KR20190097926A - 스피커용 공기 흡착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

표면에 탄소 및 유기 규소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제올라이트와 바인더로 이루어진 스피커용 공기 흡착제

Description

스피커용 공기 흡착제 및 이의 제조방법{AIR ADSORBING FOR LOUDSPEAKER SYSTEM AND METHOD FOR PREPARING SAME}
본 발명은 스피커용 공기 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분에 강하고 음향이 저항이 적은 스피커용 공기 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
작은 캐비닛을 가지는 소형의 스피커 시스템에서 저주파 음을 재생하는 것은 쉽지 않다. 이는 음향의 공진 공간으로 이용되는 작은 캐비닛의 공간 제약으로 인하여 음향이 저항을 받기 때문이다. 스피커 시스템에서 저주파 음 재생의 허용 한계치는 음향 저항의 크기, 즉 캐비닛의 공간 부피의 크기에 의존한다. 현재 많은 전자기기가 소형화되는 전자기기 시스템에서 저주파 음 재생을 위하여 스피커의 캐비닛 공간만을 크게 하는 것은 매우 어려운 문제다.
이러한 스피커의 작은 캐비닛 공간에서 저주파 음 재생의 한계와 관련된 문제를 해결하기 위하여 물리적으로 가스를 흡착하는 가스 흡착제가 스피커 캐비닛 안에 장착된 스피커 장치가 제안되었다. 가스 흡착제가 장착된 스피커 시스템에서 가스 흡착제에 가스의 물리적 흡착은 캐비닛의 부피를 증가시키는 것과 같은 역할을 한다. 그러므로 스피커 시스템에 가스 흡착제를 사용하면, 큰 캐비닛을 갖는 스피커에서 재생되는 저주파 음이 작은 캐비닛을 갖는 스피커에서도 얻어질 수 있다.
가스 흡착제로는 활성탄 (activated carbon), 제올라이트, 실리카 (SiO2), 알루미나 (Al2O3), 지르코니아 (ZrO2), 마그네시아 (MgO), 카본 나노튜브 (Carbon nanotube) 등의 많은 다공성 물질들이 제안되어 왔다. 이들 다공성 물질 중 활성탄과 제올라이트가 저주파 음을 재생하는데 있어 좋은 공기 흡착제로 알려져 있다.
유럽 공개특허 EP 2 003 92 A1에 의하면, 활성탄에 레진 바인더를 혼합하여 제조한 활성탄 과립을 공기 흡착제로 사용하였을 때 작은 캐비닛을 사용하였을 때 조차도 저주파 음을 재생할 수 있다고 기술하고 있다. 또한, 미국 공개특허 US 2013/0170687 A1은 규소 (Si)와 알루미늄 (Al) 질량비가 200 이상인 제올라이트가 공기 흡착제로 들어간 스피커 장치를 제시하고 있고, 또 다른 미국 특허 US 8,687,836 B2는 규소와 금속 (B, Al, Ti, Ge, Fe, Ga, rare earth metal)의 질량비가 200 보다 작은 제올라이트를 공기 흡착제로 기술하고 있다. 위 특허 문헌에서 제시된 공기 흡착제로서, 활성탄은 비 극성의 소수성 다공성 물질로 수분에 강한 장점이 있지만, 몇 가지 잠재적인 문제점을 가지고 있다. 활성탄은 기공의 크기가 작은 기공부터 큰 기공까지 너무 광범위하여 공기흡착이 일정하지 않을 수 있다. 또한, 활성탄은 전기적으로 전도성 물질이므로 스피커의 전자기 변환기 또는 다른 전자 부분들과 간섭을 일으킬 수 있다. 공기 흡착제로서 활성탄과 달리 일정한 크기의 기공을 갖는 제올라이트는 전기적으로 비전도성 물질이며 또한 스피커의 공진 공간의 확장을 위해 필수적인 질소에 대한 큰 흡착 용량을 가지고 있어 스피커의 저주파 음 재생을 위한 공기 흡착제로서 유리한 측면이 있다. 하지만, 알루미늄 이온이 포함된 제올라이트는 건조제로 사용될 만큼 친수성 다공성 물질로 수분에 매우 민감하여 공기중의 수분을 쉽게 흡착하여 공기 흡착제로서의 성능을 저하 시키는 문제점이 있다. 공기 흡착제로서 이러한 제올라이트의 문제점을 해결하기 위하여 수분에 상대적으로 덜 민감한 알루미늄 이온이 없거나 또는 매우 적게 포함된 고 실리카 제올라이트를 공기 흡착제로 제시하고 있지만 장기적으로 여전히 개선할 필요가 있다.
EP 2 003 92 A1 US 2013/0170687 A1 US 8,687,836 B2
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 친수성의 제올라이트 다공성 물질을 소수성의 제올라이트 다공성 물질로 변화시켜 수분에 강한 스피커용 공기 흡착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 소수성의 공기 흡착제를 과립화 하여 음향 저항성이 적은 공기 흡착제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면에 탄소 및 유기 규소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제올라이트와 바인더로 이루어진 스피커용 공기 흡착제가 제공된다.
상기 제올라이트는 규소(Si)/알루미늄(Al) 몰비가 300 이상인 고 실리카 제올라이트 일 수 있다.
상기 제올라이트 100 중량부에 대하여, 표면에 포함된 탄소는 1 내지 25 중량부 일 수 있다.
상기 제올라이트 100 중량부에 대하여, 표면에 포함된 유기 규소는 0.1 내지 8 중량부일 수 있다.
상기 바인더는 무기 바인더 단독 또는 무기 바인더와 유기 바인더가 함께 사용되는 것일 수 있다.
상기 무기 바인더가 단독으로 사용되는 경우, 상기 제올라이트 100 중량부에 대하여 상기 무기 바인더는 5 내지 15 중량부일 수 있다.
상기 무기 바인더와 유기 바인더가 함께 사용되는 경우, 유기 바인더는 주 바인더로, 무기 바인더는 보조바인더로 사용되며,
상기 제올라이트 100중량부에 대하여, 상기 유기 바인더는 2 내지 10 중량부이고, 상기 무기 바인더는 0.5 내지 5 중량부일 수 있다.
상기 무기 바인더와 유기 바인더가 함께 사용되는 경우, 유기 바인더는 주 바인더로, 무기 바인더는 보조바인더로 사용되며,
상기 제올라이트 100중량부에 대하여, 상기 유기 바인더는 2 내지 10 중량부이고,상기 무기 바인더는 0.5 내지 5 중량부일 수 있다.
상기 유기 바인더가 주 바인더로 사용되는 경우, 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 바인더와 유기 바인더가 함께 사용되는 경우, 무기 바인더는 주 바인더로, 유기 바인더는 보조 바인더로 사용되며,
상기 제올라이트 100 중량부에 대하여, 상기 무기 바인더는 3 내지 8 중량부이고, 상기 유기 바인더는 0.5 내지 3 중량부일 수 있다.
상기 유기 규소는 디메톡시디메틸실란(Dimethoxydimethylsilane), 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane), 에틸트리메톡시실란(Ethyltrimethoxysilane), 트리메틸메톡시실란(Trimethylmethoxysilane),　헥사 메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane), (3,3,3- 트리플루오로프로필)메틸디메톡시 실란((3,3,3trifluoropropyl)methyldimethoxysilane), (3,3,3-트리플루오로프로필) 트리메톡시실란((3,3,3-trifluoropropyl)trimethoxysilane) 및 옥틸트리메톡시실란(Octyl trimethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 무기 바인더는 벤토나이트(Bentonite), 일라이트(Ilite) 및 몬모릴로나이트(Montmorilonite)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 유기 바인더는 분자량이 10,000 내지 1,000,000의 폴리 아크릴산 (Poly(acrylic acid))일 수 있다.
상기 첨가제는 암모니아수, (CH3)4NOH2SiO2, NH4F, 녹말(Starch), (CH3)4NOH 및 (CH3CH2CH2)4NOH로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따라, (a) 규소(Si)/알루미늄(Al) 몰비가 300 이상인 고 실리카 제올라이트의 표면을 탄소 또는 유리 규소로 처리하여 제올라이트 분말을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 표면 처리된 제올라이트 분말, 바인더 및 물을 혼합하여 과립화 한 후 소성하는 단계;를 포함하는, 스피커용 공기 흡착제 제조방법이 제공된다.
상기 (a) 단계는 고 실리카 제올라이트와 설탕 수용액을 혼합하여 수열처리 한 후 건조 시켜 탄소로 표면이 처리된 제올라이트 분말을 제조하는 것일 수 있다.
상기 고 실리카 제올라이트와 설탕의 중량비는 1:0.01 내지 1:1.0일 수 있다.
상기 수열처리는 150℃ 내지 220℃ 온도에서, 2 시간 내지 20시간 동안 수행하는 것일 수 있다.
상기 수열처리 후 얻어진 물질은 150℃ 내지 300℃에서 소성되는 것일 수 있다.
상기 (a) 단계는 고 실리카 제올라이트와 유기 규소를 혼합하여 열처리하여, 유기 규소로 표면이 처리된 처리된 제올라이트 분말을 제조하는 것일 수 있다.
상기 고 실리카 제올라이트 100 중량부에 대하여, 상기 유기 규소는 0.1 내지 8 중량부일 수 있다.
상기 열처리 온도는 100℃ 내지 200℃일 수 있다.
상기 (b) 단계에서 물은 고 실리카 제올라이트 중량의 1 내지 2배 사용되는 것일 수 있다.
상기 (b) 단계에서 제조된 과립의 크기는 0.1 내지 1.0 mm일 수 있다.
상기 (b) 단계에서 바인더가 유기 바인더 및 무기 바인더를 포함하는 경우, 소성 온도는 140 내지 240℃이고, 무기 바인더만 포함하는 경우 소성온도는 400 내지 1000℃일 수 있다.
본 발명에 따른 스피커용 공기 흡착제는 수분에 민감한 친수성 제올라이트를 탄소 입자 및/또는 유기 규소로 제올라이트 표면을 처리 함으로써, 수분에 강한 소수성 제올라이트를 제공할 수 있고, 장기적으로 성능이 우수한 공기 흡착제로 사용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 제올라이트 분말을 유기 및 무기 바인더로 일정 크기로 과립화 함으로써, 음향 저항성이 적은 공기 흡착제를 제조할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 제조예 1에서 사용한 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트의 전자 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제조예 1에서 제조한 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트의 표면에 탄소 침착된 것을 보여주는 전자 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제조예 2에서 제조한 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트의 표면에 탄소 침착된 것을 보여주는 전자 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에서 제조한 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 측정한 음압을 나타낸 것이다. 점선은 시료를 넣은 상태에서, 실선은 빈 스피커에 대한 음압을 측정한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5에서 제조한 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 측정한 음압을 나타낸 것이다. 점선은 시료를 넣은 상태에서, 실선은 빈 스피커에 대한 음압을 측정한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커용 공기 흡착제 제조방법의 순서도를 간략히 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서상에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서, 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커용 공기 흡착제 제조방법의 순서도이다. 도6을 참조하면, 본 발명의 스피커용 공기 흡착제 제조방법은 (a) 규소(Si)/알루미늄(Al) 몰비가 300 이상인 고 실리카 제올라이트의 표면을 탄소 또는 유리 규소로 처리하여 제올라이트 분말을 제조하는 단계(S100) 및 (b) 상기 표면 처리된 제올라이트 분말, 바인더 및 물을 혼합하여 과립화 한 후 소성하는 단계 (S200)를 포함한다.
본 발명의 상기 단계 (a) 에서 제올라이트 표면 처리는 봉인된 테플론 용기에서 수열처리 또는 열처리 함으로서 달성될 수 있다. 제올라이트는 알루미늄의 양이 매우 적게 포함된 Si/Al 몰비가 300 이상인 고 실리카 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하고, MFI 또는 MEL 구조를 갖는 제올라이트를 사용하는 것이 좋다.
상기 단계 (a)에서 탄소 입자로 표면 처리된 제올라이트는 제올라이트가 포함된 설탕 수용액을 일정 온도에서 수열처리 한 후 건조하면 얻어진다. 이때 제올라이트과 설탕의 양을 조절하는 것이 중요하다. 제올라아트와 설탕의 중량 비는 1:0.01 ~ 1이 되도록 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1:0.1 ~ 0.4가 되도록 하는 것이 좋다. 설탕의 양이 너무 적으면 소수성 성능이 떨어지고 너무 많으면 탄소의 여러 문제점을 야기 할 수 있다. 수열처리는 150℃ 내지 220℃에서 2시간 내지 20시간 가열하는 것이 바람직하다. 온도가 150℃ 보다 낮거나 처리 시간이 2시간 보다 적으면 설탕의 탄소화가 잘 이루어 지지 않는다. 수열 처리된 제올라이트는 150℃ 내지 300℃에서 소성 시키는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 200℃ 내지 250℃에서 소성하는 것이 좋다. 소성 온도가 낮으면 친수성 불순물이 포함될 수 있고 300℃ 이상이면 탄소가 연소될 수 있다.
상기 단계 (a)에서 유기 규소로 표면 처리된 제올라이트의 경우에는 일정량의 유기 규소를 제올라이트와 혼합한 다음 봉인 한 후 열처리 하여 얻을 수 있다. 유기 규소의 양은 제올라이트 대비 0.1 내지 8 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량부가 적당하다. 유기 규소의 양이 너무 적으면 표면 처리된 제올라이트의 소소성 성능이 떨어지고 너무 많으면 불순물로 존재할 수 있다. 열처리 온도는 유기 규소의 끊는점 근처에서 열처리하는 것이 좋은데, 100℃ 내지 200℃에서 처리하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 120℃ 내지 150℃에서 열처리하는 것이 좋다. 열처리 온도가 100℃보다 낮으면 유기 규소의 기화가 잘 이루어지지 않아 제올라이트 표면처리가 잘되지 않는다. 유기 규소는 유기 규소는 디메톡시디메틸실란(Dimethoxydimethylsilane), 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane), 에틸트리메톡시실란(Ethyltrimethoxysilane), 트리메틸메톡시실란(Trimethylmethoxysilane),　헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane),(3,3,3-트리플루오로프로필)메틸디메톡시실란((3,3,3trifluoropropyl)methyldimethoxysilane), (3,3,3- 트리 플루오로 프로필) 트리 메 톡시 실란 ((3,3,3-trifluoropropyl)trimethoxysilane) 및 옥틸트리메톡시실란(Octyl trimethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 단계 (b)에서는 단계 (a)에서 얻어진 표면 처리된 제올라이트 분말을 유기 및 무기 바인더, 물, 그리고 첨가제를 혼합하여 반죽을 하고 건조하여 잘게 부순 후 채로 걸러 과립화하고 소성하는 과정을 포함할 수 있다. 제올라이트 분말을 과립화하기 위해서는 바인더, 물, 그리고 첨가제의 함량을 조절하는 것이 매우 중요하다.
유기 바인더를 주 바인더로, 무기 바인더를 보조 바인더로 사용하는 경우에, 유기 바인더는 제올라이트 100 중량부 대비 2 내지 10 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 내지 5 중량부가 좋다. 유기 바인더가 2 중량부 보다 적으면 과립이 잘 만들어 지지 않고, 10 중량부 보다 많으면 공기 흡착 성능이 떨어진다. 보조 바인더로서 무기 바인더는 0.5 내지 5 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량부가 좋다. 물은 제올라이트 대비 중량비로 1 내지 2배 첨가하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.3배 첨가하는 것이 좋다. 물량이 너무 적으면 반죽이 잘 만들어 지지 않고, 너무 많으면 반죽을 건조 할 때 유기 바인더와 제올라이트의 층 분리가 일어날 수 있다. 유기 바인더의 점성을 강화하기 위한 첨가제의 함량은 100 중량부 대비 0.1 내지 2 중량부가 적당하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1 중량부를 사용하는 것이 좋다. 첨가제의 양이 너무 적으면 유기 바인더의 점성 강화 효과가 없고, 너무 많으면 점성 효과가 떨어진다.
무기 바인더를 주 바인더로, 유기 바인더를 보조 바인더로 사용하는 경우에, 무기 바인더는 제올라이트 100 중량부 대비 3 내지 8 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4 내지 6 중량부가 좋다. 무기 바인더가 3 중량부 보다 적으면 과립이 잘 만들어 지지 않고, 8 중량부 보다 많으면 공기 흡착 성능이 떨어진다. 보조 바인더로서 유기 바인더는 0.5 내지 3 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 2 중량부가 좋다. 물의 양은 상기 주 바인더로 유기 바인더를 사용하는 경우와 동일하고, 첨가제는 필요하지 않다.
제올라이트 바인더로 무기 바인더만을 사용하는 경우에, 무기 바인더는 제올라이트 100 중량부 대비 5 내지 15 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7 내지 10 중량부가 좋다. 무기 바인더가 5 중량부 보다 적으면 과립이 잘 만들어 지지 않고, 15 중량부 보다 많으면 공기 흡착 성능이 떨어진다. 물의 양은 상기 주 바인더로 유기 바인더를 사용하는 경우와 동일하고, 첨가제는 필요하지 않다.
본 발명의 상기 단계 (b)에서 제조된 과립의 크기는 0.1 내지 1.0 mm가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.6 mm가 적당하다. 과립의 크기가 너무 작으면 스피커 안에서 분진이 되어 스피커에 손상을 입히고, 너무 크면 최상의 음향 성능이 나오지 않는다.
본 발명의 상기 단계 (b)에서 제조된 과립의 소성 온도는, 유기 및 무기 바인더를 혼합하여 사용했을 경우에는 바람직하게는, 140 내지 240℃, 더욱 바람직하게는 180 내지 200℃에서 1시간 동안 소성 한다. 소성 온도가 140℃ 보다 낮으면 유기 바인더의 경화가 잘 되지 않을 수 있고, 240℃를 넘으면 유기 바인더가 손상되어 바인더의 기능을 상실할 수 있다. 반면에, 무기 바인더만을 사용했을 경우에는, 바람직하게는, 400 내지 1000℃, 더욱 바람직하게는 600 내지 800℃에서 1시간 동안 소성 한다. 소성 온도가 400℃ 보다 낮으면 제올라이트 과립의 강도가 낮아서 과립이 잘 부서지고, 1000℃를 넘으면 제올라이트의 구조가 손상되어 제올라이트 본래의 기능을 상실할 수 있다.
본 발명의 상기 단계 (b)에서, 유기 바인더는 분자량이 10,000 내지 1,000,000의 폴리 아크릴산 (Poly(acrylic acid))을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 150,000 내지 300,000의 폴리 아크릴산을 사용하는 것이 좋다. 분자량이 10,000 보다 작으면 점성이 떨어지고, 분자량이 1,000,000을 넘으면 제올라이트 기공을 막을 수 있다.
본 발명의 상기 단계 (b)에서, 무기 바인더는 벤토나이트(Bentonite), 일라이트(Ilite) 및 몬모릴로나이트(Montmorilonite)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 단계 (b)에서, 첨가제는 암모니아수, (CH3)4NOH2SiO2, NH4F, 녹말(Starch), (CH3)4NOH, (CH3CH2CH2)4NOH로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 사용한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 실시예를 들어 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가지는 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
제조예 1-탄소로 표면이 처리된 제올라이트 분말을 제조
폴리에틸렌 용기 내에서 4 g의 설탕을 40g의 증류수에 용해시키고, 여기에 20 g의 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트를 서서히 첨가하여 2 시간 동안 교반하였다. 이것을 테플론 반응기에 옮기고 봉인한 다음, 190℃의 전기오븐에서 15 시간 동안 가열 하였다. 반응 후 생성된 고체분말은 증류수로 여러 번 세척하여 걸러서 110℃에서 2 시간 건조한 다음 200℃에서 다시 1시간 건조하여 탄소로 표면이 처리된 제올라이트 분말을 제조하였다.
도 1은 제조예 1에서 사용한 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트의 전자 현미경 사진을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 제조예 1에서 제조한 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트의 표면에 탄소 침착된 것을 보여주는 전자 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 1 및 도2를 참조하면, 건조된 고체분말을 SEM 분석결과 ZSM-5 결정에 탄소 입자들이 균일하게 침착 되어 있음을 확인하였다. 또한 건조된 고체분말에 대한 수분흡착 실험 결과 본래의 ZSM-5 제올라이트 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여줌을 확인하였다.
제조예 2- 탄소로 표면이 처리된 제올라이트 분말을 제조
설탕 8 g, 증류수 40 g, 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트 20 g을 사용하여 제조예 1에서와 동일한 방법으로 고체분말을 제조하였다.
도 3은 본 발명의 제조예 2에서 제조한 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트의 표면에 탄소 침착된 것을 보여주는 전자 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면 건조된 고체분말을 SEM 분석결과 ZSM-5 결정에 탄소 입자들이 균일하게 침착 되어 있음을 확인하였다. 또한 건조된 고체분말에 대한 수분흡착 실험 결과 본래의 ZSM-5 제올라이트 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여줌을 확인하였다.
제조예 3 - 유기 규소로 표면이 처리된 제올라이트 분말을 제조
500 ml 테플론 반응기에 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane), 2 g과 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트 40 g을 넣고 잘 혼합한 다음 테플론 용기를 봉인한다. 이것을 110℃의 전기 오븐에서 2 시간 동안 가열 한 다음 상온에서 2시간 동안 물리 흡착된 유기 규소 분자를 제거한 후 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane)이 처리된 고 실리카 ZSM-5 제올라이트 고체 분말을 제조하였다. 얻어진 고체분말에 대한 수분흡착 실험 결과 본래의 ZSM-5 제올라이트 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여줌을 확인하였다.
제조예 4- 유기 규소로 표면이 처리된 제올라이트 분말을 제조
500 ml 테플론 반응기에 Dimethoxydimethylsilane 2 g과 고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트 40 g을 넣고 제조예 3에서와 동일한 방법으로 고체분말을 제조하였다. 얻어진 고체분말에 대한 수분흡착 실험 결과 본래의 ZSM-5 제올라이트 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여줌을 확인하였다.
아래 표1에 실시예 1~4에서 수행된 수분흡착 실험 결과를 나타내었다.
표면처리된 제올라이트 분말의 수분흡착 실험결과
Sample ZSM-5 (Si/Al=750) 제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4
흡습율
(중량%)		 10.0 5.9 6.1 6.2 6.0
실험조건: 33℃, 95% 습도, 24 시간 방치 후 1시간 상온에서 건조
비교예 1
고 실리카 ZSM-5 (Si/Al=750) 제올라이트 분말 10 g과 벤토나이트 0.1 g을 막자 사발에 넣고 혼합한다. 여기에 3.5 중량% 아크릴 산 수용액 10 g을 넣고 균일하게 반죽이 되도록 저어준다. 이것을 40℃의 전기 오븐에서 건조하여 분쇄하고 채로 쳐서 일정크기의 과립을 제조하고, 마지막으로 180℃에서 1 시간 동안 열처리 하였다.
실시예 1
제조예 1에서 제조된 고체분말 10 g과 벤토나이트 0.1 g, 3.5 중량% 아크릴 산 수용액 10 g(아크릴산 0.35g 및 물 9.65g)을 사용하여 비교예 1에서와 동일한 방법으로 제올라이트 과립을 제조하였다. 제조된 제올라이트 과립에 대한 수분흡착 실험을 수행한 결과 표면처리가 되지 않은 제올라이트 과립 (비교예 1) 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여 주었다. 또한, 제조된 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 음압을 측정한 결과 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
실시예 2
제조예 2에서 제조된 고체분말 10 g과 벤토나이트 0.53 g, 1.0 중량% 아크릴 산 수용액 10 g(아크릴산 0.35g 및 물 9.65g)을 사용하여 비교예 1에서와 동일한 방법으로 제올라이트 과립을 제조하였다. 제조된 제올라이트 과립에 대한 수분흡착 실험을 수행한 결과 표면처리가 되지 않은 제올라이트 과립 (비교예 1) 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여 주었다. 또한, 제조된 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 음압을 측정한 결과 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
실시예 3
제조예 1에서 제조된 고체분말 10 g과 10 중량% NH4F 수용액 1.0 g, 3.5 중량% 아크릴 산 수용액 10 g을 사용하여 비교예 1에서와 동일한 방법으로 제올라이트 과립을 제조하였다. 도 4는 본 발명의 실시예 3에서 제조한 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 측정한 음압을 나타낸 것이다. 점선은 시료를 넣은 상태에서, 실선은 빈 스피커에 대한 음압을 측정한 것이다. 도 4를 참조하면, 실시예 3에 따라 제조된 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 음압을 측정한 결과 시료를 첨가한 점선이 시료를 첨가하지 않고 측정한 실선보다 같은 주파수(Hz, 대략 800 Hz 이하)에서 높은 음압(SPL, dB)을 보이고 있으며, 효과가 없으면 점선이나 실선이 일치하게 된다.
실시예 4
제조예 4에서 제조된 고체분말 10 g과 17.5 중량% (CH3)4NOH2SiO2 수용액 1.0 g, 3.5 중량% 아크릴 산 수용액 10 g, 증류수 2 g을 사용하여 비교예 1에서와 동일한 방법으로 제올라이트 과립을 제조하였다. 제조된 제올라이트 과립에 대한 수분흡착 실험을 수행한 결과 표면처리가 되지 않은 제올라이트 과립 (비교예 1) 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여 주었다. 또한, 제조된 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 음압을 측정한 결과 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
실시예 5
제조예 4에서 제조된 고체분말 10 g과 벤토나이트 0.53 g, 1.0 중량% 아크릴 산 수용액 10 g, 증류수 2 g을 사용하여 비교예 1에서와 동일한 방법으로 제올라이트 과립을 제조하였다. 제조된 제올라이트 과립에 대한 수분흡착 실험을 수행한 결과 표면처리가 되지 않은 제올라이트 과립 (비교예 1) 보다 수분에 더 강한 소수성 성능을 보여 주었다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예 5에서 제조한 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 측정한 음압을 나타낸 것이다. 점선은 시료를 넣은 상태에서, 실선은 빈 스피커에 대한 음압을 측정한 것이다. 도 5를 참조하면 실시예 5에 따라 제조된 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 음압을 측정한 결과 시료를 첨가한 점선이 시료를 첨가하지 않고 측정한 실선보다 같은 주파수(Hz, 대략 800 Hz 이하)에서 높은 음압(SPL, dB)을 보이고 있으며, 효과가 없으면 점선이나 실선이 일치하게 된다.
아래 표2에 실시예 1, 2, 4, 5 에서 수행된 수분흡착 실험 결과를 나타내었다.
표면처리된 제올라이트 분말의 수분흡착 실험결과
Sample 비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 4 실시예 5
흡습율
(중량%)		 7.1 3.5 3.0 2.7 3.5
실험조건: 33℃, 95% 습도, 24 시간 방치 후 11 시간 상온에서 건조
실시예 6
제조예 4에서 제조된 고체분말 10 g과 벤토나이트 1.1 g과 증류수 14 g을 사용하고 과립의 열처리 온도가 800℃인 것을 제외하고 비교예 1에서와 동일한 방법으로 제올라이트 과립을 제조하였다. 제조된 제올라이트 과립을 스피커에 넣고 음압을 측정한 결과 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 이래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (24)

  1. 표면에 탄소 및 유기 규소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제올라이트와 바인더로 이루어진 스피커용 공기 흡착제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트는 규소(Si)/알루미늄(Al) 몰비가 300 이상인 고 실리카 제올라이트인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트 100 중량부에 대하여, 표면에 포함된 탄소는 1 내지 25 중량부인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트 100 중량부에 대하여, 표면에 포함된 유기 규소는 0.1 내지 8 중량부인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 무기 바인더 단독 또는 무기 바인더와 유기 바인더가 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무기 바인더가 단독으로 사용되는 경우, 상기 제올라이트 100 중량부에 대하여 상기 무기 바인더는 5 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 무기 바인더와 유기 바인더가 함께 사용되는 경우, 유기 바인더는 주 바인더로, 무기 바인더는 보조바인더로 사용되며,
    상기 제올라이트 100중량부에 대하여, 상기 유기 바인더는 2 내지 10 중량부이고, 상기 무기 바인더는 0.5 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기 바인더가 주 바인더로 사용되는 경우, 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 무기 바인더와 유기 바인더가 함께 사용되는 경우, 무기 바인더는 주 바인더로, 유기 바인더는 보조 바인더로 사용되며,
    상기 제올라이트 100 중량부에 대하여, 상기 무기 바인더는 3 내지 8 중량부이고, 상기 유기 바인더는 0.5 내지 3 중량부인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유기 규소는 디메톡시디메틸실란(Dimethoxydimethylsilane), 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane), 에틸트리메톡시실란(Ethyltrimethoxysilane), 트리메틸메톡시실란(Trimethylmethoxysilane),　헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane), (3,3,3- 트리플루오로프로필)메틸디메톡시실란 ((3,3,3trifluoropropyl)methyldimethoxysilane), (3,3,3- 트리플루오로프로필) 트리메톡시실란 ((3,3,3-trifluoropropyl)trimethoxysilane) 및 옥틸트리메톡시실란(Octyl trimethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 무기 바인더는 벤토나이트(Bentonite), 일라이트(Ilite) 및 몬모릴로나이트(Montmorilonite)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 유기 바인더는 분자량이 10,000 내지 1,000,000의 폴리 아크릴산 (Poly(acrylic acid))인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 첨가제는 암모니아수, (CH3)4NOH2SiO2, NH4F, 녹말(Starch), (CH3)4NOH 및 (CH3CH2CH2)4NOH로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스피커용 공기 흡착제.
  14. (a) 규소(Si)/알루미늄(Al) 몰비가 300 이상인 고 실리카 제올라이트의 표면을 탄소 또는 유리 규소로 처리하여 제올라이트 분말을 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 표면 처리된 제올라이트 분말, 바인더 및 물을 혼합하여 과립화 한 후 소성하는 단계;를 포함하는, 스피커용 공기 흡착제 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 고 실리카 제올라이트와 설탕 수용액을 혼합하여 수열처리 한 후 건조 시켜 탄소로 표면이 처리된 제올라이트 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 고 실리카 제올라이트와 설탕의 중량비는 1:0.01 내지 1:1.0인 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 수열처리는 150℃ 내지 220℃ 온도에서, 2 시간 내지 20시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 수열처리 후 얻어진 물질은 150℃ 내지 300℃에서 건조되는 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 고 실리카 제올라이트와 유기 규소를 혼합하여 열처리하여, 유기 규소로 표면이 처리된 처리된 제올라이트 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 고 실리카 제올라이트 100 중량부에 대하여, 상기 유기 규소는 0.1 내지 8 중량부 인 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 열처리 온도는 100℃ 내지 200℃인 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 물은 고 실리카 제올라이트 중량의 1 내지 2배 사용되는 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 제조된 과립의 크기는 0.1 내지 1.0 mm인 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 바인더가 유기 바인더 및 무기 바인더를 포함하는 경우, 소성 온도는 140 내지 240℃이고, 무기 바인더만 포함하는 경우 소성온도는 400 내지 1000℃인 것을 특징으로 하는, 스피커용 공기 흡착제의 제조방법.
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