CN104350762B - 声学部件用保护构件和防水外壳 - Google Patents

声学部件用保护构件和防水外壳 Download PDF

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Abstract

本发明的声学部件用保护构件(1)含有包含弹性体的透声片(11)。声学部件用保护构件(1)可以还包含配置在透声片(11)的周缘部上的粘合层(12)。

Description

声学部件用保护构件和防水外壳
技术领域
本发明涉及声学部件用保护构件和防水外壳。
背景技术
在具备扬声器和蜂鸣器等声发射部以及麦克风等声接收部等与声学相关的部件(声学部件)的电气设备中，存在许多例如手机和数码相机那样被携带并在室外使用的设备。近些年来，针对具备这种声学部件的电气设备，要求确保透声性并赋予防水功能。防水手机和防水数码相机等已经普及，为了保护这些设备的声学部分(声学部件)，使用具有防水透声功能的过滤器。
例如在具备麦克风和扬声器的防水相机的外部壳体上，在与麦克风和扬声器对应的位置设置有开口部。通过将该开口部利用具有防水透声功能的过滤器覆盖，实现兼具透声性和防水性。
声学部件提出了使用拉伸聚四氟乙烯(PTFE)膜等微孔膜作为用于保护声学部件的保护构件(例如，参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2003-503991号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在专利文献1中作为保护构件被提出的PTFE膜等微孔膜具有当施加外部应力时容易变形的问题。这种保护构件一旦受到高压力就不可逆地变形。保护构件的振动模式由于这样的变形而变化，透声性下降。特别是由于防水相机还具有潜入水中拍摄的用途，在由防水保护等级(JIS C 0920)表示成IPX8的潜水状态下使用后，保护构件的不可逆变形增大，透声性显著降低。此外，作为变形量比较小的膜，大多使用将网状物、无纺布与PTFE膜贴合而得到的物体，或者使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。然而，即使是这些膜，由于受到高水压时不可逆变形残留，因此透声性显著降低。
因此，本发明的目的在于提供一种声学部件用保护构件，即使在例如潜水状态等受到高压力的苛刻环境下使用的情况下，在使用后，也能稳定地保持高性能，而透声性不会显著降低。
用于解决问题的手段
本发明提供一种含有包含弹性体的透声片的声学部件用保护构件。
另外，本发明提供一种防水外壳，其具备声学部件用保护构件和外壳，所述声学部件用保护构件含有包含弹性体的透声片声学部件，所述外壳包含具有透声开口和操作开口的框架和安装在上述框架上以覆盖上述操作开口的弹性透明薄膜，上述保护构件安装在上述框架上以覆盖上述透声开口。
发明效果
本发明的声学部件用保护构件中，透声片包含弹性体。因此，本发明的声学部件用保护构件即使在受到高压力的苛刻环境下使用，也不容易产生不可逆的变形。从而，本发明的声学部件用保护构件即使在例如潜水状态等受到高压力后，也能稳定地保持高性能，而透声性不会显著降低。
根据本发明的防水外壳，通过将手机等电子设备收容在防水外壳的内部，能够在要求防水的环境下使用电子设备。另外，能够隔着安装在框架上以覆盖操作开口的弹性透明薄膜操作电子设备。
附图说明
图1A是显示本发明的声学部件用保护构件的一个实施方式的剖视图。
图1B是显示图1A所示的保护构件设置在设备的外部壳体上状态的一例的剖视图。
图2A是显示本发明防水外壳的一个实施方式的主视图。
图2B是图2A所示的防水外壳的后视图。
图3A是沿图2A的A-A线的剖视图。
图3B是沿图2B的B-B线的剖视图。
图4A是显示防水外壳和电子设备的配置的俯视立体图。
图4B是显示防水外壳和电子设备的配置的底视立体图。
图5A是显示在声学试验中保护构件设置在试验装置上的状态的俯视图。
图5B是沿图5A的VB-VB线的剖视图。
图6是显示在防水试验中保护构件设置在试验装置上的状态的剖视图。
图7A是显示防水试验前的透声片的状态的剖视图。
图7B是显示在防水试验中透声片由于水压而变形的状态的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下的记载并不限定本发明。
图1A显示本实施方式的声学部件用保护构件1的剖视图。图1B 显示本实施方式的声学部件用保护构件1的设置例。
如图1A 所示，本实施方式的声学部件用保护构件1具备透声片11 和配置在透声片11的周缘部上的粘合层12。
透声片11包含弹性体。用于透声片11的弹性体可以是橡胶状弹性体(热固性弹性体(橡胶类))，也可以是热塑性弹性体，优选具有橡胶硬度的橡胶状弹性体。橡胶状弹性体只要是具有橡胶状弹性的材料即可，没有特别限定。然而，为了实现更优良的透声性，优选使用根据JIS K 6253测定的A型硬度满足20～80的范围的橡胶状弹性体。在本实施方式中，作为橡胶状弹性体，可以列举例如硅橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、丙烯酸类橡胶和天然橡胶等。在这些材料中，优选使用具有耐热性和耐化学品性等优良特性的硅橡胶。
透声片11可以实施着色处理。如果透声片11是透明的或白色的，在配置透声片11以覆盖设备的壳体开口时，透声片11引人注目。因此，通过根据配置的壳体的颜色对透声片11着色，在配置在壳体上时，能够获得不容易引人注目的透声片11。在此情况下，透声片11被着色成例如黑色。另外，在重视壳体的设计性时，在配置透声片11以覆盖壳体开口时，有可能损害设计性。因此，通过与壳体的设计性一致地对透声片11着色，能够获得具有设计性的声学部件用保护构件1。
可以通过例如构成透声片11的弹性体含有着色剂来实施透声片 11的着色。在获得具有设计性的声学部件用保护构件1的情况下，所使用的着色剂优选对于380nm以上且500nm以下的波长范围的至少一部分中的光具有光吸收能力。换言之，透声片11优选由该着色剂着色成黑色、灰色、茶色、绿色、黄色或粉红色。透声片11的着色方法包括下述方法：通过将颜料、炭黑等着色剂混合到形成片之前的弹性体、即弹性体原料中而进行着色的方法，利用染色或印刷技术，利用着色剂对形成片后的弹性体(片状的弹性体)进行着色的方法。此外，在使用炭黑作为着色剂的情况下，可以得到能够提高弹性体的强度、并且能够提高后述的防水性的效果。
透声片11具有例如10～150μm的厚度。通过满足这样的厚度范围，能够获得具有充分的透声性的透声片11。透声片11的制造方法包括下述方法：利用模具等排出单元在可脱模的基材上将原料溶液以薄层的方式挤出的方法，使原料溶液在可脱模的基材上流延，然后利用涂布器、绕线棒涂布器、刮刀涂布机形成薄膜的方法，此外，可以利用切削方式将透声片11调节到所期望的厚度。此外，已知在利用专利文献1中所记载的拉伸PTFE膜作为透声片的现有保护构件中，每单位面积的膜重量(面密度)对透声性有很大影响。因此，现有的保护构件通过尽可能地减薄透声片的膜厚来降低面密度，由此提高透声性。然而，本发明人等发现本实施方式的包含弹性体的透声片11与现有的透声片相比，面密度与透声性的相关性小。因此，本实施方式的透声片11的设计自由度比现有的透声片的设计自由度高，可以选择能够兼具高强度和高透声性的厚度。
透声片11的根据JIS L 1092B法(高水压法)测定的防水性优选为1～50m。通过具有这样的防水性，保护构件1即使在高水压下也可以使用，因此能够获得更高的可靠性。
粘合层12的材料可以适当选择，以便能够直接粘贴并固定在应用保护构件1的声学部件上，或粘贴并固定在保护该声学部件的外部壳体上。考虑到与透声片11的粘贴性和与壳体、外壳的粘贴性，粘合层 12可以适当使用例如通用的带基材双面胶带、无基材双面胶带(即仅有粘合剂的胶带)等。另外，特别是在使用硅橡胶片作为透声片11的情况下，粘合层12具有包含聚硅氧烷粘合剂的面，优选将该包含聚硅氧烷粘合剂的面作为与透声片11接触的面。这是因为，聚硅氧烷粘合剂与其它丙烯酸类粘合剂等相比，对硅橡胶片具有非常高的胶粘性。
保护构件1只要能够保护声学部件，其设置方法没有特别限定。例如，可以利用粘合层12将保护构件1直接粘贴并固定在应用保护构件1的声学部件上。或者，也可以利用粘合层12将保护构件1粘贴并固定在对应用保护构件1的声学部件进行保护的外部壳体上。在此情况下，例如如图1B所示，保护构件1利用粘合层12被固定在外部壳体2上，使得透声片11覆盖设置在外部壳体2上的开口部3。此外，设置在外部壳体2上的开口部3为了使声音透过而被设置在与声学部件对应的位置上。
保护构件1的透声片11包含弹性体。因此，保护构件1即使在受到高压力的苛刻环境下使用，也不容易产生透声片11的不可逆的变形。从而，保护构件1即使在例如潜水状态等受到高压力的苛刻环境下使用后，也能够稳定地保持高性能，而透声性不会显著降低，。
制造保护构件1的方法没有特别限定，可以利用现有的保护构件的制造方法。作为一例，可以通过下述的方法制造保护构件1。首先，准备用于形成透声片11的片状弹性体和用于形成粘合层12的粘合片 (例如双面胶带)。在粘合片上预先形成孔，所述孔构成在设置保护构件1时使声音透过的部分。通过将该粘合片与片状弹性体贴合，并冲裁成形为规定形状，能够得到保护构件1。
此外，在本实施方式中，对将粘合层12设置在保护构件1上的构成进行了说明，但是也可以不设置粘合层12。在此情况下，通过利用 O形圈等夹持并固定、或者通过树脂密封进行固定，能够将透声片11 设置在规定位置上。
另外，可以在保护构件1上进一步设置防尘用的网状物、无纺布等。
保护构件1也可以应用于防水外壳，该防水外壳收容具备声学部件的电子设备。以下，对本发明的防水外壳的实施方式进行说明。
如图2A和图2B所示，防水外壳具备上述保护构件1和外壳100。外壳100包含框架110和弹性透明薄膜120。框架110具有上框架110a 和下框架110b。上框架110a具有轮廓为矩形并且在中央形成有矩形开口的薄板状的结构。上框架110a具有透声开口111a、透声开口111b 和操作开口112。下框架110b为上方开口的有底箱体形状，在底面具有透声开口111c。弹性透明薄膜120安装在上框架110a上以覆盖操作开口112。弹性透明薄膜120例如为硅橡胶薄膜或聚氨酯弹性体薄膜。另外，如图3A所示，保护构件1通过粘合层12接合到上框架110a上以覆盖透声开口111b。另外，保护构件1同样地通过粘合层12接合到上框架110a上以覆盖透声开口111a。如图3B所示，保护构件1通过粘合层12接合到下框架110b上以覆盖透声开口111c。
通过以由上框架110a覆盖下框架110b的开口的方式将上框架 110a和下框架110b组装，外壳100的内部处于防水的状态。因此，如图4A或4B所示，通过将手机等电子设备200配置在上框架110a和下框架110b之间而将电子设备200收容在外壳100的内部，能够在要求防水的环境下使用电子设备200。
在将电子设备200收容在外壳100的内部的状态下，透声开口111a 位于与电子设备200的扬声器用透声口210a对应的区域。另外，在将电子设备200收容在外壳100内部的状态下，透声开口111b位于与电子设备200的麦克风用透声口210b对应的区域。另外，在将电子设备 200收容在外壳100内部的状态下，透声开口111c位于与电子设备200 的扬声器用透声口210c对应的区域。因此，在将电子设备200收容在外壳100内部的状态下，声音在电子设备200的扬声器或麦克风与外壳100的外部之间传递。因此，在将电子设备200收容在外壳100内部的状态下，用户能够利用电子设备200的扬声器或麦克风。
在将电子设备200收容在外壳100内部的状态下，弹性透明薄膜 120以覆盖电子设备200的操作键220和显示器230的方式与电子设备200接触。用户能够隔着弹性透明薄膜120操作操作键220，并且能够隔着弹性薄膜120观察显示器230。另外，在显示器230为触屏式显示器的情况下，用户能够隔着弹性透明薄膜120操作显示器230。因此，在将电子设备200收容在外壳100内部的状态下，用户能够操作电子设备200。
实施例
下文，使用实施例具体说明本发明的声学部件用保护构件。
(实施例1)
将东丽道康宁株式会社制造的双组分热固化聚硅氧烷树脂在甲苯中稀释，相对于100重量份聚硅氧烷树脂，添加并混合大日精化工业株式会社制造的含有炭黑的着色剂使得炭黑达到0.2重量份。然后，在三菱树脂株式会社制造的聚硅氧烷脱模处理PET隔膜(商品名： MRS50)上进行流延，利用涂布器形成薄膜，然后加热干燥，从而得到厚度33μm的硅橡胶片。将该硅橡胶片作为透声片使用。所使用的硅橡胶片的厚度和硬度如表1中所示。此外，厚度和硬度的测量方法如后所述。使用双面胶带(日东电工株式会社制、No.5303W)作为粘合层。将硅橡胶片和预先形成有φ6mm孔的双面胶带组合并冲裁成形，从而形成外径φ12mm的保护构件。双面胶带配置在φ12mm的圆形硅橡胶片的周缘部上，其形状为外径φ12mm且内径φ6mm的环状。
将这样制作的保护构件粘贴到设置有φ2mm的孔且尺寸为φ47mm的聚碳酸酯(PC)板上，从而制成声学试验和防水试验用的样品。该PC板用于利用相同的样品对保护构件进行下述声学试验和防水试验。此外，PC板的φ2mm的孔是仿照设置在手机或数码相机的壳体上的音孔而设置的孔。声学试验和防水试验的结果如表1中所示。此外，声学试验和防水试验的方法如后所述。
﹙实施例2﹚
除了利用涂布器形成薄膜时的厚度大于实施例1以外，利用与实施例1相同的方法，得到厚度10μm的硅橡胶片。将该硅橡胶片用作透声片，通过与实施例1相同的方法制作保护构件。另外，声学试验和防水试验用的样品也与实施例1同样地制作。
﹙实施例3﹚
除了使用片状EPDM橡胶(吴羽弹性体株式会社制、EB80NNS) 作为透声片以外，通过与实施例1相同的方法制作保护构件。另外，声学试验和防水试验用的样品也与实施例1同样地制作。
﹙比较例1﹚
除了使用拉伸PTFE多孔膜(日东电工株式会社制、NTF1026)作为透声片以外，通过与实施例1相同的方法制作保护构件。另外，声学试验和防水试验用的样品也与实施例1同样地制作。
﹙比较例2﹚
使用将作为增强材料的PET网状物与比较例1中所使用的拉伸 PTFE多孔膜热胶粘而得到的物体(日东电工株式会社制、 NTF1026-N06)作为透声片。除此之外，通过与实施例1相同的方法制作保护构件。另外，声学试验和防水试验用的样品也与实施例1同样地制作。
〈透声片的厚度的测量方法〉
使用1/1000mm的千分表(φ10mm)测量片的厚度。
〈透声片的硬度的测量方法〉
利用根据JIS K 6253的A型硬度计，测量在透声片中所使用的弹性体的硬度。
〈声学试验〉
在图5A和5B中显示声学试验中保护构件1的设置方法。图5A 是俯视图，图5B是沿图5A的VB-VB线的剖视图。首先，准备长70mm、宽50mm、高15mm的丙烯酸类树脂外壳22，并设置φ13mm的孔。在与该孔对应的位置上，使用外径φ16mm、内径φ13mm的环形双面胶带24，将扬声器23粘贴在外壳22的内壁上。该外壳22用于防止输入声音抖动。此外，在外壳22的外壁上利用双面胶带25粘贴为了声学试验而制作的上述样品(将保护构件1与PC板21贴合而得到的物体)以覆盖外壳22的孔。在图中，符号26表示扬声器23的引线。使用透声性评价装置测定这样设置保护构件1时和未设置保护构件1时的声压，并获得测量值的差值，由此评价声压变化(dB)。对于输入声音的声压而言，调节扬声器23的负荷电压、麦克风(未图示)与扬声器23之间的距离，使得未设置保护构件1时的大小为约90dB。此外，声学试验在防水试验前和防水试验后都进行。在声学试验中所使用的装置等如下所示：
透声性评价装置：申克(Bruel&Kjar)公司制3560-B-030
麦克风：申克公司制型号2669
评价内容：FFT(高速傅立叶变换)1kHz的声压评价
扬声器：スター精密公司制SCC-16Aφ16mm
麦克风与扬声器的距离：50mm
扬声器的负荷电压：1.0V
〈防水试验〉
如图6所示，将为了防水试验而制作的上述样品(将保护构件1 与PC板21贴合而得到的物体)设置在防水试验外壳31内。上述样品以保护构件1位于外壳31的内部侧的方向设置在防水试验外壳31内。防水试验外壳31的内部充满水32。对于这样设置的保护构件1，模拟 JIS C 0920规定的防水保护等级(IPX)所示的IPX8的浸水试验，施加相当于水深5m的50kPa水压的负荷。利用JIS L 1092B法(高水压法) 的试验方式，升压到50kPa，并保持该压力30分钟。此外，此时，与未施加水压的防水试验前的透声片11(图7A)不同，透声片11受到水压而产生图7B所示的变形。然后，通过目视确认保护构件1的透声片11的变形是否残留。
表1
在使用包含弹性体的透声片的实施例1～3中，在消除防水试验时的水压后，透声片从水压负荷时的变形状态(参照图7B)恢复到初始形状(参照图7A)。此外，在防水试验前后的声压差的变化非常小。与此相对，在比较例1和2的透声片中，在防水试验后变形残留，并且在防水试验后声压显著降低。
另外，在使用包含硅橡胶的透声片的实施例1和2中，对防水试验前的声压差进行比较，结果尽管实施例2的透声片的面密度比实施例1的透声片的面密度大2.7倍，但是声压差并未那样增大，并且未观察到透声性显著降低。
产业实用性
本发明的声学部件用保护构件即使在受到高压力的苛刻环境下使用后，也能够稳定地保持高性能，而透声性不会显著降低。因此，本发明的声学部件用保护构件不仅作为防水手机和防水数码相机等，而且作为搭载在水中相机等在潜水状态下使用的设备上的声学部件用保护构件有用。

Claims (8)

1.一种声学部件用保护构件，其含有包含弹性体的透声片，
所述弹性体为根据JIS K 6253测定的A型硬度为20～80的橡胶状弹性体，
所述声学部件用保护构件还包含配置在所述透声片的周缘部上的粘合层。
2.如权利要求1所述的声学部件用保护构件，其中，所述透声片的厚度为10～150μm。
3.如权利要求1所述的声学部件用保护构件，其中，所述透声片的根据JIS L1092B法(高水压法)测定的防水性为1～50m。
4.如权利要求1所述的声学部件用保护构件，其中，所述粘合层由耐热双面胶带构成。
5.如权利要求1所述的声学部件用保护构件，其中，所述粘合层具有包含聚硅氧烷粘合剂的面。
6.如权利要求1所述的声学部件用保护构件，其中，所述弹性体含有着色剂，并且所述着色剂对于380nm以上且500nm以下的波长范围的至少一部分中的光具有光吸收能力。
7.如权利要求1所述的声学部件用保护构件，其中，所述弹性体含有着色剂，并且所述透声片由所述着色剂着色成黑色、灰色、茶色、绿色、黄色或粉红色。
8.一种防水外壳，其具备声学部件用保护构件和外壳，
所述声学部件用保护构件含有包含弹性体的透声片，
所述弹性体为根据JIS K 6253测定的A型硬度为20～80的橡胶状弹性体，
所述声学部件用保护构件还包含配置在所述透声片的周缘部上的粘合层，
所述外壳包含具有透声开口和操作开口的框架和安装在所述框架上以覆盖所述操作开口的弹性透明薄膜，
所述保护构件安装在所述框架上以覆盖所述透声开口。
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