DE60021079T2 - Akustisch wirksame schutzabdeckung - Google Patents

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
    • H04R1/083—Special constructions of mouthpieces
    • H04R1/086—Protective screens, e.g. all weather or wind screens

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine akustische Schutzabdeckung für einen Wandler (z.B. ein Mikrophon, eine Klingel oder ein Lautsprecher), der in einem elektronischen Gerät verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine akustische Schutzabdeckungskonstruktion, die eine mikroporöse Schutzmembran umfasst, die sowohl geringen akustischen Verlust als auch die Eignung bereitstellt, um dauerhafter Aussetzung gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeit standzuhalten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die meisten elektronischen Geräte, wie z.B. Funkgeräte und Mobiltelefone, umfassen Wandler, z.B. Mikrophone, Klingeln, Lautsprecher, Summer und Ähnliches. Diese elektronischen Geräte umfassen häufig Gehäuse mit kleinen Öffnungen oder Löchern, die über den Wandlern angeordnet sind, um den Wandlern zu ermöglichen, Schallsignale vom Gehäuseinneren zu übertragen oder zu empfangen. Jedoch, obwohl diese Konfiguration gegen zufällige Wasseraussetzung schützt (z.B. einen Regentropfen), schwächt sie die Effektivität und Schallqualität eines Wandlers übermäßig ab. Des weitern kann sie dem Eindringen einer signifikanten Menge Wasser nicht standhalten. Daher wurden akustische Schutzabdeckungen zwischen den Wandlern und dem Gehäuse verwendet, um die Wandler vor Schaden aufgrund des Eindringens von Wasser oder anderen Flüssigkeiten zu schützen.
  • Bekannte akustische Schutzabdeckungen sind typischerweise aus einem porösen Textilmaterial zusammengesetzt, welches nur zum Reduzieren des Widerstands des Materials gegen Luftströmung konstruiert ist, wobei eine größere effektive Porengröße, die zu dickeren Materialien führt, das Mittel war, um die hohen Luftströmungsparameter zu erreichen. Hier ist der Betrag der Schallabschwächung des Materials umgekehrt propor tional zu der Größe seiner Poren, d.h. die Schallabschwächung nimmt ab wenn die Porengröße zunimmt. Jedoch wirkt sich die Größe der Poren entgegengesetzt auf den Wasserwiderstand des Materials aus. Materialien, die extrem kleine oder keine Poren besitzen, sind äußerst wasserbeständig.
  • Daher haben sich bekannte akustische Schutzabdeckungen darauf fokussiert, entweder große Poren für verbesserte Schallübertragung und -qualität oder extrem kleine Poren und eine dichtere Struktur für hohen Wasserwiderstand zu besitzen. Ein Fokus auf das Vorherige führt zu einer akustischen Schutzabdeckung, die einem elektronischen Gerät allenfalls minimalen Schutz gegen Wasseraussetzung bereitstellt. Ein Fokus auf Letzteres schützt das elektronische Gerät vor größeren Wassermengen, führt jedoch aufgrund hoher Schallabschwächung zu schlechter Tonqualität. Sogar das Behandeln der porösen Materialen für Wasserabweisung erlaubt aufgrund der großen Porenstruktur nicht das Untertauchen des elektronischen Geräts in signifikante Tiefen.
  • Die allgemeine Beschreibung von Patenten des Standes der Technik, die sich auf die vorhergehend beschriebenen wissenschaftlichen Prinzipien beziehen, folgt.
  • US Patent Nr. 4,987,597, das den Titel „Apparatus For Closing Openings Of A Hearing Aid Or An Ear Adaptor For Hearing Aids" hat, lehrt die Verwendung einer mikroporösen PTFE Membran als eine Abdeckung für einen elektronischen Wandler. Die Membran schränkt den Durchtritt von Flüssigkeit durch die Membran ein, ohne Tonsignale signifikant abzuschwächen. Jedoch lehrt das Patent insbesondere nicht, welche Materialparameter der Membran erforderlich sind, um sowohl geringen Schallverlust als auch dauerhafte Aussetzung gegenüber Flüssigkeitseintritt zu erreichen, obwohl es allgemein die Parameter bezüglich Porosität und Luftdurchlässigkeit beschreibt.
  • US Patent Nr. 5,420,570, das den Titel „Manually Actuable Wrist Alarm Having A High-Intensity Sonic Alarm Signal" hat, lehrt die Verwendung eines nicht porösen Films als eine Schutzschicht, um ein elektronisches Gerät vor Flüssigkeitseintritt zu schützen. Wie vorhergehend diskutiert, obwohl ein nicht poröser Film einen exzellenten Flüssigkeitseintrittswiderstand bereitstellen kann, lassen solche nicht porösen Filme relativ hohe Schallübertragungsverluste zu, welche Tonsignale übermäßig verzerren.
  • Die Erhöhung des Übertragungsverlusts resultiert aus der relative großen Masse in Verbindung mit nicht porösen Filmen.
  • US Patent Nr. 4,071,040, das den Titel „Water-Proof Air Pressure Equalizing Valve" hat, lehrt die Anordnung einer dünnen mikroporösen Membran zwischen zwei gesinterten Edelstahlscheiben. Obwohl solch eine Konstruktion für ihre vorgesehene Verwendung in unempfindlichen militärischen Außentelefonen effektiv hätte sein können, ist sie zur Verwendung in modernen elektronischen Kommunikationsgeräten nicht erwünscht, da die gesinterten Metallscheiben relativ dick und schwer sind. Des weiteren engt das Anordnen einer mikroporösen Membran zwischen zwei Edelstahlscheiben die Membran physikalisch ein, wodurch die Fähigkeit zu vibrieren eingeschränkt wird, was die Tonqualität reduziert, indem ein übertragenes Tonsignal abgeschwächt und verzerrt wird.
  • Um einige der oben beschriebenen Mängel in Bezug auf die '386, '597, '570 und '040 Patente zu bewältigen, lehrt das US Patent Nr. 5,828,012, das den Titel „Protective Cover Assembly Having Enhanced Acoustical Characteristics" hat, eine Schallübertragende akustische Abdeckungskonstruktion, die eine Schutzmembran besitzt, die auf eine poröse Stützschicht geklebt ist, so dass ein innerer nicht geklebter Bereich gebildet wird, der von einem äußeren geklebten Bereich umgeben ist. In dieser Konfiguration sind die Membranschicht und die Stützschicht frei, um in Antwort auf akustische Energie, welche durch sie hindurchtritt, unabhängig zu vibrieren oder sich zu bewegen, wodurch die akustische Energie minimal abgeschwächt wird. Jedoch, obwohl die Abdeckungskonstruktion die akustische Abschwächung reduziert, ist der Grad der akustischen Abschwächung aufgrund des Anstiegs der Materialmasse und -dicke beschränkt, durch welche die akustische Energie hindurchtreten muss (d.h., die akustische Energie muss zuerst durch die Membran hindurchtreten und dann zusätzlich durch die Stützschicht hindurchtreten).
  • Schließlich lehrt die japanische, veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 10-165787, die den Titel „Porous Polytetrafluoroethylene Film And Manufacturing Process For Same" hat, die Verwendung eines porösen PTFE Films, um ein elektronisches Gerät vor Wassereintritt zu schützen, während die Schalldurchlässigkeit erhalten bleibt. Eine längs gedehnte PTFE Membran wird auf einer oder beiden Seiten mit einem thermoplastischen Harz überzogen, das diese Funktionen vernetzt, sowohl als ein Verstärkungsmaterial als auch ein Form stabilisierendes Material. Durch Verwenden dieses Herstellungsverfahrens expandiert die Größe der Poren in dem Film einheitlich, um eine Schalldurchlässigkeit mittels des Verdünnens der Membran zu verbessern, ohne den Wasserwiderstand des Films zu gefährden. Solch ein poröser PTFE Film zeigt eine Schallabschwächung von weniger als 1 dB für Frequenzen von 300–3000 Hz (d.h., der Frequenzbereich, der als „Telefonbereich" bekannt ist) und einen konstanten Wasserdruckwiderstand von 30 cm oder darüber. Jedoch, obwohl die PTFE Filmabdeckung relativ geringe Schallabschwächung erzielt, ist ein gesamter Schallübertragungsverlust übermäßig und wird in modernen elektronischen Geräten zur Kommunikation als unakzeptabel betrachtet. Zusätzlich hat der PTFE Film nicht die Fähigkeit, dauerhafter Wassereindringung bei hohen Drücken standzuhalten.
  • Da der alleinige Fokus der oben beschriebenen bekannten Patente auf Membranporosität besteht, können die darin beschriebenen Membranen für einen höheren Luftstrom einen geringen Schallübertragungsverlust erzeugen, sind aber nicht in der Lage dem IP-57 Level Wasserschutz zu entsprechen, wie durch die internationale elektrotechnische Kommission („IEC", International Electrotechnical Commission) definiert (1 Meter Untertauchen in Wasser für 30 Minuten). Die IEC ist der internationalen Organisation für Standardisierung („ISO", International Organization for Standardization) angegliedert und veröffentlicht den IP Code, der den Titel „Degrees Of Protection Provided By Enclosures" hat, um ein System zum Klassifizieren des Schutzgrades zu beschreiben, der durch Gehäuse für elektrische Geräte bereitgestellt wird. Einer der aufgezählten Zwecke des Standards ist, die Geräte innerhalb eines Gehäuses gegen schädliche Effekte aufgrund des Eintritts von Wasser zu schützen. Der IP-57 Standard wird in der IEC Veröffentlichung mit der Referenznummer 529, zweiter Nachdruck, 1992, beschrieben.
  • Da der Konsumentenmarkt wünscht, elektronische Geräte in anspruchsvollen Umgebungs- und Arbeitsverhältnissen zu verwenden, wie z.B. der Aussetzung dauerhafter Flüssigkeits- und Partikeleindringung, ist die Nachfrage nach strapazierfähigen, wasserbeständigen elektronischen Geräten mit einer hohen Schallqualität beachtlich angestie gen. Daher besteht ein Bedarf für eine akustische Schutzabdeckung mit hoher Luftströmung, um geringe Schallabschwächung zu berücksichtigen (d.h. geringer als 3 dB), während der IP-57 Level Schutz bereitgestellt wird. Die akustische Schutzabdeckung sollte auch leicht und ausreichend steif zur schnellen und genauen Installation sein.
  • Zusätzlich zu dem Vorhergehenden ist eine akustische Dichtung wünschenswert, um Nebenwege, strukturelle Vibrationen zu eliminieren und akustische Energie auf die Gehäuseöffnung zu fokussieren. Insbesondere, wenn keine akustische Dichtung zwischen Schallwandlern (Lautsprecher, Klingeln, Mikrophonen, etc.) und dem Gehäuse verwendet wird, kann akustische Energie in andere Regionen des Gehäuses entweichen, wodurch die Schallenergie, welche in das Gehäuse eintritt oder das Gehäuse verlässt, abgeschwächt und verzerrt wird. Ein solches Entweichen von Schallenergie kann zu Abschwächung und Verzerrung von Schall führen, der durch Wandler aus dem Gehäuse herausgeleitet wird, wie z.B. Lautsprecher, Klingeln, etc., oder von Schall, der in das Gehäuse eintritt, um ein Mikrophon in Bewegung zu setzen. Ohne akustische Dichtungen führen diese akustischen Verluste zu verkürztem Batterieleben elektronischer Kommunikationsgeräte und höheren Wandler-Empfindlichkeiten. Akustische Dichtungen können die Effektivität von Lautsprechern verbessern, indem sie von dem Gehäuse isoliert werden, wodurch mehr der mechanischen Energie der Lautsprecher direkt in akustische Energie gewandelt wird. Akustische Dichtungen und Materialien sind in der herkömmlichen Technik bekannt, jedoch sind sie in Geräten gewöhnlicherweise als separate Komponenten montiert und erhöhen dadurch die Kosten und die Komplexität der Herstellung der Geräte.
  • Das Vorhergehende illustriert Einschränkungen, von denen bekannt ist, dass sie in vorhandenen akustischen Schutzabdeckungen und Dichtungssystem für elektronische Kommunikationsgeräte existieren. Daher ist es offensichtlich, dass es vorteilhaft wäre, ein verbessertes Schutzsystem bereitzustellen, das darauf gerichtet ist, eine oder mehrere der Einschränkungen zu bewältigen, die oben dargelegt wurden. Dementsprechend wird eine geeignete Alternative bereitgestellt, die Merkmale enthält, welche nachfolgend ausführlicher offenbart werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In Verbindung mit dem Vorhergehenden wird eine schalldurchlässige akustische Schutzabdeckungskonstruktion gemäß des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und dem entsprechenden Verfahrensanspruch 12 offenbart, die elektronische Geräte vor dauerhafter Aussetzung gegenüber Flüssigkeitseindringen schützt, während sie ähnliche oder bessere Schallabschwächung als vorbestehende akustische Abdeckungen bereitstellt. Die Konstruktion umfasst eine mikroporöse Schutzmembran, die die IP-57 Anforderungen mit geringem Schallverlust erfüllt, indem erkannt wird, dass die wichtigen Parameter, auf die fokussiert werden muss, wenn die Membran konstruiert wird, die bewegende Masse und die Dicke sind, nicht die Luftströmung. Eine Reduzierung sowohl der bewegenden Masse als auch der Dicke der Membran, reduzieren wirksam einen Schallübertragungsverlust innerhalb des Telefonbereichs.
  • Gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung umfasst die Konstruktion eine mikroporöse Schutzmembran, die zwischen zwei haftenden Stützsystemen eingeschlossen ist. Das erste haftende Stützsystem kann entweder ein ein- oder doppelseitiges Klebemittel sein, jedoch ist die Hauptfunktion dieses haftenden Stützsystems, die Membran an dem gegenüberliegenden haftenden Stützsystem zu verankern. Das zweite haftende Stützsystem ist ein doppelseitiges Klebemittel, das als eine Dichtung für den Wandler oder das Gehäuse dient, abhängig von der Anwendung. Beide haftenden Stützsysteme sind an die Membran geklebt, so dass ein innerer nicht geklebter Bereich, der von einem äußeren geklebten Bereich umgeben ist, an der Membran gebildet ist. In dem nicht geklebten Bereich erlaubt die Kombination der zwei haftenden Stützsysteme stromaufwärts seitigen Schalldruckwellen die Membran in Vibration zu versetzen und die Körperenergie (mechanische Vibration) der Membran auf die Luftenergie (Druckwellen) stromabwärts der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion zu übertragen, was zu geringem akustischen Verlust/Abschwächung führt. Des weiteren, um einen Übertragungsverlust zu minimieren, stellt die akustische Abdeckung IP-57 Level Wasserschutz für die Membran bereit, wie oben diskutiert. Dieser Level von Wasserschutz kann aufgrund der zusätzlichen Steifheit und Verankerung erreicht werden, welche der Membran bereitgestellt werden. Das gegenüberliegende haftende Stützsystem hält die Konstruktion von struktureller Verschlechterung ab, die durch eine Membran verursacht wird, die sich von dem Klebemittel ablöst.
  • Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist das erste haftende Stützsystem ein doppelseitiges Klebemittel, das des weiteren eine Dichtung enthält, um Schall durch die Öffnungen in dem Gehäuse des elektronischen Geräts zu richten, um Abstände zwischen der akustischen Schutzabdeckung und den Geräteöffnungen zu berücksichtigen, die akustisches Entweichen verursachen können und dadurch den Übertragungsverlust des Geräts erhöhen.
  • Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung ist die Schutzmembran nur an das zweite haftende Stützsystem geklebt.
  • Gemäß eines noch weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung ist die Schutzmembran in eine Kappe spritzgegossen.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung leichter verstanden und ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, und aus den Ansprüchen, welche am Ende der detaillierten Beschreibung angehängt sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Außenansicht einer herkömmlichen Frontgehäuseabdeckung eines Mobiltelefons, das eine akustische Schutzabdeckungskonstruktion verwendet;
  • 2 ist eine Innenansicht der Frontgehäuseabdeckung des Mobiltelefons in 1;
  • 3 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines „eingeschlossenen Aufbaus" einer akustischen Schutzabdeckungskonstruktion der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Schnittansicht der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion in 3 entlang der Linie X-X;
  • 5 ist eine Bodenansicht eines Ausführungsbeispiels einer akustischen Schutzabdeckungskonstruktion mit einem einzigen haftenden Stützsystem;
  • 6 ist eine Schnittansicht der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion in 5 entlang der Linie X-X;
  • 7 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Schutzabdeckungskonstruktion mit einer daran befestigten Dichtung;
  • 8 ist eine Schnittansicht der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion in 7 entlang der Linie X-X;
  • 9 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer akustischen Schutzabdeckungskonstruktion mit einer Schutzmembran, die in eine Kappe spritzgegossen ist;
  • 10 ist eine Schnittansicht der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion in 9 entlang der Linie X-X;
  • 11 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer akustischen Schutz abdeckungskonstruktion mit einer Schutzmembran mit einer zusätzlichen Klebeseite, welche für das mittige Stützen entworfen ist;
  • 12 ist eine Schnittansicht der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion in 11 entlang der Linie X-X;
  • 13 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer akustischen Schutzabdeckungskonstruktion mit einer Schutzmembran mit einer alternativen zusätzlichen Klebeseite, welche entworfen ist, um Klebestützen zu verbessern;
  • 14 ist eine Schnittansicht der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion in 13 entlang der Linie X-X; und
  • 15 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, welche verwendet wird, um einen akustischen Übertragungsverlust zu messen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen, wobei ähnliche Bezugszzeichen entsprechende Teile überall in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, werden Ausführungsbeispiele der schalldurchlässigen Schutzabdeckungskonstruktion und des Dichtungssystems der vorliegenden Erfindung allgemein in einer Vielfalt von Konfigurationen gezeigt und zur Verwendung dimensioniert, um einen Wandler in einem typischen elektronischen Gerät abzudecken, wie z.B. ein Mobiltelefon. Wie verstanden werden sollte, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin illustrierten Ausführungsbeispiele beschränkt, da sie lediglich illustrativ sind und modifiziert oder angepasst werden können, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
  • Wenn der Begriff hierin verwendet wird, bezieht sich „eingeschlossener Aufbau" auf das Kleben einer Schutzmembran zwischen zwei haftende Stützsysteme.
  • Wenn der Begriff hierin verwendet wird, meint „mikroporöse Membran" eine kontinuierliche Folie aus Material, die mindestens 50% porös ist (d.h., mit einem Porenvolumen > 50%), wobei 50% oder mehr der Poren einen Nenndurchmesser nicht größer als 5 μm besitzen.
  • Wenn der Begriff hierin verwendet wird, bezieht sich „Oleophobizität" im Allgemeinen auf die Eigenschaft eines Materials, Öle abzustoßen oder nicht zu absorbieren, während es das Durchtreten von Gasen erlaubt.
  • Wenn der Begriff hierin verwendet wird, bezieht sich „Hydrophobizität" im Allgemeinen auf die Eigenschaft eines Materials, Wasser abzustoßen oder nicht zu absorbieren, während es das Durchtreten von Gasen erlaubt.
  • Wenn der Begriff hierin verwendet wird, sollen „akustische Dichtung" und Ableitungen davon ein Material mit Eigenschaften meinen, Schallwellenenergie zu absorbieren oder zu reflektieren, wenn sie zwischen zwei Oberflächen zusammengepresst ist, um einen Dichtung zu bilden. Die akustische Dichtung kann in einer herkömmlichen Weise zwischen einem Wandler und einer Gehäuseoberfläche verwendet werden, oder zwischen Oberflächen innerhalb eines Gehäuses, um Vibrationen in ausgewählten Bereichen akustische zu isolieren und zu dämmen.
  • 1 ist eine Außenansicht einer Frontgehäuseabdeckung 10 eines herkömmlichen Mobiltelefons mit kleinen Löchern oder Öffnungen 11. Die Anzahl, Größe und Form der Öffnungen kann stark variieren. Alternative Öffnungsdesigns umfassen enge Schlitze oder eine variable Anzahl von kreisförmigen Öffnungen.
  • 2 ist eine Innenansicht der Frontgehäuseabdeckung 10, die eine Montagelage 12 eines Mikrophons, eine Montagelage 13 eines Lautsprechers und eine Montagelage 15 eines Alarms illustriert. Des weiteren illustriert 2 im Allgemeinen eine typische Montagelage für akustische Schutzabdeckungskonstruktionen 14, welche in der Montagelage 12 des Mikrophons, der Montagelage 13 des Lautsprechers und der Lage 15 des Alarms montiert werden.
  • 3 und 4 illustrieren ein akustisch transparentes „eingeschlossener Aufbau" Ausführungsbeispiel einer Schutzabdeckungskonstruktion 14 der vorliegenden Erfindung. Wie vorher beschrieben, beschreibt der „eingeschlossene Aufbau" den Aufbau der Schutzabdeckungskonstruktion 14, wo eine mikroporöse Schutzmembran 20 im Allgemeinen „eingeschlossen" zwischen einem ersten haftenden Stützsystem 22 und einem zweiten haftenden Stützsystem 24 gehalten wird.
  • Die haftenden Stützsysteme 22 und 24 werden so geklebt, dass ein innerer, nicht geklebter Bereich der Schutzmembran 20, der von einem äußeren, geklebten Bereich um geben ist, gebildet wird. In dem nicht geklebten Bereich schränkt die Kombination der zwei haftenden Stützsysteme 22 und 24 die Kante der Schutzmembran 20 ein und erlaubt so stromaufwärts seitigen Schalldruckwellen, die Schutzmembran 20 in Vibration zu versetzen und Körperenergie (mechanische Vibration) der Schutzmembran 20 auf Luftenergie (Druckwellen) stromabwärts der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion 14 zu übertragen, was zu geringem akustischen Verlust/Abschwächung führt.
  • Die Schutzmembran 20 dient dazu, um eine Barriere für Staub und andere Partikel bereitzustellen, ist resistent gegen Endringen von Wasser oder anderen wässrigen Flüssigkeiten, und ist, um Schallverlust durch sie hindurch zu minimieren, porös. Die Schutzmembran 20 ist vorzugsweise mikroporös, was, neben anderen Dingen, das Membrangewicht im Vergleich zu nicht porösen Materialien reduziert. Die Schutzmembran 20 kann aus irgendeinem vieler Polymermaterialien hergestellt sein, einschließlich aber nicht darauf beschränkt z.B. Polyamid, Polyester, Polyolefine, wie z.B. Polyethylen und Polypropylen, oder Fluorpolymere. Fluorpolymere wie z.B. Polyvinylidenefluorid („PVDF"), Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen Copolymer („FEP"), Tetrafluorethylen-(Perfluoralkyl) Vinyl Ether Copolymer („PFA"), Polytetrafluorethylen („PTFE") und Ähnliches, sind wegen ihrer inhärenten Hydrophobizität, chemischen Trägheit, Temperaturbeständigkeit und Bearbeitungscharakteristiken bevorzugt. Poröse Schutzmembranen, wenn sie nicht aus inhärent hydrophoben Materialien hergestellt sind, können hydrophobe Eigenschaften besitzen, die ihnen verliehen werden, ohne signifikanten Verlust von Porosität, durch Behandlung mit Fluor enthaltendem Wasser und Öl abweisenden Materialien, welche bekannt sind. Beispielsweise können die Wasser und Öl abweisenden Materialien und Verfahren verwendet werden, die in den US Patenten Nr. 5,116,650 und 5,286,279 und 5,342,434 und 5,376,441 und anderen Patenten offenbart sind.
  • Die Schutzmembran 20 sollte vorzugsweise auch mit einer oleophoben Behandlung behandelt werden, um ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Auslaufen von Flüssigkeiten mit geringer Oberflächenspannung zu verbessern. Die Behandlungen sind typischerweise Beschichtungen aus mit Fluorid versetzten Polymeren, wie z.B., aber nicht darauf beschränkt, Dioxol/TFE Copolymere, wie z.B. die in den US Patenten Nr. 5,385,694 und 5,460,872 gelehrten, Perfluoralkyl Acrylate und Perfluoralkyl Methacrylate, wie z.B. die in dem US Patent No. 5,462,586 gelehrten, Fluorolefine und Fluorsilikone. Ein insbesondere bevorzugte flüssigkeitsundurchlässige, gasdurchlässige Membran ist eine mikroporöse Membran aus gerecktem PTFE („ePTFE"), die mit Dioxole/TFE Copolymeren und Perfluoralkyl Acrylat Polymeren behandelt ist.
  • Die Schutzmembran 20 sollte die folgenden Eigenschaften besitzen: eine Dicke im Bereich von ungefähr 3 bis 150 Mikrometern, vorzugsweise im Bereich 3 bis 33 Mikrometern; nominale Porengröße im Bereich von 0,05 bis 5 Mikrometern, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,05 bis 1 Mikrometern; ein Porenvolumen im Bereich von 20 bis 99 Prozent, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 95 Prozent; eine Luftdurchlässigkeit im Bereich von 0,15 bis 50 Gurley-Sekunden, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Gurley-Sekunden; einen Wassereintrittsdruckwiderstand im Bereich von 5 bis 200 psi, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 150 psi; eine Masse im Bereich von ungefähr 1 bis 40 Gramm/m2, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30 Gramm/m2; und eine dauerhafte Wassereintrittsdruckdauer von größer als 0,5 Stunden bei 1 Meter Wasserdruck, vorzugsweise größer als 4 Stunden bei 1 Meter Wasserdruck.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Schutzmembran 20 zumindest zum Teil mikroporöses PTFE. Das mikroporöse PTFE kann durch irgendeinen einer Vielzahl von bekannten Prozessen vorbereitet sein, beispielsweise durch Dehn- oder Zieh-Prozesse, durch Papierherstellungsprozesse, durch Prozesse, in denen Füllmaterialien mit dem PTFE Harz aufgenommen werden und die später entfernt werden um eine poröse Struktur zu hinterlassen, oder durch Pulver Sinterprozesse (powder sintering processes). Vorzugsweise ist das mikroporöse PTFE Material mikroporöses ePTFE mit einer Mikrostruktur miteinander verbundener Knoten und Fibrillen, wie in den US Patenten Nr. 3,953,566; 4,187;390; und 4,110,392 beschrieben, welche hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden, und welche ausführlich das bevorzugte Material und Verfahren zu deren Herstellung beschreiben. Das mikroporöse PTFE Material kann Pigmente enthalten, wie z.B. Ruß, oder Farbstoffe, durch welche es zu ästhetischen Zwecken gefärbt wird.
  • Die haftenden Stützsysteme 22 und 24 sind vorzugsweise in Systemformen konfiguriert, die im Allgemeinen aus einem Substrat mit einem Klebemittel bestehen, wie z.B. druc kempfindliches Klebeband. Beispiele für geeignete Substrate umfassen Gewebe- und Maschenmaterialien. Das Klebemittel kann Thermoplaste, Thermofixierung oder ein reaktionsaushärtender Typ (reaction curing types) sein, in flüssiger oder fester Form, ausgewählt aus den Klassen umfassend, aber nicht beschränkt darauf, Acryle, Polyamide, Polyacrylamide, Polyester, Polyolefine, Polyurethane, Polysilikone und Ähnliches. Die haftenden Stützsysteme 22 und 24 können auch Klebemittel ohne Substrate sein, welche direkt auf die Membran 20 angewandt werden können durch Siebdruck, Tiefdruck, Sprühbeschichtung, Pulverbeschichtung und Ähnliches.
  • Die Schutzmembran 20 und die haftenden Stützsysteme 22 und 24 sind im Allgemeinen übereinander liegend und so positioniert, dass ihre Kanten koextensiv sind, obwohl solch eine Notwendigkeit nicht immer der Fall ist. Die Schutzmembran 20 und die haftenden Stützsysteme 22 und 24 sind mindestens in den peripheren Bereichen nahe ihrer Kanten zusammengeklebt, um einen oder mehrere innere nicht geklebte Bereiche) in nerhalb des äußeren geklebten Bereichs zu bilden und zu umgeben. Für akustische Abdeckungskonstruktionen 14, in denen die Spanne, die durch den inneren Umfang des geklebten Bereichs definiert ist, ungefähr 38 Millimeter (1,5 Inch) oder weniger beträgt, gibt es im Allgemeinen keinen Bedarf für zusätzliches Kleben der haftenden Stützsysteme 22 und 24 an die Schutzmembran 20. In Fällen, wo die Spanne größer als ungefähr 38 Millimeter ist, kann es wünschenswert sein, zusätzliche Klebeseiten an diskreten weit beabstandeten Punkten bereitzustellen. Dafür gibt es zwei Gründe. Der erste ist, die akustische Verzerrung durch die Konstruktion 14 zu reduzieren, indem stromaufwärts seitigen Schalldruckwellen erlaubt wird, die Membran 20 in Vibration zu versetzen und die Körperenergie (mechanische Vibration) der Membran 20 auf Luftenergie (Druckwellen) stromabwärts von der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion 14 zu übertragen. Der zweite ist, Membranpunktlasten, die mit großen Bereichen verbunden sind, die hohen Flüssigkeitsdrücken ausgesetzt sind, zu reduzieren. Für sehr große akustische Schutzabdeckungskonstruktionen 14 kann es zweckmäßiger sein, weit beabstandete Klebelinien anstelle von diskreten Klebepunkten zu verwenden. Der Bedarf für zusätzliches Kleben der Schichten der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion 14 ist abhängig von der Form des Bereichs oder Geräts, das abgedeckt werden soll, wie auch durch die Größe der Konstruktion 14. Somit kann etwas Experimentieren notwendig sein, um das beste Verfahren und Muster zusätzlichen Klebens festzulegen, um die aku stische Leistung der Abdeckungskonstruktion 14 zu optimieren. Im Allgemeinen ist es für alle Größen bevorzugt, dass der Umfang des geklebten Bereichs bzw. der geklebten Bereiche auf die Ausdehnung minimiert wird, die durch die mechanischen und akustischen Anforderungen der Konstruktion 14 erlaubt ist, und der Umfang des offenen nicht geklebten Bereichs bzw. der Bereiche maximiert wird.
  • Der Zweck der ersten und zweiten haftenden Stützsysteme 22 und 24 ist, mechanisches Stützen für die Schutzmembran 20 im Falle unerwarteter Kräfte bereitzustellen, welche gegen die Schutzmembran 20 angewandt werden. Beispielsweise gegen hydrostatische Druckkräfte auf die akustische Schutzabdeckungskonstruktion 14, wenn das Gerät, in dem die Konstruktion 14 montiert ist, in Wasser untergetaucht wird, wie es beispielsweise passieren kann, wenn ein Mobiltelefon in einen Swimmingpool oder über Bord eines Boots fallengelassen wird. Der eingeschlossene Aufbau stellt den weiteren Vorteil bereit es zu ermöglichen, dünnere und möglicherweise empfindlichere Schutzmembranen 20 zu verwenden, was eine Schallübertragung durch die akustische Schutzabdeckungskonstruktion 14 verbessert. Der eingeschlossene Aufbau in Kombination mit den zwei haftenden Stützsystemen 22 und 24 vervollständigt eine steife akustische Schutzabdeckungskonstruktion 14, die in der Herstellung und in Zusammenbauprozessen wesentlich einfacher handhabbar ist als wenn die Komponenten separat sind. Wie früher angemerkt wurde, legt der Stand der Technik einen geschichteten Aufbau nahe, um diese Bedürfnisse zu befriedigen; jedoch schwächt ein solcher Aufbau Schallenergie, welche durch ihn hindurchtritt übermäßig ab und verzerrt sie, da die Schichtung Masse hinzufügt. Des weiteren berücksichtigt ein eingeschlossener Aufbau eine dickere, robustere Konstruktion 14 innerhalb eines elektronischen Geräts, das aggressive Umgebungsbedingungen erfordert, ohne die akustische Leistung signifikant zu gefährden.
  • Des weiteren erlaubt ein eingeschlossener Aufbau Schallenergie durch die akustische Schutzabdeckung 14 mit minimaler Abschwächung durchzutreten, während sie trotzdem Stütz- und Handhabungsvorteile erzielt. Die Schutzmembran 20 und die haftenden Stützsysteme 22 und 24 werden nur in ausgewählten Gebieten oder Bereichen zusammengeklebt, so dass große nicht geklebte Bereiche zwischen den haftenden Stützsystemen 22 und 24 bereitgestellt werden. Somit ist die Schutzmembran 20, die durch die haftenden Stützsysteme 22 und 24 eingeschlossen ist, in dem nicht geklebten Bereich frei sich in Antwort auf akustische Energie zu bewegen oder zu vibrieren.
  • Nun bezugnehmend auf 5 und 6 wird ein alternativer Aufbau der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion 14 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist in allen Aspekten identisch zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit dem eingeschlossenen Aufbau, ausgenommen dass es kein erstes haftendes Stützsystem 22 besitzt. Mit anderen Worten ist die Schutzmembran 20 auf einer ihrer Seiten vollständig ungeklebt und ist somit ungeschützter, um sich von dem haftenden Stützsystem 24 abzulösen. Daher muss für diese Konfiguration das Klebemittel des haftenden Stützsystems 24 extrem stark sein. Etwas Experimentieren kann erforderlich sein, um ein Klebemittel zu finden, das an der Schutzmembran 20 ausreichend festklebt und die Membran 20 am Ablösen von dem haftenden Stützsystem 24 hindert.
  • 7 und 8 illustrieren ein Ausführungsbeispiel der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion 14 mit dem „eingeschlossenen Aufbau", wie in 3 und 4 gezeigt, wobei eine akustische Dichtung 34 an das erste haftenden Stützsystem 22 geklebt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste haftende Stützsystem 22 ein doppelseitiges Klebemittel. Die akustische Dichtung 34 wird so befestigt, um ein unabhängiges Bewegen der Schutzmembran 20 in dem nicht geklebten Bereich zu erlauben.
  • Herkömmliche kommerziell erhältliche Materialien sind in der Technik bekannt und sind zur Verwendung als ein akustisches Dichtungsmaterial geeignet. Beispielsweise können weiche elastische Materialien oder geschäumte Elastomere, wie z.B. Silikongummi und Silikongummischäume, verwendet werden. Ein bevorzugtes Dichtungsmaterial ist ein mikroporöses PTFE Material, und besonders bevorzugt, ein mikroporöses ePTFE mit einer Mikrostruktur von miteinander verbundenen Knoten und Fibrillen, wie in den US Patenten Nr. 3,953,566; 4,187,390; und 4,110,392 beschrieben; welche hierin durch Bezugnahme integriert werden. Besonders bevorzugt umfasst das akustische Dichtungsmaterial eine Matrix aus mikroporösem ePTFE, welches teilweise mit elastischem Material gefüllt sein kann. Die akustische Dichtung 34 kann an die Abdeckmaterialien geklebt sein, indem Verfahren und Materialien zum Zusammenkleben der Schutzmembran 20 und der haftenden Stützsysteme 22 und 24 verwendet werden.
  • 9 und 10 illustrieren ein Ausführungsbeispiel der akustischen Schutzabdeckungskonstruktion 14, wo die Schutzmembran 20 in eine Plastikkapsel oder Kappe 36 spritzgegossen ist. Vulkanisierbare Kunststoffe, wie z.B. Silikone oder natürlicher Gummi, und Thermoplaste, wie z.B. Polypropylen, Polyethylen, Polycarbonate oder Polyamide, wie auch vorzugsweise thermoplastische Elastomere, wie Santoprene® oder Hytrel®, sind insbesondere als Material für die Kunststoffkapsel 36 geeignet. All diese Kunststoffe können in dem sogenannten Einsatzpressform Spritzgussprozess (insert molding injection-molding process) verwendet werden, der den signifikanten Vorteil bereitstellt, dass das Spritzgießen der Kunststoffkapsel 36 an die mikroporöse Membran 20 in einem Arbeitsprozess möglich ist. Insbesondere kombinieren die thermoplastischen Elastomere die Eigenschaften in der Lage zu sein, in dem Einsatzpressform Spritzgussprozess verarbeitet zu werden und auf diese Weise ihre elastomeren Eigenschaften zu bewahren.
  • Obwohl die Schutzmembran 20 als in die Mitte der Kapsel 36 gegossen illustriert ist, sollte verstanden werden, dass die Membran 20 in eine Rille gegossen werden kann, die in irgendeiner vertikalen Position auf der Kapsel 36 gestaltet ist, z.B. oben drauf oder am Boden.
  • Die Abdeckungskonstruktion 14 kann verwendet werden, um einen Wandler zu schützen, der in einer starren Verkleidung oder ein Gehäuse angeordnet ist, wie z.B. Mobiltelefon-, tragbares Radio-, Funkrufempfänger-, Lautsprechergehäuse oder Ähnliches. Die Konstruktion 14 muss deshalb erstens unter Berücksichtigung der Abmessungscharakteristiken und akustischen Eigenschaften des Wandlers konstruiert werden und zweitens mit Bezug auf die Schallübertragungsöffnungen des Gehäuses. Dies ist insbesondere wichtig bei der Bemessung des nicht geklebten Bereichs der Konstruktion 14. Obwohl kein präzises Verhältnis erforderlich ist, ist es bevorzugt, dass der nicht geklebte Bereich sehr viel größer ist als der Bereich der Öffnungen in dem Gehäuse nahe dem der Abdeckungskonstruktion 14.
  • 11 und 12 illustrieren weitere „eingeschlossener Aufbau" Ausführungsbeispiele in allen Aspekten wie oben beschrieben, außer dass sich eine zusätzliche Klebestelle 38, 39 innerhalb des haftenden Stützsystems 22 und 24 quer über die Schutzmembran 20 erstreckt. Die zusätzliche Klebestelle 38, 39 stellt eine Abstützung für eine Abdeckungskonstruktion mit einem relativ großen inneren, nicht geklebten Bereich bereit, wie oben diskutiert.
  • 13 und 14 illustrieren noch weitere „eingeschlossener Aufbau" Ausführungsbeispiele, in allen Aspekten ähnlich zu den in 11 und 12 gezeigten, außer dass sich eine alternative Gestaltung einer zusätzlichen Klebestelle 38, 39 innerhalb des haftenden Stützsystems 22 und 24 quer über die Schutzmembran 20 erstreckt.
  • Testverfahren
  • (1) Akustischer Übertragungsverlust
  • Muster wurden verwendet und ausgewertet, indem eine Kombination der Analyseverfahren und Methodik verwendet wurde, wie sie beschrieben werden in: ASTM E 1050-90, (Standard Testverfahren für die Impedanz und Absorption akustischer Materialien); ASTM C 384, (Testverfahren für Impedanz und Absorption akustischer Materialien durch das Impedanz-Rohrverfahren (Impedance Tube Method)); Leo L. Beranek, (Akustik); A. F. Seybert, (Zwei-Sensor-Verfahren für die Messung von Schallintensität und akustischen Eigenschaften in Röhren (ducts)).
  • Eine Vorrichtung 40, welche zum Testen eines Musters verwendet wurde, ist in 15 gezeigt. Die Vorrichtung umfasst im Allgemeinen ein Impedanz Messrohr 42, welches eine Befestigungsplatte 44 mit einem Lautsprecher 46 und einen halb-schalltoten Abschluss 48 an gegenüberliegenden Enden des Rohrs 42 aufnimmt. Die Befestigungsplatte 44 besitzt einen offenen Bereich mit 16 Millimetern Durchmesser. Ein erstes Paar Mikrophone 50 und 52 liegt auf der Lautsprecherseite der Befestigungsplatte 44 und ein zweites Paar Mikrophone 54 und 56 liegt auf der Seite des halb-schalltoten Abschlusses der Befestigungsplatte 44. Die Mikrophone 50, 52, 54 und 56 sind in der Seite des Rohrs 42 über Durchbrüche angeordnet. Die Verwendung von Mikrophonpaaren sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des Musters erlaubt der Analyse, nur auf die einfallenden und übertragenen Wellen in das Muster hinein und aus dem Muster heraus zu fokussieren. Der Lautsprecher 46 ist direkt mit einer FFT-Analyseeinheit 60 gekoppelt, während die Mikrophone mit der FFT-Analyseeinheit 60 über einen Verstärker 58 elektrisch gekoppelt sind. Die FFT-Analyseeinheit 60 ist mit einem Postprozessor 62 elektrisch gekoppelt.
  • Durch Verwendung der Vorrichtung 40 werden Messungen in folgender Art und Weise durchgeführt. Ein Muster 66 wird, wie in 15 gezeigt, an der Befestigungsplatte 44 innerhalb des Rohrs 42 platziert. Die FFT-Analyseeinheit 60 generiert weißes Rauschen Schallwellen 64, welche von dem Lautsprecher 46 erzeugt werden. Das Schalldrucklevel (SPL, Sound Pressure Level) welches von Wellen generiert wird, die auf das PTFE Membran Muster 66 einfallen, wird von dem stromaufwärts gelegenen Mikrophonpaar 50 und 52 gemessen. Die einfallende Druckwelle regt dann das PTFE Membran Muster 66 an und überträgt Schallwelle 68 stromabwärts des Musters. Die übertragenen Schallwellen 68 werden von dem Mikrophonpaar 54 und 56 gemessen. Beide Mikrophonpaare sind für genaue Ergebnisse Phasen abgestimmt. Der Postprozessor 62 misst dann den aktiven Intensitätslevel (IL) bei jeder 50 Hz Frequenz-Schrittgröße von 300 bis 3000 Hz für das Mikrophonpaar 50 und 52; und das Mikrophonpaar 54 und 56. Der Postprozessor 62 berechnet auch den Übertragungsverlust (TL, Transmission Loss), indem die folgende Gleichung verwendet wird: TL (dB) = 10log10(IL50,52/IL54,56)
  • Der gesamte TL wird berechnet, indem die individuellen TL Messungen über den gesamten Telefon Frequenzbereich (300–3000 Hz) verwendet werden. Der gesamte TL wird wie folgt berechnet: TLgesamt (dB) = 10log10(Σ 10(TL bei 50 Hz Schrittgrößen von 300 bis 3000 Hz)/10)
  • Beispielsweise:
    • TLgesamt (dB) = 10log10(10(TL@300 Hz)/10 + 10(TL@350 Hz)/10 + 10(TL@400 Hz)/10 + ... + 10(TL@3000 Hz)/10)
  • Dieses Vorgehen zum Messen stellt eine genaue und einfache Metrik zum Vergleichen von Materialübertragungsverlust über den Frequenzbereich für die bestimmte Anwendung bereit. Zusätzlich kann die Berechnung des Übertragungsverlusts relativ zur Frequenz gezeichnet werden, um eine akustische Übertragungseffizienz über das Spektrum auszuwerten.
  • (2) Wassereintrittsdruck („WEP", Water Entry Pressure)
  • Wassereintrittsdruck („WEP") stellt ein Testverfahren für Wassereindringung durch Membranen bereit. WEP kann entweder als momentaner oder langfristiger WEP gemessen werden. Ein Langzeit-WEP ist eine Messung der Abstoßung oder der Fähigkeit des Musters, um als Wasserbarriere über die Zeit zu dienen. Dies ist eine wichtige zu betrachtende Eigenschaft bei der hydrophoben Durchlüftung von elektronischen Geräten. Der IP-57 Standard basiert auf Langzeit-WEP.
  • Um momentanen WEP zu messen, wird ein Testmuster zwischen ein Paar Testplatten geklemmt. Die untere Platte hat die Fähigkeit, einen Bereich des Musters mit Wasser unter Druck zu setzen. Ein Stück pH Papier wird oben auf dem Muster zwischen der Platte auf der nicht unter Druck gesetzten Seite als ein Nachweisindikator von Wassereintritt platziert. Das Muster wird dann schrittweise unter Druck gesetzt bis ein Farbwechsel in dem pH Papier das erste Anzeichen von Wassereintritt anzeigt. Der Wasserdruck bei Durchbruch oder Eintritt wird als der momentane WEP aufgezeichnet.
  • Um Langzeit-WEP zu messen, wird der Wasserdruck schrittweise bis 1 Meter Wasserdruck (1,4 psig) erhöht und für 30 Minuten gehalten. Nach 30 Minuten, wenn kein Hinweis von Wassereindringung beobachtet wird, besteht das Muster den IP-57 Test. Wenn Anzeichen von Wassereindringung präsent sind, fällt das Muster durch. Wenn das Muster nach 30 Minuten weiterhin den Druck aushält, kann die Muster Testzeit verlängert werden, um die maximale Zeit zu bestimmen, um bei dem bestimmten Wasserdruck durchzufallen.
  • (3) Luftdurchlässigkeit
  • Der Widerstand von Mustern gegen Luftströmung wurde durch ein Gurley Densometer gemessen, hergestellt durch W. & L. E. Gurley & Söhne gemäß der in dem ASTM Testverfahren D726-58 beschriebenen Vorgehensweise. Die Ergebnisse werden in Form einer Gurley Zahl oder Gurley Sekunden angezeigt, was die Zeit in Sekunden für 100 Kubikzentimeter Luft ist, um durch 1 Quadratinch eines Testmusters bei einem Druckabfall von 4,88 Inch Wasser zu passieren.
  • (4) Partikelsammeleffizienz
  • Eine Partikelsammeleffizienz kann durch Verwendung des Modells 8160 automatisierter Filterfester („AFT", Automated Filter Tester) bestimmt werden, hergestellt durch TSI. Der AFT ist ein automatisierter Filter, der eine Filtereffizienz und Durchdringung im Vergleich zur Partikelgröße misst ebenso wie Luftströmungswiderstand für Filtermittel. Der AFT bestimmt die Partikelsammeleffizienz durch Verwendung von zwei Kondensationspartikelzählern, welche sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des zu testenden Musters angeordnet sind.
  • Die Partikelgröße für die Effizienztests der folgenden Beispiele ist 0,055 Mikrometer.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Hydrophobe poröse Membran mit geklebtem Aufbau
  • Dieses Beispiel ist ein kommerziell erhältliches Schutzabdeckungsmaterial, welches unter dem Markennamen GORE ALL-WEATHER®VENT durch W. L. Gore & Associates, Inc. verkauft wird. Das Produkt besteht aus einem Polyester Vliesstoff (0,015'' dick, 1,0 oz/yd2, NEXUS® 32900005, von Precision Fabrics Group Co.), der auf eine poröse ePTFE Membran geklebt wird, hergestellt von W. L. Gore & Associates, Inc. Die auf die Stütze geklebte Membran besaß die folgenden Eigenschaften: Masse – 57,473 g/m2; Dicke – 0,0133'' (338 Mikrometer); Luftdurchlässigkeit – 8,6 Gurley Sekunden Luftstrom – 107,76 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 138 psi (951,5 kPa); Partikeleffizienz – 99,999994%.
  • Gemäß der Lehren des '012 Patents, werden zwei 30 mm Durchmesser Scheiben geschnitten, je von dem Polyester Vliesstoff und der porösen PTFE Membran. Die Scheiben wurden durch eine haftende Schicht ausgerichtet und zusammengeklebt.
  • Das erste haftende Stützsystem, 30 mm Außendurchmesser mit einem beseitigtem Innendurchmesser von 16 mm, wurde von einem doppelseitigem Klebeband geschnitten. Das doppelseitige Klebeband besteht aus einer 19 Mikrometer dicken Schicht druckempfindlichen Acrylklebemittels auf jeder Seite mit einem 50 Mikrometer dicken Mylar® Polyesterfilm (DFM-200-clear V-156, von Flexcon Corp.). Das erste haftende Stützsystem wurde mit der Oberfläche der porösen PTFE Membran ausgerichtet und zusammengeklebt, und die Kombination wurde an dem Polyester Vliesstoff befestigt.
  • Das zweite haftende Stützsystem, 30 mm Außendurchmesser mit einem beseitigten Innendurchmesser von 16 mm wurde von einem doppelseitigen Klebeband geschnitten, welches oben beschrieben ist. Das zweite haftende Stützsystem wurde mit der porösen PTFE Membranschicht ausgerichtet und daran festgeklebt. Die äußere Oberfläche des zweiten haftenden Stützsystems wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Beispiel 1
  • Hydrophobe poröse Membran mit „eingeschlossenem" Aufbau
  • Eine gereckte PTFE Membran wurde mit den folgenden Eigenschaften bereitgestellt: Masse – 18,347 g/m2; Dicke – 0,0013'' (33 Mikrometer); Luftdurchlässigkeit – 8,6 Gurley Sekunden; Luftströmung – 107,71 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 138 psi (951,5 kPa); Partikeleffizienz – 99,999994%. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser wurde von der Membran geschnitten.
  • Ein zweites haftendes Stützsystem, 30 mm Außendurchmesser mit einem beseitigtem Innendurchmesser von 16 mm, wurde von einem doppelseitigen Klebeband geschnitten. Das doppelseitige Klebeband bestand aus einer 19 Mikrometer dicken Schicht aus druckempfindlichen Acrylklebemittel auf jeder Seite mit einem 50 Mikrometer dicken Mylar® Polyesterfilm (DFM-200-clear V-156, von Flexcon Corp.). Das zweite haftende Stützsystem wurde mit der Oberfläche der porösen PTFE Membran ausgerichtet und daran festgeklebt.
  • Ein erstes haftendes Stützsystem, 30 mm Außendurchmesser mit einem beseitigten Innendurchmesser von 16 mm, wurde von einem einseitigen Klebeband geschnitten. Das einseitige Klebeband bestand aus einer 19 Mikrometer dicken Schicht druckempfindlichen Acrylklebemittels auf einer Seite eines 50 Mikrometer dicken Mylar® Polyesterfilms (PM-200-clear V-156, von Flexcon Corp.). Das erste haftende Stützsystem wurde mit der porösen PTFE Membranoberfläche ausgerichtet und daran festgeklebt, die dem zweiten haftenden Stützsystem gegenüberlag.
  • Das freigelegte Klebemittel des zweiten Stützsystems wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Hydrophobe poröse schwarze Membran mit gerecktem Schichtaufbau
  • Dieses Beispiel ist ein kommerziell erhältliches Schutzabdeckungsmaterial, welches unter dem Markennamen MICRO-TEX® N-Series von Nitto Denko, Inc. verkauft wird. Das Produkt besteht aus einem Polyolefin Geflecht, welches auf eine oder beide Seiten einer porösen ePTFE Membran laminiert wird. Das Material hatte die folgenden Eigenschaften: Masse – 38,683 g/m2; Dicke – 0,009'' (228,6 Mikrometer); Luftströmung – 6078,4 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 0,4 psi (3,9 kPa); Partikeleffi zienz – NA. Ein Partikeleffizienztest wurde nicht durchgeführt, da das verfügbare Mustermaterial kleiner war als die erforderliche Testgröße. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser wurde von dem beschriebenen Material geschnitten.
  • Die Scheibe wurde mit einem zweiten haftenden Stützsystem und einem ersten haftenden Stützsystem, wie in Beispiel 1 beschrieben, ausgerichtet und daran festgeklebt, um eine Musterkonstruktion zu bilden.
  • Das freigelegte Klebemittel wurde mittig an eine Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Hydrophobe poröse Membran mit „eingeschlossenem" Aufbau
  • Dieses Beispiel ist ein kommerziell erhältliches Schutzabdeckungsmaterial, welches unter dem Markennamen MICRO-TEX® Advantec 0,2 durch Nitto Denko, Inc. Verkauft wird. Das Produkt besteht aus einer porösen ePTFE Membran. Das Material hatte die folgenden Eigenschaften: Masse – 47,5 g/m2; Dicke – 0,0036'' (91,4 Mikrometer); Luftdurchlässigkeit – 24,2 Gurley Sekunden; Luftströmung – 38,43 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 120 psi (827,4 kPa); Partikeleffizienz – 99,989%. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser, wurde von dem beschriebenen Material geschnitten.
  • Die Scheibe wurde mit einem zweiten haftenden Stützsystem und einem ersten haftenden Stützsystem, wie in Beispiel 1 beschrieben, ausgerichtet und daran festgeklebt, um eine Musterkonstruktion zu bilden.
  • Das freigelegte Klebemittel wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Hydrophobe poröse Membran mit „eingeschlossenem" Aufbau
  • Dieses Beispiel ist ein kommerziell erhältliches Schutzabdeckungsmaterial, welches unter dem Markennamen MICRO-TEX® NTF1033 durch Nitto Denko, Inc. verkauft wird. Das Produkt besteht aus einer porösen ePTFE Membran mit einer 0,2 Mikrometer Porengröße. Das Material hatte die folgenden Eigenschaften: Masse – 4,421 g/m2; Dicke – 0,0007'' (17,8 Mikrometer); Luftdurchlässigkeit – 0,15 Gurley Sekunden; Luftströmung – 6413,81 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 1,8 psi (12,1 kPa) Partikeleffizienz – 74%. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser wurde von dem beschriebenen Material geschnitten.
  • Die Scheibe wurde mit einem zweiten haftenden Stützsystem und einem ersten haftenden Stützsystem, wie in Beispiel 1 beschreiben, ausgerichtet und daran festgeklebt, um eine Musterkonstruktion zu bilden.
  • Das freigelegte Haftmittel wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Beispiel 2
  • Hydrophobe poröse schwarze Membran mit „eingeschlossenem" Aufbau
  • Das Produkt besteht aus einer porösen gereckten PTFE Membran, die 3,0 Gewichtsprozent Ruß enthält (KETJENBLACK® EC-300J, von Akzo Corp.), hergestellt von W. L. Gore & Associates, Inc. Die Membran hatte die folgenden Eigenschaften: Masse – 8,731 g/m2; Dicke – 0,0012'' (29,7 Mikrometer); Luftdurchlässigkeit – 3,0 Gurley Sekunden; Luftströmung – 314,72 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 45,6 psi (314,4 kPa); Partikeleffizienz – 99,999996%. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser wurde von dem beschriebenen Material geschnitten.
  • Die Scheibe wurde mit einem zweiten haftenden Stützsystem und einem ersten haftenden Stützsystem, wie in Beispiel 1 beschreiben, ausgerichtet und daran festgeklebt, um eine Musterkonstruktion zu bilden. Das freigelegte Haftmittel wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Oleophobe poröse Membran mit „eingeschlossenem" Aufbau
  • Das Produkt bestand aus einem modifizierten Acryl-Copolymer-Abguss auf einer Nylon Vliesstütze. Das Produkt wurde oleophobisch behandelt und wurde hergestellt von Pall Corp (VERSAPOR® 5000TR Membran). Die Membran hatte die folgenden Eigenschaften: Masse – 41,4 g/m2; Dicke – 0,0037'' (94,0 Mikrometer); Luftdurchlässigkeit – 0,8 Gurley Sekunden; Luftströmung – 1207,8 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 7,9 psi (54,5 kPa); Partikeleffizienz – 80,4%. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser wurde von dem beschriebenen Material geschnitten.
  • Die Scheibe wurde mit einem zweiten haftenden Stützsystem und einem ersten haftenden Stützsystem, wie in Beispiel 1 beschreiben, ausgerichtet und daran festgeklebt, um eine Musterkonstruktion zu bilden.
  • Das freigelegte Haftmittel wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Oleophobe poröse Membran mit „eingeschlossenem" Aufbau
  • Das Produkt bestand aus einer Polyvinylidenfluorid (PVDF) Membran mit oleophober Behandlung und einer 0,22 Mikrometer Porengröße und wurde durch die Millipore Corporation hergestellt (DURAPEL® 0,22 Mikrometer Membran). Die Membran hatte die folgenden Eigenschaften: Masse – 67,4 g/m2; Dicke – 0,0044'' (111,3 Mikrometer) Luftdurchlässigkeit – 41,8 Gurley Sekunden; Luftströmung – 22,25 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck –> 50 psi (> 345,0 kPa). Die Partikeleffizienz und ein diskreter Wassereintrittsdrucklevel wurden nicht gemessen. Jedoch wird mit Bezug auf eine Millipore Broschüre der Wassereintrittsdruck für die betreffende Membran auf 62 psi (427,5 kPa) geschätzt. Das Testen der Partikeleffizienz wurde nicht durchgeführt, da das verfügbare Mustermaterial kleiner war als die erforderliche Testgröße. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser wurde von dem beschriebenen Material geschnitten.
  • Die Scheibe wurde mit einem zweiten haftenden Stützsystem und einem ersten haftenden Stützsystem, wie in Beispiel 1 beschreiben, ausgerichtet und daran festgeklebt, um eine Musterkonstruktion zu bilden.
  • Das freigelegte Haftmittel wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Beispiel 3
  • Oleophobe poröse Membran mit „eingeschlossenem" Aufbau
  • Das Produkt bestand aus einer porösen ePTFE Membran mit oleophober Behandlung gemäß US Patent Nr. 5,376,441, hergestellt durch W. L. Gore & Associates, Inc. Die Membran hatte die folgenden Eigenschaften: Masse – 12,1 g/m2; Dicke – 0,0009'' (22,1 Mikrometer); Luftdurchlässigkeit – 2,6 Gurley Sekunden; Luftströmung – 362,10 ml/min-cm2; momentaner Wassereintrittsdruck – 73,7 psi (508,1 kPa); Partikeleffizienz – 99,999996%. Eine Scheibe mit 30 mm Durchmesser wurde von dem beschriebenen Material geschnitten.
  • Die Scheibe wurde mit einem zweiten haftenden Stützsystem und einem ersten haftenden Stützsystem, wie in Beispiel 1 beschreiben, ausgerichtet und daran festgeklebt, um eine Musterkonstruktion zu bilden.
  • Das freigelegte Haftmittel wurde mittig an die Befestigungsplatte geklebt, mit einem mittig angeordneten 16 mm Innendurchmesser, und die Befestigungsplattenanordnung wurde in dem akustischen Messgerät angeordnet.
  • Der Schallübertragungsverlust durch das Muster und der Langzeit-WEP wurden wie oben beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • TABELLE 1
    Figure 00280001

Claims (13)

  1. Eine schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion, umfassend: eine mikroporöse Membran (20), welche um ihren Rand herum durch mindestens ein haftendes Stützsystem (24) gestützt wird, so dass mindestens ein Teil (22) der Membran frei ist, um sich in Reaktion auf akustische Energie zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenausdehnung des haftenden Stützsystems auf den Bereich der durch das Stützsystem gestützten, mikroporösen Membran begrenzt ist.
  2. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 1, des weiteren umfassend Mittel zum Ankleben der Konstruktion an ein akustisches Gerät.
  3. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 2, wobei das akustische Gerät ein Wandler ist.
  4. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 1, wobei die Konstruktion des weiteren eine schwarze Farbe umfasst.
  5. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 1, wobei die Konstruktion des weiteren eine oleophobe Behandlung umfasst.
  6. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 1, wobei die Konstruktion desweiteren eine akustische Dichtung umfasst; wobei die akustische Dichtung so an die und sich deckend mit der Konstruktion geklebt ist, dass sie eine unabhängige Bewegung der Membran in dem nicht geklebten Bereich nicht behindert.
  7. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 6, wobei die akustische Dichtung an die zweite Oberfläche der Membran geklebt ist.
  8. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 1, wobei die Membran ePTFE ist.
  9. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 1, wobei die mikroporöse Membran um ihren Rand herum durch eine Vielzahl von haftenden Stützsystemen gestützt wird.
  10. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 9, wobei die mikroporöse Membran durch die haftenden Stützsysteme in einer einschließenden Struktur gestützt wird.
  11. Die schalldurchlässige Schutzabdeckungskonstruktion nach Anspruch 10, wobei die Abdeckungskonstruktion desweiteren eine akustische Dichtung umfasst.
  12. Verfahren zum Verwenden einer mikroporösen Membran als eine schalldurchlässige Akustikschutzabdeckung für ein elektronisches Gerät mit einem Wandler, umfassend: Stützen einer mikroporösen Membran um ihren Rand herum mit mindestens einem haftenden Stützsystem, so dass mindestens ein Teil der Membran frei ist, sich in Reaktion auf akustische Energie zu bewegen; und Ausrichten der gestützten mikroporösen Membran, um den Wandler in dem elektronischen Gerät abzudecken, wodurch eine schalldurchlässige Akustikschutzabdeckung gebildet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenausdehnung des haftenden Stützsystems auf den Bereich der durch das Stützsystem gestützten, mikroporösen Membran begrenzt ist.
  13. Das Verfahren nach Anspruch 12, desweiteren umfassend das Bereitstellen einer oleophoben Behandlung auf der mikroporösen Membran.
DE60021079T 1999-07-07 2000-07-07 Akustisch wirksame schutzabdeckung Expired - Lifetime DE60021079T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US348416 1999-07-07
US09/348,416 US6512834B1 (en) 1999-07-07 1999-07-07 Acoustic protective cover assembly
PCT/US2000/018688 WO2001003468A2 (en) 1999-07-07 2000-07-07 Acoustic protective cover assembly

Publications (2)

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