JP3812892B2

JP3812892B2 - 通気性通音膜

Info

Publication number: JP3812892B2
Application number: JP2002048394A
Authority: JP
Inventors: 映佐波
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP2003250188A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等に用いられる通気性通音膜に関するものであり、さらに詳しくは、撥水プラスチック多孔質膜と支持体を含む通気性通音膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、ノートパソコン、および電子手帳等の携帯情報通信機器は急速な発展を遂げている。これらの携帯情報通信機器は広い範囲に普及し、使用される場所も通常の屋内から海岸や森林地帯等と、多岐に渡っている。その結果、携帯情報通信機器が日常の生活用水、雨水、海水等の水滴に接触する危険性が増大している。このような理由から、携帯情報通信機器に防水機能を付加することが必要となってきている。
【０００３】
この種の機器に防水機能を付加する場合、最も困難な部位はスピーカ、マイク、ブザー等の発音部および受音部である。発音部および受音部はその機能上高度な通音性を有する必要性があるため、必然的にこの種の機器において最も大きな開口部となる。この種の機器においては表示画面や操作キー等の部分も開口部となっているが、これらの部分は密閉構造にすることが可能なので、防水するのが容易である。これに対し、発音部および受音部を完全な密閉構造にすると通音性が著しく低下してしまうため好ましくない。このような通音性の低下は、音質の低下や発音および受音時の電力増大に繋がるため、機器の設計に多大な負荷を強いることとなる。それゆえ、防水機能を有した携帯情報通信機器はいまだ品種が少なく、かつ、高価である。
【０００４】
この種の機器の発音部および受音部に容易に防水性を付加するための部材として、通音膜がある。通音膜とは、音の透過を阻害しにくい材質でできた薄膜である。このような通音膜を発音部および受音部に設けることによって、これらの開口部に対して、通音性を阻害せずに防水性を付加することができる。このような通音膜には、薄層プラスチックフィルム、撥水不織布、および撥水ネット等がある。
【０００５】
通音膜に特に好適な素材としては、例えば特開平３−４１１８２号公報に開示された防水通音材に用いられる素材が挙げられる。この防水通音材は、微細透孔が多数分散形成されたシート状体であり、特に好適な素材として、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す。）フィルムまたは超高分子量ポリエチレン（以下、ＵＨＭＷＰＥと記す。）フィルムを多孔化したものが挙げられている。これらの撥水性を有するプラスチック多孔質膜（以下、撥水プラスチック多孔質膜と記す。）は、高い通音性と防水性とを併せ持っている。このうち通音性は多孔質膜が持っている高い通気性によるものであり、防水性は素材が持っている撥水性によるものである。
【０００６】
以上のような撥水プラスチック多孔質膜は、発音部および受音部の通音性を阻害することなく防水機能を付加することができるので、携帯情報通信機器を防水構造にするためには好適である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撥水プラスチック多孔質膜は、上記のように好適な特性を有する一方で、加工が困難であるという問題も有している。撥水プラスチック多孔質膜は通音性を確保するために非常に薄く成形され、その厚みは通常１００μｍを超えない程度である。このような薄層プラスチックフィルムは、切断、打抜き、ケースヘの接着といった二次加工時にシワやめくれを生じやすく、量産加工を行うのが非常に困難である。
【０００８】
そこで、上記問題を克服するために、撥水プラスチック多孔質膜に不織布やネット等の支持体を接着した複合多孔質膜が用いられている。複合多孔質膜において、通気性や通音性と防水性とを同時に有するといった通音膜に必要な特性は撥水プラスチック多孔質膜が受け持ち、支持体は部材に適当な強度と弾性を与えて二次加工を容易にするという役割を果たしている。それゆえ、支持体には耐水性は必ずしも必要とされないが、撥水プラスチック多孔質膜の通気性や通音性を阻害しないように、単体で撥水プラスチック多孔質膜以上の通気性と通音性を有することが望まれる。従って、支持体としては、耐水性を有さないので防水材料としては機能しないが、高い通気性と通音性を有するネットまたは不織布等の多孔体を用いることができる。この中でも、特にネットは広い開口率を持ち、撥水プラスチック多孔質膜の特性を阻害しないため、好適である。
【０００９】
しかしながら、単にネットを支持体に用いた複合多孔質膜は、やはり撥水プラスチック多孔質膜単体に比べると通音性が低下してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明はこれらの問題を解決するために、携帯情報通信機器の発音部や受音部に用いても通音性を低下させず、かつ、発音部や受音部へ設ける際の二次加工性に優れた通気性通音膜を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、支持体が撥水プラスチック多孔質膜の通音性を阻害する作用について鋭意研究を重ねた結果、支持体の開口率だけでなく個々の開口部の面積が通音性に大きな影響を及ぼしていることを発見した。開口率および開口面積は以下の式により定義される。
【００１２】
開口率＝(開口部の面積の総和)／(全体の面積)
開口面積＝個々の開口部の平均面積
一般に、撥水プラスチック多孔質膜の音の伝播は、撥水プラスチック多孔質膜中の空気の振動と撥水プラスチック多孔質膜そのものの振動との二つの機構で行われる。複合多孔質膜では支持体に支持された撥水プラスチック多孔質膜が振動するが、支持体の開口面積が小さいと撥水プラスチック多孔質膜の振動エネルギーが支持体に吸収されてしまうため、結果として複合多孔質膜の通音性が低下すると考えられる。
【００１３】
そこで、本発明の通気性通音膜は、撥水プラスチック多孔質膜および支持体を含む通気性通音膜において、前記支持体が複数の開口部を含む多孔体であり、前記開口部の平均面積が０．５ｍｍ²以上２．０ｍｍ²以下であることを特徴としている。
【００１４】
このような、開口部の平均面積が０．５ｍｍ²以上の支持体を有する通気性通音膜によれば、音の伝播時に支持体に吸収される振動エネルギーが少なくなるため、例えば、通音時の音の損失量を１ｄＢ以下に抑えることができる。また、支持体の開口部の平均面積を２．０ｍｍ²以下とすることにより、撥水プラスチック多孔質膜を十分に補強し、優れた二次加工性を実現できる。これにより、通音性が良好で、かつ、二次加工性に優れた通気性通音膜を提供することができる。
【００１５】
また、前記の通気性通音膜においては、支持体の開口率が１５％以上８０％以下であることが好ましい。開口率が１５％より小さいと通音性への悪影響が大きくなり、８０％より大きいと膜の強度や弾性率が不十分となるからである。
【００１６】
また、前記撥水プラスチック多孔質膜としては、通気性、耐水性、および価格等の諸条件を考慮し、ＰＴＦＥ延伸多孔質膜またはＵＨＭＷＰＥ多孔質膜を用いることが好ましい。
【００１７】
また、前記支持体の材質には、熱可塑性プラスチックまたは金属を用いることが好ましい。熱可塑性プラスチックは加工性および価格の点で好適である。金属は電磁遮蔽材としても機能するため、マイクやスピーカが電磁的なノイズを拾うことを抑制できる。
【００１８】
また、前記支持体の融点は、撥水プラスチック多孔質膜の融点よりも低いことが好ましい。この場合、熱ラミネートによって支持体の表面を融解させ、撥水プラスチック多孔質膜に部分的に含浸させる方式を用いて、撥水プラスチック多孔質膜と支持体とを接着することができる。このように接着剤を用いずに両者を接着するので、余分な重量増加がなく、かつ、接着剤が支持体の開口部を閉塞することによる通気性の低下も最小限に抑えることができる。これにより、通音性の低下が抑制された通気性通音膜を容易に作製できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本実施の形態の通気性通音膜は、撥水プラスチック多孔質膜に支持体が接着された複合多孔質膜である。
【００２１】
撥水プラスチック多孔質膜としては、その通気性、耐水性、価格等の諸条件を考慮し、ＰＴＦＥフィルムを一軸ないし二軸延伸することにより作製したＰＴＦＥ延伸多孔質膜を用いることが好適である。また、ＵＨＭＷＰＥを原料とし、焼結、キャスティング、および押出後に、乾式または湿式延伸することにより作製したＵＨＭＷＰＥ多孔質膜を、ＰＴＦＥ延伸多孔質膜の代わりに撥水プラスチック多孔質膜として用いることも可能である。ここで、ＵＨＭＷＰＥとは、平均分子量が１００万以上のポリエチレンのことである。これらＰＴＦＥ延伸多孔質膜およびＵＨＭＷＰＥ多孔質膜の厚みは２〜１０００μｍの範囲、孔径は０．１〜１０００μｍの範囲が好ましい。また、耐水性をさらに付加するために、含フッ素ポリマー等による撥水処理を行うことも可能である。
【００２２】
支持体としては、ネット、フォームラバー、スポンジシート等の多孔体を用いることができるが、本実施の形態においては、広い開口率を持ち、撥水プラスチック多孔質膜の特性を阻害しにくいネットを用いる。
【００２３】
図１は、ネットの一部を示す平面図である。ネット１はメッシュとも呼ばれ、フィラメント(繊維)３が組み合わされてできた網目構造であり、フィラメント間に規則的な形状の間隙（開口部）２を有している。この際、ネット１の開口面積、つまり個々の間隙２の平均面積を０．５ｍｍ²以上とする。この理由は、以下の実施例に示す通り、通音時の音声の損失量を１ｄＢ以下に抑えるためである。また、ネット１の開口面積の上限は、ネット１が本来の目的である撥水プラスチック多孔質膜へ優れた二次加工性を付加するという目的にかなうように、２．０ｍｍ²以下とすることが好ましい。開口面積がこれ以上となると、切断、打抜きのような二次加工時に端面が歪になり、加工性が低下するからである。
【００２４】
ネット１の開口率は１５％〜８０％とするのが適当である。
【００２５】
ネット１の材質は、コストと加工性とを考慮して、ポリオレフィン、ポリエステル等の熱可塑性プラスチックが好適である。それ以外には、金属メッシュを用いることも可能である。金属メッシュは、マイクやスピーカが電磁的なノイズを拾うのを抑制する電磁遮蔽材としても機能する。
【００２６】
撥水プラスチック多孔質膜とネット１の接着方法については特に規定しないが、接着剤を用いる方法は通気性の低下を伴い、また、接着剤がネット１の網目構造を閉塞する可能性があるため、あまり好ましくはない。最も好適なのは、ネット１に撥水プラスチック多孔質膜より低融点の素材を用い、熱ラミネートによってネット１の表面を融解させて撥水プラスチック多孔質膜に部分的に含浸させる方式である。この方式ならば、接着剤による余分な重量増加はなく、通気性の低下も最小限に抑えることができる。
【００２７】
以上のような通気性通音膜によれば、発音部や受音部に設けた場合であっても通音性が低下せず、かつ、発音部や受音部へ設ける際の二次加工も容易となる。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の通気性通音膜について、具体的に説明する。
【００２９】
以下に示す実施例１および比較例１，２では、撥水プラスチック多孔質膜として、ＰＴＦＥ延伸多孔質膜「ＮＴＦ１０３３」（日東電工社製）であって、厚さ１５μｍ、孔径３．０μｍ、気孔率９０％、通気度１６ｍｌ／ｃｍ²・ｓｅｃ、面密度３ｇ／ｍ²、融点３２７℃のものを用いた。
【００３０】
また、支持体としては、実施例１および比較例１，２にそれぞれ示すような、ネットを用いた。なお、実施例１および比較例１，２に示したネットの開口率および開口面積は、それぞれのネットを実体顕微鏡で撮影し、スキャナで画像データ化した後に実測することにより求めた。実施例１および比較例１，２で用いた三種のネットはいずれも同一製品であってグレードが異なるものであり、個々の開口部は同形状で面積の異なる三角形であった。
【００３１】
以上のようなＰＴＦＥ延伸多孔質膜とネットとを接着して複合多孔質膜を三種作製し、これらの複合多孔質膜について通気度、面密度、および通音性をそれぞれ測定した。
【００３２】
通気度は、JIS L 1096に記載されるフラジール型試験機を用いて測定した。
【００３３】
面密度は、サンプル２２５ｃｍ²を切り抜き、サンプルの質量を測定して、１ｍ²当たりの質量に換算して求めた。
【００３４】
通音性は、図２に示した通音性測定室を用いて次の手順で測定した。通音性測定室は残響室４および無響室５からなり、残響室４と無響室５との間には開口部６（２８０×２８０ｍｍ）を設けた。開口部６には、ＰＴＦＥ延伸多孔質膜面が残響室４側となるように通気性通音膜（複合多孔質膜）のサンプル７を張設した。残響室４にはスピーカ４１とマイクロホン４２が設けられており、残響室４を２５０〜１００００Ｈｚの全周波数帯域で一様なホワイトノイズで飽和した。各周波数帯域での音圧は９０ｄＢであった。無響室５にはサンプル７の膜面から７０ｍｍの位置にマイクロホン５１が設けられており、本実施例においては４０００Ｈｚにおける音圧を測定した。この４０００Ｈｚとは、人間の耳が最も良好な感度を有する周波数である。音圧の表記単位はデシベル（ｄＢ）である。無響室５における音圧の測定結果から得られる音圧の損失量を、音響透過損失（以下、ＴＬと記す。）を用いて示した。ＴＬは以下の式より求められる。
【００３５】
ＴＬ＝（開口部開放時の音圧）−（開口部にサンプルを張設した時の音圧）
ＴＬが小さいほど、通音性が高く通音膜としての性能が良いことになる。
【００３６】
（実施例１）
実施例１では、ネットとして、米国Applied Extrusion Technologies, Ins.製のポリエチレンネット「ＤＥＬＮＥＴＸ２２０」（厚さ２６０μｍ、開口面積０．６７ｍｍ²、開口率３１％、融点１３０〜１４０℃）を用意した。このネットにＰＴＦＥ延伸多孔質膜を積層し、ＰＴＦＥ延伸多孔質膜側から１６０℃で加熱し、溶着させた。溶着後の複合多孔質膜の面密度は３４ｇ／ｍ²、通気度は７ｍｌ／ｃｍ²・ｓｅｃであった。さらに、通音性を示すＴＬは０．６２ｄＢであった。
【００３７】
（比較例１）
比較例１では、ネットとして、米国Applied Extrusion Technologies, Ins.製のポリエチレンネット「ＤＥＬＮＥＴＸ５５０」（厚さ１１０μｍ、開口面積０．２８ｍｍ²、開口率４１％、融点１３０〜１４０℃）を用意した。このネットにＰＴＦＥ延伸多孔質膜を積層し、ＰＴＦＥ延伸多孔質膜側から１６０℃で加熱し、溶着させた。溶着後の複合多孔質膜の面密度は１６ｇ／ｍ²、通気度は７ｍｌ／ｃｍ²・ｓｅｃであった。さらに、通音性を示すＴＬは２．１４ｄＢであった。
【００３８】
（比較例２）
比較例２では、ネットとして、米国Applied Extrusion Technologies, Ins.製のポリエチレンネット「ＤＥＬＮＥＴＸ５３０」（厚さ１５０μｍ、開口面積０．２０ｍｍ²、開口率３８％、融点１３０〜１４０℃）を用意した。このネットにＰＴＦＥ多孔質膜を積層し、ＰＴＦＥ多孔質膜側から１６０℃で加熱し、溶着させた。溶着後の複合多孔質膜の面密度は２２ｇ／ｍ²、通気度は８ｍｌ／ｃｍ²・ｓｅｃであった。さらに、通音性を示すＴＬは２．６８ｄＢであった。
【００３９】
以下の表１には、実施例１および比較例１，２におけるネットの通気度、面密度、開口面積、開口率、およびＴＬが示されている。
【００４０】

【００４１】
上記結果より、開口面積が通音性に大きな影響を及ぼしており、開口面積を０．５ｍｍ²以上程度とすると、ＴＬが１ｄＢ以下の良好な通音性を有する通気性通音膜を実現できることが確認できた。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の通気性通音膜によれば、携帯情報通信機器の発音部や受音部に用いても通音性を低下させることなく、かつ、発音部や受音部へ設ける際の二次加工性に優れた通気性通音膜を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の通気性通音膜に用いられるネットの一部分を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例において通気性通音膜の通音性を測定する方法を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ネット
２間隙（開口部）
３フィラメント
４残響室
５無響室
６開口部
７サンプル
４１スピーカ
４２マイクロホン
５１マイクロホン

Claims

撥水プラスチック多孔質膜および支持体を含む通気性通音膜において、
前記支持体が複数の開口部を有する多孔体であり、前記開口部の平均面積が０．５ｍｍ²以上２．０ｍｍ²以下であることを特徴とする通気性通音膜。
前記支持体の開口率が、１５％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の通気性通音膜。
前記撥水プラスチック多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン延伸多孔質膜または超高分子量ポリエチレン多孔質膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の通気性通音膜。
前記支持体の材質が、熱可塑性プラスチックまたは金属であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の通気性通音膜。
前記支持体の融点は、前記撥水プラスチック多孔質膜の融点よりも低いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の通気性通音膜。