KR102584434B1 - 감쇠비의 조정이 가능한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품, 및 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법 및 이를 통하여 조성물의 음향 특성을 제어하는 방법 - Google Patents
감쇠비의 조정이 가능한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품, 및 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법 및 이를 통하여 조성물의 음향 특성을 제어하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 감쇠비의 조정이 가능한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품, 및 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법 및 음향 특성을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 난연성 및 기계적 특성이 우수한 동시에 감쇠비(Damping ratio) 조정을 통한 진동 특성의 변화가 가능하여, 스피커 인클로저에 적용시 음질 특성을 변화시키는 음향 소재로 사용될 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품과, 그러한 수지 조성물 내의 성분 종류 및/또는 함량을 변화시켜 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법 및 이를 통하여 그의 음향 특성을 제어하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 감쇠비의 조정이 가능한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품, 및 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법 및 음향 특성을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 난연성 및 기계적 특성이 우수한 동시에 감쇠비(Damping ratio) 조정을 통한 진동 특성의 변화가 가능하여, 스피커 인클로저에 적용시 음질 특성을 변화시키는 음향 소재로 사용될 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품과, 그러한 수지 조성물 내의 성분 종류 및/또는 함량을 변화시켜 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법 및 이를 통하여 그의 음향 특성을 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 스피커는 스피커 유닛(Speaker unit), 네트워크(Crossover network) 및 인클로저(Enclosure)로 구성되며, 스피커 유닛에 부착된 드라이버 진동판의 전후 왕복 운동에 의하여 음파(Sound waves)를 만들어 낸다. 상기 인클로저는 일반적으로 스피커 통(Box)을 의미하며, 스피커의 음질에 주는 영향이 매우 크다.
스피커에서 만들어지는 음파에는 진동판의 전면으로 방사되는 것(+)과 후면으로 방사되는 것(-)의 두 종류가 있다. 전면 진동판의 음파가 (+)라면, 뒷면 인클로저에서 반사된 음파는 (-)로 “Out of phase”가 된다. 따라서, 이 두 가지 음파들이 만나면 소리(진동)가 상쇄(cancel)되는 현상이 발생하거나 두 가지 음파들이 합쳐져서 새로운 음파를 만들어 내게 된다. 이 때, 인클로저가 진동을 많이 하면 음의 울림이 커지게 되는데, 인클로저가 지나치게 딱딱하면 오히려 울림이 없게 되어 자연스럽지 못한 음이 나오는 등, 인클로저의 소재(재질)에 따라 반사되는 음파에 변화가 발생할 수 있으며, 그 결과, 스피커의 음이 인클로저의 소재에 의해 변화될 수 있다.
일반적으로 인클로저는 나무(MDF), 금속 등 단단한 재질로 만들어지는데, 이 중에서 나무가 부드럽고 감쇠비가 높아 진동과 잡음을 억제하는 특성이 좋기 때문에, 고급 스피커에 많이 적용되어 왔다. 그러나 고음을 강조하고 음의 퍼짐성이나 울림성을 강조하고자 하는 스피커에서는 금속 재질을 이용한 인클로저의 제작도 많이 이루어지고 있다.
이렇게 스피커에 사용되는 소재, 특히 인클로저에 사용되는 소재에 의해 음의 특성이 변화되기 때문에 상업용 스피커에 적용되는 플라스틱 소재의 특성을 변화시켜 다양한 형태의 스피커에 적용이 가능하다.
이러한 소재의 특성은 물체의 진동 특성인 감쇠비(Damping ratio)로 표현할 수 있는데, 감쇠비가 클수록 외부로부터의 진동은 전달하지 않고 자체의 진동은 억제하는 효과가 크므로, 스피커에서 발생할 수 있는 진동이나 압력에 의한 공명현상을 줄일 수 있다. 이와는 반대로 감쇠비가 작을 경우에는 외부의 진동에 의한 새로운 진동이 추가되고 이는 소리의 증폭 효과 또는 새로운 소리를 만들어 내는 효과를 줄 수 있다.
스피커의 종류에 따라 강조하는 소리의 음역대에 차이가 있으며, 예를 들어 블루투스 스피커의 경우 가장 일반적인 중음 영역 대를 강조하게 되고, 사운드 바의 경우는 저음을 강조하는 우퍼 영역과 고음을 강조하는 몇 개의 스피커로 세트를 구성하는 경우가 있다. 따라서 개발하고자 하는 스피커 제품의 종류와 목적에 따라 그에 맞는 감쇠비를 가지는 소재를 선택할수록 음향 효과를 개선할 수 있다.
이에 원하는 음향을 구현하는데 적합하도록 감쇠비의 조정이 가능한 소재의 개발이 필요한 실정이다. 또한, 많은 음향 기기 업체에서 그러한 음향 소재의 분류 및 그에 맞는 소재 개발을 요청하고 있는데, 이는 블루투스 스피커, 사운드 바 등 스피커 제품의 음향 평가를 실시하기 전에 소재의 1차적인 선택에 도움을 줄 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은, 열가소성 수지 본연의 물성을 유지하여 성형성 및 기계적 물성 밸런스가 우수하면서, 동시에 감쇠비의 조정이 가능하여 다양한 감쇠비를 가지는 스피커 인클로저용으로 특히 적합하게 사용될 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품, 및 그러한 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법 및 이를 통하여 그의 음향 특성을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, (1) 열가소성 수지; (2) 무기 입자; (3) 난연제; 및 (4) 말레산기-함유 공중합체;를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.
바람직한 일 구체예에서, 상기 성형품은 스피커의 인클로저일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법으로서, 상기 열가소성 수지 조성물이 열가소성 수지 및 무기 입자를 포함하고, 상기 감쇠비의 조정이, 상기 열가소성 수지 조성물 내의 열가소성 수지의 종류, 열가소성 수지의 함량, 무기 입자의 종류, 및 무기 입자의 함량으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 변수를 조절하는 것을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법에 의하여 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 것을 통하여, 열가소성 수지 조성물의 음향 특성을 제어하는 방법이 제공된다.
바람직한 일 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 스피커의 인클로저용일 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지 본연의 우수한 성형성 및 기계적 물성을 나타내면서 동시에 감쇠비의 조정이 가능하여 감쇠비 조건에 따라 스피커의 고음 영역, 중음 영역, 저음 영역에 이르기까지 다양한 스피커의 인클로저의 제조에 매우 적합하게 활용될 수 있으며, 또한 난연성과 우수한 기계적 강성이 확보되어 사운드바, 블루투스 스피커 등의 전기전자 제품의 내장재로도 사용이 가능하다.
또한 본 발명은, 열가소성 수지 조성물(특히, 스피커의 인클로저 제조용 열가소성 수지 조성물)의 감쇠비를 조정하는 방법 및 이를 통하여 그 수지 조성물의 음향 특성을 제어하는 방법들을 제공하며, 이러한 방법들은, 블루투스 스피커, 사운드바 등 음향 기기 전문 업체에서 음향 평가를 실시하기 전에 소재의 선택 및 사전 평가를 위하여 유용하게 활용될 수 있다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 “음향 특성“은 소재의 “감쇠비(Damping ratio)”로 평가하며, “감쇠비”는 물체의 운동을 저지시키려는 단위 속도당의 힘으로 정의되는 감쇠의 크기, 즉 감쇠계수(damping coefficient)를 해당 물체의 임계감쇠(critical damping)로 나눈 상대적인 비로 정의된다. 또한, 여기서 “임계감쇠”는 물체가 외부로부터 외란을 받았을 때 진동을 전혀 일으키지 않고 곧바로 정지상태로 진동을 억제시킬 수 있는 감쇠의 크기로 정의된다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 (1) 열가소성 수지; (2) 무기 입자; (3) 난연제; 및 (4) 말레산기-함유 공중합체;를 포함한다.
(1) 열가소성 수지
본 발명의 수지 조성물에 포함 가능한 열가소성 수지 성분으로는 사출 성형용으로 적용 가능한 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.
일 구체예에서, 상기 열가소성 수지 성분은, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 및 이들의 복합(alloy) 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 상기 열가소성 수지 성분은 폴리프로필렌(PP) 수지, 또는 폴리카보네이트(PC)/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 복합 수지일 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 열가소성 수지가, 예컨대, 30 내지 85 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 조성물 총 100 중량부 내의 열가소성 수지 함량이 상기 수준보다 지나치게 적으면 조성물의 성형성 및 기계적 물성이 나빠질 수 있고, 반대로 상기 수준보다 지나치게 많으면 다른 필수 성분들의 함량이 상대적으로 작아져 조성물의 음향 특성 및/또는 난연성이 나빠질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 열가소성 수지가, 예컨대, 31 중량부 이상, 32 중량부 이상, 33 중량부 이상, 34 중량부 이상, 35 중량부 이상, 36 중량부 이상, 37 중량부 이상, 38 중량부 이상, 39 중량부 이상, 40 중량부 이상, 41 중량부 이상, 42 중량부 이상, 43 중량부 이상, 44 중량부 이상, 45 중량부 이상, 46 중량부 이상 또는 47 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 84 중량부 이하, 83 중량부 이하, 82 중량부 이하, 81 중량부 이하, 80 중량부 이하, 79 중량부 이하, 78 중량부 이하, 77 중량부 이하 또는 76 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
(2) 무기 입자
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 무기 입자를 포함한다.
일 구체예에서, 상기 무기 입자는, 예를 들면, 유리 입자, 운모, 흑연, 탈크, 월라스토나이트, 황산바륨 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 상기 무기 입자는 유리 입자, 월라스토나이트 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 일 수 있다.
상기 유리 입자는 인장강도 등 강도가 강하고, 고온에 잘 견디며, 화학적으로도 내구성이 강하다. 상기 월라스토나이트는 CaSiO3의 구조식을 가지며, 충격 강도, 내스크래치 개선 효과 및 내열성을 높일 수 있다. 상기 황산바륨(BaSO4)은 높은 순도와 백색도를 가지며, 그 경도는 2.5~3.5이고, 그 비중은 4.5이다.
일 구체예에서, 상기 무기 입자의 크기(평균 입경)는 1 내지 50 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 1 내지 20 ㎛ 또는 10 내지 50 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 구체예에서, 상기 무기 입자는 침상형일 수 있으며, 이 경우, 그 종횡비는, 예컨대, 5~20 : 1일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 무기 입자가, 예컨대, 5 내지 60 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 조성물 총 100 중량부 내의 무기 입자 함량이 상기 수준보다 지나치게 적으면 조성물의 음향 특성이 나빠질 수 있고, 소재의 강성이 떨어질 수 있으며, 반대로 상기 수준보다 지나치게 많으면 다른 필수 성분들의 함량이 상대적으로 작아져 조성물의 성형성, 기계적 물성 및/또는 난연성이 나빠질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 무기 입자가, 예컨대, 5.5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 6.5 중량부 이상, 7 중량부 이상, 7.5 중량부 이상, 8 중량부 이상, 8.5 중량부 이상, 9 중량부 이상, 9.5 중량부 이상 또는 10 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 55 중량부 이하, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하, 30 중량부 이하, 25 중량부 이하 또는 20 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
(3) 난연제
본 발명의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 난연제로는 열가소성 수지 조성물에 통상 사용되는 난연제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비할로겐계 난연제를 사용할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 비할로겐계 난연제는 포스페이트계 난연제, 포스포네이트계 난연제, 포스피네이트계 난연제, 폴리실록산계 난연제, 포스파젠계 난연제, 멜라민계 난연제, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 난연제가, 예컨대, 5 내지 40 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 조성물 총 100 중량부 내의 난연제 함량이 상기 수준보다 지나치게 적으면 조성물의 난연성이 나빠질 수 있고, 반대로 상기 수준보다 지나치게 많으면 다른 필수 성분들의 함량이 상대적으로 작아져 조성물의 성형성, 기계적 물성 및/또는 음향 특성이 나빠질 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 난연제가, 예컨대, 6 중량부 이상, 7 중량부 이상, 8 중량부 이상, 9 중량부 이상, 10 중량부 이상, 11 중량부 이상, 12 중량부 이상 또는 13 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 39 중량부 이하, 38 중량부 이하, 37 중량부 이하, 36 중량부 이하, 35 중량부 이하, 34 중량부 이하, 33 중량부 이하, 32 중량부 이하, 31 중량부 이하 또는 30 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
(4) 말레산기-함유 공중합체
본 발명의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 말레산기-함유 공중합체는 조성물 내 유기 성분들간의 상용성을 증대시키고, 유기 성분들과 무기 성분들과의 결합력을 높이는 역할을 한다
일 구체예에서, 상기 말레산기-함유 공중합체는 무수 말레인산이 그라프트된 폴리올레핀 공중합체일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 하기 예시된 바와 같은 구조를 포함하는 무수 말레인산-그라프트 폴리프로필렌(Maleic Anhydride-grafted Polypropylene)일 수 있다.
(상기 식에서, m 및 n은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 각각 독립적으로 1,000 내지 2,000의 정수일 수 있다.)
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 말레산기-함유 공중합체가, 예컨대, 0.1 내지 5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 조성물 총 100 중량부 내의 말레산기-함유 공중합체 함량이 상기 수준보다 지나치게 적으면 조성물 구성성분 간의 상용성이 떨어져 조성물의 전반적인 물성 및 외관이 나빠질 수 있고, 반대로 상기 수준보다 지나치게 많으면 다른 필수 성분들의 함량이 상대적으로 작아져 조성물의 기계적 물성, 난연성 및/또는 음향 특성이 나빠질 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 말레산기-함유 공중합체가, 예컨대, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.7 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 0.9 중량부 이상 또는 1 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 4.5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3.5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2.5 중량부 이하 또는 2 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 전술한 성분들 이외에도, 사출 성형 또는 압출 성형용 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 첨가되는 하나 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 수지 조성물은, 예를 들어, 산화 방지제, 활제, 충격 보강제, 난연보조제 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 산화 방지제는 페놀계 화합물, 포스파이트계 화합물, 티오에스테르계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 활제는 폴리에틸렌계 화합물, 에틸렌-에스테르계 화합물, 에틸렌글리콜-글리세린 에스테르계 화합물, 몬탄계 화합물, 에틸렌글리콜-글리세린 몬탄산 에스테르계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 충격 보강제는 아크릴레이트계 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트계 공중합체, 실리콘 함유 공중합체 및 폴리알킬메타크릴레이트계 공중합체로부터 선택된 하나 이상의 코어-쉘 구조의 공중합체를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 충격 보강제는 충격 보강의 기능뿐만 아니라 수지 간에 또는 조성물 내의 성분들 간의 상용성을 개선시켜 우수하고 균일한 물성을 안정화시키는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 난연보조제는 테프론계 화합물일 수 있다.
상기 기타 첨가제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 목적하는 물성을 해치지 않는 범위에서 추가의 기능을 부가하기 위해 사용될 수 있는 정도의 양이다. 일 구체예에 따르면, 기타 첨가제 각각의 함량은, 본 발명의 수지 조성물 총 100 중량부 기준으로, 0.01 내지 5 중량부일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.05 내지 2 중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물을 사용하면, 난연성이 확보되고 감쇠비가 조정되어 고진동/저진동 음향소재를 구현할 수 있고, 성형성이 우수하고 기계적 물성이 확보된 성형품을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.
상기 성형품은, 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 압출 성형품 또는 사출 성형품일 수 있으며, 보다 바람직하게는 사출 성형품일 수 있다.
바람직한 일 구체예에서, 상기 성형품은 스피커의 인클로저일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법으로서, 상기 열가소성 수지 조성물이 열가소성 수지 및 무기 입자를 포함하고, 상기 감쇠비의 조정이, 상기 열가소성 수지 조성물 내의 열가소성 수지의 종류, 열가소성 수지의 함량, 무기 입자의 종류, 및 무기 입자의 함량으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 변수를 조절하는 것을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
상기 열가소성 수지 조성물에 포함되는 열가소성 수지 및 무기 입자의 구체적인 종류 및 함량에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다.
또한 상기 열가소성 수지 조성물은 난연제 및 말레산기-함유 공중합체를 추가로 포함할 수 있으며, 이들의 구체적인 종류 및 함량에 대해서도 앞서 설명한 바와 같다.
바람직한 일 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 스피커의 인클로저용일 수 있다.
상기 열가소성 수지의 종류는 목적하는 감쇠비의 조정 방향에 따라 적절히 선택될 수 있다. 일 구체예에서, 수지 조성물의 감쇠비를 높이는 방향으로 조정하고자 할 경우, 상기 열가소성 수지로는 폴리프로필렌(PP) 수지가 사용될 수 있다. 다른 구체예에서, 수지 조성물의 감쇠비를 낮추는 방향으로 조정하고자 할 경우, 상기 열가소성 수지로는 폴리카보네이트(PC)/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 복합 수지가 사용될 수 있다.
상기 열가소성 수지의 함량 또한 목적하는 감쇠비의 조정 방향에 따라 적절히 선택될 수 있다. 일 구체예에서, 수지 조성물의 감쇠비를 높이는 방향으로 조정하고자 할 경우에는 수지 조성물 내 열가소성 수지의 함량을 높일 수 있으며, 수지 조성물의 감쇠비를 낮추는 방향으로 조정하고자 할 경우에는 수지 조성물 내 열가소성 수지의 함량을 낮출 수 있다.
상기 무기 입자의 종류 또한 목적하는 감쇠비의 조정 방향에 따라 적절히 선택될 수 있다. 일 구체예에서, 수지 조성물의 감쇠비를 높이는 방향으로 조정하고자 할 경우, 상기 무기 입자로는 황산바륨이 사용될 수 있다. 다른 구체예에서, 수지 조성물의 감쇠비를 낮추는 방향으로 조정하고자 할 경우, 상기 무기 입자로는 유리 입자가 사용될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 수지 조성물의 감쇠비를 황산바륨을 사용하는 경우보다는 낮추되 유리 입자를 사용하는 경우보다는 높게 하는 방향으로 조정하고자 할 경우, 상기 무기 입자로는 월라스토나이트가 사용될 수 있다.
상기 무기 입자의 함량 또한 목적하는 감쇠비의 조정 방향에 따라 적절히 선택될 수 있다. 일 구체예에서, 수지 조성물의 감쇠비를 높이는 방향으로 조정하고자 할 경우에는 수지 조성물 내 무기 입자의 함량을 낮출 수 있으며, 수지 조성물의 감쇠비를 낮추는 방향으로 조정하고자 할 경우에는 수지 조성물 내 무기 입자의 함량을 높일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법에 의하여 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 것을 통하여, 열가소성 수지 조성물의 음향 특성을 제어하는 방법이 제공된다.
상기 열가소성 수지 조성물에 포함되는 열가소성 수지 및 무기 입자의 구체적인 종류 및 함량에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다.
또한 상기 열가소성 수지 조성물은 난연제 및 말레산기-함유 공중합체를 추가로 포함할 수 있으며, 이들의 구체적인 종류 및 함량에 대해서도 앞서 설명한 바와 같다.
바람직한 일 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 스피커의 인클로저용일 수 있다.
일 구체예에서, 열가소성 수지 조성물의 저음 영역의 음향 특성을 높이고자 할 경우, 감쇠비를 높이는 방향으로 조성물이 조정될 수 있다. 보다 구체적으로, 열가소성 수지로서 폴리프로필렌(PP) 수지를 사용하는 것, 무기 입자로서 황산바륨을 사용하는 것, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 통하여 조성물의 저음 영역의 음향 특성을 높일 수 있다.
다른 구체예에서, 열가소성 수지 조성물의 고음 영역의 음향 특성을 높이고자 할 경우, 감쇠비를 낮추는 방향으로 조성물이 조정될 수 있다. 보다 구체적으로, 열가소성 수지로서 폴리카보네이트(PC)/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 복합 수지를 사용하는 것, 무기 입자로서 유리 섬유를 사용하는 것, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 통하여 조성물의 고음 영역의 음향 특성을 높일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 열가소성 수지 조성물의 중음 영역의 음향 특성을 높이고자 할 경우에도 조성물이 조정될 수 있다. 보다 구체적으로, 열가소성 수지로서 폴리카보네이트(PC)/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 복합 수지를 사용하는 것, 무기 입자로서 월라스토나이트를 사용하는 것, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 통하여 조성물의 고음 영역의 음향 특성을 높일 수 있다.
또한, 수지 조성물 내 열가소성 수지 및/또는 무기 입자의 함량을 조정하여 조성물의 음향 특성을 제어할 수 있다. 예컨대, 수지 조성물 내 열가소성 수지의 함량을 높이고/높이거나 무기 입자의 함량을 낮추어 저음 영역의 음향 특성을 높일 수 있으며, 다르게는, 수지 조성물 내 열가소성 수지의 함량을 낮추고/낮추거나 무기 입자의 함량을 높여 고음 영역의 음향 특성을 높일 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1~10 및 비교예 1~3
하기 표 1 및 표 2에 나타낸 성분 및 함량으로 조성물 구성 성분들을 혼합한 다음, 그 혼합물을 W&P사의 ZSK-25 모델로서 L/D가 39이며 스크류 직경이 25mm인 이축압출기에 압출 다이 온도 240℃축 회전 속도 200 rpm, 토출량 15kg/hr 조건하에서 혼합 압출하여 펠렛으로 제조하였다. 이 펠렛을 사용하여 물성 측정을 위한 시편들을 제조하였다.
감쇠비(Damping ratio) 측정을 위해서는 200mm×20mm×3mm 사이즈의 막대 형태로 사출 시편을 제조하였고, 외관 평가를 위해서는 900mm×650mm 크기의 직사각형 다단 사출 시편을 제조하였으며, 기계적 물성 측정을 위해서는 인장 강도, 굴곡 강도 및 굴곡 모듈러스 측정에 적합하도록, 각각의 ASTM 규격에 맞는 사출 시편을 제조하였다.
실시예 및 비교예별로 제조된 열가소성 수지 조성물들에 대하여, 하기 방법으로 물성을 측정 및 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[사용 성분 설명]
PP: 폴리프로필렌 수지
PC/ABS: 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 복합 수지
ABS: 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지
난연제: 포스페이트계 난연제
상용화제: 무수 말레인산-그라프트 폴리프로필렌 수지
기타 첨가제: 산화 방지제, 난연보조제
[물성 측정 및 평가]
(1) 감쇠비(Damping ratio)
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 사출 시편에 대해 중앙가진법을 이용하여 감쇠비를 측정하였다. 이론적으로는 임계 감쇠인 '1'을 나타내는 소재는 외부에서 진동(자극)을 받았을 때 그 진동을 전달하지 않고 바로 진동이 감쇠하는 특성을 보여준다. 감쇠비가 클수록 저음 영역의 음향 특성이 향상되고, 감쇠비가 작을수록 고음 영역의 음향 특성이 향상됨을 나타낸다.
(2) 난연성
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 사출 시편에 대해 UL-94 측정 방법에 의거 1.5mm 시편 두께로 난연성을 측정하였다.
(3) 인장 강도(kgf/cm
2
)
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 사출 시편에 대해 ASTM D638에 의거하여 인장 강도(@break)를 측정하였다.
(4) 굴곡 강도(kgf/cm
2
)
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 사출 시편에 대해 ASTM D790에 의거하여 굴곡 강도를 측정하였다.
(5) 굴곡 모듈러스(kgf/cm
2
)
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 사출 시편에 대해 ASTM D790에 의거하여 굴곡 모듈러스를 측정하였다. 스피커 인클로저로 사용하기 위해서는 소재가 보통 20,000 kgf/cm2 이상의 굴곡 모듈러스 값을 보유하고 있어야 한다.
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예의 조성물들은 우수한 난연성 및 기계적 물성을 나타내는 동시에 다양한 감쇠비를 나타내었는바, 이는 진동을 다양한 형태로 제어하는 효과가 우수함을 의미하며, 따라서, 스피커 인클로저의 소재로 사용시 인클로저의 진동을 증폭 또는 감쇠하여 다양한 소리를 만들거나 진동을 억제해 잡음을 없애고 소리를 안정화시켜 주는 작용을 할 수 있다.
반면, 상기 표 2의 결과에 따르면, 비교예 1 및 2의 조성물들은 굴곡 모듈러스가 20,000 kgf/cm2을 넘지 못하여 스피커 인클로저 소재로 사용하기 부적합하였으며, 비교예 2 및 비교예 3의 조성물들은 난연성을 나타내지 못하였다.
(7) 음향 성능
본 발명에 따른 조성물의 음향 성능을 평가하기 위해 사운드 바를 제작하여 골든 이어 평가를 진행하였으며, 골든 이어 평가를 통해 본 발명에 따른 조성물의 감쇠비의 조정이 음향적인 특성에 영향을 줄 수 있음을 확인할 수 있었다.
골든 이어는 공인기관의 교육을 받은 음향 전문가로, 소리에 대한 세부적인 감성 표현을 평가함으로써 스피커 성능 평가 및 스피커 소재의 적합성을 평가하는 음향 전문 인원이다. 골든 이어 평가는 평가하고자 하는 음향 소재로 스피커를 제조하여 음향 장비 Set를 기준으로 진행되며 각 소재의 특징을 감성적인 표현으로 나타낸다.
골든 이어 평가 결과, 실시예 6의 조성물을 스피커 인클로저 소재로 사용했을 경우, 무거운 느낌의 한 톤 낮은 느낌의 소리가 구현되었으며, 정리가 잘 되고 깔끔한 소리가 난다는 평가를 받았다. 이는 사운드 바의 저음 우퍼에 가장 맞는 것으로, 이로부터, 감쇠비가 큰 실시예 6과 같은 소재는 저음 영역에 어울리는 소재라는 결과를 얻을 수 있었다.
실시예 8의 조성물을 스피커 인클로저 소재로 사용했을 경우, 한 톤 높은 고음의 소리를 들을 수 있었으며, 저음이나 중음 영역의 에너지가 떨어지고 고음 영역이 강조된다는 평가를 받았다. 이로부터, 실시예 6과는 반대로 실시예 8과 같이 감쇠비가 낮은 조성물은 고음 영역을 담당하는 스피커에 어울리는 소재라는 것을 알 수 있다.
실시예 9의 조성물을 스피커 인클로저 소재로 사용했을 경우, 실시예 8 및 실시예 6과는 다른 밝은 톤의 소리가 났고, 소리의 명료성이 좋으며, 전체적인 조화가 잘 이루어진다는 평가를 받았다. 이는 고음 영역과 저음 영역의 중간을 담당하는 중음 영역에 적합한 것이다.
이렇듯 본 발명에 따른 조성물의 스피커 인클로저로서의 사용 영역은, 그 감쇠비에 따라 적절하게 구분될 수 있다.
Claims (11)
- 조성물 총 100 중량부 기준으로,
(1) 열가소성 수지 47 내지 76 중량부;
(2) 무기 입자 10 내지 20 중량부;
(3) 난연제 13 내지 30 중량부; 및
(4) 말레산기-함유 공중합체 1 내지 2 중량부;를 포함하며,
상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 및 이들의 복합 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
상기 무기 입자가 유리 입자, 월라스토나이트 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며,
상기 난연제가 포스페이트계 난연제이고,
상기 말레산기-함유 공중합체가 무수 말레인산-그라프트 폴리프로필렌인,
스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 산화 방지제, 활제, 충격 보강제, 난연보조제 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는, 스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 또는 제6항의 스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품인, 스피커 인클로저.
- 제1항 또는 제6항의 스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 방법으로서,
상기 감쇠비의 조정이, 상기 스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물 내의 열가소성 수지의 종류, 열가소성 수지의 함량, 무기 입자의 종류, 및 무기 입자의 함량으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 변수를 조절하는 것을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 또는 제6항의 스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물의 음향 특성을 제어하는 방법으로서,
상기 음향 특성의 제어가, 상기 스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물의 감쇠비를 조정하는 것을 통하여 이루어지며,
상기 감쇠비의 조정이, 상기 스피커 인클로저용 열가소성 수지 조성물 내의 열가소성 수지의 종류, 열가소성 수지의 함량, 무기 입자의 종류, 및 무기 입자의 함량으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 변수를 조절하는 것을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
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