JP2022184936A - 収縮膜材料を含む音響保護カバー組立体 - Google Patents
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Abstract
【課題】収縮膜材料を含む音声透過性カバー及び音響保護カバー組立体を提供する。【解決手段】音響保護カバー組立体１００は、ハウジング１０６と、ハウジング１０６に設けられた開口１１６と、開口経路１１６によって画定される音響経路１１２と、音響経路１１２を横切る収縮膜材料１２０と、を含む。収縮膜材料は、蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有していいる。音声透過性膜は、１ｋＨｚで６ｄＢ未満の音響挿入損失と、耐水浸透性、例えば少なくとも９．８ｋＰａの水侵入圧力（ＷＥＰ）と、を有する。【選択図】図１
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関連出願の相互参照
本出願は２０１６年１０月２１日付けで出願された米国仮出願第６２／４１１，４７０号の優先権を主張する。その全開示内容はあらゆる目的でその全体を参照することにより本明細書中に援用される。
本出願は２０１６年１０月２１日付けで出願された米国仮出願第６２／４１１，４７０号の優先権を主張する。その全開示内容はあらゆる目的でその全体を参照することにより本明細書中に援用される。
本開示は概して音響膜に関する。より具体的に言えば、本開示は、収縮膜材料を含む保護カバー組立体に関し、しかしながら、これに制限されるものではない。
音響デバイスの鋭敏な構成部分を環境条件から保護するために、音響カバー技術が数多くの用途及び環境において利用されている。種々の音響デバイス構成部分は、デブリ、水、又は外部環境からの他の汚染物質と接触していないときに最良に動作する。具体的には、音響トランスデューサ（例えばマイクロフォン、スピーカー）はファウリングに対して鋭敏なことがある。このような理由から、音響デバイスの作業部分を音響カバーで包囲することがしばしば必要である。
公知の保護音響カバーは無孔質フィルム及び多孔質膜、例えば延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む。保護音響カバーは米国特許第６，５１２，８３４号明細書、及び米国特許第５，８２８，０１２号明細書にも記載されている。保護カバーは音響を２つの方法で透過することができる。第一は、音波がカバーを通るのを可能にすることによる方法であり、このようなカバーは抵抗保護カバーとして知られている。第二は、振動して音波を形成することによる方法であり、このようなカバーは振動音響的、又は反応性保護カバーとして知られている。
特開２０１５－１４２２８２号公報には、防水音声伝達可能フィルムを備えた防水構成部分が開示されている。防水音声伝達可能フィルムの少なくとも一方の側の表面に支持層が接着されている。支持層は、損失弾性が１．０×１０７Ｐａ未満のポリオレフィン系樹脂発泡体である。
米国特許第６，１８８，７７３号明細書に開示された防水型マイクロフォンは、受音開口部分を有するユニット収容チャンバと、ユニット収容チャンバ内に収容されたマイクユニットと、受音開口部分上に気密に取り付けられた防水膜とを備えたマイクケーシングを含む。
米国特許出願公開第２０１４／０２７０２７３号明細書には、ＭＥＭＳマイクロフォンの低周波応答を制御し調節するシステム及び方法が開示されている。ＭＥＭＳマイクロフォンは膜と複数の通気孔とを含んでいる。膜は、膜上に作用する音響圧力が膜を運動させるように形成されている。
米国特許出願公開第２０１５／０１６３５７２号明細書には、音響膜と少なくとも１つの圧力ベントとを含むスピーカー又はマイクロフォンモジュールが開示されている。
存在する継続的な問題は、数多くの音響カバー膜がいくつかの環境には適さないことが判っていることである。例えば、水浸透に抗する音響保護組立体内の膜のレジリエンスが増大すると、音声を適切に伝達する組立体の能力が低下することがある。
本発明の一実施態様によれば、音響デバイスのための保護カバー組立体が開示されている。保護カバー組立体は、当該ハウジングの外部と当該ハウジング内の音響キャビティとの間を音波が通るようにするための開口を有するハウジングと、音響キャビティとハウジングの外部とを分離する、ハウジングに結合された音声透過性膜とを含む。音声透過性膜は、１ｋＨｚで６ｄＢ未満の音響挿入損失と、耐水浸透性、例えば少なくとも９．８ｋＰａの水侵入圧力（ＷＥＰ）とを有する。ある特定の実施態様では、音声透過性膜のＡＴＥＱ空気流量は膜の作業面積２．０ｃｍ２当たり少なくとも１０Ｌ／ｈｒであってよい。
種々の実施態様において、保護カバー組立体の音声透過性膜は、延伸フルオロポリマー膜を含む。いくつかの具体的な実施態様では、音声透過性膜はｅＰＴＦＥ膜又はｅＰＴＦＥ複合材料である。音声透過性膜が収縮（すなわち熱的な収縮（thermal retraction））によって形成される場合、収縮膜材料から形成された音声透過性膜は、関連する前駆体膜の７５％未満の面積比を有してよい。
少なくとも１つの実施態様では、音響デバイスのための音声透過性保護カバーが開示されている。音声透過性カバーは、蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有することができる。いくつかの事例では、音声透過性膜の内径は１．６ｍｍ以上であってよい。いくつかの実施態様では、音声透過性膜は１．６ｍｍ未満、例えば１．５ｍｍ未満、例えば１．２５ｍｍ未満、例えば１ｍｍ未満であってよく、又はそれよりも小さくてよい。いくつかの実施態様では、音声透過性膜の音響挿入損失は、例えば１ｋＨｚで６ｄＢ未満、１ｋＨｚで５ｄＢ未満、１ｋＨｚで４ｄＢ未満、１ｋＨｚで３ｄＢ未満、又は１ｋＨｚで１ｄＢ未満であってよい。種々の実施態様では、音声透過性膜のＡＴＥＱ空気流量は、２．０ｃｍ２当たり少なくとも１０Ｌ／ｈｒであってよい。いくつかの実施態様では、音声透過性カバーは延伸フルオロポリマー膜である。延伸フルオロポリマー膜の音響挿入損失は１ｋＨｚで４ｄＢ未満、１ｋＨｚで３ｄＢ未満、又は１ｋＨｚで１ｄＢ未満であってよい。
音声透過性カバーは延伸フルオロポリマー膜を含むことができる。膜は、いくつかの実施態様によれば、６ｇ／ｍ２以上の面密度と、１５μｍ未満の厚さとを有することができる。音声透過性カバーは、７ｇ／ｍ２以上の面密度と、１５μｍ未満の厚さとを有することができる。延伸フルオロポリマー膜のＡＴＥＱ空気流量は、２．０ｃｍ２当たり少なくとも１５Ｌ／ｈｒであってよい。ある特定の実施態様では、膜は、少なくとも９．８ｋＰａの圧力まで非透水性であってよい。
少なくとも１つの実施態様の場合、収縮膜材料を含む、音響デバイスのための音声透過性膜が開示されている。収縮膜材料は、１ｋＨｚで５ｄＢ未満の音響挿入損失を有することができ、また少なくとも９．８ｋＰａのＷＥＰを有することができる。いくつかの実施態様では収縮膜材料のＡＴＥＱ空気流量は２．０ｃｍ２当たり少なくとも１０Ｌ／ｈｒであってよい。ある特定の実施態様では、収縮膜材料は、前駆体膜の初期面積に対して０．７５：１未満（すなわち７５％未満）の面積比を有することができる。収縮膜材料は熱的に収縮させることができる。いくつかの他の実施態様では、収縮膜材料は溶媒で収縮することができる。
いくつかの実施態様の場合、収縮膜材料は、少なくとも６．９ｇ／ｍ２の面積当たりの質量と、１６μｍ未満の厚さとを有している。収縮膜材料は、通気性且つ非透水性であってよい。例えば収縮膜材料は、少なくとも９．８ｋＰａの圧力まで非透水性であってよい。
これらのそしてその他の実施態様を、数多くのこれらの利点及び特徴とともに、下記説明及び添付の図面との関連において詳述する。
添付の非制限的な図面を見れば、本発明をよりよく理解することができる。
本明細書中に記載された種々の実施態様は、音響デバイスのための音響保護カバー組立体に関する。具体的には、本明細書中のいくつかの実施態様は、収縮音響膜に関する。収縮音響膜は、蛇状フィブリルを含む膜材料を含む。
音響保護カバー組立体は、湿分及び水の侵入からの保護を可能にする収縮音響膜を含む。一実施態様の場合、音響カバーは、高浸漬用途のための収縮膜材料を含む。膜は耐湿性を提供し、外部環境からの潜在的損傷から音響デバイスを保護するので有利である。本明細書中に記載された音声透過性膜を有する組立体は、収縮膜材料を採用しない従来の組立体と比較して、同等又は改善された保護特性を維持しつつ、音声伝達時の改善された性能を有する。
保護カバー組立体
図１は、実施態様に基づく、音響デバイス１０２のための保護カバー組立体１００を示す断面図である。音響デバイス１０２は、例えばトランスデューサ１０４で音波を発生させ且つ／又は受容するための電子デバイスであってよい。トランスデューサ１０４に隣接する音響キャビティ１１４は、トランスデューサへ又はトランスデューサから音波を通す。いくつかの実施態様の場合、トランスデューサ１０４はマイクロフォン又は他のセンサ、スピーカー、圧力センサ、又は他の同等のタイプのセンサであってよい。いくつかの実施態様では、トランスデューサ１０４はマイクロ電気機械（ＭＥＭｓ）デバイス、例えばマイクロフォン、音響センサ、又は音響スピーカーであってよい。音響デバイス１０２は、電子回路ボード、例えばトランスデューサ１０４を上に含むフレックス回路であってよい。いくつかの実施態様では、音響デバイス１０２は、ポータブル電子デバイス、例えば携帯電話機、スマートフォン、タブレット、ポータブルマイクロフォン、ハンドヘルド式コンピュータデバイス、又は他の同等のデバイスのための検知モジュール又は制御回路であってよい。
音響デバイス１０２はハウジング１０６によって少なくとも部分的に包囲されている。ハウジングは外部環境１０８から音響デバイス１０２を保護する。そして音響デバイス１０２は少なくとも部分的にシールされ、且つ／又は防水性であってよい。ハウジング１０６はプラスチック又は金属のケースであってよい。ハウジング１０６は、音響デバイス１０２を少なくとも部分的に取り囲む内部環境１１０を含有している。
ハウジング１０６の開口１１６によって、音響経路１１２が部分的に画定されている。図１に単一の開口が示されてはいるが、他の実施態様において、ハウジングに複数の開口が設けられていてもよい。これら複数の開口はまとめて１つの音響経路を画定するか、又は個別の音響経路を画定する。ハウジング１０６の開口１１６は、ハウジング１０６の外部１０８とハウジング内の音響キャビティ１１４との間を音波が通るようにするために存在する。一実施態様では、音響経路１１２は、音声を検出するときに、圧力波、すなわち音波がハウジング１０６の外部から音響デバイス１０２のトランスデューサ１０４へ伝搬するのを可能にするように配置されている。同様に、他の実施態様では、音響経路１１２は、音響デバイス１０２によって生成された圧力波が、ハウジング１０６の外部へ向かって伝搬するのを可能にするように配置されている。音響経路１１２は、収縮膜材料１２０によって横切られており、さらに音響キャビティ１１４を画定している。収縮膜材料１２０は音響経路１１２を横切っているので、収縮膜１２０はここでは音声透過性膜又は音響膜と呼ぶこともある。音響キャビティ１１４は、収縮膜材料１２０と、トランスデューサ１０４を含む音響デバイス１０２の一部との間に配置されている。申し分のない音響カバーを提供するためには、収縮膜材料１２０の最小直径は、開口１１６の最大直径に少なくとも等しいか、又はこれよりも大きい。開口１１６の最大直径は、ハウジング１０６の用途及び構造に応じて様々であってよい。音響保護組立体は、いかなるサイズの開口にも適しており、具体的には制限されない。１つの例示的実施態様の場合、開口１１６の直径は、０．１ｍｍ～５００ｍｍ、例えば０．３ｍｍ～２５ｍｍ、例えば０．５ｍｍ～１０ｍｍである。開口のこれらの例示的直径に基づいて、収縮膜材料の最小直径は少なくとも０．１ｍｍ、例えば少なくとも０．３ｍｍ、例えば少なくとも０．５ｍｍ、例えば少なくとも１．０ｍｍ、例えば少なくとも１．５ｍｍ、又は例えば少なくとも１．６ｍｍである。このようなサイズの関係を有することにより、収縮膜材料１２０は音響経路１１２を完全に横切り、そして流体又は湿分の音響キャビティ１１４内への侵入を防止するのを可能にする。ハウジング１０６の内部環境１１０も、外部環境からの流体又は湿分に対して収縮膜材料１２０によって少なくとも部分的にシールされている。
収縮膜材料１２０は音響デバイス１０２とハウジング１６との間に、例えば（１つ又は２つ以上の）第１層１１８及び（１つ又は２つ以上の）第２層１２２によって固定することができる。第１層１１８及び第２層１２２は、膜を固定するための任意の好適な手段、例えば接着層（すなわち両面接着層）、音響キャビティ１１４とハウジング１０６の内部１１０との間の空気交換を促進するための通気性層を含んでよい（例えば、１つ又は２つ以上の第２層１２２が通気性層を含んでよい）。いくつかの実施態様では、収縮膜材料１２０は、接着剤の支援の有無にかかわらず機械的な締め付け力によって、ハウジング１０６と音響デバイス１０２との間に保持することができる。ある特定の実施態様では、第１層１１８はハウジング１０６の延長部であってよい。
いくつかの実施態様では、収縮膜材料１２０と第１層１１８及び第２１２２との総厚は、約２５μｍ～約２５００μｍのオーダーであってよい。一実施態様では、層状組立体の総厚は約１００μｍ～１０００μｍ未満のオーダーであってよい。制限的なものではないが、いくつかの定時的用途では、同等に小さな厚さ、例えば１００μｍ～１０００μｍのオーダーの厚さのＭＥＭｓトランスデューサと組み合わせて音響デバイスを使用してよい。従って、収縮膜材料１２０を組み込む音響デバイスは、０．２～１．２ｍｍのオーダーと極めて薄くてよく、このような音響デバイスは、数多くの小型フォームファクタ用途、例えばハンドヘルド式電子デバイス内に含むのに適している。
いくつかの実施態様では、収縮膜材料はポリマー複合材料層であってよく、この層は選択的に無孔質、マイクロ細孔質、又は多孔質であってよい。収縮膜材料に使用されてよい種々の無孔質材料はポリマーフィルム（例えばＴＰＵ、ＰＥＴ、シリコーン、ポリスチレン、ブロックコポリマー、ＦＥＰ等）、又はポリマー複合体を含んでよい。延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）材料及びｅＰＴＦＥ複合材料を含み得る多孔質材料は、音響特性と防水性との良好なバランスをもたらす。種々の多孔質材料及び無孔質材料は、極めて薄く軽量であることに加えて、優れた音響伝達特性を有し、また優れた防水性をもたらす。いくつかの事例では、膜材料を加工することができる。例えば膜材料は、膜材料を収縮させる前又は収縮させた後に、例えば疎油性ポリマーによって疎油性塗膜を含むことができる。
種々の実施態様では、収縮膜材料は、蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有している。本明細書中に使用される「蛇状フィブリル（serpentine fibrils）は、１つの方向に、次いで別の方向に湾曲又は旋回する複数のフィブリルを意味する。蛇状フィブリルの幅は概ね約１．０ミクロン以下であってよい。蛇状フィブリルはノードによって互いに結合されていてよい。蛇状フィブリルは、例えば米国特許出願公開第２０１３／０１８３５１５号明細書に記載された制御収縮によって形成されてよい。制御収縮は、加熱することによって、又は溶媒で湿潤させることによって、又は任意の他の適宜な手段又はこれらの組み合わせによって、物品の長さを少なくとも１つの方向で短くさせ、この場合これに続いてできる物品の肉眼で見える折り目、襞、又は皺の形成を抑制するようにすることにより達成することができる。前駆体膜を収縮させることによって、その中のフィブリルの大部分を蛇状フィブリルに変換し、これにより収縮膜を形成することができる。いくつかの事例において、本開示の教示内容に基づいて収縮された物品が、蛇状フィブリルを特定するために収縮方向に伸長するのを必要とすることがある。
一実施態様の場合、収縮膜材料の厚さは１００μｍ以下、５０μｍ以下、又は２０μｍ以下であってよい。いくつかの実施態様では、収縮膜材料の厚さは、１６μｍ以下、１４μｍ以下、１２μｍ以下、又は１０μｍ以下であってよい。収縮膜材料は、外部圧力を変動させ、且つ／又は音響キャビティ内部の温度を変動させることによって引き起こされる加圧下での破裂に抵抗するのに充分に厚く、これに対して収縮膜材料を通る音響エネルギーに対する閉塞を最小限にするのに充分に薄い。収縮膜材料は、音響性能に不都合な影響を及ぼすことになる膜の過剰な変形に抵抗するのに充分に厚い。収縮膜材料の面密度（すなわち単位面積当たりの質量）は、いくつかの実施態様によれば、例えば１５ｇ／ｍ２未満、１２ｇ／ｍ２以下、又は１０ｇ／ｍ２以下であってよい。
接着層、例えば第１層１１８及び第２層１２２は、２つの部分を結合するために接着面を各側に有する任意の適宜な層から形成することができる。例えば、接着層は両面プラスチックテープに類似する、接着表面処理剤を含浸されたポリマー層であってよい。接着層は、ＰＥＴバッキングと粘着付与されたアクリル接着剤とを含む両面粘着テープ（例えばＴＥＳＡ（登録商標）４９７２）を含んでよい。接着層は、均圧組立体の所望の厚さに応じて種々の厚さを有することができる。例示的な接着層は５～１０００μｍのオーダーの任意の好適な厚さであってよい。ある特定の実施態様では、複数の接着層を積み重ねることによって、付加的な高さを提供することができ、例えば音響キャビティ１１４の容積を増大させ、又はハウジング１０６と収縮膜材料との間のオフセットを増大させ、又はその両方を増大させることができる。接着層の具体例は約３０μｍ厚、又は約４８μｍ厚である。一般に、接着層は防水性であり無孔質である。一実施態様では、外部環境に隣接する接着層が防水性であるのに対して、他の接着層は防水性であってよい。
下記非制限的な例及び試験結果に照らして、本発明をよりよく理解することができる。
膜の例
図２は、いくつかの実施態様に基づく収縮膜材料の前駆体２０２、収縮された状態の前駆体（２０４）、及び部分的に弛緩された状態の収縮膜材料（２０６）を示す一連のＳＥＭ顕微鏡写真２００である。前駆体２０２はマイクロ細孔質の延伸官能性テトラフルオロエチレンポリマー（ＴＦＥ）コポリマー、又はｅＰＴＦＥコポリマーであり、例えば米国特許第３，９５３，５６６号明細書に記載された官能性ＴＦＥコポリマーと同様に、フィブリルによって相互結合されたノードを特徴とするマイクロ構造を有している。
比較のフィブリル化ポリマー材料は、ノード対フィブリルの比がより大きい又はより小さい膜材料、又は例えば米国特許第５，８１４，４０５号明細書及び米国特許第４，９０２，４２３号明細書に記載されているような実質的に異なるマイクロ構造を含む膜材料を含む、収縮膜材料のための適切な前駆体であってもよいことが理解されよう。具体的な前駆体膜２０２については、以下、図４にも示された比較例２を参照しながら、さらに述べる。この膜は、Ｗ．Ｌ．ゴアアンドアソシエーツから部品番号ＧＡＷ ３３３として入手可能である。
収縮度を制御しながら、上昇する温度を利用することにより前駆体２０２を収縮させ、こうして熱的収縮膜を形成することができる。例えば、前駆体２０２の元の面積に対する面積比が約０．５８：１になるまで３００℃で加熱しながら前駆体２０２を収縮させておくことにより、収縮状態２０４に達することができる。この収縮によりフィブリルは変形し、蛇状の構造及び外観を成すようになる。
熱的な収縮以外の方法によって前駆体２０２を収縮させることにより、蛇状フィブリルを有する膜を形成することもできる。例えば、いくつかの実施態様では、溶媒（例えばイソプロピルアルコール）を塗布し、膜が収縮されていない間に溶媒を膜から乾燥させておくことにより、前駆体を収縮させ、こうして溶媒で収縮された膜を形成することができる。
完全に収縮された前駆体２０４は加えられた張力により、部分的に弛緩されるか、或いは収縮を取り除かれてもよい。図２に示された部分的に弛緩された収縮膜材料２０６は、元の前駆体２０２に対して約０．５７５：１の面積比まで部分的に収縮されている。
前駆体膜及び収縮膜材料のさらなる例を、図３～７、及び下記表１を参照しながら以下に論じる。
最終／初期面積比は、それぞれの前駆体膜と比較した膜の収縮の尺度である。ＡＴＥＱ空気流量は、単位時間当たりの所与の膜を通る空気流量リットルに関して下述するＡＴＥＱ空気流量試験によって測定された、膜の通気性の尺度である。それぞれの事例において、試料は内径１．６ｍｍの円形音響カバーとして形成された膜であった。挿入損失は、下記のような挿入損失検出試験（Insertion Loss Detection Test）において測定された、膜を通る音声の経路を所与の膜が閉塞する程度の尺度である。挿入損失は、膜による閉塞の存在に基づいて、試験組立体によって検出される音圧の差として測定される。比較例１及び２は、収縮されていない膜材料であり、これらの膜材料はここでは種々の膜例のための前駆体としても使用される。膜例、つまり例１～７は、前駆体膜を収縮させることより製造された収縮膜材料である。
熱的に誘導される制御収縮を延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）に施すことによって、又は物品を溶媒、例えばイソプロピルアルコール、又はＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）（ミネソタ州、セントポール、３Ｍ， Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なペルフルオロ溶媒）で湿潤することによって、又はこれら２つの技術の組み合わせによって、蛇状フィブリルを形成することができる。
比較例１
図３は、第１比較膜例３００を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。第１比較膜例３００は、米国特許第７，３０６，７２９号明細書に基づいて形成したものであり、単位当たりの質量が５．２ｇ／ｍ２、泡立ち点が９２４ｋＰａ、差圧１２ｍｂａｒにおいて２．０ｃｍ２を通るＡＴＥＱ空気流量が１０．１Ｌ／時、厚さが１６．４ミクロン、並びに長手方向及び横方向のマトリックス引張強度がそれぞれ３１４ＭＰａ及び４１９Ｍｐａであった。
比較例２：
図４は、第２比較膜例を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。第２比較膜例は、図２を参照しながら説明した前駆体膜２０２に関して上述したように、米国特許第３，９５３，５６６号明細書に基づいて形成した。
例１：
図５は、いくつかの実施態様に基づく、第１収縮膜材料例５００を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。収縮膜材料の第１例５００は、第１比較例３００を前駆体として使用して製造した。前駆体をフレーム内で二軸拘束し、３０秒間にわたって３２０℃の炉内に入れ、その初期面積に対して約０．７４：１の面積比まで横方向に収縮させておき、次いで室温まで冷ました。結果としてできた収縮膜材料４００は、単位面積当たりの質量６．９ｇ／ｍ２、ＡＴＥＱ空気流量１６．８Ｌ／時、及び厚さ１２．９ミクロンであった。
とりわけ、第１収縮膜材料例５００は、その前駆体、すなわち第１比較例３００と比較して改善されたＡＴＥＱ空気流量を示した。同時に、第１例５００は、前駆体の挿入損失６．１ｄＢと比較して著しく低減された挿入損失３．４ｄＢを示した。これらの結果は、音声透過（挿入損失の逆数）と、空気流量（ＡＴＥＱ空気流量）とが同時に改善されたことを示す。この結果は、膜の密度の増大が、空気流性能の損失又は音声透過の損失のうちの少なくとも一方を伴うと通常は予想されることを考えれば、特に驚くべきことである。
例２：
図６は、いくつかの実施態様に基づく、第２収縮膜材料例６００を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。第２収縮膜材料例６００は、第１膜例５００を前駆体として使用して製造した。前駆体を、その初期面積に対して約０．７３：１の面積比まで収縮させた。結果としてできた第２膜例６００は、単位面積当たりの質量７．０ｇ／ｍ２、ＡＴＥＱ空気流量１７．３Ｌ／時、及び厚さ１４．２ミクロンであった。
第２膜例６００は、第１膜例５００と同様の性能を達成した。例えば、第２膜例６００は、第１膜例５００よりもさらに高いＡＴＥＱ空気流量を達成し（１６．８Ｌ／ｈｒと比較して１７．３Ｌ／ｈｒ）、この場合、挿入損失の増大はわずかにすぎなかった（３．４ｄＢと比較して３．９ｄＢ）。両性能測定値は初期前駆体、すなわち第１比較膜例３００を凌いで著しく改善された。
例３：
第１比較例３００に基づく前駆体から第３収縮膜材料例を導出した。第３膜例は、３６０℃の温度で横方向に面積比０．３８：１だけ収縮させた。これは、単位面積当たりの質量１３．３ｇ／ｍ２、ＡＴＥＱ空気流量１１．９Ｌ／時、及び厚さ１０ミクロンの膜をもたらした。第３収縮膜材料例は３．８ｄＢの挿入損失、及び１１．９Ｌ／ｈのＡＴＥＱ空気流量を達成した。
例４：
第１比較例３００に基づく前駆体から第４収縮膜材料例を導出した。第４膜例は、３６０℃の温度で横方向に面積比０．５６：１だけ収縮させた。これは、単位面積当たりの質量９．１ｇ／ｍ２、ＡＴＥＱ値２０Ｌ／時、及び厚さ１１．４ミクロンの膜をもたらした。第４収縮膜材料例は、わずか２．４ｄＢの挿入損失、及び２０．０Ｌ／ｈのＡＴＥＱ空気流量を達成した。
例５：
第１比較例３００に基づく前駆体から第５収縮膜材料例を導出した。第５膜例は、３２０℃の温度で横方向に面積比０．４５：１だけ収縮させた。これは、単位面積当たりの質量１１．３ｇ／ｍ２、ＡＴＥＱ値１５．２Ｌ／時、及び厚さ１４ミクロンの膜をもたらした。第５収縮膜材料例は、３．６ｄＢの挿入損失、及び１５．２Ｌ／ｈのＡＴＥＱ空気流量を達成した。
例６：
第１比較例３００に基づく前駆体から第６収縮膜材料例を導出した。第６膜例は、３２０℃の温度で横方向に面積比０．６１：１だけ収縮させた。これは、単位面積当たりの質量８．４ｇ／ｍ２、ＡＴＥＱ空気流量１６．５Ｌ／時、及び厚さ１４ミクロンの膜をもたらした。第５収縮膜材料例は、４．１ｄＢの挿入損失、及び１６．５Ｌ／ｈのＡＴＥＱ空気流量を達成した。
例７：
図７は、いくつかの実施態様に基づく、第７収縮膜材料例７００を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。第７膜例７００は、これが図４に示された第２比較膜例４００に基づく前駆体から導出された点で、例１～６とは異なっている。第７膜例７００はまた、図２にその前駆体と一緒に示されている（例えば、前駆体２０２、収縮された前駆体２０４、及び収縮膜材料２０６）。図２を参照しながら上述したように、第７膜例７００は、３２０℃まで加熱しながらその前駆体膜に対して面積比０．５７：１まで収縮させた。第７膜例７００を横方向に収縮させ、そしてこれは、単位面積当たりの質量６．９ｇ／ｍ２、ＡＴＥＱ空気流量１８．５Ｌ／時、及び厚さ１２ミクロンの膜材料をもたらした。収縮膜材料の前述の例と同様に、第７膜例７００は、その前駆体膜の挿入損失を改善し（１．２ｄＢと比較して０．７ｄＢ）、一方、ＡＴＥＱ空気流量試験において１８．５Ｌ／ｈの空気流性能を達成した。
試験法
挿入損失検出試験
図８は、挿入損失を検出するための試験組立体例８００を示している。各膜例（比較膜例及び収縮膜材料）を試料ホルダープレート８４２のオリフィス８４８と結合し、組立体を完全に収納し、そしてスピーカーによって生成された音声を、オリフィス及び組立体を通った後に測定することにより、挿入損失を検出することができる。
各試料８０２を、例えば接着リング８０４によって、内径１．６ｍｍを有する円形音響カバーとして形成し、接着層８４４によって試料ホルダープレート８４２上の直径１ｍｍの円形アパーチャ８４８に被せた。試料を内部ドライバー又はスピーカーから６．５ｃｍの距離を置いてＢ＆Ｋタイプ４２３２無響試験ボックス内部に入れた。Ｋｎｏｗｌｅｓ（登録商標）ＳＰＡ２４１０ＬＲ５Ｈ ＭＥＭＳ測定マイクロフォン８４６を、例えばはんだ付けによって試料ホルダープレート８４２に組み付けた。
スピーカーを励起して、周波数範囲１００Ｈｚ～１１．８ｋＨｚにわたって１Ｐａの音圧（９４ｄＢ ＳＰＬ）の外部刺激８０６を生成した。測定マイクロフォン８４６は、この周波数範囲にわたる音圧レベル（ｄＢ）として音響応答を測定した。損失検出試験を較正するために、アパーチャ８４８が覆われていない状態で、すなわち試料８０２が存在しない状態で測定値を得た。それぞれの例を試料８０２として導入することにより、測定値を得た。
図９は、表１に示された上記比較例１～２及び例１～７に関する挿入損失をグラフ的に示すチャート９００である。チャート９００は、図２～７に関連して、また図８に示された試験組立体８００と同様の試験組立体との関連において上述された均圧組立体の種々の実施態様に対応する周波数１ｋＨｚにおける挿入損失（すなわち、閉塞されていないマイクロフォンと比較した音圧レベルの差）を示している。チャート９００は挿入損失測定における１つの標準偏差を反映したエラーバーを示している。
ＡＴＥＱ空気流量試験
ＡＴＥＱ空気流量は、膜試料を通る空気の層流体積流量を測定する試験方法である。それぞれの例に対して、面積２．０ｃｍ２の膜形態で試料を製造した。流路を横切る試料をシールするように、試料を２つのプレートで締め付けた。ＡＴＥＱ Ｃｏｒｐ．のＰｒｅｍｉｅｒ Ｄ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｆｌｏｗ Ｔｅｓｔｅｒを使用して、各音響膜試料を通る空気流量（Ｌ／ｈｒ）を測定した。この測定は、流路を通る空気圧の差圧を１．２Ｐａ（１２ｍｂａｒ）とすることによって行った。
水侵入圧力（ＷＥＰ）試験
試験組立体内の試料に、流路を横切る３４．５及び５００ｋＰａの差圧で水を当てることにより、ＡＴＥＱ空気流量試験と同様の形式でＷＥＰを割り出した。
泡立ち点試験
Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．によって製造されたＣａｐｉｌｌａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ， ＣＦＰ－１５００を介して、泡立ち点を割り出した。
厚さ
Ｋｅｙｅｎｃｅ ＬＳ－７０１０Ｍデジタル・マイクロメーターを使用して試料を測定した。
明確さ及び理解のために本発明を詳述してきた。しかしながら添付の請求項の範囲の中である特定の変更形及び改変形を実施し得ることは当業者には明らかである。
前記の記述内容において、説明を目的として、本発明の種々の実施態様を理解できるように数多くの詳細を示した。しかしながら当業者には明らかなように、これらの詳細のいくつかを伴わずに、又は付加的な詳細と一緒に、ある特定の実施態様を実施することもできる。
いくつかの実施態様を開示したが、当業者には明らかなように、これらの実施態様の思想を逸脱することなしに、種々の変更形、別の構造、及び同等物が用いられてよい。加えて、本発明を不要に不明瞭にするのを避けるために、数多くのよく知られたプロセス及びエレメントについては記載していない。従って、上記説明は、本発明又は請求項の範囲を制限するものとして見なすべきではない。
値の範囲が提供されている場合、文脈が他のことを明示しない限り、その範囲の上限及び下限の間に介在する、当該下限の最小単位の少数までの各介在値も具体的に開示される。任意の提示値間の任意のより狭い範囲、又は提示範囲内の非提示の介在値、及びその提示範囲内の任意の他の提示値又は介在値も含まれる。これらのより小さな範囲の上限及び下限は独立してその範囲内に包含又は除外されてよく、そしてそのより小さな範囲内に境界値の一方が包含されるか、両方とも包含されないか、又は両方とも包含される各範囲も、提示範囲内に何らかの具体的に除外された境界値がある場合を除き、本発明に含まれる。提示範囲が境界値の一方又は両方を包含する場合、これらの包含された境界値の一方又は両方を除くとする範囲も包含される。
本明細書中及び添付の請求項に使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が他のことを明示しない限り、複数形を含む。また、「含む（comprise）」、「含む（comprising）」、「含む（contains）」、「含む（containing）」、「含む（include）」、「含む（including）」及び「含む（includes）」という語は、本明細書中及び下記請求項中で使用する場合には、提示された特徴、整数、構成部分、又は工程を特定しようと意図されるものであって、１つ又は２つ以上の他の特徴、整数、構成部分、行為、又は群の存在又は付加を除外するものではない。
開示内容の理解を容易にするために、以下にさらなる例を記述する。
Ｅ１． 音響デバイスのための音声透過性カバーであって、前記カバーが、蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有する延伸フルオロポリマー膜を含み、前記延伸フルオロポリマー膜が、１ｋＨｚで６ｄＢ未満の音響挿入損失と、少なくとも９．８ｋＰａの水侵入圧力（ＷＥＰ）とを有する、音響デバイスのための音声透過性カバー。
Ｅ２． 前記延伸フルオロポリマー膜のＡＴＥＱ空気流量が２．０ｃｍ２当たり少なくとも１０Ｌ／ｈｒである、例１に記載のカバー。
Ｅ３． 前記延伸フルオロポリマー膜の音響挿入損失が、１ｋＨｚで５ｄＢ未満である、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ４． 前記延伸フルオロポリマー膜の音響挿入損失が、１ｋＨｚで４ｄＢ未満である、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ５． 前記延伸フルオロポリマー膜の音響挿入損失が、１ｋＨｚで３ｄＢ未満である、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ６． 前記延伸フルオロポリマー膜の音響挿入損失が、１ｋＨｚで１ｄＢ未満である、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ７． 前記延伸フルオロポリマー膜が６ｇ／ｍ２以上の面密度と、１５μｍ未満の厚さとを有している、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ８． 前記延伸フルオロポリマー膜が７ｇ／ｍ２以上の面密度と、１５μｍ未満の厚さとを有している、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ９． 前記延伸フルオロポリマー膜のＡＴＥＱ空気流量が、２．０ｃｍ２当たり少なくとも１５Ｌ／ｈｒである、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ１０． 音響デバイスのための防水音声透過性カバーであって、前記カバーが、１ｋＨｚで６ｄＢ未満の音響挿入損失と、少なくとも９．８ｋＰａのＷＥＰとを有する収縮膜材料を含む、音響デバイスのための防水音声透過性カバー。
Ｅ１１． 前記収縮膜材料のＡＴＥＱ空気流量が、２．０ｃｍ２当たり少なくとも１０Ｌ／ｈｒである、例１０に記載のカバー。
Ｅ１２． 前記収縮膜材料が、前駆体膜の初期面積に対して０．７５：１未満の面積比を有している、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ１３． 前記収縮膜材料が、少なくとも６．９ｇ／ｍ２の面積当たりの質量と、１６μｍ未満の厚さとを有している、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ１４． 前記収縮膜材料が通気性である、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ１５． 前記収縮膜材料が熱的に収縮された膜を含む、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ１６． 前記収縮膜材料が溶媒で収縮された材料を含む、例１から１４までのいずれかに記載のカバー。
Ｅ１７． 前記収縮膜材料が、関連する前駆体膜の７５％未満の面積比を有する、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ１８． 前記収縮膜材料が、延伸フルオロポリマー膜を含む、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ１９． 前記収縮膜材料が、蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有している、前記例のいずれかに記載のカバー。
Ｅ２０． 音響デバイスのための保護カバー組立体であって、前記組立体が、当該ハウジングの外部と当該ハウジング内の音響キャビティとの間を音波が通るようにするための開口を有するハウジングと、前記ハウジングと結合されて前記音響キャビティと前記ハウジングの外部とを分離する音声透過性膜とを含み、前記収縮膜材料、例えば音声透過性膜が、１ｋＨｚで６ｄＢ未満の音響挿入損失と、少なくとも９．８ｋＰａの水侵入圧力（ＷＥＰ）とを有する、音響デバイスのための保護カバー組立体。
Ｅ２１． 前記音声透過性膜のＡＴＥＱ空気流量は２．０ｃｍ２当たり少なくとも１０Ｌ／ｈｒである、例２０に記載の組立体。
Ｅ２２． 前記音声透過性膜の音響挿入損失が１ｋＨｚで５ｄＢ未満である、前記例のいずれかに記載の組立体。
Ｅ２３． 前記音声透過性膜が延伸フルオロポリマー膜を含む、前記例のいずれかに記載の組立体。
Ｅ２４． 前記音声透過性膜がｅＰＴＦＥ膜を含む、前記例のいずれかに記載の組立体。
Ｅ２５． 前記音声透過性膜が、関連する前駆体膜の７５％未満の面積比を有する収縮膜材料を含む、前記例のいずれかに記載の組立体。
Ｅ２６． 前記音声透過性膜材料が熱的に収縮される、前記例のいずれかに記載の組立体。
Ｅ２７． 前記音声透過性膜材料が溶媒で収縮される、前記例のいずれかに記載の組立体。
Ｅ２８． 前記音声透過性膜が、蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有している、前記例のいずれかに記載の組立体。
Ｅ２９． さらに、前記音響キャビティと接続された音響デバイスを含み、前記音響デバイスが、前記音波を発生させ且つ／又は受容することができる、前記例のいずれかに記載の組立体。
Claims (15)
- 音響デバイスのための音声透過性カバーであって、前記カバーは、
１ｋＨｚで６ｄＢ未満の音響挿入損失と、少なくとも９．８ｋＰａの水侵入圧力（ＷＥＰ）とを有する収縮膜材料を含む、音響デバイスのための音声透過性カバー。 - 前記収縮膜材料のＡＴＥＱ空気流量が２．０ｃｍ２当たり少なくとも１０Ｌ／ｈｒであり、好ましくは２．０ｃｍ２当たり少なくとも１５Ｌ／ｈｒである、請求項１に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料の音響挿入損失が１ｋＨｚで５ｄＢ未満、好ましくは１ｋＨｚで４ｄＢ未満、より好ましくは１ｋＨｚで３ｄＢ未満、そしてより好ましくは１ｋＨｚで１ｄＢ未満である、請求項１又は２に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が６ｇ／ｍ２以上、好ましくは７ｇ／ｍ２以上の面密度と、１５μｍ未満の厚さとを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記カバーが防水性である、請求項１～４のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が、前駆体膜の初期面積に対して０．７５：１未満の面積比を有している、請求項１～５のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が、少なくとも６．９ｇ／ｍ２の面積当たりの質量と、１６μｍ未満の厚さとを有している、請求項１～６のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が通気性である、請求項１～７のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が熱的に収縮された膜を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が、溶剤で収縮された材料を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が、延伸フルオロポリマー膜を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載のカバー。
- 前記収縮膜材料が、蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有している、請求項１～１１のいずれか一項に記載のカバー。
- 音響デバイスのための保護カバー組立体であって、前記組立体が、
ハウジングの外部とハウジング内の音響キャビティとの間を音波が通るようにするための開口を有する、ハウジングと、
請求項１～１２のいずれか一項に記載の収縮膜と
を含む、音響デバイスのための保護カバー組立体。 - 前記音波を発生させ且つ／又は受容することができる、前記音響キャビティと接続された音響デバイス
を更に含む、請求項１３に記載の組立体。 - 音響デバイスのための音声透過性カバーであって、前記カバーが、
蛇状フィブリルを含むマイクロ構造を有する延伸フルオロポリマー膜を含み、前記延伸フルオロポリマー膜が、１ｋＨｚで６ｄＢ未満の音響挿入損失と、少なくとも９．８ｋＰａの水侵入圧力（ＷＥＰ）とを有する、
音響デバイスのための音声透過性カバー。
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