JP2017500767A - 音響ベント用の微孔質膜積層体 - Google Patents

音響ベント用の微孔質膜積層体 Download PDF

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Abstract

本明細書で説明する技術は、概して、音響ベント用の微孔質膜積層体に関する。一実施形態では、本明細書で開示する技術は、音響膜積層体を形成するための、平均細孔径が０．０５μｍ〜２μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜、およびＰＴＦＥ膜に積層されたスクリム層である。音響膜積層体の厚さは１０μｍ〜６０μｍであり、およびスクリム層は、０．２０ｍｍ２〜５．０ｍｍ２の平均スクリム開口を画成する。音響膜積層体は、３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数範囲において、ＰＴＦＥ膜単独と比較して平均挿入損が増加し、かつＰＴＦＥ膜単独と比べて全高調波歪が低下する。音響膜積層体の水の侵入時の圧力は、ＰＴＦＥ膜の水の侵入時の圧力と実質的に等しい。

Description

本出願は、全ての指定国に対する出願人Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．（米国国内企業）、全ての指定国に対する発明人Ｊａｃｏｂ Ｓａｎｄｅｒｓ（米国民）の名において、２０１４年１０月１４日にＰＣＴ国際特許出願として出願されており、かつ２０１３年１０月１５日出願の米国仮特許出願第６１／８９１，２６８号明細書の優先権を主張し、それらの内容全体を、参照することにより本書に援用する。
本明細書で説明する技術は、概して、微孔質膜積層体に関する。より詳細には、本明細書で説明する技術は、音響ベント用の微孔質膜積層体に関する。
様々な電子機器に関し、水に曝すことは、水に濡れて損傷が生じることがあることに起因して、心配の種である。このため、多くの企業は、水の侵入を防止する製品設計へ移行している。その際に、そのような製品はまた、デバイス内に存在するマイクロフォンおよびスピーカーに明瞭な音響効果を維持する必要もある。製造者は、製造者の製品を、最低でもＩＰｘ７であるとみなしたい。この等級は、製造者の製品が、１メートルの深さに３０分間水没しても、損傷することなく耐えられると規定する。この等級によれば、１メートルの深さは、デバイスの底部において測定され、および水深は、デバイスの最上部において少なくとも１５ｃｍである。電子デバイスには、均圧を可能にするためにフィルターまたはベントが必要であり、トランスデューサが適切に機能できるようにする。
音響ベントを使用して、スピーカーおよびマイクロフォンを水および粉塵から保護する。これらのベントは、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜を含むことが多い。一般に、そのようなベントは、接着テープによって、トランスデューサを覆う電子筐体に固定されているディスクの形態をとる。ＰＴＦＥ膜は、水および／または粉塵がマイクロフォンやスピーカーに到達しないようにする一方で、音響信号が、損失を最小限に抑えて通過できるようにもする。
ＰＴＦＥ膜は、低坪量および高い柔軟性を有するように製造できるため、使用される。これらの特性は、液体を侵入させずに、これら膜が、音響信号によって励振されるときに簡単に振動して、音響信号を他方の側に伝達することができるようにする。さらに、ＰＴＦＥ膜はガス透過性であり、温度変化に起因する差圧の均圧化、ならびに結露に起因する水分の排出を可能にする。ＰＴＦＥ膜はまた、粉塵効率が高く、かつ液体の水を全く通過させることなく、高い水圧差に耐えることができる。
電子環境においては、ＰＴＦＥ膜は、機械的摩耗、高い差圧、および機械的刺激（ｐｒｏｄｄｉｎｇ）に曝され得る。このような状況は、孔を空けたりまたは膜が周囲面に触れるまで膜を伸張させたりすることによってＰＴＦＥを損傷させ得るため、振動するおよび音を透過するその能力を低下させる。ＰＴＦＥ膜はまた、完成部品へ転換する最中の取り扱いが困難であり得る。このため、一般的な非音響ベントの適用例では、ＰＴＦＥ膜に支持層が積層されることが多い。支持層は、最も一般的にはポリマーファブリックである。
一般的に、ＰＴＦＥ膜への支持層の積層によって、音響信号を伝達する膜の能力を抑えることが理解される。一部では、この抑制効果は、最新の音響応用、特に、ベントのサイズが比較的小さい携帯型電子機器の応用では、容認するには大きすぎることがあることが認識されている。
支持層の積層はまた、ベントが必要な防水等級を達成できないようにする。一般に、音響ベントは接着テープに結合され、次いで、接着テープは、電子機器筐体に結合される。しばしば、接着テープは、少なくとも部分的に支持層の厚さに起因して、支持層の上面に付着されて、ＰＴＦＥと密封式に接触しない。そのようなものとして、水は、ＰＴＦＥと接着／支持層との間の空間に入ることができる。
本明細書で説明する技術は、概して、音響ベント用の微孔質膜積層体に関する。一実施形態では、本明細書で開示する技術は、音響膜積層体を形成するための、平均細孔径が０．０５μｍ〜２μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜、およびＰＴＦＥ膜に積層されたスクリム層である。音響膜積層体の厚さは１０μｍ〜６０μｍであり、およびスクリム層は、０．２０ｍｍ２〜５．０ｍｍ２の平均スクリム開口を画成する。音響膜積層体は、３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数範囲において、ＰＴＦＥ膜単独と比較して平均挿入損を増加させ、およびＰＴＦＥ膜単独と比べて全高調波歪を低下させる。音響膜積層体の水の侵入時の圧力は、ＰＴＦＥ膜の水の侵入時の圧力と実質的に等しい。
本明細書で開示する技術のいくつかの実施形態は、音響ベントアセンブリの製造方法に関する。水の侵入時の特定の圧力および厚さ５μｍ〜９０μｍを有するＰＴＦＥ膜が提供され、およびＰＴＦＥ膜にスクリム層が積層されて、電子機器カバーにおいて使用するための音響積層体を形成する。音響積層体の水の侵入時の圧力は、ＰＴＦＥ膜単独の水の侵入時の圧力と等しく、および音響積層体の厚さは、積層前のスクリム層と積層前のＰＴＦＥ膜との総厚の和の３０％未満である。一般的に、音響積層体の厚さは、積層前のスクリム材料の厚さより薄い。
本明細書で開示する技術のさらに別の態様は、音響ベントに関する。音響ベントは、ＰＴＦＥ膜と、ＰＴＦＥ膜の第１の側面に積層されたスクリム層とを含み、外周を備えかつ水の侵入時の最小圧力が約３ｐｓｉである音響膜積層体を形成する。第１の接着剤は、ＰＴＦＥ膜の第１の側面と、積層体膜の周囲領域にあるスクリム層とに結合され、１メートルの水に３０分間沈められるときに、水がＰＴＦＥ膜とスクリム層との間を通過するのを防止する水密シールを確立する（ＩＰｘ７等級）。第２の接着剤が、積層体膜の周囲領域にあるＰＴＦＥ膜の第２の側面に結合され、積層体膜との水密シールを確立する。第１の接着剤および第２の接着剤は、協働して、積層体膜の非ボンド領域を画成し、および音響積層体の全高調波歪は、接着剤があるまたはない状態で、ＰＴＦＥ膜単独を下回る。
現在の技術の例示的な実装例の概略図を示す。 本明細書で開示する技術に一致する例示的な音響ベントアセンブリの上面図を示す。 図２の音響ベントアセンブリの断面図を示す。 本明細書で開示する技術に一致する例示的な微孔質膜積層体の概略的な上面図を示す。 図４に一致する微孔質膜積層体の概略的な断面図を示す。 ＰＴＦＥ膜への積層前のスクリム材料の光学顕微鏡による写真である。 ＰＴＦＥ膜への図６のスクリム材料の積層後の、スクリム層の光学顕微鏡による写真である。 本明細書で開示する技術に一致する膜の例示的な透過損試験の結果を、ＰＴＦＥのみの膜と比較して示す。 坪量と比較した平均透過損の結果のプロットである。 本明細書で説明する実験的試験と一致する試験キャップの断面図を示す。 周波数応答の例示的な対照試験の結果を示すグラフである。 本明細書で開示する技術に一致する別の例示的な音響ベントアセンブリの上面図を示す。 図１２の音響ベントアセンブリの断面図を示す。 試験したベントアセンブリで使用された微孔質膜のそれぞれの坪量と比較した、平均挿入損の結果のプロットである。 異なるサイズのベントアセンブリにおける、ＰＴＦＥ膜および膜積層体の挿入損のグラフである。 ベントアセンブリのサイズと比較した平均挿入損のプロットである。 ３００Ｈｚ〜３５００Ｈｚの周波数範囲にわたる音響ベントアセンブリの挿入損を示すグラフである。 様々なベントアセンブリに関する全高調波歪のグラフである。 本明細書で開示する技術に一致する微孔質膜積層体の破裂強度と比較したＰＴＦＥのみの微孔質膜の破裂強度のグラフである。
現在の技術は、添付図面と関連して、この技術の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮することで、より完全に理解および認識され得る。
現在の技術のいくつかの実施形態では、膜積層体の平均透過損は、３００〜５０００Ｈｚの周波数範囲において、その膜単独の平均透過損の少なくとも２倍を示し得る。しかしながら、支持層を備えるＰＴＦＥ膜の従来の理解とは対照的に、本明細書で開示される膜積層体のいくつかの実施形態は、その膜のみの対抗品と比較すると、音響性能の改善を示す。本明細書でさらに説明するように、膜積層体のいくつかの実施形態は、Ｈ１周波数応答／挿入損の測定および高調波歪などの異なる測定基準を使用して測定されるときに、著しく悪い音響性能は示さないか、またはさらには、音響性能の改善を示す。
図１は、現在の技術の例示的な実装例の概略図を示す。電子アセンブリ１０が、少なくとも１つの開口５２を画成するカバー５０を有し、各開口５２には、その両端間を密封するように音響ベントアセンブリ３０が配置されている。音響ベントアセンブリ３０は、一般的に、カバー５０の開口５２を通って微粒子、汚染物質、および水が入るのを防止する一方で、音圧波の通過には対応するように構成されている。音響ベントアセンブリ３０の粉塵捕集効率は、一般的に、１０．５ｆｔ／分で移動する０．３ミクロン以上の粒径で９９％以上である。電子アセンブリ１０のＩＰ等級（Ｉｎｇｒｅｓｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｎｇ）は、少なくともＩＰｘ７である。ＩＰｘ７等級の数字「７」は、カバーが１メートルまでの水に３０分間沈められるときに、有害量の水の浸入が不可能であることを示す。この等級によれば、１メートルの深さはカバーの底部において測定され、および水深は、カバーの最上部において少なくとも１５ｃｍである。試験手順は、国際電機標準会議（ＩＥＣ）によって発表されている国際規格においてさらに規定されており、かつ国際規格ＩＥＣ６０５２９と称する。ＩＰｘ７等級の桁「ｘ」は、固形物および粉塵の侵入に対する保護を指し、および数字の代わりに「ｘ」が使用されるときには、保護レベルは特定されていない。
図２は、図１に示す実装例と一致する例示的な音響ベントアセンブリの上面図を示し、および図３は、図２の音響ベントアセンブリの断面図を示す。音響ベントアセンブリ３０は、一般的に、開口５２（図１参照）の周りで電子機器カバー５０に結合されるように構成された周囲領域３２（以下「周囲ボンド領域」）を画成する。音響ベントアセンブリ３０はまた、「内側非ボンド領域」と称される内側領域３４を画成し、これは、膜積層体１００および電子機器カバー５０の開口５２を通した音の透過を可能にする。図２および図３では、膜積層体１００は、周囲ボンド領域３２および内側非ボンド領域３４にわたって延在する。膜積層体１００は、第１の層２００および第２の層３００を有し、第２の層３００は、第１の層２００と実質的に同一の広がりを持つ。周囲ボンド領域３２には接着層３６が配置され、内側非ボンド領域３４を実質的に接着剤のない状態にする。接着層３６は、膜積層体１００の片面または両面にあるとし得る。接着層３６は、感圧接着積層体、例えば接着テープとし得る。接着層３６はまた、両面接着層とし得る。
膜積層体の両面に接着層があるいくつかの実施形態では、接着層は、一般的に、非ボンド領域から膜積層体の外周まで延在し得る（図３に示す）。少なくとも１つの他の実施形態では、一方の接着層は、膜積層体の周囲および他方の接着層を越えて延在するタブを画成することなどによって、他方の接着層とは異なる形状を有してもよい（本明細書では図示しない）。代替的な実施形態では、膜積層体の外周は、接着層の外周を越えて延在する（本明細書では図示しない）。
図１〜３の音響ベントアセンブリ３０は、一般的に当該技術分野で公知のような発泡層、接着層、およびガスケット層などの追加的な層およびそれらの層の組み合わせを含み得る。少なくとも１つの実施形態では、周囲ボンド領域は、接着層によって画成されるのではなく、むしろ、電子機器筐体または他の構成要素への膜積層体のインサート成形、熱溶接、または超音波溶接によって画成される。
図１〜３は、音響ベントアセンブリ３０および非ボンド領域３４の全体的な形状を円形であるとして示すが、当業者は、音響ベントアセンブリ、その周囲ボンド領域およびその内側非ボンド領域は、全て、本明細書で開示する技術と一致する様々な形状を区別せずに有し得ることを認識する。例えば、音響ベントアセンブリおよび／またはその非ボンド領域は、卵形または長方形を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、音響ベントアセンブリは、２つ以上の非ボンド領域を画成し得る。
本明細書では、用語積層体は、少なくとも２つの材料層で作製された構造体、および／または積層は、少なくとも２つの材料層で作製された構造体を作製するプロセスを意味する。様々な実施形態では、微孔質膜積層体の１つの層はＰＴＦＥ膜であり、および微孔質膜積層体の別の層は、熱可塑性織り繊維スクリムである。
図４〜５の概略図は、本明細書で開示する技術に一致する微孔質膜積層体１００の、より詳細な図を提供し、図４は、膜積層体１００の一部分の上面図であり、および図５は、図４の微孔質膜積層体１００の断面図である。微孔質膜積層体１００は、一般的に、図１に示すものなどの音響ベントアセンブリにおいて使用される、スクリム層３００に結合された微孔質膜層２００である。いくつかの実施形態では、微孔質膜層２００は、スクリム層３００に直接結合され、ここでは、用語「直接結合される」は、基材が介在せずに接合されると定義される。スクリム層３００は、カレンダー加工、ヒートラミネーション、超音波積層、接着積層などによって微孔質膜層２００に直接結合される。上述の通り、微孔質膜層２００はＰＴＦＥ膜とし、およびスクリム層３００は熱可塑性織り繊維スクリムとし得る。スクリム層３００および微孔質膜層２００は、微孔質膜層２００の融点未満、およびスクリム層３００の融点以上の温度で一緒にプレスされる。
微孔質膜層２００およびスクリム層３００は、スクリム層３００を微孔質膜層２００の方へ向かって平らにするのに十分な圧力、温度、および速度で一緒にプレスされる。いくつかの実施形態では、スクリム層３００の材料の少なくとも一部分が、接触領域において、微孔質膜層２００の細孔へと溶ける。一般的に、微孔質膜積層体１００の厚さｔは、積層前のスクリム材料と微孔質膜材料の総厚の和のうちの一部である。様々な実施形態では、微孔質膜積層体１００の厚さｔは、積層されていないスクリム材料と微孔質膜材料とを組み合わせた厚さの５０％未満である。いくつかの実施形態では、微孔質膜積層体１００の厚さｔは、積層されていないスクリム材料と微孔質膜材料とを組み合わせた厚さの３０％未満である。少なくとも１つの実施形態では、微孔質膜積層体１００の厚さｔは、積層されていないスクリム材料と微孔質膜材料とを組み合わせた厚さの２０％未満である。一般的に、微孔質膜積層体１００の厚さｔは、５μｍ〜９０μｍとし得る。様々な実施形態では、微孔質膜積層体１００の厚さｔは、１０μｍ〜６０μｍとし得る。１つの特定の実施形態では、微孔質膜材料の厚さが積層前に２０．３２μｍであり、およびスクリム材料の厚さが積層前に１７７．８μｍである場合、微孔質膜材料とスクリム材料との積層によって生じる微孔質膜積層体の厚さは、３８．１μｍである、すなわち積層前の微孔質膜材料とスクリム材料との厚さの和の１９．２％である。
積層に関連付けられた多種多様の温度および圧力設定を使用して、スクリム層３００の十分な平坦化を達成できることが認識される。１つの特定の実施形態では、ＰＴＦＥ膜およびスクリム層は、ニップローラーによって積層され、かつ約５５０°Ｆの温度、および４ｆｔ／分〜１２ｆｔ／分のニップローラー速度で６０〜１００ｐｓｉの圧力を受ける。
図４および図５と一致する複数の実施形態では、微孔質膜層２００はＰＴＦＥであるが、他の実施形態では、直径約２μｍ以下の細孔を有する異なる材料を使用できる。一実施形態では、微孔質膜層２００の厚さは約１０μｍ〜約１００μｍである。ＰＴＦＥが微孔質膜層２００として使用される実施形態では、ＰＴＦＥの平均細孔径は０．０５μｍ〜２．０μｍである。様々な実施形態では、ＰＴＦＥの体積空隙率は、１０％超である。いくつかの実施形態では、ＰＴＦＥの体積空隙率は、５０％超である。いくつかの実施形態では、ＰＴＦＥは黒色であり、および好ましくは、共同所有される同時係属の２０１３年３月１５日出願の米国特許出願第１３／８３９，０４６号明細書（参照することにより援用する）に説明されているような技術に一致する複合材とし得る。
ほとんどの実施形態では、スクリム層３００、それゆえスクリム層３００を形成するために使用されるスクリム材料は、一般的に、複数の個別のスクリム開口３１０を画成する格子構造にまとめられる織り繊維で構築された層である。格子構造は、図４に示すグリッド構成などの様々な構成を有し得るが、他の形態も考えられる。
積層する前に、スクリム材料の格子構造の格子幅ｗは、一般的に、約．００２インチ〜約０．０１インチに及び、一般的に約０．００８インチ以下、および少なくとも１つの実施形態では約０．００６インチである。用語「幅」は、格子構造を特徴付けるときに使用されるときは、図４および図５に示すように、当接するスクリムの開口間の平均距離を指す。いくつかの実施形態では、複数の繊維が隣接して延びて、スクリム材料の格子構造を形成する。そのような実施形態では、それら繊維を組み合わせた直径は、格子構造の幅ｗの近似値とし得るが、そのような繊維をどの程度きつく織るかも、格子構造の実際の幅に寄与する。
スクリム材料は、微孔質膜に積層され得る様々な熱可塑性材料で構築され得る。本明細書で開示する微孔質膜積層体１００が音響応用を対象とするとき、スクリム層３００用のスクリム材料は、音響信号の減衰の可能性を低くするなどの音響応用に適切な特性に基づいて選択され得る。非音響特性はまた、商業および生産目的が考慮され得る。例えば、考慮され得る非音響特性は、ＰＴＦＥ膜へ簡単に積層できることである。
音響性能に関係し得る例示的な特性に関して、比較的低い坪量のスクリム材料は、一般的には、材料が音響信号によって励振されるときに、材料の塊の動きを少なくすることが期待される。別の例では、スクリム材料が、材料を通過する音圧波にあまり抵抗しないように、高い柔軟性および／または弾性を有することが望ましいとし得る。スクリム材料のスクリム開口の厚さ（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）、開口面積率（ｐｅｒｃｅｎｔ ｏｐｅｎ ａｒｅａ）、およびサイズは、同様に、スクリム材料が音圧波に対応するかどうかを判断することに関係し得る。例えば、スクリム材料の開口面積率が比較的高くかつスクリム開口が比較的大きいことは、音響透過のためのＰＴＦＥ膜に対する影響が最小限であることを提案し得る。いくつかの実施形態では、スクリム材料の開口面積率は、３０％〜６０％とすることができ、開口面積率は、スクリム材料の領域全体に対するスクリム開口の領域を意味する。
スクリム材料のいくつかの特性は、１つの測定基準による音響性能は劣るが、別の測定基準による音響性能は良好であることを提案し得る。例えば、比較的高い坪量は、スクリム材料の使用によって、音響透過を低下させることを示し得るが、比較的高い坪量はまた、スクリム材料の使用によって、高調波歪を低下させ得ることを示し得、これについて、以下詳細に説明する。
複数の実施形態では、スクリム材料は、ポリエステルで構築される。ポリエステル繊維は、比較的小さい直径を有することができ、およびＰＴＦＥに熱的に積層され得る。ポリエステルはまた、比較的柔軟なファブリックである。Ｍｉｄｄｌｅｔｏｗｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅを本拠としているＤｅｌｓｔａｒ，Ｉｎｃ．からの、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）およびポリプロピレンのネット材料も、上述の基準のいくつかに適合する。これらの材料は、比較的低い坪量を有していて、目立たない開口領域を有し、非常に柔軟性があり、および簡単にヒートラミネーションできもする。一般的に、スクリム材料の坪量は約１００ｇ／ｍ２未満である。より詳細には、スクリム材料の坪量は約７０ｇ／ｍ２未満とし得る。いくつかの実施形態では、スクリム材料の坪量は約４０ｇ／ｍ２未満である。一実施形態では、スクリム材料の坪量は約２７ｇ／ｍ２である。スクリム材料のスクリム開口の平均面積は、０．２０ｍｍ２〜５．０ｍｍ２とし得る。１つの特定の実施形態では、スクリム開口は、平均すると３ｍｍ２未満になる。
スクリム層３００の格子構造、それゆえ、スクリム材料は、一般的に、スクリム開口３１０が膜積層体１００にわたって比較的ばらつきをなくして分散されかつ比較的ばらつきのないサイズを有するように、構成される。スクリム層３００の格子構造は、音響ベントアセンブリの内側非ボンド領域（例えば図１〜２に示す要素３４）がそれぞれ、複数のスクリム開口３１０を画成して、アセンブリにわたって一貫した性能を保証するように、構成される。例えば、差し渡しが２．９ｍｍの非ボンド領域を有する音響ベントアセンブリでは、スクリム開口３１０の差し渡しが３．０ｍｍであるとする場合には、ベントアセンブリにわたる性能のばらつきが生じる可能性がある。なぜなら、いくつかのアセンブリは、内側非ボンド領域を横断するように置かれている繊維を有し、およびいくつかのアセンブリはそうではないためである。少なくとも１つの実施形態では、内側非ボンド領域の面積は、スクリム材料の各スクリム開口の平均面積の少なくとも２．５倍大きく、複数のベントアセンブリにわたって比較的ばらつきのない音響性能を保証する。
他方では、スクリム材料のスクリム開口は、一般的に、微孔質膜層へのスクリム層の積層が、微孔質膜単独の水の侵入時の圧力と比較して微孔質膜積層体の水の侵入時の圧力を目立って高くしないように、十分に大きく構成される。水の侵入時の圧力が目立って高くならないことは、膜積層体の最大細孔径が微孔質膜層単独の最大細孔径と実質的に同様であることを示し得る。様々な実施形態では、微孔質膜積層体の水の侵入時の圧力は３ｐｓｉを上回る。いくつかの実施形態では、微孔質膜積層体の水の侵入時の圧力は４ｐｓｉを上回る。
スクリム材料のスクリム開口は十分に大きく、一般的に、微孔質膜への積層後、スクリム層３００に密封式に係合する接着積層体も、スクリム層３００のみに係合するのではなく、微孔質膜層２００にも密封式に係合できるようにする。本開示に一致する様々な実施形態では、接着積層体は、スクリム層３００および微孔質膜層２００と水密シールを形成し、これは、本明細書で定義されるようなＩＰｘ７以上である。本開示に一致する様々な実施形態では、接着積層体は、スクリム層３００および微孔質膜層２００と水密シールを形成し、それにより、１メートルの水に３０分間沈められるときに、それらの間を水が通過するのを防止する。「１メートルの水に沈められる」は、接着積層体を含むデバイスの底部で１メートルの深さが測定され、および水深は、デバイスの最上部で少なくとも１５ｃｍであることを意味する。
一般的に、スクリム層３００と膜層との積層は、スクリム層３００の繊維形態を増強して、繊維間の付着が向上された繊維マトリックスを生じ得る。図６および図７は、積層前および積層後の、３本の織り繊維によって画成された格子構造を有する例示的なスクリム層の光学顕微鏡による写真である。様々実施形態では、微孔質膜とスクリム層との積層によって、スクリム層の繊維を平らにし、かつそれらを一緒に溶融する。そのような実施形態では、スクリム開口３１０の平均サイズは、微孔質膜層２００へのスクリム層３００の積層後に小さくなり、および格子構造の幅ｗは、微孔質膜層２００へのスクリム層３００の積層後に広くなる。そのようなものとして、スクリム層３００の開口面積率は、積層前のスクリム材料の開口面積率と比べて低下する。様々な実施形態では、積層後のスクリム層３００のスクリム開口は、積層前のスクリム材料の開口よりも少なくとも５％小さくなる。少なくとも１つの実施形態では、積層後のスクリム層３００は、積層前のスクリム材料によって画成されたスクリム開口よりも８％およびさらには１２％小さいスクリム開口３１０を画成する。少なくとも１つの実施形態では、スクリム層３００を形成する少なくともいくつかの材料は、それらの間の接触点において微孔質膜層２００の細孔内に変位される。
広範囲のサイズおよび形状を有する音響ベントアセンブリにおいて、本明細書で開示する技術を使用できる。いくつかの実施形態では、ベントアセンブリにおける微孔質積層体の内側非ボンド領域の面積は、１ｍｍ２〜１０００ｍｍ２に及び得る。１つの特定の実施形態では、ベントアセンブリの内側非ボンド領域は約２０．２ｍｍ２である。
透過損試験によって音響透過性能を予測するために、様々なタイプの微孔質膜積層体の試験が行われた。組み立てられたベントアセンブリの実際の音響透過性能を判断するために、周波数応答／挿入損試験も行われた。透過損試験は、一般に、音響透過性能を予測するために当該技術分野において使用されてきたが、本明細書で実証するように、透過損試験は、標準的なサイズではないおよび／またはＰＴＦＥのみの膜またはファブリックで作製されていない小型の完成部品に対しては、予測値が劣り得る。
膜積層体の透過損
透過損試験は、標準的なサイズの材料のフラットシートの音響インピーダンスを測定するように設計されており、および一般に、音響ベントアセンブリの音響透過を予測するために使用される。透過損試験は、いくつもの微孔質膜で実施され、微孔質膜のうちのいくつかは、本明細書で開示する技術と一致して構築された。３７ｍｍのチューブに装着された直径３７ｍｍの膜サンプルで、ＡＳＴＭ Ｅ２６１１−０９によって確立された試験ガイドラインを使用した。図８は、５００Ｈｚ〜５０００Ｈｚの周波数範囲における、本明細書で開示する技術に一致するＰＴＦＥ膜および２つの膜積層体のグラフによる透過損データを示す。サンプル５はＰＴＦＥ膜積層体であり、ここでは、支持スクリム層は、三糸を有する超軽量の綾織のポリエステル支持スクリム、例えばＤｏｄｅｎｈｏｆｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ（Ｗｅｓｔｌａｋｅ、ＯＨを本拠としている）によって供給されている２０ Ｔｕｌｌｅである（上述の、図６および図７に示すスクリムのような）。サンプルＧはＰＴＦＥ膜積層体であり、ここでは、支持スクリムは、比較的密に織られた高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）およびエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、例えばＤｅｌＳｔａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｍｉｄｄｌｅｔｏｗｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅを本拠としている）からのＸ５４０ＮＡＴ−Ｅ／Ｅ Ｄｅｌｎｅｔ（登録商標）である。図８から分かるように、試験した材料の応答は不規則であり、様々な周波数および周波数範囲においてスパイクおよびハンプ（ｈｕｍｐ）を含む。スパイクおよびハンプは、ベントが特定の周波数の辺りで振動に抵抗していることを示す。この周波数範囲にわたって、ＰＴＦＥは、他の２つの積層体よりも良好な性能を示す。
下記の表１は、明瞭にするために図８のグラフからは省略されたサンプルを含め、試験された材料サンプルのそれぞれの透過損データ、およびサンプルの坪量を示す。膜＃０は対照であり、これは、音響グレードのＰＴＦＥのみの膜である。図９は、材料の坪量と平均透過損との間の関係を示すプロットグラフである。図９は、媒質の坪量が増加するにつれて、透過損も増大することを実証している。
透過損試験は、一般的に、透過損に関して試験されるサンプル膜よりも遥かに小さいとし得る製品形態の音響ベントの音響透過を予測するために使用される。透過損試験の結果は、ベント材料の一般的傾向をある程度反映するものの、データにおけるハンプおよびスパイクは、非常に小さい部品に転換されるときにサンプルがどのように機能し得るかを予測するために、除外される。小さな材料部片は、大きな材料サンプルと同じ動的な音響応答を有しない；むしろ、それらの応答は、遥かに単純である。透過損試験のみを使用して、ＰＴＦＥ積層体の音響性能が、ＰＴＦＥのみの構築物と一致するとは思わない。下記で説明する周波数応答および挿入損の試験を使用して、製品構成における音響ベントの実際の音響性能をより正確に確定することができる。
Ｈ１周波数応答および挿入損の説明
概して、周波数応答は、刺激に応答するシステムまたはデバイスの出力スペクトルの定量測定である。入力と比較した、周波数の関数としての出力の大きさおよび位相の測定である。音響ベントとの関連では、周波数応答関数（ＦＲＦ）は、特定の音響範囲にわたる各周波数における、音響ベントを通過する前の音響波と比較した、音響ベントを通過した音響波の大きさおよび位相の測定である。
上述の透過損とは異なり、周波数応答および挿入損は、その使用構成にある音響ベントに関連付けられた測定であり、これは、音響ベントが、透過損試験において試験され得る標準的なサイズよりも遥かに小さいときに、特に有用であり得る。さらに、周波数応答および挿入損試験は、音響ベントをどのように使用できるかに一致して測定を決定できる。例として、音響ベントは、マイクロフォン応用における性能を判断するためにマイクロフォンベントとして試験され、および音響ベントは、スピーカー応用における性能を判断するためにスピーカーベントとして試験され得る。
マイクロフォンベント試験
対象の音響ベントのＨ１周波数応答関数に関する実験的試験の一例において、ランダムな音響信号、例えばホワイトノイズが、無響試験室内にある拡声器によって生成される。室には２つのマイクロフォンが設置されて、音響信号、基準マイクロフォンおよび出力マイクロフォンを測定する。マイクロフォンのそれぞれは、マイクロフォンの活動領域の上側を覆って設置されたキャップを有し、および出力マイクロフォンのキャップは、キャップに設置された対象の音響ベントを有する。基準マイクロフォンの上側を覆って設置されたキャップには音響ベントがない。そのようなものとして、どの音響ベントも通過しない、基準マイクロフォンによって受信された音響信号は、対象の音響ベントを通過する前の音響信号と等しいと解釈され、従って、処理ソフトウェアによる入力データ、または基準データに指定される。対象の音響ベントを通過した、出力マイクロフォンによって受信される音響信号は、出力データに指定される。その後、２つのマイクロフォンからの音響信号はソフトウェアによって比較されて、スペクトルにわたるＨ１ ＦＲＦを生成する。
図１０は、第１のマイクロフォン８１０の上側を覆って設置された例示的な試験キャップ８００の断面図を示す。キャップ８００によって画成された開口８２２にはＯリングが配置され、キャップ８００と第１のマイクロフォン８１０との間にシールを形成する。この図面には示さないが、開口は、試験中のベントのサイズおよび形状に適合するようにキャップ８００の後壁８２４の軸中心において、機械加工され、ここでは、ベントは、図１〜３を参照して上記で説明したような、電子機器筐体によって画成された開口の上側を覆ってベントが設置される方法と同様に設置される。一般的に、機械加工された開口は、図１〜３を参照して上記で説明したような対象の音響ベントの非ボンド内側領域部分のサイズおよび形状に適合し、および第２のマイクロフォンに関連付けられた第２の試験キャップは、実質的に同一の開口がそこに機械加工されている。
上述の実験的なセットアップと一致して、使用され得る１つの分析システムは、Ｂｒｕｅｅｌ ＆ Ｋｊａｅｒ Ｓｏｕｎｄ ＆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ａ／Ｓに（Ｎａｅｒｕｍ、Ｄｅｎｍａｒｋにある）よるＰＵＬＳＥ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｐｌａｔｆｏｒｍである。スピーカーは、ＰＵＬＳＥ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｐｌａｔｆｏｒｍソフトウェアによって給電されて、ホワイトノイズを生じる。Ｂｒｕｅｅｌ ＆ Ｋｊａｅｒタイプ２６７０のマイクロフォンを、ＰＵＬＳＥ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｐｌａｔｆｏｒｍと一緒に使用して、このテストを実施する。ＰＵＬＳＥ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｐｌａｔｆｏｒｍソフトウェアは、マイクロフォンのデータを５秒間記録し、かつその結果を周波数範囲にわたって平均する。Ｈ１ ＦＲＦ（周波数応答関数）計算方法を使用するＰＵＬＳＥ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｐｌａｔｆｏｒｍソフトウェアによって、基準マイクロフォンからの音響データを、出力マイクロフォンからの音響データと比較し、周波数範囲にわたって間隔をおいてデシベル（ｄＢ）で出力値を提供する。デシベルでの音響ベントに対する周波数応答が低いほど、ベントを通した音の透過は良好になる。
Ｈ１ ＦＲＦの計算は、主に、音響ベントに起因する音響信号の損失を実証する。しかしながら、音響信号の損失のごく一部は、２つのマイクロフォン間の機器の欠陥、それらの位置決め、およびスピーカーによって生成された音場に起因する。そのようなものとして、Ｈ１ ＦＲＦの対照曲線を生成するために対照試験も行うことが望ましいとし得る。そのようなＦＲＦ対照試験は、基準マイクロフォンおよび出力マイクロフォンに関連付けられた各キャップに音響ベントがないことを除いて、対象の音響ベントの試験に関して上述のような同様の試験のセットアップを有する。Ｈ１ ＦＲＦ計算結果は、試験のセットアップにおける欠陥に起因する。そのようなものとして、完璧な試験では、Ｈ１ ＦＲＦは、スペクトルにわたって０ｄＢを生じる。図１１は、上述の試験機器を使用する例示的な対照試験に関連付けられた結果を示す。
挿入損を計算するために、対照のＨ１ ＦＲＦの結果は、以下の式：
ＩＬ（ｆ）＝Ｈ１ｖｅｎｔ（ｆ）−Ｈ１ｃｏｎｔｒｏｌ（ｆ）
（式中、ＩＬ（ｆ）は、挿入損であり；Ｈ１ｖｅｎｔ（ｆ）は、対象の音響ベントに対するＨ１ ＦＲＦであり；およびＨ１ｃｏｎｔｒｏｌ（ｆ）は、上述の対照のセットアップに対するＨ１ ＦＲＦである）
によって、試験Ｈ１ ＦＲＦの計算結果を調整する。
当業者には、完璧なまたはほぼ完璧な実験的なセットアップでは、挿入損は、対象の音響ベントに対するＨ１ ＦＲＦと数値的に等価であるか、またはほぼ等価であることが認識される。しかし実際には、機器の品質は様々であり得るため、音響信号に対する構成要素の影響を判断するときに、挿入損を使用することは普通である。この特定の試験手順では、挿入損は、出力信号マイクロフォンを覆う音響ベントを備えるマイクロフォンと、それを備えないマイクロフォンとのＦＲＦの比較である。
認識されるように、挿入損の結果は、実際は複雑であり得る。同一の方法で試験された２つの異なる材料の結果を比較しようとするとき、特定の対象の周波数範囲にわたって、ｄＢで平均挿入損を計算することが有用であり得る。これは、平均挿入損と呼ばれる。この計算の式を以下に与える：
（式中、ＩＬ（ｆ）は、所与の周波数ｆでの挿入損関数の値であり、および周波数範囲は、５００Ｈｚ〜５０００Ｈｚである）。いずれの材料の周波数範囲（ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ）での平均挿入損が望まれる場合、当業者によって認識されるように、周波数範囲にわたる積分が計算され、その後、その範囲の最大周波数と最小周波数との差で割る。
マイクロフォンベントアセンブリの挿入損試験 − 膜の比較
本明細書で開示する技術と一致して構築されたいくつかのマイクロフォンベントアセンブリを含む、異なる微孔質膜を有する様々なマイクロフォンベントアセンブリを、挿入損に関して試験した。マイクロフォンベントアセンブリで試験された微孔質膜は、上述の透過損試験を受けたものと一致した。
ベントアセンブリは、図１２〜１３に示す例示的なベントアセンブリと一致して構築され、図１３は、図１２に示した構成要素の断面図である。各ベントアセンブリ４００は、長さ１０．５８ｍｍ、幅５．９ｍｍの卵形を有するＰＴＦＥ膜または膜積層体４１０と、内側非ボンド領域４６０を取り囲む、幅１．５ｍｍを有する周囲ボンド領域４２０とを有した。周囲ボンド領域４２０は、膜４１０の一方の側面上の発泡積層体の片面接着剤４３０に、および膜４１０の反対側の他方の側面上のポリエステルフィルムの両面接着剤４４０に接着された。ポリエステルフィルム両面接着剤４４０は感圧接着剤であった。製造の結果、様々な実施形態では、ポリエステルフィルム両面接着剤４４０のそうでなければ露出した外側接着面４４２は、連続的な剥離ライナーに結合され、そこから、使用するために取り除かれ得る。そのような連続的な剥離ライナーはまた、複数の実質的に同一のベントアセンブリに結合され得る。代替的な実施形態では、発泡積層体は、両面接着剤であり、ここでは、発泡積層体の両面接着剤のそうでなければ露出した接着面は、剥離ライナーに結合される。
図１０を参照して上述したような２つの試験キャップは、ベントアセンブリ４００の内側非ボンド内側領域４６０のサイズおよび形状に適合する開口を画成するように機械加工された。感圧両面接着剤４４０は、機械加工された開口の周りで試験キャップの一方に結合され、内側非ボンド領域４６０が、機械加工された開口と位置合わせされるようにした。
ベントアセンブリ４００は、上述の周波数応答／挿入損試験方法に従って試験した。下記の表２は、５００〜５０００Ｈｚの周波数範囲における坪量と平均挿入損との間の比較を示し、これについて、図１４に示すグラフにプロットする。図１４によって証明されているように、音響膜／膜積層体の坪量とその挿入損との間には弱い相関関係があるように見え、坪量は、必ずしも音響ベントの実際の音響性能の強力な予測因子ではないことを示す。
マイクロフォンベントアセンブリの挿入損試験 − サイズの比較
挿入損に関して試験したベントアセンブリのサイズは、性能に対して有意な結果を有した。ＰＴＦＥのみの膜を有するマイクロフォンベントアセンブリ、およびＰＴＦＥ膜積層体（ポリエステルスクリムを備える）を有するマイクロフォンベントアセンブリは、音響透過に対する内側非ボンド領域のサイズの影響を比較するために試験された。「５」に関連したデータは、上述のサンプル５と一致し、および膜「０」に関連したデータは、同様に上述した対照の音響グレードのＰＴＦＥのみの膜である。図１５に、グラフによる結果を示し、および内側非ボンド領域のサイズと比較した平均挿入損の結果を、下記の表３に報告し、これについても図１６にプロットした。証明されているように、非ボンド領域のサイズが小さくなるにつれて、材料の挿入損はかなり増加する。
証明されているように、マイクロフォンベントにおける微孔質積層体の音響透過は、複雑な組の特徴に依存し、かつ、坪量と強く相関するように見える透過損試験と比較すると、坪量との高い相関関係を示さない。透過損試験は、標準的なサイズにおいて実施されるため、遥かに小さいベントアセンブリの音響透過を予測するための透過損データは推定である。上述の透過損データは、透過損試験がＰＴＦＥのみの相対的な音響透過を正確に予測し得ることを実証するが、支持スクリムを備える微孔質膜積層体の音響透過は、正確には予測できない。
スピーカーベント試験
上述の通り、周波数応答および挿入損は、音響ベントを使用する方法と一致する性能を反映し得る。上述の実験的なセットアップおよび結果は、マイクロフォンを覆う音響ベントと特に関係したが、試験は、スピーカーを覆う音響ベントに対しても実施された。スピーカーを覆う音響ベントは、マイクロフォンを覆う音響ベントとは異なる条件を受ける。例えば、スピーカーを覆う音響ベントは、マイクロフォンを覆う音響ベントよりも遥かに高いエネルギーを受け得る。そのようなものとして、周波数応答および挿入損の測定値は、どのように音響ベントを使用するかに依存して、異なると予測される。
上述のマイクロフォンベントの周波数応答および挿入損試験などでいくつかの同様の機器が使用されたが、試験のセットアップは修正された。スピーカーベント試験では、音響ベントは、スピーカーのすぐ隣に位置決めされた。マイクロフォンベントの試験に使用された６インチの拡声器は、携帯電話などの個人用電子デバイスでの小型スピーカーのサイズに対応する小型スピーカーによって置き換えられて、試験のセットアップを、どのようにスピーカーベントで使用されたかと一致させた。スピーカーの上側を覆ってスピーカープレートが配置され、スピーカープレートは、スピーカーのサイズに適合するように機械加工された開口を有した。試験では、スピーカー、およびスピーカープレートの機械加工された開口は、長さ約７．５ｍｍおよび幅約３ｍｍの卵形であった。
スピーカーベントとして試験した各音響ベントは、上述の（および図１２に示すような）実施形態と一致し、かつ上述の試験キャップの上側を覆って音響ベントを位置決めした方法と同様に、スピーカープレートの開口の上側を覆って配置された。そのようなものとして、音響ベントは、スピーカーから約１．０ｍｍ離れて位置決めされた。試験のセットアップでは、約１．０ｃｍ離れてスピーカーに直接対面して位置決めされた単一のマイクロフォンが使用された。スピーカーおよびマイクロフォンは、無響試験室内の剛体の支持構造に別々に装着される。
収集された測定値は、使用された具体的な機器および設定に大きく依存し得ることに留意されたい。そのようなものとして、本明細書のために、スピーカーベントの挿入損は、本明細書で明記する試験プロトコルによって決定される。本明細書で説明する試験に関し、Ｋｎｏｗｌｅｓ ２４０３ ２６０ ０００４１（４．８×１０×２．２ｍｍ）スピーカーを使用した。使用したマイクロフォンは、Ｂｒｕｅｅｌ ＆ Ｋｊａｅｒモデル２２３８−Ｂ Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ａｎｄ Ｓｏｕｎｄ Ｌｅｖｅｌ Ｍｅｔｅｒであった。使用した分析システムは、Ａｒｔａｌａｂｓ（Ｋａｓｔｅｌ Ｌｕｋｓｉｃ、Ｃｒｏａｔｉａにある）によるＡｕｄｉｏ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＡＲＴＡ）Ｓｏｆｔｗａｒｅであり、かつ、行われた試験は、ＦＲ２試験であった。スピーカーは、ＡＲＴＡソフトウェアによって給電されて、ホワイトノイズをもたらし、かつ音量は、スピーカーベントが無くても、マイクロフォンがスピーカーから平均８９ｄＢ（Ａ）を記録するように、設定された。ＡＲＴＡソフトウェアは、マイクロフォンのデータを記録し、かつ周波数範囲にわたって結果を平均する。
試験を完了するために、スピーカーにもたらされるパワーが同じ量のままでデータが２回：一回は、入力データ、または基準データと指定される、スピーカープレートに位置決めされる音響ベントがない状態、および一回は、出力データと指定される、スピーカープレートに対象の音響ベントが配置されている状態で、収集されることを除いて、マイクロフォンベント試験に関して上述したようなものと同様にデータは収集され、かつ処理される。入力データおよび出力データは比較されて、スペクトルにわたって周波数応答を生成する。入力データおよび出力データは、異なる試験で収集され、かつ音響ベントの周波数応答は、入力データと出力データとの比較であるため、試験のセットアップの欠陥を説明するためにＨ１ ＦＲＦ対照曲線（上述のマイクロフォンベント試験を参照）は必要ではない。そのようなものとして、この試験におけるスピーカーベントの挿入損は、スピーカーベントの周波数応答と等しい。
図１７は、周波数範囲３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚにわたって、本明細書で開示する技術に一致する積層体を有するスピーカーベントに関する平均挿入損試験の結果を、伝統的な膜積層体およびＰＴＦＥのみの膜と比較して示す。ベントアセンブリは、図１２〜１３に示しかつ上述した例示的なベントアセンブリと一致して構築された。「伝統的な積層体１」は、ＰＴＦＥ膜にグラビア積層された不織ポリエチレンテレフタレート層（ＰＥＴ）である。「伝統的な積層体２」は、ＰＴＦＥ膜にヒートラミネーションされた不織ＰＥＴ層である。「ベースＰＴＦＥ」は、白色の微孔質ＰＴＦＥ膜であり、および「黒色ＰＴＦＥ」は、同時係属中の米国特許出願第１３／８３９，０４６号明細書（上述）に開示されている技術に一致して、色が黒色になるように処理されたＰＴＦＥ膜である。「音響積層体」は、本明細書で開示する技術に一致する微孔質膜積層体であり、ここでは、スクリム層は、前述の２０ Ｔｕｌｌｅスクリムであり、これは、ベースＰＴＦＥ膜層にヒートラミネーションされ、かつプレス加工されている。「黒色音響積層体」は、本明細書で開示する技術と一致する微孔質膜積層体であり、ここでは、スクリム層は、「黒色ＰＴＦＥ」と一致する黒色ＰＴＦＥ膜層にヒートラミネーションされ、かつプレス加工されている２０ Ｔｕｌｌｅスクリムである。
図１７は、伝統的な積層体と比較して、本明細書で開示された微孔質膜積層体を有するスピーカーベントの音響透過が改善されたこと、およびＰＴＦＥのみの膜と比較して、本明細書で開示された微孔質膜積層体の音響透過がわずかに低下したことを実証する。下記の表４は、図１７に示すような、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたる膜のそれぞれに関する平均挿入損を示す。
本明細書で開示する技術と一致する微孔質膜積層体のいくつかは、スピーカーベントアセンブリにおいて使用するのに特に好適であるが、微孔質膜積層体のいくつかの他の実施形態は、マイクロフォンベントアセンブリで使用するのに特に好適である。本明細書で開示する技術と一致する微孔質膜積層体を有する音響ベントアセンブリは、一般的に、微孔質膜自体のみを組み込む音響ベントアセンブリと比較して、平均挿入損が増加する。いくつかの実施形態では、微孔質膜を有する音響ベントアセンブリの平均挿入損は、ＰＴＦＥのみの膜を有するベントアセンブリの平均挿入損の少なくとも２倍とし得る。しかしながら、多くの実装例では、挿入損の増加は、他の改善とバランスが取られるとき、許容可能である。例えば、本明細書で開示する技術と一致するベントアセンブリは、高調波歪の低下、および取り扱い性および強度の向上など、ＰＴＦＥのみのベントアセンブリに勝るいくつもの利点を有する。
図１８は、ＰＴＦＥのみの膜、およびＰＴＦＥ膜にヒートラミネーションされた不織ＰＥＴである伝統的な積層体と比較した、本明細書で開示する技術に一致する黒色音響膜積層体（上述）に関する全高調波歪を示す。図１８は、ＰＴＦＥのみの膜と比較した、音響膜積層体の全高調波歪の低下を実証する。上述のスピーカーベント挿入損の測定と同様に、全高調波歪は、使用される特定の試験のセットアップに依存する。そのようなものとして、本開示の目的のために、全高調波歪は、本明細書で明記された試験プロトコルによって規定される。
全高調波歪は、上述のスピーカーベント挿入損試験と一致する試験のセットアップおよび構成要素を使用して、Ａｒｔａｌａｂｓ（Ｋａｓｔｅｌ Ｌｕｋｓｉｃ、Ｃｒｏａｔｉａにある）によるＳＴＥＰＳソフトウェアを使用して決定された。全高調波歪に関するデータは、周波数範囲を通して１度に１つの周波数について行うことによって、収集された。全高調波歪は、高調波周波数（第２、第３、第４・・・）の全ての総パワーを、基本周波数のパワーと比較することによって計算された、すなわち、全高調波歪＝（Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４・・・Ｐ∞）／Ｐ１。スピーカーの全高調波歪は、基準としてベント無しで測定された。スピーカーの音量は、スピーカーベントが無くても、マイクロフォンがスピーカーから１０００Ｈｚで８０ｄＢを記録するように、設定された。
図１９は、２つの微孔質膜積層体（一方は本明細書で開示する技術と一致する）の破裂強度と比較した、ＰＴＦＥのみの膜の破裂強度のグラフである。破裂強度は、ＴＡＰＰＩ Ｔ４０３規格と一致して決定された。膜積層体のそれぞれは、上述のようなＴｕｌｌｅ ２０スクリムで作製され、ＰＴＦＥ膜に積層された。両積層体は、ニップローラーを通過することによって５５０°Ｆで積層されたが、現在の技術と一致する「強いボンド（ｈｅａｖｙ ｂｏｎｄ）」の積層体は、４ｆｔ／分の速度でニップローラーを通過し、かつＰＴＦＥ表面とほぼ同一平面となるようにプレスされた。他方では、「弱いボンド（ｌｉｇｈｔ ｂｏｎｄ）」の積層体は、あまり圧力がかけられずに、１５フィート／分でニップローラーを通過したため、スクリムは、平らにされるのではなく、単にＰＴＦＥ膜に結合された表面である。図１９において証明されているように、本明細書で開示する技術と一致する微孔質膜積層体は、ＰＴＦＥのみの膜よりも強度が高いこと、および弱いボンドの積層体よりも強度が劣ることを実証した。
本明細書および添付の特許請求の範囲では、語句「構成された」は、特定のタスクを実行するまたは特定の構成を採用するように構築または構成されるシステム、装置、または他の構造を説明することにも留意されたい。語句「構成された」は、他の同様の語句、例えば「配置された」、「配置されかつ構成された」、「構築されかつ配置された」、「構築された」、「製造されかつ配置された」などと同じ意味で使用され得る。
本明細書における全ての出版物および特許出願は、本発明が関係する当業者のレベルを示すものである。本明細書の全ての出版物および特許出願は、それぞれの個々の出版物または特許出願が参照することにより具体的かつ個別に示された場合と同じ程度で、本書に参照することにより援用される。
本出願は、本主題の改作物または変形例を網羅するものとする。上記の説明は、例示のためのものであり、限定するものではないことを理解されたい。

Claims (64)

  1. 平均細孔径０．０５μｍ〜２μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜；および
    厚さ１０μｍ〜６０μｍの音響膜積層体を形成するために、前記ＰＴＦＥ膜に積層されたスクリム層であって、０．２０ｍｍ２〜５．０ｍｍ２の平均スクリム開口を画成するスクリム層
    を含む音響膜積層体であって、
    前記音響膜積層体は、周波数範囲３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚにおいて、前記ＰＴＦＥ膜単独と比較して平均挿入損が増加し、前記音響膜積層体は、前記ＰＴＦＥ膜単独に対して全高調波歪が低下し、および前記音響膜積層体の水の侵入時の圧力は、前記ＰＴＦＥ膜と実質的に等しい、音響膜積層体。
  2. 前記音響積層体の前記厚さが、積層前の前記スクリム層と積層前のＰＴＦＥ膜の厚さの和の３０％未満である、請求項１および請求項３〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  3. 前記スクリム層の坪量が１００ｇ／ｍ２未満である、請求項１または２および請求項４〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  4. 前記スクリム層の坪量が７０ｇ／ｍ２未満である、請求項１〜３および請求項５〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  5. 前記スクリム層の坪量が４０ｇ／ｍ２未満である、請求項１〜４および請求項６〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  6. 前記スクリム層の開口面積率が３０％〜６０％である、請求項１〜５および請求項７〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  7. 前記スクリム層が前記膜に熱的に積層されている、請求項１〜６および請求項８〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  8. 前記スクリム層が前記膜に超音波積層されている、請求項１〜７および請求項９〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  9. 前記スクリム層が、接着剤によって前記膜に積層されている、請求項１〜８および請求項１０〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  10. 前記積層されたスクリム層のスクリム開口は、積層されていないスクリム層よりも少なくとも５％小さい、請求項１〜９および請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  11. 前記スクリム層および前記ＰＴＦＥは、感圧接着積層体に対して密封でき、１メートルの水に３０分間沈められるときに、前記音響膜積層体と前記接着積層体との間を水が通過するのを防止する水密シールを形成する、請求項１〜１０および請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  12. 前記スクリム層が、３ｍｍ２未満の平均スクリム開口を画成する、請求項１〜１１および請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  13. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるとき、３ｄＢ〜２０ｄＢを示す、請求項１〜１２および請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  14. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるとき、７ｄＢ〜１７ｄＢを示す、請求項１〜１３および請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  15. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるとき、スピーカーベントとして１０〜１６ｄＢを示す、請求項１〜１４および請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  16. 前記音響膜積層体の前記水の侵入時の圧力が３ｐｓｉを上回る、請求項１〜１５および請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  17. 前記音響膜積層体の前記水の侵入時の圧力が４ｐｓｉを上回る、請求項１〜１６および請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  18. 前記ＰＴＦＥ層が複合材である、請求項１〜１７および請求項１９または２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  19. 前記ＰＴＦＥ層の色が黒色である、請求項１〜１８および請求項２０のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  20. 前記膜積層体が疎油性である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の音響膜積層体。
  21. 水の侵入時の特定の圧力および５μｍ〜９０μｍの厚さを有するＰＴＦＥ膜を提供するステップ；および
    前記ＰＴＦＥ膜にスクリム層を積層して、電子機器カバーにおいて使用するための音響積層体を形成するステップ
    を含む、音響ベントアセンブリの製造方法であって、
    前記音響積層体の水の侵入時の圧力は、前記ＰＴＦＥ膜単独の水の侵入時の圧力と等しく、前記音響積層体の厚さは、積層前の前記スクリム層とＰＴＦＥ膜の総厚の３０％未満である、方法。
  22. 前記スクリム層が、積層前、０．２５ｍｍ２〜５ｍｍ２の平均的な開口を有している、請求項２１および請求項２３〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  23. 前記ＰＴＦＥ膜への前記スクリム層の積層がヒートラミネーションを含む、請求項２１または２２および請求項２４〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  24. 前記スクリム層の積層が超音波積層を含む、請求項２１〜２３および請求項２５〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  25. 前記スクリム層の積層が接着積層を含む、請求項２１〜２４および請求項２６〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  26. 前記スクリム層の積層が、前記スクリム層を平坦にする、請求項２１〜２５および請求項２７〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  27. 前記スクリム層の積層が、前記スクリム層の前記開口面積の減少を生じる、請求項２１〜２６および請求項２８〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  28. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるときに、３ｄＢ〜２０ｄＢを示す、請求項２１〜２７および請求項２９〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  29. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるときに、７ｄＢ〜１７ｄＢを示す、請求項２１〜２８および請求項３０〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  30. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるときに、１０ｄＢ〜１６ｄＢを示す、請求項２１〜２９および請求項３１〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  31. 前記音響積層体の全高調波歪が、前記ＰＴＦＥ膜単独に対して低下する、請求項２１〜３０および請求項３２〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  32. さらに、前記スクリム層および前記ＰＴＦＥ膜に第１の接着剤を適用して、前記第１の接着剤と前記音響積層体との間に水密シールを形成し、かつ前記音響積層体の少なくとも１つの非ボンド領域を画成することを含む、請求項２１〜３１および請求項３３〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  33. さらに、前記音響積層体に、前記第１の接着剤とは反対側で第２の接着剤を適用して、前記第２の接着剤と前記音響積層体との間に水密シールを形成することを含み、前記第１の接着剤および前記第２の接着剤は、協働して、前記音響積層体の前記少なくとも１つの非ボンド領域を画成する、請求項２１〜３２および請求項３４〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  34. 前記音響積層体の水の侵入時の圧力が３ｐｓｉを上回る、請求項２１〜３３および請求項３５〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  35. 前記音響積層体の前記水の侵入時の圧力が４ｐｓｉを上回る、請求項２１〜３４および請求項３６〜３８のいずれか１項に記載の方法。
  36. 前記ＰＴＦＥ膜が複合材である、請求項２１〜３５および請求項３７または３８のいずれか１項に記載の方法。
  37. 前記ＰＴＦＥ膜が黒色である、請求項２１〜３６および請求項３８のいずれか１項に記載の方法。
  38. 前記膜積層体が疎油性である、請求項２１〜３７のいずれか１項に記載の方法。
  39. 第１の側面および第２の側面を有するＰＴＦＥ膜；
    前記ＰＴＦＥ膜の前記第１の側面に積層されたスクリム層であって、外周を有しかつ約３ｐｓｉの水の侵入時の最小圧力を有する音響膜積層体を形成する、スクリム層；
    前記積層体膜の周囲領域において、前記ＰＴＦＥ膜の前記第１の側面および前記スクリム層に結合された第１の接着剤であって、前記第１の接着剤は、１メートルの水に３０分間沈められるときに、水が前記ＰＴＦＥ膜と前記スクリム層との間を通過するのを防止する水密シールを確立する、第１の接着剤；および
    前記積層体膜の前記周囲領域において、前記ＰＴＦＥ膜の前記第２の側面に結合された第２の接着剤であって、前記第２の接着剤は、前記積層体膜と水密シールを確立し、前記第１の接着剤および前記第２の接着剤は、協働して、前記積層体膜の非ボンド領域を画成し、および前記音響ベントの前記全高調波歪は、前記ＰＴＦＥ膜単独を下回る、第２の接着剤
    を含む、音響ベント。
  40. 前記スクリム層の前記非ボンド領域が少なくとも２．５のスクリム開口を画成する、請求項３９および請求項４１〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  41. 前記スクリム層が、前記ＰＴＦＥ膜と実質的に同一の広がりを持つ、請求項３９または４０および請求項４２〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  42. 前記スクリム層の坪量が１００ｇ／ｍ２未満である、請求項３９〜４１および請求項４３〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  43. 前記スクリム層の坪量が７０ｇ／ｍ２未満である、請求項３９〜４２および請求項４４〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  44. 前記スクリム層の坪量が４０ｇ／ｍ２未満である、請求項３９〜４３および請求項４５〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  45. 前記スクリム層の開口面積率が３０％〜６０％である、請求項３９〜４４および請求項４６〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  46. 前記スクリム層が前記膜に熱的に積層される、請求項３９〜４５および請求項４７〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  47. 前記スクリム層が前記膜に超音波積層される、請求項３９〜４６および請求項４８〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  48. 前記スクリム層が、接着剤によって前記膜に積層される、請求項３９〜４７および請求項４９〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  49. 前記積層されたスクリム層のスクリム開口が、前記積層されていないスクリム層よりも少なくとも５％小さい、請求項３９〜４８および請求項５０〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  50. 前記スクリム層および前記ＰＴＦＥが、感圧接着積層体に対して密封できて、水密シールを形成し、これにより、１メートルの水に３０分間沈められるときに、前記音響膜積層体と前記接着積層体との間を水が通過するのを防止する、請求項３９〜４９および請求項５１〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  51. 前記スクリム層が、３ｍｍ２未満の平均スクリム開口を画成する、請求項３９〜５０および請求項５２〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  52. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるときに、３ｄＢ〜２０ｄＢを示す、請求項３９〜５１および請求項５３〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  53. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるときに、７ｄＢ〜１７ｄＢを示す、請求項３９〜５２および請求項５４〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  54. 前記音響積層体の平均的なスピーカーベントの挿入損が、３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数範囲にわたって約２０．２ｍｍ２の非ボンド領域の真上で測定されるときに、１０〜１６ｄＢを示す、請求項３９〜５３および請求項５５〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  55. 前記音響膜積層体の前記水の侵入時の圧力が３ｐｓｉを上回る、請求項３９〜５４および請求項５６〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  56. 前記音響膜積層体の前記水の侵入時の圧力が４ｐｓｉを上回る、請求項３９〜５５および請求項５７〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  57. 前記第１の接着剤および前記第２の接着剤が、異なる形状の外周を有する、請求項３９〜５６および請求項５８〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  58. 前記第１の接着剤および前記第２の接着剤が、協働して、前記積層体膜の２つ以上の非ボンド領域を画成する、請求項３９〜５７および請求項５９〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  59. 前記第１の接着剤および前記第２の接着剤が、前記積層体膜の前記非ボンド領域から前記積層体膜の前記外周まで延在する、請求項３９〜５８および請求項６０〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  60. 第１の接着剤および前記第２の接着剤の一方が、前記積層体膜の前記外周を越えて延在して、タブを画成する、請求項３９〜５９および請求項６１〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  61. 前記積層体膜の前記外周が、前記第１の接着剤および前記第２の接着剤を越えて延在する、請求項３９〜６０および請求項６２〜６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  62. 前記ＰＴＦＥ膜が複合材である、請求項３９〜６１および請求項６３または６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  63. 前記ＰＴＦＥ膜が黒色である、請求項３９〜６２および請求項６４のいずれか１項に記載の音響ベント。
  64. 前記膜積層体が疎油性である、請求項３９〜６３のいずれか１項に記載の音響ベント。
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