CN109151625A - 防水透声膜、防水透声构件以及电子设备 - Google Patents

防水透声膜、防水透声构件以及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种防水透声膜，其容许声音通过并防止水进入。防水透声膜(12)的透气度以葛尔莱数表示为20秒/100mL以上。防水透声膜(12)的耐水压为500kPa以上。在将防水透声膜(12)的在MD方向上的拉伸断裂强度定义为T1、将防水透声膜(12)的在TD方向上的拉伸断裂强度定义为T2时，强度比(T1/T2)处于0.5～2.0的范围。

Description

防水透声膜、防水透声构件以及电子设备
本申请是申请日为2016年11月21日，申请号为201680054641.2，发明名称为“防水透声膜、防水透声构件以及电子设备”的分案申请。
技术领域
本发明涉及防水透声膜、防水透声构件以及电子设备。
背景技术
移动电话、智能电话、笔记本电脑、电子记事本、数码相机、游戏设备等电子设备具备声音功能。在具备声音功能的电子设备的壳体的内部配置有扬声器、蜂鸣器、麦克风等声音转换器。在壳体设有用于自外部向声音转换器导入声音的开口和/或用于自声音转换器向外部导出声音的开口。为了防止水滴等异物进入壳体的内部，在壳体的开口安装有防水透声膜(以下，还简称为“透声膜”)。
在专利文献1中，记载有能够将聚四氟乙烯(PTFE)的多孔膜用作透声膜。在专利文献2中，记载有能够将由PTFE、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚酰亚胺等树脂形成的无孔薄膜用作透声膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－81881号公报
专利文献2：日本特许第4751476号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，对电子设备要求的防水性逐年升高。具体而言，不限于生活防水等级，而且要求能够浸渍于水中的等级、乃至能够在预定的水深中使用一定时间的等级的防水性。为了提高电子设备的防水性，必须进行对透声膜的改进。但是，说到有关于透声膜的性能，由于在耐水性(防水性)与透声性之间存在折衷关系。因此，使透声膜的耐水性和透声性同时提高是非常难的。
本发明的目的在于，提供一种用于提高防水透声膜的耐水性和透声性的新技术。
用于解决问题的方案
本发明人等对于透声膜的耐水性和透声性进行了认真研究，其结果，发现存在如下那样的技术课题。即，当以一定时间对透声膜施加较高的水压时，透声膜的透声性会大幅降低。对于透声膜而言，不仅施加水压之前的透声性很重要，被施加水压之后的透声性也很重要。于是，本发明人等查明透声膜的强度的各向异性和耐水试验所导致的透声性的降低之间存在相关性，从而完成了本发明。
即，本发明提供一种防水透声膜，其是用于容许声音通过并防止水进入的防水透声膜，其中，所述防水透声膜的透气度以葛尔莱数表示为20秒/100mL以上，所述防水透声膜的耐水压为500kPa以上，在将所述防水透声膜的在MD方向上的拉伸断裂强度定义为T1、将所述防水透声膜的在与所述MD方向正交的TD方向上的拉伸断裂强度定义为T2时，强度比(T1/T2)处于0.5～2.0的范围。
在另一技术方案中，本发明提供一种防水透声构件，其中，该防水透声构件包括上述本发明的防水透声膜和配置在所述防水透声膜的表面上的粘接层。
在又一技术方案中，本发明提供一种电子设备，其中，该电子设备包括：声音转换部，其进行电信号与声音的转换；壳体，其收纳所述声音转换部，具有位于所述声音转换部与外部之间的开口；以及上述本发明的防水透声膜或上述本发明的防水透声构件，其以将所述开口堵塞的方式安装于所述壳体。
发明的效果
上述防水透声膜具有比较低的透气性，并具有500kPa以上的耐水压。另外，拉伸断裂强度的比率(T1/T2)处于0.5～2.0的范围。采用这样的结构，能够以较高的等级来兼顾透声性和耐水性，并能够抑制施加水压所导致的透声性降低(声特性劣化)。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的防水透声构件的立体图。
图2是具有安装了本实施方式的防水透声构件或防水透声膜的壳体的智能电话的主视图。
图3是表示透声膜的声特性的测量步骤的工序图。
图4是对声特性的测量中的透声膜的配置进行说明的剖视图。
图5是样品2的透声膜的表面的扫描电子显微镜(SEM)图像(放大倍数20000倍)。
图6是样品3的透声膜的背面的SEM图像(放大倍数20000倍)。
图7A是样品3的透声膜的透过X射线衍射图像。
图7B是样品3的透声膜的衍射图像的圆周方向强度分布图。
图8A是样品8的透声膜的透过X射线衍射图像。
图8B是样品8的透声膜的衍射图像的圆周方向强度分布图。
具体实施方式
本发明的第1技术方案提供一种防水透声膜，其是用于容许声音通过并防止水进入的防水透声膜，其中，所述防水透声膜的透气度以葛尔莱数表示为20秒/100mL以上，所述防水透声膜的耐水压为500kPa以上，在将所述防水透声膜的在MD方向上的拉伸断裂强度定义为T1、将所述防水透声膜的在与所述MD方向正交的TD方向上的拉伸断裂强度定义为T2时，强度比(T1/T2)处于0.5～2.0的范围。
本发明的第2技术方案在第1技术方案的基础上，提供一种防水透声膜，其由聚四氟乙烯形成。
本发明的第3技术方案在第1技术方案或第2技术方案的基础上，提供一种防水透声膜，所述防水透声膜具有在所述MD方向和所述TD方向这两个方向上取向了的构造。
本发明的第4技术方案在第1技术方案至第3技术方案中任一技术方案的基础上，提供一种防水透声膜，所述防水透声膜的所述透气度以所述葛尔莱数表示为1万秒/100mL以上。
本发明的第5技术方案在第1技术方案至第3技术方案中任一技术方案的基础上，提供一种防水透声膜，所述防水透声膜的所述透气度以所述葛尔莱数表示为20秒/100mL～300秒/100mL。
本发明的第6技术方案在第1技术方案至第5技术方案中任一技术方案的基础上，提供一种防水透声膜，针对具有直径1.5mm的圆形透声区域的所述防水透声膜进行测量所测得的1kHz频率的插入损失为13dB以下。
本发明的第7技术方案在第1技术方案至第6技术方案中任一技术方案的基础上，提供一种防水透声膜，所述防水透声膜具有1g/m2～30g/m2的范围的面密度。
本发明的第8技术方案提供一种防水透声构件，其中，该防水透声构件包括第1技术方案至第7技术方案中任一技术方案的防水透声膜和配置在所述防水透声膜的表面上的粘接层。
本发明的第9技术方案提供一种电子设备，其中，该电子设备包括：声音转换部，其进行电信号与声音的转换；壳体，其收纳所述声音转换部，具有位于所述声音转换部与外部之间的开口；以及第1技术方案至第7技术方案中任一技术方案的防水透声膜或第8技术方案的防水透声构件，其以将所述开口堵塞的方式安装于所述壳体。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。本发明并不限定于以下的实施方式。
如图1所示，本实施方式的防水透声构件10(以下，还简称作“透声构件”)包括透声膜12和粘接层14。透声构件10和透声膜12具有俯视为圆形的形状。在透声膜12的一个表面的外周部分配置有环状的粘接层14。粘接层14的内侧的区域(未设有粘接层14的区域)是透声膜12的透声区域(有效区域)。透声构件10的形状并不限定于圆形，也可以是椭圆形、矩形等其他形状。
透声膜12是由PTFE、聚酯(PET)、聚碳酸酯、聚乙烯、聚酰亚胺等树脂制成的膜。其中，作为透声膜12的材料，能够较佳地使用PTFE。由PTFE形成的透声膜12在质量与强度的平衡方面良好，且耐热性优异。在透声膜12具有充分的耐热性的情况下，能够在将透声构件10安装于壳体之后实施热处理(例如回流焊工序)。
在本实施方式中，透声膜12是单层的树脂膜。但是，透声膜12也可以是通过将多个膜层叠而得到的层叠膜。
在本实施方式中，透声膜12的透气度以葛尔莱数表示为20秒/100mL以上。即，透声膜12能够是无孔膜或微多孔膜。“无孔”指的是，不存在将膜的一个主表面和另一个主表面相连通的细孔或者细孔的数量极少。例如，能够将以葛尔莱数表示的透气度大于1万秒/100mL的膜判断为无孔膜。另外，能够将透气度处于20秒/100mL～1万秒/100mL的范围的膜判断为微多孔膜。微多孔膜的透气度可以处于20秒/100mL～5000秒/100mL的范围，也可以处于20秒/100mL～1000秒/100mL的范围，还可以处于20秒/100mL～300秒/100mL的范围。透气度的下限值也可以为40秒/100mL。在本说明书中，“葛尔莱数”指的是通过日本工业标准(JIS)L1096(2010)所规定的透气性测量法的B法(葛尔莱形法)得到的值。
声音能够通过透声膜12的振动来传播，因此，透声膜12不是必须具有透气性的。在透声膜12为无孔膜的情况下，能够防止水蒸气经由透气膜12向安装了透声膜12的壳体的内部进入。另外，无孔膜的耐水性通常比多孔膜的耐水性优异。但是，也存在期望透声膜12具有适度的透气性的情况。例如，在壳体的内部的温度变化比较大的情况下，适度的透气性能够发挥防止在壳体内部结露的效果。在该情况下，期望的是，透声膜12为微多孔膜。
透声膜12的耐水压(极限耐水压)例如为500kPa以上。500kPa的耐水压相当于5个大气压的防水规格。在透声膜12具有500kPa以上的耐水压的情况下，能够在接触水的机会较多的作业、水上运动等场景中使用电子设备。耐水压的上限值没有特别限定，例如为1000kPa。耐水压能够根据JIS L1092(2009)所规定的耐水度试验的B法(高水压法)来测量。此外，在膜的变形过大的情况下，也可以将不锈钢网配置于膜的加压面的相反侧而进行测量。
另外，作为透声膜12的耐水性的指标，可列举出是否能通过水压保持试验。水压保持试验是对在以预定时间对膜持续施加了预定的水压时膜是否发生破裂、是否发生漏水进行检查的试验。水压保持试验能够与耐水压同样地使用记载于JIS L1092(2009)的耐水度试验装置来进行。在本实施方式中，即使以10分钟对透声膜12持续施加了500kPa的水压，透声膜12也没有发生破裂，也没有发生漏水。
本实施方式的透声膜12能够是强度的各向异性较小的PTFE膜。具体而言，在将透声膜12的MD方向(Machine Direction：机械方向)上的拉伸断裂强度定义为T1(MPa)、将透声膜12的与MD方向正交的TD方向(Transverse Direction：垂直于机械方向)上的拉伸断裂强度定义为T2(MPa)时，比率(T1/T2)处于0.5～2.0的范围。MD方向和TD方向能够根据透声膜12的表面的扫描电子显微镜图像来判断。在本实施方式中，“MD方向”是与PTFE膜的轧制方向平行的方向，也被称作“纵向”或“机械流动方向”。“TD方向”是与MD方向正交的方向，也被称作“横向”。
一般认为，当透声膜的强度具有显著的各向异性时，水压施加到透声膜时的变形方向也会产生偏差。在该情况下，能够预测到，即使解除水压，透声膜也会成为与原来的形状相差很远的形状。并且，能够预测到，透声膜的声特性也大幅劣化。
本实施方式的透声膜12具有以葛尔莱数表示为20秒/100mL以上的透气性，并具有500kPa以上的耐水压。并且，拉伸断裂强度的比率(T1/T2)处于0.5～2.0的范围。比率(T1/T2)期望处于0.7～1.5的范围。采用这样的结构，能够抑制耐水试验后的透声膜12的形状、构造等相对于耐水试验前的透声膜12的形状、构造等以较大程度背离。其结果，也能够抑制耐水试验所导致的透声性降低(声特性的劣化)。
拉伸断裂强度能够根据JIS K6251(2010)来测量。具体而言，能够自透声膜12的原卷准备JIS K6251所规定的哑铃状试验片(哑铃状3号形)。利用拉伸试验机，在拉伸速度300mm/分钟、25℃的条件下测量试验片的拉伸断裂强度。能够自透声膜12的原卷制作两种试验片，以便能够分别测量纵向(MD方向)上的拉伸断裂强度和横向(TD方向)上的拉伸断裂强度。
在能够取得透声膜12的原卷的情况下，能够通过上述测量来准确地测量透声膜12的在MD方向上的拉伸断裂强度和在TD方向上的拉伸断裂强度。透声膜12的在MD方向上的拉伸断裂强度和在TD方向上的拉伸断裂强度中的至少一者例如为30MPa以上。透声膜12的拉伸断裂强度的上限值没有特别限定，例如为150MPa。
另一方面，在透声膜12非常小的情况下，无法准备预定的哑铃状试验片。因此，所测量的拉伸断裂强度有可能与透声膜12的原卷的拉伸断裂强度背离。但是，能够计算出拉伸断裂强度的比率(T1/T2)。例如，准备多个透声膜12(例如5个)，针对各透声膜12测量MD方向上的拉伸断裂强度，计算出测量结果的平均值。同样地，准备多个透声膜12，针对各透声膜12测量TD方向上的拉伸断裂强度，计算出测量结果的平均值。能够由这些平均值计算出比率(T1/T2)。
在本实施方式中，透声膜12能够由取向后的PTFE构成。换言之，透声膜12具有在MD方向和TD方向这两个方向上取向后的构造。一般认为，该构造有助于降低拉伸断裂强度的各向异性。“取向”在聚合物的领域中指的是一般性的分子链(在此为PTFE链)的取向。PTFE是否进行了取向能够通过例如X射线衍射测量(XRD测量)来确认。具体而言，实施对透声膜12的广角X射线衍射测量(WAXD测量)，根据得到的X射线衍射图像(WAXD分布图)，能够检查在透声膜12中PTFE是否进行了取向。例如，在利用广角X射线衍射测量得到的衍射图像的圆周方向强度分布图中能够确认存在峰值的情况下，能够判断为在透声膜12中PTFE进行了取向。另外，还能够求出透声膜12中的PTFE的结晶取向度。
透声膜12的透声性例如能够根据1kHz频率的插入损失(对于频率1kHz的声音的插入损失)来评价。在本实施方式中，针对具有直径1.5mm的圆形透声区域的透声膜12进行测量所测得的1kHz频率的插入损失为13dB以下。
耐水试验所导致的透声膜12的透声性劣化比较小。例如，对具有直径1.5mm的圆形透声区域的透声膜12的1kHz频率的插入损失进行测量。接下来，按照之前说明的方法来实施水压保持试验。之后，再次测量1kHz频率的插入损失。水压保持试验后的插入损失与水压保持试验前的插入损失之间的差例如为6dB以下，期望为5dB以下。
对于透声膜12的插入损失(声特性)，能够使用模仿了移动电话的壳体的模拟壳体并通过后述的方法来测量。
透声膜12的面密度例如处于1g/m2～30g/m2的范围，也可以处于1g/m2～25g/m2的范围。透声膜12的厚度例如处于1μm～25μm的范围，也可以处于1μm～20μm的范围。当面密度和厚度被调整到适当的范围内时，容易兼顾透声膜12的耐水性和透声性。面密度指的是膜的每单位面积的质量，通过将膜的质量除以该膜的面积(主表面的面积)而计算出来。
在透声膜12为微多孔膜的情况下，透声膜12的平均孔径例如处于0.01μm～1μm的范围。透声膜12的气孔率例如处于5％～50％的范围。当平均孔径和气孔率被调整到适当的范围内时，容易兼顾透声膜12的透声性和耐水性。平均孔径能够利用根据ASTM(美国试验材料协会)F316－86的方法来测量。气孔率能够通过将透声膜12的质量、体积以及真密度代入下述式中而计算出来。例如，在透声膜12的材料为PTFE时，真密度为2.18g/cm3。
气孔率(％)＝{1－(质量[g]/(厚度[cm]×面积[cm2]×真密度[2.18g/cm3]))}×100
粘接层14例如由双面粘接(粘合)带形成。双面粘接带例如包含基材、涂敷于基材的一个面的粘接剂层(粘合剂层)、以及涂敷于基材的另一个面的粘接剂层。作为使用于双面粘接带的粘接剂，可列举出环氧粘接剂、丙烯酸(类)粘接剂、有机硅粘接剂等。另外，粘接层14也可以仅由这些粘接剂形成。粘接层14也可以分别配置于透声膜12的一个表面和另一个表面。
另外，也能够是，不使用粘接层14而将透声膜12直接安装于壳体。例如，透声膜12通过热熔接、激光熔接等熔接方法被直接熔接于壳体。
透声膜12也可以含有层叠于无孔膜或微多孔膜的透气性支承件。透气性支承件具有支承无孔膜或微多孔膜的功能。作为典型的情况，透气性支承件是由金属、树脂或它们的复合材料形成的、织布、无纺布、筛、网物、海绵、泡沫或多孔体。作为树脂，可列举出聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、氟树脂、超高分子量聚乙烯等。透气性支承件能够通过热层压、加热熔接、超声波熔接等接合方法层叠于无孔膜或微多孔膜。透气性支承件在俯视时既可以具有与透声膜12相同的形状，也可以具有与粘接层14相同的形状(环状的形状)。
也可以对透声膜12实施着色处理。换言之，在透声膜12中，也可以含有碳黑等着色剂。例如，在含有碳黑时，透声膜12具有灰色或黑色的色调。“具有灰色或黑色的色调”指的是，含有用于着色为黑色的着色剂。通常，按照JIS Z8721(1993)所规定的黑色度，将1～4判断为“黑”，将5～8判断为“灰”，将9以上判断为“白”。
接下来，说明透声膜12的制造方法的一个例子。
首先，将PTFE粉末的分散液(PTFE分散剂)涂敷于基板而形成涂敷膜。在分散液中，也可以含有着色剂。基板能够由耐热性塑料(聚酰亚胺、聚醚醚酮等)、金属、陶瓷等耐热性材料形成。基板的形状没有特别限定，例如为片状、管状或棒状。能够通过将基板浸渍于分散液中后拉起的方法、向基板喷涂分散液的方法、以及在基板刷涂分散液的方法等将分散液涂敷于基板。为了改善分散液向基板表面的润湿性，也可以在分散液中含有有机硅系表面活性剂、氟系表面活性剂等表面活性剂。
接下来，加热涂敷膜。由此，去除涂敷膜所含有的分散介质，并使PTFE颗粒相互粘结。在加热后，在基板的单面或双面形成无孔的PTFE膜。例如，以能够使分散介质蒸发的温度来加热涂敷膜而去除分散介质，之后，以PTFE的熔点以上的温度加热涂敷膜而烧结涂敷膜。在分散介质为水时，在第1阶段中以90℃～150℃来加热涂敷膜，在第2阶段中以350℃～400℃来加热涂敷膜。但是，也可以采用以PTFE的熔点以上的温度来将涂敷膜加热预定时间的一步加热法。
另外，也可以是，通过重复进行将分散液涂敷于基板而形成涂敷膜的工序和加热涂敷膜的工序，从而形成期望厚度的PTFE膜。也可以将这些工序各实施一次。
接下来，使PTFE膜(树脂薄膜)自基板剥离。然后，按照对PTFE膜沿MD方向(长度方向)轧制的工序和将PTFE膜沿TD方向(宽度方向)拉伸的工序的顺序来实施这两个工序。由此，得到作为微多孔膜的透声膜12。也可以按照将PTFE膜沿TD方向拉伸的工序和对PTFE膜沿MD方向轧制的工序的顺序来实施这两个工序。在拉伸工序之后实施轧制工序的情况下，通过TD方向上的拉伸而形成的细孔因轧制而被压溃，得到作为无孔膜的透声膜12。并且，在形成无孔膜或微多孔膜的过程中，也可以将PTFE膜沿MD方向拉伸。轧制倍率和拉伸倍率是考虑到防水性与透声性之间的平衡而适当地设定的。MD方向上的轧制倍率例如为1.25倍～3.5倍。TD方向上的拉伸倍率例如为1.25倍～3.5倍。并且，也可以是，替代将PTFE膜沿TD方向拉伸的工序，而实施对PTFE膜沿TD方向轧制的工序。
轧制PTFE膜的方法例如是冲压轧制(日文：プレス圧延)或辊压轧制(日文：ロール圧延)。冲压轧制是通过利用一对加热板夹持PTFE膜来对PTFE膜一边加热一边轧制的热板式轧制。在辊压轧制中，例如，使PTFE膜通过一对辊(一个辊被加热或两个辊被加热)之间，由此对PTFE膜一边加热一边轧制。在这两种轧制方法中，从PTFE的取向方向的控制容易且能够对带状的PTFE膜连续地实施轧制的观点出发，期望为辊压轧制。轧制根据需要也可以实施两次以上，此时的轧制方向在各次轧制中可以相同也可以不同。
轧制PTFE膜时的加热温度为例如80℃～200℃。在拉伸PTFE膜的工序中，也能够对PTFE膜一边加热一边拉伸。拉伸PTFE膜时的加热温度为例如100℃～400℃。上述温度能够是轧制装置或拉伸装置中的PTFE膜的周围温度。
另外，也可以是，在将PTFE膜自基板剥离之后，实施用于对PTFE膜的表面的至少一部分进行改性的处理。若实施这样的处理，则能提高透声膜12和其他材料(例如粘接剂)之间的粘接性。表面改性处理例如是化学处理、溅射蚀刻处理等PTFE改性处理。表面改性处理既可以在轧制工序和拉伸工序之前实施，也可以在这些工序之后实施。
化学处理例如是使用了钠等碱金属的处理(碱金属处理)。在碱金属处理中，例如，通过使包含金属钠的蚀刻液与PTFE膜接触，从而在PTFE膜的接触了该蚀刻液的部分处氟原子脱离而形成官能团，由此提高了粘接性。为了使蚀刻液与PTFE膜接触，也可以将PTFE膜浸渍在蚀刻液中。
蚀刻液例如是使金属钠溶解于液体氨而成的金属钠/液体氨溶液，或者使金属钠溶解于萘溶液而成的金属钠/萘溶液。在这两种溶液之中，从控制和操作容易且实施处理时不需要－50℃左右的低温的观点出发，期望为金属钠/萘溶液。
在溅射蚀刻处理中，使由气体得来的能量颗粒与PTFE膜的表面碰撞。在PTFE膜的该颗粒所碰撞的部分处，存在于PTFE膜的表面的原子或分子被放出而形成官能团，由此提高了粘接性。溅射蚀刻处理例如能够以如下方式实施：将PTFE膜收纳于腔室，接着对腔室进行减压，之后，一边导入环境气体一边施加高频电压。
环境气体例如是从由氦、氖、氩及氪等稀有气体、氮气以及氧气形成的组中选择的至少1种气体。施加的高频电压的频率例如为1MHz～100MHz，期望为5MHz～50MHz。施加高频电压时的腔室内的压力例如为0.05Pa～200Pa，期望为1Pa～100Pa。溅射蚀刻的能量(处理时间与所施加的电力之积)例如为1J/cm2～1000J/cm2，期望为2J/cm2～200J/cm2。
若在利用上述方法制成透声膜12之后使用双面粘接带在透声膜12的表面上形成粘接层14，则能够得到图1所示的透声构件10。
图2示出使用了透声构件10的电子设备的一个例子。图2所示的电子设备是智能电话20。在智能电话20的壳体22的内部，作为进行电信号与声音的转换的声音转换部而配置有声音转换器。作为声音转换器，可列举出扬声器、麦克风等。在壳体22上设有开口23、24。开口23、24位于声音转换器与外部之间。透声构件10以将开口23、24堵塞的方式自壳体22的内侧安装于壳体22。由此，阻止水、灰尘等异物进入到壳体22的内部，从而保护声音转换器。向声音转换器传播的声音和/或自声音转换器发出的声音透过透声构件10和透声膜12。也可以是，替代透声构件10，利用热熔接、超声波熔接等方法将透声膜12直接安装于壳体22。
电子设备的例子并不限定于智能电话20。本实施方式的透声构件10和透声膜12能够应用于笔记本电脑、电子记事本、数码相机、游戏设备、便携式音响、可穿戴式终端等各种电子设备。在应该安装透声构件10和透声膜12的壳体中，广泛地包含配置有麦克风的封装体、安装有电子零件的电路板等。
实施例
以下，利用实施例来进一步具体地说明本发明。本发明并不限定于以下的实施例。
首先，示出透声膜(样品1～样品12)的评价方法。
(厚度)
透声膜的厚度，是通过重叠10片冲裁成直径为48mm的圆形的膜且利用测微计测量其厚度，并将测量值除以10，从而求出的。
(面密度)
透声膜的面密度，是通过测量冲裁成直径为48mm的圆形的透声膜的质量，并将其换算成主表面的每1m2面积的质量，从而求出的。
(拉伸断裂强度)
透声膜的拉伸断裂强度是基于JIS K6251(2010)而测量得到的。具体而言，对冲裁为由JIS K6251所规定的哑铃状试验片(哑铃状3号形)的形状的透声膜的拉伸断裂强度进行了测量。制作了两种试验片，以便能够分别测量长度方向(MD)上的拉伸断裂强度和宽度方向(TD)上的拉伸断裂强度。对于测量而言，使用台式精密万能试验机(岛津制作所制造、Autograph AGS-X)，且在25℃、拉伸速度为300mm/分钟的条件下实施。
(耐水压)
具有直径2.0mm的圆形透声区域的透声膜的耐水压(极限耐水压)是根据JISL1092的耐水度试验B法(高水压法)的规定而测量得到的。水压保持试验是利用之前说明的方法实施的。在水压保持试验中，在透声膜未发生破裂、未发生漏水的情况下，评价为“良好(〇)”，在发生破裂、发生漏水的情况下，评价为“不合格(×)”。
(插入损失)
在水压保持试验的实施前和水压保持试验的实施后，都测量了具有直径1.5mm的圆形透声区域的透声膜的插入损失。具体而言，使用模拟了移动电话的壳体的模拟壳体，利用以下的方法测量了透声膜的插入损失。
如图3的(a)和图3的(b)所示，制作了收纳在模拟壳体中的扬声器单元65。具体而言，如下所述。准备了：扬声器61(斯大精密有限公司制造，SCC-16A)，其作为音源；以及填充件63A、63B、63C，该填充件63A、63B、63C由聚氨酯海绵形成，并用于收纳扬声器61且避免来自扬声器的声音不必要地扩散(避免产生不透过透声膜而向评价用麦克风输入的声音)。在填充件63A沿其厚度方向设置具有直径5mm的圆形截面的透声孔64，在填充件63B设有用于收纳扬声器61并与扬声器61的形状对应的缺口和用于收纳扬声器线缆62且用于向单元65外导出线缆62的缺口。接下来，在将填充件63C和填充件63B重叠，并在填充件63B的缺口收纳了扬声器61和线缆62之后，以使声音经由透声孔64从扬声器61向单元65的外部传递的方式重叠填充件63A，从而得到了扬声器单元65(图3的(b))。
接下来，如图3的(c)所示，在模拟了移动电话的壳体的模拟壳体51(聚苯乙烯制，外形60mm×50mm×28mm)的内部收纳了上述制作成的扬声器单元65。具体而言，如下所述。准备好的模拟壳体51由两个部分51A、51B形成，部分51A、51B能够相互嵌合。在部分51A设有：透声孔52(具有直径为2mm的圆形截面)，其将从收纳于壳体51的内部的扬声器单元65发出的声音向壳体51的外部传递；以及导通孔53，其将扬声器线缆62向壳体51的外部导出。通过使部分51A、51B相互嵌合，从而在壳体51内形成除了透声孔52和导通孔53以外没有开口的空间。在将制作好的扬声器单元65配置于部分51B上之后，进而从上方配置部分51A而使该部分51A与部分51B嵌合，在壳体51内收纳单元65。此时，使单元65的透声孔64与部分51A的透声孔52重叠，声音经由两者的透声孔64、52从扬声器61向壳体51的外部传递。扬声器线缆62从导通孔53向壳体51的外部引出，导通孔53由腻子堵塞。
此外，使用汤姆逊模具将制作好的透声膜冲裁成直径5.8mm的圆形而作为试验片83。接下来，将冲裁成外径5.8mm、内径2.5mm的环状的双面粘结带82(日东电工公司制No.5603，厚度0.03mm，基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))以外径对齐的方式接合在试验片83的一个主表面的周缘部上，将冲裁成外径5.8mm、内径2.5mm的环状的双面粘结带84(日东电工公司制No.57120B，厚度0.20mm，基材为聚乙烯系发泡体)以外径对齐的方式接合在试验片83的另一个主表面的周缘部上。接下来，将冲裁成上述外径和内径的环状的PET片81(厚度0.1mm)以外径对齐的方式接合在双面粘结带82的与试验片83相反的一侧的面上，得到了层叠体8(参照图4)。在层叠体8中，将环状的PET片81、双面粘结带82以及双面粘结带84的环内侧的区域作为透声孔，声音透过试验片83。
接下来，如图3的(d)和图4所示，将具有试验片83的层叠体8经由双面粘结带84固定于壳体51的透声孔52。此时，试验片83覆盖整个透声孔52，并且使在构成层叠体8的各构件间和双面粘结带84与壳体51之间不产生间隙。而且，避免双面带84覆盖透声孔52。
接下来，如图3的(e)所示，以覆盖具有试验片83的层叠体8的方式配置了麦克风71(楼氏声学(Knowles Acoustics)公司制造，Spm0405Hd4H-W8)。配置了麦克风71时的扬声器61与麦克风71的距离为21mm。接下来，将扬声器61和麦克风71与声评价装置(B&K公司制造，多分析仪系统(Multi-analyzer System)3560-B-030)连接，作为评价方式，选择并执行SSR(Solid State Response：固态反应)模式(试验信号20Hz～20kHz，sweep up)，评价了试验片83的插入损失。插入损失根据从声评价装置向扬声器61输入的试验信号和由麦克风71接收到的信号自动地求出。此外，在评价试验片83的插入损失时，预先求出了将试验片83去除了的情况下的插入损失的值(空白值)。空白值在频率1000Hz下为-21dB。透声膜的插入损失是从声评价装置的测量值中减去该空白值而得到的值。另外，透声膜的插入损失是与频率1000Hz的声音相对的值。插入损失的值越小，越能维持从扬声器61输出的声音的等级(音量)。
(结晶取向度)
结晶取向度是根据针对透声膜进行的广角X射线衍射(XRD)测量的结果计算出来的。在XRD测量中，使用了X射线衍射装置(布鲁克(Bruker)公司制造，D8DISCOVER withGADDS Super Speed)。具体而言，将试样(透声膜)以能够掌握其MD方向的状态固定于支架，取得了基于沿试样的膜厚方向透过的X射线的该膜的透过X射线衍射图像(WAXD图像；倒空间的二维图像)。通过所取得的WAXD图像来判断在透声膜中PTFE是否进行了取向，并且利用以下的式(1)求出了PTFE的取向度。
取向度(％)＝(1-ΣFWHM/360)×100(％)…(1)
式(1)的ΣFWHM是针对得到的WAXD图像所示的与PTFE的结晶构造对应的衍射角2θ＝18°附近的峰值图像，其圆周方向上的峰值的半值宽度(单位：度)。在PTFE未取向的情况下，在得到的WAXD图像上，上述峰值图像成为具有与2θ＝18°对应的半径的环。在该情况下，在环的整周存在峰值，因此ΣFWHM为360°，式(1)的取向度成为0％。随着PTFE的取向进展，显现于WAXD图像的上述峰值图像集合于上述环的一部分、即沿取向方向对应的位置，由此ΣFWHM的值减少。即，式(1)的取向度增加。而且，能够根据峰值的集合的状态，掌握透声膜中的取向的方向。
测量条件如以下所述。
·入射侧光学系统
X射线：CuKα射线(λ＝0.1542nm)，使用多层膜反射镜作为单色仪，准直仪为300μm
向Cu靶施加的电压：50kV
向Cu靶施加的电流：100mA
·光接收侧光学系统
计数器：二维/位置敏感型比例检测器(PSPC)；(布鲁克(Bruker)制造，Hi-STAR)
相机距离：9cm
·测量时间：10分钟
(样品1)
在PTFE分散剂(PTFE粉末的浓度为40质量％，PTFE粉末的平均粒径为0.2μm，相对于100质量份的PTFE含有6质量份的非离子性表面活性剂)中，相对于100质量份的PTFE添加了1质量份的氟系表面活性剂(DIC公司制造，MEGAFAC F-142D)。接下来，将纵长的聚酰亚胺薄膜(厚度125μm)浸渍在PTFE分散剂中后拉起，在该薄膜上形成了PTFE分散剂的涂敷膜。此时，利用计量杆，使涂敷膜的厚度为20μm。接下来，将涂敷膜以100℃加热1分钟，接着以390℃加热1分钟，由此使分散剂含有的水蒸发而将其除去，并使剩下的PTFE颗粒彼此相互粘结而得到PTFE膜。使上述浸渍和加热再重复两次之后，从聚酰亚胺薄膜剥离了PTFE膜(厚度25μm)。
接下来，利用拉幅机将得到的PTFE膜沿TD方向以两倍的拉伸倍率进行了拉伸。然后，沿MD方向以2.5倍的轧制倍率轧制了PTFE膜。由此，得到了样品1的透声膜。辊压轧制装置中的辊的设定温度为170℃。拉伸温度为170℃。
(样品2)
以与样品1相同的方法制作了PTFE膜。接下来，沿MD方向以2.5倍的轧制倍率轧制了PTFE膜。利用拉幅机将轧制后的PTFE膜沿TD方向以1.5倍的拉伸倍率进行了拉伸。由此，得到了样品2的透声膜。
(样品3)
除了将TD方向上的拉伸倍率变更为2.0倍以外，以与样品2相同的方法得到了样品3的透声膜。
(样品4)
除了将TD方向的拉伸倍率变更为2.5倍以外，以与样品2相同的方法得到了样品4的透声膜。
(样品5)
除了将TD方向的拉伸倍率变更为3.0倍以外，以与样品2相同的方法得到了样品5的透声膜。
(样品6)
将100质量份的PTFE塑粉(大金(DAIKIN)工业公司制，TFEM-12)导入到高度800mm、内径200mm的圆筒状的模具(其中，圆筒的下端被封闭)中，以280kg/cm2的压力预备成形1小时。接下来，将得到的PTFE的预备成形品从模具取出之后，以温度360℃烧结48小时，从而得到了高度约500mm、直径约200mm的圆柱状的PTFE块。接下来，将该块收纳在高度700mm、内径200mm的不锈钢容器中，将容器内利用氮进行了置换之后，以温度340℃再烧结20小时，从而得到了圆柱状的切削用的PTFE块。
接下来，利用切削车床对得到的切削用PTFE块进行切削，得到了厚度25μm的PTFE薄膜(旋刮薄膜)。以与样品1相同的方法对旋刮薄膜实施了轧制，从而得到了样品6的透声膜。
(样品7)
作为样品7的透声膜，准备了厚度2μm的PET薄膜(SKC公司制造，SC75)。
(样品8)
除了省略TD方向上的拉伸以外，以与样品1相同的方法得到了样品8的透声膜。但是，以使厚度成为10μm的方式调整了轧制倍率。
(样品9)
除了省略MD方向上的轧制以外，以与样品1相同的方法得到了样品9的透声膜。但是，以使厚度成为11μm的方式调整了拉伸倍率。
(样品10)
除了省略TD方向上的拉伸以外，以与样品1相同的方法得到了样品10的透声膜。但是，以使厚度成为13μm的方式调整了轧制倍率。
(样品11)
除了将TD方向上的拉伸倍率变更为4.0倍且将MD方向上的轧制倍率变更为3.0倍以外，以与样品1相同的方法得到了样品11的透声膜。
(样品12)
在PTFE分散剂(PTFE粉末的浓度为40质量％，PTFE粉末的平均粒径为0.2μm，相对于100质量份的PTFE含有6质量份的非离子性表面活性剂)中，相对于100质量份的PTFE添加了1质量份的氟系表面活性剂(DIC公司制造，MEGAFAC F-142D)。接下来，将纵长的聚酰亚胺薄膜(厚度125μm)浸渍在PTFE分散剂中后拉起，在该薄膜上形成了PTFE分散剂的涂敷膜。此时，通过计量杆，使涂敷膜的厚度为13μm。接下来，将涂敷膜以100℃加热1分钟，接着以390℃加热1分钟，由此使分散剂含有的水蒸发而将其除去，并使剩下的PTFE颗粒彼此相互粘结而得到PTFE膜。使上述浸渍和加热再重复两次之后，从聚酰亚胺薄膜剥离了PTFE膜(厚度14μm)。
接下来，将得到的PTFE膜沿MD方向以2.0倍的拉伸倍率进行了拉伸。由此，得到了样品12的透声膜。拉伸温度为150℃。
对样品1～样品12的透声膜的透气度、极限耐水压、面密度、厚度以及拉伸断裂强度进行了测量。另外，对样品1～样品12的透声膜(φ2.0mm)实施了水压保持试验。然后，对样品1～样品12的透声膜(φ1.5mm)实施了水压保持试验，并测量了水压保持试验前的透声性和水压保持试验后的透声性。对于水压保持试验后的透声性而言，是测量将透声膜自结束试验起放置10分钟之后的透声性。将结果表示在表1中。
(表1)
如表1所示，样品1、样品6～样品12的透声膜的透气度以葛尔莱数表示超过1万秒。也就是说，这些样品的透声膜是无孔膜。另一方面，样品2～样品5的透声膜的透气度以葛尔莱数表示为20秒～185秒。也就是说，样品2～样品5的透声膜是微多孔膜。
样品6、7的透声膜的极限耐水压小于500kPa。另外，样品6、7的透声膜未通过水压保持试验。另一方面，样品1～样品5、样品9～样品11的透声膜的极限耐水压为500kPa以上。样品1～样品4、样品9～样品10的透声膜的极限耐水压为700kPa以上。样品1～样品5、样品9～样品11的透声膜通过了水压保持试验。
在水压保持试验前，样品1～样品5、样品9～样品11的透声膜示出了良好的透声性(12.7dB以下)。在水压保持试验后，样品1～样品5、样品9～样品11的透声膜的透声性小于20dB。在样品1～样品5、样品9～样品11的透声膜中，透声性的变化量为5.2dB以下。其中，在样品1～样品5、样品10、样品11的透声膜中，透声性的变化量为5.0dB以下，详细而言，为4.9dB以下。尤其是，在样品1～样品5、样品11的透声膜中，透声性的变化量为4.8dB以下。另一方面，在样品8、样品12的透声膜中，透声性的变化量为5.3dB以上，尤其是，样品8的透声膜的透声性在经过水压保持试验后大幅降低。样品6、样品7的透声膜未能通过水压保持试验，因此未能测量试验后的透声性。
在样品1～样品5、样品9～样品11中，MD方向上的拉伸断裂强度相对于TD方向上的拉伸断裂强度的比(MD/TD)全部处于0.5～2.0(详细而言，0.58～1.92)的范围。另外，在样品1～样品5、样品11中，该比处于0.77～1.25的范围。与此相对，在样品6、样品8、样品12中，拉伸断裂强度的比(MD/TD)超过了2.0。由于样品7(PET薄膜)的MD方向和TD方向不明，因此无法测量样品7的拉伸断裂强度。
图5是样品2的透声膜的表面的SEM图像。图6是样品3的透声膜的表面的SEM图像。
如图5和图6所示，样品3的透声膜也具有与样品2的透声膜类似的构造。样品3的TD方向上的拉伸倍率高于样品2的TD方向上的拉伸倍率。因此，一般认为，样品3的透声膜的气孔率大于样品2的透声膜的气孔率。
图7A和图8A分别是样品3(微多孔膜)和样品8(无孔膜)的透过X射线衍射图像。图7B和图8B分别是样品3(微多孔膜)和样品8(无孔膜)的衍射图像的圆周方向强度分布图。在图7B和图8B中，纵轴是衍射强度(单位：cps)，横轴是角度(环上的角度；单位为度)。角度0°和180°与测量试样的MD方向相对应。如图7A和图7B所示，在样品3的衍射图像(图7A)中，90°和270°方向明亮。并且，能够由图7B中的分离了的峰值可知，样品3的衍射图像在0°和180°方向上也具有峰值。由此，能够判断为样品3的透声膜沿MD方向和TD方向这两个方向进行了取向。与此相对，在样品8的衍射图像(图8A)中，仅90°和270°方向明亮。能够由图8B可知，样品8的衍射图像仅在90°和270°方向上具有峰值。也就是说，能够判断为样品8的透声膜仅沿与此正交的0°和180°方向(MD方向)较强地进行了取向。计算MD方向上的取向度，其结果，在样品3中，MD方向上的取向度为79％，在样品8中，MD方向上的取向度为89％。此外，对于分子链未沿特定的方向取向的膜(无取向薄膜)，其未示出明确的衍射峰值。
本发明只要不脱离其意图和本质的特征，就能应用于其他的实施方式。本说明书公开的实施方式在所有方面均是为了说明，并不限定于所述说明。本发明的范围没有表示在上述说明中，而是表示在权利要求中，其包括在与权利要求均等的含义和范围内进行的所有的变更。
产业上的可利用性
本发明的技术能够应用于移动电话、智能电话、笔记本电脑、电子记事本、数码相机、游戏设备、便携式音响、可穿戴式终端等各种电子设备。

Claims (18)

1.一种防水透声膜，其容许声音通过并防止水进入，其中，
所述防水透声膜的透气度以葛尔莱数表示为20秒/100mL以上，
所述防水透声膜的耐水压为500kPa以上，
在将所述防水透声膜的在MD方向上的拉伸断裂强度定义为T1、将所述防水透声膜的在与所述MD方向正交的TD方向上的拉伸断裂强度定义为T2时，强度比(T1/T2)处于0.5～2.0的范围内。
2.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜由聚四氟乙烯形成。
3.根据权利要求2所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜具有在所述MD方向和所述TD方向这两个方向上取向了的构造。
4.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述强度比(T1/T2)处于0.5～1.25的范围内。
5.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
从所述拉伸断裂强度T1和所述拉伸断裂强度T2中选出的至少一者为30MPa以上。
6.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜的所述透气度以所述葛尔莱数表示为40秒/100mL以上。
7.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜的所述透气度以所述葛尔莱数表示为1万秒/100mL以上。
8.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜的所述透气度以所述葛尔莱数表示为20秒/100mL～300秒/100mL。
9.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
针对具有直径1.5mm的圆形透声区域的所述防水透声膜进行测量所测得的1kHz频率的插入损失为13dB以下。
10.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜具有1g/m2～30g/m2的范围的面密度。
11.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
对所述防水透声膜实施着色处理。
12.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜能够通过以10分钟持续施加了500kPa的水压的水压保持试验。
13.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
针对具有直径1.5mm的圆形透声区域的所述防水透声膜进行测量所测得的以10分钟持续施加了500kPa的水压的水压保持试验前后的1kHz频率的插入损失的变化为5.2dB以下。
14.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
所述防水透声膜的耐水压为747kPa以上，所述防水透声膜的厚度为1μm～13μm。
15.根据权利要求1所述的防水透声膜，其中，
对所述防水透声膜实施提高所述防水透声膜的粘接性的表面改性处理。
16.一种防水透声构件，其中，
该防水透声构件包括权利要求1至15中任一项所述的防水透声膜和配置在所述防水透声膜的表面上的粘接层。
17.一种电子设备，其中，
该电子设备包括：
声音转换部，其进行电信号与声音的转换；
壳体，其收纳所述声音转换部，具有位于所述声音转换部与外部之间的开口；以及
权利要求1至15中任一项所述的防水透声膜，其以将所述开口堵塞的方式安装于所述壳体。
18.一种电子设备，其中，
该电子设备包括：
声音转换部，其进行电信号与声音的转换；
壳体，其收纳所述声音转换部，具有位于所述声音转换部与外部之间的开口；以及
权利要求16所述的防水透声构件，其以将所述开口堵塞的方式安装于所述壳体。
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