JP2012195928A - 防水通音膜および電気製品 - Google Patents
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Abstract
【課題】外力がかかっても変形し難い防水通音膜およびこの防水通音膜を用いた電気製品を提供することを目的とする。
【解決手段】防水通音膜１は、複数の貫通孔２１が形成された樹脂フィルム２と、樹脂フィルム２の厚さ方向の両面のうちの少なくとも一方の面上に、貫通孔２１と対応する位置に開口３１を有するように形成された、撥水性を有する処理層３と、を備えている。防水通音膜１の通気度は、ガーレー数で表示して１００秒／１００ｍＬ以下である。
【選択図】図１
【解決手段】防水通音膜１は、複数の貫通孔２１が形成された樹脂フィルム２と、樹脂フィルム２の厚さ方向の両面のうちの少なくとも一方の面上に、貫通孔２１と対応する位置に開口３１を有するように形成された、撥水性を有する処理層３と、を備えている。防水通音膜１の通気度は、ガーレー数で表示して１００秒／１００ｍＬ以下である。
【選択図】図１
Description
本発明は、防水性と通音性とを兼ね備える防水通音膜およびこれを用いた電気製品に関する。
従来から、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、リモコンなどの電気製品では、マイクやスピーカーなどの音響装置を収容する筐体に音を透過させるための開口が設けられ、この開口を塞ぐために防水通音膜が用いられている。例えば、特許文献１には、そのような防水通音膜として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなるシートを延伸させた多孔質膜が記載されている。
上記のような延伸により得られた多孔質膜は伸びやすいため、外部から力がかかると不可逆な変形を起こす。このため、多孔質膜が変形したときでも音響装置または筐体に接触しないように、多孔質膜を音響装置および筐体からある程度離れた位置に配置する必要がある。
しかしながら、近年では電気製品の小型化や薄型化が進行しており、このような観点からは、変形し難い防水通音膜が求められる。
本発明は、このような事情に鑑み、外力がかかっても変形し難い防水通音膜およびこの防水通音膜を用いた電気製品を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成された中実の樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの厚さ方向の両面のうちの少なくとも一方の面上に、前記複数の貫通孔と対応する位置に開口を有するように形成された、撥水性を有する処理層と、を備え、通気度がガーレー数で表示して１００秒／１００ｍＬ以下である、防水通音膜を提供する。
また、本発明は、音響装置を収容し、音を透過させるための開口が設けられた筐体と、前記開口を塞ぐように前記筐体に貼り付けられた、上記の防水通音膜と、を備える、電気製品を提供する。
上記の構成によれば、処理層により良好な防水性を確保できるとともに、樹脂フィルムの貫通孔と処理層の開口とによって形成される、防水通音膜を貫通する適切な大きさの通気路によって良好な通音性も確保できる。また、貫通孔により多孔質とされた樹脂フィルムは伸び難いために、外力がかかっても変形し難い防水通音膜を得ることができる。
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係る防水通音膜１を示す。この防水通音膜１は、音響装置を内蔵する電気製品に取り付けられて、前記音響装置を水や粉塵などの異物から保護する役割を果たす。具体的に、防水通音膜１は、前記音響装置を収容する筐体に、当該筐体に設けられた音を透過させるための開口を塞ぐように貼り付けられる。
防水通音膜１は、中実の樹脂フィルム２と、樹脂フィルム２上に形成された処理層３とを備えている。ここで、「中実」とは、内部が樹脂で詰まっていることをいう。
樹脂フィルム２には、当該樹脂フィルム２を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２１が形成されている。換言すれば、貫通孔２１は、樹脂フィルム２の厚さ方向の両面に開口している。貫通孔２１は、典型的には、一定の断面形状で樹脂フィルム２を直線状に貫通するストレート孔である。このような貫通孔は、例えばイオンビーム照射およびエッチングにより形成できる。また、イオンビーム照射およびエッチングでは、孔径および軸方向が揃った貫通孔を樹脂フィルム２に形成することができる。
なお、貫通孔２１の断面形状は、特に限定されず、円形であってもよいし、不定形であってもよい。また、貫通孔２１の軸方向は、樹脂フィルム２の厚さ方向の両面に垂直な方向である必要はなく、その方向から傾いていてもよい。
貫通孔２１は、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の孔径を有している。ここで、「孔径」とは、貫通孔２１の断面形状を円とみなしたときの円の直径、換言すれば、貫通孔２１の断面積と同一の面積の円の直径をいう。なお、貫通孔２１の孔径は、全ての貫通孔２１で完全に一致している必要はなく、全ての貫通孔２１で実質的に同じ値とみなせる程度（例えば、標準偏差が平均値の１０％以下）であればよい。貫通孔２１の孔径は、エッチング時間やエッチング処理液濃度により調整できる。好ましい貫通孔２１の孔径は、０．５μｍ以上５μｍ以下である。
また、貫通孔２１は、樹脂フィルム２の全面に亘って密度が１０〜１×１０8個／ｍｍ2の範囲のうちの特定の帯域（例えば、最大密度が最小密度の１．５倍以下）に収まるように一様に分布している。貫通孔２１の密度は、イオンビーム照射時のイオン照射量により調整できる。好ましい貫通孔２１の密度は、１×１０3〜１×１０7個／ｍｍ2である。
樹脂フィルム２の気孔率（樹脂フィルム２の輪郭で規定される面積に対する全ての貫通孔２１の断面積の総和の割合）は、５０％以下であることが好ましく、３５％以下であることがより好ましい。
また、樹脂フィルム２の厚さは特に限定されないが、孔径に対する樹脂フィルム２の厚さの比（孔径をＤ、樹脂フィルムの厚さをＴとしたときのＴ／Ｄ）が１以上１００００以下であることが好ましく、５以上１０００以下であることがより好ましい。
樹脂フィルム２は、直交する二方向において６０ＭＰａ以上の引張強度を有することが好ましい。ここで、「引張強度」とは、樹脂フィルムを一方向に引っ張り、樹脂フィルムが破断したときの引っ張り力を応力に換算した値をいう。引張強度が６０ＭＰａ未満であると、外力がかかったときの厚さ方向への変形量が大きくなるからである。より好ましい引張強度は１００ＭＰａ以上であり、さらに好ましい引張強度は１５０ＭＰａ以上である。
同様の観点から、樹脂フィルム２の直交する二方向における破断伸びは、３００％以下であることが好ましい。ここで、「破断伸び」とは、樹脂フィルムを一方向に引っ張り、樹脂フィルムが破断したときの長さを元の長さで割った値をいう。より好ましい破断伸びは２００％以下であり、さらに好ましい破断伸びは１８０％以下である。
樹脂フィルム２を構成する材料は特に限定されないが、加水分解する樹脂および酸化分解する樹脂の少なくとも一方を含む材料を用いることが好ましい。例えば、樹脂フィルム２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）から選ばれる少なくとも１種の樹脂からなる。
貫通孔２１を形成するための上述したエッチングでは、樹脂フィルム２を構成する材料に応じたアルカリ溶液や酸化剤などのエッチング処理液を用いる。樹脂を加水分解させる溶液としては、例えば、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液がある。樹脂を酸化分解させる溶液としては、例えば、亜塩素酸水溶液、次亜塩素酸水溶液、過酸化水素水、過マンガン酸カリウム溶液などがある。例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣのいずれかで樹脂フィルム２を構成する場合は、エッチング処理液として水酸化ナトリウムを主成分とする溶液を用い、ＰＩで樹脂フィルム２を構成する場合は、エッチング処理液として次亜塩素酸ナトリウムを主成分とする溶液を用いる。
あるいは、貫通孔２１が形成された樹脂フィルム２としては、オキシフェン社やミリポア社が販売するメンブレンフィルタを用いることも可能である。
なお、樹脂フィルム２は、必ずしも単層である必要はなく、複数層に分かれていてもよい。
処理層３は、図１では樹脂フィルム２の厚さ方向の両面のうちの一方の面上に形成されているが、樹脂フィルム２の両面上に形成されていてもよい。すなわち、処理層３は、樹脂フィルム２の厚さ方向の両面のうちの少なくとも一方の面上に形成されていればよい。
具体的に、処理層３は、貫通孔２１と対応する位置に開口３１を有するように形成されており、撥水性を有している。また、処理層３は、撥油性をも有していることが好ましい。このような処理層３は、例えば、撥水剤または疎水性のある撥油剤を希釈剤で希釈して処理液を調製し、この処理液を樹脂フィルム２上に薄く塗布して乾燥させることにより形成できる。そのような撥水剤および撥油剤としては、例えば、パーフルオロアルキルアクリレート、パーフルオロアルキルメタクリレートなどが挙げられる。なお、処理層３の厚さは、貫通孔２１の孔径の半分未満であることが好ましい。
上記のように貫通孔２１が形成された樹脂フィルム２に処理液を塗布して乾燥させた場合は、貫通孔２１の内周面も処理層３と連続する第２の処理層で覆うことが可能である。この場合、処理層３の開口３１の大きさは、貫通孔２１の大きさよりも第２の処理層分だけ小さくなる。
樹脂フィルム２には、例えば図２に示すように通気性支持材４が積層されていてもよい。通気性支持材４は、図２に示すように樹脂フィルム２と同一の形状を有していてもよいし、樹脂フィルム２の周縁部を縁取るようなリング状の形状を有していてもよい。また、通気性支持材４は、樹脂フィルム２の処理層３が形成されていない面に積層されていてもよいし、樹脂フィルム２の処理層３が形成されている面に処理層３を挟んで積層されていてもよい。通気性支持材４としては、樹脂フィルム２よりも通気性に優れたものであることが好ましく、例えば織布、不織布、ネット、メッシュなどを用いることができる。また、通気性支持材４の材質としては、例えばポリエステル、ポリエチレン、アラミド樹脂などが挙げられる。樹脂フィルム２と通気性支持材４とは、熱溶着、接着剤による接着など通常の方法で接合される。
以上の構成の防水通音膜１は、ガーレー数で表示して１００秒／１００ｍＬ以下の通気度を有していることが好ましい。ここで、ガーレー数とは、ＪＩＳ Ｐ８１１７に準拠して測定することにより得られる値である。通気度が１００秒／１００ｍＬを超えると、防水通音膜による音圧損失が５ｄＢよりも大きくなって、良好な通音性が得られなくなるからである。より好ましい防水通音膜１の通気度は、３０秒／１００ｍＬ以下である。
また、ＪＩＳ Ｌ１０９２−Ｂ（高水圧法）に準拠して測定される防水通音膜１の耐水圧は、１０ｋＰａ以上であることが好ましい。より好ましい耐水圧は、２０ｋＰａ以上である。
さらに、防水通音膜１の面密度は、１〜５０ｇ／ｍ2であることが好ましく、５〜４０ｇ／ｍ2であることがより好ましい。
本実施形態の防水通音膜１では、処理層３により良好な防水性を確保できるとともに、樹脂フィルム２の貫通孔２１と処理層３の開口３１とによって形成される、防水通音膜１を貫通する適切な大きさの通気路によって良好な通音性も確保できる。また、貫通孔２１により多孔質とされた樹脂フィルム２は伸び難いために、外力がかかっても変形し難い防水通音膜１を得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。
最初に、作製した防水通音膜の評価方法を示す。
［厚さ］
ダイヤルゲージを用いて防水通音膜の厚さを測定した。
ダイヤルゲージを用いて防水通音膜の厚さを測定した。
［平均孔径］
ＰＭＩ社製パームポロメータを用いて防水通音膜の孔径分布を測定し、平均孔径を算出した。
ＰＭＩ社製パームポロメータを用いて防水通音膜の孔径分布を測定し、平均孔径を算出した。
［面密度］
防水通音膜をポンチでφ２０ｍｍに打ち抜いた後に、打ち抜かれた防水通音膜の質量を測定し、これを１ｍ2あたりの質量に換算した。
防水通音膜をポンチでφ２０ｍｍに打ち抜いた後に、打ち抜かれた防水通音膜の質量を測定し、これを１ｍ2あたりの質量に換算した。
［気孔率］
まず、面密度に厚さをかけて見かけ密度を求め、この見かけ密度と材料密度を使用して以下の式から防水通音膜の気孔率を求めた。材料密度は、ＰＥＴ：１．４ｇ／ｃｍ3、ＰＴＦＥ：２．２ｇ／ｃｍ3とした。
｛１−（見かけ密度／材料密度）｝×１００
まず、面密度に厚さをかけて見かけ密度を求め、この見かけ密度と材料密度を使用して以下の式から防水通音膜の気孔率を求めた。材料密度は、ＰＥＴ：１．４ｇ／ｃｍ3、ＰＴＦＥ：２．２ｇ／ｃｍ3とした。
｛１−（見かけ密度／材料密度）｝×１００
［通気度］
ＪＩＳ Ｐ８１１７（ガーレー試験法）に準拠して、防水通音膜のガーレー数（所定の圧力を加えたときに、体積１００ｍＬの空気が防水通音膜を通過するのに必要な時間）を測定した。
ＪＩＳ Ｐ８１１７（ガーレー試験法）に準拠して、防水通音膜のガーレー数（所定の圧力を加えたときに、体積１００ｍＬの空気が防水通音膜を通過するのに必要な時間）を測定した。
［音圧損失］
図３に示すように、まず、長さ７０ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ１５ｍｍのアクリル性の模擬筐体を準備し、この模擬筐体にφ１３ｍｍの開口を形成した。ついで、防水通音膜をφ１６ｍｍに打ち抜き、この防水通音膜を、外径１６ｍｍ、内径１３ｍｍのリング状の両面テープを用いて、模擬筐体の内面に開口を塞ぐように貼り付けた。さらに、防水通音膜の裏面に、同様の両面テープを用いてスピーカー（スター精密社製、SCC-16A）を貼り付けた。
図３に示すように、まず、長さ７０ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ１５ｍｍのアクリル性の模擬筐体を準備し、この模擬筐体にφ１３ｍｍの開口を形成した。ついで、防水通音膜をφ１６ｍｍに打ち抜き、この防水通音膜を、外径１６ｍｍ、内径１３ｍｍのリング状の両面テープを用いて、模擬筐体の内面に開口を塞ぐように貼り付けた。さらに、防水通音膜の裏面に、同様の両面テープを用いてスピーカー（スター精密社製、SCC-16A）を貼り付けた。
その後、音響評価装置（Ｂ＆Ｋ社製、Multi analyzer System 3560-B-030）に接続されたマイク（Ｂ＆Ｋ社製、Type2669）をスピーカーから５０ｍｍ離れた位置に配置した。音響評価装置では、評価方式としてＳＳＲ分析（２０〜２００００Ｈｚ、sweep up）を選択し、音圧を測定した。この測定した音圧と、防水通音膜を設置しなかったときの音圧との差を音圧損失として算出した。音圧損失は値が小さいほど原音（スピーカーからの出力音）が維持されていることを示し、５ｄＢ以下であれば通音性が高いと評価できる。なお、音の可聴領域は個人差があるものの通常は約３００〜４０００Ｈｚとされている。本評価では、１０００Ｈｚの音圧で評価した。
［耐圧試験］
図４（ａ）に示すように、φ２０ｍｍの穴が設けられたＳＵＳ板の表面に接着剤を用いて防水通音膜を貼り付けた。その後、図４（ｂ）に示すように、ＳＵＳ板の裏側から水圧をかけて、その状態を３０分間維持して耐圧試験を行った。耐圧試験は、水圧を水深１ｍ相当の１０ｋＰａに設定した条件と、その２倍の２０ｋＰａに設定した条件の２つの条件下で行った。その後、防水通音膜の最大膨らみ量（ＳＵＳ板の表面から防水通音膜の頂点までの距離）を変形量として測定した。
図４（ａ）に示すように、φ２０ｍｍの穴が設けられたＳＵＳ板の表面に接着剤を用いて防水通音膜を貼り付けた。その後、図４（ｂ）に示すように、ＳＵＳ板の裏側から水圧をかけて、その状態を３０分間維持して耐圧試験を行った。耐圧試験は、水圧を水深１ｍ相当の１０ｋＰａに設定した条件と、その２倍の２０ｋＰａに設定した条件の２つの条件下で行った。その後、防水通音膜の最大膨らみ量（ＳＵＳ板の表面から防水通音膜の頂点までの距離）を変形量として測定した。
（実施例１）
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより複数の貫通孔を形成した市販品Ａ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた。
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより複数の貫通孔を形成した市販品Ａ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた。
まず、撥油剤（信越化学社製Ｘ−７０−０２９Ｃ）を２．５重量％となるように希釈剤（信越化学社製ＦＳシンナー）で希釈して処理液を調製した。この処理液中に樹脂フィルムを約３秒間完全に浸した後、樹脂フィルムを引き上げて常温で約１時間放置して乾燥させた。これにより、防水通音膜を得た。
（実施例２）
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより市販品Ａよりも大きな複数の貫通孔を形成した市販品Ｂ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより市販品Ａよりも大きな複数の貫通孔を形成した市販品Ｂ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
（実施例３）
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより市販品Ｂよりもさらに大きな複数の貫通孔を形成した市販品Ｃ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより市販品Ｂよりもさらに大きな複数の貫通孔を形成した市販品Ｃ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
（比較例１）
樹脂フィルムの代わりにＰＥＴからなる無孔のシートを用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
樹脂フィルムの代わりにＰＥＴからなる無孔のシートを用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
（比較例２）
樹脂フィルムの代わりにＰＴＦＥからなるシートを延伸させた薄い多孔質膜を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
樹脂フィルムの代わりにＰＴＦＥからなるシートを延伸させた薄い多孔質膜を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
（比較例３）
樹脂フィルムの代わりにＰＴＦＥからなるシートを延伸させた薄い多孔質膜を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
樹脂フィルムの代わりにＰＴＦＥからなるシートを延伸させた薄い多孔質膜を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
（比較例４）
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより市販品Ａよりも密度の小さい複数の貫通孔を形成した市販品Ｄ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
樹脂フィルムとして、ＰＥＴからなる無孔のベースシートに、イオンビーム照射およびエッチングにより市販品Ａよりも密度の小さい複数の貫通孔を形成した市販品Ｄ（オキシフェン社製Ｏｘｙｄｉｓｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして防水通音膜を得た。
実施例１〜３および比較例１〜４の防水通音膜に対する評価結果を表１及び表２に示す。
無孔のシートを用いた比較例１では、耐水試験後の変形量が小さいものの、通気性がないために音圧損失が５ｄＢを大きく超え、通音性が悪かった。ＰＴＦＥからなるシートを延伸させた多孔質膜を用いた比較例２，３では、耐水試験後の変形量が大きかった。複数の貫通孔を有する中実の樹脂フィルムを用いた比較例４では、耐水試験後の変形量が小さいものの、通気度が１００秒／１００ｍＬを超えるために通音性が悪かった。
これに対し、複数の貫通孔を有する中実の樹脂フィルムを用いた実施例１〜３では、耐水試験後の変形量が小さいばかりでなく、通気度が１００秒／１００ｍＬ以下であるために通音性が良好であった。
Claims (7)
- 厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成された中実の樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムの厚さ方向の両面のうちの少なくとも一方の面上に、前記複数の貫通孔と対応する位置に開口を有するように形成された、撥水性を有する処理層と、を備え、
通気度がガーレー数で表示して１００秒／１００ｍＬ以下である、
防水通音膜。 - ＪＩＳ Ｌ１０９２−Ｂ（高水圧法）に準拠して測定した耐水圧が１０ｋＰａ以上である、請求項１に記載の防水通音膜。
- 前記処理層は、撥油性をも有している、請求項１または２に記載の防水通音膜。
- 前記樹脂フィルムは、加水分解する樹脂および酸化分解する樹脂の少なくとも一方からなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の防水通音膜。
- 前記樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレートおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも１種からなる、請求項４に記載の防水通音膜。
- 前記樹脂フィルムに積層された通気性支持材をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の防水通音膜。
- 音響装置を収容し、音を透過させるための開口が設けられた筐体と、
前記開口を塞ぐように前記筐体に貼り付けられた、請求項１〜６のいずれか一項に記載の防水通音膜と、
を備える、電気製品。
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