KR101983080B1 - 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스피커 유닛의 구성부품인 댐퍼에 관한 것으로서 신축성이 우수한 댐퍼를 제공함으로써 충분히 유연하여 약한 에너지에도 정확히 반응하지만 동시에 큰 에너지를 받을 때 설계범위 이상으로 과동작하지 않도록 잡아줄 수 있는 강성을 가지는 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼에 관한 것이다.

Description

아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼{High Fidelity Speaker Damper Using Aramid Warp Knitted Fabric}

본 발명은 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼에 관한 것이다.

스피커는 앰프로부터의 증폭된 전기 진동을 기계 진동으로 바꾸는 출력변환기로 전기신호를 소리신호로 바꾸어 표현해주는 기기이다. 스피커의 일반적인 원리는 영구자석 내부의 보이스 코일에 전류를 보내어 전류의 방향에 따라 코일을 전후로 움직이도록 하고, 그 끝에 원형 판을 부착하여 그 판이 전후로 움직이면 공기의 진동이 생겨 소리가 나도록 하는 것인데, 스피커는 신호의 주파수와 전류의 힘에 따라 높고 낮은 소리, 작고 큰 소리가 다르게 나며, 그 크기는 판의 움직이는 거리에 따라 결정된다.

그 중 스피커 사운드 구동과 고출력에 영향을 주는 댐퍼는 스피커에서 보이스 코일의 위치를 정하여 주는 역할을 한다. 콘 페이퍼의 넥크 부위와 함께 보이스 코일을 지탱하여 좌우로 쏠리지 않고 정확한 상하 운동이 이루어지게 함과 동시에 과도한 움직임을 방지하며, 마그네트와 함께 출력을 결정하는 요소이다. 근래에 들어 자동차용 스피커나 음향기기용 스피커의 성능이 우수해지고 고급화되고 있는 실정에 바이어들은 스피커의 음질에 영향을 미치는 댐퍼의 역할을 매우 중요시 하고 있는 실정이다.

특히, 차량용 스피커는 차량 내부에 여러 개의 스피커가 장착되고 각 스피커마다의 역할이 있어 각각의 음폭 형성이 필요하고, 음향기기용의 경우 고출력과 음폭의 차이를 크게 나타내야 하므로 댐퍼의 상하운동의 폭이 유효범위 내에서 가장 크게 나타날 있는 제품을 요구하고 있는 상황이다.

차량용 스피커는 가정용 스피커와 달리 주행하는 자동차 내에 장착되기 때문에 높은 안정성이 요구되고, 온도 및 습도의 변화나 충격 등의 조건 하에서 사용되기 때문에 내열, 내한, 내습도, 내진동, 내충격, 탄성 등의 까다로운 성능이 요구되고 있다. 이에 일반적으로 사용되는 면(Cotton) 소재 보다는, 아라미드 소재를 이용한 스피커 댐퍼 개발 역시 중요한 위치를 차지하고 있다.

스피커의 구조에 직물 조직의 댐퍼가 채택된 이래 주로 평직물로 댐퍼를 제조하였으나, 평직조직의 댐퍼기질로 제조된 댐퍼는 충분히 유연하여 약한 에너지에도 정확히 반응하기가 어려울 뿐만 아니라 동시에 큰 에너지를 받을 때 설계범위 이상으로 과동작하지 않도록 잡아줄 수 있는 강성을 가지지 못하는 문제점을 가지고 있다.

대한민국공개특허제10-1996-0016627호(1996년05월22일 공개)

그러므로 본 발명에서는 신축성이 우수한 댐퍼를 제공함으로써 충분히 유연하여 약한 에너지에도 정확히 반응하지만 동시에 큰 에너지를 받을 때 설계범위 이상으로 과동작하지 않도록 잡아줄 수 있는 강성을 가져 저음과 중음 영역 대를 비롯한 초박형 스피커 유닛 에도 적용 할 수 있는 댐퍼를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 아라미드사를 이용한 스피커 댐퍼에 있어서,

아틀라스 편조직의 아라미드 경편물기재에 프라이머전처리 후 페놀수지처리되고 성형되어 이루어진 것을 특징으로 하는 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼가 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 스피커 유닛의 구성부품인 댐퍼에 관한 것으로서 신축성이 우수한 댐퍼를 제공함으로써 충분히 유연하여 약한 에너지에도 정확히 반응하지만 동시에 큰 에너지를 받을 때 설계범위 이상으로 과동작하지 않도록 잡아줄 수 있는 강성을 가지는 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼에 관한 것이다.

본 발명의 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼는 아틀라스 편조직의 아라미드 경편물기재에 프라이머전처리 후 페놀수지처리되고 성형되어 이루어진 것이다. 이하 제조방법을 상세하게 설명하기로 한다,

상기 댐퍼의 기재는 아라미드 방적사로 이루어진 경편물로서 아틀라스 편조직으로 이루어진다. 상기 아틀라스 편조직은 경편성물의 3원 조직 중 하나로 언더루프를 1침, 또는 2침 간격으로 이동하는 것으로, 1 반복구간의 코드 수는 일반적으로 48개의 약수로 되고, 루프 사행방향의 변화에 따라 코스는 닫힌 루프, 사행 도중에는 열린 루프가 일반적이다. 반대의 경우로 진행하는 경우도 있다. 본 발명에서는 스피커의 보이스코일에서 전달되는 진동을 보다 효과적으로 전달시키고자 기존의 평직물 조직이 아닌 아틀라스 편조직으로 조직을 구성하였으며, 편조직은 1번 니들바 L1 = 10, 12, 23, 21 이며, 2번 니들바 L2 = 23, 21, 10, 12, 의 4코스로 편성되게 한다.

상기 아라미드 방적사를 사용하여 아틀라스 편조직으로 편직한 댐퍼의 기재는 댐퍼가 기존의 평직으로 제직된 댐퍼기재보다 신축성이 우수하여 약한 에너지에도 정확히 반응할 뿐만 아니라 동시에 큰 에너지를 받을 때 설계범위 이상으로 과동작하지 않도록 강성도 우수하여 저음, 중음, 고음 음역 대별로 우수한 음향특성을 나타낼 수 있다.

상기 경편물기재는 도 2에 도시된 바와 같이 L1사와 L2사가 서로 교차하여 조직을 이루는데, 보다 상세하게는 도 3에 도시된 바와 같이 L1사가 하단의 1번 칸에서 시작하여 0번칸의 경사를 홀치기한후 다시 1번 칸으로 돌아옴으로써 1-0-1 루프를 형성하고, 연속하여 1번 칸에서 시작하여 2번칸의 경사를 걸은후 3번칸으로 가고 3번칸의 경사를 홀치기 한 후 다시 2번 칸으로 돌아옴으로써 2-3-2 루프를 형성하고,

L2사가 하단의 2번 칸에서 시작하여 3번칸의 경사를 홀치기한후 다시 2번 칸으로 돌아옴으로써 2-3-2 루프를 형성하고, 연속하여 2번 칸에서 시작하여 1번칸의 경사를 걸은후 0번칸으로 가고 0번칸의 경사를 홀치기 한 후 다시 1번 칸으로 돌아옴으로써 1-2-1 루프를 형성하면서 4코스 아틀라스 편조직을 형성한 것을 사용할 수 있다.

이렇게 편직된 댐퍼의 기재는 프라이머전처리를 하는데, 트리에톡시 비닐실란, 3-글리시독시 프로필트리메톡시 실란, 아미노 프로필 에톡시 실란 중 어느 하나 이상의 화합물 5~10중량%, 아세트산 1~5중량% 및 잔부로서 물을 함유한 수성 실란계 커플링제에 상기 경편물기재를 디핑한 후 180~250℃에서 큐어링하여 기재원단에 열적 안정성을 부여하고, 페놀 수지 함침이 용이하게 하여, 댐퍼의 형태안정성 및 성형 후 온도변화에 따른 불량 요소를 차단할 수 있다. 또한 스피커 댐퍼의 일광 노출에 의한 황변 및 갈변 방지를 위해 소량의 황변 방지제를 첨가하여, 제품의 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 프라이머전처리가 완료된 후에는 페놀수지처리를 하게 되는데, 페놀수지는 페놀과 포름알데히드와의 부가축합물로서 가장 오래된 고분자재료중의 하나이며, 엔지니어링 플라스틱으로써 우수한 내열성, 난연성, 전기절연성 등의 성능을 가지고 있어, 산업전반에 걸쳐 중요한 위치를 점하고 있는 수지이다. 특히 스피커 댐퍼 성형 시 메타아라미드, 면 등의 섬유에 부족한 형태안전성, 전기 절연성 등을 부여하여 고온에도 열 변형이 거의 없어 스피커 진동시 순간적으로 발생하는 고온에서도 충분한 형태 안정성을 가지고 있어 스피커의 댐퍼소재 성형에 널리 사용되고 있다.

상기 페놀수지처리는 페놀수지처리는 페놀-포름알데히드 알콜용성 액상계페놀수지(NEOLITE TD-2493D) 50~60중량%, 가교제(EXTENDER XAN) 1~3중량% 및 잔부로서 메탄올을 혼합한 처리액에 픽업율 25~30%로 패딩하여 120℃ ㅧ 120초간 건조하게 된다.

상기 페놀수지 처리후 댐퍼형상으로 성형되어 본 발명의 스피커용 댐퍼를 제공하게 된다.

그러므로 본 발명에 의하면, 신축성이 우수한 댐퍼를 제공함으로써 충분히 유연하여 약한 에너지에도 정확히 반응하지만 동시에 큰 에너지를 받을 때 설계범위 이상으로 과동작하지 않도록 잡아줄 수 있는 강성을 가져 저음과 중음 영역 대를 비롯한 초박형 스피커 유닛 에도 적용 할 수 있는 댐퍼를 제공할 수 있었다.

도 1은 본 발명의 완제품인 실시예 1의 댐퍼의 사진이며,
도 2는 본 발명의 댐퍼의 기재인 아틀라스 편조직의 L1사의 편직구조를 나타낸 조직도이며,
도 3은 본 발명의 댐퍼의 기재인 아틀라스 편조직의 L2사의 편직구조를 나타낸 조직도이며,
도 4는 본 발명의 댐퍼의 기재인 아틀라스 편조직의 L1사와 L2사가 중첩편깆된 편직구조를 나타낸 조직도이며,
도 5는 본 발명의 댐퍼의 기재인 실시예 1의 아틀라스 편조직의 확대사진이며,
도 6은 본 발명의 댐퍼의 기재인 실시예 2의 아틀라스 편조직의 확대사진이며,
도 7은 본 발명의 댐퍼의 기재인 실시예 3의 아틀라스 편조직의 확대사진이며,
도 8은 본 발명의 완제품인 실시예 1의 댐퍼의 정적 선형 특성인 S-S 커브그래프이며,
도 9는 본 발명의 완제품인 실시예 1의 댐퍼의 동적 선형 특성인 SPM 커브그래프이며,
도 10은 본 발명의 완제품인 실시예 2의 댐퍼의 정적 선형 특성인 S-S 커브그래프이며,
도 11는 본 발명의 완제품인 실시예 2의 댐퍼의 동적 선형 특성인 SPM 커브그래프이며,
도 12는본 발명의 완제품인 실시예 1의 댐퍼의 정적 선형 특성인 S-S 커브그래프이며,
도 13은 본 발명의 완제품인 실시예 1의 댐퍼의 동적 선형 특성인 SPM 커브그래프이다.

다음의 실시예에서는 본 발명의 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

원사로는 Nomex 링방적사 30수(삼일방, 단사섬도 2De급, 섬유장 51㎜로 방적)를 사용하여 정경 본수 294본, 게이지 : 14(본/inch), 밀도 : 20으로 아틀라스 조직으로 편직하였다. 편조직은 1번 니들바 L1 = 10, 12, 23, 21 이며, 2번 니들바 L2 = 23, 21, 10, 12, 의 4코스로 편성되게 하였다. 이렇게 편직된 댐퍼의 기재는 프라이머전처리를 하는데, 트리에톡시 비닐실란 10중량%, 아세트산 5중량% 및 잔부로서 물을 함유한 수성 실란계 커플링제에 상기 경편물 기재를 디핑한 후 220℃에서 큐어링한 후, 페놀-포름알데히드 알콜용성 액상계페놀수지(NEOLITE TD-2493D), 60중량%, 메탄올 38중량%, 가교제(EXTENDER XAN ) 2 중량%를 혼합한 처리액(점도 360(cps))에 망글압력 2.5(kg_f/cm²)으로 픽업율 29%로 패딩하여 120±30(℃×m/min.)로 건조하여 페놀수지처리를 한 후 댐퍼형상으로 성형하였다. 중량이 가장 높고 두께가 두꺼운 30'S 경편물은 저음 진동 영역 대에 맞추어 댐퍼 소재를 확정하였다. 댐퍼성형조건은 보편적으로 사용되는 평직물 댐퍼의 성형조건과 동일하게 성형온도 280(℃)에서 5초간 진행하였으며, 댐퍼의 규격은 에스텍에서 설계한 스피커의 규격에 맞게 설계하여 진행 하였다.

[실시예 2]

원사로 Nomex 링방적사 40'S를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 댐퍼를 제작하고 중음 영역 대에 맞추어 댐퍼 소재를 확정하였다.

[실시예 3]

원사로 Nomex 링방적사 60'S를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 댐퍼를 제작하고 가장 진동 폭이 많은 고음 영역 대에 맞추어 댐퍼 소재를 확정하였다.

[비교예 1]

원사로 Nomex 링방적사 40'S를 사용하고 평직으로 기재를 제직하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 댐퍼를 제작하고 중음 영역 대에 맞추어 댐퍼 소재를 확정하였다.

[비교예 2]

원사로 Nomex 링방적사 40'S를 사용하고 평직으로 기재를 제직하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 댐퍼를 제작하고 중음 영역 대에 맞추어 댐퍼 소재를 확정하였다.

[비교예 3]

원사로 Nomex 링방적사 60'S를 사용하고 평직으로 기재를 제직하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 댐퍼를 제작하고 가장 진동 폭이 많은 고음 영역 대에 맞추어 댐퍼 소재를 확정하였다.

○ 스피커 댐퍼 기초 물성 평가 진행

① 정적 선형 특성 평가

Tinus Olsen 사의 UTM 기기를 이용하여 댐퍼의 S-S 커브 측정 평가, 최대한 직선에 가까운 형태를 나타내는 것이 우수한 댐퍼이다.

② 동적 선형 특성 평가

Klippel사의 SPM Module을 이용한 선형성 평가, SPM 커브 그래프가 완벽한 대칭성에 가까울 때 우수한 댐퍼이다.

○ 테스트용 스피커 유닛의 음향 청취 비교 평가

제작 완료된 3종의 테스트용 스피커 유닛과 비교 군으로 제작된 기존 평직물 스피커의 음향 청취 평가(KS C JEC 60268-13)를 진행하였다. 전자부품연구원(KETI) 내 차세대음향산업지원센터(NSSC) 의뢰하여 총 10명의 청취 전문가를 모집하여 5명의 청음전문가를 선발하여 10점 만점기준 평균점수를 기재하여 각각 표 1 내지 표 3에 나타내었다. 정적 선형 특성은 UTM 분석기를 이용하여 측정하여 도 8, 도 10 및 도 12에 나타내었다. 동적 선형 특성은 Kippel SPM 모듈을 이용하여 측정하여 도 9, 도 11 및 도 13에 나타내었다.

구분	종합적 음질	음색 균형의질
		저	중	고	평균
실시예 1	7.94	7.85	7.72	7.63	7.73
비교예 1	6.96	6.81	6.99	6.94	6.91

구분	종합적 음질	음색 균형의질
		저	중	고	평균
실시예 2	7.77	7.69	7.80	7.45	7.64
비교예 2	6.73	6.68	6.88	6.76	6.77

구분	종합적 음질	음색 균형의질
		저	중	고	평균
실시예 3	6.91	6.64	7.10	7.05	6.93
비교예 3	7.93	7.72	7.79	7.96	7.82

Claims (4)

1. 아라미드사를 이용한 스피커 댐퍼에 있어서,
   L1사가 하단의 1번 칸에서 시작하여 0번칸의 경사를 홀치기한후 다시 1번 칸으로 돌아옴으로써 1-0-1 루프를 형성하고,
   연속하여 1번 칸에서 시작하여 2번칸의 경사를 걸은후 3번칸으로 가고 3번칸의 경사를 홀치기 한 후 다시 2번 칸으로 돌아옴으로써 2-3-2 루프를 형성하고,
   L2사가 하단의 2번 칸에서 시작하여 3번칸의 경사를 홀치기한후 다시 2번 칸으로 돌아옴으로써 2-3-2 루프를 형성하고,
   연속하여 2번 칸에서 시작하여 1번칸의 경사를 걸은후 0번칸으로 가고 0번칸의 경사를 홀치기 한 후 다시 1번 칸으로 돌아옴으로써 1-2-1 루프를 형성하면서 4코스 아틀라스 편조직을 형성한 아라미드 경편물기재에 프라이머전처리 후 페놀수지처리되고 성형되어 이루어진 것을 특징으로 하는 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 프라이머전처리는 트리에톡시 비닐실란, 3-글리시독시 프로필트리메톡시 실란, 아미노 프로필 에톡시 실란 중 어느 하나 이상의 화합물 5~10중량%, 아세트산 1~5중량% 및 잔부로서 물을 함유한 수성 실란계 커플링제에 상기 경편물기재를 디핑한 후 180~250℃에서 큐어링한 것을 특징으로 하는 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 페놀수지처리는 페놀-포름알데히드 알콜용성 액상계페놀수지(NEOLITE TD-2493D) 50~60중량%, 가교제(EXTENDER XAN) 1~3중량% 및 잔부로서 메탄올을 혼합한 처리액에 픽업율 25~30%로 패딩한 것을 특징으로 하는 아라미드 경편물을 이용한 고음질용 스피커 댐퍼.

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