KR101249195B1 - 방수 통음막과 그 제조 방법 및 그것을 사용한 전기 제품 - Google Patents

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Abstract

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막을 포함하는 방수 통음막이며, 통음성을 가능한 한 저하시키지 않고 방수성을 더욱 향상시킨 방수 통음막을 제공한다. PTFE 다공질막을 포함하고, 상기 PTFE 다공질막이, 제1 다공질층과, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 상기 제1 다공질층과 적층 및 일체화된 제2 다공질층을 구비하고, 상기 제1 및 제2 다공질층은, 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 PTFE에 의해 구성되고, 상기 제1 및 제2 다공질층으로부터 선택되는 적어도 하나의 층의 평균 구멍 직경이 1㎛ 이하이며, 상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 10g/㎡이며, 상기 방수 통음막의 인장 강도가 10 내지 100MPa이며, 상기 방수 통음막의 찌르기 강도를 당해 막의 면 밀도로 나눈 값이 25 내지 50kPaㆍ㎡/g인 방수 통음막으로 한다.

Description

방수 통음막과 그 제조 방법 및 그것을 사용한 전기 제품{WATERPROOFING SOUND-TRANSMITTING FILM, PROCESS FOR PRODUCING SAME, AND ELECTRICAL PRODUCT EMPLOYING SAME}
본 발명은, 음성 기능을 구비한 전기 제품에 사용되는 방수 통음막과, 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 그 방수 통음막을 사용한 전기 제품에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북, 전자 수첩, 디지털 카메라, 게임 기기 등의 전기 제품은, 종종 옥외에서 사용되기 때문에 방수 구조로 하는 것이 요망된다. 전기 제품에 있어서 방수 구조로 하는 것이 가장 곤란한 부분은, 스피커, 마이크, 버저 등의 발음부 및 수음부이다. 음성 기능을 구비한 전기 제품의 하우징에는, 통상 발음부 및 수음부에 대응하는 위치에 개구가 형성되고, 이 개구에 있어서, 발음부 및 수음부와 외부와의 사이에서 음성이 전달된다.
양호한 통음성을 확보하면서, 발음부 및 수음부를 위한 개구로부터 하우징 내부에의 물의 침입을 방지하는 부재로서, 방수 통음막이 알려져 있다. 방수 통음막은, 소리의 투과를 저해하기 어려운 재료로 이루어지는 박막이다. 하우징에 형성된 개구를 방수 통음막으로 폐색함으로써, 당해 개구에 있어서의 통음성과 방수성의 양립을 도모할 수 있다. 방수 통음막에는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막이 적합하다(일본 특허 공개 제2004-83811호 공보 참조).
PTFE 다공질막의 평균 구멍 직경을 작게 하면, 당해 막의 방수성이 향상되는 한편, 막의 면 밀도가 커져 통음성이 저하된다. 즉, 방수 통음막에 있어서의 방수성과 통음성은 상반 관계에 있어, 통음성을 저하시키지 않고 방수성을 높이는 것은 용이하지 않다. 일본 특허 공개 제2004-83811호 공보에서는, PTFE 다공질막의 평균 구멍 직경과 면 밀도를 규정함으로써 방수성과 통음성의 양립이 도모되고 있다.
최근, 전기 제품에 요구되는 방수성은 해마다 점점 높아지고 있다. 구체적으로는, 생활 방수 레벨에 그치지 않고, 수중에 침지 가능한 레벨, 나아가 소정의 수심에서 일정 시간의 사용이 가능한 레벨의 방수성이 요구되고 있다. 그러나, 일본 특허 공개 제2004-83811호 공보에 개시된 방수 통음막은, 전기 제품이 물에 침지한 상황까지는 상정하고 있지 않다.
그런데, 일본 특허 공개 평7-292144호 공보에는, 방수 통음막은 아니지만, 공기 중의 미립자를 제거하기 위한 고성능 에어 필터(소위 ULPA 또는 HEPA 필터)용PTFE 복합 다공막의 제조 방법이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 평7-292144호 공보에 기재된 제조 방법(청구항 참조)에서는, 처음에, 유화 중합법에 의해 얻어진 PTFE 분말 및 액상 윤활제를 포함하여 이루어지는 혼합물을 페이스트 압출 성형하여 PTFE 필름을 형성한다. 다음에, 얻어진 필름을 PTFE 소성체의 융점 이하의 온도에서 압출 방향(길이 방향, MD 방향)으로 연신함으로써, 적어도 2매가 연신된 PTFE 필름이 겹쳐 있는 복합체를 형성한다. 다음에, 얻어진 복합체를 폭 방향(길이 방향에 수직인 방향, TD 방향)으로 연신함으로써, 길이 방향 연신 및 폭 방향 연신에 의한 신장 면적 배율이 적어도 50배로 되도록 하여 연신된 복합체를 형성한다. 마지막으로, 필요에 따라서, 이 복합체를 열 고정하여 고성능 에어 필터를 얻는다. 또한, 일본 특허 공개 평7-292144호 공보에는, 상술한 제조 방법에 의해, 압력 손실이 작고(통기성이 높고), 구멍 직경이 작고, 핀 홀 등의 결함부가 매우 적은 PTFE 다공질막이 얻어지는 것, 및 이 다공질막이 고성능 에어 필터에 적합한 것이 기재되어 있다(단락 0014 참조).
일본 특허 공개 제2004-83811호 공보 일본 특허 공개 평7-292144호 공보
본 발명은, PTFE 다공질막을 포함하는 방수 통음막이며, 통음성을 가능한 한 저하시키지 않고 방수성을 더욱 향상시킨, 예를 들어 물에 침지 가능한 전기 제품을 실현할 수 있는 방수 통음막의 제공을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 물에 침지 가능한 전기 제품을 실현하기 위해, 다음과 같은 검토 결과를 얻었다.
첫째로, 물에의 침지에 의해 높은 수압이 방수 통음막에 일정 시간 이상 가해지면, 수압에 의해 막이 신장하여, 막의 미세 구멍이 변형됨으로써 물이 막을 투과하거나, 막이 파열되기 쉬워진다. 여기에서, 일정한 수압에도 견딜 수 있는 높은 방수성(내수압성)을 실현하기 위해서는, 막의 인장 강도가 중요한 요소로 된다. 막의 면 밀도를 크게 하면 인장 강도도 향상되지만, 면 밀도의 증가에 의해 통음성이 저하되는 것은 상술한 바와 같다. 배킹재의 라미네이트에 의한 인장 강도의 향상도 가능하지만, 라미네이트한 배킹재가 방수 통음막의 진동을 저해하기 때문에 통음성의 극단적인 저하가 발생한다. 또한, 여기에서 말하는 「높은 수압」이라 함은, 일반적으로 0.01MPa 이상, 특히 0.05MPa 이상, 나아가 0.15MPa 이상 정도의 수압을 말하지만, 이것보다 낮은 값이어도 장시간 막에 수압이 가해짐으로써 마찬가지의 현상이 발생하는 일이 있다.
둘째로, 방수 통음막은, 통상, 전기 제품의 하우징에 형성된 개구에 장착되기 때문에, 그 표면이 외부에 노출되어 있다. 이로 인해, 외부로부터의 이물질의 접촉에 의한 파손의 우려가 있다. 막이 파손되면 방수성이 상실되고, 또한, 파손되지 않더라도 막의 표면이 손상되거나 막이 변형되면, 수압이 가해졌을 때에 그곳을 기점으로 누수나 막의 파열이 발생하기 쉬워진다. 이 경향은, 통음성의 확보를 목적으로 하여 방수 통음막의 면 밀도를 작게 한 경우에 특히 현저하다. 여기에서, 외부로부터의 이물질의 접촉에 대응하기 위해서는, 막의 찌르기 강도가 중요한 요소로 된다. 막의 면 밀도를 크게 하면 찌르기 강도도 향상되지만, 면 밀도의 증가에 의해 통음성이 저하되는 것은 상술한 바와 같다.
본 발명자들은, 판명된 이들 문제를 예의 검토하여, 본 발명의 방수 통음막을 완성시켰다. 본 발명의 방수 통음막은, PTFE 다공질막을 포함하는 방수 통음막이며, 상기 PTFE 다공질막이, 제1 다공질층과, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 상기 제1 다공질층과 적층 및 일체화된 제2 다공질층을 구비한다. 상기 제1 및 제2 다공질층은, 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 PTFE에 의해 구성된다. 상기 제1 및 제2 다공질층으로부터 선택되는 적어도 하나의 층의 평균 구멍 직경은 1㎛ 이하이다. 상기 방수 통음막의 면 밀도는 1 내지 10g/㎡이며, 상기 방수 통음막의 인장 강도는 10 내지 100MPa이다. 상기 방수 통음막의 찌르기 강도를 당해 막의 면 밀도로 나눈 값이 25 내지 50kPaㆍ㎡/g이다.
본 발명의 제조 방법은, 상기 본 발명의 방수 통음막의 제조 방법이며, 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 PTFE로 이루어지는 PTFE 미분말과, 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과, 상기 페이스트의 성형체인 시트 또는 상기 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를 PTFE의 융점 미만의 온도에서 제1 방향으로 연신하는 공정과, 상기 제1 방향으로의 연신 후의 시트를 복수매 중첩하는 공정과, 상기 중첩한 복수매의 시트를 PTFE의 융점 미만의 온도에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연신하는 공정과, 상기 제2 방향으로의 연신 후의 복수매의 시트를 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하여, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 포함한다.
다른 측면에서 본 본 발명의 제조 방법은, 상기 본 발명의 방수 통음막의 제조 방법이며, 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 PTFE로 이루어지는 PTFE 미분말과, 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과, 상기 페이스트의 성형체인 시트 또는 상기 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를 PTFE의 융점 미만의 온도에서 2축 연신하는 공정과, 상기 2축 연신 후의 시트를 복수매 중첩하는 공정과, 상기 중첩한 복수매의 시트를 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하여, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 포함한다.
본 발명의 전기 제품은, 음성 기능을 구비한 전기 제품이며, 음성을 출력하기 위한 발음부 및 음성을 입력하기 위한 수음부로부터 선택되는 적어도 하나와, 상기 발음부 및/또는 수음부와 외부와의 사이에서 음성을 전달할 수 있음과 함께, 상기 발음부 및/또는 수음부에의 물의 침입을 억제하는 방수 통음막을 구비하고, 상기 방수 통음막이 상기 본 발명의 방수 통음막이다.
상술한 바와 같이, PTFE 다공질막을 포함하는 방수 통음막의 통음성 및 방수성을 높은 레벨에서 양립시키기 위해서는, PTFE 다공질막의 평균 구멍 직경을 작게 함과 함께 면 밀도를 저하시키고, 또한, 면 밀도를 낮게 유지한 채 인장 강도 및 찌르기 강도의 향상을 도모해야만 한다.
본 발명의 방수 통음막에서는, 복수의 다공질층(PTFE 다공질층)을, 방수 통음막으로서의 면 밀도가 1 내지 10g/㎡로 되도록 적층 및 일체화하고 있다. 여기에서, 적어도 하나의 다공질층이 1㎛ 이하인 충분히 작은 평균 구멍 직경을 갖는다. 그리고, 복수의 다공질층을 적층 및 일체화하고 있는 것, 및 각 다공질층을 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 PTFE에 의해 구성하는 것에 의해, 양호한 통음성이 얻어지는 1 내지 10g/㎡의 범위로 면 밀도를 낮게 유지하면서도, 높은 인장 강도(10 내지 100MPa) 및 찌르기 강도(면 밀도로 나눈 값으로 하여 25 내지 50kPaㆍ㎡/g)를 실현하고 있다.
면 밀도를 낮게 유지한 채 PTFE 다공질막의 강도를 향상시키는 하나의 방법으로서, 당해 막의 연신 배율을 높이는 것이 있다. 왜냐하면, PTFE 다공질막은, 연신 배율이 높아질수록 PTFE 분자의 배향이 진행되어, 매트릭스 강도가 증가하는 경향을 나타내기 때문이다. 따라서, 면 밀도가 동일해도, 연신 배율이 낮은 막과 높은 막을 비교하면, 후자 쪽이 고강도로 된다.
또한, 면 밀도와 연신 배율이 동일한 경우, 단층막과 적층막에서는, 적층막 쪽이 고강도로 된다. 예를 들어, 두께 200㎛의 PTFE 시트를 2축 연신 및 적층하여 얻어지는 2층막과, 두께 400㎛의 PTFE 시트를 동일 배율로 2축 연신하여 얻어지는 단층막을 비교한 경우, 양자의 면 밀도 및 연신 배율은 동등해지지만, 2층막 쪽이 고강도로 된다. 그것은 이하의 이유에 의한다. 예를 들어, 페이스트의 성형체를 압연함으로써 연신 전의 PTFE 시트를 얻는 경우에 있어서, 두께 200㎛의 PTFE 시트를 얻기 위해 페이스트의 성형체에 가해지는 압력은, 두께 400㎛의 PTFE 시트를 얻기 위해 페이스트의 성형체에 가해지는 압력보다도 크다. 페이스트의 성형체에 가해지는 압력이 크면, PTFE 사이에 작용하는 결착력이 증대되어, 최종적으로 얻어지는 PTFE 다공질막의 강도도 높아진다. 압연을 행하지 않는 경우, 예를 들어 T 다이에 의해 페이스트를 시트에 압출 성형하는 경우도 마찬가지이다. 즉, 고강도의 PTFE 다공질막을 얻기 위해서는, 연신 배율뿐만 아니라, 연신 전의 PTFE 시트의 가압 이력이 매우 중요하다.
본 발명의 방수 통음막에서는, 이것을 이용하여, 높은 연신 배율로 연신한, 평균 구멍 직경 및 면 밀도가 작은 PTFE 다공질막(다공질층)을 복수층 적층 및 일체화함으로써, 통음성 및 방수성을 높은 레벨에서 양립시킨 방수 통음막으로 하고 있다. 여기에서, PTFE 다공질막을 구성하는 PTFE의 평균 분자량이 소정의 값 이상인 것이 중요하며, 평균 분자량이 작은 PTFE를 사용한 경우, 본 발명의 효과는 얻어지지 않는다.
그런데, PTFE의 분자량이 높아질수록, 얻어진 다공질막의 통기성이 저하된다(압력 손실이 증대됨). 그 이유는 잘 모르지만, PTFE의 분자량의 증대에 의해, 얻어진 다공질막의 그물코 구조가 통기성을 저하시키는 방향으로 변화되기 때문이라고 생각할 수 있다. 이로 인해, 일본 특허 공개 평7-292144호 공보에 개시되어 있는 바와 같은, 통기성의 높이가 매우 중요해지는 고성능 에어 필터용 다공질막에 대해서는 고분자량의 PTFE를 적용할 수 없다. 고분자량의 PTFE를 무리하게 적용한 경우, 연신 배율을 높임으로써 다공질막의 기공률을 증가시키면, 당해 막의 통기성이 조금은 상승한다고 생각할 수 있지만, 이번에는, 일본 특허 공개 평7-292144호 공보에도 기재되어 있는 바와 같이(단락 0010 참조), 핀 홀 발생의 가능성이 증대되어 버린다.
이에 반해 본 발명은, 높은 통기성을 필요로 하지 않는 방수 통음막에 관한 것이며(음성은, 막 자체의 진동에 의해 전파됨), 에어 필터에는 적합하지 않은 고분자량 PTFE를 과하게 사용함으로써 이루어진 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시 형태에 관한 방수 통음막의 제조 방법을 도시하는 공정 설명도.
도 1b는 도 1a에 이어지는 공정 설명도.
도 2a는 본 발명의 방수 통음막의 일례를 도시하는 사시도.
도 2b는 도 2a에 도시한 방수 통음막의 단면도.
도 3은 본 발명의 방수 통음막의 다른 일례를 도시하는 사시도.
도 4a는 방수 통음막이 적용된 휴대 전화의 일례를 도시하는 정면도.
도 4b는 방수 통음막이 적용된 휴대 전화의 일례를 도시하는 배면도.
도 5a는 2매의 세퍼레이터 사이에 유지된 방수 통음막의 일례를 도시하는 단면도.
도 5b는 도 5a에 도시한 방수 통음막의 평면도.
도 6a는 세퍼레이터 및 방수 통음막의 다른 일례를 도시하는 평면도.
도 6b는 세퍼레이터 및 방수 통음막의 또 다른 일례를 도시하는 평면도.
도 6c는 세퍼레이터 및 방수 통음막의 또 다른 일례를 도시하는 평면도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1a는, 본 발명의 실시 형태에 관한 방수 통음막의 제조 방법을 도시하는 공정 설명도이다.
(1) 페이스트 준비 공정
처음에, PTFE 미분말(20)과 가공 보조제(21)(액상 윤활제)를 소정 비율로 포함하는 혼합물을 충분히 혼련하여, 압출 성형용의 페이스트(22)를 준비한다. PTFE 미분말(20)을 구성하는 PTFE의 평균 분자량은, 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량으로 하여 5.0×107 이상이고, 7.0×107 이상이 바람직하고, 9.0×107 이상이 보다 바람직하고, 1.0×108 이상이 더욱 바람직하고, 1.1×108 이상이 가장 바람직하다. 평균 분자량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수 평균 분자량으로 하여, 예를 들어 2.0×108이다. 평균 분자량에 관한 이 규정을 만족하는 한, PTFE 미분말(20)은, 유화 중합법과 같은 공지된 방법에 의해 제조된 시판품이면 된다. PTFE 미분말(20)의 평균 입경은, 예를 들어 0.2 내지 1.0㎛이다. 가공 보조제(21)에는, 나프타나 유동 파라핀 등의 유기 용제를 사용할 수 있다. PTFE 미분말(20)과 가공 보조제(21)의 혼합 비율은, 100질량부의 PTFE 미분말(20)에 대해, 예를 들어 가공 보조제(21)가 15 내지 30질량부이다.
(2) 예비 성형 공정
다음에, PTFE 미분말과 가공 보조제를 포함하는 페이스트(22)를 원통 형상으로 예비 성형한다. 예비 성형은, 페이스트(22)에 10 내지 30kg/㎠ 정도의 압력을 가하여 행하면 된다. 충분한 압력을 가함으로써, 페이스트 내부의 보이드(공극)가 압축되어 물성이 안정화된다.
(3) 압출 성형 공정
다음에, 예비 성형된 페이스트(22)를 공지된 압출법에 의해 성형하여, 시트 형상 또는 로드 형상의 성형체(23a)를 얻는다.
시트 형상의 성형체(23a)를 얻는 경우, 당해 성형체의 인장 강도가, 바람직하게는 1MPa 이상, 보다 바람직하게는 1.3MPa 이상으로 되도록 성형을 행하는 것이 바람직하고, 이때 최종적으로 얻어지는 PTFE 다공질막(1)의 강도가 보다 높고, 평균 구멍 직경이 보다 작아진다.
(4) 압연 공정
다음에, 시트 형상 또는 로드 형상의 성형체(23a)를 압연하여, 띠 형상의 PTFE 시트(23b)를 얻는다. 이 시점에서의 PTFE 시트(23b)의 두께는, 예를 들어 0.1 내지 1.0mm이다. 압연 공정에 있어서는, 시트 형상 또는 로드 형상의 성형체(23a)에 충분한 압력을 가하면 된다. 구체적으로는, (압연 후의 면적)/(압연 전의 면적)으로 나타내어지는 연신율이 3 내지 30(혹은 5 내지 20)으로 되도록 압연 롤(25, 25)의 간극을 조정하면 된다. 이에 의해 PTFE의 입자 사이에 작용하는 결착력이 강해져, 최종적으로 얻어지는 PTFE 다공질막의 강도가 향상된다.
또한, 압연 전의 성형체(23a)가 시트 형상인 경우에는, 압연 공정을 생략하는 것도 가능하다. 즉, 압출법에 의해 시트 형상으로 성형된 성형체(23a)를 건조시키고, 압연을 행하지 않고 연신해도 된다.
(5) 건조 공정
다음에, 압연된 PTFE 시트(23b)를 건조기(26) 내에서 건조시킨다. 건조기(26)의 분위기 온도는, PTFE의 융점 미만의 온도, 예를 들어 50 내지 200℃로 유지된다. 건조 공정에 의해 가공 보조제가 휘발되어, 가공 보조제의 함유량이 충분히 감소된 PTFE 시트(23c)가 얻어진다.
(6) 제1 연신 공정
다음에, 도 1b에 도시한 바와 같이, 건조시킨 PTFE 시트(23c)를 길이 방향(MD)으로 연신한다. 길이 방향의 연신 배율은, 예를 들어 3 내지 30배이고, 5 내지 20배로 해도 된다. 길이 방향의 연신 배율을 이 정도까지 높게 함으로써, PTFE 분자의 배향을 충분히 촉진할 수 있고, 나아가 PTFE 다공질막의 강도를 높일 수 있다. 제1 연신 공정은, PTFE 시트(23c)의 유연성이 충분히 발휘되는 온도이며, PTFE의 융점 미만의 온도, 예를 들어 150 내지 300℃의 분위기 온도에서 행할 수 있다. 도 1a에 도시한 건조 공정에서 사용한 건조기(26) 내에서 제1 연신 공정을 행해도 된다.
(7) 중첩 공정
다음에, 길이 방향으로 연신된 2매의 PTFE 시트(23d, 23d)를 중첩한다. 중첩은, 한쪽의 PTFE 시트(23d)의 반송 경로와, 다른 쪽의 PTFE 시트(23d)의 반송 경로를 합류시키는 형태로 행하면 된다. 그와 같이 하면, 2매의 PTFE 시트(23d, 23d)의 길이 방향을 정렬시켜 중첩을 행하게 되므로, 중첩해야 할 PTFE 시트(23d)를 재단할 필요가 없어 생산성이 우수하다. 여기에서, PTFE 시트(23d)의 중첩 매수는, 공정이 번잡해지지 않는 범위 내에서 정할 수 있다.
상술한 바와 같이, PTFE 다공질막의 강도는, 연신 전에 PTFE 시트가 받은 가압 이력과 연신 배율에 따라 변화된다. 보다 높은 압력으로 압연된 PTFE 시트(23b)를 얻기 위해서는, 압연 공정에 있어서, 압연 롤(25, 25)의 간극을 좁게 하면 된다. 압연 롤(25, 25)의 간극을 좁게 하면, 얻어지는 PTFE 시트(23b)의 두께가 작아지지만, 이 경우, 최종적으로 필요한 면 밀도가 확보되도록 중첩 공정에 있어서의 중첩 매수를 증가시키면 된다. 또한, 연신 배율의 상승에 대해서도 중첩 매수의 증가로 대응할 수 있다. 구체적으로는, 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 3층 구조나 4층 구조의 PTFE 다공질막을 방수 통음막에 적절하게 사용할 수 있다.
(8) 제2 연신 공정
다음에, 중첩된 2매의 PTFE 시트(23d, 23d)를, 그 중첩 상태를 유지하면서 길이 방향과 직교하는 폭 방향(TD)으로 연신한다. 폭 방향의 연신 배율은, 예를 들어 3 내지 100배이고, 20 내지 80배로 해도 된다. 폭 방향의 연신 배율을 이 정도까지 높게 함으로써, 길이 방향의 높은 연신 배율과 더불어, PTFE 다공질막의 고강도화를 한층 더 도모할 수 있다. 폭 방향의 연신 공정은, PTFE의 융점 미만의 온도, 예를 들어 50 내지 300℃의 분위기 온도에서 공지된 텐터법에 의해 행할 수 있다.
(9) 소성 공정
마지막으로, 2축 방향으로 연신된 2매의 PTFE 시트(23e, 23e)를 PTFE의 융점 이상의 온도, 예를 들어 350 내지 500℃(노(27)의 분위기 온도)에서 소성한다. 소성 공정을 행함으로써, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여, 2매의 PTFE 시트(23e, 23e)가 양자의 경계면의 전체에 걸쳐 일체화한다. 이에 의해, 방수 통음막에 사용되는 PTFE 다공질막(1)이 얻어진다. 이 소성 공정은, 2매의 PTFE 시트(23e, 23e)를 가압하면서 행해도 되고, 프레스형 또는 열 롤에 접촉시킴으로써 행해도 된다.
제1 및 제2 연신 공정 및 압연 공정은, 소성 공정 후에 있어서의 PTFE 시트(다공질층)(23e, 23e)의 평균 구멍 직경이 1㎛ 이하로 되도록 행한다. 또한, 제1 및 제2 연신 공정, 압연 공정 및 중첩 공정은, 소성 공정 후에 얻어지는 PTFE 다공질막(1)의 면 밀도가 1 내지 10g/㎡로 되고, 인장 강도가 10 내지 100MPa로 되고, 찌르기 강도를 면 밀도로 나눈 값이 25 내지 50kPaㆍ㎡/g로 되도록 행한다.
본 실시 형태에서는, PTFE의 융점 이하의 온도에서 고연신 배율로 연신을 행함으로써 평균 구멍 직경이 작고 또한 매트릭스 강도를 향상시킨 연신막을 복수매 적층한다. 이에 의해, 동일한 면 밀도로 단층의 막보다도 높은 방수성을 나타내는 방수 통음막을 제공할 수 있다. 여기에서, 고연신 배율의 연신이라 함은, 제1 및 제2 연신 공정 및 압연 공정을 적산하여, 면적 연신 배율로 하여 500 내지 10000배, 바람직하게는 1000 내지 10000배, 보다 바람직하게는 2000 내지 10000배의 연신이다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 제조 방법에 따르면, 제1 연신 공정과 제2 연신 공정 사이에 중첩 공정을 넣고 있지만, 제1 연신 공정과 제2 연신 공정을 연속적으로 행하도록 해도 된다. 즉, 미연신의 PTFE 시트를 복수매 중첩한 후, 중첩된 PTFE 시트를 텐터법과 같은 공지된 연신 방법에 의해 2축 연신해도 된다.
단, 중첩 공정 후에 2축 연신 공정을 행하는 경우, 다공질 구조가 불균일해질 가능성이 있다. 왜냐하면, 중첩된 PTFE 시트의 계면 근방의 부분과, 계면으로부터 이격된 부분에서 장력이 걸리는 방법이 상이하기 때문이다. 다공질 구조가 불균일해지면, 통음성에 영향을 미친다. 이에 반해, 본 실시 형태에 따르면, 길이 방향의 연신으로 미세 구멍을 형성한 후에, 중첩 및 폭 방향의 연신을 행하기 위해, 종래의 단층의 경우와 비교해도 손색이 없는 양질의 다공질 구조가 형성된다. 또한, 길이 방향으로 연신된 PTFE 시트의 핸들링성은, 미연신의 PTFE 시트의 핸들링성보다도 높다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 정확하게 중첩 공정을 행할 수 있음과 함께, 시트 사이에 공기 기포가 끼워지는 문제도 발생하기 어렵다. 또한, 미연신의 시트를 중첩해도 용이하게 접착하지 않지만, 길이 방향으로 연신한 후의 시트는 용이하고 또한 균일하게 접착할 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이, 길이 방향의 연신 공정과, 폭 방향의 연신 공정 사이에 중첩 공정을 넣음으로써, 길이 방향의 연신 배율이 서로 상이한 2개의 층을 갖는 PTFE 다공질막을 제조할 수 있다. 이러한 특수한 PTFE 다공질막은, 면 밀도 및 막 두께의 미세 조정이 필요해지는 제품(방수 통음막)에 유효하다.
또한, 미리 2축 연신된 복수매의 PTFE 시트를 중첩하고, 소성에 의해 일체화하도록 해도 된다. 단, 현실의 생산 과정에 있어서, 폭 방향으로의 연신을 행한 후의 PTFE 시트의 면적은 매우 커지므로, 당해 순서에 따르면 중첩이 곤란해질 가능성이 있다.
이에 반해, 폭 방향의 연신 전에 중첩을 행하는 경우에는, PTFE 시트의 폭이 좁으므로 중첩이 용이하며, 중첩시에 PTFE 시트에 주름이 발생하거나, 균열이 생기는 등의 문제가 발생하기 어렵고, 나아가 중첩 공정의 추가에 수반하는 수율의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 도 1b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 중첩 전에 길이 방향의 연신을 행하고 있지만, PTFE 시트의 길이 방향은, 통상 압연 방향이나 반송 방향을 따르는 방향이기 때문에, 길이 방향의 면적 확대는 PTFE 시트의 핸들링 용이성에 큰 영향을 미치지 않아, 중첩의 곤란성을 높이는 요인으로 되기 어렵다.
본 발명의 제조 방법에서는, 상술한 각 공정 이외의 공정을 필요에 따라서 임의의 시점에서 실시해도 되고, 당해 공정은, 제1 및 제2 연신 공정 이외의 연신 공정이어도 된다.
이상에 설명한 방법에 의해, 도 2a 및 도 2b에 도시한 방수 통음막(10)을 제조할 수 있다.
도 2a에 도시한 방수 통음막(10)은, 원판 형상의 PTFE 다공질막(1)으로 만들어져 있다. 도 2b에 도시한 바와 같이, 방수 통음막(10)으로서의 PTFE 다공질막(1)은, 제1 다공질층(1a)과, 제2 다공질층(1b)을 구비한다. 제2 다공질층(1b)은, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 제1 다공질층(1a)에 적층 및 일체화되어 있다. 도 1a 및 도 1b에서 설명한 제조 방법에 따르면, 제1 다공질층(1a)과 제2 다공질층(1b)은, 실질적으로 동일한 매트릭스 구조를 갖는 것으로 된다. 바꾸어 말하면, 제1 다공질층(1a)의 연신 방향과 제2 다공질층(1b)의 연신 방향이 일치함과 함께, 연신 배율이 각 연신 방향에 관해 동등해진다. 또한, 제1 다공질층(1a)의 두께와 제2 다공질층(1b)의 두께도 동일해진다.
방수 통음막(10)의 면 밀도는 (복수층의 합계로) 1 내지 10g/㎡이다. 면 밀도가 이러한 범위 내에 있는 방수 통음막(10)은, 물리적 강도가 충분함과 함께, 음향 투과 손실이 작아 통음성이 우수하다. 방수 통음막(10)의 면 밀도는 2 내지 10g/㎡가 바람직하고, 2 내지 7g/㎡가 보다 바람직하다.
제1 다공질층(1a) 및 제2 다공질층(1b)으로부터 선택되는 적어도 하나의 층의 평균 구멍 직경은 1㎛ 이하이다. 방수성 향상을 위해서는, 양쪽의 층의 평균 구멍 직경이 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 방수 통음막(10)을 구성하는 다공질층(1a, 1b)의 평균 구멍 직경이 1㎛ 이하인 것에 의해 방수성이 높은 방수 통음막(10)으로 된다. 다공질층(1a, 1b)의 평균 구멍 직경은 0.7㎛ 이하가 바람직하고, 0.5㎛ 이하가 보다 바람직하다. 다공질층(1a, 1b)의 평균 구멍 직경이 작아짐으로써 방수 통음막(10)의 통기성은 저하되지만, 음성은 막 자체의 진동에 의해 전파되기 때문에, 막의 통기성은 통음성에 그다지 영향을 미치지 않는다. 평균 구멍 직경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.1㎛이다.
또한, 평균 구멍 직경의 측정 방법은, ASTM F316-86에 기재되어 있는 측정법이 일반적으로 보급되어 있고, 자동화된 측정 장치가 시판되고 있다(예를 들어, 미국 포러스 머티리얼 인크.(Porous Material Inc.)로부터 입수 가능한 펌-포로미터(Perm-Porometer)). 이 방식은, 기지의 표면 장력을 갖는 액체에 침지한 PTFE 다공질막을 홀더에 고정하고, 한쪽으로부터 가압함으로써 막으로부터 액체를 몰아내어, 그 압력으로부터 평균 구멍 직경을 구하는 것이다. 이 방식은 간편하고 또한 재현성이 높을 뿐만 아니라, 측정 장치를 완전히 자동화할 수 있다는 점에서 우수하다.
제1 다공질층(1a) 및 제2 다공질층(1b)의 기공률은 특별히 한정되지 않지만, 60 내지 95％가 바람직하고, 75 내지 95％가 보다 바람직하다.
방수 통음막(10)의 인장 강도는 10 내지 100MPa이다. 인장 강도가 이 범위에 있음으로써, 방수성(내수압 특성)이 높은 방수 통음막(10)으로 된다. 방수 통음막(10)의 인장 강도는 20 내지 75MPa가 바람직하다. 또한, 방수 통음막(10)의 인장 강도는, 본래 높으면 높을수록 막의 내수압성에 있어서 바람직하지만, 상기 면 밀도의 범위, 즉 방수 통음막(10)의 통음성을 고려하면, 상기 범위로 된다. 또한, 방수 통음막(10)의 인장 강도가 방향에 따라 상이한 경우, 가장 낮아지는 방향으로의 인장 강도가 10 내지 100MPa이면 된다.
방수 통음막(10)의 찌르기 강도는, 면 밀도로 나눈 값으로 하여 25 내지 50kPaㆍ㎡/g이다. 찌르기 강도가 이 범위에 있음으로써 방수성이 높은 방수 통음막(10)으로 된다. 또한, 방수 통음막(10)의 찌르기 강도는, 본래 높으면 높을수록 막의 방수성에 있어서 바람직하지만, 상기 면 밀도의 범위, 즉 방수 통음막(10)의 통음성을 고려하면, 상기 범위로 된다. 또한, 면 밀도로 나눈 값을 찌르기 강도로서 사용하고 있는 것은, 인장 강도에 비해, 찌르기 강도가 막의 면 밀도에 큰 영향을 받기 때문이다. 면 밀도로 나누고 있지 않은 찌르기 강도의 값으로서는, 예를 들어 100 내지 500kPa이다.
방수 통음막(10)에는, 그 방수성을 더 높이기 위해, 불소 함유 중합체 등의 발수제를 사용하여 발수 처리를 행해도 된다.
본 발명의 방수 통음막은, PTFE 다공질막(1)의 주연에 고착된 프레임을 구비하고 있어도 된다. 도 3은, PTFE 다공질막(1)의 주연부에, 링 형상의 프레임(3)이 장착된 방수 통음막(12)을 도시하고 있다. 이와 같이, 링 형상의 프레임(3)을 설치한 형태에 따르면, PTFE 다공질막(1)을 보강할 수 있어, 방수 통음막(12)의 취급이 용이해진다. 또한, 이 프레임(3)이 전기 제품의 하우징에의 설치 폭으로 되기 때문에, 방수 통음막(12)의 하우징에의 장착 작업이 용이해진다. 또한, 방수 통음막(12)에 있어서의 통음 부분이 PTFE 다공질막(1) 단체이기 때문에, PTFE 다공질막(1)의 전체면에 지지체로서 네트 등을 접합한 형태보다도 높은 통음성을 확보할 수 있다.
프레임(3)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 열 가소성 수지 혹은 금속이 적합하다. 열 가소성 수지는, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르; 폴리카르보네이트(PC); 폴리이미드 혹은 이들의 복합재이다. 금속은, 예를 들어 스테인리스나 알루미늄과 같은 내식성이 우수한 금속이다.
링 형상의 프레임(3)의 두께는, 예를 들어 5 내지 500㎛이고, 25 내지 200㎛가 바람직하다. 또한, 링 폭(외경과 내경의 차)은 0.5 내지 2mm 정도가, 전기 제품의 하우징에의 설치 폭으로서 적당하다. 또한, 링 형상의 프레임(3)에는, 상기 수지로 이루어지는 발포체를 사용해도 된다.
PTFE 다공질막(1)과 프레임(3)의 접착 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 가열 용착, 초음파 용착, 접착제에 의한 접착, 양면 테이프에 의한 접착 등의 방법을 적용할 수 있다. 특히, 양면 테이프에 의한 접착이, PTFE 다공질막(1)과 프레임(3)의 접착이 용이하기 때문에 바람직하다.
도 4a 및 도 4b는, 방수 통음막(10)이 사용된 전기 제품의 일례를 도시하고 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시한 전기 제품은 휴대 전화(5)이다. 휴대 전화(5)의 하우징(9)에는, 스피커(6), 마이크(7), 버저(8) 등의 발음부 및 수음부를 위한 개구가 형성되어 있다. 그들 개구를 폐색하는 형태로, 방수 통음막(10)이 내측으로부터 하우징(9)에 장착되어 있다. 이에 의해, 하우징(9)의 내부에의 물이나 먼지의 침입이 저지되어 발음부 및 수음부가 보호된다. 방수 통음막(10)의 하우징(9)에의 장착은, 하우징(9)과의 접합부로부터 물이 침입하는 일이 없도록, 예를 들어 양면 테이프를 사용한 부착, 열 용착, 고주파 용착, 초음파 용착 등의 방법에 의해 행해진다.
방수 통음막(10)은, 휴대 전화(5)뿐만 아니라, 음성의 출력을 행하기 위한 발음부 및 음성의 입력을 행하기 위한 수음부로부터 선택되는 적어도 하나를 구비한 전기 제품에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 노트북, 전자 수첩, 디지털 카메라, 휴대용 오디오와 같은 음성 기능을 구비한 각종 전기 제품에 적용 가능하다.
방수 통음막(10)은, 그 표리에 양면 테이프를 부착함으로써 형성된 어셈블리의 형태로 제공될 수 있다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)는, 방수 통음막(10)과, 방수 통음막(10)의 표리에 부착된 2개의 양면 테이프(30)를 갖는다. 양면 테이프(30)는, 평면에서 볼 때 링 또는 프레임의 형상을 갖는다. 양면 테이프(30)의 개구부(30h)에 방수 통음막(10)이 노출되어 있다. 어셈블리(40)의 한쪽의 면에 대지 세퍼레이터(34)가 설치되고, 다른 쪽의 면에 탭을 갖는 세퍼레이터(32)가 설치되어 있다. 어셈블리(40)가 2매의 세퍼레이터(32, 34) 사이에 유지되어 있으므로, 방수 통음막(10)을 확실하게 보호할 수 있음과 함께, 휴대 전화의 하우징 등의 대상물에의 장착 작업이 용이해진다.
세퍼레이터(32)는, 어셈블리(40)와 함께 대지 세퍼레이터(34)로부터 박리될 수 있다. 도 5b의 평면도에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터(32)의 탭(32t)은, 어셈블리(40)의 외측 모서리로부터 외향으로 돌출되도록 형성되어 있다. 세퍼레이터(32)의 탭(32t)의 부분을 파지한 채, 어셈블리(40)를 휴대 전화의 하우징 등의 대상물에 부착할 수 있다. 그리고, 탭(32t)을 끌어올림으로써, 어셈블리(40)로부터 세퍼레이터(32)를 용이하게 박리할 수 있다. 이와 같이, 방수 통음막(10)에 직접 접촉되지 않고, 방수 통음막(10)을 대상물에 장착할 수 있으므로, 작업시에 방수 통음막(10)에 데미지가 미치기 어렵다. 또한, 대상물을 손상시킬 가능성도 저감된다.
세퍼레이터(32, 34)는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지제이어도 되고, 종이제이어도 된다. 대지 세퍼레이터(34)에 있어서의 어셈블리(40)를 적재하는 부분에 엠보스 가공이 실시되어 있어도 된다. 대지 세퍼레이터(34)와 양면 테이프(30) 사이의 접착력(180° 박리 접착 강도)보다도, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)와 양면 테이프(30) 사이의 접착력이 강한 것이 바람직하다. 이 경우, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)를, 어셈블리(40)와 함께, 대지 세퍼레이터(34)로부터 용이하게 박리할 수 있다.
통상, 1개의 어셈블리(40)에 대해 1개의 탭을 갖는 세퍼레이터(32)가 설치된다. 한편, 대지 세퍼레이터(34)는, 복수개의 어셈블리(40)에 공유되어 있어도 되고, 1개의 어셈블리(40)에 대해 1개의 대지 세퍼레이터(34)가 설치되어 있어도 된다. 후자의 제품은, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)를 어셈블리(40) 상에 적재한 후, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)보다도 크게 대지 세퍼레이터(34)를 펀칭함으로써 얻어진다.
어셈블리(40) 및 탭을 갖는 세퍼레이터(32)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)가 원형이어도 된다. 또한, 도 6b에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)의 전체 둘레에 걸쳐 원형의 탭(32t)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 도 6c에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)가 직사각형이며, 평면에서 볼 때 탭(32t)이 어셈블리(40)를 둘러싸는 프레임의 형상을 갖고 있어도 된다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
처음에, 표준 비중법에 의한 PTFE의 수 평균 분자량의 산출 방법, 및 제작한 PTFE 다공질막의 여러 특성의 평가 방법을 설명한다.
[표준 비중법에 의한 PTFE의 수 평균 분자량의 산출]
JIS K6935-2에 준거하여 구한 PTFE의 표준 비중(SSG)을, 이하의 식(1)에 대입함으로써, PTFE의 수 평균 분자량 Mn을 산출했다. 또한, 식 (1)은, 불소 수지 핸드북(사또가와 다까오미 편찬, 닛깐 고교 신붕사, 1990년 발행) 36페이지에 기재되어 있다.
Figure 112011022358815-pct00001
[평균 구멍 직경]
PTFE 다공질막을 구성하는 각 다공질층의 평균 구멍 직경은, 상술한 바와 같이 포러스 머티리얼 인크.제 펌-포로미터를 사용하고, ASTM F316-86에 준거하여 구했다. 측정에는, 불소계 용매(쓰리엠사제, FC-40, 표면 장력 16mN/m)를 사용했다.
[면 밀도]
PTFE 다공질막의 면 밀도는, φ47mm의 펀치로 다공질막을 펀칭한 후, 펀칭한 부분의 질량을 측정하여, 1㎡당의 질량으로 환산하여 구했다.
[인장 강도]
PTFE 다공질막의 인장 강도는, JIS K7113에 기재되어 있는 2호형 시험편의 형상으로 다공질막을 펀칭한 후, 얻어진 시험편을 인장 시험기(A&D사제, 텐실론 만능 시험기 MODEL:RTC-1310A-PL)에 의해, 이하의 조건에서 인장 시험을 행하여 구했다. 인장 강도는, PTFE 다공질막의 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)의 각각에 대해 측정했다.
척간 거리: 95mm
인장 속도: 200mm/분
측정 온도: 25℃
인장 강도는, 인장 시험에 의해 PTFE 다공질막이 파단했을 때의 최대 부하 가중(N)을, PTFE 다공질막의 인장 시험 전의 단면적(㎟)으로 나눈 값으로 했다. 또한, 시험편의 폭은 6mm이고, 시험편의 두께는, 시험편마다 다이얼 게이지에 의해 측정했다.
[찌르기 강도]
PTFE 다공질막의 찌르기 강도는, 이하와 같이 구했다.
처음에, 양면 테이프(30mm×30mm의 정사각형)의 중앙부를 φ16mm로 둥글게 펀칭하고, 펀칭한 부분에, 측정 대상인 PTFE 다공질막을, 당해 막에 주름이 들어가지 않도록 부착했다. 다음에, 압축 시험기(가또 테크사제, KES-G5)를 사용하여, PTFE 다공질막의 노출 부분에 바늘(바늘 직경 2.0mm)을 찌르고(찌르기 속도 2cm/초), 그때에 측정된 하중 변위 곡선으로부터 최대 하중을 판독하고, 이것을 바늘 직경으로 나눈 값을 찌르기 강도(kPa)로 했다. 찌르기 시험은 25℃에서 행했다.
[내수압]
PTFE 다공질막의 내수압은, JIS L1092에 기재되어 있는 내수도 시험기(고수압법)를 사용하여 구했다. 단, JIS L1092에 규정된 면적에서는 막이 현저하게 변형되기 때문에, 스테인리스 메쉬(개구 직경 2mm)를 막의 가압면의 반대측에 설치하고, 변형을 억제한 상태에서 측정했다.
[내수압 유지 시험]
PTFE 다공질막의 내수압 유지 시험은, 내수압 시험과 동일하게 JIS L1092에 기재되어 있는 내수도 시험기를 사용하여 행했다. 구체적으로는, 150kPa의 수압(심도 15m의 수압에 상당함)을 PTFE 다공질막에 인가하고, 1시간 유지한 후에 누수의 유무를 관찰하여 불량 판정을 행했다. 단, JIS L1092에 규정된 면적에서는 막이 현저하게 변형되기 때문에, 스테인리스 메쉬(개구 직경 3mm)를 막의 가압면의 반대측에 설치하고, 변형을 어느 정도 억제한 상태에서 측정했다. 불량의 판정 기준은 다음과 같다.
1: 누수 없음
2: 30분 내지 1시간 사이에 매우 약간 누수가 발생
3: 30분 이내에 누수가 발생
4: 파열
(실시예 1)
PTFE 미분말(다이킨 고교사제 폴리프론 F101HE) 100중량부와, 액상 윤활제(나프타) 20중량부를 균일하게 혼련하여, PTFE 미분말과 나프타를 포함하는 페이스트를 준비했다. 이 페이스트를 20kg/㎠의 조건에서 원통 형상으로 예비 성형했다. 다음에, 얻어진 원통 형상의 예비 성형체를 압출 성형하여, 시트 형상의 성형체를 얻었다. 얻어진 시트 형상의 성형체의 인장 강도를 측정한 결과(측정에 있어서는, 척간 거리 10mm, 샘플 폭 10mm로 함), 길이 방향(MD), 폭 방향(TD) 모두 1.8MPa이었다.
다음에, 시트 형상의 성형체를, 액상 윤활제를 포함한 상태에서 1대의 금속 압연 롤 사이에 통과시켜, 두께 200㎛의 긴 시트를 얻었다. 이 긴 시트를 온도 150℃의 건조기 내에 5분간 체류하도록 연속적으로 통과시켜 액상 윤활제를 건조 제거하여, PTFE 시트를 제작했다.
사용한 PTFE 미분말의 수 평균 분자량을 표준 비중법에 의해 산출한 결과, 1.1×108이었다.
상기와 같이 제작한 PTFE 시트를, 290℃의 분위기 온도의 건조기 중에서 길이 방향으로 13배 연신했다. 또한, 길이 방향으로 연신한 PTFE 시트를 4매 중첩하여, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 45배 연신했다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 소성하여(소성 온도 400℃, 이후의 실시예 및 비교예에 있어서도 동일함), 4층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 2)
실시예 1에서 제작한 PTFE 시트를, 290℃의 분위기 온도의 건조기 중에서 길이 방향으로 8배 연신했다. 또한, 길이 방향으로 연신한 PTFE 시트를 2매 중첩하여, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 31.5배 연신했다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 소성하여, 2층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 3)
실시예 1에서 제작한 PTFE 시트를, 290℃의 분위기 온도의 건조기 중에서 길이 방향으로 10배 연신하고, 또한, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 60배 연신했다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 3매 중첩하여 소성하여, 3층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 4)
실시예 1에서 제작한 PTFE 시트를, 290℃의 분위기 온도의 건조기 중에서 길이 방향으로 6.5배 연신했다. 또한, 길이 방향으로 연신한 PTFE 시트를 2매 중첩하여, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 45배 연신했다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 소성하여, 2층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(비교예 1)
실시예 1에서 제작한 PTFE 시트를, 290℃의 분위기 온도의 건조기 중에서 길이 방향으로 6배 연신하고, 또한, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 20배 연신했다. 그 후, 이것을 소성하여, 단층의 PTFE 다공질막을 얻었다.
(비교예 2)
실시예 1에서 제작한 PTFE 시트를, 290℃의 분위기 온도의 건조기 중에서 길이 방향으로 4배 연신하고, 또한, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 20배 연신했다. 그 후, 이것을 소성하여, 단층의 PTFE 다공질막을 얻었다.
(비교예 3)
PTFE 미분말(다이킨 고교사제 폴리프론 F101HE) 대신에 다른 PTFE 미분말(다이킨 고교사제 폴리프론 F104)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 PTFE 시트를 제작했다. 사용한 PTFE 미분말의 수 평균 분자량을 표준 비중법에 의해 산출한 결과, 4.0×107이었다.
상기와 같이 제작한 PTFE 시트를, 290℃의 분위기 온도의 건조기 중에서 길이 방향으로 13배 연신했다. 또한, 길이 방향으로 연신한 PTFE 시트를 4매 중첩하여, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 45배 연신했다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 소성하여, 4층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제작한 PTFE 다공질막의 연신 배율, 다공질층 적층수, 막 두께, 평균 구멍 직경 및 기공률을 표 1에, 그 밖의 여러 특성의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112011022358815-pct00002
Figure 112011022358815-pct00003
표 1, 표 2에 나타낸 바와 같이, 모든 PTFE 다공질막에 있어서의 면 밀도는 대략 동등하게 되어, 전체 샘플이 대략 동일 레벨의 통음성을 갖고 있다고 생각할 수 있다. 그러나, 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 4.0×107의 PTFE를 사용한 비교예 3에서는, 다층 구조임에도 불구하고, 그 방수성(내수압성)이 크게 저하되었다. 또한, 비교예 1, 2는, 실시예와 동일한 PTFE를 사용하고 있기는 하지만 단층 구조이기 때문에, 그 방수성(내수압성)이 낮아졌다. 면 밀도가 동일한 정도이어도, 다층 구조를 갖는 실시예 쪽이 높은 방수성을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예의 각 다공질막을 비교하면, 적층수가 증가함에 따라서 방수성이 높아지는 경향을 나타내었다.
본 발명은, 그 의도 및 본질적인 특징으로부터 일탈하지 않는 한 다른 실시 형태에 적용할 수 있다. 이 명세서에 개시되어 있는 실시 형태는, 모든 점에서 설명적인 것이며 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는, 상기 설명이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 개시되어 있고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위에 있는 모든 변경은 그것에 포함된다.
본 발명의 방수 통음막은, 예를 들어 음성 기능을 구비한 전기 제품의 통음성을 확보하면서, 당해 제품에 높은 방수성을 부여할 수 있다. 본 발명의 방수 통음막은, 그 높은 방수성으로부터, 해안, 삼림 등, 최근 사용 장소가 통상의 옥내외로부터 크게 확대되고 있는 전기 제품에의 사용에 적합하다.

Claims (6)

  1. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막을 포함하는 방수 통음막이며,
    상기 PTFE 다공질막은, 제1 다공질층과, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 상기 제1 다공질층과 적층 및 일체화된 제2 다공질층을 구비하고,
    상기 제1 및 제2 다공질층은, 표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 PTFE에 의해 구성되고,
    상기 제1 및 제2 다공질층으로부터 선택되는 적어도 하나의 층의 평균 구멍 직경이 1㎛ 이하이며,
    상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 10g/㎡이며,
    상기 방수 통음막의 인장 강도가 10 내지 100MPa이며,
    상기 방수 통음막의 찌르기 강도를 상기 방수 통음막의 면 밀도로 나눈 값이 25 내지 50kPaㆍ㎡/g인 방수 통음막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 다공질층은 각각 2축 연신된 층이며,
    상기 제1 및 제2 다공질층의 연신 배율이 서로 동등한 방수 통음막.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 다공질층의 연신 방향이 서로 일치함과 함께, 상기 제1 및 제2 다공질층의 연신 배율이 각 연신 방향에 관해 서로 동등한 방수 통음막.
  4. 제1항에 기재된 방수 통음막의 제조 방법이며,
    표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어지는 PTFE 미분말과, 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과,
    상기 페이스트의 성형체인 시트 또는 상기 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를 PTFE의 융점 미만의 온도에서 제1 방향으로 연신하는 공정과,
    상기 제1 방향으로의 연신 후의 시트를 복수매 중첩하는 공정과,
    상기 중첩한 복수매의 시트를 PTFE의 융점 미만의 온도에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연신하는 공정과,
    상기 제2 방향으로의 연신 후의 복수매의 시트를 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하여, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 포함하는 방수 통음막의 제조 방법.
  5. 제1항에 기재된 방수 통음막의 제조 방법이며,
    표준 비중법에 의해 산출한 수 평균 분자량이 5.0×107 이상인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어지는 PTFE 미분말과, 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과,
    상기 페이스트의 성형체인 시트 또는 상기 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를 PTFE의 융점 미만의 온도에서 2축 연신하는 공정과,
    상기 2축 연신 후의 시트를 복수매 중첩하는 공정과,
    상기 중첩한 복수매의 시트를 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하여, PTFE의 매트릭스 사이에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 포함하는 방수 통음막의 제조 방법.
  6. 음성 기능을 구비한 전기 제품이며,
    음성을 출력하기 위한 발음부 및 음성을 입력하기 위한 수음부로부터 선택되는 적어도 하나와, 상기 발음부 및 상기 수음부로부터 선택되는 적어도 하나와 외부와의 사이에서 음성을 전달할 수 있음과 함께, 상기 발음부 및 상기 수음부로부터 선택되는 적어도 하나에의 물의 침입을 억제하는 방수 통음막을 구비하고,
    상기 방수 통음막이 제1항에 기재된 방수 통음막인 전기 제품.
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