CN102946969A - 防水透气过滤器及其用途 - Google Patents

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Abstract

防水透气过滤器(1)具备形成有多个贯通孔(21)的树脂薄膜(2)、以在与贯通孔(21)对应的位置处具有开口(31)的方式形成在树脂薄膜(2)的厚度方向的两表面中的至少一个表面上且具有疏水性和拒油性的处理层(3)和夹着处理层(3)粘贴在树脂薄膜(2)的厚度方向的两表面中的一个表面的周缘部的环形双面胶带(4)。

Description

防水透气过滤器及其用途
技术领域
本发明涉及安装在例如壳体上的防水透气过滤器及该防水透气过滤器的用途。
背景技术
以往，在例如汽车ECU(电控单元，Electrical Control Unit)、电动机、车灯、传感器等汽车电装部件、电动牙刷、电动剃刀、手机等家电制品、太阳能电池等中，为了消除壳体的内部与外部的压力差而在收容电子部件或控制基板等的壳体上设置开口，并利用防水透气过滤器封闭该开口。该防水透气过滤器用于确保壳体内外的透气并且防止水和灰尘等异物侵入到壳体内。
这种防水透气过滤器经常使用透气性良好且耐水压高的聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜(例如参考专利文献1)。PTFE多孔膜通常通过将PTFE微粉末成形为片状并将该片状成形体沿正交的两个方向进行拉伸而得到。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-237949号公报
发明内容
发明所要解决的问题
防水透气过滤器有时通过例如热熔敷或超声波熔敷或者使用胶粘剂粘贴在壳体上，从提高粘贴到壳体上的操作性的观点出发，优选沿防水透气过滤器的周缘部设置环形双面胶带。
但是，对于使用PTFE多孔膜的防水透气过滤器而言，增大制作PTFE多孔膜时的拉伸倍率时，PTFE多孔膜的纤维径变细，PTFE多孔膜与双面胶带的胶粘面积减小，因此有时会使它们的胶粘力减弱。特别是在将上述防水透气过滤器置于高温环境中的情况下，PTFE多孔膜与双面胶带的胶粘力大幅降低，水有时会从PTFE多孔膜与双面胶带的界面侵入到壳体内部。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供使双面胶带保持强固的防水透气过滤器及该防水透气过滤器的用途。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明提供一种防水透气过滤器，用于确保透气并且防止水的渗入，其具备：作为非多孔树脂薄膜且形成有在厚度方向上贯通该树脂薄膜的、具有0.01μm以上且10μm以下的预定尺寸的多个贯通孔的树脂薄膜；以在与所述多个贯通孔对应的位置处具有开口的方式形成在所述树脂薄膜的厚度方向的两表面中的至少一个表面上且具有疏水性和拒油性的处理层；和夹着所述处理层粘贴在所述树脂薄膜的厚度方向的两表面中的一个表面的周缘部的环形双面胶带。
在此，与贯通孔相关的“尺寸”是指与贯通孔的截面积相等的圆的直径。
另外，本发明提供一种防水透气过滤器的用途，其中，使用上述防水透气过滤器将设置在壳体上的开口封闭，通过上述防水透气过滤器消除上述壳体的内部与外部的压力差。
发明效果
根据上述构成，利用形成在树脂薄膜上的贯通孔能够实现透气并且利用树脂薄膜上的处理层能够确保防水性。而且，通过使用非多孔树脂薄膜，能够确保形成在树脂薄膜上的处理层与双面胶带的胶粘面积较大。因此，根据本发明，能够以充分的胶粘力使双面胶带与处理层胶粘，从而能够使双面胶带保持强固。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的防水透气过滤器的示意性截面图。
图2是另一实施方式的防水透气过滤器的示意性截面图。
图3是表示测定接合力的方法的说明图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
图1中示出了本发明的一个实施方式的防水透气过滤器1。该防水透气过滤器1用于确保透气并且防止水的侵入。例如，防水透气过滤器1以将设置在壳体(未图示)上的开口封闭的方式安装在壳体上，用于通过该防水透气过滤器1消除壳体的内部与外部的压力差。
具体而言，防水透气过滤器1具有非多孔树脂薄膜2、形成在树脂薄膜2上的处理层3和沿树脂薄膜2的周缘部延伸的环形双面胶带4。在此，“非多孔”是指内部由树脂填塞的实心的状态。
树脂薄膜2的形状没有特别限定。例如，树脂薄膜2在俯视时(自厚度方向观察时)可以为圆形，也可以为多边形。
树脂薄膜2上形成有在厚度方向上贯通该树脂薄膜2的多个贯通孔21。换言之，贯通孔21开口于树脂薄膜2的厚度方向的两个表面。典型地，贯通孔21为具有一定的截面形状且呈直线状贯通树脂薄膜2的通孔。这样的贯通孔可以通过例如离子束照射和蚀刻来形成。另外，离子束照射和蚀刻中，可以在树脂薄膜2上形成尺寸和轴方向一致的贯通孔。
另外，贯通孔21的截面形状没有特别限定，可以为圆形，也可以为不定形。另外，贯通孔21的轴方向不需要为与树脂薄膜2的厚度方向的两表面垂直的方向，可以自该方向倾斜。
贯通孔21具有0.01μm以上且10μm以下的预定尺寸。另外，贯通孔21的尺寸不需要在全部贯通孔21中完全一致，只要在全部贯通孔21中达到能够视为实质上等同的值的程度(例如标准差为平均值的10%以下)即可。贯通孔21的尺寸可以通过蚀刻时间、蚀刻处理液浓度来调节。优选的贯通孔21的尺寸为0.5μm以上且5μm以下。
另外，优选贯通孔21在树脂薄膜2的整个面上以密度落入10~1×108个/mm2范围内的特定区域(例如最大密度为最小密度的1.5倍以下)的方式均匀分布。贯通孔21的密度可以通过离子束照射时的离子照射数来调节。优选的贯通孔21的密度为1×103~1×107个/mm2。
树脂薄膜2的孔隙率(全部贯通孔21的截面积的总和相对于由树脂薄膜2的轮廓规定的面积的比例)没有特别限定，从保持能够经得住使用用途的薄膜强度的观点出发，优选为50%以下，更优选为35%以下。
另外，树脂薄膜2的厚度没有特别限定，为了实现小孔径(高耐水压)和高孔隙率(高透气)的结构(为了在具有厚度的基材中也形成小孔径的孔)，优选树脂薄膜2的厚度相对于上述预定尺寸的比(将预定尺寸设为D并将树脂薄膜的厚度设为T时的T/D)为1以上且10000以下，更优选为5以上且1000以下。
构成树脂薄膜2的材料没有特别限定，优选能被碱溶液、氧化剂溶液或含有氧化剂的碱溶液分解的树脂。例如，树脂薄膜2由选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚偏二氟乙烯(PVdF)中的至少一种树脂构成。
在用于形成贯通孔21的上述蚀刻中，使用与构成树脂薄膜2的材料相对应的碱溶液或氧化剂溶液等蚀刻处理液。例如，氢氧化钾和氢氧化钠等碱溶液可以作为使树脂水解的溶液使用。另外，例如亚氯酸水溶液、次氯酸水溶液、过氧化氢水溶液、高锰酸钾溶液等氧化剂溶液可以作为使树脂氧化分解的溶液使用。例如，在利用PET、PEN、PC中的任意一种树脂构成树脂薄膜2的情况下，使用以氢氧化钠为主要成分的溶液作为蚀刻处理液，在利用PI构成树脂薄膜2的情况下，使用以次氯酸钠为主要成分的溶液作为蚀刻处理液。另外，在利用PVdF构成树脂薄膜2的情况下，使用在以氢氧化钠为主要成分的溶液中添加有高锰酸钾的溶液作为蚀刻处理液来分解PVdF。
或者，作为形成有贯通孔21的树脂薄膜2，也可以使用オキツフエソ公司或密理博公司销售的膜过滤器。
另外，树脂薄膜2不需要一定是单层，也可以分成多层。
处理层3在图1中形成在树脂薄膜2的厚度方向的两表面中的一个表面上，但也可以形成在树脂薄膜2的两表面上。即，处理层3形成在树脂薄膜2的厚度方向的两表面中的至少一个表面上即可。
具体而言，处理层3以在与贯通孔21对应的位置处具有开口31的方式形成，并且具有疏水性和拒油性。这种处理层3可以通过将疏水性的拒油剂薄薄地涂布在树脂薄膜2上并使其干燥而形成。作为上述拒油剂，可以列举例如具有全氟烷基的含氟类涂布剂。另外，处理层3的厚度优选小于与贯通孔21相关的上述预定尺寸的一半。
在以上述方式在形成有贯通孔21的树脂薄膜2上涂布拒油剂并使其干燥的情况下，贯通孔21的内周面可以也由与处理层3连续的第二处理层覆盖。这种情况下，处理层3的开口31的尺寸比贯通孔21的尺寸减小相当于第二处理层厚度的尺寸。
双面胶带4夹着处理层3粘贴在树脂薄膜2的由处理层3覆盖的表面的周缘部。另外，在处理层3形成在树脂薄膜2的两个表面上的情况下，双面胶带4可以粘贴在树脂薄膜2的任意一个表面上。即，双面胶带4夹着处理层3粘贴在树脂薄膜2的厚度方向的两表面中的一个表面的周缘部。
双面胶带4为在基材的两表面涂布有粘合剂的胶带。基材和粘合剂没有特别限定。例如，作为基材，可以使用由PET构成的无纺布，作为粘合剂，可以使用丙烯酸类粘合剂、有机硅类粘合剂。
例如图2所示，在树脂薄膜2的与粘贴有双面胶带3的表面相反一侧的表面上可以层叠有透气性支撑材料5。透气性支撑材料5可以如图2所示直接层叠在树脂薄膜2上。或者，在树脂薄膜2的厚度方向的两表面上形成有处理层3的情况下，透气性支撑材料5可以夹着处理层3层叠在树脂薄膜2上。作为透气性支撑材料5，优选透气性优于树脂薄膜2的材料，可以使用例如机织布、无纺布、网、筛网等。另外，作为透气性支撑材料5的材质，可以列举例如：聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺树脂等。
树脂薄膜2与透气性支撑材料5通过热熔敷、利用胶粘剂的胶粘等通常的方法接合。树脂薄膜2与透气性支撑材料5的接合以局部的方式进行，其接合部分的面积优选为整体面积的5~20%。这是因为，接合部分的面积小于整体面积的5%时，树脂薄膜2和透气性支撑材料5容易剥离，大于20%时，在接合部分耐水压降低。另外，优选接合部分相对于整体面积均匀分散。
在将上述构成的防水透气过滤器1粘贴在具有开口的金属板(例如不锈钢板)上以封闭上述开口之后，以与JIS L1072-A(低水压法)或JISL1072-B(高水压法)同样的方式测定时的耐水压优选为1kPa以上且1000kPa以下。
另外，在将防水透气过滤器1粘贴在具有开口的金属板上以封闭上述开口之后，以与JIS P8117同样的方式测定时的测定值换算成642mm2的面积而得到的葛尔莱数优选为0.5秒/100mL以上且500秒/100mL以下。
本实施方式的防水透气过滤器1中，利用形成在树脂薄膜2上的贯通孔21能够实现透气并且利用树脂薄膜2上的处理层3能够确保防水性。而且，通过使用非多孔树脂薄膜2，能够确保形成在树脂薄膜2上的处理层3与双面胶带4的胶粘面积较大。因此，本实施方式的防水透气过滤器1中，能够以充分的胶粘力使双面胶带4与处理层3胶粘，从而能够使双面胶带4保持强固。
以往的使用PTFE多孔膜的防水透气过滤器中，为了增加厚度而有时将多片PTFE多孔膜层叠。这种情况下，耐压试验时，在低于单层PTFE多孔膜的耐水压的压力下，水有时会从PTFE多孔膜之间的界面漏出。与此相对，本实施方式的防水透气薄膜1中，为了增加厚度而仅使用厚度较厚的树脂薄膜2即可，因此，不会产生耐水压试验时的问题。另外，为了在厚度较厚的树脂薄膜2上形成贯通孔21，在离子束照射时以高加速度和高密度照射重离子即可。
此外，PTFE多孔膜通过拉伸而多孔化，因此，使用PTFE多孔膜的防水透气过滤器中，拉伸强度低。与此相对，本实施方式的防水透气过滤器1未进行拉伸，因此拉伸强度高。即，根据本实施方式的防水透气过滤器1，可以期待加工性和耐外力性的提高。
另外，采用本实施方式的构成时，在使用透气性支撑材料5的情况下，可以使用与透气性支撑材料5相同材料的树脂薄膜2，因此，能够提高例如热层压时的相溶性，从而能够提高透气性支撑材料5与树脂薄膜2的胶粘强度。
实施例
以下，列举实施例对本发明进行详细说明，但本发明不受这些实施例的任何限制。
(实施例1)
使用通过离子束照射和蚀刻在由PET构成的无孔基片上形成有直径为0.4μm的贯通孔的厚度为23μm的试样A(オキツフエソ公司制造的Oxydisk)作为树脂薄膜。
在试样A的树脂薄膜的一个表面上通过热熔敷层叠由PET构成的无纺布作为透气性支撑材料，然后，在树脂薄膜的另一个表面上涂布含氟类处理剂(信越化学公司制造的X-70-029C)并使其干燥，形成具有疏水性和拒油性的处理层。将这样制作的层叠体冲裁成直径10mm的圆形，在冲裁后的层叠体的处理层侧的表面的周缘部粘贴在由PET构成的基材的两面上涂布有丙烯酸类粘合剂的、内径5.5mm、外径10mm的环形双面胶带，得到防水透气过滤器。
(实施例2)
除了使用通过离子束照射和蚀刻在由PET构成的无孔基片上形成有直径为0.8μm的贯通孔的厚度为22μm的试样B(オキツフエソ公司制造的Oxydisk)作为树脂薄膜以外，与实施例1同样地操作，得到防水透气过滤器。
(实施例3)
除了使用通过离子束照射和蚀刻在由PET构成的无孔基片上形成有直径为1.0μm的贯通孔的厚度为22μm的试样C(オキツフエン公司制造的Oxydisk)作为树脂薄膜以外，与实施例1同样地操作，得到防水透气过滤器。
(比较例1)
除了使用由PET构成的厚度为25μm的无孔薄膜作为树脂薄膜以外，与实施例1同样地操作，得到不具有透气性的胶粘片。
(比较例2)
除了使用厚度为15μm、平均孔径为0.8μm的PTFE多孔膜代替树脂薄膜以外，与实施例1同样地操作，得到防水透气过滤器。PTFE多孔膜通过如下方法制作：首先，将在PTFE微粉末中混合有液态润滑剂的混合物挤出成形为片状，接着，对片状成形体进行压延并且使其干燥，然后，在PTFE的熔点以上的280℃下沿纵向拉伸4.5倍并沿横向拉伸15倍。
(接合力测定试验)
对于实施例和比较例的防水透气过滤器或胶粘片，进行用于测定粘贴到由金属板构成的壳体上时的接合力的接合力测定试验。首先，如图3所示，将防水透气过滤器或胶粘片利用作为它们的构成要素的双面胶带粘贴到设置有直径3mm的开口的壳体上，以从壳体的内侧将开口封闭，换言之使处理层通过壳体的开口面向壳体的外部。将防水透气过滤器或胶粘片粘贴到壳体上的操作通过将防水透气过滤器或胶粘片置于壳体上之后使质量为2kg的轧辊以5mm/秒的速度在防水透气过滤器或胶粘片的上面往返一次来进行。
接着，将粘贴在壳体上的防水透气过滤器或胶粘片在温度为25℃、相对湿度为65%的环境下老化30分钟。然后，使用具有直径为1.1mm的端子的推拉力计(アイコ一エソヅ二アリソグ公司制造的9502)，利用推拉力计的端子将防水透气过滤器或胶粘片从壳体的外部通过壳体的开口向上推，测定防水透气过滤器或胶粘片开始剥离时的上推力作为接合力。另外，确认防水透气过滤器或胶粘片开始剥离时在何处产生断裂。
进而，为了确认耐久性，将粘贴在壳体上的防水透气过滤器或胶粘片在80℃的温水中浸渍48小时，然后也进行接合力的测定。上述试验结果示于表1中。
表1
Figure BDA00002602717800101
比较例1、2中，在双面胶带与处理层的界面发生断裂。这表示双面胶带与处理层的胶粘力弱。与此相对，实施例1~3中，在双面胶带的内部发生断裂，由此可知，双面胶带与处理层的胶粘力强。另外，使用PTFE多孔膜的比较例2中，温水浸渍后的接合力降低了约45%，但使用树脂薄膜的实施例1~3中，温水浸渍后的接合力的降低程度抑制在小于16%，即使在温水浸渍后，接合力也为5N以上。
(耐水压试验和葛尔莱试验)
接着，对实施例和比较例的防水透气过滤器进行耐水压试验和葛尔莱试验。首先，与接合力试验时同样地将防水透气过滤器接合在壳体上。然后，以与JIS L1072-B(高水压法)同样的方式自壳体的外侧以100kPa/分钟施加水压，测定水从防水透气过滤器中漏出时的压力，将其作为耐水压。
葛尔莱试验中，将接合有防水透气过滤器的上述壳体设置在JISP8117中规定的葛尔莱试验机中，测定使100mL的空气从防水透气过滤器中通过所需的时间。然后，将该测定值换算成642mm2的面积而计算出葛尔莱数。
上述结果示于表2中。
表2
由表2可知，使用树脂薄膜的实施例1~3中，耐水压高，透气度也高。
产业上的可利用性
本发明的防水透气过滤器除了能够用于汽车电装部件、家电制品、太阳能电池以外，还能够用于例如门灯等室外灯、电车等的车灯。

Claims (11)

1.一种防水透气过滤器，用于确保透气并且防止水的渗入，其具备：
作为非多孔树脂薄膜且形成有在厚度方向上贯通该树脂薄膜的、具有0.01μm以上且10μm以下的预定尺寸的多个贯通孔的树脂薄膜；
以在与所述多个贯通孔对应的位置处具有开口的方式形成在所述树脂薄膜的厚度方向的两表面中的至少一个表面上且具有疏水性和拒油性的处理层；和
夹着所述处理层粘贴在所述树脂薄膜的厚度方向的两表面中的一个表面的周缘部的环形双面胶带。
2.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其中，所述多个贯通孔以密度落入10~1×108个/mm2范围内的特定区域的方式均匀分布。
3.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其中，所述树脂薄膜的孔隙率为50%以下。
4.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其中，所述树脂薄膜的厚度相对于所述预定尺寸的比为1以上且10000以下。
5.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其中，所述树脂薄膜由能被碱溶液、氧化剂溶液或含有氧化剂的碱溶液分解的树脂构成。
6.如权利要求5所述的防水透气过滤器，其中，所述树脂为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚偏二氟乙烯中的至少一种。
7.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其还具备层叠在所述树脂薄膜的与粘贴有所述双面胶带的表面相反一侧的表面上的透气性支撑材料。
8.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其粘贴在由金属板构成的壳体上时的接合力为5N以上。
9.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其中，在将所述防水透气过滤器粘贴在具有开口的金属板上以封闭所述开口之后，以与JISL1072-A(低水压法)或JIS L1072-B(高水压法)同样的方式测定时的耐水压为1kPa以上且1000kPa以下。
10.如权利要求1所述的防水透气过滤器，其中，在将所述防水透气过滤器粘贴在具有开口的金属板上以封闭所述开口之后，以与JISP8117同样的方式测定时的测定值换算成642mm2的面积而得到的葛尔莱数为0.5秒/100mL以上且500秒/100mL以下。
11.一种防水透气过滤器的用途，其中，使用权利要求1所述的防水透气过滤器将设置在壳体上的开口封闭，通过所述防水透气过滤器消除所述壳体的内部与外部的压力差。
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