KR101899183B1

KR101899183B1 - 방수 통음막 및 전기 제품

Info

Publication number: KR101899183B1
Application number: KR1020137025728A
Authority: KR
Inventors: 유이치 아베; 유키 가루베; 사토루 후루야마
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2018-09-14
Also published as: WO2012117476A1; CN103404166A; EP2683176A4; EP2683176A1; US9171535B2; JP2012195928A; US20130333978A1; CN103404166B; KR20140010124A; EP2683176B1; TW201238362A; JP5872276B2

Abstract

방수 통음막(1)은, 복수의 관통 구멍(21)이 형성된 중실의 수지 필름(2)과, 수지 필름(2)의 두께 방향의 양면 중 적어도 한쪽 면 상에 관통 구멍(21)과 대응하는 위치에 개구(31)를 갖도록 형성된, 발수성을 갖는 처리층(3)을 구비하고 있다. 방수 통음막(1)의 통기도는, 걸리 수로 표시해서 100초/100mL 이하이다.

Description

방수 통음막 및 전기 제품{WATERPROOF SOUND-TRANSMITTING FILM AND ELECTRICAL PRODUCT}

본 발명은, 방수성과 통음성을 겸비하는 방수 통음막 및 이것을 사용한 전기 제품에 관한 것이다.

종래부터, 휴대 전화, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 리모콘 등의 전기 제품에서는, 마이크나 스피커 등의 음향 장치를 수용하는 하우징에 소리를 투과시키기 위한 개구가 설치되고, 이 개구를 막기 위해서 방수 통음막이 사용되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 그러한 방수 통음막으로서, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함하여 이루어지는 시트를 연신시킨 다공질 막이 기재되어 있다.

일본 특허 공표 제2003-503991호 공보

상기와 같은 연신에 의해 얻어진 다공질 막은 신장되기 쉽기 때문에, 외부로부터 힘이 가해지면 불가역의 변형을 일으킨다. 이로 인해, 다공질 막이 변형되었을 때라도 음향 장치 또는 하우징에 접촉하지 않도록, 다공질 막을 음향 장치 및 하우징으로부터 어느 정도 이격된 위치에 배치할 필요가 있다.

그러나, 최근에는 전기 제품의 소형화나 박형화가 진행되고 있어, 이러한 관점에서는, 변형되기 어려운 방수 통음막이 요구된다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여, 외력이 가해져도 변형되기 어려운 방수 통음막 및 이 방수 통음막을 사용한 전기 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성된 중실(中實)의 수지 필름과, 상기 수지 필름의 두께 방향의 양면 중 적어도 한쪽 면 상에 상기 복수의 관통 구멍과 대응하는 위치에 개구를 갖도록 형성된, 발수성을 갖는 처리층을 구비하고, 통기도가 걸리 수(Gurley number)로 표시해서 100초/100mL 이하인 방수 통음막을 제공한다.

또한, 본 발명은, 음향 장치를 수용하고, 소리를 투과시키기 위한 개구가 설치된 하우징과, 상기 개구를 막도록 상기 하우징에 부착된, 상기 방수 통음막을 구비하는 전기 제품을 제공한다.

상기 구성에 의하면, 처리층에 의해 양호한 방수성을 확보할 수 있음과 함께, 수지 필름의 관통 구멍과 처리층의 개구에 의해 형성되는, 방수 통음막을 관통하는 적절한 크기의 통기로에 의해 양호한 통음성도 확보할 수 있다. 또한, 관통 구멍에 의해 다공질로 된 수지 필름은 신장되기 어렵기 때문에, 외력이 가해져도 변형되기 어려운 방수 통음막을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 방수 통음막의 모식적인 단면도이다.
도 2는 별도의 실시 형태에 관한 방수 통음막의 모식적인 단면도이다.
도 3은 음압 손실을 측정하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 내압 시험을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부의 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 1에, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 방수 통음막(1)을 나타낸다. 이 방수 통음막(1)은, 음향 장치를 내장하는 전기 제품에 설치되고, 상기 음향 장치를 물이나 분진 등의 이물로부터 보호하는 역할을 한다. 구체적으로, 방수 통음막(1)은, 상기 음향 장치를 수용하는 하우징에, 당해 하우징에 설치된 소리를 투과시키기 위한 개구를 막도록 부착된다.

방수 통음막(1)은, 중실의 수지 필름(2)과, 수지 필름(2) 상에 형성된 처리층(3)을 구비하고 있다. 여기서, 「중실」이란, 내부가 수지로 막혀 있는 것을 말한다.

수지 필름(2)에는, 당해 수지 필름(2)을 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍(21)이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 관통 구멍(21)은, 수지 필름(2)의 두께 방향의 양면에 개구되어 있다. 관통 구멍(21)은, 전형적으로는, 일정한 단면 형상으로 수지 필름(2)을 직선 형상으로 관통하는 스트레이트 구멍이다. 이러한 관통 구멍은, 예를 들어 이온 빔 조사 및 에칭에 의해 형성할 수 있다. 또한, 이온 빔 조사 및 에칭에서는, 구멍 직경 및 축 방향이 정렬된 관통 구멍을 수지 필름(2)에 형성할 수 있다.

또한, 관통 구멍(21)의 단면 형상은, 특별히 한정되지 않아, 원형이어도 좋고, 부정형이어도 좋다. 또한, 관통 구멍(21)의 축 방향은, 수지 필름(2)의 두께 방향의 양면에 수직인 방향일 필요는 없고, 그 방향으로부터 기울어져 있어도 좋다.

관통 구멍(21)은, 0.01㎛ 이상 10㎛ 이하의 구멍 직경을 갖고 있다. 여기서, 「구멍 직경」이란, 관통 구멍(21)의 단면 형상을 원으로 간주했을 때의 원의 직경, 바꾸어 말하면, 관통 구멍(21)의 단면적과 동일한 면적의 원의 직경을 말한다. 또한, 관통 구멍(21)의 구멍 직경은, 모든 관통 구멍(21)에서 완전히 일치할 필요는 없고, 모든 관통 구멍(21)에서 실질적으로 같은 값으로 간주할 수 있는 정도(예를 들어, 표준 편차가 평균값의 10％ 이하)이면 된다. 관통 구멍(21)의 구멍 직경은, 에칭 시간이나 에칭 처리액 농도에 의해 조정할 수 있다. 바람직한 관통 구멍(21)의 구멍 직경은, 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하이다.

또한, 관통 구멍(21)은, 수지 필름(2)의 전체면에 걸쳐서 밀도가 10 내지 1×10⁸개/mm²의 범위 중 특정한 대역(예를 들어, 최대 밀도가 최소 밀도의 1.5배 이하)에 수용되도록 균일하게 분포되어 있다. 관통 구멍(21)의 밀도는, 이온 빔 조사시의 이온 조사량에 의해 조정할 수 있다. 바람직한 관통 구멍(21)의 밀도는, 1×10³ 내지 1×10⁷개/mm²이다.

수지 필름(2)의 기공률[수지 필름(2)의 윤곽으로 규정되는 면적에 대한 모든 관통 구멍(21)의 단면적의 총합의 비율]은, 50％ 이하인 것이 바람직하고, 35％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 수지 필름(2)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 구멍 직경에 대한 수지 필름(2)의 두께의 비(구멍 직경을 D, 수지 필름의 두께를 T로 했을 때의 T/D)가 1 이상 10000 이하인 것이 바람직하고, 5 이상 1000 이하인 것이 더욱 바람직하다.

수지 필름(2)은, 직교하는 2방향에 있어서 60MPa 이상의 인장 강도를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 「인장 강도」란, 수지 필름을 1방향으로 인장하여, 수지 필름이 파단되었을 때의 인장력을 응력으로 환산한 값을 말한다. 인장 강도가 60MPa 미만이면 외력이 가해졌을 때의 두께 방향으로의 변형량이 커지기 때문이다. 더욱 바람직한 인장 강도는 100MPa 이상이며, 더욱 바람직한 인장 강도는 150MPa 이상이다.

마찬가지 관점에서, 수지 필름(2)의 직교하는 2방향에 있어서의 파단 신장은, 300％ 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 「파단 신장」이란, 수지 필름을 1방향으로 인장하여, 수지 필름이 파단되었을 때의 길이를 원래의 길이로 나눈 값을 말한다. 더욱 바람직한 파단 신장은 200％ 이하이고, 더욱 바람직한 파단 신장은 180％ 이하이다.

수지 필름(2)을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 가수분해하는 수지 및 산화 분해하는 수지 중 적어도 한쪽을 포함하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수지 필름(2)은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 및 폴리불화비닐리덴(PVdF)으로부터 선택되는 적어도 1종의 수지를 포함하여 이루어진다.

관통 구멍(21)을 형성하기 위한 상술한 에칭에서는, 수지 필름(2)을 구성하는 재료에 따른 알칼리 용액이나 산화제 등의 에칭 처리액을 사용한다. 수지를 가수분해시키는 용액으로서는, 예를 들어 수산화칼륨이나 수산화나트륨 등의 알칼리 용액이 있다. 수지를 산화 분해시키는 용액으로서는, 예를 들어 아염소산 수용액, 차아염소산 수용액, 과산화수소수, 과망간산 칼륨 용액 등이 있다. 예를 들어, PET, PEN, PC 중 어느 하나로 수지 필름(2)을 구성하는 경우는, 에칭 처리액으로서 수산화나트륨을 주성분으로 하는 용액을 사용하고, PI로 수지 필름(2)을 구성하는 경우는, 에칭 처리액으로서 차아염소산 나트륨을 주성분으로 하는 용액을 사용한다.

혹은, 관통 구멍(21)이 형성된 수지 필름(2)으로서는, 옥시펜사나 밀리포어사가 판매하는 멤브레인 필터를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 수지 필름(2)은, 반드시 단층일 필요는 없고, 복수층으로 나뉘어져 있어도 좋다.

처리층(3)은, 도 1에서는 수지 필름(2)의 두께 방향의 양면 중 한쪽 면 상에 형성되어 있으나, 수지 필름(2)의 양면 상에 형성되어 있어도 좋다. 즉, 처리층(3)은, 수지 필름(2)의 두께 방향의 양면 중 적어도 한쪽 면 상에 형성되어 있으면 좋다.

구체적으로, 처리층(3)은, 관통 구멍(21)과 대응하는 위치에 개구(31)를 갖도록 형성되어 있고, 발수성을 갖고 있다. 또한, 처리층(3)은, 발유성도 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 처리층(3)은, 예를 들어 발수제 또는 소수성이 있는 발유제를 희석제로 희석해서 처리액을 제조하고, 이 처리액을 수지 필름(2) 상에 얇게 도포해서 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 그러한 발수제 및 발유제로서는, 예를 들어 퍼플루오로알킬아크릴레이트, 퍼플루오로알킬메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 처리층(3)의 두께는, 관통 구멍(21)의 구멍 직경의 절반 미만인 것이 바람직하다.

상기와 같이 관통 구멍(21)이 형성된 수지 필름(2)에 처리액을 도포해서 건조시킨 경우는, 관통 구멍(21)의 내주면도 처리층(3)과 연속하는 제2 처리층으로 덮는 것이 가능하다. 이 경우, 처리층(3)의 개구(31)의 크기는, 관통 구멍(21)의 크기보다도 제2 처리층분만큼 작아진다.

수지 필름(2)에는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 통기성 지지재(4)가 적층되어 있어도 좋다. 통기성 지지재(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이 수지 필름(2)과 동일한 형상을 가져도 좋고, 수지 필름(2)의 주연부를 감싸는 듯한 링 형상의 모습을 가져도 좋다. 또한, 통기성 지지재(4)는, 수지 필름(2)의 처리층(3)이 형성되어 있지 않은 면에 적층되어 있어도 좋고, 수지 필름(2)의 처리층(3)이 형성되어 있는 면에 처리층(3)을 사이에 두고 적층되어 있어도 좋다. 통기성 지지재(4)로서는, 수지 필름(2)보다도 통기성이 우수한 것이 바람직하고, 예를 들어 직포, 부직포, 네트, 메시 등을 사용할 수 있다. 또한, 통기성 지지재(4)의 재질로서는, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 아라미드 수지 등을 들 수 있다. 수지 필름(2)과 통기성 지지재(4)는, 열 용착, 접착제에 의한 접착 등 통상의 방법으로 접합된다.

이상의 구성의 방수 통음막(1)은, 걸리 수로 표시해서 100초/100mL 이하의 통기도를 갖고 있는 것이 바람직하다. 여기서, 걸리 수란, JIS P8117에 준거해서 측정함으로써 얻어지는 값이다. 통기도가 100초/100mL을 초과하면, 방수 통음막에 의한 음압 손실이 5dB보다도 커져서, 양호한 통음성이 얻어지지 않게 되기 때문이다. 더욱 바람직한 방수 통음막(1)의 통기도는, 30초/100mL 이하이다.

또한, JIS L1092-B(고수압법)에 준거해서 측정되는 방수 통음막(1)의 내수압은, 10kPa 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 내수압은 20kPa 이상이다.

또한, 방수 통음막(1)의 면 밀도는, 1 내지 50g/m²인 것이 바람직하고, 5 내지 40g/m²인 것이 더욱 바람직하다.

본 실시 형태의 방수 통음막(1)에서는, 처리층(3)에 의해 양호한 방수성을 확보할 수 있음과 함께, 수지 필름(2)의 관통 구멍(21)과 처리층(3)의 개구(31)에 의해 형성되는, 방수 통음막(1)을 관통하는 적절한 크기의 통기로에 의해 양호한 통음성도 확보할 수 있다. 또한, 관통 구멍(21)에 의해 다공질로 된 수지 필름(2)은 신장되기 어렵기 때문에, 외력이 가해져도 변형되기 어려운 방수 통음막(1)을 얻을 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하겠지만, 본 발명은, 이들 실시예로 하등 제한되는 것이 아니다.

최초에, 제작된 방수 통음막의 평가 방법을 나타낸다.

[두께]

다이얼 게이지를 사용해서 방수 통음막의 두께를 측정했다.

[평균 구멍 직경]

PMI사제 펌포로메터를 사용해서 방수 통음막의 구멍 직경 분포를 측정하여, 평균 구멍 직경을 산출했다.

[면 밀도]

방수 통음막을 펀치로 φ20mm로 펀칭한 후에, 펀칭된 방수 통음막의 질량을 측정하고, 이것을 1m²당 질량으로 환산했다.

[기공률]

우선, 면 밀도에 두께를 곱해서 겉보기 밀도를 구하고, 이 겉보기 밀도와 재료 밀도를 사용해서 이하의 식으로부터 방수 통음막의 기공률을 구했다. 재료 밀도는, PET:1.4g/cm³, PTFE:2.2g/cm³로 했다.

{1-(겉보기 밀도/재료 밀도)}×00

[통기도]

JIS P8117(걸리 시험법)에 준거하여, 방수 통음막의 걸리 수(소정의 압력을 가했을 때, 체적 100mL의 공기가 방수 통음막을 통과하는 데 필요한 시간)를 측정했다.

[음압 손실]

도 3에 도시한 바와 같이, 우선, 길이 70mm, 폭 50mm, 높이 15mm의 아크릴성 모의 하우징을 준비하고, 이 모의 하우징에 φ13mm의 개구를 형성했다. 계속해서, 방수 통음막을 φ16mm로 펀칭하고, 이 방수 통음막을, 외경 16mm, 내경 13mm의 링 형상의 양면 테이프를 사용하여, 모의 하우징의 내면에 개구를 막도록 부착했다. 또한, 방수 통음막의 이면에, 동일한 양면 테이프를 사용해서 스피커(스타 세이미쯔사제, SCC-16A)를 부착했다.

그 후, 음향 평가 장치(B&K사제, Multi analyzer System 3560-B-030)에 접속된 마이크(B&K사제, Type 2669)를 스피커로부터 50mm 이격된 위치에 배치했다. 음향 평가 장치에서는, 평가 방식으로서 SSR 분석(20 내지 20000Hz, sweep up)을 선택하여 음압을 측정했다. 이 측정한 음압과, 방수 통음막을 설치하지 않았을 때의 음압의 차를 음압 손실로서 산출했다. 음압 손실은 값이 작을수록 원음(스피커로부터의 출력 소리)이 유지되어 있는 것을 나타내고, 5dB 이하이면 통음성이 높다고 평가할 수 있다. 또한, 소리의 가청 영역은 개인 차가 있지만 통상은 약 300 내지 4000Hz로 되어 있다. 본 평가에서는, 1000Hz의 음압으로 평가했다.

[내압 시험]

도 4a에 도시한 바와 같이, φ20mm의 구멍이 형성된 SUS판의 표면에 접착제를 사용해서 방수 통음막을 부착했다. 그 후, 도 4b에 도시한 바와 같이, SUS판의 이측으로부터 수압을 걸어, 그 상태를 30분간 유지해서 내압 시험을 행했다. 내압 시험은, 수압을 수심 1m 상당의 10kPa로 설정한 조건과, 그 2배인 20kPa로 설정한 조건의 2개의 조건 하에서 행했다. 그 후, 방수 통음막의 최대 팽창량(SUS판의 표면으로부터 방수 통음막의 정점까지의 거리)을 변형량으로서 측정했다.

(실시예 1)

수지 필름으로서, PET를 포함하여 이루어지는 구멍이 없는 베이스 시트에, 이온 빔 조사 및 에칭에 의해 복수의 관통 구멍을 형성한 시판품 A(옥시펜사제 Oxydisk)를 사용했다.

우선, 발유제(신에츠 가가쿠사제 X-70-029C)를 2.5중량％가 되도록 희석제(신에츠 가가쿠사제 FS시너)로 희석해서 처리액을 제조했다. 이 처리액 중에 수지 필름을 약 3초간 완전히 침지한 후, 수지 필름을 꺼내서 상온에서 약 1시간 방치해서 건조시켰다. 이에 의해, 방수 통음막을 얻었다.

(실시예 2)

수지 필름으로서, PET를 포함하여 이루어지는 구멍이 없는 베이스 시트에, 이온 빔 조사 및 에칭에 의해 시판품 A보다도 큰 복수의 관통 구멍을 형성한 시판품 B(옥시펜사제 Oxydisk)를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 방수 통음막을 얻었다.

(실시예 3)

수지 필름으로서, PET를 포함하여 이루어지는 구멍이 없는 베이스 시트에, 이온 빔 조사 및 에칭에 의해 시판품 B보다도 더 큰 복수의 관통 구멍을 형성한 시판품 C(옥시펜사제 Oxydisk)를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 방수 통음막을 얻었다.

(비교예 1)

수지 필름 대신 PET를 포함하여 이루어지는 구멍이 없는 시트를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 방수 통음막을 얻었다.

(비교예 2)

수지 필름 대신 PTFE를 포함하여 이루어지는 시트를 연신시킨 얇은 다공질 막을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 방수 통음막을 얻었다.

(비교예 3)

(비교예 4)

수지 필름으로서, PET를 포함하여 이루어지는 구멍이 없는 베이스 시트에, 이온 빔 조사 및 에칭에 의해 시판품 A보다도 밀도가 작은 복수의 관통 구멍을 형성한 시판품 D(옥시펜사제 Oxydisk)를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 방수 통음막을 얻었다.

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 방수 통음막에 대한 평가 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

구멍이 없는 시트를 사용한 비교예 1에서는, 내수 시험 후의 변형량이 작지만, 통기성이 없기 때문에 음압 손실이 5dB을 크게 초과하여, 통음성이 나빴다. PTFE를 포함하여 이루어지는 시트를 연신시킨 다공질 막을 사용한 비교예 2, 3에서는, 내수 시험 후의 변형량이 컸다. 복수의 관통 구멍을 갖는 중실의 수지 필름을 사용한 비교예 4에서는, 내수 시험 후의 변형량이 작기는 하지만, 통기도가 100초/100mL을 초과하기 때문에 통음성이 나빴다.

이에 반해, 복수의 관통 구멍을 갖는 중실의 수지 필름을 사용한 실시예 1 내지 3에서는, 내수 시험 후의 변형량이 작을 뿐만 아니라, 통기도가 100초/100mL 이하이기 때문에 통음성이 양호했다.

Claims

두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성된 중실(中實)의 수지 필름과,
상기 수지 필름의 두께 방향의 양면 중 적어도 한쪽 면 상에 상기 복수의 관통 구멍과 대응하는 위치에 개구를 갖도록 형성된, 발수성을 갖는 처리층을 구비하고,
통기도가 걸리 수(Gurley number)로 표시해서 100초/100mL 이하이고,
상기 관통 구멍이 상기 수지 필름을 직선 형상으로 관통하는 스트레이트 구멍인 방수 통음막.
제1항에 있어서, JIS L1092-B(고수압법)에 준거해서 측정한 내수압이 10kPa 이상인 방수 통음막.
제1항에 있어서, 상기 처리층이 발유성도 갖고 있는 방수 통음막.
제1항에 있어서, 상기 수지 필름이 가수분해하는 수지 및 산화분해하는 수지 중 적어도 한쪽을 포함하여 이루어지는 방수 통음막.
제4항에 있어서, 상기 수지 필름이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리불화비닐리덴으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하여 이루어지는 방수 통음막.
제1항에 있어서, 상기 수지 필름에 적층된 통기성 지지재를 더 구비하는 방수 통음막.
음향 장치를 수용하고, 소리를 투과시키기 위한 개구가 설치된 하우징과,
상기 개구를 막도록 상기 하우징에 부착된, 제1항에 기재된 방수 통음막
을 구비하는 전기 제품.
제1항에 있어서, 상기 관통 구멍이 일정한 단면 형상으로 수지 필름을 관통하는 방수 통음막.
제1항에 있어서, 상기 관통 구멍의 단면 형상이 원형인 방수 통음막.
제1항에 있어서, 상기 수지 필름의 기공률이 50% 이하인 방수 통음막.
제1항에 있어서, 음압 손실이 5dB 이하이며, 내수 시험(수압 10kPa, 시험 면적 20mmφ, 시험 시간 30분) 시의 최대 팽창량이 0.9mm 이하인 방수 통음막.