KR960009000B1 - 음향 재료 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]

음향 재료

[도면의 간단한 설명]

제1도는 파라핀계 왁스를 함유한 고탄성율 폴리에틸렌 섬유의 플라즈마 처리 유무에 대한 진동판의 재생주파수 특성의 차이를 나타내는 특성도.

제2도는 2차 고조파 왜곡의 주파수 특성이 차이를 나타내는 특성도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 스피커의 진도판 등에 사용되는 음향 재료에 관한 것으로 특히 고탄성율을 가지는 폴리에틸렌 연신물을 주체로 하는 음향 재료의 내부손실 개선에 관한 것이다.

[배경기술]

예컨데 스피이커의 진동판 등에 사용되는 음향 재료에는 재생 주파대역 확대를 도모하기 위해 밀도가 적은 것, 탄성율이 큰 것, 따라서 종파전파 속도가 큰 것, 내부손실이 큰 것 등이 요구되고 탄소섬유나 아라미드 섬유, 유리섬유, 폴리올레핀계 수지섬유 등, 각종 섬유를 강화재로 하는 이른바 복합 진동판 개발, 실용화가 진행되고 있다.

그중에서도 피브릴상 결정성장법, 겔방사-초연신법, 용융연신 배향법 등에 의해 작성되는 고탄성을 폴리에틸렌 연신물은 밀도가 작고 종파전파 속도가 큰데서 음향 재료로서 적합한 재료라 생각되며, 예컨대 특개소 58-182994호 공보에는 종파전파 속도가 4000m/sec 이상의 폴리에틸렌 섬유를 음향 재료로서 사용하는 것이 개시되어 있다.

그런데 상술한 고탄성율 폴레에틸렌 섬유는 표 1에 그 물성을 나타내는 바와 같이 어느것도 탄성율(영율)의 점에서는 알루미늄에 필적하는 큰 값을 가지지만 폴리에스테르에 비하면 내부손실(tanδ)이 부족하며 그대로 음향 재료, 특히 스피이커 진동판 재료로서 사용하는데는 문제를 남기고 있는 것이 현상이다.

그래서 본 발명은 상술한 종래의 설정에 비추어 제안된 것이고 고탄성율 폴리에틸렌 연신물이 가지는 고탄성율을 손상하는 일이 없이 내부손실의 개선을 꾀하며 예컨데 진동판에 사용한 경우에 분할 진동으로 생기는 주파수 특성의 변동(산이나 골짜기의 발생)이나 고주파 왜곡이 적은 음향 재료를 제공함을 목적으로 하는 것이다.

[발명의 개시]

본 발명자 등은 고탄성율을 가지는 고탄성율 폴리에틸렌 연신물의 내부손실 개선을 목적으로 하여 예의 연구를 거듭한 결과, 파라핀계 왁스를 가습제로서 함유한 고탄성율 폴리에틸렌 연신물을 플라즈마 처리하는 것이 유효하다는 지견을 얻는데 이르렀다.

본 발명의 음향 재료는 이러한 지견에 따라 완성된 것이고 에컨데 용응연신 배합 등에 의해 얻어지는 파라핀계 왁스를 1 내지 5중량% 함유한 고탄성율 폴리에틸렌 연신물을 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 것이며, 게다가 바람직하게는 상기 고탄성율 폴리에틸렌 연신물중에 함유된 파라핀계 왁스가 적어도 일부가 비등 n-헥산으로 추출되지 않는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 음향 재료에서 그 주체가 되는 폴리에틸렌 연신물은 에틸렌 혹은 에틸렌과 소량의 다른 α-올레핀, 예컨데 프로필렌, 1-부덴, 4-메칠-1-펜텐 또는 1-헥센 등을 저압 중합한 것으로 초연신으로 폴리에틸렌의 분자사슬을 고도로 배향시켜 고탄성율(예컨데 인장 탄성율(초기)이 30GPa 이상, 바람직하게는 50GPa 이상, 예컨데 파단연신이 6% 이하, 바람직하게는 4% 이하)을 부여한 것이다. 특히 데카린 용매 135℃에서의 극한 점도(η)가 5ddl/g 이상, 바람직하게는 7-3d/g의 초 고분자량 폴리에틸렌으로 작성한 폴리에틸렌 연신물은 고온에서의 인장 탄성율을 유지율이나 인장강도 유지율에도 뛰어나는 등의 이점을 가지는데서 썩 적합하다 하겠다.

여기서 상기 폴리에틸렌 연신물은 연신물내에 파라핀계 왁스를 포함하고 있는것이 필요하기 때문에, 이른바 용융연신 배향법에 의해 작성된 폴리에틸렌 연신물임이 바람직하다. 이 용융연신 배향법은 예컨데 특개소 59-187614호 공보 등에 상세하지만 상술한 초 고분자량 폴리에틸렌과 파라핀계 왁스의 혼합물을 190∼280℃의 온도로 스크류우 압출기로 용융혼련하며, 210∼300℃의 다이에서 미연신물을 압출하고 적어도 1을 넘는 드래프트를 건후 냉각 고화하며, 이어서 60∼140℃의 온도로 적어도 3배 이상의 연신비로 연신하는 방법이다.

사용되는 파라핀계 왁스는 포화 지방족 탄화수소 화합물을 주체로 하는 것으로 분자량 2000 이하 융점 70∼120℃ 정도의 것이 바람직하다. 구체적으로는 도코산, 트리코산, 테트라코산, 트리아콘탄 등의 탄소수 22 이상의 n-알칸 혹은 이들을 주성분으로 한 저급 n-알칸 등과의 혼합물, 석유에서 분리 정제된 파라핀왁스, 에틸렌 혹은 에틸렌과 다른 α-올레핀을 공중합체의 얻어지는 저 분자량 중합체인 중, 저압법 폴리에틸렌 왁스, 고압법 폴리에틸렌 왁스, 에틸렌 공중합·왁스, 혹은 중, 저압법 폴리에틸렌, 고압 폴리에틸렌등의 폴리에틸렌을 열감성 등으로 분자량을 저하시킨 왁스 및 그들 왁스의 산화물 혹은 말레인산 변성물 등 산화 왁스, 발레인산 변성왁스 등이다.

상술한 파라핀계 왁스는 적어도 그 일부가 상술한 폴리에틸렌 연신물에 함유되고 물리화학적 처리로 가습제로서의 기능을 완수하지만 그 처리방법으로서는 플라즈마 처리법이 채용된다.

플라즈마 처리법은 유기화합물(여기에서는 파라핀계 왁스)을 플라즈마 가스 존재하에서 글로우 방전을 행하여 그 여기 화합물을 폴리에틸렌 연신물에 변성후 함유시킨든지 혹은 중합시키는 방법이다. 플라즈마 처리에 즈음해서는 인가전압, 기체 압력 등은 통상의 범위에 설정하면 좋고 플라즈마의 종류는 불문한다.

또한 이 플라즈마 처리법을 실시함에 따라 폴리에틸렌 연신물의 표면성이 개선되고 특히 접착성이 향상된다. 따라서 예컨데 다른 재료와 복합화하여 음향 재료로 할 경우에 유리하다.

게다가 상기 플라즈마 처리후에 상기 폴리에틸렌 연신물에 잔존하는 파라핀계 왁스 잔존량은 1 내지 5중량%로 하는 것이 바람직하다. 이는 파라핀계 왁스 잔존량이 1중량% 미만에서는 가습효과가 부족하여 5중량%를 넘으면 영율의 저하가 문제가 되게 된다.

용융연신 배향법에 의해 작성된 폴리에틸렌 연신물에는 연신물안에 파라핀계 왁스가 사용하고 있고 이를 플라즈마 처리하면 가습제로서의 역할을 완수하며 내부손실이 증대한다.

이때, 폴리에틸렌 연신물 자체는 아무런 물성이 손상되는 일이 없이 고탄성율, 저밀도에 의한 고종파 전파 속도가 유지된다.

더구나 플라즈마 처리로 연신물안에 잔존하는 파라핀계 왁스의 모두가 변성되든지 혹은 폴리에틸렌 연신물에 중합하는 것이 아니고, 변성 혹은 중합은 폴리-에틸렌 연신물 표면 10 내지 30Å 정도의 영역에서만 일어나며, 연신물 내부 왁스는 반응함 없이 그대로 존재하는 것으로 추정된다. 다만 파라핀계 왁스가 변성되어 잔류했거나 혹은 중합한 폴리에틸렌 연신물 표면은 치밀도가 높으므로 연신물 내부에 존재하는 왁스가 표면에 석출하는 일도 없다.

따라서 본 발명의 음향 재료를 에컨데 스피이커 진동판에 사용하면 분할 진동으로 생기는 주파수 특성의 변동을 억제할 수 있으며, 또한 고주파 왜곡의 감소나 과도 특성의 개선을 꾀하는 일이 가능하다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명을 구체적인 실험 결과에 따라 설명하겠다.

[폴레이텔렌 섬유의 준비]

초 고분자 폴리에틸렌(데카린 용매 135℃에서의 극한 점도[η]=8.20d/g)과 파라핀 왁스(융점 60℃, 분자량=60)와의 25 : 75 혼합물을 다음 조건하에서 융방사 연신을 행했다.

즉 먼저 초 고분자량 폴리에틸렌 분말과 파라핀 왁스의 분쇄품을 혼합후, 20 mmΨ, L/D=20의 스크류우압출기를 사용하여 수저온도 190℃로 용융혼련을 했다. 이어 그 용융물을 오리피스 지름이 1mm의 다이에서 밀어 내고 에어갭 10cm에서 20℃의 냉수로 고화시켰다. 이때 냉각 고화한 섬유 지름이 0.50mm가 되도록 드래프트를 했다. 따라서 드래프트비는 2이다. 게다가 여기서 드래프트란 스크류우 압출기에서 밀어내어진 용융물에서의 연신을 의미하며 용융물을 끌어 떨어뜨리는 것을 말한다. 또한 드래프트비란 다이오리피스 지름과 냉각 고화한 섬유 지름의 비이다.

게다가 계속 한쌍의 고데트 로올을 사용하여 n-데칸을 열 매체로 한 연신조(조내온도=130℃, 조의 길이=40cm)로 연신을 하였다.

최후에 연신물을 n-헥산으로 처리하여 잔류하는 파라핀 왁스량을 조정했다.

[플라즈마 처리에 의한 파라핀 왁스 고정화의 확인]

상술한 방법에 따라 6중량% 및 2.5중량%의 파라핀 왁스를 포함하는 폴리에틸렌 섬유(시료 1 및 시료 2)를 준비하고 플라즈마 전후의 n-헥산에 의한 추출량으로 파라핀 왁스의 일부가 플라즈마 처리로 고정화된 것을 확인했다.

플라즈마 처리는 아르곤 플라즈마, 기체 압력 0.04Torr, 100mA, 240V의 조건으로 행하였다.

또한 파라핀 왁스의 추출은 속슬레 추출기를 사용하여 n-헥산으로 24시간 행하였다.

플라즈마 처리 전후의 잔존 파라핀 왁스량을 표 2에 나타낸다.

이 표 2로 명백하듯이 플라즈마 중합후에 상기 n-헥산으로 추출되지 않는 왁스가 섬유내에 50%정도 잔존하고 있으며 따라서 플라즈마 처리에 의해 왁스 일부가 폴리에틸렌 섬유로 고정한 것이 확인되었다.

[가습 효과의 확인]

플라즈마 처리를 행한 폴리에틸렌 섬유(시료 1, 시료2) 및 플라즈마 처리를 행하지 않는 폴리에틸렌 섬유(비교 시료)를 사용하여 에폭시 수지에 의한 일방향의 복합을 행하여 그 복합체의 물성을 진동 리이드법으로 측정하여 비교했다. 또한 복합 조건은 하기와 같다.

복합 조건

폴리에틸렌 섬유 : 1000데니어

200필라멘트

에폭시 수지 : 동도 화성사제, YD128

경화제 : 시코쿠 화성사제, 2E4MZ

결과를 표 3에 나타낸다.

이 표 3에서 본 발명을 적용한 섬유(시료 1, 시료 2)의 복합제는 내부손실(tanδ)이 크고, 음향 재료 특히 진동판 재료에 충분히 적합하다는 것이 확인되었다. 게다가 본 발명은 음향 재료의 제공을 목적으로 하는 것이므로 여기서는 폴리에틸렌 섬유 단체의 평가가 아니고 복합체로서의 평가를 행하여 섬유 효과를 확인했다.

[진동판으로서의 평가]

플라즈마 처리를 행한 폴리에틸렌 섬유(시료 2) 및 플라즈마 처리를 행하지 않는 폴리에틸렌 섬유(비교시료)를 사용하여 하기의 복합 조건으로 구경 16cm의 전범위 스피이커 유니트의 진동판을 준비하여 재생 주파수 특성 및 2차 고조파 왜곡의 주파수 특성을 측정했다.

복합 조건

폴리에틸렌 섬유 : 1000데니어

200필라멘트(150g/m의 평직포로써 사용)

에폭시 수지 : 동도 화성사제, YD128

경화제 : 시코쿠 화성사제, 2E4MZ

결과를 제1도 및 제2도에 나타낸다. 또한 이들 도면에 있어서, 선(ⅰ)은 플라즈마 중합을 행한 폴리에틸렌 섬유를 사용한 진동판 특성을 나타내며 선(ⅱ)은 플라즈마 중합을 행하고 있지 않는 폴리에틸렌 섬유를 사용한 진동판 특성을 나타내고 있다.

그 결과 플라즈마 처리를 행한 폴리에틸렌 섬유를 사요한 진동판은 플라즈마 처리를 행하고 있지 않는 폴리에틸렌 섬유를 사용한 진도판에 비해 고역 재생 한계 주파수에서의 피이크가 작고 또 전대역에서 2차 고조파 왜곡이 작은 것이 확인되어 본 발명을 적용한 음향 재료의 효과가 잘 반영된 특성을 얻을 수 있는 것이 판명했다.

Claims (9)

1. 파라핀계 왁스를 포함하고 표면이 전기 플라즈마 처리된 고탄성율의 폴리에틸렌 연신물로 구성되는 것을 특징으로 하는 음향 재료.
2. 피라핀계 왁스를 1 내지 5중량% 함유하고 또한 표면이 전기 플라즈마 처리된 고탄성을 폴리에틸렌 연신물로 구성되는 것을 특징으로 하는 음향 재료.
3. 제2항에 있어서, 상기 파라핀계 왁스의 적어도 일부는 비등 n-헥산에 의한 추출후에 고탄성율 폴리에틸렌 연신물중에 잔존하는 것을 특징으로 하는 음향 재료.
4. 제2항에 있어서, 상기 파라핀계 왁스는 n-알칸, 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 산화왁스, 말레인산 변성 왁스중 적어도 일종임을 특징으로 하는 음향 재료.
5. 제1항에 있어서, 상기 고탄성율 폴리에틸렌 연신물의 초기 인장 탄성율은 30GPa 이상이고, 파단 연신율은 6% 이하임을 특징으로 하는 음향 재료.
6. 제1항에 있어서, 상기 고탄성율 폴리에틸렌 연신물은 데카린 용매 135℃에서의 극한점도 5dl/g 이상의 고분자량 폴리에틸렌의 연신물임을 특징으로 하는 음향 재료.
7. 제1항에 있어서, 상기 고탄성율 폴리에틸렌 연신물은 용융연신 배향법에 의해 작성되는 것을 특징으로 하는 음향 재료.
8. 상기 고탄성을 폴리에틸렌 연신물은 파라핀계 왁스와, 상기 음향 재료의 표면이 전기 플라즈마 처리되어 헥산에 의해 추출후에 남아 있는 상기 파라핀계 왁스의 적어도 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 재료.
9. 제2항에 있어서, 상기 파라핀계 왁스는 분자량이 2000 이하이고, 용융점이 40 내지 120℃인 포화 지방족 탄화수소인 것을 특징으로 하는 음향 재료.

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