KR19990038556A - 스피커용 진동판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카본 얀(Yarm) 또는 기타섬유를 이용하여 가상의 동심원들에 대해 접선을 이루는 다수의 실들을 겹침으로써 직조물과 유사한 형태를 가지게하여, 일반 직조물에서의 경사, 위사, 교차 구조에 의한 방향성을 없애고 방사상의 전방향에 대해 동일한 물성을 확보함으로써 분할진동을 감소시킨 스피커용 진동판 제조방법에 관한 것이다.

이를 구현하기 위한 본 발명의 스피커용 진동판 제조방법에서는 원주를 특정각으로 분할하고 한 분할점에서 실을 출발시켜 임의의 크기의 호를 가지는 현을 만들어 다른 분할점으로 이동시키는 제 1 단계와, 상기 최초로 실이 출발한 분할점에서 임의의 각도로 이동하여 같은 원주상에 있는 두 번째 분할점에서 제 1 단계와 같은 방법으로 두 번째 현을 만드는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계와 같은 현을 등간격으로 연속적으로 만들어 다수의 교차하는 현을 형성시키는 제 3 단계와, 상기 다수의 현이 교차하면서 형성된 호와 그 크기가 다른 현을 만들고 이것을 다시 연속적으로 교차시켜나가면 원의 크기가 다른 또하나의 동심원상의 접선의 집합체가 만드는 제 4 단계와, 상기 제 4 단계에 의해 유사직조가 완료되면 열성형으로 형상과 강도를 완성시키는 제 5 단계와, 상기 유사직조상의 표면에 형성된 공기구멍을 메꾸는 제 6 단계와, 상기 유사직조 성형품에서 불필요한 부분을 절단하는 제 7 단계와, 상기 유사직조로 완성된 진동판 바디에 에지를 접착하여 진동판을 완성하는 제 8 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

스피커용 진동판 제조방법

본 발명은 스피커용 진동판 제조방법에 관한 것으로, 특히 카본 얀(Yarm) 또는 기타섬유를 이용하여 가상의 동심원들에 대해 접선을 이루는 다수의 실들을 겹침으로써 직조물과 유사한 형태를 가지게하여, 일반 직조물에서의 경사, 위사, 교차 구조에 의한 방향성을 없애고 방사상의 전방향에 대해 동일한 물성을 확보함으로써 분할진동을 감소시킨 스피커용 진동판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 음성의 확대 재생을 목적으로 하는 스피커는 코일을 통해 입력되는 전기적 힘이 자석에 의한 자계 내에서 기계적인 진동으로 변환되어 음향을 발생시키기 때문에 떨림이 발생되는 진동판의 형상 및 재질은 음의 성질을 결정하는 요인으로서 중요하다.

종래의 카본클로스(Carbon Cloth) 또는 아라미드 클로스(Aramid Cloth)를 이용한 진동판의 제조방법으로는 카본클로스 또는 아라미드 클로스를 열경화수지로 함침하여 진동판 형상으로 성형하는 것으로, 바인더로 사용된 수지의 경화에 의해 섬유간 결합을 이루면서 형상유지에 필요한 강성을 가지게 된다.

성형은 상, 하형으로 된 금형을 이용하며 성형된 제품에는 경사, 위사의 교차지점에 무수히 많은 구멍이 생기게 되는데, 이를 메꾸기위해 진동판의 전면, 또는 이면에 수지를 코팅하여 진동시에 바람이 새는 것을 막는다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 스피커용 진동판에 있어서는, 진동판용 소재로 탄성율이 비교적 높은 카본클로스 또는 아라미드 클로스가 일반적으로 사용되고 있다. 이들 소재는 평직에의한 직조물의 형태를 취하고 있음으로써 진동판으로 성형했을 때 경사, 위사가 지닌 방향성에 의해 직조물도 방향성을 가지게 되는 것은 불가피하였다.

즉, 진동판의 중심점에서 외곽방향으로의 선상에 있는 섬유의 배열방향이 전방향에 대해 동일하지 않는다는 것이며, 이로인해 방향에 따라 재료의 휨강성, 전파속도등이 달라질 수밖에 없는데, 이것은 실제로 스피커가 진동할 때 바람직한 진동형태라고 이야기되는 피스톤 운동을 저해하게되고 반대로 분할진동을 일으키는 요인이 되었다.

이 분할진동이 낮은 주파수대역에서부터 발생하게되면 소리의 찌그러짐이 넓은 주파수 대역에서 일어나게되며 결국 전체적인 소리의 명료도가 저하되었다.

종래의 경사, 위사로부터 직조되어 방향성을 가질 수밖에 없는 클로스(직조물)에서 방향성을 없애기 위해서는 방사상의 직조형태를 지닌 클로스를 만들어야하는데 실제로 방사상의 직조물을 만들기는 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 카본 얀(Yarm) 또는 기타섬유를 이용하여 가상의 동심원들에 대해 접선을 이루는 다수의 실들을 겹침으로써 직조물과 유사한 형태를 가지게하여, 일반 직조물에서의 경사, 위사, 교차 구조에 의한 방향성을 없애고 방사상의 전방향에 대해 동일한 물성을 확보함으로써 분할진동을 감소시킨 스피커용 진동판 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 실의 겹침배열에서 최초의 현을 만들기 위한 구조도

도 2 는 본 발명에 의한 실의 겹침배열에서 두 번째 현을 만들기 위한 구조도

도 3 은 본 발명에 의한 최외곽 동심원상의 실의 겹침배열 상태를 도시한 구조도

도 4 는 본 발명에 의한 내측의 동심원상의 실의 겹침배열 상태를 도시한 구조도

도 5 및 도 6 은 본 발명에 의한 부채살 방식의 실의 겹침배열을 도시한 구조도

도 7 은 본 발명에 의한 진동판 형상으로 실을 배열하기위한 구성도

도 8 은 본 발명에 의한 실을 고정하는 링과 결합방식을 도시한 구성도

도 9 는 본 발명에 의한 최외곽 계단에서의 실의 배열 및 고정상태를 도시한 구성도

도 10 은 본 발명의 일실시예에 의한 무방향성 유사직조의 완성도

도 11 은 도 10 에 도시된 진동판의 상태도

도 12 는 도 11 에 도시된 무방향성 유사직조에서 불필요한 부분을 절단시켜 완성한 진동판 바디의 상태도

도 13 은 도 12 에 도시된 진동판 바디에 에지를 접착하여 완성한 진동판의 구조도

도 14 는 본 발명의 다른 실시예에 의한 진동판의 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 바디 2 : 에지

3 : 유사직조물 4 : 기타 소재

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스피커용 진동판 제조방법은 원주를 특정각으로 분할하고 한 분할점에서 실을 출발시켜 임의의 크기의 호를 가지는 현을 만들어 다른 분할점으로 이동시키는 제 1 단계와,

상기 최초로 실이 출발한 분할점에서 임의의 각도로 이동하여 같은 원주상에 있는 두 번째 분할점에서 제 1 단계와 같은 방법으로 두 번째 현을 만드는 제 2 단계와,

상기 제 2 단계와 같은 현을 등간격으로 연속적으로 만들어 다수의 교차하는 현을 형성시키는 제 3 단계와,

상기 다수의 현이 교차하면서 형성된 호와 그 크기가 다른 현을 만들고 이것을 다시 연속적으로 교차시켜나가면 원의 크기가 다른 또하나의 동심원상의 접선의 집합체가 만드는 제 4 단계와,

상기 제 4 단계에 의해 유사직조가 완료되면 열성형으로 형상과 강도를 완성시키는 제 5 단계와,

상기 유사직조상의 표면에 형성된 공기구멍을 메꾸는 제 6 단계와,

상기 유사직조 성형품에서 불필요한 부분을 절단하는 제 7 단계와,

상기 유사직조로 완성된 진동판 바디에 에지를 접착하여 진동판을 완성하는 제 8 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 유사직조의 원료로 사용하는 실은 카본화이바 또는 카본화이바 프리프레그를 원료로하여 사용한 것을 특징으로 하며, 상기 유사직조의 원료로 사용하는 실은 천연 또는 인조섬유를 사용한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스피커용 진동판은 유사직조방식으로 제조하는 진동판과 타 소재를 동시에 성형하거나 별도의 접착에 의해서 만들어진 복합소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1 은 실의 겹침배열에서 최초의 현을 만들기 위한 구조도이고, 도 2 는 실의 겹침배열에서 두 번째 현을 만들기 위한 구조도이고, 도 3 은 최외곽 동심원상의 실의 겹침배열 상태를 도시한 구조도이고, 도 4 는 내측의 동심원상의 실의 겹침배열 상태를 도시한 구조도이다.

그리고, 도 5 및 도 6 은 부채살 방식의 실의 겹침배열을 도시한 구조도이고, 도 7 은 진동파 형상으로 실을 배열하기위한 구성도이고, 도 8 은 실을 고정하는 링과 결합방식을 도시한 구성도이고, 도 9 는 최외곽 계단에서의 실의 배열 및 고정상태를 도시한 구성도이다.

또한, 도 10 은 본 발명의 일실시예에 의한 무방향성 유사직조의 완성도이고, 도 11 은 도 10 에 도시된 진동판의 상태도이고, 도 12 는 도 11 에 도시된 무방향성 유사직조에서 불필요한 부분을 절단시켜 완성한 진동판 바디의 상태도이고, 도 13 은 도 12 에 도시된 진동판 바디에 에지를 접착하여 완성한 진동판의 구조도이다.

본 발명에서는 방사상에 가까운 무방향성의 섬유배열방식을 취함으로써 직조를 하지않고도 직조물과 같은 특성을 가지는 유사 직조물을 만들고자 하였다. 이 경우에 직조에의한 섬유간 결합력은 스스로는 가지지못하나 열경화성수지를 바인더로하여 결합함으로써 직조물의 특성을 가지게되는 것이다. 그런점에서 유사클로스라고 칭하기로 한다.

제조방법은 크게 나누어 카본 프리프레그(열경화성수지가 코팅처리된 카본섬유)를 소재로하는 실의 겹침배열에 의한 유사직조 -> 열성형 -> 후가공을 기본으로 하여 이루어지는데 제조방법의 원리는 다음과 같다.

1) 실의 겹침배열에 의한 유사직조

통상의 직물은 평직의 경우를 기준으로 보면 경사와 위사의 상하교차의 연속에의해 만들어지는데 본 발명의 방사상에 가까운 무방향성 유사클로스는 중심점을 가진 원형의 직물을 만들기위해 방사상의 경사성분과 동심원상의 위사성분을 가지게 하는 것이 필요하므로 아래의 순서로 실을 겹침배열한다.

① 원주를 특정각으로 분할하여 한 분할점에서 실이 출발하여 임의의 크기의 호를 가지는 현을 만들어 다른 분할점으로 이동한다.(도 1)

② 그다음 최초로 실이 출발한 분할점에서 임의의 각도로 이동하여 같은 원주상에 있는 두 번째 분할점에서 ①의 방법으로 두 번째 현을 만든다.(도 2)

③ 이렇게 ②와 같은 현을 등(等)간격으로 연속적으로 만들어 나가면 다수의 교차하는 현이 형성되며, 이현들의 집합으로 인해 내측의 모양은 현의 수와 같은 각의 수를 가지는 다각형이 되며, 분할각이 작을수록 이 다각형은 원형으로 보이게된다. 또한 각각의 현들은 이렇게 보이는 원형에 대해 원주를 지나는 접선의 성격을 가지게 된다.(도 3)

분할각과 현의 수는 유사클로스의 밀도와 직접적인 관계를 가지므로 원하는 밀도규격에 맞추어 설정해야한다.

④ 위와같은 방법으로 원형의 접선의 집합체가 완성되면 호의 크기가 다른 현을 만들고 이것을 다시 연속적으로 교차시켜나가면 원의 크기가 다른 또하나의 동심원상의 접선의 집합체가 만들어진다.(도 4)

이 동심원은 원주를 분할하는 분할각에 따라 많게 또는 적게 만들수가 있는데 유사클로스의 밀도규격을 얻기위해 적합한만큼의 숫자를 가지게하는 것이 필요하다.

⑤ 원형의 유사클로스를 만들기 위해 이 동심원들을 외측에서부터 내측으로 경(經)을 줄여가면서 만들수도있고, 또는 내측의 작은 원에서부터 외측으로 경을 키워나갈수도 있다. 이 두가지외에도 최초의 분할점에서 부채살을 펼치듯이 각동심원들의 접선에 해당하는 현들을 먼저 만들고(도 5) 임의의 간격으로 분할점을 옮기면서 회전방향으로 겹쳐나갈수도 있다.(도 6)

이 경우에는 동심원 전체를 동시에 만들어 나가는 것과 같다.

이러한 방법들외에도 어느 방법을 택할것인가는 원하는 결과물의 외관, 제법에 따라 결정할 수 있는데 실이 겹쳐지는 순서는 다르지만 결과적으로는 마찬가지의 무방향성 유사크로스를 만들 수 있다.(도 10)

①∼⑤의 방법으로 만들어진 원형의 유사클로스는 중심점을 지나는 선에 대해 어느 방향에서던 거의 대칭성을 가지므로서 무방향성클로스라고 할수 있는데, 직조물의 특징인 경사, 위사의 교차라는 점에서보면 통상의 직조물과는 다른 특이한 성질을 지닌다.

통상의 직조물에서는 경사나 위사는 별도의 실로 구분되어 있으나, 이 유사클로스에서는 한올의 실이 경사, 위사의 성질을 동시에 가지며, 실이 지나가는 위치에 따라 경사가 되기도 하고 위사가되기도 한다. 구체적으로 보면, 외측의 각분할점에서 중심점을 지나 반대측 분할점으로 연결되는 방사상의 실은 완전한 경사이다. 그러나 각동심원들의 원주를 접하여 지나가는 나머지 모든 실들은 자신이 접선의 역할을 하고있는 원의 접점부근에서는 완전한 위사의 성질을 가지지만, 다른 동심원들을 지나가는 접점에서는 경사의 성분으로 작용하며, 동심원이 자신이 만드는 원에서 거리가 멀수록 경사의 성질을 강하게 지니고 교차하게 된다. 또 동심원과 동심원 사이의 공간을 지나갈때는 반대방향으로 지나가는 실과 교차하게 되는데, 이때는 경사나 위사의 구분이없는 어느한쪽의 성분으로서 교차하는 상대편의 실과 서로 반대되는 성분으로 작용하기도 한다.

이와같이 한가닥의 실이 경사성과 위사성 및 양성을 모두 지니고 있으며, 이러한 성질들이 특정한 지점에서 구분됨이 없이 연속적으로 그 성질들의 강약이 변화해 나간다고 볼수 있다.

따라서 유사클로스의 설계단계에서 경사성분이나 위사성분의 다소를 설정하고자 할 때 분할각과 동심원의 수를 잘 설정하여야 한다.

이상의 제조방법은 유사클로스의 유사직조방법에 대한 제조원리이며, 평면상의 유사클로스가 만들어지는데 진동판을 성형하기에는 다소 불편하거나 실의 배열이 흐트러질 염려가 있으므로, 실제로 본 발명에서는 진동판 형상의 치구를 사용하였으며 구체적인 예를 아래에 나타낸다.

① 진동판 형상과 동일한 반정각(反正角)을 가지는 원형의 치구표면에 계단형의 가공을 한다.(도 7)

계단의 폭은 5mm로 하여 직각의 형태를 가진다.

② 치구의 외곽에는 착탈이 가능한 링을 부착하여 5도 각도의 분할각을 가지는 72개의 핀을 세운다.(도 8)

이 핀들은 실을 고정하고 유사클로스가 만들어진 후에 형태를 유지한채로 치구로부터 링을 분리할수 있게 해준다.

③ 최외측 계단에서부터 계단이 가진 원에 접선을 만들며 실을 이동한 후에 분할점을 왼쪽 또는 오른쪽으로 한단계씩 이동하면서 연속적으로 배열해 나간다.(도 9)

④ 최외측 계단에서의 배열이 끝나면 내측계단으로 이동하여 동일한 방법으로 배열을 해나가며 이것을 연속적으로 진행하여 중심선을 지나는 방사선들이 만들어지고 배열을 완료된다.

2) 성형

유사직조가 완료되면 열성형으로 형상과 강도를 완성한다.

본 발명의 유사클로스는 원료로 사용하는 실이 카본 프리프레그로써 열경화성 수지가 함침되어 있음으로인해 경화에 필요한 열을 공급하는 것으로써 성형이 이루어진다.(도 11)

카본 프리프레그의 바인더로 사용하는 수지의 종류는 에폭시계, 우레탄계, 에스테르계등 열경화성수지이면 모두 가능하므로 용도에 적합한 수지를 선택할 수 있다.

3) 공기구멍 막음

유사클로스의 성형품은 일반 직조물과 마찬가지로 표면에 공기구멍을 가지고 있다. 공기구명의 크기, 수는 유사클로스의 밀도나 섬유의 배열방법에 따라 어느 정도는 조정이 가능하지만 완전히 없애기는 실용 규격내에서는 어렵다.

따라서 공기구멍을 막기위한 가공이 필요하며 본 발명에서 사용한 방법들은 아래의 예와 같다.

① 수지도포

종래의 카본 클로스 진동판에서 가장 일반적으로 사용되는 방법으로써 수지를 성형품의 표면 또는 이면에 도포하여 건조시킴으로써 공기구멍을 메꾸는 방법이다.

② 필름 또는 시트상의 재료와 복합성형

유사클로스의 성형시 또는 성형후 별도접착에 의해 필름이나 시트와 복합하여 공기구멍을 메꾸는 방법이다.

접착면은 성형품의 표면, 이면 모두 가능하고, 복합재로는 펄프 진동판, 플라스틱 필름, 금속 필름등 어떠한 재료도 사용가능하며 유효성에 따라 선택할 수 있다.

4) 내외경 커트(Cut)

성형품에서 불필요한 부분을 절단해 낸다.(도 12)

5) 에지(Edge) 접착

유사클로스로 완성한 진동판 바디(Body)에 에지(Edge)를 접착하여 진동판을 완성한다.(도 13)

본 발명에서는 카본 프리프레그(열경화성수지가 코팅처리된 카본섬유)의 실을 원료로 하는 경우에 대해 기술하였으나, 이는 대표적인 재료를 예시한 것으로써 재료에 있어서는 카본 이외에도 실의 형태를 가지는 모든 섬유에 적용할 수 있다.

1) 고탄성 섬유로써 방향족 아미드계 화합물을 원료로하는 아라미드 섬유 또는 아라미드 프리프레그(열경화성 수지가 코팅처리된 아라미드 섬유)로 된 실

2) 카본과 아라미드의 혼방 또는 타섬유와의 혼방

3) 기타의 각종 섬유

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스피커용 진동판 제조방법에 의하면, 카본 얀(Yarm) 또는 기타섬유를 이용하여 가상의 동심원들에 대해 접선을 이루는 다수의 실들을 겹침으로써 직조물과 유사한 형태를 가지게하여, 일반 직조물에서의 경사, 위사, 교차 구조에 의한 방향성을 없애고 방사상의 전방향에 대해 동일한 물성을 확보함으로써 분할진동을 감소시킬 수 있으며, 섬유직조방향성을 제거함으로써 진동판이 상하로 진동할 때 발생하는 분할 진동을 억제하여 음의 찌그러짐이 적고 명료도가 높은 음질을 구현할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

종래의 카본클로스 진동판과 같이 고탄성 섬유를 소재로하는 경우, 소재의 높은 탄성율과 직조물의 섬유가 지닌 높은 내부 손실에 의해 명료도가 높은 음질을 얻을수 있으나 경사, 위사간 평직에 의한 섬유배열구조로 인해 직조물 특유의 방향성을 갖게되는 것은 피할수 없었다. 이 방향성으로 인해 스피커의 진동의 기본형태에 해당하는 상하진동에서 진동판의 중심부에 가해지는 힘을 외주부로 전파시켜나가는 매질로서의 균일성을 갖지못하게되며, 이것은 진동판의 중심부에서 외주방향으로의 휨강성, 전파속도, 탄성율, 내부손실등을 측정함으로써 방향에 따라 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 진동판의 중심을 지나는 선을 그었을 때 그선을 기준으로하여 대칭방향으로 발생하는 휨강성도 기존의 카본클로스 진동판은 방향에 따라 다르며 이것역시 분할진동의 원인이 되는데, 본 발명에서와 같이 방향성을 제거함으로써 상당부분 억제할 수가 있는 효과가 있다.

그리고, 유사클로스는 종래의 평직과는 달리 직조방식을 여러 가지로 조정할 수 있는데, 경사, 위사의 성분비나 섬유밀도등이 이에 속하며, 이러한 요소들의 조정에 의해 진동판의 물성과 그에따른 음질의 조정이 가능하다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (4)

1. 스피커용 진동판 제조방법에 있어서,

   원주를 특정각으로 분할하고 한 분할점에서 실을 출발시켜 임의의 크기의 호를 가지는 현을 만들어 다른 분할점으로 이동시키는 제 1 단계와,

   상기 최초로 실이 출발한 분할점에서 임의의 각도로 이동하여 같은 원주상에 있는 두 번째 분할점에서 제 1 단계와 같은 방법으로 두 번째 현을 만드는 제 2 단계와,

   상기 제 2 단계와 같은 현을 등간격으로 연속적으로 만들어 다수의 교차하는 현을 형성시키는 제 3 단계와,

   상기 다수의 현이 교차하면서 형성된 호와 그 크기가 다른 현을 만들고 이것을 다시 연속적으로 교차시켜나가면 원의 크기가 다른 또하나의 동심원상의 접선의 집합체가 만드는 제 4 단계와,

   상기 제 4 단계에 의해 유사직조가 완료되면 열성형으로 형상과 강도를 완성시키는 제 5 단계와,

   상기 유사직조상의 표면에 형성된 공기구멍을 메꾸는 제 6 단계와,

   상기 유사직조 성형품에서 불필요한 부분을 절단하는 제 7 단계와,

   상기 유사직조로 완성된 진동판 바디에 에지를 접착하여 진동판을 완성하는 제 8 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 스피커용 진동판 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유사직조의 원료로 사용하는 실은 카본화이바 또는 카본화이바 프리프레그를 원료로하여 사용한 것을 특징으로 하는 스피커용 진동판 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유사직조의 원료로 사용하는 실은 천연 또는 인조섬유를 사용한 것을 특징으로 하는 스피커용 진동판 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 스피커용 진동판은 유사직조방식으로 제조하는 진동판과 타 소재를 동시에 성형하거나 별도의 접착에 의해서 만들어진 복합소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 스피커용 진동판 제조방법.