WO2016099181A1 - 소수성 및 소유성 멤브레인과 이를 이용한 방수 음향 장치 - Google Patents

소수성 및 소유성 멤브레인과 이를 이용한 방수 음향 장치 Download PDF

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정용식
유바울
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주식회사 아모그린텍
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Definitions

  • the present invention relates to a hydrophobic and an oleophobic membrane and a waterproof acoustic device using the same. More particularly, the hydrophobic and oleophobic membrane and the waterproof acoustic using the same can maximize the water / oil repellent properties and improve the sound transmission performance. Relates to a device.
  • an acoustic apparatus refers to a device to which sound is output or a device to which sound is input.
  • Such acoustic devices are applied to devices in various industrial fields such as computers, mobile electronic devices, and medical devices.
  • mobile electronic devices such as portable terminals, digital cameras, laptops, and the like have been required for waterproof acoustic devices capable of emitting or inputting sound while preventing water or dust from penetrating into the mobile electronic devices due to their portability.
  • the waterproof acoustic device is provided with a vibrating membrane for transmitting sound
  • the performance of the waterproof acoustic device depends on the characteristics of the membrane is required to develop an excellent membrane.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2009-0098566 includes a template step of preparing a template (template) formed on the outer surface of the fine holes; Applying a polymer material to a predetermined pattern area on an outer surface of the template; Attaching a hydrophilic film to an outer surface of the template; And a template removal step of separating and removing the template from the hydrophilic film.
  • a method of preparing a membrane having hydrophilicity and hydrophobicity is disclosed.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0098566 discloses that a nano-sized pillar is formed in a polymer material by removing a template, and a region where the nano-sized pillars are formed becomes a hydrophobic surface which minimizes wettability. Since the technique of forming hydrophobicity only on the surface is disclosed, there exists a problem that the effective water repellency characteristic of the whole membrane falls.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0130796 discloses a technique of attaching a waterproof Gore-Tex tape to a sound transmission hole of a mobile phone case to impart a waterproof function, but the waterproof Gore-Tex tape performs a waterproof function but Since it is attached to the case, there is a disadvantage that the transmission of the sound output from the sound transmission hole to the outside or the sound input to the sound transmission hole from the outside is not made smoothly.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2010-0046247 discloses an electroacoustic converter including a case, a vibrating body installed in the case, a perforation hole and a perforation test hole formed in the case, and a waterproof film covering the perforation hole. It is.
  • the present invention has been made in view of the above, the object of the present invention is to provide a hydrophobic and oleophobic membrane that can maximize the water- and oil-repellent properties by expressing the water- and oil-repellent properties in the whole area.
  • Another object of the present invention is to provide a waterproof acoustic device that can be configured so that the membrane is not in contact with the distribution portion or the acoustic portion by vibration, thereby improving the sound transmission performance.
  • Still another object of the present invention is to form a membrane with nanofibers containing a water and oil repellent, so that the water- and oil-repellent properties can be expressed in the entire area including the cut surface of the membrane, so that the water-repellent oil repellency can be maximized To provide a device.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane according to an embodiment of the present invention, the spinning solution mixed with a water-repellent oil repellent, a solvent, a polymer material has a structure formed by the accumulation of electrospun nanofibers accumulated It features.
  • At least one of a nonwoven fabric, a nanofiber web having pores, and a fabric may be further laminated to the structure.
  • the water / oil repellent may be a water or oil repellent in a liquid or solid state, which may or may not be dissolved in the solvent.
  • Powder or filler of the water and oil repellent may be dispersed in the nanofibers, the diameter of the nanofibers may be 0.1 ⁇ 2um.
  • the structure may be a structure in which a plurality of pores are formed or a structure of an inorganic pore state without pores.
  • the pore size may be 2 ⁇ m or less.
  • the water-repellent oil repellency in the X, Y, Z direction of the structure can be expressed, the cut surface of the structure can express the water-repellent oil repellency.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane can be one of a membrane for an air vent, an acoustic membrane and a diaphragm membrane.
  • the sound is emitted or input sound unit; And a membrane vibrating to transmit the sound emitted from the sound unit to the outside, or to transmit sound input from the outside to the sound unit, wherein the distance from the membrane to the sound unit is determined by the membrane. It is characterized by being larger than the maximum oscillation width in the direction.
  • the apparatus may further include a distribution unit in which a distribution hole through which the sound transmitted from the membrane or the sound input from the outside flows is formed.
  • the membrane may be located between the acoustic part and the distributor, and the distance from the membrane to the distributor may be greater than the width at which the membrane vibrates in the direction of the distributor.
  • the fixing unit may further include a fixing unit interposed between the membrane and the acoustic unit and between the membrane and the distribution unit, and the fixing unit may be a single layer structure or a laminated structure capable of fixing by adhesion or adhesion.
  • the membrane may be a plurality of pore-type membrane or inorganic pore-type membrane having a waterproof dust-proof function that transmits sound, and prevents liquid from flowing.
  • the membrane may have a plurality of pores formed by accumulation of nanofibers including a water and oil repellent agent, or may be hydrophobic and oleophobic membranes in the form of inorganic pores.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane may be formed by accumulating nanofibers obtained by electrospinning a spinning solution in which a water / oil repellent agent, a solvent, and a polymer material are mixed.
  • the sound is emitted or input sound unit; And a membrane vibrating to transmit the sound emitted from the acoustic part to the outside, or to transmit the sound input from the outside to the acoustic part, wherein the membrane includes a water and oil repellent, a solvent, and a polymer material.
  • the nanofibers obtained by the electrospinning of the solution have a plurality of pores formed by accumulation, or inorganic hydrophobic and oleophobic membranes.
  • the acoustic transmission area of the membrane may be larger than the acoustic emission or input area of the acoustic part.
  • the nanofibers constituting the hydrophobic and oleophobic membrane contain a water and oil repellent agent, the water and oil repellent properties can be expressed in the entire region including the cut surface of the membrane, thereby maximizing the water and oil repellent properties.
  • both the front and rear surfaces of the hydrophobic and oleophobic membranes can express water and oil repellency without any additional post-treatment on the electrospun nanofibers, and can improve the water pressure resistance.
  • a hydrophobic and oleophobic membrane is prepared by accumulating nanofibers formed by electrospinning a spinning solution mixed with a water / oil repellent agent, a solvent, and a polymer material to produce a hydrophobic and an oleophobic membrane. It is possible to prevent the emission of environmental pollutants.
  • the distance from the membrane to the acoustic part and / or the distance from the membrane to the outlet part is greater than the maximum vibration width of the membrane, so that the membrane is not in contact with the outlet part or the acoustic part by vibration and thus acoustic transmission.
  • the performance can be prevented from deteriorating.
  • the nanofibers constituting the membrane of the waterproof acoustic device include a water and oil repellent agent, the water and oil repellent properties can be expressed in the entire region including the cut surface of the membrane, thereby maximizing the water and oil repellency.
  • the waterproof acoustic device may have a function of allowing the membrane to have inorganic or microscopic pores, so that the sound is smoothly transmitted and no liquid or foreign matter is allowed to pass therethrough.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a waterproof acoustic device according to the present invention
  • FIG. 2 is a conceptual exploded cross-sectional view for explaining a method of assembling an example of an acoustic sound absorbing device according to the present invention
  • FIG. 3 is a conceptual plan view for explaining a state in which an adhesive film applied to a waterproof acoustic device is bonded to an acoustic part according to the present invention
  • FIG. 4 is a view for explaining the hydrophobic and oleophobic membrane applicable to the waterproof acoustic device according to the present invention
  • 5A and 5B are views for explaining hydrophobic and oleophobic membranes according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart of a method for producing hydrophobic and oleophobic membranes applied to a waterproof acoustic device according to the present invention
  • FIG. 7 is a schematic view for explaining the electrospun nanofibers applied to the waterproof acoustic device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a state in which the powder of the water- and oil-repellent agent is distributed in the nanofibers of the hydrophobic and oleophobic membranes applied to the waterproof acoustic device according to the present invention
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining an electrospinning apparatus for manufacturing a membrane applied to a waterproof acoustic apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the waterproof acoustic device according to another embodiment of the present invention.
  • the waterproof acoustic apparatus 100 may include an acoustic unit 110 through which sound is emitted or input; And a membrane 130 which vibrates to transmit the sound emitted from the sound unit 110 to the outside, or to transmit the sound input from the outside to the sound unit 110.
  • the distance (L1) to the sound unit 110 is characterized in that the membrane 130 is larger than the width (A) for maximum vibration in the direction of the sound unit (110).
  • the waterproof acoustic device 100 may further include a distribution unit 150 in which a distribution hole through which the sound transmitted from the membrane 130 or the sound input from the outside is distributed.
  • the membrane 130 is located between the sound unit 110 and the distribution unit 150, the distance (L2) from the membrane 130 to the distribution unit 150 is the membrane 130 It is preferable to be larger than the width B of the maximum vibration in the distribution part 150 direction.
  • the membrane 130 may determine the distance L1 from the membrane 130 to the acoustic part 110 and the distance L2 from the membrane 130 to the distribution part 150. Assembled so as to be larger than the width (A) to vibrate in the maximum direction (A) or the maximum vibration (B) in the direction of the distribution unit 150, the membrane 130, the vibration portion ( 150 may not be in contact with the sound unit 110 to prevent the sound transmission performance from being lowered.
  • the membrane 130 is not in contact with the distribution unit 150 or the acoustic unit 110 by vibration, so that the external sound of the audible frequency band inputted from the distribution unit 150.
  • the transmission capability of sound in the audible frequency band output from the sound unit 110 may be improved.
  • the membrane 130 is located between the acoustic unit 110 and the distribution unit 150, the fixing portion between the membrane 130 and the acoustic unit 110 and between the membrane 130 and the distribution unit 150 Via the membrane 130 is fixed to the acoustic unit 110 and the distribution unit 150.
  • the fixing part in the '121' and '122' in Figure 1 may be used in a single layer structure or a laminated structure that can be fixed by adhesion or adhesion, the fixing portion is the membrane portion 130 by the vibration portion 150 or It has a thickness that will not be in contact with the sound unit 110.
  • the membrane 130 may transmit sound by vibration or pores.
  • the vibration area of the membrane 130 becomes the sound transmission area.
  • the sound unit 110 may be a speaker or a receiver that generates and emits sound, or may be a microphone to which external sound is input.
  • the membrane 130 vibrates by the pressure of the sound emitted from the acoustic unit 110 or the pressure of the sound input from the outside through the distribution hole 151 of the distribution unit 150, so that the sound is substantially the same as the sound.
  • the membrane 130 may be a plurality of pore-type membranes or inorganic-porous membranes having a waterproof dustproof function to transmit sound and prevent liquid from flowing.
  • the plurality of pore-type membrane or the inorganic pore-type membrane is a nanofiber web formed by the accumulation of electrospun nanofibers, wherein the diameter of the nanofibers is 0.1 ⁇ 2um, in the plurality of pore-type membrane, the pores The size of is less than 2um, the porosity is preferably set to 20 to 90%.
  • a hydrophobic and oleophobic membrane having a plurality of pores formed by accumulation of nanofibers including a water and oil repellent agent or an inorganic pore type.
  • the waterproof acoustic device 100 Referring to the operation of the waterproof acoustic device 100 according to the present invention, first, when the sound is emitted from the sound unit 110, the sound emitted from the sound unit 110 vibrates the membrane 130 to the sound unit ( The same sound as that of the 110 is transmitted to the distribution hole 151 of the distribution unit 150, and the transmitted sound is output to the outside through the distribution hole 150.
  • the sound input to the sound unit 110 from the outside is input to the waterproof acoustic device 100 through the distribution hole 151 of the distribution unit 150, the sound input from the outside is a membrane The vibration 130 is transmitted to the sound unit 110.
  • the membrane 130 vibrates up and down to transmit sound.
  • FIG. 2 is a conceptual exploded cross-sectional view for explaining a method of assembling an example of a waterproof acoustic device according to the present invention
  • Figure 3 is a view for explaining a state in which the adhesive film applied to the waterproof acoustic device according to the present invention bonded to the acoustic portion Conceptual top view.
  • the waterproof acoustic device may be, for example, a first adhesive film 121 between the acoustic unit 110 and the membrane 130, and between the membrane 130 and the distribution unit 150. It may be assembled via the second adhesive film 122.
  • the first and second adhesive films 121 and 122 are preferably used as double-sided adhesive or adhesive tape as fixing parts.
  • poron, pet, PC silicon ( materials such as silicon) may be laminated together.
  • the first and second adhesive films 121 and 122 not only perform an adhesive function for assembly, but also adhere to both surfaces of the membrane 130 to define an acoustic transmission area of the membrane 130.
  • first and second adhesive films 121 and 122 are bonded to both sides of the membrane 130 corresponding to the same, so that the region of the membrane 130 to which the first and second adhesive films 121 and 122 are not bonded vibrates. It becomes an area.
  • the inner surface 131 of the first adhesive film 121 is a vibration region boundary surface of the membrane.
  • An area of the sound unit 110 spaced inward from the inner surface 131 of the first adhesive film 121 becomes a sound emission or input region 111 of the sound unit 110.
  • the first adhesive film 121 is bonded to a region spaced outward from the sound emission or the input region 111 of the sound unit.
  • the present invention can assemble the waterproof acoustic device such that the acoustic transmission area of the membrane is larger than the acoustic emission or input area of the acoustic part.
  • FIG. 4 is a view for explaining the hydrophobic and oleophobic membrane applicable to the waterproof acoustic device according to the present invention.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane 200 has a structure in which nanofibers obtained by electrospinning a spinning solution in which a water / oil repellent agent, a solvent, and a polymer material are mixed are accumulated.
  • the structure may be a nanofiber web structure with pores (sometimes referred to as non woven webs structure).
  • Hydrophobic and oleophobic membrane 200 according to the present invention is implemented in a structure in which a plurality of pores are formed by the accumulated nanofibers 210, as shown in the enlarged view of FIG.
  • the water-repellent oil repellent when the water-repellent oil repellent, the solvent, and the polymer material are mixed to form a spinning solution, the water-repellent oil repellent is mixed in a state not dissolved in a solvent, or mixed while being dissolved in a solvent. That is, in the spinning solution for forming the hydrophobic and oleophobic membrane 200, the water / oil repellent agent is not dissolved in a solvent or is present in a solvent.
  • the water / oil repellent may be a liquid type, or a solid type such as powder or pellets may be applied.
  • the polymer solution is a polymer material is dissolved in a solvent
  • the polymer material that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can be dissolved in a solvent for electrospinning, and can form nanofibers by electrospinning Do not.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), perfuluropolymer polyvinylchloride, polyvinylidene chloride or copolymers thereof
  • polyethylene glycol di Polyethylene glycol derivatives including alkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters
  • poly (oxymethylene-oligo-oxyethylene) polyoxides including polyethylene oxide and polypropylene oxide
  • polyvinylacetate poly (vinylpyrrolidone- Vinyl acetate)
  • polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymers polyacrylonitrile (PAN), polyacrylonitrile copolymers including polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymers, polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate Acrylate copolymers or mixtures thereof
  • PAN polyacrylonitrile copolymers including polyacrylonitrile methyl methacryl
  • the solvent is DMAc (N, N-Dimethyl acetoamide), DMF (N, N-Dimethylformamide), NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO (dimethyl sulfoxide), THF (tetra-hydrofuran), (EC (ethylene carbonate) ), Diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), propylene carbonate (PC), water, acetic acid, formic acid, chloroform, dichloromethane ), Acetone (acetone) and isopropyl alcohol (isopropylalchol) may be used any one or more selected from the group consisting of.
  • hydrophobic and oleophobic membrane 200 may determine the number of pores and the average diameter of the pores according to the thickness, thereby making a membrane having various characteristics.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane 200 is preferably used alone, but may be laminated with a nonwoven to reinforce the strength.
  • the nonwoven fabric is, for example, a nonwoven fabric made of a double structured PP / PE fiber coated with PE on the outer circumference of the PP fiber as a core, or a PET nonwoven fabric made of polyethyleneterephthalate (PET) fibers or a nonwoven fabric made of cellulose fibers. You can use one.
  • both the front and rear surfaces of the hydrophobic and oleophobic membranes can express water and oil repellency without any additional post-treatment in the electrospun nanofibers, and have the advantage of improving the water pressure resistance.
  • 5A and 5B are views for explaining hydrophobic and oleophobic membranes according to the present invention.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane 200 according to the present invention is formed by accumulating nanofibers containing a water and oil repellent agent.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane 200 since all the nanofibers include a water and oil repellent, the water and oil repellent properties can be expressed in the entire region of the membrane, and thus, the advantage of maximizing the water and oil repellency is possible. There is this.
  • the hydrophobic and oleophobic membrane 200 of the present invention can be implemented in a flat plate shape, it can exhibit water and oil repellency in the X, Y, Z direction of the flat membrane .
  • hydrophobic and oleophobic membrane 200 of the present invention can express water and oil repellency even in the cut surface.
  • hydrophobic and oleophobic membrane 200 is cut by the line AA ′ of FIG. 5A, water and oil repellent properties are also shown on the cut surface 201 of the hydrophobic and oleophobic membrane 200 as shown in FIG. 5B.
  • FIG. 6 is a flow chart of a method for producing hydrophobic and oleophobic membranes applied to a waterproof acoustic device according to the present invention
  • FIG. 7 is a schematic view for explaining electrospun nanofibers applied to the waterproof acoustic device according to the present invention
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining a state in which the powder of the water and oil repellent agent is distributed in the nanofibers of the hydrophobic and oleophobic membranes applied to the waterproof acoustic device according to the present invention.
  • a spinning solution is prepared by mixing a polymer material, a water and oil repellent agent, and a solvent (S100).
  • the polymer material may be used as one that can be dissolved in a solvent, and the water and oil repellent may be used both in the solvent and those that do not dissolve.
  • the water and oil repellent agent may be a liquid type or a solid type having a powder or pellet shape.
  • the spinning solution is electrospun to accumulate nanofibers including the water and oil repellent agent to form hydrophobic and oleophobic membranes (S110).
  • the spinning solution is electrospun from the nozzle of the electrospinning apparatus, which will be described later.
  • the nanofibers 210 are discharged from the spinning nozzle 40 and the discharged nanofibers 210 are accumulated. Hydrophobic and oleophobic membrane 200 is formed.
  • nanofibers of hydrophobic and oleophobic membranes made of a spinning solution in which a water and oil repellent agent and a polymer material are dissolved in a solvent are difficult to distinguish a water and oil repellent agent and a polymer material, but the polymer material is dissolved in a solvent and the water and oil repellent agent is dissolved.
  • Nanofibers of hydrophobic and oleophobic membranes made from unspun spinning solutions have structural features that distinguish between water and oil repellents and polymeric materials.
  • the powder or filler 220 of the water and oil repellent is dispersed in the nanofiber 210 of the hydrophobic and oleophobic membrane.
  • the pores of the hydrophobic and oleophobic membranes implemented by the manufacturing method are present between the accumulated nanofibers, so that the hydrophobic and oleophobic membranes can have very fine pores, so that the hydrophobic and oleophobic membranes can be acoustically smooth. It is possible to implement a structure that allows it to pass through easily and does not allow liquid or foreign matter to pass through.
  • a hydrophobic and oleophobic membrane is prepared by accumulating nanofibers formed by electrospinning a spinning solution mixed with a water and oil repellent agent, a solvent, and a polymer material to produce a hydrophobic and oleophobic membrane. Since the residual amount is not generated, it is possible to prevent the discharge of environmental pollutants caused by the residual amount treatment.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining an electrospinning apparatus for manufacturing a membrane applied to the waterproof acoustic apparatus according to the present invention.
  • the electrospinning apparatus of the present invention is provided with a stirring tank 20 is connected to the spinning nozzle 40 for supplying a stirred spinning solution, the lower portion spaced apart from the spinning nozzle 40 There is a grounded collector 50 in the form of a conveyor moving at speed, and the spinning nozzle 40 is connected to a high voltage generator.
  • a polymer material, a water and oil repellent agent and a solvent are added to a glassware, and mixed with an agitator 30 to form a spinning solution.
  • the prepared solution is placed in the solution container of the electrospinning apparatus and high voltage electrostatic force is applied between the collector 50 and the spinning nozzle 40, and the spinning solution 40 is made of ultra-fine nanofibers in the spinning nozzle 40 to collect the collector 50. And the nanofibers are accumulated in the collector 50 to form the hydrophobic and oleophobic membrane 200.
  • the spinning solution discharged from the spinning nozzle 40 is discharged to the nanofiber 210 while passing through the spinning nozzle 40 charged by the high voltage generator, which is grounded in the form of a conveyor moving at a constant speed.
  • Nanofibers are sequentially stacked on the collector 50 to form hydrophobic and oleophobic membranes.
  • the waterproof acoustic apparatus 1000 may include an acoustic unit 110 through which sound is emitted or input; And a membrane 130 which vibrates to transmit the sound emitted from the sound unit 110 to the outside, or to transmit the sound input from the outside to the sound unit 110.
  • the acoustic transmission area of the sound unit 110 is characterized in that larger than the sound emission or input area.
  • the embodiment of the present invention reduces the acoustic transmission loss by designing the acoustic transmission area of the membrane 130 to be larger than the acoustic emission area (the vibration area of the acoustic part 110) or the input area of the acoustic part 110. It is possible to improve the sound transmission performance.
  • the membrane 130 may transmit sound by vibration or pores.
  • the vibration area of the membrane 130 becomes the sound transmission area.
  • the present invention can be applied to hydrophobic and oleophobic membranes capable of maximizing water- and oil-repellent properties and improving sound transmission performance, and waterproof acoustic devices using the same.

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Abstract

본 발명은 방수 음향 장치에 관한 것으로, 방수 음향 장치는 음향이 방출 또는 입력되는 음향부; 및 상기 음향부에서 방출되는 음향을 외부로 전달하거나, 또는 외부로부터 입력되는 음향을 상기 음향부로 전달하기 위해 진동하는 멤브레인;을 포함하고, 상기 멤브레인에서 상기 음향부까지의 거리는 상기 멤브레인이 상기 음향부 방향으로 최대 진동하는 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

소수성 및 소유성 멤브레인과 이를 이용한 방수 음향 장치
본 발명은 소수성 및 소유성 멤브레인과 이를 이용한 방수 음향 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발수 발유 특성을 극대화할 수 있고, 음향 전달 성능을 향상시킬 수 있는 소수성 및 소유성 멤브레인과 이를 이용한 방수 음향 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 음향 장치는 음향이 출력되는 기기, 또는 음향이 입력되는 기기를 지칭한다.
이러한 음향 장치는 컴퓨터, 모바일 전자기기, 의료 장치 등 다양한 산업 분야의 장치에 적용되어 사용되고 있다.
최근, 휴대용 단말기, 디지털 카메라, 노트북 등과 같은 모바일 전자기기는 휴대성으로 인하여 물이나 먼지가 모바일 전자기기에 침투되는 것을 방지하면서, 음향을 방출 또는 입력시킬 수 있는 방수 음향 장치가 요구되고 있다.
한편, 방수 음향 장치에는 음향을 전달하기 위해 진동하는 멤브레인이 구비되어 있고, 이 멤브레인의 특성에 따라 방수 음향 장치의 성능이 좌우되어 우수한 멤브레인의 개발이 요구되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2009-0098566호에는 미세 홀이 외면에 형성된 템플릿(template)을 준비하는 템플릿 단계; 상기 템플릿의 외면에서 기 설정된 패턴 영역에 고분자 물질을 도포하는 고분자 물질 도포 단계; 상기 템플릿의 외면에 친수성 필름을 부착하는 필름 부착 단계; 및 상기 친수성 필름으로부터 상기 템플릿을 분리 제거하는 템플릿 제거 단계;를 포함하는 친수성과 소수성을 갖는 멤브레인의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 한국 공개특허공보 제10-2009-0098566호에는 템플릿을 제거시켜 고분자 물질에 나노 크기의 기둥들을 형성하고, 나노 크기의 기둥들이 형성된 영역이 젖음성이 최소화되는 소수성 표면이 되어, 멤브레인의 고분자 물질 표면에만 소수성을 형성하는 기술이 개시되어 있으므로, 멤브레인 전체의 유효 발수 특성이 저하되는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0130796호에는 방수용 고어텍스 테이프를 휴대폰 케이스의 음향 전달공에 부착시켜, 방수 기능을 부여하는 기술이 개시되어 있으나, 이 방수용 고어텍스 테이프는 방수 기능은 수행하지만 휴대폰 케이스에 부착되어 있으므로, 음향 전달공에서 외부로 출력되는 음향 또는 외부에서 음향 전달공으로 입력되는 음향의 전달이 원활하게 이루어지지 않는 단점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0046247호에는 케이스와, 이 케이스 안에 설치된 진동체와, 상기 케이스에 형성된 통음 구멍 및 통기 시험 구멍과, 상기 통음 구멍을 덮는 방수막을 포함하는 전기 음향 변환 장치가 개시되어 있다.
이 한국 공개특허공보 제10-2010-0046247호의 방수막도 통음 개구부를 갖는 프레임에 장착되어 있으므로, 음향의 전달 기능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 전체 영역에서 발수 발유성을 발현하여, 발수 발유 특성을 극대화할 수 있는 소수성 및 소유성 멤브레인을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 진동에 의해 멤브레인이 유통부 또는 음향부에 접촉되지 않도록 구성하여, 음향 전달 성능을 향상시킬 수 있는 방수 음향 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발수 발유제를 포함하고 있는 나노 섬유로 멤브레인을 형성함으로써, 멤브레인의 절단면을 포함하는 전체 영역에서 발수 발유 특성을 발현할 수 있으므로, 발수 발유성을 극대화시킬 수 있는 방수 음향 장치를 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 소수성 및 소유성 멤브레인은, 발수 발유제, 용매, 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 형성된 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 구조에 부직포, 기공을 갖는 나노 섬유 웹 및 직물 중 적어도 하나가 더 적층될 수 있다.
그리고, 상기 발수 발유제는 상기 용매에 용해되거나, 또는 용해되지 않는 액상 또는 고체 상태의 발수 발유제일 수 있다.
상기 나노 섬유에 상기 발수 발유제의 분말 또는 필러가 분산되어 있을 수 있고, 상기 나노 섬유의 직경은 0.1 ~ 2um일 수 있다.
또한, 상기 구조는, 다수의 기공이 형성된 구조 또는 기공이 없는 무기공 상태의 구조일 수 있다. 이때, 상기 기공의 크기는 2um 이하일 수 있다.
아울러, 상기 구조의 X,Y,Z 방향으로 발수 발유성을 발현할 수 있으며, 상기 구조의 절단면이 발수 발유성을 발현할 수 있다.
상기 소수성 및 소유성 멤브레인은 에어 벤트(air vent)용 멤브레인, 어쿠스틱(acoustic) 멤브레인 및 진동판 멤브레인 중 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방수 음향 장치는, 음향이 방출 또는 입력되는 음향부; 및 상기 음향부에서 방출되는 음향을 외부로 전달하거나, 또는 외부로부터 입력되는 음향을 상기 음향부로 전달하기 위해 진동하는 멤브레인;을 포함하고, 상기 멤브레인에서 상기 음향부까지의 거리는 상기 멤브레인이 상기 음향부 방향으로 최대 진동하는 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 멤브레인에서 전달된 음향, 또는 외부로부터 입력되는 음향이 유통되는 유통홀이 형성되어 있는 유통부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 멤브레인은 상기 음향부 및 상기 유통부 사이에 위치되고, 상기 멤브레인에서 상기 유통부까지의 거리는 상기 멤브레인이 상기 유통부 방향으로 최대 진동하는 폭보다 클 수 있다.
그리고, 상기 멤브레인과 상기 음향부 사이 및 상기 멤브레인과 유통부 사이에 개재된 고정부를 더 포함할 수 있고, 상기 고정부는 점착 또는 접착하여 고정시킬 수 있는 단층 구조 또는 적층 구조일 수 있다.
또한, 상기 멤브레인은 음향을 전달시키고, 액체는 유통되지 못하게 하는 방수 방진 기능을 가지는 다수의 기공 형태의 멤브레인 또는 무기공 형태의 멤브레인일 수 있다.
더불어, 상기 멤브레인은 발수 발유제를 포함하는 나노 섬유가 축적되어 형성된 다수의 기공을 가지거나, 또는 무기공 형태의 소수성 및 소유성 멤브레인일 수 있다. 이때, 상기 소수성 및 소유성 멤브레인은 발수 발유제, 용매, 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사되어 얻어진 나노 섬유가 축적되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방수 음향 장치는, 음향이 방출 또는 입력되는 음향부; 및 상기 음향부에서 방출되는 음향을 외부로 전달하거나, 또는 외부로부터 입력되는 음향을 상기 음향부로 전달하기 위해 진동하는 멤브레인;을 포함하며, 상기 멤브레인은 발수 발유제, 용매, 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사되어 얻어진 나노 섬유가 축적되어 형성된 다수의 기공을 가지거나, 또는 무기공 형태의 소수성 및 소유성 멤브레인 것을 특징으로 한다.
상기 멤브레인의 음향 전달 면적은 상기 음향부의 음향 방출 또는 입력 면적보다 클 수 있다.
본 발명에 의하면, 소수성 및 소유성 멤브레인을 구성하는 나노 섬유가 발수 발유제를 포함하고 있어, 멤브레인의 절단면을 포함하는 전체 영역에서 발수 발유 특성을 발현할 수 있으므로, 발수 발유성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 전기 방사된 나노 섬유에 별도의 후처리 없이도 소수성 및 소유성 멤브레인의 전면 및 후면 모두 발수 발유성을 발현할 수 있고, 내수압을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 발수 발유제, 용매 및 고분자 물질을 혼합한 방사 용액을 전기 방사하여 형성된 나노 섬유를 축적시켜 소수성 및 소유성 멤브레인을 제조함으로써, 발수 발유제의 잔량이 발생되지 않아 이 잔량 처리에 따른 환경 오염 물질의 배출을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 멤브레인에서 음향부까지의 거리 및/또는 멤브레인에서 상기 유통부까지의 거리를 멤브레인의 최대 진동 폭보다 크게하여, 멤브레인이 진동에 의해 유통부 또는 음향부에 접촉되지 않도록 하여 음향 전달 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 방수 음향 장치의 멤브레인을 구성하는 나노 섬유가 발수 발유제를 포함하고 있어, 멤브레인의 절단면을 포함하는 전체 영역에서 발수 발유 특성을 발현할 수 있으므로, 발수 발유성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 방수 음향 장치는 멤브레인이 무기공 또는 극미세한 기공을 가질 수 있어, 음향은 원활하게 전달시키고 액체나 이물질은 통과시키지 못하게 하는 기능을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방수 음향 장치를 설명하기 위한 단면도,
도 2는 본 발명에 따라 일례의 방수 음향 장치의 조립 방법을 설명하기 위한 개념적인 분해 단면도,
도 3은 본 발명에 따라 방수 음향 장치에 적용된 접착필름이 음향부에 접착된 상태를 설명하기 위한 개념적인 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용 가능한 소수성 및 소유성 멤브레인을 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 소수성 및 소유성 멤브레인을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용된 소수성 및 소유성 멤브레인의 제조 방법의 흐름도,
도 7은 본 발명에 따라 방수 음향 장치에 적용된 전기 방사된 나노 섬유를 설명하기 위한 모식적인 도면,
도 8은 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용된 소수성 및 소유성 멤브레인의 나노 섬유에 발수 발유제의 분말이 분포된 상태를 설명하기 위한 모식적인 도면,
도 9는 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용된 멤브레인을 제조하기 위한 전기 방사 장치를 설명하기 위한 모식적인 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방수 음향 장치의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 방수 음향 장치(100)는 음향이 방출 또는 입력되는 음향부(110); 및 상기 음향부(110)에서 방출되는 음향을 외부로 전달하거나, 또는 외부로부터 입력되는 음향을 상기 음향부(110)로 전달하기 위해 진동하는 멤브레인(130);을 포함하고, 상기 멤브레인(130)에서 상기 음향부(110)까지의 거리(L1)는 상기 멤브레인(130)이 상기 음향부(110) 방향으로 최대 진동하는 폭(A)보다 큰 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 방수 음향 장치(100)는 멤브레인(130)에서 전달된 음향, 또는 외부로부터 입력되는 음향이 유통되는 유통홀이 형성되어 있는 유통부(150)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 멤브레인(130)은 상기 음향부(110) 및 상기 유통부(150) 사이에 위치되고, 상기 멤브레인(130)에서 상기 유통부(150)까지의 거리(L2)는 상기 멤브레인(130)이 상기 유통부(150) 방향으로 최대 진동하는 폭(B)보다 큰 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에서는 상기 멤브레인(130)에서 상기 음향부(110)까지의 거리(L1) 및 상기 멤브레인(130)에서 상기 유통부(150)까지의 거리(L2)를 상기 멤브레인(130)이 상기 음향부(110) 방향으로 최대로 진동하는 폭(A) 또는 상기 유통부(150) 방향으로 최대로 진동하는 폭(B)보다 크게 되도록 조립하여, 멤브레인(130)이 진동에 의해 유통부(150) 또는 음향부(110)에 접촉되지 않아 음향 전달 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 방수 음향 장치(100)는 멤브레인(130)이 진동에 의해 유통부(150) 또는 음향부(110)에 접촉되지 않아, 유통부(150)에서 입력된 가청 주파수 대역의 외부 음향 또는 음향부(110)에서 출력된 가청 주파수 대역의 음향의 전달 능력을 향상시킬 수 있다.
여기서, 멤브레인(130)은 음향부(110) 및 유통부(150) 사이에 위치되는데, 멤브레인(130)과 음향부(110) 사이 및 멤브레인(130)과 유통부(150) 사이에 고정부를 개재하여, 멤브레인(130)을 음향부(110) 및 유통부(150)에 고정시키는 것이다.
이때, 고정부는 도 1에서 '121' 및 '122'로, 점착 또는 접착하여 고정시킬 수 있는 단층 구조 또는 적층 구조를 사용할 수 있으며, 고정부는 멤브레인(130)이 진동에 의해 유통부(150) 또는 음향부(110)에 접촉되지 않을 두께를 갖는다.
한편, 멤브레인(130)은 진동 또는 기공에 의해 음향을 전달할 수 있다. 예컨대, 멤브레인(130)이 진동에 의해 음향을 전달하는 경우, 멤브레인(130)의 진동 면적이 음향 전달 면적이 된다.
음향부(110)는 음향을 발생하여 방출하는 스피커 또는 리시버일 수 있고, 또는 외부의 음향이 입력되는 마이크일 수 있다.
멤브레인(130)은 음향부(110)에서 방출되는 음향의 압력, 또는 유통부(150)의 유통홀(151)을 통하여 외부에서 입력되는 음향의 압력에 의해 진동하여, 그 음향과 실질적으로 동일한 음향을 음향부(110) 또는 유통홀(151)로 전달한다.
여기서, 멤브레인(130)은 음향을 전달시키고, 액체는 유통되지 못하게 하는 방수 방진 기능을 가지는 다수의 기공 형태의 멤브레인 또는 무기공 형태의 멤브레인일 수 있다.
이때, 다수의 기공 형태의 멤브레인 또는 무기공 형태의 멤브레인은 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 형성된 나노 섬유 웹으로써, 여기서, 나노 섬유의 직경은 0.1 ~ 2um이고, 다수의 기공 형태의 멤브레인에서, 기공의 크기는 2um 이하이고, 기공도는 20 내지 90%로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 후술된 바와 같이, 발수 발유제를 포함하는 나노 섬유가 축적되어 형성된 다수의 기공을 가지거나, 또는 무기공 형태의 소수성 및 소유성 멤브레인을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 방수 음향 장치(100)의 동작을 설명하면, 첫째, 음향부(110)에서 음향을 방출하는 경우, 음향부(110)에서 방출된 음향은 멤브레인(130)을 진동시켜 음향부(110)의 음향과 동일한 음향을 유통부(150)의 유통홀(151)로 전달하고, 전달된 음향은 유통홀(150)을 통하여 외부로 출력된다.
둘째, 외부에서 음향이 음향부(110)로 입력되는 경우, 외부의 음향은 유통부(150)의 유통홀(151)을 통해 방수 음향 장치(100)로 입력되고, 외부로부터 입력된 음향은 멤브레인(130)을 진동시켜 음향부(110)로 전달된다.
이때, 멤브레인(130)은 위, 아래로 진동하여 음향을 전달한다.
도 2는 본 발명에 따라 일례의 방수 음향 장치의 조립 방법을 설명하기 위한 개념적인 분해 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따라 방수 음향 장치에 적용된 접착필름이 음향부에 접착된 상태를 설명하기 위한 개념적인 평면도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 방수 음향 장치는 일례로, 음향부(110)와 멤브레인(130) 사이에 제1접착필름(121), 및 멤브레인(130)과 유통부(150) 사이에 제2접착필름(122)을 개재하여 조립할 수 있다. 제1 및 제2접착필름(121,122)은 고정부로 양면 점착 또는 접착 테이프로 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 음향부(110)와 멤브레인(130) 사이, 및 멤브레인(130)과 유통부(150) 사이에 접착필름과 같은 접착제 이외에 포론(poron), 페트(pet), 피시(pc), 실리콘(silicon) 등의 자재가 함께 적층될 수 있다.
이러한 제1 및 제2접착필름(121,122)은 조립을 위한 접착 기능을 수행할 뿐만 아니라, 멤브레인(130)의 양면에 접착되어 멤브레인(130)의 음향 전달 면적을 정의한다.
즉, 제1 및 제2접착필름(121,122)은 동일하게 대응되는 멤브레인(130)의 양면의 위치에 접착되어, 제1 및 제2접착필름(121,122)이 접착되지 않은 멤브레인(130) 영역은 진동 영역이 된다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1접착필름(121)이 음향부(110)에 접착되어 있는 경우, 제1접착필름(121)의 내측면(131)은 멤브레인의 진동 영역 경계면이고, 제1접착필름(121)의 내측면(131)에서 내측 방향으로 이격된 음향부(110) 영역은 음향부(110)의 음향 방출 또는 입력 영역(111)이 된다.
그러므로, 본 발명에서 제1접착필름(121)은 음향부의 음향 방출 또는 입력 영역(111)으로부터 외측으로 이격된 영역에 접착되는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 멤브레인의 음향 전달 면적이 음향부의 음향 방출 또는 입력 면적보다 커지도록 방수 음향 장치를 조립할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용 가능한 소수성 및 소유성 멤브레인을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참고하면, 소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 발수 발유제, 용매, 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사되어 얻어진 나노 섬유가 축적되어 형성된 구조(structure)를 갖는다.
여기서, 구조는 기공을 갖는 나노 섬유 웹 구조(때론, 부직웹(non woven webs) 구조로 지칭될 수 있음)일 수 있다.
본 발명에 따른 소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 도 4의 확대도와 같이, 축적된 나노 섬유(210)에 의해 다수의 기공이 형성된 구조로 구현된다.
본 발명에서, 발수 발유제, 용매, 고분자 물질을 혼합하여 방사 용액을 만들때, 발수 발유제는 용매에 용해되지 않은 상태로 혼합되거나, 또는 용매에 용해되면서 혼합된다. 즉, 소수성 및 소유성 멤브레인(200)을 형성하기 위한 방사 용액에서 발수 발유제는 용매에 용해되지 않은 상태이거나, 또는 용매에 용해되어 있는 상태로 존재한다.
이때, 발수 발유제는 액상 타입이거나, 또는 분말, 펠렛 등과 같은 고체 타입을 적용할 수 있다.
한편, 고분자 용액은 고분자 물질이 용매에 용해된 것이며, 본 발명에서 사용 가능한 고분자물질로는 전기방사를 위해 용매에 용해될 수 있고, 전기방사에 의해 나노 섬유를 형성할 수 있는 수지이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드 또는 이들의 공중합체, 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
용매는 DMAc(N,N-Dimethyl acetoamide), DMF(N,N-Dimethylformamide), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetra-hydrofuran), (EC(ethylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate), 물, 초산(acetic acid), 개미산(formic acid), 클로로포름(Chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane), 아세톤(acetone) 및 이소프로필알콜(isopropylalchol)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
그리고, 소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 두께에 따라 기공수 및 기공의 평균 직경이 결정되어, 다양한 특성을 가지는 멤브레인을 만들 수 있다.
소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 단독으로 사용하는 것이 바람직하나, 강도를 보강하기 위해 부직포와 합지될 수 있다. 부직포는 예를 들어, 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethyleneterephthalate) 섬유로 이루어진 PET 부직포, 셀룰로즈 섬유로 이루어진 부직포 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
그러므로, 본 발명에서는 전기 방사된 나노 섬유에 별도의 후처리 없이도 소수성 및 소유성 멤브레인의 전면 및 후면 모두 발수 발유성을 발현할 수 있고, 내수압을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 소수성 및 소유성 멤브레인을 설명하기 위한 도면이다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 발수 발유제가 포함되어 있는 나노 섬유가 축적되어 형성되어 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 모든 나노 섬유가 발수 발유제를 포함하고 있어, 멤브레인의 전체 영역에서 발수 발유 특성을 발현할 수 있으므로, 발수 발유성을 극대화시킬 수 있는 잇점이 있다.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 평판 형상으로 구현할 수 있고, 이 평판 형상의 멤브레인의 X,Y,Z 방향으로 발수 발유성을 나타낼 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 소수성 및 소유성 멤브레인(200)은 절단면에서도 발수 발유성을 발현할 수 있다.
예컨대, 도 5a의 A-A'선으로 소수성 및 소유성 멤브레인(200)을 절단하면, 도 5b와 같이, 소수성 및 소유성 멤브레인(200)의 절단면(201)에서도 발수 발유 특성이 나타난다.
도 6은 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용된 소수성 및 소유성 멤브레인의 제조 방법의 흐름도이고, 도 7은 본 발명에 따라 방수 음향 장치에 적용된 전기 방사된 나노 섬유를 설명하기 위한 모식적인 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용된 소수성 및 소유성 멤브레인의 나노 섬유에 발수 발유제의 분말이 분포된 상태를 설명하기 위한 모식적인 도면이다.
도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 소수성 및 소유성 멤브레인의 제조 방법은 먼저, 고분자 물질, 발수 발유제 및 용매를 혼합하여 방사용액을 제조한다(S100).
고분자 물질은 용매에 용해될 수 있는 것으로 사용하고, 발수 발유제는 용매에 용해되는 것, 또는 용해되지 않는 것 모두 사용할 수 있다.
그리고, 발수 발유제는 액상 타입이거나, 또는 분말, 펠렛 형상을 갖는 고체 타입을 사용할 수 있다.
그후, 상기 방사용액을 전기방사하여 상기 발수 발유제가 포함된 나노 섬유를 축적하여 소수성 및 소유성 멤브레인을 형성한다(S110).
이때, 방사용액은 후술된 전기 방사 장치의 노즐에서 전기방사되는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 방사 노즐(40)에서는 나노 섬유(210)가 토출되고, 토출된 나노 섬유(210)는 축적되어 소수성 및 소유성 멤브레인(200)이 형성되는 것이다.
여기서, 발수 발유제 및 고분자 물질이 용매에 용해된 방사 용액으로 만들어진 소수성 및 소유성 멤브레인의 나노 섬유는 발수 발유제 및 고분자 물질을 구분하기 어려우나, 용매에 고분자 물질은 용해되고, 발수 발유제는 용해되지 않은 방사 용액으로 만들어진 소수성 및 소유성 멤브레인의 나노 섬유는 발수 발유제 및 고분자 물질을 구분할 수 있는 구조적인 특징을 가진다,
즉, 도 8과 같이, 소수성 및 소유성 멤브레인의 나노 섬유(210)에 발수 발유제의 분말 또는 필러(220)가 분산되어 있다.
전술된 바와 같은, 제조 방법으로 구현된 소수성 및 소유성 멤브레인의 기공은 축적된 나노 섬유 사이에 존재함으로, 소수성 및 소유성 멤브레인은 극미세한 기공을 가질 수 있어, 소수성 및 소유성 멤브레인이 음향은 원활하게 통과시키고 액체나 이물질은 통과시키지 못하게 하는 구조를 구현할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 소수성 및 소유성 멤브레인의 제조 방법에서는 발수 발유제, 용매 및 고분자 물질을 혼합한 방사 용액을 전기 방사하여 형성된 나노 섬유를 축적시켜 소수성 및 소유성 멤브레인을 제조함으로써, 발수 발유제의 잔량이 발생되지 않아 이 잔량 처리에 따른 환경 오염 물질의 배출을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 방수 음향 장치에 적용된 멤브레인을 제조하기 위한 전기 방사 장치를 설명하기 위한 모식적인 도면이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 전기 방사 장치는 교반된 방사 용액을 공급하는 방사 노즐(40)과 연결되어 있는 교반탱크(20)가 구비되어 있고, 방사 노즐(40)과 이격된 하부에는 일정한 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(50)가 배치되어 있고, 방사 노즐(40)은 고전압 발생기와 연결되어 있다.
이와 같은 전기 방사 장치를 이용하여 소수성 및 소유성 멤브레인을 제조하려면, 초자에 고분자 물질, 발수 발유제 및 용매를 투입하고, 교반기(30)로 혼합하여 방사 용액을 만든다.
그 다음, 만들어진 용액을 전기방사장치의 용액통에 넣고 콜렉터(50)와 방사 노즐(40) 사이에 고전압 정전기력을 인가하면, 방사 노즐(40)에서 방사 용액을 초극세 나노 섬유로 만들어 콜렉터(50)에 방사하고, 콜렉터(50)에는 나노 섬유가 축적되어 소수성 및 소유성 멤브레인(200)이 형성된다.
더 세부적으로 설명하면, 방사 노즐(40)로부터 토출되는 방사 용액은 고전압 발생기에 의하여 하전된 방사 노즐(40)을 통과하면서 나노 섬유(210)로 방출되어, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(50) 상부에 나노 섬유가 순차적으로 적층되어 소수성 및 소유성 멤브레인이 형성되는 것이다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방수 음향 장치(1000)는 음향이 방출 또는 입력되는 음향부(110); 및 상기 음향부(110)에서 방출되는 음향을 외부로 전달하거나, 또는 외부로부터 입력되는 음향을 상기 음향부(110)로 전달하기 위해 진동하는 멤브레인(130);을 포함하고, 상기 멤브레인(130)의 음향 전달 면적은 상기 음향부(110)의 음향 방출 또는 입력 면적보다 큰 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 멤브레인(130)의 음향 전달 면적을 음향부(110)의 음향 방출 면적(음향부(110)의 진동 면적) 또는 입력 면적보다 크게 설계함으로써, 음향 전달 손실을 감소시켜, 음향 전달 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
여기서, 멤브레인(130)은 진동 또는 기공에 의해 음향을 전달할 수 있다. 예컨대, 멤브레인(130)이 진동에 의해 음향을 전달하는 경우, 멤브레인(130)의 진동 면적이 음향 전달 면적이 된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 발수 발유 특성을 극대화시킬 수 있고, 음향 전달 성능을 향상시킬 수 있는 소수성 및 소유성 멤브레인과 이를 이용한 방수 음향 장치에 적용된다.

Claims (20)

  1. 발수 발유제, 용매, 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 형성된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 소수성 및 소유성 멤브레인.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조에 부직포, 기공을 갖는 나노 섬유 웹 및 직물 중 적어도 하나가 더 적층되어 있는, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발수 발유제는 상기 용매에 용해되거나, 또는 용해되지 않는 액상 또는 고체 상태의 발수 발유제인, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  4. 제1항에 있어서, 상기 나노 섬유에 상기 발수 발유제의 분말 또는 필러가 분산되어 있는 소수성 및 소유성 멤브레인.
  5. 제1항에 있어서, 상기 나노 섬유의 직경은 0.1 ~ 2um인, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구조는, 다수의 기공이 형성된 구조 또는 기공이 없는 무기공 상태의 구조인, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기공의 크기는 2um 이하인, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구조의 X,Y,Z 방향으로 발수 발유성을 발현하는, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구조의 절단면이 발수 발유성을 발현하는, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  10. 제1항 내지 제9항 중 한 항에 있어서, 상기 소수성 및 소유성 멤브레인은 에어 벤트(air vent)용 멤브레인, 어쿠스틱(acoustic) 멤브레인 및 진동판 멤브레인 중 하나인, 소수성 및 소유성 멤브레인.
  11. 음향이 방출 또는 입력되는 음향부; 및
    상기 음향부에서 방출되는 음향을 외부로 전달하거나, 또는 외부로부터 입력되는 음향을 상기 음향부로 전달하기 위해 진동하는 멤브레인;을 포함하고,
    상기 멤브레인에서 상기 음향부까지의 거리는 상기 멤브레인이 상기 음향부 방향으로 최대 진동하는 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 방수 음향 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 멤브레인에서 전달된 음향, 또는 외부로부터 입력되는 음향이 유통되는 유통홀이 형성되어 있는 유통부를 더 포함하는, 방수 음향 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 멤브레인은 상기 음향부 및 상기 유통부 사이에 위치되고, 상기 멤브레인에서 상기 유통부까지의 거리는 상기 멤브레인이 상기 유통부 방향으로 최대 진동하는 폭보다 큰, 방수 음향 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 멤브레인과 상기 음향부 사이 및 상기 멤브레인과 유통부 사이에 개재된 고정부를 더 포함하는, 방수 음향 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 고정부는 점착 또는 접착하여 고정시킬 수 있는 단층 구조 또는 적층 구조인, 방수 음향 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 멤브레인은 음향을 전달하고, 액체는 차단하는 방수 방진 기능을 가지는 다수의 기공 형태의 멤브레인 또는 무기공 형태의 멤브레인인, 방수 음향 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 멤브레인은 발수 발유제를 포함하는 나노 섬유가 축적되어 형성된 다수의 기공을 가지거나, 또는 무기공 형태의 소수성 및 소유성 멤브레인인, 방수 음향 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 소수성 및 소유성 멤브레인은 발수 발유제, 용매, 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사되어 얻어진 나노 섬유가 축적되어 형성된, 방수 음향 장치.
  19. 음향이 방출 또는 입력되는 음향부; 및
    상기 음향부에서 방출되는 음향을 외부로 전달하거나, 또는 외부로부터 입력되는 음향을 상기 음향부로 전달하기 위해 진동하는 멤브레인;을 포함하며,
    상기 멤브레인은 발수 발유제, 용매, 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사되어 얻어진 나노 섬유가 축적되어 형성된 다수의 기공을 가지거나, 또는 무기공 형태의 소수성 및 소유성 멤브레인 것을 특징으로 하는 방수 음향 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 멤브레인의 음향 전달 면적은 상기 음향부의 음향 방출 또는 입력 면적보다 큰 방수 음향 장치.
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