KR101529353B1 - 방수 통음막을 사용한 통음 부재 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

통음 부재(18)는, 소리의 통과를 허용하고, 액체의 통과를 차단하는 방수 통음막(1)과, 소리를 통과시키기 위한 개구부(8p)를 갖고, 그 개구부(8p)가 방수 통음막(1)에 의해 폐색되어 있는 본체부(8)를 구비하고 있다. 방수 통음막(1)은 늘어진 상태로 본체부(8)에 고정되어 있다. 방수 통음막(1)에는, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막이나 초고분자량 폴리에틸렌 다공질막을 적절히 사용할 수 있다.

Description

방수 통음막을 사용한 통음 부재 및 그의 제조 방법{SOUND PASSING MEMBER UTILIZING WATERPROOF SOUND PASSING MEMBRANE AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 방수 통음막을 사용한 통음 부재 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북, 전자 수첩, 디지털 카메라 등의 전기 제품은 종종 옥외에서 사용되기 때문에, 방수 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다. 방수 기능을 부여하는 것이 곤란한 부분은, 스피커나 버저와 같은 발음부이거나, 마이크와 같은 수음부이다.
예를 들어, 휴대 전화의 하우징에는, 마이크나 스피커에 대응하는 위치에 개구부가 형성되어 있다. 하우징에 형성된 개구부를 통음 부재로 폐색함으로써, 통음성과 방수성의 양립을 도모할 수 있다. 통음 부재는, 기체는 통과시키지만 액체는 차단하는 방수 통음막이 사용된 부재일 수 있다. 방수 통음막의 예로서, 일본 특허 제2815618호 공보나 일본 특허 공개 제2004-83811호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막이나 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 다공질막이 있다.
PTFE 다공질막이나 UHMWPE 다공질막의 방수성은, 그들의 평균 구멍 직경을 작게 하는 것에 수반하여 향상되는 것이 알려져 있다. 단, 평균 구멍 직경을 작게 하면 면 밀도가 커져, 통음성이 저하된다. 즉, 통음성과 방수성은, 트레이드 오프(trade-off)의 관계에 있다. 그로 인해, 통음성을 저하시키지 않고 방수성을 높이는 것은 용이하지 않다.
그런데, 일반적인 전기 기계의 방수성에 관한 규격으로서, JIS C 0920에「 전기 기계 기구의 방수 시험 및 고체물의 침입에 대한 보호 등급」이 정해져 있다. 본 규격에서는, 전기 기계 기구의 방수의 종류를 보호 등급 0 내지 8의 9단계로 나타내고 있다. 보호 등급 7(방침형(防浸形))은, 수심 1m에 30분간 침지하여 기기의 내부에 침수의 흔적이 없는 성능을 갖는 것을 나타낸다. 보호 등급 6(내수형(耐水形))까지는 수중에 가라앉는 것을 상정하고 있지 않기 때문에, 제품을 잘못해서 수중에 떨어뜨린 경우이어도 고장 나지 않도록 하기 위해서는, 보호 등급 7에 상당하는 방수성이 필요해진다.
통음 부재를 사용한 제품에 있어서, 이러한 고도인 방수성의 실현을 시도하면, 소리가 들리기 어려워져, 음질이 열화되어(음향 특성의 악화), 디폴트의 음량을 크게 설정할 필요가 있으므로 소비 전력의 면에서 불리한 등의 문제가 불가피하게 발생한다. 이러한 문제는, 높은 방수 기능을 갖는 제품이 보급되기 어려운 원인의 하나가 되어 있다.
상기와 같은 사정을 감안하여, 본 발명은 높은 방수성을 유지하면서, 방수 통음막을 사용한 통음 부재의 통음성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은,
소리의 통과를 허용하고, 액체의 통과를 차단하는 방수 통음막과,
소리를 통과시키기 위한 개구부를 갖고, 그 개구부가 방수 통음막에 의해 폐색되어 있는 본체부를 구비하고,
방수 통음막이 늘어진 상태로 본체부에 고정되어 있는 통음 부재를 제공한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은,
소리의 통과를 허용하고, 액체의 통과를 차단하는 방수 통음막과,
소리를 통과시키기 위한 개구부를 갖고, 그 개구부가 방수 통음막에 의해 폐색되어 있는 본체부를 구비하고,
방수 통음막은, 적어도 일부가 방수 통음막과 본체부와의 경계면을 포함하는 기준 평면으로부터 이격되어 위치하도록 변형이 실시되어 있는 통음 부재를 제공한다.
또 다른 측면에 있어서, 본 발명은,
소리의 통과를 허용하고, 액체의 통과를 차단하는 방수 통음막과,
소리를 통과시키기 위한 개구부를 갖고, 그 개구부가 방수 통음막에 의해 폐색되어 있는 본체부를 구비한 통음 부재의 제조 방법이며,
방수 통음막을 본체부의 개구부에 적합한 소정 형상으로 절단하는 공정과,
절단한 방수 통음막을 본체부에 고정하는 공정과,
방수 통음막을 본체부에 고정하였을 때에, 방수 통음막의 적어도 일부가 방수 통음막과 본체부와의 경계면을 포함하는 기준 평면으로부터 이격되어 위치하도록, 본체부에의 고정 전에 방수 통음막을 미리 변형시키는 공정을 포함하는 통음 부재의 제조 방법을 제공한다.
각 공정은 특별한 순서 없이 행하여져도 되고, 복수의 공정이 동시에 행하여져도 되는 것을 언급해 둔다.
본 발명자들은, 방수 통음막의 통음성에 대하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 방수 통음막의 통음성은, 방수 통음막의 물성뿐만 아니라, 대상물(본체부)에의 고정 형태, 특히 늘어짐(slack)의 유무에 영향받는 것이 판명되었다. 방수 통음막을 소리가 통과하는 메커니즘에는, 소리가 방수 통음막의 세공을 통과하는 메커니즘과, 소리가 방수 통음막을 진동시켜 전파하는 메커니즘의 2종류가 관여하고 있다. 방수성이 높은 방수 통음막의 경우, 세공이 매우 작기 때문에, 방수 통음막이 진동하여 소리가 전파하는 메커니즘이 지배적으로 된다. 이것은, 통음성과 면 밀도에 상관이 보이는 것으로부터도 명백하다. 방수 통음막의 진동이 소리의 통과에 주로 기여하고 있는 경우, 통음성의 우열에는, 방수 통음막의 물성뿐만 아니라, 방수 통음막이 대상물에 어떠한 상태로 고정되어 있는지가 관건이 된다.
통상, 방수 통음막은, 거의 늘어짐을 갖지 않도록 대상물에 고정된다. 방수 통음막이 늘어지지 않고 장력이 걸려 있으면, 방수 통음막의 표면에서 공진이 발생하고, 특히 고주파에서의 소리의 왜곡이 커진다. 소리의 왜곡은 에너지의 손실을 증대시키기 때문에, 통음성은 나빠진다. 이에 반해, 방수 통음막이 적절히 늘어진 상태로 대상물에 고정되어 있으면, 상기와 같은 현상이 발생하기 어려워지므로, 소리의 에너지의 손실을 억제할 수 있어, 우수한 통음성이 발휘될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 높은 방수성을 유지하면서, 방수 통음막을 사용한 통음 부재의 통음성을 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 방수 통음막의 적어도 일부가 방수 통음막과 본체부와의 경계면을 포함하는 기준 평면으로부터 이격되어 위치하도록, 본체부에의 고정 전에 방수 통음막을 미리 변형시킨다. 따라서, 방수 통음막이 늘어진 상태로 본체부에 고정되어 있는 통음 부재를 능률적으로 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 방수 통음막을 본체부에 고정하는 공정 등의 다른 공정에 영향이 미치치 않아, 늘어짐을 갖게 한 것에 의해 방수성이 저하될 가능성도 거의 없다.
도 1a는 본 실시 형태의 통음 부재가 장착된 휴대 전화의 정면도.
도 1b는 도 1a의 부분 확대 단면도.
도 1c는 방수 통음막의 고정 형태의 다른 예를 도시하는 확대 단면도.
도 2a는 방수 통음막의 사시도.
도 2b는 방수 통음막의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 2c는 마찬가지로 방수 통음막의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 3은 늘어짐을 정량화하는 방법의 설명도.
도 4는 삽입 손실의 측정 방법의 설명도.
도 5a는 통음 부재의 제조 공정 설명도.
도 5b는 도 5a에 이어지는 제조 공정 설명도.
도 6a는 2매의 세퍼레이터 사이에 보유 지지된 방수 통음막의 단면도.
도 6b는 도 6a의 평면도.
도 7a는 세퍼레이터 및 방수 통음막의 다른 형상을 도시하는 평면도.
도 7b는 세퍼레이터 및 방수 통음막의 또 다른 형상을 도시하는 평면도.
도 7c는 세퍼레이터 및 방수 통음막의 또 다른 형상을 도시하는 평면도.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1a는, 본 실시 형태의 통음 부재가 적용된 휴대 전화의 정면도이다. 도 1b는, 도 1a의 부분 확대 단면도이며, 방수 통음막의 형태를 과장하여 도시하고 있다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 휴대 전화(5)의 하우징(4)에는, 마이크나 스피커에 대응하는 위치에 개구부(6, 7)가 형성되어 있다. 하우징(4)의 개구부(6, 7)에는, 각각 내측으로부터 통음 부재(18)가 장착되어 있다. 하우징(4)의 내부에의 물이나 먼지 등의 이물질의 침입을 방지할 수 있으면, 하우징(4)에의 통음 부재(18)의 장착 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 용착에 의해 장착되어 있어도 되고, 접착제를 사용하여 장착되어 있어도 된다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 통음 부재(18)는, 방수 통음막(1)과, 소리를 통과시키기 위한 개구부(8p)를 갖는 본체부(8)를 구비하고 있다. 방수 통음막(1)은, 소리의 통과를 허용하는 한편, 액체의 통과를 차단하여 하우징(4)의 내부에의 물이나 먼지의 침입을 방지한다. 본체부(8)의 개구부(8p)의 직경은, 하우징(4)의 개구부(6, 7)의 직경과 거의 동일한 크기이다. 본체부(8)는, 예를 들어 하우징(4)과 동일한 재료에 의해 구성된 프레임 형상의 부재이다.
또한, 방수 통음막(1)이 하우징(4)의 개구부(6, 7)에 직접 장착되어 있어도 된다. 이 경우, 방수 통음막(1)이 장착된 하우징(4)의 일부가 본 발명의 통음 부재를 구성한다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 방수 통음막(1)은, 두께 방향으로 늘어진 상태로 본체부(8)에 고정되어 있다. 바꾸어 말하면, 방수 통음막(1)이, 방수 통음막(1)과 본체부(8)와의 접합면을 포함하는 기준 평면(8e)으로부터 이격되어 위치하고 있다. 방수 통음막(1)에 적절한 늘어짐을 갖게 함으로써, 늘어짐을 갖지 않도록 고정하는 경우에 비해 통음성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기준 평면(8e)은, 본체부(8)에 형성된 개구부(8p)의 환형의 개구 단부를 포함하는 평면과 같은 의미이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 하우징(4)의 내부를 향하여 볼록해지는 방향으로 방수 통음막(1)이 늘어져 있지만, 외부를 향하여 볼록해지도록 늘어져 있어도 된다.
도 1b에 도시한 바와 같은 단순한 만곡형을 항상 나타내도록 방수 통음막(1)이 늘어져 있다고는 할 수 없다. 예를 들어, 도 1c에 도시한 바와 같이, 방수 통음막(1)은, 기준 평면(8e)을 경계로 하여, 일방측(상측)에 위치하는 부분과, 타방측(하측)에 위치하는 부분을 갖도록 늘어져 있어도 된다. 바꾸어 말하면, 기준 평면(8e)에 직교하는 단면에 있어서 표면이 물결 형상을 나타내도록 방수 통음막(1)이 늘어져 있어도 된다. 다른 측면에 있어서, 방수 통음막(1)에 약간 주름이 잡혀 있다고 파악할 수도 있다. 이와 같이, 방수 통음막(1)의 적어도 일부가 기준 평면(8e)으로부터 이격되어 위치하고 있는 경우에, 통음성의 개선 효과를 얻을 수 있다.
방수 통음막(1)은, 두께 방향 및 면내 방향의 양쪽 방향으로 통기성을 갖고 있는 것이면 되고, 구조나 재료는 특별히 한정되지 않는다. PTFE 다공질막이나 UHMWPE 다공질막과 같은 수지 다공질막은, 소면적으로 충분한 통기성을 확보할 수 있고, 하우징(4)의 내부에의 이물질의 침입을 저지하는 기능도 높으므로, 방수 통음막(1)에 적합하다. PTFE 다공질막은, PTFE 필름을 1축 연신 또는 2축 연신함으로써 제작할 수 있다. UHMWPE 다공질막은, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 원료로 하고, 소결, 캐스팅, 압출 및 연신(건식 또는 습식)의 각 공정을 행함으로써 제작할 수 있다. UHMWPE의 평균 분자량은, 예를 들어 100만 정도이다.
또한, 이하의 이유에 의해, 다공질막은 방수 통음막(1)에 특히 적합하다. 일반적으로, 통음막이라 부르고 있는 재료에는, 다공질의 것과 무공(無孔)의 것이 있다. 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리이미드로 된 무공막의 경우, 그 고유 진동수에 따라서 특이적으로 전송 손실이 큰 주파수 영역, 작은 주파수 영역이 발생하는 일이 있어, 원음을 충실히 전달하기 어려운 경향이 있다. 이에 반해, 다공질막의 경우, 소리의 일부는 세공을 통과하기 때문에, 무공막에 비해 특이적으로 전송 손실이 큰 주파수 영역이나 작은 주파수 영역이 발생하기 어려워, 원음을 충실히 전달하기 쉬운 경향이 있다. 다공질막의 이러한 특성과, 방수 통음막(1)이 늘어짐을 갖는 것에 의한 효과가 맞물려, 우수한 통음성 및 음향 특성을 얻는 것이 가능해진다.
방수 통음막(1)의 형상은, 도 2a에 도시한 바와 같이, 원형이어도 되고, 사각형 등의 다른 형상이어도 된다. 본체부(8)의 형상도 마찬가지이다. 또한, 방수 통음막(1)에는, 방수성을 높이기 위해, 불소 함유 중합체 등의 발수제를 사용하여 발수 처리를 행하여도 된다.
또한, 방수 통음막은, 보강재로 보강되어 있어도 된다. 구체적으로는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 수지 다공질막(1)과, 수지 다공질막(1)에 일체화된 보강재(2)를 포함하는 방수 통음막(1b)을 채용할 수 있다. 보강재(2)는, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 아라미드 수지와 같은 수지 재료에 의해 구성되어 있으면 된다. 보강재(2)의 형태는, 직포, 부직포, 메쉬, 네트, 스펀지, 폼 또는 다공체일 수 있다.
보강재(2)의 형상은, 도 2b에 도시한 바와 같이, 수지 다공질막(1)과 동일하여도 되고, 상이하여도 된다. 예를 들어, 도 2c에 도시한 방수 통음막(1c)과 같이, 환형의 보강재(3)가 원판 형상의 수지 다공질막(1)에 일체화되어 있어도 된다. 이러한 보강재(2, 3)는, 수지 다공질막(1)의 한쪽 면에만 설치되어 있어도 되고, 양면에 설치되어 있어도 된다.
다음으로, 방수 통음막(1)의 두께는, 강도 및 본체부(8)에의 고정의 용이함을 고려하여, 2μm 내지 1mm의 범위에서 조정할 수 있다. 방수 통음막(1)의 통기도는, JIS P 8117에 규정된 걸리(Gurley) 시험기법에 의해 얻어지는 걸리값으로 0.1 내지 500초/100ml의 범위에 있으면 된다.
방수 통음막(1)(수지 다공질막(1))의 평균 구멍 직경은, 연신 배율의 조정 등에 의해, 적정한 내수압이 얻어지도록 제어된다. 방수 보호 등급 7을 달성할 수 있고, 깊이 1m의 수중에 상당하는 9.8kPa의 내수압을 달성할 수 있도록, 방수 통음막(1)의 평균 구멍 직경을 제어하면 된다. 두께 등의 다른 조건에도 의존하지만, 버블 포인트법에 의해 측정되는 평균 구멍 직경이 0.05 내지 1.0μm의 범위 내에 있으면, 충분한 내수압을 얻기 쉬워진다. 버블 포인트법이라 함은, 액체를 막에 스며들게 하고, 공기 가압을 행하여, 액체가 세공으로부터 압출되는 압력으로부터 구멍 직경을 구하는 측정 방법이다. 또한, 방수 통음막(1)의 내수압은, 통음성을 크게 손상시키지 않는 범위에서 크면 클수록 좋다. 예를 들어, 내수압이 100kPa 이상 있으면 방수 보호 등급 7을 여유를 갖고 달성할 수 있게 되므로 이상적이다.
방수 통음막(1)의 면 밀도는, 양호한 통음성을 얻을 수 있도록 제어된다. 구체적으로는, 가청 영역에서의 통음성을 양호하게 유지하기 위해, 방수 통음막(1)의 삽입 손실이 2dBA 이하이면 된다. 면 밀도가 30g/㎡ 이하이면, 이러한 삽입 손실을 실현하기 쉬워진다. 한편, 충분한 강도와 가공성을 확보하는 관점에서, 방수 통음막(1)의 면 밀도의 하한값은, 예를 들어 2g/㎡이면 된다. 보강재(2, 3)를 갖는 방수 통음막(1b, 1c)의 경우에는, 보강재(2, 3)를 포함한 전체의 면 밀도가 상기 범위 내이면 된다.
방수 통음막(1)에 늘어짐을 부여하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 본체부(8)에의 고정 전에 방수 통음막(1)을 미리 변형시키는 공정을 실시하면, 본체부(8)에 고정 후의 방수 통음막(1)에 용이하게 늘어짐을 부여할 수 있다. 또한, 이하에 소개하는 방법에 따르면, 방수 통음막(1)을 본체부(8)의 개구부(8p)에 적합한 소정 형상으로 절단하는 공정과, 방수 통음막(1)을 변형시키는 공정을 동시에 행할 수 있다. 이 방법을 실시하기 위해, 도 5a와 같은 구성의 펀칭 다이(톰슨 다이(Thomson die))를 사용할 수 있다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 펀칭 다이(16)는, 베이스(10), 커터(12) 및 정반(14)을 구비하고 있다. 베이스(10)에는 홈이 형성되어 있다. 커터(12)는, 베이스(10)의 홈과 동일한 형상으로 구부려져, 홈에 끼워 넣어져 있다. 정반(14)은, 방수 통음막(1)을 적재하기 위한 표면(14p)을 갖는다. 베이스(10)에 고정된 커터(12)는, 정반(14)과 마주 보는 위치에 배치되어 있다. 베이스(10)와 정반(14)은 액추에이터에 의해 구동된다. 이에 의해, 커터(12)와 정반(14)이 접근 및 이격하여, 정반(14) 상에 준비된 방수 통음막(1)이 커터(12)에 의해 소정 형상으로 절단된다.
통상의 정반은 요철이 없는 평평한 표면을 갖고 있지만, 본 실시 형태에서는, 정반(14)의 표면(14p)이 적절한 높이 h의 팽창부(bulge)를 갖고 있다. 정반(14)에 준비된 방수 통음막(1)에 커터(12)가 접촉하여 절단이 행하여질 때, 정반(14)의 표면(14p)의 팽창부가 방수 통음막(1)을 밀어 올림으로써, 정반(14)의 표면(14p)의 팽창부가 방수 통음막(1)에 전사된다.
이와 같이, 변형을 실시하기 위한 금형과 절단을 행하기 위한 금형을 공통화함으로써, 방수 통음막(1)을 절단하는 공정과 방수 통음막(1)을 변형시키는 공정을 동시에 진행시킬 수 있다. 실질적으로 공정수가 하나 감소하므로, 생산성이 향상된다. 물론, 방수 통음막(1)을 절단하는 공정과, 방수 통음막(1)을 변형시키는 공정을 따로따로 또한 특별한 순서 없이 행하여도 된다.
상기와 같은 방법에 의해, 미리 변형이 실시된 방수 통음막(1)을 준비한다. 그 후, 도 5b에 도시한 바와 같이, 본체부(8)에 방수 통음막(1)을 고정하는 공정을 실시한다. 이와 같이 하면, 본체부(8)에의 고정 후, 방수 통음막(1)이 늘어진 상태로 된다. 방수 통음막(1)을 본체부(8)에 고정하는 방법으로서, 양면 테이프를 사용한 부착, 열 용착, 고주파 용착, 초음파 용착 등의 방법을 채용하면 된다. 또한, 방수 통음막(1)과 본체부(8) 사이에 접착제층과 같은 다른 층이 개재하는 경우, 그러한 다른 층과 방수 통음막(1)과의 경계면을 포함하는 평면을 기준 평면(8e)으로서 채용하면 된다.
방수 통음막(1)은, 그 표리에 양면 테이프를 양면에 부착함으로써 형성된 어셈블리의 형태로 제공되는 것이어도 된다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)는, 방수 통음막(1)과, 방수 통음막(1)의 표리에 부착된 2개의 양면 테이프(31)를 갖는다. 양면 테이프(31)는, 평면에서 볼 때 링 또는 프레임의 형상을 갖는다. 양면 테이프(31)의 개구부(31h)에 방수 통음막(1)이 노출되어 있다. 양면 테이프(31)와 접합된 방수 통음막(1)에는, 도 5a를 참조하여 설명한 방법에 의해, 미리 늘어짐이 부여되어 있다. 어셈블리(40)의 한쪽의 면에 대지(臺紙) 세퍼레이터(34)가 설치되고, 다른 쪽의 면에 탭을 갖는 세퍼레이터(32)가 설치되어 있다. 어셈블리(40)가 2매의 세퍼레이터(32, 34) 사이에 보유 지지되어 있으므로, 방수 통음막(1)을 확실히 보호할 수 있음과 함께, 하우징이나 지지체 등의 대상물에의 장착 작업이 용이화된다.
세퍼레이터(32)는, 어셈블리(40)와 함께 대지 세퍼레이터(34)로부터 박리될 수 있다. 도 6b의 평면도에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터(32)의 탭(32t)은, 어셈블리(40)의 외측 모서리로부터 외측 방향으로 돌출되도록 형성되어 있다. 세퍼레이터(32)의 탭(32t)의 부분을 파지한 채, 어셈블리(40)를 대상물에 부착할 수 있다. 그리고, 탭(32t)을 끌어올림으로써, 어셈블리(40)로부터 세퍼레이터(32)를 용이하게 박리할 수 있다. 이와 같이, 방수 통음막(1)에 직접 접촉되지 않고, 방수 통음막(1)을 대상물에 장착할 수 있으므로, 작업시에 방수 통음막(1)에 데미지가 미치기 어렵다. 또한, 대상물에 손상을 부여하거나 할 가능성도 저감할 수 있다.
세퍼레이터(32, 34)는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지로 되어 있어도 되고, 종이로 되어 있어도 된다. 또한, 대지 세퍼레이터(34)에는, 어셈블리(40)를 적재하는 부분에 엠보스 가공이 실시되어 있어도 된다. 또한, 대지 세퍼레이터(34)와 양면 테이프(31) 사이의 접착력(180°박리 접착 강도)보다도, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)와 양면 테이프(31) 사이의 접착력의 쪽이 강한 것이 바람직하다. 그와 같이 하면, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)를 어셈블리(40)와 함께 대지 세퍼레이터(34)로부터 용이하게 박리할 수 있기 때문이다.
1개의 어셈블리(40)에 대하여 1개의 탭을 갖는 세퍼레이터(32)가 설치된다. 한편, 대지 세퍼레이터(34)는, 복수개의 어셈블리(40)에 공유되어 있어도 되고, 1개의 어셈블리(40)에 대하여 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)나 탭을 갖는 세퍼레이터(32)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 도 7a에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)가 원형이어도 된다. 또한, 도 7b에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)의 전체 둘레에 걸쳐 원형의 탭(32t)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 도 7c에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)가 직사각형이며, 평면에서 볼 때 탭(32t)이 어셈블리(40)를 둘러싸는 프레임의 형상을 가져도 된다.
<<늘어짐의 정량화>>
방수 통음막(1)의 늘어짐의 정량화는, 시판되고 있는 3차원 형상 측정 시스템을 사용하여 행할 수 있다. 3차원 형상 측정 시스템은, 예를 들어, 레이저광으로 피측정물의 표면을 주사하고, 기준 평면으로부터의 피측정물의 표면의 변위를 측정하는 레이저 변위 센서를 구비한 것이다. 레이저 변위 센서에 의해 얻어진 변위로부터, 피측정물의 3차원 표면 형상을 알 수 있다.
방수 통음막(1)의 늘어짐은, 다음과 같이 하여 정량화할 수 있다. 우선, 도 3에 도시한 바와 같이, 방수 통음막(1)의 중심 O를 지나, 서로 직교하는 2개의 중심선 VL, HL을 정한다. 다음으로, 이들의 중심선 VL, HL 상의 임의의 점에 대하여, 기준 평면 BF로부터의 방수 통음막(1)의 변위량(기준 평면 BF로부터 방수 통음막(1)의 표면까지의 거리)을 3차원 형상 측정 시스템으로 측정한다. 각 측정점에 있어서의 변위량이, 당해 측정점에 있어서의 늘어짐량으로 된다. 방수 통음막(1)을 회전시키면서 측정을 행하면, 방수 통음막(1)의 표면의 3차원 프로파일을 알 수 있다. 측정에 의해 얻어진 변위(늘어짐량)의 최대값을 Dmax, 방수 통음막(1)의 직경을 Dm으로 하고, 하기 수학식 1에 의해 구해지는 비율 R을 방수 통음막(1)의 늘어짐의 대소를 나타내는 값으로서 채용할 수 있다.
<수학식 1>
R=Dmax/Dm(％)
도 3에 도시한 기준 평면 BF는, 도 1b 및 도 1c에 도시한 기준 평면(8e) 그 자체이며, 그 기준 평면(8e)으로부터의 방수 통음막(1)의 변위량이 각 측정점에 있어서의 늘어짐량으로서 정의된다. 늘어짐량의 측정은, 본체부(8)에 고정하기 전의 방수 통음막(1)에 대하여 행하여도 된다. 또한, 방수 통음막(1)의 직경 Dm은, 본체부(8)에 고정하기 위한 고정 여백(1k)을 포함하는 전체의 직경(최대 직경)을 의미한다. 또한, 방수 통음막(1)이 원형 이외의 형상인 경우에는, 면적이 동등한 원의 직경(등가 직경)을 직경 Dm으로서 취급하면 된다.
<<삽입 손실>>
방수 통음막(1)은, 우수한 통음성을 갖고 있지만, 음량의 저하나 음질의 왜곡은 불가피하게 발생한다. 임의의 주파수에서의 소리의 크기는, 소음 레벨(단위 데시벨: dBA)로 나타내어진다. 방수 통음막(1)의 통음성은, 삽입 손실을 사용하여 나타내어진다. 삽입 손실은, 방수 통음막(1)을 소리가 통과하기 전후의 소음 레벨의 차분이며, 하기 수학식 2에 의해 나타내어진다.
<수학식 2>
삽입 손실(dBA)=|S1-S2|
S1: 방수 통음막이 없을 때의 소음 레벨(dBA)
S2: 방수 통음막이 있을 때의 소음 레벨(dBA)
수학식 2에서는, 삽입 손실을 차분의 절대값으로 나타내고 있다. 방수 통음막(1)을 통과할 때에 소리가 감쇠하면, 통과 후의 소리가 작아져 삽입 손실은 커진다. 또한, 소리가 공진 등의 원인으로 왜곡되면, 임의의 주파수에서는 통과 후의 소리가 원음보다도 커지는 일이 있다. 어떠한 경우에 있어서, 삽입 손실이 크면 소리가 원음과 괴리하여, 청취가 곤란해진다. 삽입 손실이 작으면, 음질이 향상됨과 함께, 스피커의 출력을 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 삽입 손실이 최소로 되도록, 방수 통음막(1)의 늘어짐의 크기를 조정하면 된다.
삽입 손실은, 도 4에 도시한 평가 시스템을 사용하여 구할 수 있다. 우선, 통음 부재(18)의 적용 대상으로 되는 제품(예를 들어 휴대 전화)의 스피커(20)를 노출시킨다. 스피커(20)로부터 소정 거리 이격된 위치에 마이크로폰(22)을 배치한다. 스피커(20)와 마이크로폰(22)은 무음향실(30) 내에 배치한다. 제너레이터(24)를 사용하여 핑크 노이즈를 스피커(20)에 입력한다. 마이크로폰(22)의 출력을 컨디셔닝 앰프(26)로 증폭하고, 증폭한 출력을 애널라이저(28)에 부여한다. 애널라이저(28)로 소음 레벨(dBA)을 구한다. 소음 레벨의 측정은, 방수 통음막(1)(통음 부재(18))이 스피커(20)와 마이크로폰(22) 사이에 있을 때와(도 4의 상태), 없을 때(도시 생략)의 각각에 대하여 행한다. 소음 레벨의 측정 결과를 사용하여, 삽입 손실을 전술한 수학식 2에 기초하여 산출한다.
「소음 레벨(dBA)」에 대하여 보충해 둔다. 유체 중을 전파하는 음파에 의해 발생하는 압력의 변화량을 음압이라 한다. 인간이 소리를 느끼는 방법은, 음압의 대수와 거의 비례한다. 일반적으로, 하기 수학식 3에 의해 정의되는 값 Lp(단위: dB)를 음압 레벨이라 부르고 있다. p는 음압, p0은 기준 음압(2×5-5Pa)이다.인간이 느끼는 소리의 크기는 주파수에 의해서도 영향을 받는다. 인간의 청각 특성에 기초하여 주파수 보정을 행한 음압 레벨을 소음 레벨(A 특성 음압 레벨)이라 부르고 있다.
<수학식 3>
Lp=20log(p/p0)
(실시예)
이하, 실제로 제작한 몇 개의 샘플에 의해, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명이 본 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
우선, 변형되어 있지 않은 방수 통음막으로서, 부직포(보강재)가 한쪽 면에 적층된 PTFE 다공질막(닛토덴코사제 NTF1026)을 준비하였다. 이 방수 통음막의 특성은 이하와 같다. 통기도는, 전술한 걸리 시험기법에 의한 측정값이다. 내수압은, JIS L 1092에 기재되어 있는 내수도 시험기(고수압법)에 준하여 측정하였다. 단, JIS L 1092에 규정된 면적에서는, 막이 현저하게 변형되기 때문에, 스테인리스 메쉬(개구 직경 2mm)를 막의 가압면의 반대측에 설치하고, 변형을 억제한 상태에서 측정하였다.
면 밀도: 9g/㎡
통기도: 10초/100ml
내수압: 240kPa
두께: 20μm
다음으로, 도 5a에서 설명한 톰슨 다이를 사용하여, 방수 통음막을 직경 15mm의 원 형상으로 펀칭하였다. 톰슨 다이로서, 정반의 표면의 팽창부를 0mm(팽창부 없음), 0.1mm, 0.2mm 또는 0.4mm로 조정한 4종류를 준비하여, 4종류의 방수 통음막을 제작하였다. 또한, 이들 방수 통음막에, 외경 15mm, 내경 13mm의 링 형상으로 절단한 양면 테이프(닛토덴코사제 No.532)를 접합하여, 샘플 1 내지 4를 얻었다.
다음으로, 샘플 1 내지 4의 늘어짐량을, 도 3에서 설명한 방법에 의해 측정하였다. 측정에는, 시판되고 있는 고속 3차원 형상 측정 시스템(COMS사제 EMS98AD-3D)을 사용하였다. 얻어진 복수의 측정값으로부터 최대값 Dmax를 추출하여, 방수 통음막의 직경 Dm(15mm)에 대한 비율을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 샘플 1의 늘어짐량은, 거의 제로(Dmax/Dm≤0.02％)이었다.
다음으로, 샘플 1 내지 4의 삽입 손실을, 도 4에서 설명한 시스템을 사용하여 측정하였다. 시스템에는, 이하의 기기를 사용하였다. 측정 주파수는, 400Hz, 800Hz, 3000Hz 및 4000Hz로 하였다. 이들의 주파수는, 통상의 회화에서 현저하게 나타나는 주파수이다. 마이크로폰은, 방수 통음막으로부터 30cm 이격된 위치에 고정하였다. 제너레이터로부터 스피커에 입력한 핑크 노이즈는, 전압 250mVrms이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
애널라이저: B&K사제 멀티-애널라이저 시스템 타입(Multi-analyzer System Type) 3560(펄스(Pulse))
제너레이터: B&K사제 4/2-ch 인풋/아웃풋 모듈 타입(Input/Output Module Type) 3109
마이크로폰: B&K사제 타입 4190
컨디셔닝 앰프: B&K사제 컨디셔닝 앰플리파이어 넥서스(Conditioning Amplifier NEXUS)
휴대 전화: CASIO사제 G'z One W42CA
Figure 112010029324454-pct00001
샘플 1은, 3000Hz 및 4000Hz에서 작은 삽입 손실을 나타내지만, 400Hz 및 800Hz에서의 삽입 손실이 컸다. 샘플 2 및 샘플 3에는, 돌출하여 큰 삽입 손실을 나타내는 주파수가 없었다. 샘플 2 및 샘플 3의 삽입 손실은, 모두 2.0dBA 미만이었다. 임의의 주파수에서 삽입 손실이 작았다고 해도, 다른 주파수에서 삽입 손실이 크면, 원음으로부터 괴리된 음질이 된다. 음향 특성의 개선에 있어서, 가청 영역의 전역에서 골고루 삽입 손실이 작은 것이 바람직한 것을 고려하면, 샘플 2 및 샘플 3이 우수하다. 한편, 샘플 4는, 전체적으로 삽입 손실이 컸다. 늘어짐이 지나치게 크면, 방수 통음막을 진동시키는 데 충분한 에너지가 필요해져, 삽입 손실이 커진다고 고려된다.
이상의 결과에 따르면, 늘어짐량의 최대값 Dmax가, 방수 통음막의 직경 Dm에 대한 비율로 0.2％ 내지 1.0％의 범위 내인 것이 바람직하다. 이러한 조건을 만족하도록, 방수 통음막에 미리 변형을 실시함(바꾸어 말하면 정반의 설계를 행함)으로써, 삽입 손실의 저감의 최적화를 도모할 수 있고, 나아가서는 우수한 통음성 및 음향 특성을 갖는 통음 부재(하우징)를 실현할 수 있다.

Claims (13)

  1. 소리의 통과를 허용하고, 액체의 통과를 차단하는 방수 통음막과,
    소리를 통과시키기 위한 개구부를 갖고, 그 개구부가 상기 방수 통음막에 의해 폐색되어 있는 본체부를 구비하고,
    상기 방수 통음막이 늘어진 상태로 상기 본체부에 고정되어 있고,
    상기 방수 통음막과 상기 본체부의 접합면을 포함하는 기준 평면으로부터의 상기 방수 통음막의 변위량을, 상기 방수 통음막의 늘어짐량(amount of slack)으로서 정의하였을 때,
    상기 늘어짐량의 최대값이, 상기 방수 통음막의 직경에 대한 비율로 0.2 내지 1.0%의 범위 내에 있는 통음 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방수 통음막이 수지 다공질막을 포함하는 통음 부재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수지 다공질막이 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막 또는 초고분자량 폴리에틸렌 다공질막인 통음 부재.
  4. 제1항에 있어서, 400Hz, 800Hz, 3000Hz 및 4000Hz에서의 상기 방수 통음막의 삽입 손실이 각각 2.0dBA 미만인 통음 부재.
  5. 소리의 통과를 허용하고, 액체의 통과를 차단하는 방수 통음막과,
    소리를 통과시키기 위한 개구부를 갖고, 그 개구부가 상기 방수 통음막에 의해 폐색되어 있는 본체부를 구비하고,
    상기 방수 통음막은, 적어도 일부가 상기 방수 통음막과 상기 본체부의 경계면을 포함하는 기준 평면으로부터 이격되어 위치하도록 변형이 실시되어 있고,
    상기 기준 평면으로부터의 상기 방수 통음막의 변위량을, 상기 방수 통음막의 늘어짐량으로서 정의하였을 때,
    상기 늘어짐량의 최대값이, 상기 방수 통음막의 직경에 대한 비율로 0.2 내지 1.0％의 범위 내에 있는 통음 부재.
  6. 제5항에 있어서, 상기 방수 통음막이 수지 다공질막을 포함하는 통음 부재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수지 다공질막이 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막 또는 초고분자량 폴리에틸렌 다공질막인 통음 부재.
  8. 제5항에 있어서, 400Hz, 800Hz, 3000Hz 및 4000Hz에서의 상기 방수 통음막의 삽입 손실이 각각 2.0dBA 미만인 통음 부재.
  9. 소리의 통과를 허용하고, 액체의 통과를 차단하는 방수 통음막과,
    소리를 통과시키기 위한 개구부를 갖고, 그 개구부가 상기 방수 통음막에 의해 폐색되어 있는 본체부를 구비한 통음 부재의 제조 방법이며,
    상기 방수 통음막을 상기 본체부의 개구부에 대응하는 형상으로 절단하는 공정과,
    절단한 상기 방수 통음막을 상기 본체부에 고정하는 공정과,
    상기 방수 통음막을 상기 본체부에 고정하였을 때에, 상기 방수 통음막의 적어도 일부가 상기 방수 통음막과 상기 본체부의 경계면을 포함하는 기준 평면으로부터 이격되어 위치하도록, 상기 본체부에의 고정 전에 상기 방수 통음막에 미리 늘어짐을 부여하는 공정
    을 포함하고,
    상기 기준 평면으로부터의 상기 방수 통음막의 변위량을, 상기 방수 통음막의 늘어짐량으로서 정의하였을 때,
    상기 늘어짐량의 최대값이, 상기 방수 통음막의 직경에 대한 비율로 0.2 내지 1.0％의 범위 내에 있는 통음 부재의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 변형을 실시하기 위한 금형과 절단을 행하기 위한 금형을 공통화함으로써, 상기 방수 통음막을 절단하는 공정과 상기 방수 통음막을 변형시키는 공정을 동시 진행시키는 통음 부재의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 금형이, 절단해야 할 상기 방수 통음막을 적재하기 위한 정반과, 상기 정반과 마주 보는 위치에 배치되고, 상기 정반과 접근 및 이격함으로써 상기 정반 상에 준비된 상기 방수 통음막을 소정 형상으로 절단하는 커터를 포함하고,
    상기 정반의 표면이 팽창부(bulge)를 갖고, 상기 정반 상에 적재된 상기 방수 통음막에 상기 커터가 접촉하여 절단이 행하여질 때에, 상기 정반의 표면의 팽창부가 상기 방수 통음막을 밀어 올림으로써, 상기 방수 통음막에 상기 정반의 표면의 팽창부가 전사되는 통음 부재의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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