JP4680220B2

JP4680220B2 - 防水通気フィルタ、防水通気部材および筐体

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Publication number: JP4680220B2
Application number: JP2007077773A
Authority: JP
Inventors: 映佐波
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: JP2008237949A

Description

本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）多孔質膜を用いた防水通気フィルタに関し、より詳しくは、自動車電装部品、家電製品、情報機器等の筐体に使用される防水通気フィルタに関する。また本発明は、当該防水通気フィルタを有する防水通気部材に関し、さらには、当該防水通気フィルタを有する筐体に関する。

自動車電装部品、家電製品、情報機器等の筐体に通気性を持たせ、かつ水、塵埃等の異物の筐体内部への侵入を防止するために、防水通気フィルタが用いられている（例えば、特許文献１および２参照）。この防水通気フィルタは、防水通気フィルタを筐体の開口部に接着または溶着することにより、あるいは防水通気フィルタを有する支持体を筐体の開口部に装着することにより、筐体に取り付けられている。

防水通気フィルタにおいて、ＰＴＦＥ多孔質膜を用いた防水通気フィルタが、その高い耐水性および防塵性により、広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。ＰＴＦＥ多孔質膜は、高い通気性と耐水性を併せ持っているが、単体では強度が低い。そのため、基材とラミネートした積層品として提供されることが多い。この基材には、通常、熱溶融性樹脂を含んだ不織布が用いられ、この基材はＰＴＦＥ多孔質膜と熱接着される。
特開２００３−３１８５５７号公報特開２００６−１９０６５５号公報特開平８−２０６４２２号公報

上記防水通気フィルタにおいて、ＰＴＦＥ多孔質膜の耐水圧が同じである場合、すなわちＰＴＦＥ多孔質膜の孔径が同じである場合には、ＰＴＦＥ多孔質膜の厚みが小さい方が通気性は高くなる。従って、十分な通気性を得るためには、薄手のＰＴＦＥ多孔質膜を用いることが有効である。しかし、薄手のＰＴＦＥ多孔質膜は、膜そのものの強度が低くなるという問題を有している。強度が低いＰＴＦＥ多孔質膜は、外力によって簡単にダメージを受けてしまう。一方、強度を上げるために厚手のＰＴＦＥ多孔質膜を用いた場合には、耐水圧を確保すべくその孔径を小さくすると、通気度が低くなり、通気度を確保すべくその孔径を大きくすると、耐水圧が低くなってしまう。そのため、通気度、耐水圧および強度のすべてに優れる防水通気フィルタを得ることは困難であった。

そこで本発明は、通気度、耐水圧および強度のすべてに優れる防水通気フィルタを提供することを目的とする。本発明はまた、当該防水通気フィルタを有する支持体および筐体を提供することを目的とする。

本発明者等は鋭意検討した結果、厚みおよび平均孔径が相対的に大きいＰＴＦＥ多孔質膜と、厚みおよび平均孔径が相対的に小さいＰＴＦＥ多孔質膜とで基材をサンドイッチした構造の積層体が、通気度、耐水圧および強度のすべてに優れる防水通気フィルタとなり得ることを見出した。

すなわち本発明は、基材の一方の側に第１のＰＴＦＥ多孔質膜が、前記基材の他方の側に第２のＰＴＦＥ多孔質膜が積層されており、前記第１のＰＴＦＥ多孔質膜の厚みおよび平均孔径が、前記第２のＰＴＦＥ多孔質膜の厚みおよび平均孔径よりも大きい防水通気フィルタを提供する。

また本発明は、その別の側面から、前記防水通気フィルタと、それを支持する支持体とを有する防水通気部材を提供する。

さらに本発明は、その別の側面から、前記防水通気フィルタを有する筐体であって、前記防水通気フィルタの第１のＰＴＦＥ多孔質膜側が前記筐体の外部を向いた状態で、前記防水通気フィルタが前記筐体に取り付けられている筐体を提供する。

本発明によれば、使用前の通気度が高く、使用中に水、オイル等が付着した後でも通気度が高く維持される防水通気フィルタが提供される。同時に、耐水圧の高い防水通気フィルタが提供される。さらに同時に、外力を受けてもダメージを受けにくい、強度に優れる防水通気フィルタが提供される。当該防水通気フィルタを有する防水通気部材は、筐体への取り付けに用いられるものであり、当該防水通気フィルタを有する筐体は、自動車電装部品、家電製品、情報機器等の筐体として有用である。

図１に例示するように、本発明の防水通気フィルタ４は、基材３の一方の側に第１のＰＴＦＥ多孔質膜１が、基材３の他方の側に第２のＰＴＦＥ多孔質膜２が積層されており、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１の平均孔径および厚みが、第２のＰＴＦＥ多孔質膜２の平均孔径および厚みよりも大きいことに特徴を有する。

本発明の防水通気フィルタ４は、当該防水通気フィルタ４の筐体の外部を向く面（外側表面）が厚みおよび平均孔径の大きいＰＴＦＥ多孔質膜１で構成され、筐体の内部を向く面（内側表面）が厚みおよび平均孔径の小さいＰＴＦＥ多孔質膜２で構成されるように筐体に取り付けることができ、この場合に、防水通気フィルタは優れた通気性、耐水圧および強度を発揮する。

なお、本発明において、防水通気フィルタの強度が優れるとは、防水通気フィルタが使用前の状態で通気度が高いということのみならず、使用中、水、オイル等が防水通気フィルタに付着した後でも通気度が高く保たれていることをいい、望ましくは、ＪＩＳＰ８１１７（ガーレー法）による通気量で、２５秒／１００ｍＬ以下である。また、防水通気フィルタの耐水圧が優れるとは、防水通気フィルタの耐水圧が高いことをいい、望ましくは、ＪＩＳＬ１０９２−Ｂ（高水圧法）による耐水圧で、１５０ｋＰａ以上である。防水通気フィルタの強度が優れるとは、主に防水通気フィルタが外力を受けた際に、ダメージを受け難いことをいう。

従来は、通気性、耐水圧および強度が同時に優れる防水通気フィルタを得ることは困難であった。例えば、従来例として、耐水性と通気性を得るべく平均孔径の小さいＰＴＦＥ多孔質膜と、強度を向上させるための基材とを用いた構成の防水通気フィルタがある。当該防水通気フィルタを用いた筐体は、基材が筐体の外側を向くように配置されるが、水やオイルと接触した際、水やオイルが基材に浸透して通気性を阻害する可能性があった。しかし、本発明の防水通気フィルタ４では、厚みおよび平均孔径の大きいＰＴＦＥ多孔質膜（第１のＰＴＦＥ多孔質膜１）が外側表面を構成することによって、水やオイルの基材への浸透を阻止することができ、また孔径が大きいために通気度を確保することができ、さらに厚みが大きいために強度を確保できる。そして、厚みおよび平均孔径の小さいＰＴＦＥ多孔質膜（第２のＰＴＦＥ多孔質膜２）が内側表面を構成することによって、孔径が小さいために耐水圧を確保することができ、またより微細な塵埃の侵入を阻止することができる。さらに厚みが小さいために通気性を確保することができ、さらに、内側表面に配置されているために、第２のＰＴＦＥ多孔質膜２は、外部からダメージを受け難くなっている。

第１のＰＴＦＥ多孔質膜１には、強度確保の観点からいわゆる厚手品を用いるのがよく、その厚みとしては具体的には、５０μｍ以上であり、６０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましい。ただし、厚みが大きくなりすぎると、防水通気フィルタ４のサイズの増大を招き、また十分な通気度を確保できないおそれがあるため、５００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。

また、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１には、通気度確保の観点から平均孔径の大きいものを用い、その平均孔径としては具体的に、１．０μｍ以上が好ましく、２．０μｍ以上がより好ましい。ただし、平均孔径が大きくなりすぎると、十分な防水性、防塵性または強度を確保できないおそれがあるため、１０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下がより好ましい。

第２のＰＴＦＥ多孔質膜２には、通気度確保の観点からいわゆる薄手品を用いるのがよく、その厚みとしては具体的に、５０μｍ未満であり、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。ただし、厚みが小さくなりすぎると、十分な強度を確保できないおそれがあるため、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。

また、第２のＰＴＦＥ多孔質膜２には、耐水圧確保の観点から平均孔径の小さなものを用い、その平均孔径としては具体的に、１．０μｍ未満が好ましく、０．６μｍ以下がより好ましい。ただし、平均孔径が小さくなりすぎると、十分な通気度を確保できないおそれがあるため、０．０５μｍ以上が好ましく、０．１μｍ以上がより好ましい。

ＰＴＦＥ多孔質膜の通気度は、防水通気フィルタとして十分な通気度が得られる限り特に限定はないが、ＪＩＳＰ８１１７に従い、ガーレー数で、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１については０．５〜３．０秒／１００ｍＬであることが好ましく、第２のＰＴＦＥ多孔質膜２については４．０〜１５秒／１００ｍＬであることが好ましい。

ＰＴＦＥ多孔質膜の耐水圧は、防水通気フィルタとして十分な耐水性が得られる限り特に限定はないが、ＪＩＳＬ１０９２−Ｂに従い、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１については１０〜１００ｋＰａであることが好ましく、第２のＰＴＦＥ多孔質膜２については２００〜５００ｋＰａであることが好ましい。

撥水性、撥油性を高めるために、ＰＴＦＥ多孔質膜（特に第１のＰＴＦＥ多孔質膜１）に、撥液処理を施してもよい。撥液剤としては、フッ素系、シリコーン系の撥液剤が多数市販されているが、ＰＴＦＥ多孔質膜を上回る撥液性能を発揮するためには、フッ素で飽和した炭化水素基（ペルフルオロアルキル基）を側鎖に有する化合物を成分とする必要がある。このような化合物で主鎖がアクリル系、メタクリル系、シリコーン系等である化合物を成分とする撥液剤が、各種市販されている。ＰＴＦＥ多孔質膜に撥液剤を塗布する方法としては、キスコーティング、グラビア塗工、スプレー塗工、浸漬等が挙げられる。

ＰＴＦＥ多孔質膜は、公知方法に準じて製造することができ（例えば、ＰＴＦＥファインパウダーからなるペースト押出物を延伸後焼成する方法）、また市販品として入手することもできる。

基材３は、ＰＴＦＥ多孔質膜の取り扱い性を向上させ、組み立て時および使用時のダメージから防護するための保護材として機能する。基材３の材質および形態には特に限定はないが、ＰＴＦＥ多孔質膜１，２よりも強度および通気性に優れるものを選択するとよい。基材３の材質としては、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル、ポリアミド（脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド）、またはこれらの複合材料等を用いることができる。基材３の形態としては、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）、多孔質体等が挙げられる。基材３が不織布である場合には、不織布を構成する一部または全部の繊維が、芯鞘構造の複合繊維であってよく、この場合は、芯成分の融点が鞘成分の融点よりも高いとよい。

本発明の防水通気フィルタ４は、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１、基材３、第２のＰＴＦＥ多孔質膜２を積層して製造することができる。積層の方法としては、基材３が第１のＰＴＦＥ多孔質膜１および第２のＰＴＦＥ多孔質膜２に挟まれた構造が得られる限り特に制限はない。例えば公知方法に準じ、圧着、融着または接着により積層することができ、一度に２枚のＰＴＦＥ多孔質膜と基材を積層してもよいし、ＰＴＦＥ多孔質膜を１枚ずつ基材に積層してもよい。

第１のＰＴＦＥ多孔質膜１と第２のＰＴＦＥ多孔質膜２との目視による区別を容易にするために、一方のＰＴＦＥ多孔質膜を染色してもよく、また、両方のＰＴＦＥ多孔質膜を異なる色で染色してもよい。また、基材の片面に印刷を施してもよいし、基材の両面に異なる模様を印刷してもよい。ＰＴＦＥ多孔質膜は、ある程度の透光性を有するため、ＰＴＦＥ多孔質膜を透かして支持体の模様を見ることも可能である。

防水通気フィルタ４は、図２に例示するように、筐体または支持体への固定を容易にするために、その表面上に接着剤層５を有していてもよい。当該接着剤層５は、例えば、公知の接着剤を塗布・乾燥したものであってよく、両面テープであってもよい。接着剤層５は、図２では、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１側の表面上に設けられているが、使用形態に照らして適宜、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１側と第２のＰＴＦＥ多孔質膜２側の一方の表面または両方の表面に設ければよい。また、通気性を確保するために、接着剤層５は、図２に例示するように、防水通気フィルタ４の周縁部に設けることが好ましい。

本発明の防水通気フィルタ４は、防水通気フィルタの第１のＰＴＦＥ多孔質膜１側が筐体６の外部を向いた状態で、筐体の開口部に取り付けられて使用される。防水通気フィルタ４は、直接筐体６に取り付けられてもよいし、防水通気フィルタ４を支持する支持体を介して取り付けられてもよい。具体的に、図３では、図２と同様の構成を有する防水通気フィルタ４が、第１のＰＴＦＥ多孔質膜１側が筐体６の外部を向いた状態で、接着剤層５を介して直接筐体６に取り付けられている。

防水通気フィルタ４を直接筐体６に取り付ける場合には、所定のサイズ、形状に打ち抜き、筐体６の開口部を覆うように、開口部に固定する。固定の方法としては、上記の接着剤層５等により接着する方法、熱溶着、超音波溶着等が挙げられる。

防水通気フィルタを、支持体を介して筐体に取り付ける場合には、支持体の材質、形態には特に制限はない。支持体は、例えば、特許文献１に記載されたような、貫通孔を有する平板状の支持体であってよい。この場合、図４に例示するように、防水通気フィルタ４Ａ（その多層構造は図４において省略する。第１のＰＴＦＥ多孔質膜は図において上面に配置される。）が支持体７Ａの貫通孔を覆うように、上記の接着剤層等による接着、熱溶着、超音波溶着等により防水通気フィルタ４Ａを支持体７Ａに固定して防水通気部材８Ａとし（図４（ａ）および（ｂ））、この防水通気部材８Ａを、筐体の開口部に接着、溶着等により固定することができる（図４（ｃ））。当該防水通気部材８Ａを覆うように、保護カバー（図示せず）を設けてもよい。

また、支持体は、例えば特許文献２に記載されたような、筒状の支持体であってもよい。この場合、図５に例示するように、筒状の支持体７Ｂの端面に防水通気フィルタ４Ｂ（その多層構造は図５において省略する。第１のＰＴＦＥ多孔質膜は図において上面に配置される。）を接着、溶着等により固定して防水通気部材８Ｂとし、この防水通気部材８Ｂを、筐体６Ｂの開口部に挿入して固定することができる。このとき、防水通気部材８Ｂはさらに、防水通気フィルタ４Ｂを覆う保護カバー９を有していてもよい。

なお、上記の防水通気部材において、防水通気フィルタのいずれの面を支持体に固定するかに関しては、防水通気部材を筐体に装着した場合に防水通気フィルタの第１のＰＴＦＥ多孔質膜側が筐体の外部を向くように、防水通気フィルタを支持体に固定すべきである。

このようにして、通気度、耐水圧および強度のすべてに優れる防水通気フィルタを有する筐体を得ることができる。当該筐体は、ヘッドランプ、リアランプ、フォグランプ、ターンランプ、バックランプ、モーターケース、圧力センサー、圧力スイッチ、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）等の自動車用電装部品；電気カミソリ、電動歯ブラシ、ランプ等の家電製品；携帯電話、カメラ等の情報機器などの筐体として有用である。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。

ＰＴＦＥ多孔質膜としては、日東電工社製の、表１に示す特性を有するものを使用した。表１において、通気量は、ＪＩＳＰ８１１７（ガーレー法）に従い求めた。この通気量は、一定圧力下において１００ｍＬの空気が流れるのに要する時間を示したものであり、値が小さいほど通気量が大きいことを示す。耐水圧は、ＪＩＳＬ１０９２−Ｂ（高水圧法）に従い求めた。

（実施例１）
外層（外側表面側の層；第１のＰＴＦＥ多孔質膜）にはＮＴＦ１１３３を、内層（内側表面側の層；第２のＰＴＦＥ多孔質膜）にはＮＴＦ１０２６を、基材にはポリオレフィン不織布（ユニチカ社製エルベスＴ７０、目付７０ｇ／ｃｍ²）を用いた。ＮＴＦ１１３３、ポリオレフィン不織布およびＮＴＦ１０２６をこの順に重ね合わせ、温度１６０℃、線圧１ｋｇ／ｃｍ²のゴムロールを用いて接着して防水通気フィルタを得た。得られた防水通気フィルタの通気量は、１６秒／１００ｍＬ、耐水圧は２４０ｋＰａであった。

（実施例２）
外層にＮＴＦ１１３１、内層にＮＴＦ−ＶＳを用いた以外は実施例１と同様にして防水通気フィルタを作製した。得られた防水通気フィルタの通気量は、１８秒／１００ｍＬ、耐水圧は２４０ｋＰａであった。

（比較例１）
外層にＮＴＦ１０２６を用い、内層を用いずに、実施例１と同様にして実施例１と同じ基材に接着を行い、防水通気フィルタを得た。得られた防水通気フィルタの通気量は、１２秒／１００ｍＬ、耐水圧は２４０ｋＰａであった。

（比較例２）
内層にＮＴＦ１０２６を用い、外層を用いずに、実施例１と同様にして実施例１と同じ基材に接着を行い、防水通気フィルタを得た。得られた防水通気フィルタの通気量は、１２秒／１００ｍＬ、耐水圧は２４０ｋＰａであった。

（比較例３）
外層にＮＴＦ１１３３を用い、内層にＮＴＦ１１３１を用いた以外は実施例１と同様にして防水通気フィルタを作製した。得られた防水通気フィルタの通気量は、６秒／１００ｍＬ、耐水圧は１２０ｋＰａであった。

得られた防水通気フィルタに対し、以下の負荷試験を行った。防水通気フィルタの構成を表２に、試験結果を表３に示す。

[膜破壊試験]
外側表面（外層の露出表面）に粘着テープ（日東電工社製ダンプロン）を貼り付け、当該テープを引剥がすことによって引張力を負荷した。テープを引剥がした後の表面を観察し、膜に破損がみられなかったものを○、破損がみられたものを×とした。

［水浸透試験］
外層側から１分間、１００ｋＰａの水圧をかけた。その後、濡れた状態でＪＩＳＰ８１１７（ガーレー法）に従い、通気量を測定した。

表３からわかるように、比較例１では、外層に薄手のＰＴＦＥ多孔質膜を使用したため、防水通気フィルタは、膜が破損しやすいものとなった。比較例２では、外層にＰＴＦＥ多孔質膜を使用しなかったため、水浸透試験後の通気量が低下した。比較例３では、外層、内層共に厚手品を用いたため、耐水圧が低かった。一方、実施例１および２の防水通気フィルタは、良好な通気度、耐水圧、膜強度を示すものであった。

本発明の防水通気フィルタは、防水通気フィルタまたは通気部材として、筐体に装着可能なものであり、本発明の防水通気フィルタを有する筐体は、自動車用電装部品、家電製品、情報機器などの筐体として用いることができる。

本発明の防水通気フィルタの断面図である。接着剤層を備えた本発明の防水通気フィルタの上面図および断面図である。本発明の防水通気フィルタを有する筐体の断面図である。（ａ）は、本発明の防水通気フィルタおよび支持体を有する通気部材の一例を示す斜視図、（ｂ）は、当該通気部材の（ａ）のＸ−Ｘ’での断面図、（Ｃ）は、当該通気部材が装着された筐体の一例を示す断面図である。本発明の防水通気フィルタおよび支持体を有する通気部材が、筐体の開口部に装着された状態を示す部分断面図である。

符号の説明

１第１のＰＴＦＥ多孔質膜
２第２のＰＴＦＥ多孔質膜
３基材
４，４Ａ，４Ｂ本発明の防水通気フィルタ
５接着剤層
６，６Ａ，６Ｂ筐体
７Ａ，７Ｂ支持体
８Ａ，８Ｂ通気部材
９保護カバー

Claims

基材の一方の側に第１のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が、前記基材の他方の側に第２のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が積層されており、
前記第１のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の厚みおよび平均孔径が、前記第２のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の厚みおよび平均孔径よりも大きい防水通気フィルタ。
前記第１のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の厚みが５０μｍ以上、平均孔径が１．０μｍ以上であり、かつ前記第２のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の厚みが５０μｍ未満、平均孔径が１．０μｍ未満である請求項１に記載の防水通気フィルタ。
前記第１のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の厚みが６０〜５００μｍ、平均孔径が１．０〜１０μｍであり、かつ前記第２のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の厚みが５〜３０μｍ、平均孔径が０．０５〜１．０μｍ未満である請求項２に記載の防水通気フィルタ。
表面に接着剤層をさらに有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の防水通気フィルタ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の防水通気フィルタと、それを支持する支持体とを有する防水通気部材。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の防水通気フィルタを有する筐体であって、前記防水通気フィルタの第１のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜側が前記筐体の外部を向いた状態で、前記防水通気フィルタが前記筐体に取り付けられている筐体。
自動車電装部品、家電製品または情報機器の筐体である請求項６に記載の筐体。