JP5513057B2 - 音響保護カバーアセンブリ - Google Patents
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Description
発明の名称「スピーカシステム(Speaker System)」の米国特許第4949386号において教示された、環境保護カバーシステムは部分的に、ポリエステルの製織材料または不織材料と、微多孔質のポリテトラフルオロエチレン(「PTFE」)メンブランとから成る、2層積層構造から成っている。微多孔質PTFEメンブランの疎水性が、液体が環境バリヤシステムを通過することを阻止する。しかしながら、このような積層カバーシステムは、電子デバイス内への液体の流入を阻止する上では効果的であるかもしれないが、積層体は音声を著しく減衰する。このような減衰は、秀でた音質を必要とする現代の通信用電子デバイスにおいては許容されない。さらに、積層カバーシステムは、瞬間的な液体流入を阻止する点では効果的であるが、長時間の液体に対する暴露は、接着剤/メンブラン界面が場合によっては破壊されてしまうため、制限される。
本発明のさらに別の態様によれば、保護メンブランはキャップ内に射出成形されている。
添付の図面と関連させた本発明に関する以下の詳細な説明、および特許請求の範囲から、本発明の装置および方法をより容易に理解することができる。
本明細書中の用語「微多孔質メンブラン」とは、孔の50%以上が約5μm以下の公称直径を有している、最小50%の有孔率を有する(つまり孔容積が50%以上の)連続的なシート材料を意味する。
本明細書中の用語「疎油性」とは、気体の通過を可能にする一方で、油をはじく、または油を吸収しない、材料の性質を一般的に意味する。
本明細書中の用語「疎水性」とは、気体の通過を可能にする一方で、水をはじく、または水を吸収しない、材料の性質を一般的に意味する。
(1)音響伝送損失
ASTM E 1050〜90(音響材料のインピーダンスおよび吸収性に関する標準テスト法);ASTM C 384(インピーダンスチューブ法による、音響材料のインピーダンスおよび吸収性に関する標準テスト法);Leo L. Beranek (音響特性);A. F. Seybert (ダクト内における音声強度および音響特性の測定のための2センサー法)に記載されている分析手順および方法を組み合わせて用いることによって、サンプルがテストされ評価された。
電話周波数全域(300〜3000Hz)にわたる個々のTL測定値を使用して、総合TLが算出される。総合TLは次のように算出される:
TLoverall(dB)
=10log10(Σ10(300~3000Hzで50Hzずつ増大した場合のTL)/10)
例えば:
TLoverall(dB)=10log10(10(TL@300Hz)/10
+10(TL@350Hz)/10+10(TL@400Hz)/10
+...+10(TL@3.000Hz)/10)
耐水圧(「WEP」)は、メンブランへの水浸入に対するテスト法を提供する。WEPは瞬間WEPまたは長時間WEPとして、測定することができる。長時間WEPは、長時間に渡るサンプルの撥水性または水バリアとして機能する能力を測るものである。このことは、電子デバイスの疎水性通気を考える上で考慮すべき重要な特性である。IP−57基準は長時間WEPに基づいている。
通気量に対するサンプルの抵抗が、ASTMテスト法D726-58に記載された手順に従って、W.&L.E.Gurley & Sons製造のガーレーデンソメートルによって測定された。結果はガーレー数またはガーレー秒で記録される。ガーレー秒は、100立方センチメートルの空気が1平方インチのテストサンプルを、4.88インチの水の圧力降下時に通過する秒時間である。
TSI製造のモデル8160、自動フィルタテスター(「AFT」)を使用し、粒子捕集効率を測定する。AFTは、空気ろ過媒体の、フィルタ効率、透過対粒子サイズ、ならびに、通気量抵抗を測定する、自動化フィルタである。AFTは、テスト中のサンプルの上流側および下流側双方に配置された2つの凝縮粒子カウンタを使用し、粒子捕集効率を測定する。
以下の例の効率テストに用いられる粒子サイズは0.055μmである。
結合構造を有する疎水性の多孔質メンブラン
この例は、W. L. Gore & Associates, Inc.製の商品名GORE ALL−WEATHER(商標) VENTとして市販の保護カバー材料である。この製品は、W. L. Gore & Associates, Inc.製の多孔質のePTFEに結合された不織ポリエステル生地(0.015”厚、1.0oz/yd2、.NEXUS(商標)32900005、Precision Fabrics Group Co.から入手)から成っている。支持体に結合されたメンブランは以下の特性を有していた:質量57.473g/m2;厚さ0.0133”(338μm);空気透過度8.6ガーレー秒;通気量107.76ml/min−cm2;瞬間耐水圧138psi(951.5kPa);粒子効率99.999994%。
16mmの内径を除去した外径30mmの第1の接着支持システムを、両面接着テープから切り出した。両面接着テープは、50μm厚のMylar(商標)ポリエステルフィルム(DFM−200−clear V−156、Flexcon Corp.から入手)の各面上に設けられた19μm厚のアクリル感圧接着剤の層から成っている。第1の接着支持システムは、多孔質PTFEメンブランの表面と整列されて結合され、この組み合わせが不織ポリエステル生地に取り付けられた。
「キャプティブ」構造を有する疎水性の多孔質メンブラン
次の性質を有する延伸PTFEメンブランが提供された:質量18.347g/m2;厚さ0.0013”(33μm);空気透過度8.6ガーレー秒;通気量107.71ml/min−cm2;瞬間耐水圧138psi(951.5kPa);粒子効率99.999994%。直径30mmのディスクがメンブランから切り出された。
16mmの内径が除去された、30mmの外径を有する第2の接着支持システムが、上述の両面接着テープから切り出された。両面接着テープは、50μm厚のMylar(商標)ポリエステルフィルム(DFM−200−clear V−156、Flexcon Corp.から入手)の各面上に設けられた19μm厚のアクリル感圧接着剤の層から成っている。第2の接着支持システムは多孔質PTFEメンブランの表面に整列させられ、結合された。
第2の支持システムの暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
延伸ラミネート構造を有する疎水性の多孔質ブラックメンブラン
この例は、Nitto Denko, Inc.により、商品名MICRO−TEX(商標)N−Seriesで市販されている保護カバー材料である。製品は、多孔質ePTFEメンブランの片面または両面にラミネートされたポリオレフィン網状構造から成っている。材料は以下の特性を有していた:質量38.683g/m2;厚さ0.009”(228.6μm);通気量6078.4ml/min−cm2;瞬間耐水圧0.4psi(3.0kPa);粒子効率-NA(該当なし)。粒子効率テストは行われなかった。なぜならば、利用可能なサンプル材料が所要のテストサイズよりも小さかったからである。30mmの直径を有するディスクが、上述の材料から切り出された。
暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
「キャプティブ」構造を有する疎水性の多孔質メンブラン
この例は、Nitto Denko, Inc.により、商品名MICRO−TEX(商標)Advantec 0.2で市販されている保護カバー材料である。製品は多孔質ePTFEメンブランから成っている。この材料は以下の特性を有していた:質量47.5g/m2;厚さ0.0036”(91.4μm);空気透過度24.2ガーレー秒;通気量38.43ml/min−cm2;瞬間耐水圧120psi(827.4kPa);粒子効率99.989%。30mmの直径を有するディスクがこの材料から切り出された。
暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
「キャプティブ」構造を有する疎水性の多孔質メンブラン
この例は、Nitto Denko, Inc.により、商品名MICRO−TEX(商標) NTF1033で市販されている保護カバー材料である。製品は、0.2μmの孔径を有する多孔質ePTFEメンブランから成っている。この材料は以下の特性を有していた:質量4.421g/m2;厚さ0.0007”(17.8μm);空気透過度0.15ガーレー秒;通気量6413.81ml/min−cm2;瞬間耐水圧1.8psi(12.1kPa);粒子効率74%。30mmの直径を有するディスクがこの材料から切り出された。
暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
「キャプティブ」構造を有する疎水性の多孔質ブラックメンブラン
この製品は、W. L. Gore & Associates, Inc.によって製造された、3.0重量パーセントのカーボンブラック(KETJENBLACK(商標)EC−300J、Akzo Corp.から入手)を含有する多孔質延伸PTFEから成っている。メンブランは以下の特性を有していた:質量8.731g/m2;厚さ0.0012”(29.7μm);空気透過度3.0ガーレー秒;通気量314.72ml/min−cm2;瞬間耐水圧45.6psi(314.4kPa);粒子効率99.999996%。30mmの直径を有するディスクが記載の材料から切り出された。
暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
「キャプティブ構造」を有する疎油性の多孔質メンブラン
製品は不織ナイロン支持体上の改質されたアクリルコポリマーキャストから成っていた。この製品はPall Corpが疎油加工し製造した(VERSAPOR(商標)5000TRメンブラン)。メンブランは以下の特性を有していた:質量41.4g/m2;厚さ0.037”(94.0μm);空気透過度0.8ガーレー秒;通気量1207.8ml/min−cm2;瞬間耐水圧7.9psi(54.5kPa);粒子効率80.4%。30mmの直径を有するディスクが記載の材料から切り出された。
暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
「キャプティブ構造」を有する疎油性の多孔質メンブラン
製品は、疎油加工を施され、かつ0.22μmの孔径を有するポリ弗化ビニリデン(PVDF)から成り、Millipore Corporationによって製造された(DURAPEL(商標)0.22μmメンブラン)。メンブランは以下の特性を有していた:質量67.4g/m2;厚さ0.0044”(111.3μm);空気透過度41.8ガーレー秒;通気量22.25ml/min−cm2;瞬間耐水圧>50psi(345.0kPa)。粒子効率および不連続的な耐水圧レベルは測定されなかった。しかし、Millipre社のパンフレットによれば、被験メンブランに対応する耐水圧は62psi(427.5kPa)であることが予測される。粒子効率テストは行われなかった。なぜならば、利用可能なサンプル材料が所要のテストサイズよりも小さかったからである。30mmの直径を有するディスクが記載の材料から切り出された。
暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
「キャプティブ構造」を有する疎油性の多孔質メンブラン
製品は、W. L. Gore & Associates, Inc.によって製造された、米国特許第5376441号明細書に従って疎油加工を施された多孔質ePTFEメンブランから成っていた。メンブランは以下の特性を有していた:質量12.1g/m2;厚さ0.0009”(22.1μm);空気透過度2.6ガーレー秒;通気量362.10ml/min−cm2;瞬間耐水圧73.7psi(508.1kPa);粒子効率99.999996%。30mmの直径を有するディスクが記載の材料から切り出された。
暴露された接着剤は、16mmの内径が中心に配置された状態で、中心で取り付けプレートに接着され、取り付けプレートアセンブリは音響測定装置内に配置された。
サンプルの音声伝送損失および長時間WEPが上述のようにテストされた。テスト結果を表1に示す。
Claims (17)
- 微多孔質メンブランと少なくとも1つの接着支持システムとからなる音声伝送性の保護カバーアセンブリであって、
前記微多孔質メンブランは、その少なくとも一部が音響エネルギーに応答して自由に運動するように、その周縁部で前記少なくとも1つの接着支持システムによって支持されており、
前記微多孔質メンブランは、厚さが3〜150μmの範囲内にあり、質量が40g/m2以下であり、かつ、ガーレー数が1秒以上であり、さらに
前記保護カバーアセンブリは、300〜3000Hzの周波数域における音響伝送損失が3dB以下であり、かつ、9.8kPa(1水柱メートル)の耐水圧を30分間以上保持する
ことを特徴とする、音声伝送性の保護カバーアセンブリ。 - 前記微多孔質メンブランは、ガーレー数が1〜50秒の範囲内にある、請求項1に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記微多孔質メンブランは、ガーレー数が1〜10秒の範囲内にある、請求項2に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記微多孔質メンブランは、質量が1〜40g/m2の範囲内にある、請求項1〜3のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記微多孔質メンブランは、質量が1〜30g/m2の範囲内にある、請求項4に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記保護カバーアセンブリを音響デバイスに結合するための手段をさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記音響デバイスがトランスデューサである、請求項6に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記アセンブリがさらにブラックカラーを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記アセンブリがさらに疎油加工されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記アセンブリがさらに音響ガスケットを有しており;
前記音響ガスケットが、前記メンブランの結合されていない領域の独立した運動を妨げないように、前記アセンブリに結合され、かつ、前記アセンブリと同じ広がりを有している、請求項1〜9のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。 - 前記音響ガスケットが、前記メンブランの第2の表面に結合されている、請求項10に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記アセンブリが少なくとも99.99999%の粒子捕集効率を有している、請求項1〜11のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記メンブランがePTFEである、請求項1〜12のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記微多孔質メンブランがその周縁部で、複数の接着支持システムによって支持されている、請求項1〜13のいずれか1項に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- 前記微多孔質メンブランが、前記接着支持システムによって、キャプティブ構造で支持されている、請求項14に記載の音声伝送性の保護カバーアセンブリ。
- トランスデューサを有する電子デバイスのための音声伝送性の音響保護カバーとして、微多孔質メンブランを使用する方法であって、前記方法が、
前記メンブランの少なくとも一部が音響エネルギーに応答して自由に運動するように、微多孔質メンブランをその周縁部で少なくとも1つの接着支持システムで支持し;さらに、
電子デバイス内のトランスデューサをカバーするように、前記支持された微多孔質メンブランを方向付けすることにより、音声伝送性の音響保護カバーを形成することを含み;
前記微多孔質メンブランは、厚さが3〜150μmの範囲内にあり、質量が40g/m2以下であり、かつ、ガーレー数が1秒以上であり、さらに
前記保護カバーアセンブリは、300〜3000Hzの周波数域における音響伝送損失が3dB以下であり、かつ、9.8kPa(1水柱メートル)の耐水圧を30分間以上保持する
ことを特徴とする、微多孔質メンブランを使用する方法。 - さらに、前記微多孔質メンブランに疎油加工を施すことを含む、請求項16に記載の方法。
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