JP3702968B2 - 着色されたベントフィルター - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、携帯電話や通信機等の音響機器、カメラ等の精密機器、ＶＴＲカメラや電池等の収納ケース、等に使用される、それ自体が着色されたことを特徴とする防水・通気性ベントフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】
本発明にいう防水・通気性ベントフィルターとは、水や埃の侵入を防止しつつ通気を確保する必要がある精密機器、電子機器、若しくはそれらの収納ケース等に設置される通気口に使用されるベントフィルター（以下、フィルターと略称する）である。
【０００３】
例えば、携帯電話、コードレス電話、インターホン等の通信機器では音波の伝搬を確保するため通気口が必要とされ、カメラ等の電子機器ではズーミングやフォーカシングのような容積変化による機器内圧変化に対応するために通気口が必要とされ、また、機器の温度変化に起因する内圧変化を防止若しくは緩和するために通気口が必要とされる。また、圧力センサー、圧力スイッチにおいても同様であり、測定や動作に際して気体の流入排出が可能な通気口が必要とされる。さらに、電池、蓄電池等では、安全のために内部で発生する引火性ガスを排出するために、通気口を設置することが必要とされる。このように、これらの機器、収納ケースの通気口は気体の流入排出若しくは音波の伝播に必要なものとして設置されるものであるが、同時に機器の開口部を形成するために、それを経由して外部から水や埃が侵入する原因にもなる箇所である。本発明の防水・通気性フィルターはこのような通気口に使用されるベントフィルターであり、通気・音波伝播の確保と同時に、水や埃の機器内への侵入を防止する機能が要求されるフィルターである。
【０００４】
従来、このような用途に使用される防水・通気性フィルターとして、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという。）、ポリオレフィンのような疎水性樹脂からなる多孔質膜、メッシュ、織布若しくは不織布、又は、通常の樹脂からなる多孔質膜等に防水性樹脂をコーティングしたもの、等が適用されてきた。なかでも、延伸により多孔質化したＰＴＦＥ（以下、ｅＰＴＦＥという。代表的なものとしてジャパンゴアテックス社製品「ゴアテックス」がある。）膜が優れた防水性能と通気性能を併有することがよく知られており、特に音響性能とのバランスにおいて特に優れていることから、このような用途に広く利用されてきた。
【０００５】
ところで、ｅＰＴＦＥは、繊維と結節とからなるという独特の構造的特徴に基づく光線の全反射により、真白色であるという外観的特徴を有するが、この真白色であるｅＰＴＦＥの特徴が、用途によっては優れた面を有するものの、色彩面で意匠的自由度がないという点で、製品によっては意匠的な観点からむしろ欠点として指摘されることがあった。例えば、携帯電話、コードレス電話等では伝播音圧の減衰を嫌うという音響特性が重視されるので、スピーカー、マイク、リンガーなどの音響部品は最外部に設計・装着される傾向がある結果、必然的に防水・通気フィルターは機器最外部に配置され、視覚にさらされる。その結果、製品の意匠的観点から、該通気口のフィルターに白色以外の色彩が求められることとなると、特に鮮やかな真白色を呈しているｅＰＴＦＥは使用者の視覚・感性に違和感を生じさせるほか、使用者の好奇心を呼び、筆記具等の鋭利な先端部でこの白色フィルターが突っつかれてその防水性能を消失するに至るなどの事故が生じていた。
【０００６】
このような不測の事故を回避するため、通信機メーカーは通常下記のいずれかの対策を講じて、ｅＰＴＦＥの真白色が視覚に入らないような努力をしている。Ｉ．ｅＰＴＦＥ膜と着色不織布のラミネート
ｅＰＴＦＥ膜に着色したポリエステル等の不織布をラミネートし、ラミネート体の着色した不織布側を外側に向けて通気口を塞ぐ。この方法は、使用者に視覚的違和感を感じさせない長所があるが、不織布と両面粘着材との間隙から浸水し易く、さらに不織布が水分を含んで伝播音圧の低下を招く、という短所がある。このため、この方法はあまり広く実用化されるには至っていない。
II．ｅＰＴＦＥ膜前面空間への着色不織布の挿入
ｅＰＴＦＥ膜の外側に不織布をｅＰＴＦＥ膜と接触して又はｅＰＴＦＥ膜との間に空間を生じるように配置する。この方法も、外部からは着色不織布が見えるだけなので、使用者に視覚的違和感を感じさせない長所があるが、水分を帯びた不織布がｅＰＴＦＥ膜に接触させないようにすることが困難で、しかも構造的に複雑になって組立に工数を要する、という短所がある。この方法IIは、方法Ｉよりも音圧低下を招くことが比較的少ないという理由から、実際に採用されることが多いが、なお完全とはいえない。
【０００７】
本発明の要点は、それ自体が着色されたｅＰＴＦＥでもってフィルターを形成することにより、上述のような不織布等を介在させることをなくして、複合ｅＰＴＦＥフィルターが有する欠点を解消できることを見い出したところにある。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような防水・通気性フィルターに認められる諸欠点を解消し、伝播音圧の低下を防ぎ、かつ、使用者に視覚的違和感を感じさせない防水・通気性フィルターを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、着色されたｅＰＴＦＥ膜を防水・通気性フィルターとして使用すれば、これらの技術的課題が一挙に解決されることに想到するに至った。
【０００９】
ｅＰＴＦＥを着色する方法あるいは着色剤を始めとする種々の添加剤を添加する方法については既に公知であるが、これらの公知技術はいずれも電気絶縁材への着色を目的とするものであったり、逆に第３成分の添加によりｅＰＴＦＥに導電性を付与することを目的とするものであった。しかるに、本発明は、着色する方法そのものは従来の公知技術を適用するものであるが、本旨はこのようにして着色されたｅＰＴＦＥ膜をそのまま防水・通気性フィルターとして適用することにあり、この創案は従来当業者が想到し得なかったものである。
【００１０】
ｅＰＴＦＥを着色する方法としては、従来、下記に分類列挙する方法が公表されている。
Ａ．後着色法
Ａ−１．スプレーコート法
この方法はｅＰＴＦＥ膜にインラインで染料、又は顔料を霧状にスプレーして塗布又は含浸する方法である。
Ａ−２．ロールコート法
この方法は、染料をこれと親和性のある樹脂に練りこみ、次いでｅＰＴＦＥ膜にロールで塗布する方法である（特開昭５７−６３２２８号）。
Ａ−３．ディッピング法
この方法はＡ−２法と同様に調液した適当な粘度の染料又は顔料の溶液中にｅＰＴＦＥ膜を浸漬（ディップ）してコートする方法である。
【００１１】
前記の後着色法に対して、ｅＰＴＦＥ自体を製造する段階から着色する以下の方法がある。
Ｂ．前着色法
Ｂ−１．ドライブレンド法
この方法は、予め着色剤をＰＴＦＥファインパウダーに混合して着色したＰＴＦＥファインパウダーを原料にしてｅＰＴＦＥを製造する方法である。すなわち、詳しくは後述するｅＰＴＦＥの製造方法において、ＰＴＦＥファインパウダーと液状潤滑剤の混合の際に、染料又は顔料を併せて添加混合し、着色したＰＴＦＥペーストを得てから、続く予備成形・押出・潤滑剤除去・延伸の通常の工程を経てｅＰＴＦＥを製造する方法である。
Ｂ−２．共凝析（コ・コアギュレート）法
この方法は、ＰＴＦＥファインパウダーをディスパージョンから凝集分離させる際に着色剤を共存させることにより得られる予め着色したＰＴＦＥファインパウダーを原料にしてｅＰＴＦＥを製造する方法である。すなわち、乳化重合で得られるＰＴＦＥの水性ディスパージョン液中に着色剤を混合撹拌して均一に分散させた後、ＰＴＦＥ粒子をこれら着色剤とともに共凝析させる方法である（特開昭５７−３０２７０号、特開昭６１−１０３９４６号）。このようにして予め着色されたＰＴＦＥファインパウダーを用い、着色したＰＴＦＥペーストを得てから、通常の工程を経てｅＰＴＦＥを製造する方法である。
【００１２】
ｅＰＴＦＥの着色方法について従来技術を分類列記したが、本発明の防水・通気性フィルターとしての観点からは、Ａの後着色法は、ｅＰＴＦＥの空孔に着色剤を含浸侵入させる方法であるため、ｅＰＴＦＥの微細孔を着色剤で充填することを否めないため、ｅＰＴＦＥの通気・音響特性を不均一化又は悪化させるおそれがあるほか、工数を要し製造コストも増大する短所がある。これに対し、Ｂの前着色法は、予め着色したＰＴＦＥファインパウダーを用いるため、均一な着色ｅＰＴＦＥが得られ易いうえ、製造コストも有利な方法である。本発明はＢの前着色法の着色法を選択する。
【００１３】
また、ｅＰＴＦＥの製造方法についても既に公知であり、多くの製法が公表されている（特公昭４３−１３５６０号、特公昭５１−１８９９１号、特公昭５１−３０２７７号、特公昭５６−１７２１６号、等）。その基本的なｅＰＴＦＥの製造方法は以下の通りである。まず、ＰＴＦＥファインパウダーにナフサのような液状潤滑剤が混合されペースト化され、次いで該ペーストは、予備的な成形を経て、いわゆるペースト押出の手法により押出成形される。該押出成形体は、前記潤滑剤が蒸発除去された後、ＰＴＦＥの融点以下の温度で１軸又は２軸に延伸されることにより、多孔質化される。通常、これらの工程の後に、延伸多孔化物をＰＴＦＥの融点以上に加熱してから冷却される焼成工程を経て製品として完成されるが、場合によっては、焼成されないまま若しくは軽度に焼成（熱処理）されて製品として利用に供されることもある。
【００１４】
このようにして製造されるｅＰＴＦＥは、ノード又は結節と呼ばれる島状又は粒子状構造と、それらを互いに連結するフィブリル又は小繊維と呼ばれる繊維状構造と、これらの構造によって囲まれる空間と、から成り立っている独特の多孔質構造を有する（特公昭４３−１３５６０号、特公昭５１−１８９９１号、等）。別な観点からすると、空間は島状又は粒子状構造と繊維状構造とによって仕切られているので、この仕切られた空間領域をもってｅＰＴＦＥの孔と称している。ノードの数と大きさ、フィブリルの長さは延伸の条件によって変化する。また、フィブリルの発生方向は延伸方向と一致する。したがって、１軸に延伸するときは、フィブリルは延伸方向に１方向に発生し、２軸に延伸するときは、フィブリルは軸面方向にランダムに発生する。また、形成された空間は互いに連結して一体空間をなしており、したがって、ｅＰＴＦＥは連続多孔質構造体である。
【００１５】
本発明のフィルターとして使用されるべきｅＰＴＦＥは、基本的に上述の製造方法で製造され、上述の１軸又は２軸延伸による構造を有するものである。すなわち、予め着色されたＰＴＦＥファインパウダーを原料として製造される前述の前着色法で着色され製造されたｅＰＴＦＥを用いるものである。
【００１６】
また、本発明に使用される着色されたｅＰＴＦＥを製造するのに使用されるべき着色剤は、通常は染料又は顔料が使用されるが、特にこれに限定するものではない。本発明の防水・通気性フィルターの色は、多くの場合、使用される機器本体の色と同系統の保護色が採用されるので、この目的に合った着色可能な添加物であれば、特に音波伝播性を損なわないものである限り、任意のものが選択可能である。したがって、染料又は顔料とは呼ばれない無機物、金属、有機物などによって着色されたｅＰＴＦＥも本発明に含まれる。同様に、着色の程度、言い替えれば、着色剤の添加量、あるいは、色の濃淡、模様も特に限定するものではなく、任意の着色を含む。
【００１７】
さらに、本発明に使用されるべきｅＰＴＦＥ膜は、その膜厚、大きさ（面積・堆積）、密度（空孔率）、孔形状、積層枚数を特に限定するものではない。これらは、防水・通気性フィルターとしての目的、状況に応じて適切なものが選択される。また、着色されたｅＰＴＦＥ膜が外側面に使用される限り、その内側に補強目的、音質調整などのために使用される裏当て材が積層又は配置されているものであっても、本発明の技術的思想の範囲内にあるとするものである。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例に基づいて更に具体的に説明する。この説明が本発明を限定するものでないことはもちろんである。
【００１９】
実施例１
三井・デュポン・フロロケミカル社製ＰＴＦＥファインパウダーにカーボンブラックを３ｗｔ％添加混合した黒色のＰＴＦＥファインパウダー９．８ｋｇに液状潤滑剤のナフサ３．２リットルを混合してペースト化し、次いで該ペーストを減圧下のシリンダー内でピストン圧縮して予備的に円筒形状に成形した。次に、該予備成形体を押出機で後方からラムでいわゆるペースト押出しして厚さ０．８ｍｍのテープに成形した。次いで、該テープをロール圧延して厚さ０．２ｍｍの薄肉にした後、３００℃に加熱して潤滑剤を蒸発除去した。そして、該薄肉テープを約３００℃の温度で２軸方向に各９倍の長さに延伸して多孔質化し、次いで３５５℃の温度で焼成して構造を固定した。このようにして、厚さ１０μｍ、空孔率９０％のグレー色のｅＰＴＦＥ膜を得た。
【００２０】
次いで、該グレー色ｅＰＴＦＥ膜をテープ打抜機により住友スリーエム社製両面粘着テープＳＴ−４１６と組み合わせて、製品外径２０ｍｍ、フィルター部内径１５ｍｍのパッチタイプの音響用ベントフィルターを製造した。
【００２１】
該ベントフィルターを黒色の携帯電話器のスピーカー部に装着したところ、全体としてフィルター部の視覚的違和感はまったくなく、音響特性も非常に良好な結果を得た。また、水没試験を実施したが、水中５０ｃｍの深さにおいても機器内への浸水はまったく認められず、該フィルターに高い防水性能があることも確認された。
【００２２】
実施例２
カーボンブラックを含有しない実施例１と同じメーカー製のＰＴＦＥファインパウダー９．８ｋｇに、液状潤滑剤としてナフサ３．２リットル、着色剤として大日精化工業製の顔料ＦＣＴ−４１６１レッド１００ｇ、を撹拌混合し、次いで実施例１と同様の方法で予備成形した。次に、該予備成形体をペースト押出しして厚さ０．８ｍｍのテープにした後、ロール圧延して厚さ０．２ｍｍの薄肉テープとし、次いで潤滑剤を蒸発除去した。該薄肉テープを約３００℃の温度で２軸方向に各９倍の長さに延伸して多孔質化し、次いで３５５℃の温度で焼成して構造を固定した。このようにして、厚さ１０μｍ、空孔率９０％のピンク色のｅＰＴＦＥ膜を得た。
【００２３】
次いで、該ピンク色ｅＰＴＦＥ膜を実施例１と同様の方法で、製品外径２０ｍｍ、フィルター部内径１５ｍｍのパッチタイプの音響用ベントフィルターを製造した。該ベントフィルターを赤系統色の携帯電話器のスピーカー部に装着したところ、全体としてフィルター部の視覚的違和感はまったくなく、音響特性も非常に良好な結果を得た。水没試験においても、水中５０ｃｍで浸水は認められず、高い防水性能が確認された。
【００２４】
比較例１
着色剤を含まないＰＴＦＥファインパウダー９．８ｋｇに、液状潤滑剤としてナフサ３．２リットルを混合し、以下、実施例１または２と同じ工程で、厚さ１０μｍ、空隙率９０％の真白色のｅＰＴＦＥ膜を製造した。
【００２５】
実施例１又は２と同様にして、製品外径２０ｍｍ、フィルター部内径１５ｍｍのパッチタイプ音響用ベントフィルターを作製した。該ベントフィルターを実施例１と同じ黒色の携帯電話機と赤系統色の携帯電話機のそれぞれに装着して、実施例１又は２と同様に視覚的違和感の試験、音響特性試験及び水没試験をそれぞれ実施した。音響特性、水没試験は実施例１又は２と同じくよい結果が得られたが、視覚的違和感については、表１に示すように、多くのモニターが違和感があると指摘した。
【００２６】
実施例１、２及び比較例１における視覚的違和感の試験は、無作為抽出した５０人に対して、電話機の送受話器の外観を一見してフィルター部に違和感を感じるか否かのアンケート調査によって行なった。既に述べたように、電話機本体の色は黒色と赤系統色のものが選ばれた。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
ｅＰＴＦＥ膜は、本来、優れたフィルター機能を有しているために、広く機器のベントフィルターとして利用されてきた。しかし、ｅＰＴＦＥ膜は鮮やかな真白色を呈しているため、機器にそのまま装着されると、使用者の視覚的注意を引き、視覚的違和感を抱かせるなどするため、使用者が好奇心で筆記具等の鋭利な先端部でフィルターが突っつかれてその防水性能を消失するに至るなどの事故が生じていた。このため、ｅＰＴＦＥ膜の白色面が見えないようにする努力がなされ、着色された不織布とのラミネート体にしたり、不織布をｅＰＴＦＥ膜の外側に配置したりするなど対策が講じられている。しかし、不織布が水に濡れたりすると、音響特性が低下する弊害が生じていた。さらには、構造が複雑になるため組立が困難になる弊害も生じていた。また、色彩面で意匠的自由度がないという指摘も受けていた。
【００２９】
着色されたｅＰＴＦＥ膜をそのまま防水・通気性のベントフィルターとして使用することを本旨とする本発明は、これらの技術的課題を一挙に解決に導くものであり、従来の不織布ラミネート体又は積層配置のものよりは、ｅＰＴＦＥの優れた撥水性をそのまま利用するものであるため防水性に一段と優れ、また、フィルター部の構造を簡潔にするが故にその組立工数を減少させ、かつ、フィルターの色彩面での意匠的自由度を増加させるものである。

Claims (3)

1. 予め着色されたポリテトラフルオロエチレンから得られる延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜のみからなる防水・通気性ベントフィルターであって、着色剤とポリテトラフルオロエチレンファインパウダーと液状潤滑剤を混合撹拌することにより得られる着色されたペースト状ポリテトラフルオロエチレンを原料とすることを特徴とする着色された防水・通気性ベントフィルター。
2. 前記ベントフィルターの色が機器本体の色と同系統の保護色であることを特徴とする請求項１に記載の着色された防水・通気性ベントフィルター。
3. 前記ベントフィルターの一部に両面粘着テープを積層したことを特徴とする請求項１又は２に記載の着色された防水・通気性ベントフィルター。