KR101784834B1 - 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법 - Google Patents

나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101784834B1
KR101784834B1 KR1020160044850A KR20160044850A KR101784834B1 KR 101784834 B1 KR101784834 B1 KR 101784834B1 KR 1020160044850 A KR1020160044850 A KR 1020160044850A KR 20160044850 A KR20160044850 A KR 20160044850A KR 101784834 B1 KR101784834 B1 KR 101784834B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sheet
nanocellulose
magnet
cellulose
mixed suspension
Prior art date
Application number
KR1020160044850A
Other languages
English (en)
Inventor
한무근
정민영
김정표
이상목
Original Assignee
(주)씨엔엔티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)씨엔엔티 filed Critical (주)씨엔엔티
Priority to KR1020160044850A priority Critical patent/KR101784834B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101784834B1 publication Critical patent/KR101784834B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers

Abstract

본 발명의 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커는, 자기장을 발생시키는 자석; 전기신호의 입력을 통해 자기장을 발생시키며, 상기 자석이 발생시키는 자기장과의 간섭에 따라 진동하는 보이스코일; 상기 보이스코일에 부착되어 상기 보이스코일과 함께 진동하여 음향을 발생시키는 진동판; 상기 자석에 부착되며, 상기 자석을 통해 발생된 자속을 상기 보이스코일 측으로 유도하는 플레이트; 및 상기 자석 및 상기 플레이트와 함께 상기 자석을 통해 발생된 자속의 자로를 제공하는 폴피스;를 포함하며, 상기 진동판은 적어도 하나 이상의 나노 셀룰로오스 시트(Nano Cellulose Sheet)로 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법{The Speaker by using Nano Cellulose Sheet and Manufacturing Medthod for Nano Cellulose Sheet}
본 발명은 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법를 이용한 스피커에 관한 것이다.
셀룰로오스(cellulose)는 바이오매스(biomass)로부터 얻을 수 있는 재생가능하고 가장 풍부한 천연고분자 물질 중의 하나이며 거의 모든 식물의 화학 조성분 가운데 40∼50% 정도를 차지하고 있다.
또한, 이러한 셀룰로오스는 우수한 기계적 성질, 낮은 밀도 및 생분해성 등의 장점들 때문에 많은 관심들이 집중되고 있고, 특히 단위 중량당 높은 강도와 탄성을 가지는 섬유상의 물질로 널리 쓰이고 있다.
하지만, 셀룰로오스 섬유가 아닌, 셀룰로오스 필름의 제조시, 물을 응고액으로 적용할 경우에는 응고과정에서 필름 내부에 큰 기공이 생길 뿐만 아니라, 균일한 형태의 필름을 얻기 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-1123952호(이하, ‘종래기술’이라 함) 등이 공지되었다. 종래기술은 셀룰로오스 필름의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 셀룰로오스 필름을 제시하고 있다.
구체적으로, 종래기술은 상기 알콜계 용제에 소량의 물을 첨가, 조절함으로써, 고밀도 셀룰로오스 필름에서부터 기공도가 큰 다공성 셀룰로오스 필름에 이르기까지 다양한 종류의 셀룰로오스를 제조하고, 필름 캐스팅(casting)공정에서 나이프 에지(knife edge)법을 적용함으로써, 0.01 내지 0.03mm 두께의 얇은 필름의 제조가 가능한 기술이다.
하지만, 종래기술은 NMMO(N-methylmorpholine-N-oxide)를 용제로 이용하여 셀룰로오스 필름을 제조함에 따라 스피커의 진동판으로서 필요한 물성인 인장강도 및 탄성력 등이 적합하지 않기 때문에 스피커의 진동판에 적용하기 힘든 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 나노 셀룰로오스 시트로 마련되어 인장강도 및 탄성력 등의 물성이 향상된 진동판을 구비하는 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커는, 자기장을 발생시키는 자석; 전기신호의 입력을 통해 자기장을 발생시키며, 상기 자석이 발생시키는 자기장과의 간섭에 따라 진동하는 보이스코일; 상기 보이스코일에 부착되어 상기 보이스코일과 함께 진동하여 음향을 발생시키는 진동판; 상기 자석에 부착되며, 상기 자석을 통해 발생된 자속을 상기 보이스코일 측으로 유도하는 플레이트; 및 상기 자석 및 상기 플레이트와 함께 상기 자석을 통해 발생된 자속의 자로를 제공하는 폴피스;를 포함하며, 상기 진동판은 적어도 하나 이상의 나노 셀룰로오스 시트(Nano Cellulose Sheet)로 마련되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 나노 셀룰로오스 시트의 두께는 10㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노 셀룰로오스 시트는 나노 셀룰로오스를 포함하는 혼합 서스펜션(Suspension)을 시트 형태로 제조하여 마련되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나노 셀룰로오스 시트는 나노 셀룰로오스와 펄프(Pulp)를 혼합하여 제조된 혼합 서스펜션을 시트 형태로 제조하여 마련되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 나노 셀룰로오스의 직경은 20㎚ 내지 200㎚이며, 길이가 0.1㎛ 내지 2㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 태양으로 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법은, 셀룰로오스를 분쇄하여 나노 셀룰로오스를 마련하는 A단계;나노 셀룰로오스와 용매 또는 펄프를 혼합하여 혼합 서스펜션(Suspension)을 제조하는 B단계; 상기 B단계를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 원심분리기를 이용하여 탈포하는 C단계; 상기 C단계를 통해 탈포된 혼합 서스펜션을 초지(抄紙)하여 수분을 포함하는 시트를 형성하는 D단계; 상기 D단계를 통해 형성된 시트를 팰트지 및 가압프레스를 이용하여 흡습 및 압착하는 E단계; 및 상기 E단계를 통해 압착된 시트를 가열프레스 또는 드럼드라이어(drum dryer)를 이용하여 건조시켜 나노 셀룰로오스 시트를 제조하는 F단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 B단계는 상기 나노 셀룰로오스와 용매를 혼합하여 혼합 서스펜션을 제조하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 C단계는, 상기 B단계를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 0.4G 내지 50G의 원심분리기를 이용하여 탈포하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 탈포된 혼합 서스펜션을 50G 내지 10000G의 원심분리기를 이용하여 분급하는 C-2단계;를 더 포함하며, 상기 D단계는 상기 C-2단계를 통해 분급된 혼합 서스펜션을 초지하여 수분을 포함하는 시트를 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 B단계는 상기 나노 셀룰로오스와 고해된 펄프를 혼합하여 혼합 서스펜션을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는
아울러, 상기 A단계에서 마련된 상기 나노 셀룰로오스의 직경은 20㎚ 내지 200㎚이며, 길이가 0.1㎛ 내지 2㎛인 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 F단계를 통해 제조되는 상기 나노 셀룰로오스 시트의 두께는 10㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 진동판이 적어도 하나 이상의 나노 셀룰로오스 시트로 마련됨으로써 탄성력, 내열성 및 인장강도가 뛰어나기 때문에 이를 적용한 스피커의 음향 품질 향상을 기대할 수 있다.
둘째, 진동판이 천연고분자인 적어도 하나 이상의 나노 셀룰로오스 시트로 마련되기 때문에 재질의 특성상 인체에 무해할 뿐만이 아니라, 재활용이 가능하기 때문에 제조원가를 절감할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트을 이용한 스피커를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 인장강도를 나타내는 그래프이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스의 시트에 대한 SEM측정 결과를 나타내는 사진이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스의 시트에 대한 TEM측정 결과를 나타내는 사진이다.
도7은 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트에 대해 DMA 기기를 이용한 물성 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트에 대해 DMA 기기를 이용한 물성 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커에 관한 설명>
도1은 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커(100)의 구성요소에 대해 설명하면, 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커(100)은 자석(110), 보이스코일(120), 진동판(130), 플레이트(140) 및 폴피스(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
자석(110)은 자기장을 발생시키는 영구자석으로 마련될 수 있고, 외부로부터 에너지를 공급받지 않아도 안정된 자기장을 발생시키고 유지할 수 있는 구성이다.
보이스코일(120)은 자석(110)과 폴피스(150)사이에 위치하며, 입력되는 전기신호에 의해 자기장을 발생시키며, 자석(110)이 발생시키는 자기장과의 간섭에 따라 진동하는 구성이다.
여기서, 보이스코일(120)은 구리, 알루미늄 등의 도체에 절연층과 접삭층을 입힌 코일을 보빈에 감아서 마련될 수 있으며, 전기신호가 인가될 시에 자석(110)으로부터 발생된 자기장에 의해 구동력이 발생되어 수직방향으로 진동한다.
진동판(130)은 보이스코일(120)에 부착되어 보이스코일(120)과 함께 진동하여 음향을 발생시키는 구성이다. 이러한 진동판(130)은 적어도 하나 이상의 나노 셀룰로오스 시트(Nano Cellulose Sheet)로 마련될 수 있다.
여기서, 나노 셀룰로오스 시트는 나노 셀룰로오스와 용매를 혼합하여 제조된 혼합 서스펜션(Suspension)을 시트 형태로 제조하여 마련될 수 있으며, 고해(叩解)된 펄프(Pulp)와 나노 셀룰로오스를 혼합하여 제조된 혼합 서스펜션을 시트 형태로 제조하여 마련될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 나노 셀룰로오스 시트로 마련된 진동판(130)을 이용하기 때문에 스피커의 진동판(130)으로서 필요한 물성인 인장강도, 탄성력 및 내열성 등이 뛰어날 뿐만이 아니라, 셀룰로오스를 기반으로 마련되기 때문에 인체에 무해한 친환경 소재로 이용될 수 있고, 재활용이 가능하여 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, 나노 셀룰로오스 시트의 제조에 사용되는 나노 셀룰로오스는 분쇄장치를 이용하여 나노화(nano conversion)시킴으로써 직경이 20㎚ 내지 100㎚이며, 길이가 0.1㎛ 내지 2㎛로 마련되는 것이 바람직하다. 이와 같은 나노 셀룰로오스를 기반으로 제조된 나노 셀룰로오스 시트의 두께는 10㎛ 내지 200㎛로 마련될 수 있으며, 바람직하게는 40㎛ 내지 60㎛로 마련되어 본 발명의 진동판(130)으로 마련될 수 있다.
플레이트(140)는 자석(110)에 부착되며, 자석(110)을 통해 발생된 자속(자기력선속)을 보이스코일(120) 측으로 유도하는 구성이다.
폴피스(pole pieces, 150)는 자석(110) 및 플레이트(140)와 함께 자석(110)을 통해 발생된 자속의 자로를 제공하는 구성이다.
< 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법에 관한 설명>
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법에 대해서 도2에 도시된 흐름도를 따라 단계별로 분류하여 상세하게 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 혼합 서스펜션 제조단계<S110>
본 단계에서는 나노 셀룰로오스(Nano Cellulose)와 용매를 혼합하여 혼합 서스펜션(Suspension)을 제조하는 하는 과정이 이루어진다. 여기서, 나노 셀룰로오스와 혼합되는 용매는 물을 이용하지만, 이에 한정되지 않고 실시하기에 따라 물 대신에 다른 용매를 이용할 수도 있다.
또한, 나노 셀룰로오스는 셀룰로오스를 분쇄장치를 이용하여 분쇄하여 나노화시켜 마련되며, 직경이 20㎚ 내지 200㎚, 길이는 0.1㎛ 내지 2㎛로 마련될 수 있다. 좀 더 바람직하게는 나노 셀룰로오스의 직경이 20㎚ 내지 100㎚로 마련될 수 있다.
이러한 나노 셀룰로오스는 물에 0.1 내지 5%의 질량 농도로 분산되어 마련되는 것이 바람직하다. 이는 나노 셀룰로오스가 물에 5% 이상의 농도로 분산될 경우 나노 셀룰로오스가 물을 너무 많이 흡수하여 혼합 서스펜션의 점도가 높아짐에 따라 혼합 서스펜션을 시트 형태로 제조하기 힘든 문제점이 생길 수 있기 때문이다.
2. 탈포 단계<S120>
본 단계에서는 상기 혼합 서스펜션 제조 단계(S110)를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 원심분리기를 이용하여 탈포 및 분급하는 과정이 이루어진다.
여기서, 본 단계는 도2에 도시된 바와 같이, 탈포 단계(S121); 및 분급 단계(S122);를 포함하는 과정이 순차적으로 진행된다.
먼저, 탈포 단계(S121)는 상기 혼합 서스펜션 제조 단계(S110)를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 0.4G 내지 50G(원심력)로 설정된 원심분리기를 이용하여 탈포시키는 과정이 이루어진다.
그 다음, 분급 단계(S122)는 상기 탈포 단계(S121)를 통해 탈포된 혼합 서스펜션을 50G 내지 10000G로 설정된 원심분리기를 이용하여 직경 또는 길이에 따라 분급하여 원하는 크기의 혼합 서스펜션을 획득하는 과정이 이루어진다.
3. 초지 단계<S130>
본 단계에서는 상기 분급 단계(S122)를 통해 분급공정을 거친 혼합 서스펜션을 메쉬(mesh)망, 필터지 및 팰트지를 이용하여 초지하여 수분을 포함하는 시트를 형성하는 과정이 이루어진다.
구체적으로, 본 단계는 100 내지 400 메쉬망의 위에 필터지를 올려놓는데, 필터지는 폴리비닐이딘 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF) 필터지로 마련될 수 있다. 그리고, 이러한 PVDF 필터지 위에 혼합 서스펜션을 기 설정된 두께에 대응되도록 적합한 양을 부어 내부에 있는 수분을 PVDF 필터지를 통해 탈수시킨다. 여기서, 혼합 서스펜션을 PVDF 필터지에 투입시킬 때 기포가 생기지 않도록 주의해야 한다. 여기서, PVDF 필터지의 기공은 0.2㎛ 내지 0.45㎛로 마련될 수 있다.
상기한 과정을 통해 혼합 서스펜션은 PVDF 필터지에 의해 탈수되어 시트형태로 제조되며, 제조된 시트의 위에 다시 100 내지 400 메쉬망을 덮고 수분을 흡수할 수 있도록 건조되고 평평한 팰트지를 덮는다. 이후에, 롤러를 이용하여 팰트지를 평평하게 밀어주고 시트에서 PVDF 필터지를 분리시키기 위해 분무기를 이용하여 물을 충분히 분사시킨다. 그리고, PVDF 필터지가 분리된 자리에 다시 100 내지 400 메쉬망을 덮고 그 위에 적어도 하나 이상의 팰트지를 덮는다.
4. 압착 단계<S140>
본 단계에서는 상기 초지 단계(S130)를 통해 형성된 시트를 팰트지 및 가압프레스를 이용하여 흡습 및 압착하는 과정이 이루어진다.
구체적으로, 본 단계는 상기 초지 단계(S130)를 통해 형성된 수분을 포함하는 시트의 흡습을 위해 가압프레스를 이용하여 시트 위의 메쉬망에 결합된 팰트지를 가압하여 팰트지가 시트 내 수분을 흡수하는 과정이 이루어지며, 이때에 가압프레스의 압력조건을 0.1MPa 내지 1MPa의 범위로 설정하여 가압하는 것이 바람직하다.
그다음, 상기한 가압공정을 거친 시트의 양면을 덮고 있는 메쉬망 이외의 모든 팰트지는 제거하도록 한다.
5. 건조 단계<S150>
본 단계에서는 상기 압착 단계(S140)를 통해 압착된 시트를 가열프레스 또는 드럼드라이어(drum dryer)를 이용하여 건조시켜 나노 셀룰로오스 시트를 제조하는 과정이 이루어진다.
구체적으로, 본 단계는 상기 압착 단계(S140)를 통해 압착된 시트를 히팅프레스를 이용하여 건조시키는 경우, 히팅프레스의 온도를 100°C 내지 200°C로 설정하고 초기에는 0.1MPa 내지 1MPa의 압력을 가하고, 이후에는 1MPa 내지 2MPa의 압력을 가해 건조시키는 과정이 이루어진다.
또한, 본 단계는 본 단계는 상기 압착 단계(S140)를 통해 압착된 시트를 드럼드라이어를 이용하여 건조시키는 경우, 히팅드럼의 온도를 100°C 내지 200°C로 설정하고, 드럼의 이동속도를 200mm/min 내지 400mm/min로 설정하여 건조시키는 것이 바람직하다. 이후에, 필요에 따라 시트에서 메쉬망을 제거할 수도 있다.
< 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법에 관한 설명>
도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법에 대해서 도3에 도시된 흐름도를 따라 단계별로 분류하여 상세하게 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 혼합 서스펜션 제조단계<S110>
본 단계에서는 나노 셀룰로오스와 펄프(Pulp)를 혼합하여 혼합 서스펜션(Suspension)을 제조하는 하는 과정이 이루어진다.
여기서, 나노 셀룰로오스는 셀룰로오스를 분쇄장치를 이용하여 분쇄하여 나노화시킨 것을 의미하며, 직경이 20㎚ 내지 200㎚, 길이는 0.1㎛ 내지 2㎛로 마련될 수 있다. 좀 더 바람직하게는 나노 셀룰로오스의 직경이 20㎚ 내지 100㎚로 마련될 수도 있다.
또한, 펄프는 화학적 정제를 진행하여 셀룰로오스의 순도를 높인 것으로, 섬유와 시트를 형성하기 위해 일단 제지 펄프와 대응되는 용해 펄프로 마련될 수 있으며, 일반적으로 목재를 증해(蒸解)하여 제조된다.
구체적으로, 본 단계는 나노 셀룰로오스와 고해(叩解)된 펄프를 혼합하여 혼합 서스펜션을 제조하는 과정이 이루어진다. 여기서, 본 단계의 펄프는 셀룰로오스 간의 상호 결합력을 증가시키고 미세섬유의 생성을 최소화시키기 위해 셀룰로오스의 형태 또는 구조를 변화시킨 고해된 펄프를 이용하는 것이 바람직하다.
그리고, 나노 셀룰로오스는 나노 셀룰로오스 시트로 제조되어 적합한 물성 구현을 위해 10 내지 100 중량%로 혼합 서스펜션 내에 포함될 수 있다.
2. 탈포 단계<S120>
본 단계에서는 상기 혼합 서스펜션 제조 단계(S110)를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 원심분리기를 이용하여 탈포하는 과정이 이루어진다.
구체적으로, 본 단계는 상기 혼합 서스펜션 제조 단계(S110)를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 0.4G 내지 50G(원심력)로 설정된 원심분리기를 이용하여 탈포시키는 과정이 이루어진다.
3. 초지 단계<S130>
본 단계에서는 상기 분급 단계(S122)를 통해 분급공정을 거친 혼합 서스펜션을 메쉬(mesh)망, 필터지 및 팰트지를 이용하여 초지하여 수분을 포함하는 시트를 형성하는 과정이 이루어진다.
구체적으로, 본 단계는 100 내지 400 메쉬망의 위에 필터지를 올려놓는데, 필터지는 폴리비닐이딘 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF) 필터지로 마련될 수 있다. 그리고, 이러한 PVDF 필터지 위에 혼합 서스펜션을 기 설정된 두께에 대응되도록 적합한 양을 부어 내부에 있는 수분을 PVDF 필터지를 통해 탈수시킨다. 여기서, 혼합 서스펜션을 PVDF 필터지에 투입시킬 때 기포가 생기지 않도록 주의해야 한다. 여기서, PVDF 필터지의 기공은 0.2㎛ 내지 0.45㎛로 마련될 수 있다.
상기한 과정을 통해 혼합 서스펜션은 PVDF 필터지에 의해 탈수되어 시트형태로 제조되며, 제조된 시트의 위에 다시 100 내지 400 메쉬망을 덮고 수분을 흡수할 수 있도록 건조되고 평평한 팰트지를 덮는다. 이후에, 롤러를 이용하여 팰트지를 평평하게 밀어주고 시트에서 PVDF 필터지를 분리시키기 위해 분무기를 이용하여 물을 충분히 분사시킨다. 그리고, PVDF 필터지가 분리된 자리에 다시 100 내지 400 메쉬망을 덮고 그 위에 적어도 하나 이상의 팰트지를 덮는다.
4. 압착 단계<S140>
본 단계에서는 상기 초지 단계(S130)를 통해 형성된 시트를 팰트지 및 가압프레스를 이용하여 흡습 및 압착하는 과정이 이루어진다.
구체적으로, 본 단계는 상기 초지 단계(S130)를 통해 형성된 수분을 포함하는 시트의 흡습을 위해 가압프레스를 이용하여 시트 위의 메쉬망에 결합된 팰트지를 가압하여 팰트지가 시트 내 수분을 흡수하는 과정이 이루어지며, 이때에 가압프레스의 압력조건을 0.1MPa 내지 1MPa의 범위로 설정하여 가압하는 것이 바람직하다.
그다음, 상기한 가압공정을 거친 시트의 양면을 덮고 있는 메쉬망 이외의 모든 팰트지는 제거하도록 한다.
5. 건조 단계<S150>
본 단계에서는 상기 압착 단계(S140)를 통해 압착된 시트를 가열프레스 또는 드럼드라이어(drum dryer)를 이용하여 건조시켜 나노 셀룰로오스 시트를 제조하는 과정이 이루어진다.
구체적으로, 본 단계는 상기 압착 단계(S140)를 통해 압착된 시트를 히팅프레스를 이용하여 건조시키는 경우, 히팅프레스의 온도를 100°C 내지 200°C로 설정하고 초기에는 0.1MPa 내지 1MPa의 압력을 가하고, 이후에는 1MPa 내지 2MPa의 압력을 가해 건조시키는 과정이 이루어진다.
또한, 본 단계는 본 단계는 상기 압착 단계(S140)를 통해 압착된 시트를 드럼드라이어를 이용하여 건조시키는 경우, 히팅드럼의 온도를 100°C 내지 200°C로 설정하고, 드럼의 이동속도를 200mm/min 내지 400mm/min로 설정하여 건조시키는 것이 바람직하다. 이후에, 필요에 따라 시트에서 메쉬망을 제거할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트는 100중량%의 나노 셀룰로오스 시트로 제조될 수 있다.
<나노 셀룰로오스 시트의 인장강도 시험>
도4은 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트의 인장강도를 나타내는 그래프이며, 도5는 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스의 시트에 대한 SEM(주사전자현미경)측정 결과를 나타내는 사진이고, 도6은 본 발명의 실시예에 따른 나노 셀룰로오스의 시트에 대한 TEM(투사전자현미경)측정 결과를 나타내는 사진이다.
본 발명의 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커(100)의 진동판(130)으로 이용되는 나노 셀룰로오스 시트에 대한 인장강도를 측정하기 위해 ASTM D882-12(Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting) 측정방법을 사용하여 기계적 물성 시험을 진행하였다. 이러한 기계적 물성 시험에 사용된 기기는 ‘만능재료시험기’이었다.
먼저, 시편절단기를 이용하여 균일한 크기를 가진 나노 셀룰로오스 시트의 샘플(두께 50㎛)을 제작하였다. 그리고, 만능재료시험기의 상부 및 하부 그립에 약 2cm의 깊이로 상기 제작된 샘플이 고정될 수 있도록 장착하였다.
이렇게 마련된 샘플의 인장시험 방향의 높이는 버니어캘리퍼스(vernier calipers)를 이용하여 측정하며, 샘플의 인장 속도는 1(mm/min)으로 설정하였다.
여기서, 샘플을 만능재료시험기의 상부 및 하부의 그립에 고정할 때 샘플의 수평 및 수직 방향이 정렬되도록 배치시키고, 샘플의 두께 및 높이는 5회 반복하여 측정한 평균값을 이용하였다.
이와 같은 방법으로 본 발명에 따른 실시예1 내지 실시예3의 나노 셀룰로오스 시트(샘플)의 물성을 측정한 결과를 하기의 표1에 정리하여 나타내었고, 실시예1 내지 실시예3에 대한 각각의 인장강도(최대강도(stress) 및 연신거리(extension))에 대한 그래프를 도4에 나타내었고, SEM 및 TEM을 이용하여 나노화된 셀룰로오스 시트를 측정한 결과 사진을 도5 및 도6에 나타내었다.
항복점 최대점 파단점
하중 변위거리 강도 탄성계수 하중 강도 연신율 하중 연신거리
실시예1 39.00 0.63 89.85 5689.04 51.55 118.78 2.88 51.55 0.86
실시예2 35.42 0.61 91.99 6139.92 40.99 106.48 2.39 40.99 0.72
실시예3 37.89 0.56 87.10 5095.95 53.51 123.01 3.48 53.51 0.80
평균 37.44 0.60 89.65 5641.64 48.68 116.09 2.92 48.68 0.79
단위 N mm MPa MPa N MPa % N mm
나노 셀룰로오스 시트는 상기 표1에 나타낸 바와 같이, 최대점의 강도(stress)와 연신거리(extension)를 통해 인장강도가 매우 우수한 것을 알 수 있으며, 탄성계수가 높아 탄성력이 뛰어난 것을 알 수 있다. 특히, 최대점의 강도에 대한 평균(실시예1 내지 실시예3의 평균)은 116.09MPa이고, 탄성계수의 평균(실시예1 내지 실시예3의 평균)은 5641.64MPa인 것을 알 수 있다.
일반적으로, 진동판(130)은 음압에 의해 진동판(130)이 변형되거나 찢어지지 않도록 인장강도 및 탄성력 등이 우수해야하는데, 본 발명의 진동판(130)에 이용되는 나노셀룰로오스 시트는 기계적 물성 중 인장강도 및 탄성력이 등이 특히나 우수하기 때문에 스피커의 진동판(130)으로 이용하기에 매우 적합하다.
따라서, 본 발명의 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커(100)는 상기한 진동판(130)이 적용되기 때문에 출력되는 음향 품질의 향상을 기대할 수 있다.
즉, 본 발명의 진동판(130)으로 마련되는 적어도 하나 이상의 나노 셀룰로오스 시트는 진동판(130)으로서 필요한 물성인 인장강도 및 탄성력을 제공할 수 있으며, 셀룰로오스 재질 특성상 진동판(130)의 경량화를 가능하게 하고, 인체에 무해하며 재활용이 가능하기 때문에 스피커의 진동판(130)으로 이용되기 매우 적합할 뿐만이 아니라, 진동판(130)의 제조원가를 절감할 수 있다.
<나노 셀룰로오스 시트와 필름의 비교시험>
도7은 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트에 대해 DMA 기기를 이용한 물성 측정 결과를 나타내는 그래프이며, 도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트에 대해 DMA 기기를 이용한 물성 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커(100)의 진동판(130)으로 이용되는 나노 셀룰로오스 시트에 대한 내부손실 값을 측정하기 위해 DMA(Dynamic Mechanical Analysis) 기기를 이용하여 시료에 주기적인 응력을 가하여 시간, 온도 및 진동수(frequency) 등의 변화에 따른 시료의 점탄성 및 에너지 손실 등의 기계적 거동 변화를 측정하였다.
물성 필름 나노 셀룰로오스 시트
PEEK PEI PI 100중량% 70중량%
인장강도(MPa) 97 105 70 120 80
탄성계수(GPa) 3.6 3.2 2.5 4.5 3.4
내부손실(tanδ) 0.005 0.022 0.022 0.051 0.05
상기 표2에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 스피커의 진동판에 이용되는 폴리에텔에텔케톤(Polyetherether ketone, PEEK), 폴리에틸렌이민(Polyethylene imine, PEI), 폴리이미드 (Poly imide, PI) 재질의 필름과 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 진동판(130)의 인장강도, 탄성계수 및 내부손실(Tan Delta, tanδ) 등의 물성을 비교하였다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스 시트는 나노 셀룰로오스의 함량이 100중량%로 제조되어 인장강도, 탄성계수가 일반적으로 스피커의 진동판에 이용되는 필름보다 더 뛰어나기 때문에 스피커의 진동판으로 이용되기에 매우 적합한 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따라 각각 나노 셀룰로오스 100중량% 및 70중량%의 함량으로 제조된 나노 셀룰로오스 시트는 음향의 품질과 관련된 물성인 내부손실이 높은 것을 알 수 있는데, 도7 및 도8을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제1실시예에 따른 나노 셀룰로오스가 100중량%로 제조된 나노 셀룰로오스 시트(두께 : 70㎛)는 도7에 나타낸 바와 같이, ①구간에서 손실저장률의 값이 최대값을 지나 떨어지는 지점에서 내부손실의 값이 최대값을 나타내기 때문에 이때의 온도가 Tg인 것을 알 수 있으며, ②구간에서 온도 증가에 따라 나노 셀룰로오스 시트의 분해가 일어나기 시작하여 약 200°C에서 완전히 분해되는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 셀룰로오스가 70중량%로 제조된 나노 셀룰로오스 시트(두께 : 70㎛)는 도8에 나타낸 바와 같이, ①구간에서 저장탄성률(Storage Modulus)과 손실탄성률(Loss Modulus) 값이 증가함에 따라 각각 탄성 및 점성이 증가하다가, ②구간에서 손실탄성률(점성) 값이 최대인 지점을 지나 떨어지는 지점에서 내부손실의 값이 최대값을 나타내기 때문에 이때의 온도가 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)인 것을 알 수 있으며, ③구간에서 손실탄성률의 값이 감소하기 때문에 Tg를 지나 온도증가에 따라 분해되어 내부손실 값이 증가하는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커(100)는 전술한 나노 셀룰로오스 100중량% 또는 70중량%의 함량으로 제조된 나노 셀룰로오스 시트를 진동판(130)으로 이용하기 때문에 진동판(130)으로서 적합한 인장강도, 탄성계수, 내부손실 등의 물성을 가지므로, 이를 통해 출력되는 음향 품질의 향상을 기대할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커
110 : 자석
120 : 보이스코일
130 : 진동판
140 : 플레이트
150 : 폴피스

Claims (11)

  1. 나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법으로서,
    셀룰로오스를 분쇄하여 나노 셀룰로오스를 마련하는 A단계;
    상기 나노 셀룰로오스와 용매 또는 펄프를 혼합하여 혼합 서스펜션(Suspension)을 제조하는 B단계;
    상기 B단계를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 원심분리기를 이용하여 탈포하는 C단계;
    상기 C단계를 통해 탈포된 혼합 서스펜션을 초지(抄紙)하여 수분을 포함하는 시트를 형성하는 D단계;
    상기 D단계를 통해 형성된 시트를 팰트지 및 가압프레스를 이용하여 흡습 및 압착하는 E단계; 및
    상기 E단계를 통해 압착된 시트를 가열프레스 또는 드럼드라이어(drum dryer)를 이용하여 건조시켜 나노 셀룰로오스 시트를 제조하는 F단계;
    를 포함하는
    나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 B단계는 상기 나노 셀룰로오스와 용매를 혼합하여 혼합 서스펜션을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는
    나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 C단계는,
    상기 B단계를 통해 제조된 혼합 서스펜션을 0.4G 내지 50G의 원심분리기를 이용하여 탈포하는 C-1단계; 및
    상기 C-1단계를 통해 탈포된 혼합 서스펜션을 50G 내지 10000G의 원심분리기를 이용하여 분급하는 C-2단계;
    를 더 포함하며,
    상기 D단계는 상기 C-2단계를 통해 분급된 혼합 서스펜션을 초지하여 수분을 포함하는 시트를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는
    나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 B단계는 상기 나노 셀룰로오스와 펄프를 혼합하여 혼합 서스펜션을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는
    나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 A단계에서 마련된 상기 나노 셀룰로오스의 직경은 20㎚ 내지 200㎚이며, 길이가 0.1㎛ 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는
    나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 F단계를 통해 제조되는 상기 나노 셀룰로오스 시트의 두께는 10㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는
    나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법.
  7. 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커로서,
    자기장을 발생시키는 자석;
    전기신호의 입력을 통해 자기장을 발생시키며, 상기 자석이 발생시키는 자기장과의 간섭에 따라 진동하는 보이스코일;
    상기 보이스코일에 부착되어 상기 보이스코일과 함께 진동하여 음향을 발생시키는 진동판;
    상기 자석에 부착되며, 상기 자석을 통해 발생된 자속을 상기 보이스코일 측으로 유도하는 플레이트; 및
    상기 자석 및 상기 플레이트와 함께 상기 자석을 통해 발생된 자속의 자로를 제공하는 폴피스;를 포함하며,
    상기 진동판은 적어도 하나 이상의 나노 셀룰로오스 시트(Nano Cellulose Sheet)로 마련되고, 상기 나노 셀룰로오스 시트는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 나노 셀룰로오스 시트의 제조 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는
    나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020160044850A 2016-04-12 2016-04-12 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법 KR101784834B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160044850A KR101784834B1 (ko) 2016-04-12 2016-04-12 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160044850A KR101784834B1 (ko) 2016-04-12 2016-04-12 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101784834B1 true KR101784834B1 (ko) 2017-10-12

Family

ID=60140363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160044850A KR101784834B1 (ko) 2016-04-12 2016-04-12 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101784834B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101959358B1 (ko) * 2017-11-08 2019-03-19 주식회사 엠소닉 스피커용 진동판 제조방법
KR20190045514A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 주식회사 엔바이오니아 셀룰로오스 나노섬유를 함유하는 필름 및 이의 제조방법
KR102058922B1 (ko) * 2018-07-17 2019-12-26 (주)씨엔엔티 스피커 진동판용 나노복합체 시트(sheet) 및 스피커 진동판용 나노복합체 시트(sheet)의 제조방법
CN113929430A (zh) * 2021-10-26 2022-01-14 清华大学深圳国际研究生院 一种纯的或复合的六方氮化硼密实化宏观体的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013042405A (ja) * 2011-08-18 2013-02-28 Foster Electric Co Ltd 電気音響変換器用振動板の製造方法、およびそれによって作成された振動板、並びにその振動板を備えた電気音響変換器
WO2016038813A1 (ja) * 2014-09-08 2016-03-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ラウドスピーカ用振動板と、その振動板を用いたラウドスピーカ、および電子機器と、移動体装置
KR101719951B1 (ko) 2016-01-19 2017-03-24 (주)씨엔엔티 셀룰로오스 필름을 이용한 스피커

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013042405A (ja) * 2011-08-18 2013-02-28 Foster Electric Co Ltd 電気音響変換器用振動板の製造方法、およびそれによって作成された振動板、並びにその振動板を備えた電気音響変換器
WO2016038813A1 (ja) * 2014-09-08 2016-03-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ラウドスピーカ用振動板と、その振動板を用いたラウドスピーカ、および電子機器と、移動体装置
KR101719951B1 (ko) 2016-01-19 2017-03-24 (주)씨엔엔티 셀룰로오스 필름을 이용한 스피커

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190045514A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 주식회사 엔바이오니아 셀룰로오스 나노섬유를 함유하는 필름 및 이의 제조방법
KR102514171B1 (ko) * 2017-10-24 2023-03-28 주식회사 엔바이오니아 셀룰로오스 나노섬유를 함유하는 필름 및 이의 제조방법
KR101959358B1 (ko) * 2017-11-08 2019-03-19 주식회사 엠소닉 스피커용 진동판 제조방법
KR102058922B1 (ko) * 2018-07-17 2019-12-26 (주)씨엔엔티 스피커 진동판용 나노복합체 시트(sheet) 및 스피커 진동판용 나노복합체 시트(sheet)의 제조방법
CN113929430A (zh) * 2021-10-26 2022-01-14 清华大学深圳国际研究生院 一种纯的或复合的六方氮化硼密实化宏观体的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101784834B1 (ko) 나노 셀룰로오스 시트를 이용한 스피커 및 나노 셀룰로오스 시트의 제조방법
Silva et al. A fundamental investigation of the microarchitecture and mechanical properties of tempo-oxidized nanofibrillated cellulose (NFC)-based aerogels
US8974634B2 (en) Cellulose nanofibers
Larsson et al. Polylactide latex/nanofibrillated cellulose bionanocomposites of high nanofibrillated cellulose content and nanopaper network structure prepared by a papermaking route
US10428460B2 (en) Method for molding CNF and molded product of CNF obtained by the molding method
JP2006193858A (ja) 微多孔性セルロースシート及びその製造方法
JP2012529572A (ja) 紙の製造方法及び該方法により得られた製品
JP2010168716A (ja) 微細繊維状セルロースシートの製造方法
KR20180070598A (ko) 적층 시트 및 적층체
JP5975458B2 (ja) 電気音響変換器用振動板の製造方法
Parit et al. Towards standardization of laboratory preparation procedure for uniform cellulose nanopapers
CN109680552B (zh) 聚酰亚胺/纳米纤维复合纸及其制备方法
JP2021101054A (ja) Ｃｎｆ成形装置及びｃｎｆ成形方法
KR102058922B1 (ko) 스피커 진동판용 나노복합체 시트(sheet) 및 스피커 진동판용 나노복합체 시트(sheet)의 제조방법
JPH0410800A (ja) 電気音響変換器用振動板
JP2016113595A (ja) 複合材料、成形体、及びこれらの製造方法
JP2021024172A (ja) 複合成形体
EP2514859A1 (en) Polyimide short fibers and heat-resistant paper comprising same
JP6522464B2 (ja) 複合膜及びその製造方法
US20230255528A1 (en) Sample pad for medical diagnosis kit, and production method therefor
JP2008127693A (ja) 微細セルロースを用いる高強度材料
JP7268338B2 (ja) 成形体の製造方法
KR101719951B1 (ko) 셀룰로오스 필름을 이용한 스피커
KR20210103333A (ko) 종이 제조용 조성물 및 습윤강도가 향상된 종이의 제조방법
Ishikura et al. Microfibrillated‐cellulose‐reinforced polyester nanocomposites prepared by filtration and hot pressing: Bending properties and three‐dimensional formability

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant