JP4920529B2

JP4920529B2 - 通気部材

Info

Publication number: JP4920529B2
Application number: JP2007228103A
Authority: JP
Inventors: 浩二古内
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP2009056441A

Description

本発明は、フィルタを備える通気部材に関する。

従来、フィルタとしては、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という。）多孔質膜を用いたものがよく知られている。ＰＴＦＥ多孔質膜は、高い通気性および耐水圧を有しているので、このＰＴＦＥ多孔質膜を有するフィルタは、防水通気フィルタとして用いられることも多い。例えば自動車電装品、電動歯ブラシ、シェーバーなどでは、電子部品や制御基板などを収容する筐体の内外の圧力差を解消するために、筐体に通気穴が設けられることがあり、この通気穴をＰＴＦＥ多孔質膜を有するフィルタで塞ぐことで、筐体内への塵埃や水の浸入が防止されるようになる。

近年では、フィルタの取り付け性などを向上させるために、フィルタを剛性の高い構造体に一体化して部品化した通気部材が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。ＰＴＦＥ多孔質膜を有するフィルタを構造体に一体化させるには、構造体としてＰＴＦＥよりも溶融温度が低い樹脂成形品を用い、この樹脂成形品をフィルタに溶着させたり、あるいは、接着剤や両面テープでフィルタを構造体に接着したりする方法がある。
特開平１０−８５５３６号公報特開２００３−６３５４９号公報

しかしながら、溶着により一体化する方法は、金属やＰＴＦＥよりも溶融温度の高い樹脂からなる構造体には適用することができず、接着により一体化する方法では、粘着剤を所定の領域に塗布する作業や両面テープを所定の形状にカットして貼り付ける作業などが必要になり製造工程が煩雑になるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑み、構造体の材質に拘らずにフィルタと構造体とを簡単に一体化できるようにすることを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、ＰＴＦＥ多孔質膜を有するフィルタと、互いの主面同士が対向するように前記フィルタを挟んで両側に配置され、前記フィルタによって覆われる通気口をそれぞれ有する第１構造体および第２構造体とを備え、前記第１構造体には、当該第１構造体の前記主面から前記通気口の周縁部分が拡径しながら後退した後退部であって底側よりも開口側が狭い凹状の後退部が設けられている一方、前記第２構造体には、当該第２構造体の前記主面から前記通気口の周縁部分が拡径しながら突出した突出部であって根元部分よりも先端部分が太い凸状の突出部が設けられており、前記後退部の底面と前記突出部の先端面との間に前記フィルタが挟み込まれた状態で前記後退部と前記突出部とが嵌り合うことにより、前記フィルタ、前記第１構造体、および前記第２構造体が一体化した通気部材を提供する。

本発明は、その適用対象が制限されるわけではないが、筐体の内外の圧力差を解消するための、通気を確保しつつ防塵および防水を図る防水通気部材への適用に適している。

本発明によれば、第１構造体の後退部と第２構造体の突出部とをフィルタを挟んで嵌め合わせるだけの簡単な作業で、第１構造体および第２構造体とフィルタとを一体化することができる。しかも、嵌合構造が採用されているので、第１構造体および第２構造体を任意の材質で形成することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る通気部材１は、円形状のフィルタ２と、このフィルタ２を挟んで当該フィルタ２の厚み方向の両側に配置される第１構造体３および第２構造体４とを備えている。

フィルタ２は、本実施形態ではＰＴＦＥ多孔質膜からなっている。フィルタ２の厚みは１〜５００μｍ、好ましくは１０〜４００μｍである。

ＰＴＦＥ多孔質膜を製造するには、まず、ＰＴＦＥファインパウダーに液状潤滑剤を加えたペースト状の混合物を予備成型する。この予備成型は、液状潤滑剤が絞り出されない程度の圧力で行う。液状潤滑剤は、ＰＴＦＥファインパウダーの表面を濡らすことができて、抽出や加熱により除去できるものであれば特に制限されず、例えば流動パラフィン、ナフサ、ホワイトオイルなどの炭化水素を使用することができる。液状潤滑剤の量は、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対して５〜５０重量部程度が適当である。ついで、予備成型体をペースト押出や圧延によってシート状に成形し、このシート状成形体を少なくとも一軸方向に延伸すれば、ＰＴＦＥ多孔質膜を得ることができる。なお、延伸条件は適宜設定することができ、通常は、縦方向に延伸する場合でも横方向に延伸する場合でも温度は３０〜４００℃、延伸倍率は２〜３０倍である。延伸後にＰＴＦＥ多孔質膜をＰＴＦＥの融点以上に加熱して焼成してもよい。

なお、ＰＴＦＥ多孔質膜が薄い場合には取り扱いを容易にするために、ＰＴＦＥ多孔質膜に補強材を積層したものをフィルム２としてもよい。補強材としては、通気性を有するものであればその形成材料は特に制限されず、フェルト、織布、不織布、メッシュ、その他の多孔質材料などを用いることができる。材質についても制限がなく、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、芳香族ポリアミド、アクリル、ポリイミドなどの合成繊維、あるいはこれらの複合材などを用いることができる。補強材の厚さは０．０５〜１．００ｍｍであり、加工性の点からより好ましくは０．０５〜０．４０ｍｍである。ＰＴＦＥ多孔質膜に補強材を積層する方法は特に制限されず、例えば、熱接着性を持つ補強材をＰＴＦＥ多孔質膜に熱ラミネートする方法、熱溶着性のネットあるいはメッシュを２枚のＰＴＦＥ多孔質膜の間に挟んで両者をラミネートする方法、接着剤を用いる方法などがある。

第１構造体３および第２構造体４は、フィルム２と一体化される部品である。第１構造体３および第２構造体４の材質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄、胴などの金属や、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの各種プラスチック類、あるいは各種ゴム類が挙げられる。本実施形態では、第１構造体３および第２構造体４は、外径がフィルム２の直径よりも少し大きな円形リング状の薄い板状に形成されていて、中心にフィルタ２によって覆われる円形状の通気口３３，４３を有している。

より詳しくは、図２に示すように、第１構造体３は、フィルタ２に面する主面３１およびこの主面３１に平行な背面３２を含む表面を有している。主面３１には、当該主面３１の通気口３３の周縁部分が後退した後退部５が設けられている。この後退部５はフィルタ２よりも一回り小さな大きさで円形状に窪む形状に形成されており、後退部５の開口面積はフィルタ２の面積よりも小さくなっている。さらに、後退部５は、拡径しながら後退していて、奥広がりに傾斜する内周面５１および主面３１と平行な底面５２を有している。

一方、第２構造体４は、第１構造体３と反対側からフィルタ２に面して第１構造体３の主面３１に対向する主面４１およびこの主面４１に平行な背面４２を含む表面を有している。主面４１には、当該主面４１の通気口４３の周縁部分が突出した、後退部５の内周面５１および底面５２に沿う形状の突出部６が設けられている。すなわち、突出部６は、拡径しながら突出していて、後退部５の内周面５１と平行な、すなわち内周面５１の傾斜角度と同一角度で傾斜するテーパー状の外周面６１、および後退部５の底面５２と平行な先端面６２を有しており、その高さは後退部５の深さと、根元部分の直径は後退部５の開口側の直径と、先端部分の直径は後退部５の底側の直径と同一となっている。なお、ここでいう同一とは、寸法公差を除いた設計値同士が同じであることをいう。

そして、第１構造体３と第２構造体４とを双方の主面３１，４１を内側に向けた状態で重ね合わせてそれらを挟み込むように力を加えると、突出部５が弾性変形しながら後退部５に嵌り込み、後退部５の内周面５１と突出部６の外周面６１とが係合して第１構造体３と第２構造体４が連結されるようになる。すなわち、内周面５１および外周面６１の径方向における傾斜量、換言すれば内周面５１の底側に対する開口側の張り出し量および外周面６１の根元部分に対する先端部分の張り出し量が後退部５と突出部６の係合代ｂとなり、このリング状に存在する係合代ｂによって第２構造体４が第１構造体３から離間することが規制される。係合代ｂは、後退部５の深さおよび突出部６の高さと同一である係合距離ａの１０〜３０％とすることが好ましい。例えば、係合距離ａが１ｍｍの場合には、係合代ｂすなわち内周面５１および外周面６１の傾斜量を０．１〜０．３ｍｍに設定すればよい。

次に、第１構造体３と第２構造体４とにフィルタ２を固定する方法を説明する。

まず、第１構造体３を、水平な台の上に主面３１が上面となるように置く。ついで、フィルタ２を第１構造体３の中央に乗せて、フィルタ２の周縁部２ａを主面３１上に載置する。その後、フィルタ２の上から第２構造体４を主面４１が下面となるようにかつ第２構造体４の中心が第１構造体３の中心と合致するように被せ、第２構造体４を下方に押圧する。そうすると、後退部５と突出部６とがフィルタ２を挟み込んだ状態で嵌り合う。換言すれば、後退部５と突出部６とが、フィルタ２を噛み込んだ状態で、すなわち内周面５１と外周面６１の間にフィルタ２が介在した状態で係合する。これにより、フィルタ２の周縁部２ａが、外側領域が第１構造体３の主面３１と第２構造体４の主面４１とに挟み込まれるとともに内側領域が後退部５の底面５２と突出部６の先端面６２とに挟み込まれた状態で、第１構造体３と第２構造体４とに挟持されるようになり、フィルタ２、第１構造体３、および第２構造体４が一体化される。

このように、本実施形態に係る通気部材１では、後退部５と突出部６とをフィルタ２を挟んで嵌め合わせてそれらを係合させるだけの簡単な作業で、第１構造体３および第２構造体４とフィルタ２とを一体化することができる。しかも、嵌合構造が採用されているので、第１構造体３および第２構造体４を任意の材質で形成することができる。

なお、フィルタ２は矩形状や多角形状であってもよく、それに合わせて第１構造体３および第２構造体４も矩形リング状や多角形リング状であってもよい。また、第１構造体３および第２構造体４は必ずしも薄い板状である必要はなく、どちらか一方または双方がフィルタ２の厚み方向に延びる筒状となっていてもよい。さらに、第１構造体３と第２構造体４とは、平面視で同じ大きさとなるような形状を有している必要はなく、例えば、どちらか一方が他方を収容するような形状となっていてもよい。

また、後退部５は底側よりも開口側が狭い凹状をなしていればよく、例えば内周面が傾斜しておらず代わりに内周面の開口側の端部に内側に張り出す張り出し部が設けられていてもよい。一方、突出部６は根元部分よりも先端部分が太い凸状をなしていればよく、例えば外周面がテーパー状になっておらず変わりに外周面の先端側の端部に外側に張り出す張り出し部が設けられていてもよい。

さらに、後退部５の底面５２よりも僅かに大きなフィルタ２を用いれば、突出部６を後退部５に嵌め込んだときにフィルタ２が主面３１上から後退部５内に引き込まれて、主面３１上にフィルタ２が残らないようにすることもできる。また、後退部５の底面５２よりも僅かに小さなフィルタ２を用い、このフィルタ２を予め後退部５内に挿入しておき、その状態で後退部５に突出部６を嵌め込むようにしてもよい。

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ファインパウダー１００重量部に液状潤滑剤（流動パラフィン）２０重量部を加えたペースト状の混合物を予備成型し、この予備成型体をペースト押出により丸棒状に成形した。その成形体を圧延した後に、液状潤滑剤をノルマルデカンにより抽出して除去し、厚み０．２ｍｍのシート状成形体を得た。

得られたシート状成形体を長さ方向に５倍になるように３６０℃で延伸を行い、続いてテンターを用いて幅方向に１０倍になるように１００℃で延伸を行って、ＰＴＦＥ多孔質膜を得た。ＰＴＦＥ多孔質膜の厚みは４０μｍ、耐水圧は７０ｋＰａであった。その後に、ＰＴＦＥ多孔質膜をφ１２ｍｍの大きさで打ち抜いて、直径１２ｍｍのフィルタを得た。

第１構造体および第２構造体の作製においては、ガラス４０％入りのＰＰＳ（東レ社製トレリナＡ５０４Ｘ９０）で直径１２ｍｍの丸棒を作製し、この丸棒から旋盤加工により、外径１２ｍｍ、厚み１．５ｍｍ、後退部の深さ１ｍｍ、通気口径６ｍｍ、後退部の開口径９ｍｍの第１構造体、および、外径１２ｍｍ、厚み（主面と背面との間の距離）０．５ｍｍ、突出部の高さ１ｍｍ、通気口径６ｍｍ、突出部の根元径９ｍｍの第２構造体を削り出した。その際に、係合代ｂすなわち後退部の内周面の底側に対する開口側の張り出し量および突出部の外周面の根元部分に対する先端部分の張り出し量を０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍと５段階に設定して、５種類の第１構造体および第２構造体を得た。

係合代ｂを０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍに設定した場合は、後退部に突出部を問題なく嵌め込むことができたが、係合代ｂを０．５ｍｍに設定した場合は、後退部に突出部を嵌め込む際に突出部が破損した。

本発明の一実施形態に係る通気部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面端面図である。第１構造体および第２構造体の断面図である。

符号の説明

１防水通気部材
２フィルタ（ＰＴＦＥ多孔質膜）
２ａ周縁部
３第１構造体
３１主面（表面）
３３通気口
４第２構造体
４１主面（表面）
４３通気口
５後退部
５１内周面
６突出部
６１外周面

Claims

ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜を有するフィルタと、互いの主面同士が対向するように前記フィルタを挟んで両側に配置され、前記フィルタによって覆われる通気口をそれぞれ有する第１構造体および第２構造体とを備え、
前記第１構造体には、当該第１構造体の前記主面から前記通気口の周縁部分が拡径しながら後退した後退部であって底側よりも開口側が狭い凹状の後退部が設けられている一方、前記第２構造体には、当該第２構造体の前記主面から前記通気口の周縁部分が拡径しながら突出した突出部であって根元部分よりも先端部分が太い凸状の突出部が設けられており、前記後退部の底面と前記突出部の先端面との間に前記フィルタが挟み込まれた状態で前記後退部と前記突出部とが嵌り合うことにより、前記フィルタ、前記第１構造体、および前記第２構造体が一体化した通気部材。
前記後退部の開口面積は、前記フィルタの面積よりも小さい請求項１に記載の通気部材。
前記後退部は、傾斜する内周面を有し、前記突出部は、前記内周面と平行なテーパー状の外周面を有しており、前記内周面と前記外周面の間に前記フィルタが介在している請求項２に記載の通気部材。
前記内周面の底側に対する開口側の張り出し量および前記外周面の根元部分に対する先端部分の張り出し量は、それぞれ前記後退部の深さおよび前記突出部の高さの１０〜３０％である請求項３に記載の通気部材。
前記通気部材は、筐体の内外の圧力差を解消するための、通気を確保しつつ防塵および防水を図る防水通気部材である請求項１〜４のいずれか一項に記載の通気部材。