KR102666673B1 - 사운드 발생 장치용 다이어프램 및 사운드 발생 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사운드 발생 장치용 다이어프램 및 사운드 발생 장치를 제공한다. 상기 다이어프램은 적어도 1층의 엘라스토머층을 포함하고, 상기 엘라스토머층은 수소화 니트릴 중합체로 제조되며, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 아크릴로니트릴 블록이 포함되고, 상기 수소화 니트릴 중합체 중 상기 아크릴로니트릴 블록의 함량 범위는 10-70wt％이며, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 가황제가 첨가되고, 상기 가황제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 1％-15％이다. 본 발명의 다이어프램은 반발탄성이 양호하고, 저온 환경에서 높은 탄성을 유지할 수 있으며, 고온 환경에서 장기간 작동할 수 있으므로, 사운드 발생 장치는 음향 성능이 양호한 상태를 유지하면서 극도로 가혹한 환경에 적용될 수 있다.
Description
본 발명은 전기 음향 변환 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 사운드 발생 장치용 다이어프램 및 사운드 발생 장치에 관한 것이다.
기존의 사운드 발생 장치용 다이어프램은 대부분 모듈러스가 큰 플라스틱 필름층(PEEK, PAR, PEI, PI 등), 유연한 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU) 및 감쇠 필름(아크릴 글루, 실리카겔 등)의 복합 구조를 사용하고 있다.
그러나, 기존의 다이어프램은 낮은 탄성 회복율과 낮은 내열 성능 등 종합적인 성능이 떨어져 청취 불량을 일으키기 쉬우므로 사운드 발생 장치의 음향 성능을 저하시킨다.
고전력화, 방수 및 고음질 요구 사항이 증가함에 따라 실리콘 고무 재질의 다이어프램은 사운드 발생 장치 분야에도 적용되고 있다. 그러나 실리콘 고무는 모듈러스 또는 경도가 상대적으로 낮고, 동일한 F0 요구 사항을 충족하는 전제 하에 감쇠 성능이 떨어지며 왜곡이 높다.
본 발명의 목적은 사운드 발생 장치용 다이어프램 및 사운드 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 사운드 발생 장치용 다이어프램을 제공한다. 상기 다이어프램은 적어도 1층의 엘라스토머층을 포함하고, 상기 엘라스토머층은 수소화 니트릴 중합체로 제조되며, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 아크릴로니트릴 블록이 포함되고, 상기 수소화 니트릴 중합체 중 상기 아크릴로니트릴 블록의 함량 범위는 10-70wt%이며, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 가황제가 첨가되고, 상기 가황제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 1%-15%이다.
선택적으로, 상기 가황제는 유황계 가황제, 퍼옥사이드계 가황제 중 적어도 하나를 사용한다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 무기 충진재 보강제가 첨가되고, 상기 무기 충진재 보강제는 카본 블랙, 실리카, 탄산칼슘, 황산바륨, 유기 몬모릴로나이트, 불포화 카르복실산 금속염 및 아라미드 펄프 중 적어도 하나를 사용한다.
선택적으로, 상기 무기 충진재 보강제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 1%-90%이다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 노화방지제가 첨가되고, 상기 노화방지제는 노화방지제 N-445, 노화방지제 246, 노화방지제 4010, 노화방지제 SP, 노화방지제 RD, 노화방지제 ODA, 노화방지제 OD, 노화방지제 WH-02 중 적어도 하나를 사용한다.
선택적으로, 상기 노화방지제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 0.5%-10%이다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체의 강도 범위는 15-95A이고, 상기 수소화 니트릴 중합체의 모듈러스 범위는 0.5-50MPa이다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체의 유리 전이 온도 범위는 -60~0℃이다.
선택적으로, 실온에서 상기 수소화 니트릴 중합체의 손실 계수는 0.06보다 크다.
선택적으로, 상기 다이어프램은 단층 다이어프램이고, 상기 단층 다이어프램은 1층의 수소화 니트릴 중합체 필름층으로 구성되거나;
또는, 상기 다이어프램은 복합 다이어프램이고, 상기 복합 다이어프램은 2층, 3층, 4층 또는 5층의 필름층을 포함하며; 상기 복합 다이어프램은 1층의 수소화 니트릴 중합체 필름층을 적어도 포함한다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체 필름층의 두께는 10-200μm이다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체 필름층의 두께는 30-120μm이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 사운드 발생 장치를 제공한다. 상기 사운드 발생 장치는 진동 시스템 및 상기 진동 시스템과 협력하는 자기 회로 시스템을 포함하고, 상기 진동 시스템은 상기 사운드 발생 장치용 다이어프램을 포함한다.
본 발명의 발명인은 종래 기술에서, 다이어프램은 낮은 탄성 회복율과 낮은 내열 성능 등 종합적인 성능이 떨어져 청취 불량을 일으키기 쉬움을 발견하였다. 따라서, 본 발명이 구현하고자 하는 기술적 임무 또는 해결하고자 하는 기술적 과제는 당업자가 결코 생각해내거나 예기할 수 있는 것이 아니므로 본 발명은 새로운 기술적 해결수단이다.
본 발명은 하기와 같은 유리한 효과를 갖는다. 본 발명은 수소화 니트릴 중합체로 제조된 다이어프램을 개시하는 바, 상기 다이어프램은 반발탄성이 양호하고, 저온 환경에서 높은 탄성을 유지할 수 있으며, 고온 환경에서 장기간 작동할 수 있으므로, 사운드 발생 장치는 음향 성능이 양호한 상태를 유지하면서 극도로 가혹한 환경에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명확해질 것이다.
명세서에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고 또한 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 다른 주파수에서 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램의 다른 부위의 진동 변위 테스트 곡선이다.
도 2는 다른 주파수에서 기존 다이어프램의 다른 부위의 진동 변위 테스트 곡선이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 고조파 왜곡 테스트 곡선이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 고차 고조파 왜곡 테스트 곡선이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 PEEK 다이어프램의 응력 변형률 곡선이다.
도 6은 다른 주파수에서 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 라우드니스 테스트 곡선이다.
도 1은 다른 주파수에서 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램의 다른 부위의 진동 변위 테스트 곡선이다.
도 2는 다른 주파수에서 기존 다이어프램의 다른 부위의 진동 변위 테스트 곡선이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 고조파 왜곡 테스트 곡선이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 고차 고조파 왜곡 테스트 곡선이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 PEEK 다이어프램의 응력 변형률 곡선이다.
도 6은 다른 주파수에서 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 라우드니스 테스트 곡선이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 예시적인 실시예를 상세히 설명한다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 이들 실시예에서 설명된 부재 및 단계의 상대적인 배치, 수치 표현 및 수치 값은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 대한 아래 설명은 실제로 설명적일 뿐, 본 발명 및 그 적용 또는 사용에 대한 어떠한 제한도 구성하지 않는다.
관련 분야의 통상의 기술자에게 공지된 기술, 방법 및 기기에 대해서는 자세히 논의하지 않을 수 있지만, 적절한 경우 해당 기술, 방법 및 기기는 명세서의 일부로 간주되어야 한다.
여기에 도시되고 논의된 모든 예에서, 임의의 특정 값은 제한이 아니라 단지 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 따라서 예시적인 실시예의 다른 예는 다른 값을 가질 수 있다.
이하의 도면에서 유사한 부호 및 문자는 유사한 항목을 나타내며, 따라서 하나의 도면에서 항목이 정의되면 이후의 도면에서 더 이상 논의될 필요가 없음에 유의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사운드 발생 장치용 다이어프램을 제공한다. 상기 다이어프램은 적어도 1층의 엘라스토머층을 포함하고, 상기 엘라스토머층은 수소화 니트릴 중합체로 제조된다. 상기 수소화 니트릴 중합체의 분자 구조식은 다음과 같을 수 있다.
식에서, l1, l2, m, n은 자연수이다.
수소화 니트릴 중합체 함량에서 상기 아크릴로니트릴 블록의 범위는 10-70wt%이다.
상기 아크릴로니트릴 블록 중의 니트릴기는 전기 음성이 높은 강한 극성기로, 가황 고무와 수소 결합을 형성하여 분자 사슬의 활동을 제한할 수 있고; 수소화 니트릴 중합체는 유리 전이 온도가 상승하되 유리 전이 온도가 너무 상승해서는 안되는 바, 유리 전이 온도가 너무 높으면, 수소화 니트릴 중합체가 고탄성 상태(고무 상태)로부터 유리 상태로 쉽게 전이될 수 있으므로 사운드 발생 장치의 정상적인 사용에 불리하다. 따라서, 본 발명의 수소화 니트릴 중합체는 분자량이 크고 분자 사슬이 유연하며 우수한 저온 내성을 갖고 유리 전이 온도는 -60~0℃이다. 상기 유리 전이 온도에서 사운드 발생 장치용 다이어프램은 상온에서 고탄성 상태를 유지할 수 있고, 반발탄성이 양호하다. 바람직하게는, 수소화 니트릴 중합체의 유리 전이 온도는 -50~-20℃이다. 상기 온도의 경우, 0℃ 미만에서 사운드 발생 장치용 다이어프램은 작동 시 우수한 고무 탄성을 항상 유지할 수 있으므로 사운드 발생 장치는 높은 음질을 나타낸다. 아울러 저온 환경에서 사운드 발생 장치용 다이어프램의 손상 위험이 줄어들고 신뢰성이 더 높다.
상기 아크릴로니트릴 블록의 함량이 높을 수록 아크릴로니트릴 블록과 가황 고무 사이에 더 많은 수소 결합 구조가 형성될 수 있으며, 여기서 구조 단위의 교대가 많을 수록 수소화 니트릴 중합체의 인장 강도가 더 높다. 표 1은 아크릴로니트릴 블록 함량과 유리 전이 온도, 인장 강도의 관계표이다. 유리 전이 온도: 중합체 재료는 일반적으로 4종의 물리적 상태(또는 기계적 상태), 즉 유리 상태, 점탄성 상태, 고탄성 상태(고무 상태) 및 점성 유체 상태에 있는데, 일반적으로 유리 상태와 고탄성 상태 사이의 전이를 유리 전이라고 하며 이에 대응되는 전이 온도는 유리 전이 온도이다. 인장 강도는 고무가 외력의 작용으로 인한 영구 변형 및 손상에 저항하는 능력이다.
표 1: 아크릴로니트릴 블록 함량과 유리 전이 온도, 인장 강도의 관계표
표 1에 도시된 바와 같이, 본 발명인은 아크릴로니트릴 블록의 함량이 점차 증가할 수록 유리 전이 온도가 점차 상승하고 인장 강도도 점차 상승하나, 유리 전이 온도가 높을 수록 수소화 니트릴 중합체의 상태가 고탄성 상태에서 유리 상태로 쉽게 전이하고, 수소화 니트릴 중합체의 반발탄성이 감소하며, 인장 강도가 높을 수록, 영구 변형 및 손상에 저항하는 능력이 더 강함을 발견하였다. 상기 수소화 니트릴 중합체에서 상기 아크릴로니트릴 블록의 함량 범위는 10-70wt%이고, 유리 전이 온도 범위가 -32.1―-22.8℃이며, 사운드 발생 장치용 다이어프램은 영하 20℃에서 작동 시 우수한 고무 탄성을 항상 유지할 수 있으므로, 사운드 발생 장치는 높은 음질을 나타낸다. 아울러 저온 환경에서 사운드 발생 장치용 다이어프램의 손상 위험이 줄어들고 신뢰성이 더 향상되며; 상기 아크릴로니트릴 블록 함량이 수소화 니트릴 중합체 총 함량의 10-70wt%이고,인장 강도의 범위가 25.3-29.0MPa이며, 수소화 니트릴 중합체가 다이어프램으로 제조되는 경우, 다양한 형상의 사운드 발생 장치에 적응하도록 다이어프램은 다양한 형상으로 제조되며, 다이어프램을 사운드 발생 장치에 장착하는 과정에서, 외력의 작용으로 인한 영구 변형 및 손상에 저항하는 능력이 강하다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체는 가황제를 더 포함하고, 상기 가황제는 유황계 가황제, 퍼옥사이드계 가황제 중 적어도 하나를 사용한다. 상기 가황제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 1%-15%인 바, 즉 수소화 니트릴 중합체 총 함량의 부수가 100부인 경우, 가황제 함량은 1-15부이다. 표 2는 가황제 함량과 유리 전이 온도, 파단 신율의 관계표이다. 파단 신율은 고무의 탄성을 가늠하는 지표이다.
표 2: 가황제 함량과 유리 전이 온도, 파단 신율의 관계표
표 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인은 가황제의 사용량이 증가함에 따라 재료의 가교도가 증가하고, 분자 사슬의 운동이 제한되며, 유리 전이 온도가 증가하고, 파단 신율이 감소함을 발견하였다. 여기서 파단 신율이 클수록 다이어프램은 더 큰 진동 구간 여유를 갖게 되고, 파단 한계에 가까워지면, 수소화 니트릴 중합체는 더 큰 구동력을 견딜 수 있으며, 동일한 진동 공간에서, 진동 중 수소화 니트릴 중합체의 인장은 파단 한계보다 훨씬 낮으므로 과도한 인장으로 인한 필름 파열을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가황제의 함량이 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 3%-10%인 경우, 즉 수소화 니트릴 중합체 총 함량의 부수가 100부이고, 가황제 함량이 3-10부인 경우, 수소화 니트릴 중합체는 고탄성을 갖는 동시에 파단 신율이 다이어프램의 제조 요구 사항을 충족하고, 다이어프램의 탄성 및 강성이 진동 요구 사항을 충족시키므로 사운드 발생 장치는 진동 효과가 우수하고, 감쇠 효과가 양호하다.
수소화 니트릴 중합체는 우수한 유연성을 갖고 있으며, 파단 신율은 100% 이상, 바람직하게는 150% 이상이다. 높은 파단 신율을 갖고 있으므로 다이어프램은 사운드 발생 장치에서 사용 시 파열 등 신뢰성 문제가 쉽게 발생하지 않는다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 무기 충진재 보강제가 첨가되고, 상기 무기 충진재 보강제는 카본 블랙, 실리카, 탄산칼슘, 황산바륨, 유기 몬모릴로나이트, 불포화 카르복실산 금속염 및 아라미드 펄프 중 적어도 하나를 사용하며, 상기 무기 충진재 보강제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 1%-90%이다. 즉 상기 수소화 니트릴 중합체의 총량이 100부인 경우, 무기 충진재 보강제의 총량은 1-90부이다. 보강제의 표면에는 치환, 환원, 산화 등 반응을 일으킬 수 있는 수소, 카르복실기, 락톤기, 자유라디칼, 퀴논기 등 그룹이 존재한다. 보강제를 수소화 니트릴 중합체에 혼합한 후, 보강제와 중합체 블록 계면 사이의 강한 상호 작용으로 인해 재료에 힘이 가해지면, 분자 사슬이 보강제 미립자 표면에서 미끄러지기 쉬우나 보강제 미립자와 쉽게 분리되지 않으며, 수소화 니트릴 중합체와 보강제 미립자는 미끄러질 수 있는 강한 결합을 형성하여 기계적 강도가 증가한다. 표 3은 카본 블랙의 첨가 부수와 수소화 니트릴 중합체의 파단 신율, 인장 강도의 관계표이다.
표 3: 카본 블랙의 첨가 부수와 수소화 니트릴 중합체의 파단 신율, 인장 강도의 관계표
카본 블랙을 예로 들면, 본 발명에서 카본 블랙은 비정질 구조로, 입자들이 상호 간의 물리적 화학적 결합을 통해 응집체를 구성한다. 카본 블랙의 1차 구조는 응집체로 구성되는 동시에 응집체 간에는 반데르발스 힘 또는 수소 결합이 존재하여 공간적 네트워크 구조, 즉 카본 블랙의 2차 구조로 응집될 수 있다. 카본 블랙은 표면에 상술한 그룹을 갖는다. 카본 블랙 미립자는 공중합체 분자 사슬과 상술한 관계를 형성하여 폴리아크릴레이트 공중합체의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 그러나 기계적 강도가 너무 높으면, 미니어처 사운드 발생 장치의 공진 주파수가 너무 높아져 저주파 응답 능력이 저하된다.
표 3에 도시된 바와 같이, 수소화 니트릴 중합체에 카본 블랙을 첨가하지 않을 경우, 수소화 니트릴 중합체의 인장 강도는 4.5MPa이고, 외력의 작용 하에, 예를 들어 다이어프램의 제조 과정에서, 수소화 니트릴 중합체는 손상에 대한 저항 능력이 약한 반면, 1부의 카본 블랙을 첨가하면 수소화 니트릴 중합체의 인장 강도는 크게 변화된다.
카본 블랙의 부수가 0.5인 경우, 재료의 기계적 강도 및 파단 신율이 모두 작은데, 이는 매트릭스에 불균일하게 분산된 카본 블랙의 양이 적어 보강 효과를 발생하기 어렵기 때문이며; 카본 블랙의 첨가 부수가 증가함에 따라 수소화 니트릴 중합체의 기계적 강도가 증가하는 반면 파단 신율은 점차 감소하고; 반면 카본 블랙의 부수가 95부인 경우, 파단 신율은 급격히 감소하며, 다이어프램으로 제조된 후, 장기 사용에서 파열 위험이 존재한다.
본 발명에서 보강제 첨가량은 1-90부이고, 바람직하게는 2-80부이다. 즉 상기 무기 충진재 보강제의 함량이 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 2%-80%인 경우, 수소화 니트릴 중합체의 인장 강도는 보강제 함량이 증가함에 따라 향상된다. 여기서 파단 신율이 클수록 다이어프램은 더 큰 진동 구간 여유를 갖게 되고, 파단 한계에 가까워지면, 수소화 니트릴 중합체는 더 큰 구동력을 견딜 수 있으며, 동일한 진동 공간에서, 진동 중 수소화 니트릴 중합체의인장은 파단 한계보다 훨씬 낮으므로 과도한 인장으로 인한 필름 파열을 방지할 수 있다. 수소화 니트릴 중합체는 우수한 유연성을 갖고 있으며, 파단 신율은 100% 이상, 바람직하게는 150% 이상이다. 따라서 특히 상기 보강제의 함량이 80부인 경우, 즉 상기 무기 충진재 보강제의 함량이 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 80%일 때, 수소화 니트릴 중합체의 파단 신율은 다이어프램의 제조 요구 사항을 충족하는 동시에 영구 변형 및 손상 저항 능력이 강하며 다이어프램의 탄성 및 강성이 진동 요구 사항을 충족시키므로 사운드 발생 장치는 진동 효과가 우수하고, 감쇠 효과가 양호하다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체는 노화방지제를 더 포함하고, 상기 노화방지제는 노화방지제 N-445, 노화방지제 246, 노화방지제 4010, 노화방지제 SP, 노화방지제 RD, 노화방지제 ODA, 노화방지제 OD, 노화방지제 WH-02 중 적어도 하나를 사용하며, 상기 노화방지제의 함량은 상기 4종 단위 총 함량의 0.5-10%이다. 즉 4종 단위의 총 함량이 100부인 경우, 노화방지제의 함량은 0.5-10부이다.
본 발명인은 수소화 니트릴 중합체의 사용 과정에서 시간이 지남에 따라 수소화 니트릴 중합체의 분자 사슬이 파단되어 유리된 자유라디칼을 생성하고 자체 노화를 촉진하데, 노화방지제를 첨가하면 고무 제품에서 자가 촉매 활성의 자유라디칼의 생성을 중지할 수 있음을 발견하였다. 첨가량이 너무 적으면 사용 수명 연장 효과를 달성하지 못하고, 첨가량이 너무 많으면 엘라스토머와 완전히 용해되기 어려우며 또한 균일하게 분산되기 어려워 재료의 기계적 성능이 감소된다. 여기서 노화방지제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총 함량의 0.5%-10%인 바, 즉 상기 수소화 니트릴 중합체의 총 함량이 100부인 경우, 노화방지제의 첨가량은 0.5-10부이고, 바람직하게는 1-5부, 즉 노화방지제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총 함량의 1%5%이다. 특히, 노화방지제가 5부인 경우, 즉 노화방지제의 함량이 상기 수소화 니트릴 중합체 총 함량의 5%이면, 고무 제품에서 자가 촉매 활성의 자유라디칼의 생성을 효과적으로 중지할 수 있고, 수소화 니트릴 중합체와 더 잘 융합될 수 있으며, 상기 수소화 니트릴 중합체가 다이어프램으로 제조되는 경우, 다이어프램의 사용 수명을 연장할 수 있다.
선택적으로, 상기 수소화 니트릴 중합체의 강도 범위는 15-95A이고, 상기 수소화 니트릴 중합체의 모듈러스 범위는 0.5-50MPa이다. 표 3으로부터 수소화 니트릴의 인장 강도는 주로 무기 충진재 보강제에 의해 조절됨을 알 수 있다. 표 1로부터 아크릴로니트릴 블록의 함량이 증가하고, 수소화 니트릴 중합체 분자 사이의 수소 결합이 증가하여 수소화 니트릴 중합체의 인장 강도가 증가하며; 수소화 니트릴 중합체의 인장 강도 및 경도가 높을 수록 f0가 높아지고 수소화 니트릴 중합체의 반발탄성이 우수해짐을 알 수 있다. 표 4는 두께가 동일하고 경도가 상이한 다이어프램과 수소화 니트릴 중합체의 F0 관계표이다.
표 4: 두께가 동일하고 경도가 상이한 다이어프램과 수소화 니트릴 중합체의 F0 관계표
표 4에 도시된 바와 같이, 경도가 증가함에 따라 f0가 급격히 증가한다. 수소화 니트릴 중합체의 강도 범위가 15-95A, 바람직하게는 20-80A인 경우, 수소화 니트릴 중합체는 반발탄성이 양호하고, 상기 수소화 니트릴 중합체가 다이어프램으로 제조되는 경우, 상기 다이어프램은 탄성 및 진동의 일관성이 양호하다.
수소화 니트릴 중합체는 니트릴기를 다량 함유하므로, 니트릴기가 접착층과 수소 결합을 형성할 수 있어 양호한 접착성을 갖는다.
선택적으로, 수소화 니트릴 중합체와 접착층 간의 접착력은 100g/25mm(180°박리), 바람직하게는 200g/25mm(180°박리)보다 크다. 높은 접착력은 다이어프램이 진동 과정에서 Dome(보강재)과 양호한 조화와 일관성을 가질 수 있도록 하며, 음질이 깨끗하고 장기간 진동 후에도 사운드 발생 장치용 다이어프램은 여전히 초기 상태를 유지하고 성능 안정성이 높다.
상기 다이어프램의 접착력은 주로 두 측면에서 역할을 한다. 본 발명의 특별한 실시형태에서, 상기 다이어프램은 복합 다이어프램일 수 있는 바, 즉 다이어프램은 다층 필름층을 포함하고, 그 중 적어도 하나의 필름층은 상기 폴리아크릴레이트 공중합체로 제조된다. 다층 필름층 간에는 접착, 핫 프레싱 등 방식으로 복합되어 상기 복합 다이어프램을 구성할 수 있다. 수소화 니트릴 중합체의 양호한 접착 성능은 복합 다이어프램의 구조적 안정성 및 신뢰성을 보장할 수 있다. 한편, 다이어프램은 실제 적용에서 접착층을 통해 보이스 코일, 센터링 지지 피스, 보강재(DOME) 등과 접착 및 조립되어야 하는데, 다이어프램의 양호한 접착 성능은 조립 과정에서 미니어처 사운더 제품의 음향 성능 및 구조적 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 역할을 한다.
선택적으로, 상기 접착층의 종류는 에폭사이드계, 아크릴산계, 유기 실리콘 수지계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 비닐에스테르 수지계, 페놀 수지계, 요소-포름알데히드 수지계 중 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 상기 다이어프램은 몰드 프레싱-사출 성형 또는 공압 성형 방식으로 제조된다.
손실 계수는 재료의 감쇠성 크기를 특성화할 수 있고, 수소화 니트릴 중합체의 손실 계수는 0.06보다 크다. 바람직하게 0.1보다 크면, 감쇠 성능이 우수하여 다이어프램은 더 낮은 임피던스를 갖는다. 사운드 발생 장치용 다이어프램의 감쇠성이 향상되어 사운드 발생 장치는 진동 과정에서 편파 현상을 억제하는 능력이 강해지고, 진동의 일관성이 양호하다. 그러나 일반적으로 사용되는 엔지니어링 플라스틱 필름층은 감쇠가 낮은 바, 손실 계수는 일반적으로 0.01 미만이여 감쇠성이 낮다.
엔지니어링 플라스틱과 비교하여, 수소화 니트릴 중합체는 보다 넓은 탄성 영역을 가지며, 우수한 회복성을 가지므로, 다이어프램은 진동 과정에서 스윙 진동이 적고 음질 및 청취 안정성이 더 우수하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 PEEK 다이어프램의 응력 변형률 곡선이다. 여기서, 점선은 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램의 응력 변형률 곡선이고; 실선은 PEEK 다이어프램의 응력 변형률 곡선이다.
도 5로부터 동일한 응력 하에 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램의 변형률은 PEEK 다이어프램보다 현저히 큼을 보아낼 수 있다. 이는 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램의 영률이 PEEK 다이어프램보다 현저히 작음을 나타낸다.
이 밖에, PEEK 다이어프램은 0.4-0.5% 정도의 변형률에서 명백한 항복점을 형성하는 반면, 본 발명에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램에는 항복점이 존재하지 않는데, 이는 본 발명에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램은 보다 넓은 탄성 영역을 가지며 또한 반발탄성이 우수함을 나타낸다.
수소화 니트릴 중합체 다이어프램은 양호한 유연성을 갖는 바, 예를 들어, 파단 신율≥100%이다. 폴리에틸렌 블록은 파단 신율에 중요한 영향을 미치며, 당업자들은 실제 필요에 따라 선택할 수 있다. 이에 따라 사운드 발생 장치용 다이어프램의 진동 변위가 더 커지고, 라우드니스가 더 커지며, 신뢰성, 내구성이 양호하다. 재료의 유연성이 더 우수하고 파단 신율이 클수록, 손상에 저항하는 사운드 발생 장치용 다이어프램의 능력이 더 강해진다. 사운드 발생 장치용 다이어프램이 큰 진폭 상태로 진동하면, 재료에 큰 변형이 발생되어 장기간 진동 시 다이어프램 접힘, 다이어프램 균열 또는 다이어프램이 파열 위험이 발생한다. 그러나 수소화 니트릴 중합체로 제조된 사운드 발생 장치용 다이어프램은 양호한 유연성을 가지므로 다이어프램의 손상 위험을 줄인다.
도 6은 다른 주파수에서 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 라우드니스 테스트 곡선이다(SPL 곡선). 본 발명에서 다이어프램은 주름진 림 다이어프램이다. 횡좌표는 주파수(Hz)이고, 종좌표는 라우드니스이다. 여기서, 점선은 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램의 테스트 곡선이다. 실선은 기존 다이어프램의 테스트 곡선이다.
도 6에서 구체적으로 SPL곡선으로부터 2 가지 다이어프램의 중간 주파수 성능이 유사함을 보아낼 수 있다. 반면 본 발명의 실시예의 다이어프램을 적용한 사운드 발생 장치의 F0는 792Hz인 바, 즉 도면에서 a 위치이다. 기존 다이어프램을 적용한 사운드 발생 장치의 F0는 886Hz인 바, 즉 도면에서 b 위치이다. 이는 본 발명의 실시예의 사운드 발생 장치용 다이어프램의 저주파 감도가 PEEK 다이어프램보다 높음을 나타낸다. 즉, 본 발명의 실시예의 사운드 발생 장치용 다이어프램를 적용할 경우, 사운드 발생 장치가 더 높은 라우드니스 및 편안함을 갖도록 할 수 있다.
도 1은 다른 주파수에서 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램의 다른 부위의 진동 변위 테스트 곡선이다. 도 2는 다른 주파수에서 기존 다이어프램의 다른 부위의 진동 변위 테스트 곡선이다. 여기서, 다이어프램은 직사각형 주름진 림 다이어프램이다. 횡좌표는 주파수(Hz)이고, 종좌표는 라우드니스 변위량(mm)이다. 다이어프램 중심부의 가장자리 위치와 중심 위치에서 위치를 정하여 테스트한다.
도 1의 각 곡선은 더 집중된 반면 도 2의 각 곡선은 분산된 것을 보아낼 수 있다. 이는 본 발명의 실시예에서 사운드 발생 장치용 다이어프램의 각 부분의 진동 일치성이 더 우수하고, 진동 과정에서 다이어프램의 스윙 진동이 적으며, 음질 및 청취 안정성이 더 우수함을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 총 고조파 왜곡 테스트 곡선이다. 다이어프램은 주름진 림 다이어프램이다. 횡좌표는 주파수(Hz)이고, 종좌표는 총 고조파 왜곡율(THD)(%)이다. 여기서, 점선은 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램의 총 고조파 왜곡 테스트 곡선이다. 실선은 일반적인 PEEK 다이어프램의 총 고조파 왜곡 테스트 곡선이다.
도 3으로부터 본 발명의 실시예의 사운드 발생 장치용 다이어프램은 PEEK 다이어프램에 비해 THD(총 고조파 왜곡)가 더 낮고 스파이크 등이 없음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 실시예의 사운드 발생 장치용 다이어프램이 더 우수한 편파 방지 능력을 가지며 또한 음질이 더 우수함을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램과 기존 다이어프램의 고차 고조파 왜곡 테스트 곡선이다. 다이어프램은 주름진 림 다이어프램이다. 횡좌표는 주파수(Hz)이고, 종좌표는 고차 고조파 왜곡율(HOHD)(%)이다. 여기서, 점선은 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램의 고차 고조파 왜곡 테스트 곡선이다. 실선은 일반적인 PEEK 다이어프램의 고차 고조파 왜곡 테스트 곡선이다.
도 4로부터 본 발명의 실시예의 사운드 발생 장치용 다이어프램은 PEEK 다이어프램에 비해 HOHD(고차 고조파 왜곡)가 더 낮고 스파이크 등이 없음을 알 수 있다. 동일한 주파수에서 PEEK 다이어프램은 HOHD(고차 고조파 왜곡)가 더 쉽게 발생하는데 이는 본 발명의 실시예의 사운드 발생 장치용 다이어프램이 더 우수한 편파 방지 능력을 가지며 또한 음질이 더 우수함을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사운드 발생 장치를 제공한다. 상기 사운드 발생 장치는 진동 시스템 및 진동 시스템과 협력하는 자기 회로 시스템을 포함한다. 진동 시스템은 본 발명에 의해 제공되는 사운드 발생 장치용 다이어프램을 포함한다. 예를 들어, 다이어프램은 주름진 림 다이어프램 또는 평판 다이어프램이다. 상기 사운드 발생 장치는 사운드 발생 효과가 우수하고, 내구성이 양호한 특징을 갖는다.
상기 사운드 발생 장치의 F0는 다이어프램의 영률 및 두께에 비례하므로, 사운드 발생 장치용 다이어프램의 두께 및 영률을 변경하여 F0의 변화를 구현할 수 있는데, 구체적인 조절 원리는 다음과 같다.
여기서, Mms는 스피커의 등가 진동 품질이고, Cms는 스피커의 등가 컴플라이언스이며;
여기서, Cm1은 댐퍼 컴플라이언스이고, Cm2는 다이어프램 컴플라이언스이다. 댐퍼 없이 설계하는 경우, 스피커의 등가 컴플라이언스는 다이어프램 컴플라이언스이고;
여기서, W는 다이어프램의 주름진 림부의 전체 폭이고, t는 다이어프램의 두께이며; dvc는 다이어프램과 보이스 코일의 접합 외경이고; E는 다이어프램 재질의 영률이며; u는 다이어프램 재질의 푸아송비이다.
이로부터, 사운드 발생 장치의 F0는 다이어프램의 모듈러스 및 두께에 비례하고, 다이어프램의 모듈러스는 또한 경도에 비례함을 알 수 있다. 따라서 경도로 다이어프램의 모듈러스를 나타낼 수 있다. 포만한 저음과 편안한 청감을 얻기 위해서는 사운드 발생 장치가 낮은 F0를 갖는 동시에 다이어프램이 충분한 강성과 감쇠가 있어야 한다. 당업자들은 사운드 발생 장치용 다이어프램의 경도 및 두께를 조절하여 F0의 크기를 조절할 수 있다. 다이어프램의 경도는 바람직하게는 20-80A이다. 이에 따라 사운드 발생 장치의 F0는 150-1500HZ에 도달할 수 있어 사운드 발생 장치의 저주파 성능이 우수하다.
선택적으로, 상기 다이어프램은 단층 구조이거나 다층 복합 다이어프램일 수 있다. 단층 다이어프램은 1층의 수소화 니트릴 중합체 필름층으로 구성된 다이어프램이다. 복합 다이어프램은 다층 수소화 니트릴 중합체 필름층이 순차적으로 적층되어 형성된 다이어프램이다. 또는, 복합 다이어프램은 적어도 1층의 수소화 니트릴 중합체 필름층을 포함할 수 있다, 상기 수소화 니트릴 중합체 필름층은 기타 재료로 제조된 필름층과 적층 및 복합되어 다양한 재료로 제조된 복합 다이어프램을 구성한다. 상기 복합 다이어프램은 2층, 3층, 4층 또는 5층 복합 다이어프램일 수 있으며, 본 발명에서는 이에 대해 한정하지 않는다. 상기 복합 다이어프램 중 적어도 하나의 필름층은 본 발명에 의해 제공되는 수소화 니트릴 중합체로 제조된 수소화 니트릴 중합체 필름층이다.
상기 수소화 니트릴 중합체 필름층의 경우, 두께는 10-200μm, 바람직하게는 30-120μm에서 선택될 수 있다. 수소화 니트릴 중합체 필름층의 두께가 상기 범위 내에 있는 경우, 미니어처 사운드 발생 장치의 성능 요구 사항 및 조립 공간의 요구 사항을 더 잘 충족시킬 수 있다.
상기 복합 다이어프램은 경도가 상이한 수소화 니트릴을 사용하여 함께 복합되는 바, 예를 들어 복합 다이어프램의 필름층은 위에서 아래로 경도가 점차 증가하고, 기저층의 필름층은 경도가 큰 수소화 니트릴 중합체를 사용하여 높은 경도와 강한 다이어프램 강성을 가지므로 기저층의 필름층은 상부 필름층을 센터링 및 지지하는 작용을 한다. 상부 필름층의 경도가 작으므로 반발탄성이 강하고 다이어프램 진동의 진폭이 크다. "진폭”은 평형 위치에서 다이어프램의 단방향 편차 최대치를 나타낸다. 다이어프램 진동의 진폭이 큰 경우, 사운드 발생 장치의 청취 효과가 우수하다.
선택적으로, 복합 다이어프램은 각 층 다이어프램의 두께가 동일하여 사운드 발생 장치용 다이어프램의 균일성이 양호하고 권취 또는 주름이 쉽게 생기지 않는다.
선택적으로, 상기 복합 다이어프램은 또한 수소화 니트릴 중합체와 다른 고무가 함께 복합된 것일 수 있다. 또한 접합 방식을 통해 다른 엔지니어링 플라스틱 또는 열가소성 엘라스토머와 함께 복합되어 복합 다이어프램으로 제조될 수도 있다.
비록 예시를 통해 본 발명의 일부 특정 실시예를 상세히 설명하였지만, 당업자는 상기 실시예는 단지 설명을 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 당업자는 상기 실시예가 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 수정될 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.
Claims (13)
- 사운드 발생 장치용 다이어프램으로서,
상기 다이어프램은 적어도 1층의 엘라스토머층을 포함하고, 상기 엘라스토머층은 수소화 니트릴 중합체로 제조되며, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 아크릴로니트릴 블록이 포함되고, 상기 수소화 니트릴 중합체 중 상기 아크릴로니트릴 블록의 함량 범위는 10-70wt%이며, 상기 수소화 니트릴 중합체에는 가황제가 첨가되고, 상기 가황제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 1%-15%이고,
상기 수소화 니트릴 중합체의 유리 전이 온도 범위는 -60~0℃인 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제1항에 있어서,
상기 가황제는 유황계 가황제, 퍼옥사이드계 가황제 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제1항에 있어서,
상기 수소화 니트릴 중합체에는 무기 충진재 보강제가 첨가되고, 상기 무기 충진재 보강제는 카본 블랙, 실리카, 탄산칼슘, 황산바륨, 유기 몬모릴로나이트, 불포화 카르복실산 금속염 및 아라미드 펄프 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제3항에 있어서,
상기 무기 충진재 보강제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 1%-90%인 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제1항에 있어서,
상기 수소화 니트릴 중합체에는 노화방지제가 첨가되고, 상기 노화방지제는 노화방지제 N-445, 노화방지제 246, 노화방지제 4010, 노화방지제 SP, 노화방지제 RD, 노화방지제 ODA, 노화방지제 OD, 노화방지제 WH-02 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제5항에 있어서,
상기 노화방지제의 함량은 상기 수소화 니트릴 중합체 총량의 0.5%-10%인 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수소화 니트릴 중합체의 강도 범위는 15-95A이고, 상기 수소화 니트릴 중합체의 모듈러스 범위는 0.5-50MPa인 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 삭제
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
실온에서 상기 수소화 니트릴 중합체의 손실 계수는 0.06보다 큰 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제1항에 있어서,
상기 다이어프램은 단층 다이어프램이고, 상기 단층 다이어프램은 1층의 수소화 니트릴 중합체 필름층으로 구성되거나;
또는, 상기 다이어프램은 복합 다이어프램이고, 상기 복합 다이어프램은 2층, 3층, 4층 또는 5층의 필름층을 포함하며; 상기 복합 다이어프램은 1층의 수소화 니트릴 중합체 필름층을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제10항에 있어서,
상기 수소화 니트릴 중합체 필름층의 두께는 10-200μm인 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 제11항에 있어서,
상기 수소화 니트릴 중합체 필름층의 두께는 30-120μm인 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치용 다이어프램. - 사운드 발생 장치로서,
진동 시스템 및 상기 진동 시스템과 협력하는 자기 회로 시스템을 포함하고, 상기 진동 시스템은 제1항 내지 제6항 및 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 사운드 발생 장치용 다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 발생 장치.
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