CN105765992B - 防水透声膜及使用防水透声膜的防水透声结构 - Google Patents

防水透声膜及使用防水透声膜的防水透声结构 Download PDF

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Abstract

防水透声膜(10)具有由聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜(11)构成的透声区域(13c)。PTFE多孔膜(11)的厚度方向的透气度为2cm3/cm2/s以上的范围。由此，能够提供适于生活防水等级以上的防水性和声音畸变的发生的抑制的防水透声膜。PTFE多孔膜(11)的耐水压为3kPa以上，优选为20kPa以上且50kPa以下的范围。防水透声膜(10)也可以在其周缘区域(13p)具备粘接层(12)。

Description

防水透声膜及使用防水透声膜的防水透声结构
技术领域
本发明涉及防水透声膜及使用防水透声膜的防水透声结构。
背景技术
手机、智能手机、数码摄像机等电子设备中，音响装置收容于壳体。这些壳体具有用于允许声音的透过的开口。为了防止水进入壳体内，在该开口安装允许声音的透过并阻止水的透过的防水透声膜。作为防水透声膜，较多使用聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜。
专利文献1中，公开了兼具低的音响传送损失和高的耐水压的防水透声膜。根据专利文献1，应该集中焦点的重要的参数是防水透声膜的质量及厚度，而不是透气性(透过膜的空气流)。如果一起减少质量及厚度，则因防水透声膜的振动而传播的音响能量增加。因此，即使为了实现高的耐水压而使透气性降低，音响传送损失也不会增加。专利文献1中，公开了设防水透声膜的厚度为3～33μm、质量为40g/m2以下，而且，设由葛利数(ガーレー数)表示的透气度为1秒以上(由弗雷泽数(フラジール数)表示约为1.57cm3/cm2/s以下)。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2011-142680号公报
发明内容
防水透声膜的透声特性作为指标对音响传送损失进行评价。但是，传播的声音的质量，具体而言所谓的声音畸变(音割れ)的程度在现实的使用中也是重要的特性。另一方面，防水透声膜所要求的防水特性的程度根据电子设备的种类及用途而不同。例如，虽然不需要考虑水中的使用，但在仅设想接触到雨水等的水滴的电子设备中，不需要达到100kPa以上的高的耐水压，具备能够达到所谓的生活防水等级的耐水压的防水透声膜即可。
本发明的目的在于，提供适合于生活防水等级以上的防水性和声音畸变的发生的抑制的防水透声膜。
根据本发明人的研究，对于声音畸变的发生的抑制，需要调整防水透声膜的透气度。
本发明提供一种防水透声膜，其中，
具有包含聚四氟乙烯多孔膜的透声区域，
依据JIS L1096所规定的透气性测定法的A法(弗雷泽法)而测定的所述多孔膜的厚度方向的透气度为2cm3/cm2/s以上，
依据JIS L1092所规定的防水性试验方法的B法(高水压法)而测定的所述多孔膜的耐水压为3kPa以上。
另外，本发明提供一种防水透声结构，具备：
具有开口的壳体；及
根据权利要求1所述的防水透声膜，以堵塞所述开口的方式安装于所述壳体。
【发明效果】
根据本发明，PTFE多孔膜的耐水压为3kPa以上，且PTFE多孔膜的由弗雷泽数表示的透气度为2cm3/cm2/s以上(由葛利数表示为约0.79秒以下)，因此能够提供适于生活防水等级以上的防水性和声音畸变的发生的抑制的防水透声膜。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的防水透声膜的一例的剖视图。
图2是示意性地表示本发明的防水透声膜的一例的立体图。
图3是示意性地表示本发明的防水透声结构的一例的放大剖视图。
图4是示意性地表示应用本发明的防水透声膜的电子设备的一例的放大剖视图。
图5是用于说明实施例中使用的防水透声膜的评价方法的示意图。
图6是表示实施例及比较例中的透气度与声音失真的关系的坐标图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1是本实施方式的防水透声膜10的剖视图，图2是防水透声膜10的立体图。防水透声膜10具有允许声音透过的透声区域13c、和包围透声区域13c的周缘区域13p。透声区域13c由单层的PTFE多孔膜11构成。周缘区域13p具备PTFE多孔膜11和粘接层12。粘接层12可以仅由粘接剂构成，但也可以是双面胶带。
PTFE多孔膜11的厚度方向的透气度设为通过JIS L1096所规定的透气性测定法的A法(弗雷泽法)而赋予的值，为2cm3/cm2/s以上。PTFE多孔膜11的厚度方向的透气度优选为3cm3/cm2/s以上，更优选为5cm3/cm2/s以上。本实施方式的防水透声膜10中，PTFE多孔膜11的透气度的范围被调整为上述那样，因此能够抑制声音畸变的发生。此外，PTFE多孔膜11的厚度方向的透气度优选为25cm3/cm2/s以下，更优选为6cm3/cm2/s以下。
PTFE多孔膜11的耐水压设为通过JIS L1092所规定的防水性试验方法的B法(高水压法)而赋予的值，为3kPa以上。PTFE多孔膜11的耐水压为3kPa以上，因此至少能够确保JISC0920所规定的相对于水的浸入的保护等级为4级(IPX4，相当于生活防水等级的保护等级)以上的防水性。此外，PTFE多孔膜11的耐水压优选为15kPa以上且75kPa以下，更优选为20kPa以上且50kPa以下。
从充分抑制声音畸变的发生并进一步提高防水性的观点出发，PTFE多孔膜11特别优选具有5cm3/cm2/s以上的透气度且具有20kPa以上且50kPa以下的耐水压。
PTFE多孔膜11的质量例如为4g/m2以下。PTFE多孔膜11的质量优选为2g/m2以下，特别优选为1.5g/m2以下。另外，PTFE多孔膜11的厚度例如为17μm以下。PTFE多孔膜11的厚度优选为15μm以下，特别优选为11μm以下。
本实施方式的防水透声膜10具备双面胶带作为用于将PTFE多孔膜11粘接于对象部件(壳体等)的粘接层12。双面胶带粘贴于PTFE多孔膜11的周缘部11p的正面11f。双面胶带等的粘接层12以包围透声区域13c的方式配置于PTFE多孔膜11的正面11f。此外，粘接层12可以形成在反面11b，也可以形成在正面11f及反面11b这两方。
PTFE多孔膜11也可以实施斥水处理或斥油处理。斥水处理或斥油处理例如能够通过从正面11f及/或反面11b将表面张力低于PTFE的材料含浸于PTFE多孔膜11而实施。
PTFE多孔膜11也可以含有颜料、染料等着色剂。作为染料，可举出偶氮系染料、油溶性染料等。优选的着色剂的一例为碳黑。
图3示出配置有防水透声膜10的防水透声结构20。防水透声结构20具备：具有开口22的壳体21；以堵塞开口22的方式安装于壳体21的防水透声膜10。防水透声膜10通过粘接层12的粘接力而固定于壳体21。此外，也能够省略粘接层12，通过超音波接合等，将PTFE多孔膜11直接固定于壳体21。该情况下，防水透声膜10在周缘区域13p上也由单层的PTFE多孔膜11构成。
作为应用了具备PTFE多孔膜11的防水透声膜110的电子设备的例子，示出图4所示的手机30。此外，手机30中的防水透声膜110除了在PTFE多孔膜11的反面11b也粘贴有双面胶带作为粘接层12这一点以外，与防水透声膜10相同。
在手机30的壳体38内，收容有麦克风33。壳体38上设有将来自外部的声音导向麦克风33的第一集音口39。在麦克风33的组件35内，收容有将声音变换为电信号的集音部34。在组件35的一个面上，设有将从壳体38的第一集音口39导入的声音导向麦克风33的集音部34的第二集音口36。第一集音口39及第二集音口36被防水透声膜110隔开。麦克风33通过设于组件35的底面的端子(未图示)，与手机30的电路基板31电连接，通过集音部34从声音变换来的电信号经由端子向电路基板31输出。手机30中，通过以堵塞第一集音口39及第二集音口36的方式配置的防水透声膜110，能够防止尘垢或水等异物从第一集音口39及第二集音口36向麦克风33的集音部34侵入，并同时使声音向集音部34透过。
接着，说明适于上述的透声区域由单层的PTFE多孔膜构成的防水透声膜的制造的制造方法的一例。
首先，将以规定比例包含PTFE微粉末和加工助剂(液状润滑剂)的混合物充分捏合，准备按压成形用的糊剂。接着，通过公知的按压法将预备成形后的糊剂成形，得到片状或杆状的成形体。接着，对片状或杆状的成形体进行轧制，得到带状的PTFE片。接着，在干燥机内对轧制后的PTFE片进行干燥。通过干燥工序而加工助剂挥发，得到加工助剂的含量充分减少后的PTFE片。接着，对干燥后的PTFE片分别在长度方向(MD)和与长度方向正交的宽度方向(TD)上延伸。此外，也可以对沿2轴方向延伸的PTFE片在PTFE的熔点以上的温度进行烧成。
从制造声音失真小的防水透声膜的观点出发，优选在PTFE的熔点(例如327℃)以下的温度进行PTFE片的延伸后，在PTFE的熔点以上的温度对PTFE片进行热固定。将PTFE片延伸时的温度例如为50℃～320℃，优选为100℃～300℃。进行热固定时的温度例如为330℃～400℃，优选为350℃～380℃。
【实施例】
(实施例1)
相对于PTFE微粉末(F104、大金工业公司制)100重量份，将液状润滑剂(n-十二烷、日本能源公司制)20重量份均匀混合。将得到的混合物利用缸体压缩，然后进行压头按压而得到片。将得到的片在包含液状润滑剂的状态下，通过金属制轧制辊之间而压缩成0.2mm厚度，通过150℃下的加热而干燥，除去液状润滑剂。由此，得到未烧成的片状成形体。将该片状成形体在300℃沿长度方向以10倍的倍率延伸，接着，在100℃沿宽度方向以30倍的倍率延伸。然后，在PTFE的熔点以上的360℃将片状成形体静置而进行热固定。由此得到实施例1的PTFE多孔膜。
(实施例2)
通过除了沿长度方向以20倍的倍率延伸、和沿宽度方向以40倍的倍率延伸以外与实施例1相同的步骤，得到实施例2的PTFE多孔膜。
(实施例3)
通过除了沿长度方向以25倍的倍率延伸、和沿宽度方向以40倍的倍率延伸以外与实施例1相同的步骤，得到实施例3的PTFE多孔膜。
(实施例4)
通过除了沿长度方向以30倍的倍率延伸、和沿宽度方向以40倍的倍率延伸以外与实施例1相同的步骤，得到实施例4的PTFE多孔膜。
(比较例1)
通过除了沿长度方向以3倍的倍率延伸、和沿宽度方向以40倍的倍率延伸以外与实施例1相同的步骤，得到比较例1的PTFE多孔膜。
(比较例2)
通过除了沿长度方向以5倍的倍率延伸、和沿宽度方向以50倍的倍率延伸以外与实施例1相同的步骤，得到比较例2的PTFE多孔膜。
(比较例3)
通过除了沿长度方向以8倍的倍率延伸、和沿宽度方向以10倍的倍率延伸以外与实施例1相同的步骤，得到比较例3的PTFE多孔膜。
(比较例4)
准备无孔性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(露米勒(注册商标)F53、东丽株式会社制)。
关于实施例1～4及比较例1～3的PTFE多孔膜、比较例4的PET薄膜，如下所述，研究厚度、重量、透气度、耐水压、声音失真、声音损失及声音畸变的程度。
[厚度]
PTFE多孔膜及PET薄膜的厚度使用刻度值0.001mm、测定件外径10mm的千分表进行测定。
[重量]
关于PTFE多孔膜及PET薄膜的重量，将PTFE多孔膜及PET薄膜裁切成10cm的正方形，测定重量后，求出每单位面积的重量。
[透气度]
关于PTFE多孔膜及PET薄膜的透气度，依据JIS L1096所规定的A法(弗雷泽法)，通过弗雷泽数(施加规定的压力时的、每单位面积·单位时间的、透过PTFE多孔膜及PET薄膜的空气量)而求出。
[耐水压]
关于PTFE多孔膜的耐水压，依据JIS L1092所规定的防水性试验方法的B法(高水压法)，使用耐水度试验装置(高水压用)求出。但是，在JIS L1092所规定的面积上膜显著变形，因此将不锈钢网(开口径2mm)设置于膜的加压面的相反侧，以抑制了变形的状态测定。
[声音失真]
如以下那样评价样品的声音失真。
首先，准备图5所示那样的、模拟手机的壳体的模拟壳体41(丙烯制、长度70mm×宽度50mm×高度15mm)。该模拟壳体41由第一部分41a及第二部分41b构成，第一部分41a和第二部分41b能够相互嵌合。在第一部分41a上设有安装孔42(口径13mm)。通过使第一部分41a及第二部分41b相互嵌合，而在模拟壳体41内形成没有除了安装孔42及导线44的导通口43以外的开口的空间。
除此以外，将在各实施例及比较例中制作的PTFE多孔膜及PET薄膜(图5中，对PTFE多孔膜标注标号211)使用汤姆逊模具冲裁成直径16mm的圆形。接着，在冲裁后的PTFE多孔膜的两侧的主面的周缘部上，分别粘贴冲裁成外径16mm、内径13mm的环状的双面胶带212。然后，经由一侧的双面胶带212，将PTFE多孔膜粘贴到作为音源的扬声器45(斯大精密公司制、SCC-16A、口径16mm)。
接着，以PTFE多孔膜面对安装孔42并且PTFE多孔膜堵塞安装孔42的方式，将粘贴有PTFE多孔膜的扬声器45向模拟壳体41的第一部分41a的安装孔42从与第二部分41b嵌合时成为内侧的面固定。扬声器45向第一部分41a的固定通过粘贴于PTFE多孔膜中的扬声器45侧的相反侧的面上的双面胶带212进行，此时，注意双面胶带212不要覆盖安装孔42，并且安装孔42被PTFE多孔膜完全堵塞。
接着，使扬声器45的导线44通过导通口43而向模拟壳体41的外部导出，并且使第一部分41a和第二部分41b嵌合，形成用于测定PTFE多孔膜的声音损失的模拟壳体41。导通口43在将导线44导出后由腻子堵塞。
接着，将导线44和话筒(将B&K公司制的Type2669和Type4192组合后的部件)与透声性评价装置(B&K公司制、3560-B-030)连接，在距离扬声器45为50mm的位置配置话筒。
在如上所述设置PTFE多孔膜的状态下，评价作为声音失真的谐波失真(THD)。谐波失真利用总谐波的测定值的、相对于基本波的测定值的比率(％)来求出。总谐波的测定值是测定第二次谐波及第三次谐波后的测定值。
[声音损失]
关于样品中的声音损失，准备与上述的声音失真的评价装置同样的评价装置，如下所述进行评价。
测定如上所述设置PTFE多孔膜的状态下话筒接受的音量、和除了省略PTFE多孔膜以外同样的状态下话筒接受的音量，由它们之差评价声音损失(dB)。设测定所用的声音的频率为1000Hz。如果损失为5dB以下，则可以说透声性高。
[声音畸变]
关于样品中的声音畸变的程度，准备与上述的声音失真的评价装置同样的评价装置，如下所述进行评价。
如上所述设置PTFE多孔膜的状态下，通过感官试验来评价用耳听到的声音是否有畸变。用耳听到的声音没有畸变时，判定为没有声音畸变(○)，用耳听到的声音略微有畸变时，判定为稍微存在声音畸变(△)，用耳听到的声音有畸变时，判定为存在声音畸变(×)。
关于PTFE多孔膜及PET薄膜，如上所述，将对厚度、重量、透气度、耐水压、声音失真、音压损失及声音畸变的程度进行评价后的结果示于表1。
【表1】
实施例1～4中，声音失真及声音损失小，判定为没有声音畸变(○)。因此，实施例1～4的PTFE多孔膜可以说能够减少透过PTFE多孔膜时的声音损失，并且相比现有的PTFE多孔膜能够抑制声音畸变的发生。
作为在实施例1～4中声音失真及声音损失小的理由，本发明人推定是由于以PTFE多孔膜的透气度为2cm3/cm2/s以上的方式，形成为PTFE多孔膜的透气度较高。如图6所示，在由弗雷泽数表示的透气度为0～2cm3/cm2/s的范围内，伴随透气度的上升而声音失真急剧减少。相对于此，在透气度为2cm3/cm2/s以上的范围内，声音失真的减少变得缓和。能够确认，为了消除伴随膜的振动的声音失真，可以将透气度调整为2cm3/cm2/s以上。
另外，实施例1～4中，由于PTFE多孔膜的耐水压为3kPa以上的范围，因此在PTFE多孔膜中至少能够确保作为相当于生活防水等级的保护等级的IPX4以上的防水性。因此，实施例1～4的PTFE多孔膜在日常生活环境中使用的电子设备中能够提供充分的防水性。因此，实施例1～4的PTFE多孔膜能够适宜地使用于更重视音响特性的电子设备。
【产业实用性】
本发明的防水透声膜能够适宜地使用于收容有音响装置的电子设备。具体而言，能够适宜地使用于手机、智能手机、数码摄像机等。

Claims (5)

1.一种防水透声膜，其中，
具有由单层的聚四氟乙烯多孔膜构成的透声区域，
依据JIS L1096所规定的透气性测定法的A法(弗雷泽法)而测定的所述多孔膜的厚度方向的透气度为2cm3/cm2/s以上，
依据JIS L1092所规定的防水性试验方法的B法(高水压法)而测定的所述多孔膜的耐水压为3kPa以上，
所述防水透声膜的谐波失真(THD)为60.2％以下。
2.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述多孔膜的厚度方向的透气度为6cm3/cm2/s以下。
3.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述多孔膜的厚度方向的透气度为3cm3/cm2/s以上。
4.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述多孔膜的耐水压为20kPa以上且50kPa以下。
5.一种防水透声结构，具备：
具有开口的壳体；及
根据权利要求1所述的防水透声膜，以堵塞所述开口的方式安装于所述壳体。
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