JP2015142282A

JP2015142282A - 防水通音部材

Info

Publication number: JP2015142282A
Application number: JP2014014613A
Authority: JP
Inventors: 勇希輕部; Yuki Karube; 剛鹿島; Takeshi Kajima; 百合堀江; Yuri Horie; 悠一阿部; Yuichi Abe
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-08-03
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: JP6300542B2

Abstract

【課題】通過する音の歪みが低減された防水通音部材を提供する。
【解決手段】防水通音部材１は、防水通音膜２と、支持層３とを備える。支持層３はポリオレフィン系樹脂発泡体を備える。支持層３の損失弾性率は１．０×１０⁷Ｐａ以下であり、支持層３の損失係数は１．０×１０^-1以上である。防水通音膜２は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン延伸多孔質膜である。防水通音部材１は、粘着層４，５，６を備えていてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、防水通音膜を備えた防水通音部材に関する。

携帯電話、コードレス電話、ビデオカメラ等の電子機器では、音響装置が筐体に収容されている。これらの筐体は、音の通過を許容するための開口を有する。水が筐体内に入り込むことを防ぐために、この開口に音の通過を許容しつつ水の通過を阻止する防水通音膜を取り付けることが行われている。特許文献１では、防水通音膜としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜が挙げられている。

特開2008-245332号公報

しかし、防水通音膜を備えた防水通音部材では、通音性試験においてしばしば音の歪みが確認される。ここで、音の歪みとは、筐体の開口に防水通音膜が取り付けられていない場合に比して、筐体の開口に防水通音膜が取り付けられている場合に生じる音の変質である。音の歪みは、例えば人の耳にはビビリ音（障子紙が震えるような振動音）として認識される。音が防水通音膜を通過するとき、入力された基本波（正弦波）の整数倍の高次の周波数成分である高次高調波が発生する。音の歪みは、歪み成分である高次高調波の音の総和で表される高調波歪みによって定量化される。音の歪みが増大することは、電子機器にとって大きな問題であり、特に高品質の電子機器においては、音を歪みなく正確に再現することが求められる。

本発明は、通過する音の歪みが低減された防水通音部材を提供することを目的とする。

本発明は、
防水通音膜と、
前記防水通音膜の少なくとも一方側の面に接着された支持層と、を備え、
前記支持層は、ポリオレフィン系樹脂発泡体を備え、
前記支持層の損失弾性率は１．０×１０⁷Ｐａ以下であり、前記支持層の損失係数は１．０×１０^-1以上である、防水通音部材を提供する。

本発明によれば、通過する音の歪みが低減された防水通音部材を提供することができる。

本発明の防水通音部材の一例を模式的に示す平面図である。本発明の防水通音部材の一例を模式的に示す断面図である。本発明の変形例に係る防水通音部材の一例を模式的に示す断面図である。本発明の別の変形例に係る防水通音部材の一例を模式的に示す断面図である。本発明の別の変形例に係る防水通音部材の一例を模式的に示す断面図である。本発明の防水通音部材が適用された電子機器の一例を模式的に示す断面図である。実施例で用いた防水通音部材の評価方法を説明するための模式図である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の防水通音部材１の平面図である。図２は、防水通音部材１の断面図である。なお、図１では、第３粘着層６の図示を省略している。防水通音部材１は、防水通音膜２と、支持層３と、第１粘着層４と、第２粘着層５と、第３粘着層６と、を備えている。防水通音膜２は、音の透過を許容し、水の通過を遮断する膜である。支持層３は、防水通音膜２の少なくとも一方側の面に接着していればよく、本実施形態では、防水通音膜２の一方側（図２の上側）の面のみに接着されている。第２粘着層５は、防水通音膜２の一方側（図２の上側）の面に設けられ、支持層３を防水通音膜２に接着している。第３粘着層６は、支持層３の一方側（図２の上側）の面に設けられ、支持層３を筐体に接着している。第１粘着層４は、防水通音膜２の他方側（図２の下側）の面に設けられ、防水通音膜２を音響装置（例えば、図６に示すマイクロフォン３３、図７に示すスピーカ４５）に接着している。防水通音部材１は、第３粘着層６、支持層３、第２粘着層５、防水通音膜２及び第１粘着層４の順に積層されている。

図３に示すように、防水通音部材１は、第３粘着層６を備えていない構成であってもよい。また、図４に示すように、防水通音部材１は、第１粘着層４上に、第２支持層７と第４粘着層８とをさらに備えていてもよい。第２支持層７は、防水通音膜２の他方側（図４の下側）の面に接着される。第１粘着層４は、防水通音膜２の他方側（図４の下側）の面に設けられ、防水通音膜２を第２支持層７に接着している。第４粘着層８は、第２支持層７の他方側（図２の下側）の面に設けられ、第２支持層７を音響装置（例えば、図６に示すマイクロフォン３３、図７に示すスピーカ４５）に接着している。また、図５に示すように、防水通音部材１は、図４に示した構成から第３粘着層６が除去された構成であってもよい。

図１に示すように、防水通音膜２の外周端は、長辺及び短辺を有する矩形状である。音が通過する方向に沿って見たときに、支持層３は、防水通音膜２の外周端と一致する外周端を有する。支持層３は、開口部３Ａを有し、全体として枠の形状を有している。開口部３Ａの重心Ｇを通過し、かつ開口部３Ａを囲む支持層３の内周端と交差する２点間の長さが最小となる線分を第１線分Ｌ１と定義し、開口部３Ａの重心Ｇを通過し、第１線分Ｌ１と直交し、かつ開口部３Ａを囲む支持層３の内周端と交差する２点間の線分を第２線分Ｌ２と定義したとき、第２線分Ｌ２の長さは、第１線分Ｌ１の長さの２倍以上である。第２線分Ｌ２の長さは、第１線分Ｌ１の３倍以上、さらに５倍以上であってもよい。開口部３Ａを囲む支持層３の内周端は、第１線分Ｌ１と平行な第１辺と、第２線分Ｌ２と平行な第２辺と、を有する矩形である。第１辺の長さは、第１線分Ｌ１の長さと同一であり、第２辺の長さは、第２線分Ｌ２の長さと同一である。防水通音膜２は、開口部３Ａから露出している通音領域２Ａを有している。Ｌ２／Ｌ１の値が大きい、言い換えると、細長い開口部３Ａから露出している防水通音膜２を通過する音は、多くの歪み成分を伴う傾向がある。このため、本発明の適用による改善の効果が顕著に得られやすい。音が通過する方向に沿って見たときに、第１粘着層４、第２粘着層５及び第３粘着層６の外周端は、防水通音膜２の外周端と一致する。第１粘着層４、第２粘着層５及び第３粘着層６は、それぞれ開口部を有し、音が通過する方向に沿って見たときに、開口部を囲む粘着層４，５，６の内周端は、開口部３Ａを囲む支持層３の内周端と一致している。

本実施形態では、音が通過する方向に沿って見たときに、支持層３の外周端は、防水通音膜２の外周端と一致する外周端を有するが、防水通音膜２の外周端と異なる外周端を有していてもよい。例えば、防水通音膜２は、開口部３Ａを覆うことができる限り、支持層３の外周端よりも全周にわたって開口部３Ａの重心Ｇ側、すなわち内側に位置する外周端を有していてもよい。また、本実施形態では、音が通過する方向に沿って見たときに、開口部３Ａを囲む支持層３の内周端は矩形であったが、これに限らず、例えば上述した第１辺及び第２辺を有しながらも、矩形の隅角部が丸まった略矩形であってもよい。開口部３Ａは、典型的には矩形又は略矩形である矩形状である。開口部３Ａは、矩形状に限らず、例えば、楕円形等であってもよい。

防水通音膜２の外周端の短辺の長さＡは、１．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、防水通音膜２の外周端の長辺の長さＢは、１．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。開口部３Ａを囲む支持層３の内周端の短辺の長さＣは、０．５ｍｍ以上２８ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、開口部３Ａを囲む支持層３の内周端の長辺の長さＤは、０．５ｍｍ以上２８ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。長さＤは、長さＣの２倍以上、さらに３倍以上、特に５倍以上であってもよい。なお、支持層３の外周端及び開口部３Ａを囲む支持層３の内周端が矩形状以外の形状（例えば、楕円形等）である場合は、その形状に外接する最小面積の矩形に基づいて、上記長さＡ〜Ｄを定めることとする。例えば、図１において、長さＡ及びＢは、外接する最小面積の矩形に基づいて定められている。

上記では、開口部３Ａが矩形状又は楕円形である場合について説明したが、本発明は、音が通過する方向に沿って見たときに、円形、正方形等である開口部を有する支持層を備えた防水通音部材にも適用できる。

防水通音膜２の材料としては、高分子材料が適している。好適な高分子材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。また、防水通音膜２はフッ素樹脂からなることが好ましく、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン延伸多孔質膜が特に好ましい。また、防水通音膜２は、不織布の態様を有していてもよく、ナノファイバーを集結させることにより構成されていてもよい。また、防水通音膜２には撥水処理が施されていてもよい。

支持層３は、防水通音膜２に接着されることにより防水通音部材１の剛性を高める。すなわち、支持層３は、防水通音部材１の形状を安定させる作用を有する。本実施形態では、支持層３はフィルム状の形態を有する。また、本実施形態では、支持層３の材料がポリオレフィン系樹脂発泡体である。ポリオレフィン系樹脂発泡体としては、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂のみを樹脂成分として含む樹脂発泡体でもよいが、クッション性、柔軟性、高発泡倍率などの観点から、ポリオレフィン樹脂とゴムや熱可塑性エラストマー等のエラストマー成分との混合物を樹脂成分として含む発泡体であってもよい。ポリオレフィン系樹脂発泡体は、表面積が大きく、吸音性が高い。したがって、歪み成分である高次高調波を多く吸収し、音の歪みを低減することに適している。

支持層３は、ＪＩＳＫ７２４４−３（Ａ法）に準拠して測定された損失弾性率が１．０×１０⁷Ｐａ以下であり、同じくＪＩＳＫ７２４４−３（Ａ法）に準拠して測定された損失係数が１．０×１０^-1以上となるように構成されている。したがって、支持層３の貯蔵弾性率は１．０×１０⁸Ｐａ以下である。貯蔵弾性率（Ｅ′）は、粘弾性体に歪みが発生したときの弾性成分を表す。損失弾性率（Ｅ″）は、粘弾性体に歪みが発生したときの粘性成分を表す。損失係数（ｔａｎδ）は、粘弾性体に歪みが発生したときの弾性成分に対する粘弾性体に歪みが発生したときの粘性成分の比である。すなわち、損失係数（ｔａｎδ）＝損失弾性率（Ｅ″）／貯蔵弾性率（Ｅ′）の関係式が成立する。支持層３の損失弾性率は、１．０×１０²Ｐａ以上１．０×１０⁷Ｐａ以下の範囲であることが好ましい。支持層３の損失係数は、０．１以上１．０以下の範囲であることが好ましい。また、支持層３の貯蔵弾性率は、１．０×１０²Ｐａ以上１．０×１０⁸Ｐａ以下の範囲であることが好ましい。

損失弾性率が１．０×１０⁷Ｐａ以下であるポリオレフィン系樹脂発泡体は、通音時における防水通音部材１の変形に伴う音の歪みの発生を抑えることができる。さらに、損失係数が１．０×１０^-1以上であるポリオレフィン系樹脂発泡体は、通音時における振動エネルギーの吸収量が多い。したがって、高次高調波の音の吸音性が向上し、音の歪みをさらに低減することができる。

第１粘着層４、第２粘着層５及び第３粘着層６は、例えば、アクリル系、シリコーン系などの粘着剤を用いた両面粘着テープが用いられる。あるいは、第１粘着層４、第２粘着層５及び第３粘着層６は、粘着剤のみにより構成されていてもよい。

防水通音部材１が適用された電子機器の例として、図６に携帯電話３０を示す。

携帯電話３０の筐体３８内には、マイクロフォン３３が収容されている。筐体３８には、外部からの音声をマイクロフォン３３に導く第１集音口３９が設けられている。マイクロフォン３３のパッケージ３５内には、音声を電気信号に変換する集音部３４が収容されている。パッケージ３５は内部が空洞の直方体であり、パッケージ３５の一つの面には、筐体３８の第１集音口３９から導入された音声を、マイクロフォン３３の集音部３４に導く第２集音口３６が設けられている。第１集音口３９及び第２集音口３６は、防水通音膜２により隔てられつつ、防水通音膜２を介して通音可能な位置に設けられている。マイクロフォン３３は、パッケージ３５の底面に設けられた端子（図示せず）によって、携帯電話３０の回路基板３１と電気的に接続されており、集音部３４によって音声から変換された電気信号が、端子を介して回路基板３１に出力される。携帯電話３０では、第１集音口３９及び第２集音口３６を隔てるように配置された防水通音膜２によって、第１集音口３９及び第２集音口３６からマイクロフォン３３の集音部３４への塵芥や水等の異物の侵入を防ぎながら、集音部３４へ音声を通過させることができ、マイクロフォン３３における雑音の発生やその故障を防止しながら、マイクロフォン３３の性能を確保できる。

（実施例１）
ＰＴＦＥ延伸多孔質シート（ＮＴＦ６１０ＡＰ、日東電工社製）及びポリオレフィン系発泡樹脂シート（ＳＣＦ（登録商標）３００、日東電工社製）をそれぞれ図１に示す形状（防水通音膜及び支持層の外周端の短辺の長さＡが７ｍｍ、防水通音膜及び支持層の外周端の長辺の長さＢが２５ｍｍ、開口部を囲む支持層の内周端の短辺の長さＣが２．８ｍｍ、開口部を囲む支持層の内周端の長辺の長さＤが１９．８ｍｍ）となるようにトムソン型を用いて打ち抜くことにより、防水通音膜及び支持層を作製した。第１の両面粘着テープ、支持層、第２の両面粘着テープ、防水通音膜、第３の両面粘着テープを、この順に積層することにより、図２に示す構造の防水通音部材を作製した。第１〜第３の両面粘着テープの厚さは、０．０５ｍｍであり、基材は、ＰＥＴにより構成されていた。

（実施例２）
ポリオレフィン系発泡樹脂シートとしてＳＣＦ（登録商標）４００（日東電工社製）を用いたこと以外は、実施例１と同様の手順により、防水通音部材を作製した。

（実施例３）
ポリオレフィン系発泡樹脂シートとしてＳＣＦ（登録商標）５００（日東電工社製）を用いたこと以外は、実施例１と同様の手順により、防水通音部材を作製した。

（比較例１）
ポリオレフィン系発泡樹脂シートに代えてウレタン系発泡樹脂シートであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＲ−Ｓ４０Ｐ（ロジャースイノアック社製）を用いたこと以外は、実施例１と同様の手順により、防水通音部材を作製した。

（比較例２）
ポリオレフィン系発泡樹脂シートに代えてウレタン系発泡樹脂シートであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＲ−Ｓ４８Ｐ（ロジャースイノアック社製）を用いたこと以外は、実施例１と同様の手順により、防水通音部材を作製した。

（比較例３）
ポリオレフィン系発泡樹脂シートに代えてウレタン系発泡樹脂シートであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＲ−Ｓ７０Ｐ（ロジャースイノアック社製）を用いたこと以外は、実施例１と同様の手順により、防水通音部材を作製した。

実施例１〜３及び比較例１〜３の防水通音部材につき、次のようにして、貯蔵弾性率、損失弾性率、損失係数及び高調波歪みを調べた。

［貯蔵弾性率、損失弾性率及び損失係数］
支持層を形成する材料の貯蔵弾性率、損失弾性率及び損失係数は、動的粘弾性測定装置（ＲＳＡ−Ｇ２、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製）を用いて測定した。動的粘弾性測定装置は、ＪＩＳＫ７２４４−３（Ａ法）に準拠した測定装置であって、試験片の振動周波数１０００Ｈｚ、試験温度２０〜３０℃における支持層を形成する材料の貯蔵弾性率、損失弾性率及び損失係数を測定した。

［高調波歪み］
防水通音部材における高調波歪みは、以下のように測定した。

最初に、図７に示すような、携帯電話の筐体を模した模擬筐体４１（アクリル製、長さ７０×幅５０×高さ１５ｍｍ）を準備した。この模擬筐体４１は第１部分４１ａ及び第２部分４１ｂからなり、第１部分４１ａと第２部分４１ｂとは互いに嵌め合わせることができる。第１部分４１ａには、取付穴４２が設けられている。第１部分４１ａ及び第２部分４１ｂを互いに嵌め合わせることによって、模擬筐体４１内に、取付穴４２及びリード線４４の導通口４３以外の開口がない空間が形成される。

これとは別に、各実施例及び比較例において作製した防水通音部材の第３の両面テープ（第１粘着層４）を音源となるスピーカ４５（スター精密社製、ＳＣＭ−０９Ｃ−Ｊ）に貼り付けた。

次に、防水通音部材を貼り付けたスピーカ４５を、模擬筐体４１の第１部分４１ａにおける取付穴４２に、防水通音部材が取付穴４２に面するとともに防水通音部材が取付穴４２を塞ぐように、第２部分４１ｂと嵌め合わせたときに内側となる面から固定した。スピーカ４５の第１部分４１ａへの固定は、防水通音部材におけるスピーカ４５側とは反対側の面に貼り付けられた第１の両面テープ（第３粘着層６）により行い、その際に、第１の両面テープが取付穴４２にかからないようにするとともに、取付穴４２が防水通音部材によって完全に塞がれるように注意した。

次に、スピーカ４５のリード線４４を、導通口４３を通して模擬筐体４１の外部に導き出しながら、第１部分４１ａと第２部分４１ｂ部分とを嵌め合わせ、防水通音部材の高調波歪みを測定するための模擬筐体４１を形成した。導通口４３は、リード線４４を導き出した後、パテで塞いだ。

次に、リード線４４とマイク（Ｂ＆Ｋ社製、Ｔｙｐｅ２６６９）とを通音性評価装置（Ｂ＆Ｋ社製、３５６０−Ｂ−０３０）に接続し、スピーカ４５から５０ｍｍ離れた位置にマイクを配置した。

上述したように防水通音部材を設置した状態で、通音性評価装置の評価方式としてＳＳＲ分析（定常状態応答分析、試験信号２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ、sweep）を選択、実行し、防水通音膜の高調波歪みを測定した。詳細には、基本波２００〜８００Ｈｚの音における１２〜１００次高調波の音の総和で表される高調波歪みを測定した。

防水通音部材につき、上記のようにして、支持層を形成する材料の貯蔵弾性率、損失弾性率、損失係数及び高調波歪みを測定した結果を表１に示す。

実施例１〜３では、支持層を形成する材料の損失弾性率が１．０×１０⁷Ｐａ以下であり、損失係数が１．０×１０^-1以上であり、高調波歪みが小さい。比較例１〜３では、支持層を形成する材料の損失弾性率が１．０×１０⁷Ｐａより大きく、損失係数が１．０×１０^-1未満であり、高調波歪みが大きい。したがって、実施例１〜３の防水通音部材は、比較例１〜３の防水通音部材よりも音の歪みを低減することができたといえる。

本発明の防水通音膜は、音響装置が収容されている電子機器に、好適に使用できる。具体的には、携帯電話、コードレス電話、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＩＣレコーダ、携帯音楽プレーヤ、携帯メディアプレーヤ、携帯ゲーム機、携帯情報端末、スピーカ、ヘッドフォン、マイクロフォン等に好適に使用できる。

１防水通音部材
２防水通音膜
３支持層
３Ａ開口部
４第１粘着層
５第２粘着層
６第３粘着層
７第２支持層
８第４粘着層

Claims

防水通音膜と、
前記防水通音膜の少なくとも一方側の面に接着された支持層と、を備え、
前記支持層は、ポリオレフィン系樹脂発泡体を備え、
前記支持層の損失弾性率は１．０×１０⁷Ｐａ以下であり、前記支持層の損失係数は１．０×１０^-1以上である、防水通音部材。
前記支持層は、開口部を有し、
前記開口部の重心を通過し、かつ前記開口部を囲む前記支持層の内周端と交差する２点間の長さが最小となる線分を第１線分と定義し、前記開口部の重心を通過し、前記第１線分と直交し、かつ前記開口部を囲む前記支持層の内周端と交差する２点間の線分を第２線分と定義したとき、
前記第２線分の長さは、前記第１線分の長さの２倍以上である、請求項１に記載の防水通音部材。
前記開口部を囲む前記支持層の内周端は、前記第１線分と平行な第１辺と、前記第２線分と平行な第２辺と、を有する矩形状である、請求項２に記載の防水通音部材。
前記防水通音膜は、ポリテトラフルオロエチレン延伸多孔質膜である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の防水通音部材。