브레인으로부터 달성될 수 있는 것과 유사하다.
실제에 있어서, 음향 성능은, 도 7 내지 도 10에 도시된 것처럼, 동일 제품의 다른 샘플과 관계된 곡선을 비교하면 명백한 바와 같이, 큰 반복성 때문에, 멤브레인의 성능에 비하여 개선된다.
도 7은 음향 용도의 종래의 부직포 재료의 음압 레벨의 감소를 보인 것이다.
직경이 3 mm인 원형 개공의 뒤에 장착된 4 mm 직경의 자유 영역(free area)을 가진 샘플에 있어서, 보호 지수 IP54에 따른 -0.5 dB(SPL)의 평균 음압 레벨 감소가 달성되었다.
도 8은 전형적인 음향 합성 싱글 스레드 섬유재의 음압 레벨 감소를 보인 것이다.
직경이 3 mm인 원형 개공의 뒤에 조립된 4 mm 직경의 자유 영역을 가진 샘플에 있어서, 보호 지수 IP54 또는 IP53에 따른 -0.7 dB(SPL)의 평균 음압 레벨 감소가 달성되었다.
도 9는 전형적인 음향 E-PTFE 멤브레인의 음압 레벨 감소를 보인 것이다.
직경이 3 mm인 원형 개공의 뒤에 조립된 4 mm 직경의 자유 영역을 가진 샘플에 있어서, 보호 지수 IP67에 따르며 300~1000 Hz의 주파수에 대하여 -10 dB(SPL), 및 1000~4000 Hz의 주파수에 대하여 -2 dB(SPL)의 평균 음압 레벨 감소가 달성되었다.
도 10은 본 발명에 따른 라미네이트 재료의 음압 레벨 감소를 보인 것이다.
직경이 3 mm인 원형 개공의 뒤에 조립된 4 mm 직경의 자유 영역을 가진 샘플에 있어서, 300 Hz ~ 4000 Hz의 모든 주파수에 대하여 보호 지수 IP67에 따른 -10 dB(SPL)의 평균 음압 레벨 감소가 달성되었다.
곡선 형상 역시 본 발명에 따른 구성물이 훨씬 더 좋다는 것은 명백하다. 사실, 데시벨의 감소는, 다른 주파수가 -2 dB로부터 -10 dB까지 다른 정도로 감쇠되기 때문에, 오히려 왜곡된 음향을 발생하는 멤브레인과는 다르게 유용한 전체 주파수 범위를 통하여 거의 일정하다.
1 미터의 깊이로 물에 침수되는 것과 관련된 보호 레벨 즉 지수 IP67은 본 발명에 따른 구성에 의해 안전하게 보장된다.
예로서, 본 발명에 따른 적층 직물 구성의 일부 실시형태를 이하에서 설명한다.
실시형태에 따르면, 본 발명의 구성은 선택적으로 흑색인 기술적 폴리에스테르(PET) 싱글 스레드 사각형 망사 섬유로 구성된 바닥층을 포함한다.
이 구성은 다음과 같은 예시적인 범위에 걸쳐서 변화된다: 24~120 미크론의 스레드 직경; 20~260의 스레드의 수/cm; 20~250 미크론의 망사 개공; 및 도 10에 도시된 예시적인 실시형태에 있어서 64 미크론의 스레드; 55 스레드/cm, 120 미크론의 망사 개공.
상부층은 예를 들면 2~10 미크론의 두께 변수를 가진 연속적인 PET, PEN, PEEK, PA6.6, PA6, PP, PBT, PE, PI, PEI 막을 포함한다.
도 10의 도표는 전술한 싱글 스레드 섬유재와 관련된 5 미크론 PEEK 막에 관한 것이다.
2개의 표면의 결합은 예시적인 스폿 또는 포인트 밀도를 30~100/㎠로 해서 적당한 공간을 둔(interspaced) 접합 스폿 또는 포인트 패턴에 따라 적용된 용융 PUR(반응성 폴리우레탄)을 공급함으로써 핫 멜트(hot melting) 라미네이팅법에 의해 달성된다.
본 발명의 재료는 직물 제품이기 때문에, 이 재료는 다른 높이의 롤(roll), 예를 들면 80~220 cm의 높이를 갖는 롤로 공급될 수 있고, 또는 15 mm의 폭을 갖는 스트립을 제공하도록 추가로 기계가공될 수 있으며, 또는 임의의 바람직한 구성에 따라서 다이컷(die-cut)될 수 있다.
전술한 바와 같이 제조된 특수 제품과 관련하여, 셀룰러 폰에서 전형적인 내경이 4 mm인 컴포넌트를 참조하면, 그 성능은 다음과 같이 될 것이다:
직물 재료의 물 침투 압력: > 10 m 수주(water column);
완성된 필터의 물 침투 압력: > 2.5 m 수주;
보호 지수: IP67;
평균 음압 레벨 감소: -10 dB(SPL);
평탄 주파수 응답: 300~4000 Hz 범위 내.
도 10의 도표에 도시된 상기 특성들은 본 발명의 구성물이 음압 레벨의 일정하고 반복가능한 감소 및 왜곡없는 음향과 같이, 다른 관점에서 E-PTFE 멤브레인에 비하여 개선되었고, 한편 멤브레인의 동일한 보호 지수 IP67을 유지함과 아울러 추가로 E-PTFE 멤브레인의 특성에 비하여 훨씬 개선된 기계적 및 가동(workability) 특성을 제공한다는 것을 보여준다.
도 1 및 도 2는 참조번호 2로 표시되고, 종래에 전용 보호 구성과 함께 제공된 3개의 외부 개공, 즉 메인 라우드스피커("리시버")(3), 마이크로폰(4) 및 프리핸드 응용/호출음 라우드스피커(5)를 구비한 전형적인 셀룰러 폰을 보인 것이다.
도 3은 이어피스(6)의 뒤에 장착된 적층 직물 구성물(1)의 응용 예를 보인 것이다.
이 경우에, 음향 섬유는 소형 라우드스피커에 있어서 매우 중요한 저주파수를 증폭하도록 라우드스피커 주파수 응답을 수정할 수 있는 것이 바람직하다.
도 5는 음향 측정 테스트 샘플 또는 표본의 구성을 보인 것이다.
이 구성은 종래에 셀룰러 폰의 케이스(8)를 관통하여 제공된 3 mm의 전형적인 홀(7)의 직경, 및 음향 섬유부(1)의 내부 치수(9)(4 mm)를 관련 가스켓(10) 및 접착제(11)와 함께 시뮬레이트한 것이다.
점선으로 표시한 사각형(12)은 마이크로폰 등의 음향 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 음향 부재에 대한 보호 기능을 가진 기술적 직물재로 제조된 컴포넌트, 즉 셀룰러 폰, 마이크로폰 및 라우드스피커에 적용되는 보호 스크린의 일부 예를 보인 것이다.
이 컴포넌트들은 발포 실리콘 또는 아크릴 수지 가스켓 및 양면 접착성 링 요소와 같은 다른 재료와 관련하여 다이 컷팅법(또는 키스 컷팅 기법)에 의해 기본 직물 제품으로 제조되었다.
내부 치수는 3~8 mm 범위에서 다르게 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 적층 직물 구성물은 일반적인 음향 및 전자 제품 또는 물품 내측의 서브컴포넌트로서 사용되도록, 기술적 합성 싱글 스레드 섬유재를 중합체 막에 결합함으로써 제조된 이중 층을 포함한다.
본 발명의 직물 구성물은 미적 특성(aesthetic property)과 같은 추가의 기능을 가진 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 적층 직물 구성물은 최종 음향 제품 또는 물품 내측에 구성되는 음향 및/또는 보호 기능을 가진 컴포넌트를 제조할 수 있게 한다.
대부분의 예시적이고 비제한적인 경우에, 상기 제품들은 최종의 음향 물품 설계에 따라서, 필요한 구성에 따라 다이컷된 가스켓 및 양면 접착 필름 요소와 함께 본 발명의 적층 직물 구성물에 의해 구성된 윤곽 또는 형상을 가진 제품이다.
본 발명은 예를 들면 종래에 플라스틱 물질로 주조되거나 또는 임의의 다른 적당한 방법으로 제조된 지지체, 음향 채널 또는 음향실(acoustic chamber)과 같은 선택적인 다른 서브컴포넌트에 결합된 전술한 컴포넌트를 포함하고, 또한 선택적으로 음향 부재 자체, 예를 들면 스피커 또는 마이크로폰을 포함한, 예컨대 스피커 또는 마이크로폰 부조립체(sub-assembly) 등의 충분히 기능적인 서브세트를 제조할 수 있게 한다.
더욱이, 본 발명의 구성물은 전술한 것과는 다르지만 본 발명에 따른 적층 직물 구성물에 기초하여 제조된 음향 물품 또는 제품 내측에 설치된 추가의 컴포넌트를 제조할 수 있게 한다.
예를 들면, 본 발명의 적층 직물 구성물은 마이크로스피커 콘, 또는 대형 스피커 부분, 예를 들면, 콘, 현가 조립체(suspending assembly), 돔, 중심 요소(centering element) 등을 형성하기 위한 시작 재료로서 사용될 수 있다.
본 발명의 구성물은 다른 구조의 기술적 합성 PET, PA6.6, PA6, PP, PEN, PBT, PE 또는 PEEK 싱글 스레드 또는 멀티 스레드 섬유로 구성될 수 있다.
스레드의 수/cm, 스레드 직경, 보강 구조, 마무리 구성은 필요 조건에 따라서 다르게 할 수 있다.
본 발명의 구성물은 기술적으로 가능한 최소 두께, 이상적으로는 제로로부터 최대 50 미크론까지의 두께를 가진 PET, PA6.6, PA6, PP, PEN, PBT, PE, PI, PEI 또는 PEEK로 제조된 연속 막으로 또한 구성될 수 있다.
사용되는 재료는 짜기(weaving)에 적합한 싱글 스레드 또는 멀티 스레드 부재 및/또는 연속적인 막을 제공하도록 기계가공 또는 처리될 수 있는 현재 존재하는 모든 중합체를 또한 포함한다.
사용되는 재료는 또한 본 발명에 따른 응용을 개선하기에 적합하거나 개선하도록 적응된 것이면 가까운 미래에 기술적으로 개발되는 신규의 중합체를 포함한다.
본 발명에 따른 적층 직물 구성물은 2개의 층을 결합하기 위한 접합 물질로서 PUR(반응성 폴리우레탄)을 공급함으로써 핫 멜트 라미네이팅법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 구성물은 기술적 진보와 관련하여 미래의 모든 가능한 개발품을 포함해서, 로우 멜트 "매트"의 공급에 의한 핫 라미네이팅법, 초음파 라미네이팅법, 압력 감응성 접착제의 적용 및 일반적으로 2개 이상의 직물 제품 층의 연속적인 결합을 제공하는 임의의 다른 유사한 방법과 같은 다른 결합법에 의해서도 제조될 수 있다.
본 발명은 의도된 목적을 충분히 달성하는 것으로 밝혀졌다.
사실, 본 발명에 따른 직물 재료에서의 물 침투 테스트는 IP67 지수뿐만 아니라 IP68 지수에도 대응하는 10 m의 수주에 대응하는 압력을 달성할 수 있는 것으로 나타났다.
더욱이, 최종 음향 필터(라미네이트 재료 + 양면 접착 스트립 + 선택적 가스켓으로 구성된 링)에 대하여 사용되는 동일한 방법에 의해 조립된 샘플에서의 실제 테스트는 실제 물 침투 압력 값이 2.5~10 미터의 수주 사이에서 변화하는 것으로 나타났고, 각각의 경우에 IP67 지수 또는 특성의 속성에 필요한 최소로 요구되는 1 미터의 값보다 훨씬 더 크다.
종래의 IP67 제품의 상태에 대한 실제 기준으로서 사용되는 E-PTFE 멤브레인과 관련하여, 본 발명에 따른 신규 물질은 다음과 같은 현저한 장점을 제공한다:
멤브레인과 실질적으로 유사한 음압 레벨의 감소 및 훨씬 더 높은 반복성을 갖는 점;
최초의 음향 신호의 왜곡이 더 적고 훨씬 더 평탄한 주파수 응답을 갖는 점;
현저하게 더 큰 기계적 강도를 갖는 점;
더 큰 사이즈의 피스를 제조할 수 있는 가능성과 함께 더 큰 강성도를 갖는 점;
훨씬 더 일정한 두께를 갖는 점.
결론적으로, 본 발명에 따른 구성은 다수의 오디오 및 다소비성 전자장치의 음향 부재의 부속품으로서 사용되는 보호 스크린과 관련하여 E-PTFE 멤브레인이라고 부르는, 기술 상태의 진실되고 인지가능한 개선을 제공할 수 있다.
본 발명을 실시함에 있어서, 사용되는 재료뿐만 아니라 그 사이즈 및 형상은 필요조건에 따라서 다르게 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 적층 직물 구성물의 음향을 생성 및 수신하도록 적응된 음향 제품에서 이용되는 서브컴포넌트 요소에 있어서,
    상기 적층 직물 구성물은 합성 싱글 스레드(single thread) 섬유재를 중합체 막에 결합함으로써 제조된 이중 층 구성을 포함한 것인 서브컴포넌트 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합성 싱글 스레드 섬유재는 합성 PET, PA, PP, PEN, PBT, PE 또는 PEEK 싱글 스레드로 제조되고, 상기 중합체 막은 0보다 큰 기술적으로 가능한 최소 두께로부터 최대 50 미크론 두께의 변화하는 두께를 갖는 PET, PA, PP, PEN, PBT, PE, PI, PEI 또는 PEEK로 제조되는 것인 서브컴포넌트 요소.
  3. 제1항에 있어서, 상기 섬유재는 합성 싱글 스레드의 정사각형 또는 직사각형 구성의 규칙적인 개공을 포함하고, 상기 중합체 막은 2 미크론 내지 10 미크론의 최소 두께를 갖는 것인 서브컴포넌트 요소.
  4. 제1항에 있어서, 상기 결합은 핫 멜트(hot melting) 라미네이팅 결합법에 의해 이루어진 것인 서브컴포넌트 요소.
  5. 제1항에 있어서, 상기 싱글 스레드는 24 내지 120 미크론 범위에서 변화하는 직경, 20 내지 260 범위에서 변화하는 스레드의 수/cm, 및 20 내지 250 미크론 범위에서 변화하는 망사 개공을 갖는 것인 서브컴포넌트 요소.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중합체 막은 PET, PEN, PEEK 또는 다른 중합체로 제조되고, 2 내지 10 미크론의 두께를 갖는 것인 서브컴포넌트 요소.
  7. 제4항에 있어서, 핫 멜트 라미네이팅 결합법은 반응성 폴리우레탄 재료를 용융 상태로, 그리고 이격된 접합 스폿 패턴에 따라 공급함으로써 수행되고, 스폿 밀도는 30 내지 100/㎠인 것인 서브컴포넌트 요소.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구성물은 80 내지 220 cm의 높이를 갖는 롤들(rolls) 또는 15 mm의 폭을 갖는 스트립들로 제조되거나 다이컷되는 것인 서브컴포넌트 요소.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구성물은 통상적으로 플라스틱 재료로 주조된 지지체들, 음향 채널들 또는 챔버들과 같은 택일적 사항의 다른 서브컴포넌트들에 결합된 상기 컴포넌트들을 포함한, 스피커 및 마이크로폰 부조립체들과 같은 완전 기능적 부조립체들의 일부를 구성하며, 선택적으로 스피커 또는 마이크로폰과 같은 음향 부재 자체를 또한 포함하는 것인 서브컴포넌트 요소.
  10. 제1항에 있어서, 상기 구성물은 마이크로스피커 콘과 같은 음향 제품의 일부, 또는 콘, 현가 부재, 돔, 센터링 부재와 같은 대형 스피커 부분을 구성하는 것인 서브컴포넌트 요소.
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