KR20100041839A - 방수 통음막, 방수 통음막의 제조 방법 및 그것을 사용한 전기 제품 - Google Patents

방수 통음막, 방수 통음막의 제조 방법 및 그것을 사용한 전기 제품 Download PDF

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KR20100041839A
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waterproof
porous layer
ptfe
sheet
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KR1020107003420A
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유리 호리에
고오지 후루우찌
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

방수 통음막(10)은, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막(1)을 포함하는 것이며, 면 밀도가 1 내지 20g/m2이다. 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막(1)은, 제1 다공질막(1a)과, 폴리테트라플루오로에틸렌의 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여 제1 다공질층(1a)에 적층 및 일체화된 제2 다공질층(1b)을 포함한다.

Description

방수 통음막, 방수 통음막의 제조 방법 및 그것을 사용한 전기 제품 {WATER-PROOF SOUND-TRANSMITTING MEMBRANE, METHOD FOR PRODUCTION OF WATER-PROOF SOUND-TRANSMITTING MEMBRANE, AND ELECTRICAL APPLIANCE USING THE MEMBRANE}
본 발명은 음성 기능을 구비한 전기 제품에 사용되는 방수 통음막과, 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 그 방수 통음막을 사용한 전기 제품에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북, 전자 수첩, 디지털 카메라 등의 전기 제품은, 종종 옥외에서 사용되기 때문에, 방수 기능을 갖게 하는 것이 요구되고 있다. 방수 기능을 부여하는 것이 가장 곤란한 부위는, 스피커, 마이크, 버저 등의 발음부 및 수음부이다. 음성 기능을 구비한 전기 제품의 하우징에는, 통상 발음부 및 수음부에 대응하는 위치에 개구가 형성된다.
양호한 통음성을 확보하면서, 발음부 및 수음부를 위한 개구로부터 하우징 내부에의 물이나 먼지의 침입을 방지하기 위한 부재로서, 방수 통음막이 알려져 있다. 방수 통음막은, 소리의 투과를 저해하기 어려운 재료로 만들어진 박막이다. 하우징에 형성된 개구를 방수 통음막으로 막음으로써, 통음성과 방수성의 양립을 도모할 수 있다. 이러한 방수 통음막에 적합한 재료로서, 일본 특허 공개 제2004-83811호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막이 있다.
PTFE 다공질막의 방수성은, 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 오프의 관계에 있다. 그로 인해, 통음성을 저하시키지 않고 방수성을 높이는 것은 쉽지 않다. 따라서, 하기 특허 문헌 1에 있어서는, 평균 구멍 직경과 면 밀도를 규정하여, 방수성과 통음성의 양립을 도모하도록 하고 있다.
최근, 전기 제품에 요구되는 방수성은, 해를 거듭할 때마다 높아지고 있다. 구체적으로는 생활 방수 수준에 머물지 않고, 수중에 침지 가능한 수준, 나아가 소정의 수심에서 일정 시간의 사용이 가능한 수준의 방수성이 요구되어 오고 있다.
일본 특허 공개 제2004-83811호 공보에 개시된 방수 통음막은, 그것을 사용한 전기 제품을 물에 침지하는 상황까지는 상정하고 있지 않다. 본 발명자들이 예의 검토를 행한 바, 물에 침지 가능한 전기 제품을 실현하는 데 있어서, 다음과 같은 문제가 있는 것이 판명되었다. 즉, 높은 수압이 방수 통음막에 일정 시간 이상 걸리면, 수압에 의해 막이 늘어나고, 막의 미세 구멍이 변형되어 물이 투과하기 쉬워지거나, 막이 파열되기 쉬워진다. 즉, 일정한 수압에도 견딜 수 있는 높은 방수성(내수성)을 실현하기 위해서는 막 강도가 중요한 요소가 된다. 막의 면 밀도를 크게 하면 막 강도도 향상되지만, 통음성의 저하를 수반한다는 것은 전술한 바와 같다.
따라서, 본 발명은 통음성을 될 수 있는 한 저하시키지 않고, PTFE 다공질막에 의해 구성된 방수 통음막의 방수성의 한층 더한 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은
PTFE 미분말과 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과,
페이스트의 성형체로서의 시트 또는 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를, PTFE의 융점 미만의 온도에서 제1 방향으로 연신하는 공정과,
시트를 복수매 중첩하는 공정과,
중첩한 복수매의 시트를 PTFE의 융점 미만의 온도에서 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연신하는 공정과,
복수매의 시트를 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하고, PTFE의 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 이 순서대로 행하고,
상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 20g/m2로 되도록 시트의 제1 방향 및 제2 방향에의 연신 배율을 조정하는, 방수 통음막의 제조 방법을 제공한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은
PTFE 미분말과 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과,
페이스트의 성형체로서의 시트 또는 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를, PTFE의 융점 미만의 온도에서 2축 연신하는 공정과,
시트를 복수매 중첩하는 공정과,
중첩한 복수매의 시트를 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하고, PTFE의 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 이 순서대로 행하고,
상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 20g/m2로 되도록 시트의 연신 배율을 조정하는, 방수 통음막의 제조 방법을 제공한다.
상기 제조 방법에 따르면, PTFE 다공질막을 포함하는 방수 통음막이며, PTFE 다공질막이 제1 다공질층과, PTFE의 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여 제1 다공질층에 적층 및 일체화된 제2 다공질층을 포함하고, 상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 20g/m2인 방수 통음막을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 방수 통음막의 방수성(내수성)의 향상을 도모하기 위해서는, 막 강도의 향상을 도모하는 것이 중요해진다. 막 강도의 향상을 도모하는 방법 중 하나로서 연신 배율을 높이는 것을 들 수 있다. 왜냐하면, PTFE 다공질막은 연신 배율이 높아질수록 PTFE 분자의 배향이 진행되어, 매트릭스 강도가 증가하는 경향을 나타내기 때문이다. 따라서, 면 밀도가 동일하여도, 연신 배율이 낮은 단층막과 연신 배율이 높은 다층막을 비교하면, 후자 쪽이 고강도가 된다.
단, 면 밀도와 연신 배율이 동일하였다고 하여도, 반드시 동일 강도의 PTFE 다공질막이 얻어지는 것은 아니다. 예를 들어, 두께 200㎛의 PTFE 시트를 10배×20배의 배율로 2축 연신 및 적층하여 얻어지는 2층막과, 두께 400㎛의 PTFE 시트를 10배×20배의 배율로 2축 연신하여 얻어지는 단층막을 비교한다. 양자는 두께 및 연신 배율이 동일하므로, 언뜻 보면 강도도 동일해지는 것 같이 생각된다. 그렇다고 하면, 일부러 다층 구조를 채용하는 이점이 없게 된다. 그러나, 이것은 오류이다. 그 이유는 이하와 같다.
예를 들어, 페이스트의 성형체를 압연함으로써 PTFE 시트(미연신 시트)를 얻는 경우에 있어서, 두께 400㎛ PTFE 시트를 얻기 위하여 페이스트의 성형체에 가하는 압력은, 두께 200㎛의 PTFE 시트를 얻기 위하여 페이스트의 성형체에 가하는 압력에 비하여 상대적으로 작아진다. 페이스트의 성형체에 가해지는 압력이 작으면, PTFE의 입자간에 작용하는 결착력이 약해져, 최종적으로 얻어지는 PTFE 다공질막의 강도도 약해진다. 즉, 고강도의 PTFE 다공질막을 얻기 위해서는, 연신 배율뿐만 아니라, 연신 전의 PTFE 시트의 가압 이력도 극히 중요해진다.
여기서, 두께 200㎛의 PTFE 시트와 동일한 가압 이력을 갖는 두께 400㎛의 PTFE 시트를 얻기 위하여, 페이스트를 성형하기 위한 다이스의 설계 변경을 행한다고 하는 방법도 생각할 수 있다. 극단적으로 말하면, 입구 금속 부재의 넓이가 2배 정도인 다이스를 새롭게 제작하고, 이것을 사용하여 페이스트 압출을 행하면, 압연 전의 성형체의 두께가 늘어나므로, 압연 공정에서의 가압력을 크게 설정하였다고 하여도 충분한 두께의 PTFE 시트를 얻는 것이 가능해진다. 그러나, 다이스의 설계 변경은 엄청난 설비비를 필요로 함과 함께, 부득이 모든 공정의 조건을 변경할 필요성이 생기므로 현실적이지 않다.
이러한 문제는 압연을 행하지 않는 경우, 예를 들어 T 다이를 사용하여 페이스트를 시트 형상으로 압출 성형하는 경우에 있어서도 마찬가지로 존재한다.
이상의 이유로부터, 면 밀도를 1 내지 20g/m2로 하는 전제하에서 막 강도를 얻기 위해서는, 본 발명과 같이 PTFE 시트를 다층화하는 방법을 채용하는 것이 현명하다. 본 발명에 따르면, 종래부터 있는 생산 설비를 그대로 이용할 수 있으므로 생산 비용의 증가를 거의 수반하지 않고, 우수한 통음성과 방수성을 겸비한 방수 통음막을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1a는, 본 발명의 실시 형태에 관한 방수 통음막의 제조 방법을 도시하는 공정 설명도.
도 1b는, 도 1a에 계속되는 공정 설명도.
도 2a는, 본 발명의 방수 통음막의 일례를 도시하는 사시도.
도 2b는, 도 1의 방수 통음막의 단면도.
도 3은, 본 발명의 방수 통음막의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 4는, 본 발명의 방수 통음막의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 5a는, 방수 통음막이 적용된 휴대 전화의 정면도.
도 5b는, 방수 통음막이 적용된 휴대 전화의 배면도.
도 6a는, 2매의 세퍼레이터의 사이에 유지된 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, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 방수 통음막의 제조 방법을 도시하는 공정 설명도이다.
(1) 페이스트 준비 공정
우선, PTFE 미분말(20)과 가공 보조제(21)(액상 윤활제)를 소정 비율로 포함하는 혼합물을 충분히 혼련하고, 압출 성형용의 페이스트(22)를 준비한다. PTFE 미분말(20)은, 유화 중합법과 같은 공지 방법에 의해 제조된 시판품이어도 된다. PTFE 미분말(20)의 평균 입경은, 예를 들어 0.2 내지 1.0㎛이다. 가공 보조제(21)로서는, 나프타나 유동 파라핀과 같은 유기 용제를 사용할 수 있다. PTFE 미분말(20)과 가공 보조제(21)의 혼합 비율은, 100질량부의 PTFE 미분말(20)에 대하여 가공 보조제(21)를 15 내지 30질량부로 할 수 있다.
(2) 예비 성형 공정
다음으로, PTFE 미분말과 가공 보조제를 포함하는 페이스트(22)를 원통 형상으로 예비 성형한다. 예비 성형은, 페이스트(22)에 10 내지 30kg/cm2 정도의 압력을 가하여 행하면 된다. 충분한 압력을 가함으로써, 페이스트 내부의 보이드(공극)가 압축되고, 물성이 안정화된다.
(3) 압출 성형 공정
다음으로, 예비 성형된 페이스트(22)를 공지된 압출법에 의해 성형하여, 시트 형상 또는 로드 형상의 성형체(23a)를 얻는다.
(4) 압연 공정
다음으로, 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 연장률이 3 내지 30(혹은 5 내지 20)이 되도록 압연 롤(25, 25)의 간극을 조정하면 된다. 이와 같이 하면, PTFE의 입자간에 작용하는 결착력이 강해져, 최종적으로 얻어지는 PTFE 다공질막의 강도가 높아진다.
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 연신하여도 된다.
(5) 건조 공정
다음으로, 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 휘발되고, 가공 보조제의 함유량이 충분히 감소된 PTFE 시트(23c)가 얻어진다.
(6) 제1 연신 공정
다음으로, 도 1b에 도시한 바와 같이, 건조시킨 PTFE 시트(23c)를 길이 방향(MD)으로 연신한다. 길이 방향의 연신 배율은, 예를 들어 3 내지 30배이며, 5 내지 20배로 하여도 된다. 길이 방향의 연신 배율을 이 정도까지 높게 함으로써, PTFE 분자의 배향을 충분히 촉진시킬 수 있고, 나아가서는 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. 구체적으로는, 도 1a에 도시하는 건조 공정에서 사용한 건조기(26) 내에서 제1 연신 공정을 행할 수 있다.
(7) 중첩 공정
다음으로, 길이 방향으로 연신된 2매의 PTFE 시트(23d, 23d)를 중첩한다. 중첩은 한쪽의 PTFE 시트(23d)의 반송 경로와, 다른쪽의 PTFE 시트(23d)의 반송 경로를 합류시키는 형태로 행하면 된다. 그렇게 하면, 2매의 PTFE 시트(23d, 23d)의 길이 방향을 일치시켜 중첩을 행하게 되므로, 중첩해야 할 PTFE 시트(23d)를 재단할 필요가 없어, 생산성이 우수하다. 여기서, PTFE 시트(23d)의 중첩 매수는 공정이 번잡해지지 않는 범위 내에서 정할 수 있다.
전술한 바와 같이, PTFE 다공질막의 강도는, 연신 전에 PTFE 시트가 받은 가압 이력과, 연신 배율에 의해 변화한다. 보다 높은 압력에서 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 두께도 작아지므로, 최종적으로 필요한 면 밀도가 확보되도록 중첩 공정에 있어서의 중첩 매수를 늘리면 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
다음으로, 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 50배이며, 5 내지 30배로 하여도 된다. 폭 방향의 연신 배율을 이 정도까지 높게 함으로써, 길이 방향의 높은 연신 배율과 맞물려 PTFE 다공질막의 한층 더한 고강도화를 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 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여, 2매의 PTFE 시트(23e, 23e)가 양자의 경계면의 전체에 걸쳐 일체화된다. 이에 의해, 방수 통음막에 사용되는 PTFE 다공질막(1)이 얻어진다. 이 소성 공정은 2매의 PTFE 시트(23e, 23e)를 가압하면서 행하여도 되고, 프레스형 또는 열 롤에 접촉시킴으로써 행하여도 된다.
또한, 도 1a 및 도 1b에 도시하는 제조 방법에 따르면, 제1 연신 공정과 제2 연신 공정 사이에 중첩 공정을 행하고 있지만, 제1 연신 공정과 제2 연신 공정을 연속적으로 행하도록 하여도 된다. 즉, 미연신의 PTFE 시트를 복수매 중첩한 후, 중첩된 PTFE 시트를 텐터법과 같은 공지된 연신 방법에 의해 2축 연신하여도 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 대해, 본 실시 형태에 따르면, 길이 방향의 연신으로 미세 구멍을 형성한 후에, 중첩 및 폭 방향의 연신을 행하기 때문에, 종래의 단층의 경우와 비교하여도 손색이 없는 양질의 다공질 구조를 형성할 수 있다. 또한, 길이 방향으로 연신된 PTFE 시트의 취급 용이성은, 미연신의 PTFE 시트의 취급 용이성보다도 높다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 정확하게 중첩 공정을 행할 수 있음과 함께, 시트간에 공기 기포가 끼이는 문제도 발생하기 어렵다. 또한, 미연신의 시트는 중첩하여도 용이하게 접착되지 않지만, 길이 방향으로 연신한 후의 시트는 용이하면서 균일하게 접착할 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이, 길이 방향의 연신 공정과, 폭 방향의 연신 공정 사이에 중첩 공정을 행함으로써, 길이 방향의 연신 배율이 서로 상이한 2개의 층을 갖는 PTFE 다공질막을 제조할 수 있다. 이러한 특수한 PTFE 다공질막은, 면 밀도나 막 두께의 미세 조정이 필요해지는 제품(방수 통음막)에 유효하다.
또한, 미리 2축 연신된 복수매의 PTFE 시트를 중첩하고, 소성에 의해 일체화하도록 하여도 된다. 단, 현실적인 생산 과정에 있어서, 폭 방향에의 연신을 행한 후의 PTFE 시트의 면적은 매우 커지므로, 해당 순서에 따르면, 중첩이 곤란해질 가능성이 있다.
이에 대해, 폭 방향의 연신 전에 중첩을 행하는 경우에는, PTFE 시트의 폭이 좁으므로 중첩이 용이하고, 중첩시에 PTFE 시트에 주름이 발생하거나, 균열이 생기는 등의 문제가 발생하기 어렵고, 나아가서는 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 취급 용이성에 대단한 영향을 미치지 않으며, 중첩의 곤란성을 높이는 요인이 되기 어렵다.
이상에 설명한 방법에 의해, 도 2a 및 도 2b에 도시하는 방수 통음막(10)을 제조할 수 있다.
도 2a에 도시하는 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 포함한다. 제2 다공질층(1b)은, PTFE의 매트릭스간에 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 가진 것이 된다. 바꿔 말하면, 제1 다공질층(1a)의 연신 방향과 제2 다공질층(1b)의 연신 방향이 일치하고, 또한 연신 배율이 각 연신 방향에 관하여 동등해진다. 또한, 제1 다공질층(1a)의 두께와 제2 다공질층(1b)의 두께도 동일해진다.
방수 통음막(10)의 면 밀도는 (복수층의 합계로) 1 내지 20g/m2이다. 면 밀도가 이러한 범위 내에 있는 방수 통음막(10)은, 물리적 강도가 충분함과 함께, 음향 투과 손실이 작고, 통음성도 우수하다. 방수 통음막(10)의 면 밀도의 바람직한 범위는 2 내지 10g/m2이다.
방수 통음막(10)의 내수압을 높게 유지하기 위하여, 방수 통음막(10)을 구성하는 다공질층(1a, 1b)의 평균 구멍 직경은 0.1 내지 1.0㎛이면 된다(0.7㎛ 이하이어도 되고, 0.5㎛ 이하이어도 됨). 평균 구멍 직경이 작아짐으로써 막의 통기성은 저하되지만, 방수 통음막(10)은 막 자체가 진동함으로써 소리를 전파하기 때문에, 통기성은 통음 성능에 그다지 큰 영향을 주지 않는다.
또한, 평균 구멍 직경의 측정 방법은, ASTM F316-86에 기재되어 있는 측정법이 일반적으로 보급되어 있으며, 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 방출하고, 그 압력으로부터 평균 구멍 직경을 구하는 것이다. 이 방식은 간편하고 또한 재현성이 높을 뿐만 아니라, 측정 장치를 완전하게 자동화할 수 있다고 하는 점에서 우수하다.
또한, 방수 통음막(10)에는 내수성을 높이기 위하여, 불소 함유 중합체 등의 발수제를 사용하여 발수 처리를 행하여도 된다.
다음으로, 도 3에 도시하는 방수 통음막(11)은, PTFE 다공질막(1)과, PTFE 다공질막(1)에 적층 및 일체화된 지지체(2)를 갖는다. 지지체(2)는, PTFE 다공질막(1)의 한쪽 면에 설치되어도 되고, 양면에 설치되어도 된다. 이 방수 통음막(11)의 면 밀도도 1 내지 20g/m2이며, 6 내지 20g/m2로 하여도 된다. 지지체(2)의 면 밀도는, 예를 들어 5 내지 19g/m2이며, 그러한 면 밀도를 실현하도록 지지체(2)의 두께가 조정되어 있다. 지지체(2)의 형상은 PTFE 다공질막(1)과 동일 직경의 원형일 수 있다.
지지체(2)로서는 네트, 폼 러버, 스펀지 시트 등의 다공체, 부직포, 직포 등을 사용할 수 있지만, 특히 네트가 바람직하다. 네트 형상의 소재는 메쉬라고도 불리며, 필라멘트(섬유)가 조합되어 생긴 그물코 사이가 거의 균일하게 개구되어 있으므로, PTFE 다공질막의 통음성이 저해되기 어렵기 때문이다. 네트의 재질로서는 비용과 가공성을 고려하여 폴리올레핀, 폴리에스테르 등의 열가소성 수지가 적합하다. 그 이외에는 금속 메쉬를 사용하는 것도 가능하다. 금속 메쉬는 마이크나 스피커가 전자기적인 노이즈를 수용하는 것을 억제하는 전자 차폐재로서도 기능한다.
PTFE 다공질막(1)과 지지체(2)의 접착 방법은 특별히 한정되지 않지만, 지지체(2)가 네트인 경우, 네트에 PTFE 다공질막(1)보다 저융점인 재료를 사용하고, 열 라미네이트에 의해 네트의 표면을 융해시켜, PTFE 다공질막(1)에 부분적으로 함침시키는 방법이 바람직하다. 이와 같이 접착제를 사용하지 않고 양자를 접착하므로, 여분의 중량 증가가 없고, 또한 접착제가 메쉬의 개구를 폐색함에 따른 통기성의 저하도 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 지지체는 PTFE 다공질막(1)의 주연부에 설치된 프레임이어도 된다. 도 4는 PTFE 다공질막(1)의 주연부에, 링 형상의 지지체(3)가 설치된 방수 통음막(12)을 도시하고 있다. 이와 같이 링 형상의 프레임을 지지체(3)로서 설치한 형태에 따르면, 도 3에 도시한 방수 통음막(11)과 마찬가지로 PTFE 다공질막(1)을 보강할 수 있어, 취급이 용이해진다. 또한, 이 지지체(3)가 전기 제품의 하우징에의 설치 폭으로 기능하기 때문에, 하우징에의 설치 작업이 용이해진다. 또한, 링 형상의 지지체(3)와 PTFE 다공질막(1)을 갖는 방수 통음막(12)에 있어서는, 통음 부분이 PTFE 다공질막(1) 단체이기 때문에, PTFE 다공질막(1)의 전면에 지지체(2)로서 네트 등을 접합한 형태(도 3 참조)보다도 통음성의 점에서 유리하다. 또한, 도 4에 도시한 예에서는, 지지체(3)는 PTFE 다공질막(1) 단체의 주연부에 설치되어 있지만, PTFE 다공질막(1)과 시트 형상의 지지체(2)의 적층물의 주연부에 설치하여도 된다.
지지재(3)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 열가소성 수지나 금속이 적합하다. 열가소성 수지로서는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC) 등의 폴리에스테르, 폴리이미드, 혹은 이들의 복합재를 들 수 있다. 금속으로서는 스테인리스나 알루미늄과 같은 내식성이 우수한 것을 들 수 있다. 링 형상의 지지체(3)의 두께는, 예를 들어 5 내지 500㎛이며, 25 내지 200㎛이어도 된다. 또한, 링 폭(외경과 내경의 차)은 0.5 내지 2mm인 것이 전기 제품의 하우징에의 설치 폭으로서 적당하다. 또한, 링 형상의 지지체(3)에는, 상기한 수지로 만들어진 발포체를 사용할 수도 있다.
PTFE 다공질막(1)과 링 형상의 지지체(3)의 접착 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 가열 용착, 초음파 용착, 접착제에 의한 접착, 양면 테이프에 의한 접착 등의 방법에 의해 행할 수 있다. 특히, PTFE 다공질막(1)과 지지체(3)의 접착이 용이한 양면 테이프를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5a 및 도 5b는, 방수 통음막(10)이 사용된 전기 제품의 일례를 도시하고 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시하는 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 막는 형태로, 방수 통음막(10)이 내측으로부터 하우징(9)에 설치되어 있다. 이에 의해, 하우징(9)의 내부에의 물이나 먼지의 침입이 저지되고, 발음부 및 수음부가 보호된다. 방수 통음막(10)의 설치는, 하우징(9)과의 접합부로부터 물이 침입하는 일이 없도록, 예를 들어 양면 테이프를 사용한 부착, 열 용착, 고주파 용착, 초음파 용착 등의 방법에 의해 행하여진다.
또한, 본 실시 형태의 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 양면에 부착함으로써 형성된 어셈블리의 형태로 제공될 수 있다. 도 6a에 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 개구(30h)에 방수 통음막(10)이 노출되어 있다. 어셈블리(40)의 한쪽 면에 대지 세퍼레이터(mounting separator)(34)가 설치되고, 다른쪽 면에 탭을 갖는 세퍼레이터(32)가 설치되어 있다. 어셈블리(40)가 2매의 세퍼레이터(32, 34)의 사이에 유지되어 있으므로 방수 통음막(10)을 확실하게 보호할 수 있음과 함께, 휴대 전화 등의 대상물에의 설치 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 외연으로부터 바깥 방향으로 돌출되도록 형성되어 있다. 세퍼레이터(32)의 탭(32t)의 부분을 파지한 채, 어셈블리(40)를 휴대 전화 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 접촉하지 않고, 방수 통음막(10)을 대상물에 설치할 수 있으므로, 작업시에 방수 통음막(10)에 손상을 주기 어렵다. 또한, 대상물에 흠집을 주거나 할 가능성도 저감할 수 있다.
세퍼레이터(32, 34)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지로 이루어져 있어도 되고, 종이로 이루어져 있어도 된다. 또한, 대지 세퍼레이터(34)에는 어셈블리(40)를 적재하는 부분에 엠보싱 가공이 실시되어 있어도 된다. 또한, 대지 세퍼레이터(34)와 양면 테이프(30) 사이의 접착력(180°박리 접착 강도)보다도, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)와 양면 테이프(30) 사이의 접착력 쪽이 강한 것이 바람직하다. 그렇게 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 공유되어도 되고, 1개의 어셈블리(40)에 대하여 1개의 대지 세퍼레이터(34)가 설치되어도 된다. 후자의 제품은, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)를 어셈블리(40) 상에 적재한 후, 탭을 갖는 세퍼레이터(32)보다도 크게 대지 세퍼레이터(34)를 펀칭함으로써 얻을 수 있다.
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 형성되어도 된다. 또한, 도 7c에 도시한 바와 같이, 어셈블리(40)가 직사각형이고, 평면에서 볼 때 탭(32t)이 어셈블리(40)를 둘러싸는 프레임의 형상을 갖고 있어도 된다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.
PTFE 미분말(다이킨 고교사제 F101HE) 100중량부, 액상 윤활제(나프타) 20중량부의 비율로 혼련하여, PTFE 미분말과 나프타를 포함하는 페이스트를 준비하였다. 이 페이스트를 20kg/cm2의 조건에서 원통 형상으로 예비 성형하였다. 다음으로, 원통 형상의 예비 성형체를 압출 성형하여, 로드 형상 성형체(φ47mm)를 얻었다. 다음으로, 로드 형상 성형체를, 액상 윤활제를 포함한 상태에서 1쌍의 금속 압연 롤의 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 제작하였다.
(실시예 1)
상기한 PTFE 시트를 290℃의 분위기 온도의 건조기 내에서 길이 방향으로 8배 연신하였다. 또한, 길이 방향으로 연신한 PTFE 시트를 2매 중첩하고, 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 31.5배 연신하였다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 소성하여, 2층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 2A 내지 2C)
상기한 PTFE 시트를 290℃의 분위기 온도의 건조기 내에서 길이 방향으로 13배 연신하고, 또한 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 45배 연신하였다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 3매 중첩하고 소성하여, 3층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 3A, 3B)
상기한 PTFE 시트를 290℃의 분위기 온도의 건조기 내에서 길이 방향으로 13배 연신하고, 또한 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 45배 연신하였다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 4매 중첩하고 소성하여, 4층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 4)
실시예 3A의 PTFE 다공질막에 지지체로서 저융점 올레핀계 네트(델스타 테크놀로지스, 인크.(DelStar Technologies, Inc.)제 델네트 X550(면 밀도 12g/m2))를 라미네이트하여, 지지체를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 5)
상기한 PTFE 시트를 290℃의 분위기 온도의 건조기 내에서 길이 방향으로 10배 연신하고, 또한 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 45배 연신하였다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 3매 중첩하고 소성하여, 3층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(실시예 6A 내지 6C)
상기한 PTFE 시트를 290℃의 분위기 온도의 건조기 내에서 길이 방향으로 8배 연신하고, 또한 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 45배 연신하였다. 그 후, 2축 연신한 PTFE 시트를 2매 중첩하고 소성하여, 2층 구조를 갖는 PTFE 다공질막을 얻었다.
(비교예 1A 내지 1E)
상기한 PTFE 시트를 290℃의 분위기 온도의 건조기 내에서 길이 방향으로 4배 연신하고, 또한 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 20배 연신하였다. 2축 연신한 PTFE 시트를 소성하여, PTFE 다공질막을 얻었다.
(비교예 2A 내지 2C)
상기한 PTFE 시트를 290℃의 분위기 온도의 건조기 내에서 길이 방향으로 6배 연신하고, 또한 텐터법에 의해 150℃의 분위기 온도에서 폭 방향으로 20배 연신하였다. 2축 연신한 PTFE 시트를 소성하여, PTFE 다공질막을 얻었다.
실시예 및 비교예의 면 밀도 및 내수압을 각각 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
면 밀도는 실시예 및 비교예의 각 다공질막을 φ47mm의 펀치로 펀칭하고, 펀칭한 부분의 질량을 측정하여, 1m2당의 질량으로 환산하여 구하였다.
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 설치하여 변형을 억제한 상태에서 측정하였다.
Figure pct00001
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 면 밀도가 동일한 정도이어도 다층 구조를 갖는 실시예 쪽이 상대적으로 높은 내수압을 나타내었다. 또한, 그들 실시예 중에서도 동일 정도의 면 밀도로 비교하였을 때, 적층수가 증가함에 따라서 내수압이 높아지는 경향을 나타내었다.
(내수압 유지 시험)
다음으로, 실시예 1, 실시예 3A 및 비교예 2A에 대하여 내수압 유지 시험을 행하였다. 내수압 유지 시험은, 내수압 시험과 동일하게 JIS L 1092에 기재되어 있는 내수도 시험기를 사용하여 행하였다. 구체적으로는, 150kPa의 수압(심도 15m의 수압에 상당함)을 PTFE 다공질막에 인가하고, 1시간 유지한 후에 누수 유무를 관찰하여 불량 판정을 행하였다. 단, JIS L 1092에 규정된 면적에서는 막이 현저하게 변형되기 때문에, 스테인리스 메쉬(개구 직경 3mm)를 막의 가압면의 반대측에 설치하여 변형을 어느 정도 억제한 상태에서 측정하였다.
결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 불량의 판정 기준은 다음과 같다.
◎: 누수 없음
○: 30분 내지 1시간 동안에 극히 약간의 주변 누수가 발생
△: 30분 이내에 주변 누수가 발생
×: 파열
Figure pct00002
표 2로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1, 실시예 3A 및 비교예 2A는 면 밀도가 모두 4g/m2로 비슷함에도 불구하고, 내수압 유지 시험에서 현저한 차이가 확인되었다. 즉, 실시예의 내수압 유지 시간은 비교예의 내수압 유지 시간보다도 길었다.

Claims (8)

  1. 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막을 포함하는 방수 통음막이며,
    상기 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막이, 제1 다공질층과, 폴리테트라플루오로에틸렌의 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여 상기 제1 다공질층에 적층 및 일체화된 제2 다공질층을 포함하고,
    상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 20g/m2인 방수 통음막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 다공질층 및 상기 제2 다공질층이 각각 2축 연신되어 있고,
    상기 제1 다공질층의 연신 배율과 상기 제2 다공질층의 연신 배율이 동등한 방수 통음막.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 다공질층의 연신 방향과 상기 제2 다공질층의 연신 방향이 일치하고, 또한 연신 배율이 각 연신 방향에 관하여 동등한 방수 통음막.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 다공질층 및 상기 제2 다공질층의 평균 구멍 직경이 각각 1㎛ 이하이고,
    상기 방수 통음막의 면 밀도가 10g/m2 이하인 방수 통음막.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 다공질층 및 상기 제2 다공질층으로부터 선택되는 적어도 1개에 적층된 지지체를 더 포함하는 방수 통음막.
  6. 폴리테트라플루오로에틸렌 미분말과 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과,
    상기 페이스트의 성형체로서의 시트 또는 상기 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를, 폴리테트라플루오로에틸렌의 융점 미만의 온도에서 제1 방향으로 연신하는 공정과,
    상기 시트를 복수매 중첩하는 공정과,
    중첩한 복수매의 상기 시트를 폴리테트라플루오로에틸렌의 융점 미만의 온도에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연신하는 공정과,
    복수매의 상기 시트를 폴리테트라플루오로에틸렌의 융점 이상의 온도에서 소성하고, 폴리테트라플루오로에틸렌의 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 이 순서대로 행하고,
    상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 20g/m2로 되도록 상기 시트의 제1 방향 및 제2 방향에의 연신 배율을 조정하는, 방수 통음막의 제조 방법.
  7. 폴리테트라플루오로에틸렌 미분말과 가공 보조제를 포함하는 페이스트를 압출 성형하는 공정과,
    상기 페이스트의 성형체로서의 시트 또는 상기 페이스트의 성형체를 압연하여 얻어지는 시트를, 폴리테트라플루오로에틸렌의 융점 미만의 온도에서 2축 연신하는 공정과,
    상기 시트를 복수매 중첩하는 공정과,
    중첩한 복수매의 상기 시트를 폴리테트라플루오로에틸렌의 융점 이상의 온도에서 소성하고, 폴리테트라플루오로에틸렌의 매트릭스간에 작용하는 결착력에 기초하여 일체화하는 공정을 이 순서대로 행하고,
    상기 방수 통음막의 면 밀도가 1 내지 20g/m2로 되도록 상기 시트의 연신 배율을 조정하는, 방수 통음막의 제조 방법.
  8. 음성 기능을 구비한 전기 제품이며, 음성의 출력을 행하기 위한 발음부 및 음성의 입력을 행하기 위한 수음부로부터 선택되는 적어도 1개와, 상기 발음부 및 /또는 상기 수음부를 물이나 먼지로부터 보호하는 방수 통음막을 구비하고, 상기 방수 통음막으로서 제1항에 기재된 방수 통음막이 사용되는 전기 제품.
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