JP4637965B2 - 防水通音膜とその製造方法ならびにそれを用いた電気製品 - Google Patents
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Description
最初に、PTFE微粉末20と加工助剤21(液状潤滑剤)とを所定割合で含む混合物を十分に混練し、押出成形用のペースト22を準備する。PTFE微粉末20を構成するPTFEの平均分子量は、標準比重法により算出した数平均分子量にして5.0×107以上であり、7.0×107以上が好ましく、9.0×107以上がより好ましく、1.0×108以上がさらに好ましく、1.1×108以上が最も好ましい。平均分子量の上限は特に限定されないが、上記数平均分子量にして、例えば2.0×108である。平均分子量に関するこの規定を満たす限り、PTFE微粉末20は、乳化重合法のような公知の方法によって製造された市販品でよい。PTFE微粉末20の平均粒径は、例えば0.2〜1.0μmである。加工助剤21には、ナフサや流動パラフィンなどの有機溶剤を用いることができる。PTFE微粉末20と加工助剤21との混合比率は、100質量部のPTFE微粉末20に対して、例えば、加工助剤21が15〜30質量部である。
次に、PTFE微粉末と加工助剤とを含むペースト22を円筒状に予備成形する。予備成形は、ペースト22に10〜30kg/cm2程度の圧力を加えて行うとよい。十分な圧力を加えることにより、ペースト内部のボイド(空隙)が圧縮され、物性が安定化する。
次に、予備成形されたペースト22を公知の押出法により成形し、シート状またはロッド状の成形体23aを得る。
次に、シート状またはロッド状の成形体23aを圧延し、帯状のPTFEシート23bを得る。この時点でのPTFEシート23bの厚さは、例えば、0.1〜1.0mmである。圧延工程においては、シート状またはロッド状の成形体23aに十分な圧力を加えるとよい。具体的には、(圧延後の面積)/(圧延前の面積)で表される引き延ばし率が3〜30(あるいは5〜20)となるように、圧延ロール25,25の隙間を調整するとよい。これによりPTFEの粒子間に働く結着力が強くなり、最終的に得られるPTFE多孔質膜の強度が向上する。
次に、圧延されたPTFEシート23bを乾燥機26内で乾燥させる。乾燥機26の雰囲気温度は、PTFEの融点未満の温度、例えば、50〜200℃に保たれる。乾燥工程により加工助剤が揮発し、加工助剤の含有量が十分に減じられたPTFEシート23cが得られる。
次に、図1Bに示すように、乾燥させたPTFEシート23cを長手方向(MD)に延伸する。長手方向の延伸倍率は、例えば3〜30倍であり、5〜20倍としてもよい。長手方向の延伸倍率をこの程度まで高くすることにより、PTFE分子の配向を十分に促進でき、ひいてはPTFE多孔質膜の強度を高めることができる。第1の延伸工程は、PTFEシート23cの柔軟性が十分に発揮される温度であって、PTFEの融点未満の温度、例えば、150〜300℃の雰囲気温度で行うことができる。図1Aに示す乾燥工程で用いた乾燥機26内で第1の延伸工程を行ってもよい。
次に、長手方向に延伸された2枚のPTFEシート23d,23dを重ね合わせる。重ね合わせは、一方のPTFEシート23dの搬送経路と、他方のPTFEシート23dの搬送経路とを合流させる形で行うとよい。そのようにすれば、2枚のPTFEシート23d,23dの長手方向を揃えて重ね合わせを行うことになるので、重ね合わせるべきPTFEシート23dを裁断する必要がなく、生産性に優れる。ここで、PTFEシート23dの重ね合わせ枚数は、工程が煩雑にならない範囲内で定めることができる。
次に、重ね合わされた2枚のPTFEシート23d,23dを、その重ね合わせ状態を維持しつつ、長手方向と直交する幅方向(TD)に延伸する。幅方向の延伸倍率は、例えば3〜100倍であり、20〜80倍としてもよい。幅方向の延伸倍率をこの程度まで高くすることにより、長手方向の高い延伸倍率とあいまって、PTFE多孔質膜のさらなる高強度化を図ることができる。幅方向の延伸工程は、PTFEの融点未満の温度、例えば、50〜300℃の雰囲気温度で、公知のテンター法により行うことができる。
最後に、2軸方向に延伸された2枚のPTFEシート23e,23eをPTFEの融点以上の温度、例えば、350〜500℃(炉27の雰囲気温度)で焼成する。焼成工程を行うことにより、PTFEのマトリクス間に働く結着力に基づき、2枚のPTFEシート23e,23eが両者の境界面の全体にわたって一体化する。これにより、防水通音膜に用いられるPTFE多孔質膜1が得られる。この焼成工程は、2枚のPTFEシート23e,23eを加圧しながら行ってもよいし、プレス型または熱ロールに接触させることによって行ってもよい。
JIS K6935−2に準拠して求めたPTFEの標準比重(SSG)を、以下の式(1)に代入することにより、PTFEの数平均分子量Mnを算出した。なお、式(1)は、ふっ素樹脂ハンドブック(里川孝臣編、日刊工業新聞社、1990年発行)36頁に記載されている。
SSG=−0.0579Mn+2.6113 (1)
PTFE多孔質膜を構成する各多孔質層の平均孔径は、上述したように、Porous Material Inc.製Perm-Porometerを用い、ASTM F316−86に準拠して求めた。測定には、フッ素系溶媒(スリーエム社製、FC−40、表面張力16mN/m)を用いた。
PTFE多孔質膜の面密度は、φ47mmのポンチで多孔質膜を打ち抜いた後、打ち抜いた部分の質量を測定し、1m2あたりの質量に換算して求めた。
PTFE多孔質膜の引張強度は、JIS K7113に記載されている2号形試験片の形状に多孔質膜を打ち抜いた後、得られた試験片を引張試験機(エー・アンド・ディー社製、テンシロン万能試験機MODEL:RTC-1310A-PL)により、以下の条件で引張試験を行って求めた。引張強度は、PTFE多孔質膜の長手方向(MD)および幅方向(TD)のそれぞれに対して測定した。
チャック間距離:95mm
引張速度:200mm/分
測定温度:25℃
PTFE多孔質膜の突き刺し強度は、以下のように求めた。
PTFE多孔質膜の耐水圧は、JIS L1092に記載されている耐水度試験機(高水圧法)を用いて求めた。ただし、JIS L1092に規定の面積では膜が著しく変形するため、ステンレスメッシュ(開口径2mm)を膜の加圧面の反対側に設置し、変形を抑制した状態で測定した。
PTFE多孔質膜の耐水圧保持試験は、耐水圧試験と同じく、JIS L1092に記載されている耐水度試験機を用いて行った。具体的には、150kPaの水圧(深度15mの水圧に相当する)をPTFE多孔質膜に印加し、1時間保持した後に水漏れの有無を観察し、良否判定を行った。ただし、JIS L1092に規定の面積では膜が著しく変形するため、ステンレスメッシュ(開口径3mm)を膜の加圧面の反対側に設置し、変形をある程度抑制した状態で測定した。良否の判定基準は次の通りである。
1:水漏れ無し
2:30分〜1時間の間にごく僅かな水漏れが発生
3:30分以内に水漏れが発生
4:破裂
PTFE微粉末(ダイキン工業社製 ポリフロンF101HE)100重量部と、液状潤滑剤(ナフサ)20重量部とを均一に混練し、PTFE微粉末とナフサとを含むペーストを準備した。このペーストを20kg/cm2の条件で円筒状に予備成形した。次に、得られた円筒状の予備成形体を押出成形し、シート状の成形体を得た。得られたシート状の成形体の引張強度を測定したところ(測定にあたっては、チャック間距離10mm、サンプル幅10mmとした)、長手方向(MD)、幅方向(TD)ともに、1.8MPaであった。
実施例1で作製したPTFEシートを、290℃の雰囲気温度の乾燥機中で長手方向に8倍延伸した。さらに、長手方向に延伸したPTFEシートを2枚重ね合わせ、テンター法により150℃の雰囲気温度で幅方向に31.5倍延伸した。その後、二軸延伸したPTFEシートを焼成し、2層構造を有するPTFE多孔質膜を得た。
実施例1で作製したPTFEシートを、290℃の雰囲気温度の乾燥機中で長手方向に10倍延伸し、さらに、テンター法により150℃の雰囲気温度で幅方向に60倍延伸した。その後、二軸延伸したPTFEシートを3枚重ね合わせて焼成し、3層構造を有するPTFE多孔質膜を得た。
実施例1で作製したPTFEシートを、290℃の雰囲気温度の乾燥機中で長手方向に6.5倍延伸した。さらに、長手方向に延伸したPTFEシートを2枚重ね合わせ、テンター法により150℃の雰囲気温度で幅方向に45倍延伸した。その後、二軸延伸したPTFEシートを焼成し、2層構造を有するPTFE多孔質膜を得た。
実施例1で作製したPTFEシートを、290℃の雰囲気温度の乾燥機中で長手方向に6倍延伸し、さらに、テンター法により150℃の雰囲気温度で幅方向に20倍延伸した。その後、これを焼成して、単層のPTFE多孔質膜を得た。
実施例1で作製したPTFEシートを、290℃の雰囲気温度の乾燥機中で長手方向に4倍延伸し、さらに、テンター法により150℃の雰囲気温度で幅方向に20倍延伸した。その後、これを焼成して、単層のPTFE多孔質膜を得た。
PTFE微粉末(ダイキン工業社製 ポリフロンF101HE)の代わりに、別のPTFE微粉末(ダイキン工業社製 ポリフロンF104)を用いた以外は実施例1と同様にして、PTFEシートを作製した。用いたPTFE微粉末の数平均分子量を標準比重法により算出したところ、4.0×107であった。
1a 第1多孔質層
1b 第2多孔質層
3 枠
5 携帯電話
6 スピーカー
7 マイク
8 ブザー
9 筐体
10、12 防水通音膜
20 PTFE微粉末
21 加工助剤(液状潤滑剤)
22 ペースト
23a 成形体
23b、23c、23d、23e PTFEシート
25 圧延ロール
26 乾燥機
27 炉
30 両面テープ
30h 開口部
32 (タブ付き)セパレータ
32t タブ
34 (台紙)セパレータ
40 アセンブリ
Claims (6)
- ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)多孔質膜を含む防水通音膜であって、
前記PTFE多孔質膜は、第1多孔質層と、PTFEのマトリクス間に働く結着力に基づいて前記第1多孔質層と積層および一体化された第2多孔質層と、を備え、
前記第1および第2多孔質層は、標準比重法により算出した数平均分子量が5.0×107以上のPTFEにより構成され、
前記第1および第2多孔質層から選ばれる少なくとも1つの層の平均孔径が1μm以下であり、
前記防水通音膜の面密度が1〜10g/m2であり、
前記防水通音膜の引張強度が10〜100MPaであり、
前記防水通音膜の突き刺し強度を前記防水通音膜の面密度で除した値が、25〜50kPa・m 2 /gである防水通音膜。 - 前記第1および第2多孔質層は、それぞれ二軸延伸された層であり、
前記第1および第2多孔質層の延伸倍率が互いに等しい、請求項1に記載の防水通音膜。 - 前記第1および第2多孔質層の延伸方向が互いに一致するとともに、前記第1および第2多孔質層の延伸倍率が、各延伸方向に関して互いに等しい、請求項2に記載の防水通音膜。
- 請求項1に記載の防水通音膜の製造方法であって、
標準比重法により算出した数平均分子量が5.0×107以上のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなるPTFE微粉末と、加工助剤と、を含むペーストを押出成形する工程と、
前記ペーストの成形体であるシートまたは前記ペーストの成形体を圧延して得られるシートを、PTFEの融点未満の温度で第1方向に延伸する工程と、
前記第1方向への延伸後のシートを、複数枚重ね合わせる工程と、
前記重ね合わせた複数枚のシートを、PTFEの融点未満の温度で前記第1方向と交差する第2方向に延伸する工程と、
前記第2方向への延伸後の複数枚のシートを、PTFEの融点以上の温度で焼成して、PTFEのマトリクス間に働く結着力に基づいて一体化する工程と、を含む、防水通音膜の製造方法。 - 請求項1に記載の防水通音膜の製造方法であって、
標準比重法により算出した数平均分子量が5.0×107以上のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなるPTFE微粉末と、加工助剤と、を含むペーストを押出成形する工程と、
前記ペーストの成形体であるシートまたは前記ペーストの成形体を圧延して得られるシートを、PTFEの融点未満の温度で二軸延伸する工程と、
前記二軸延伸後のシートを、複数枚重ね合わせる工程と、
前記重ね合わせた複数枚のシートを、PTFEの融点以上の温度で焼成して、PTFEのマトリクス間に働く結着力に基づいて一体化する工程と、を含む、防水通音膜の製造方法。 - 音声機能を備えた電気製品であって、
音声を出力するための発音部および音声を入力するための受音部から選ばれる少なくとも1つと、前記発音部および/または受音部と外部との間で音声を伝達できるとともに、前記発音部および/または受音部への水の侵入を抑制する防水通音膜と、を備え、
前記防水通音膜が請求項1に記載の防水通音膜である、電気製品。
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