TW201731933A - 防水透音膜、防水透音材及電子機器 - Google Patents

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Abstract

本揭示之防水透音膜為容許聲音之通過並且防止水之侵入之防水透音膜。防水透音膜(12)之透氣度以Gurley數表示為20秒/100mL以上。防水透音膜(12)之耐水壓為500kPa以上。於將MD方向上之防水透音膜(12)之拉伸斷裂強度定義為T1，並將TD方向上之防水透音膜(12)之拉伸斷裂強度定義為T2時，強度比(T1/T2)處於0.5~2.0之範圍。

Description

防水透音膜、防水透音材及電子機器
本發明係關於一種防水透音膜、防水透音材及電子機器。
行動電話、智慧型手機、筆記型電腦、電子記事本、數位相機、遊戲機等電子機器具備聲音功能。於具備聲音功能之電子機器之殼體之內部配置有揚聲器、蜂鳴器、麥克風等聲音轉換器。於殼體設置有用以自外部將聲音導至聲音轉換器之開口、及/或用以自聲音轉換器將聲音導至外部之開口。為了防止水滴等異物進入至殼體之內部，而於殼體之開口安裝有防水透音膜(以下亦簡稱為「透音膜」)。
於專利文獻1中記載有可將聚四氟乙烯(PTFE)之多孔質膜用作透音膜。於專利文獻2中記載有可將由PTFE、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醯亞胺等樹脂所構成之無孔膜用作透音膜。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2007-81881號公報
專利文獻2：日本專利第4751476號公報
近年來，電子機器所要求之防水性逐年提高。具體而言，不限於生活防水程度，亦要求能夠浸漬於水中之程度、進而能夠於特定之水深使用一定時間之程度之防水性。為了提高電子機器之防水性，透音膜之改良必不可少。然而，就透音膜之性能而言，耐水性(防水性)與透音性之間存在取捨之關係。因此，使透音膜之耐水性及透音性同時提高非常困難。
本發明之目的在於提供一種用以提高防水透音膜之耐水性及透音性之新技術。
針對透音膜之耐水性及透音性，本發明者等人進行了銳意研究，結果判明到存在如下技術課題。即，若對透音膜以一定時間施加較高之水壓，則透音膜之透音性會大幅度降低。對透音膜而言，不僅施加水壓之前之透音性重要，施加水壓之後之透音性亦重要。而且，本發明者等人發現透音膜之強度之各向異性與由耐水試驗所致之透音性之降低之間存在關聯，從而完成了本發明。
即，本發明提供一種防水透音膜，其用以容許聲音之通過並且防止水之侵入，上述防水透音膜之透氣度以Gurley數表示為20秒/100mL以上，上述防水透音膜之耐水壓為500kPa以上，且於將MD方向上之上述防水透音膜之拉伸斷裂強度定義為T1，將與上 述MD方向正交之TD方向上之上述防水透音膜之拉伸斷裂強度定義為T2時，強度比(T1/T2)處於0.5~2.0之範圍。
於另一態樣中，本發明提供一種防水透音材，其具備：上述本發明之防水透音膜；及接著層，其配置於上述防水透音膜之表面上。
於又一態樣中，本發明提供一種電子機器，其具備：聲音轉換部，其進行電氣訊號與聲音之轉換；殼體，其收容上述聲音轉換部，且具有位於上述聲音轉換部與外部之間之開口；及上述本發明之防水透音膜或上述本發明之防水透音材，其以將上述開口封閉之方式安裝於上述殼體。
上述防水透音膜具有相對較低之透氣性，且具有500kPa以上之耐水壓。又，拉伸斷裂強度之比率(T1/T2)處於0.5~2.0之範圍。根據此種構成，能以較高之程度兼顧透音性與耐水性，並且可抑制因施加水壓而導致之透音性之降低(音響特性之劣化)。
10‧‧‧防水透音材
12‧‧‧防水透音膜
14‧‧‧接著層
20‧‧‧智慧型手機
22‧‧‧殼體
23、24‧‧‧開口
51‧‧‧模擬殼體
51A、51B‧‧‧(模擬殼體51之)部分
52‧‧‧透音孔
53‧‧‧導通孔
61‧‧‧揚聲器
62‧‧‧揚聲器纜線
63A、63B、63C‧‧‧填充材
64‧‧‧透音孔
65‧‧‧單元
71‧‧‧麥克風
8‧‧‧積層體
81‧‧‧PET片材
82‧‧‧雙面接著膠帶
83‧‧‧試驗片
84‧‧‧雙面接著膠帶
圖1係本發明之一實施形態之防水透音材之立體圖。
圖2係具有安裝有本實施形態之防水透音材或防水透音膜之殼體的智慧型手機之前視圖。
圖3係表示透音膜之音響特性之測定程序之步驟圖。
圖4係說明音響特性之測定時之透音膜之配置之剖面圖。
圖5係樣品2之透音膜之正面之掃描式電子顯微鏡(SEM)圖像(倍率20000倍)。
圖6係樣品3之透音膜之背面之SEM圖像(倍率20000倍)。
圖7A係樣品3之透音膜之透射X射線繞射圖像。
圖7B係樣品3之透音膜之繞射圖像之圓周方向強度分佈。
圖8A係樣品8之透音膜之透射X射線繞射圖像。
圖8B係樣品8之透音膜之繞射圖像之圓周方向強度分佈。
本揭示之第1態樣提供一種防水透音膜，其用以容許聲音之通過並且防止水之侵入，上述防水透音膜之透氣度以Gurley數表示為20秒/100mL以上，上述防水透音膜之耐水壓為500kPa以上，於將MD方向上之上述防水透音膜之拉伸斷裂強度定義為T1，並將與上述MD方向正交之TD方向上之上述防水透音膜之拉伸斷裂強度定義為T2時，強度比(T1/T2)處於0.5~2.0之範圍。
本揭示之第2態樣係除第1態樣以外，還提供一種上述防水透音膜由聚四氟乙烯形成之防水透音膜。
本揭示之第3態樣係除第1或第2態樣以外，還提供一種上述防水透音膜具有於上述MD方向及上述TD方向之兩方向配向之構造的防水透音膜。
本揭示之第4態樣係除第1至第3態樣中任一態樣以外，還提供一種 上述防水透音膜之上述透氣度以上述Gurley數表示為1萬秒/100mL以上的防水透音膜。
本揭示之第5態樣係除第1至第3態樣中任一態樣以外，還提供一種上述防水透音膜之上述透氣度以上述Gurley數表示為20~300秒/100mL的防水透音膜。
本揭示之第6態樣係除第1至第5態樣中任一態樣以外，還提供一種對具有直徑1.5mm之圓形之透音區域之上述防水透音膜進行測定而得到的於1kHz之插入損耗為13dB以下的防水透音膜。
本揭示之第7態樣係除第1至第6態樣中任一態樣以外，還提供一種上述防水透音膜具有1~30g/m2之範圍之面密度的防水透音膜。
本揭示之第8態樣提供一種防水透音材，其具備第1至第7態樣中任一態樣之防水透音膜、及配置於上述防水透音膜之表面上之接著層。
本揭示之第9態樣提供一種電子機器，其具備：聲音轉換部，其進行電氣訊號與聲音之轉換；殼體，其收容上述聲音轉換部，且具有位於上述聲音轉換部與外部之間之開口；及第1至第7態樣中任一態樣之防水透音膜或第8態樣之防水透音材，其以將上述開口封閉之方式安裝於上述殼體。
以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。本發明並不限定於以下實施形態。
如圖1所示，本實施形態之防水透音材10(以下亦簡稱為「透音材」)具備透音膜12及接著層14。透音材10及透音膜12於俯視下具有圓形之形狀。於透音膜12之一表面之外周部分配置有環狀之接著層14。接著層14之內側之區域(未設置接著層14之區域)為透音膜12之透 音區域(有效區域)。透音材10之形狀並不限定於圓形，亦可為橢圓形、矩形等其他形狀。
透音膜12為利用PTFE、聚酯(PET)、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醯亞胺等樹脂製成之膜。該等之中，可較佳地使用PTFE作為透音膜12之材料。由PTFE形成之透音膜12係質量與強度之平衡良好，並且耐熱性優異。於透音膜12具有充分之耐熱性之情形時，可於將透音材10安裝於殼體之後實施熱處理(例如，回流焊步驟)。
於本實施形態中，透音膜12為單層之樹脂膜。但是，透音膜12亦可為藉由將多層膜積層而獲得之積層膜。
於本實施形態中，透音膜12之透氣度以Gurley數表示為20秒/100mL以上。即，透音膜12可為無孔膜或微多孔膜。所謂「無孔」係指不存在將膜之一主面與另一主面連通之細孔或者細孔之數量極少。例如，可將以Gurley數表示之透氣度大於1萬秒/100mL之膜判斷為無孔膜。又，可將透氣度處於20~1萬秒/100mL之範圍之膜判斷為微多孔膜。微多孔膜之透氣度可處於20~5000秒/100mL之範圍，亦可處於20~1000秒/100mL之範圍，還可處於20~300秒/100mL之範圍。透氣度之下限值亦可為40秒/100mL。於本說明書中，「Gurley數」係指根據日本工業標準(JIS)L1096(2010)中規定之透氣性測定法之B法(Gurley形法)而賦予之值。
由於聲音可藉由透音膜12之振動而傳播，故而透音膜12並非必須具有透氣性。於透音膜12為無孔膜之情形時，可防止水蒸氣經過通氣膜12進入至安裝有透音膜12之殼體之內部。又，無孔膜之耐水性通常較多孔膜之耐水性優異。但是，亦有期望透音膜12具有適度之透氣性之情形。 例如，於殼體之內部之溫度變化相對較大之情形時，適度之透氣性可發揮防止殼體內部之結露之效果。於此情形時，理想的是透音膜12為微多孔膜。
透音膜12之耐水壓(極限耐水壓)例如為500kPa以上。500kPa之耐水壓相當於5個大氣壓之防水規格。於透音膜12具有500kPa以上之耐水壓之情形時，可於接觸水之機會較多之作業、水上運動等狀況下使用電子機器。耐水壓之上限值並無特別限定，例如為1000kPa。耐水壓可依照JIS L1092(2009)中規定之耐水度試驗之B法(高水壓法)進行測定。再者，於膜之變形過大之情形時，亦可將不鏽鋼絲網配置於膜之加壓面之相反側而進行測定。
又，作為透音膜12之耐水性之指標，可列舉是否能通過水壓保持試驗。水壓保持試驗係用以調查以特定時間對膜持續施加特定之水壓時膜是否破裂或者產生漏水的試驗。水壓保持試驗可與耐水壓同樣地使用JIS L1092(2009)中記載之耐水度試驗裝置而進行。於本實施形態中，即便以10分鐘持續施加500kPa之水壓，透音膜12亦不破裂或者產生漏水。
本實施形態之透音膜12可為強度之各向異性較小之PTFE膜。具體而言，於將MD方向(Machine Direction)上之透音膜12之拉伸斷裂強度定義為T1(MPa)，將與MD方向正交之TD方向(Transverse Direction)上之透音膜12之拉伸斷裂強度定義為T2(MPa)時，比率(T1/T2)處於0.5~2.0之範圍。MD方向及TD方向可根據透音膜12之表面之掃描電子顯微鏡圖像判斷。於本實施形態中，「MD方向」為與PTFE膜之壓延方向平行之方向，亦稱為「縱向」或「機械流動方向」。「TD方向」為與MD方向正交之方向，亦稱為「寬度方向」。
認為若透音膜之強度具有顯著之各向異性，則對透音膜施加水壓時之變形方向亦產生偏差。於此情形時，預測即便釋放水壓，透音膜亦成為與原來之形狀相距甚遠之形狀。而且，預測其音響特性亦大幅度劣化。
本實施形態之透音膜12具有以Gurley數表示為20秒/100mL以上之透氣性，且具有500kPa以上之耐水壓。進而，拉伸斷裂強度之比率(T1/T2)處於0.5~2.0之範圍。比率(T1/T2)理想的是處於0.7~1.5之範圍。根據此種構成，可抑制耐水試驗後之透音膜12之形狀、構造等大幅度背離耐水試驗前之透音膜12之形狀、構造等。其結果，亦可抑制因耐水試驗所致之透音性之降低(音響特性之劣化)。
拉伸斷裂強度可基於JIS K6251(2010)進行測定。具體而言，自透音膜12之原片準備JIS K6251中規定之啞鈴狀試驗片(啞鈴狀3號形)。藉由拉伸試驗機，以拉伸速度300mm/分鐘、25℃之條件測定試驗片之拉伸斷裂強度。可自透音膜12之原片製作2種試驗片，以能夠分別測定縱向(MD方向)之拉伸斷裂強度及寬度方向(TD方向)之拉伸斷裂強度。
於可獲得透音膜12之原片之情形時，可藉由上述測定準確地測定透音膜12之MD方向之拉伸斷裂強度及TD方向之拉伸斷裂強度。透音膜12之MD方向之拉伸斷裂強度及TD方向之拉伸斷裂強度之至少一者例如為30MPa以上。透音膜12之拉伸斷裂強度之上限值並無特別限定，例如為150MPa。
另一方面，於透音膜12非常小之情形時，無法準備特定之 啞鈴狀試驗片。因此，測定之拉伸斷裂強度可能會與透音膜12之原片之拉伸斷裂強度背離。然而，可算出拉伸斷裂強度之比率(T1/T2)。例如，準備多個透音膜12(例如5個)，針對各透音膜12測定MD方向之拉伸斷裂強度，並算出測定結果之平均值。同樣地，準備多個透音膜12，針對各透音膜12測定TD方向之拉伸斷裂強度，並算出測定結果之平均值。可根據該等平均值算出比率(T1/T2)。
於本實施形態中，透音膜12可由經配向之PTFE構成。換言之，透音膜12具有於MD方向及TD方向之兩方向配向之構造。認為該構造有助於降低拉伸斷裂強度之各向異性。所謂「配向」係指聚合物領域中普通之分子鏈(此處為PTFE鏈)之配向。PTFE是否配向例如可藉由X射線繞射測定(XRD測定)而確認。具體而言，可實施透音膜12之廣角X射線繞射測定(WAXD測定)，根據所獲得之X射線繞射圖像(WAXD分佈)調查於透音膜12中PTFE是否配向。例如，可於藉由廣角X射線繞射測定所獲得之繞射圖像之圓周方向強度分佈中確認波峰之存在之情形時，可判斷於透音膜12中PTFE配向。又，亦可求出透音膜12中之PTFE之結晶配向度。
透音膜12之透音性例如可根據於1kHz之插入損耗(相對於頻率1kHz之聲音之插入損耗)進行評價。於本實施形態中，對具有直徑1.5mm之圓形之透音區域之透音膜12進行測定而得到的於1kHz之插入損耗為13dB以下。
由耐水試驗所致之透音膜12之透音性之劣化相對較小。例如，測定具有直徑1.5mm之圓形之透音區域之透音膜12之於1kHz之插入 損耗。繼而，依照上文所說明之方法，實施水壓保持試驗。其後，再次測定於1kHz之插入損耗。水壓保持試驗後之插入損耗與水壓保持試驗前之插入損耗之差例如為6dB以下，較理想為5dB以下。
透音膜12之插入損耗(音響特性)可使用模擬行動電話之殼體之模擬殼體，藉由下述方法而測定。
透音膜12之面密度例如處於1~30g/m2之範圍，亦可處於1~25g/m2之範圍。透音膜12之厚度例如處於1~25μm之範圍，亦可處於1~20μm之範圍。若將面密度及厚度調整為適當之範圍，則容易兼顧透音膜12之耐水性與透音性。面密度係指每單位面積之膜之質量，藉由將膜之質量除以該膜之面積(主面之面積)而算出。
於透音膜12為微多孔膜之情形時，透音膜12之平均孔徑例如處於0.01μm~1μm之範圍。透音膜12之氣孔率例如處於5~50%之範圍。若將平均孔徑及氣孔率調整為適當之範圍，則容易兼顧透音膜12之透音性與耐水性。平均孔徑可藉由依據ASTM(美國試驗材料協會)F316-86之方法而測定。氣孔率可藉由將透音膜12之質量、體積及真密度代入下式而算出。例如，於透音膜12之材料為PTFE時，真密度為2.18g/cm3。
氣孔率(%)={1-(質量[g]/(厚度[cm]×面積[cm2]×真密度[2.18g/cm3]))}×100
接著層14例如由雙面接著(黏著)膠帶形成。雙面接著膠帶例如包含基材、塗佈於基材之一面之接著劑層(黏著劑層)、及塗佈於基材之另一面之接著劑層。作為雙面接著膠帶中使用之接著劑，可列舉環氧樹脂接著劑、丙烯酸樹脂接著劑、矽酮接著劑等。又，接著層14可僅由該 等接著劑形成。接著層14亦可配置於透音膜12之一表面及另一表面之各者。
又，亦可不使用接著層14而將透音膜12直接安裝於殼體。例如，透音膜12藉由熱熔接、雷射熔接等熔接方法而直接熔接於殼體。
透音膜12亦可包含積層於無孔膜或微多孔膜之透氣性支撐材。透氣性支撐材具有支撐無孔膜或微多孔膜之功能。典型而言，透氣性支撐材係由金屬、樹脂或其等之複合材料形成之織布、不織布、絲網、網狀物、海綿、泡沫或多孔體。作為樹脂，可列舉聚烯烴、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、芳族聚醯胺、氟樹脂、超高分子量聚乙烯等。透氣性支撐材可藉由熱層壓、加熱熔接、超音波熔接等接合方法而積層於無孔膜或微多孔膜。透氣性支撐材於俯視下可具有與透音膜12相同之形狀，亦可具有與接著層14相同之形狀(環狀之形狀)。
亦可對透音膜12實施著色處理。換言之，透音膜12中亦可包含碳黑等著色劑。例如，於包含碳黑時，透音膜12具有灰色或黑色之色調。所謂「具有灰色或黑色之色調」係指包含用以著色為黑色之著色劑。一般而言，以JIS Z8721(1993)中規定之黑色度計，將1~4判斷為「黑」，將5~8判斷為「灰」，將9以上判斷為「白」。
其次，對透音膜12之製造方法之一例進行說明。
首先，將PTFE粉末之分散液(PTFE分散液)塗佈至基板而形成塗佈膜。分散液中亦可包含著色劑。基板可由耐熱性塑膠(聚醯亞胺、聚醚醚酮等)、金屬、陶瓷等耐熱性材料形成。基板之形狀並無特別限定，例如為片狀、管狀或棒狀。可藉由將基板浸漬於分散液後提拉之方法、將分散液噴霧至基板之方法、將分散液毛刷塗裝至基板之方法等將分散液 塗佈至基板。為了改善分散液於基板表面之潤濕性，分散液中亦可包含矽酮系界面活性劑、氟系界面活性劑等界面活性劑。
繼而，對塗佈膜進行加熱。藉此，將塗佈膜中包含之分散介質去除，並且使PTFE粒子相互黏結。於加熱後，於基板之一面或兩面形成無孔之PTFE膜。例如，以可使分散介質蒸發之溫度對塗佈膜進行加熱而將分散介質去除，其後，以PTFE之熔點以上之溫度對塗佈膜進行加熱而焙燒塗佈膜。於分散介質為水時，於第1階段以90~150℃對塗佈膜進行加熱，於第2階段以350~400℃對塗佈膜進行加熱。但是，亦可採用以PTFE之熔點以上之溫度對塗佈膜加熱特定時間之一段加熱法。
又，亦可藉由重複將分散液塗佈至基板而形成塗佈膜之步驟、及對塗佈膜進行加熱之步驟，而形成所需之厚度之PTFE膜。亦可將該等步驟各實施一次。
繼而，使PTFE膜(樹脂薄膜)自基板剝離。進而，依序實施將PTFE膜於MD方向(長度方向)壓延之步驟、及使PTFE膜於TD方向(寬度方向)延伸之步驟。藉此，獲得作為微多孔膜之透音膜12。亦可依序實施使PTFE膜於TD方向延伸之步驟、及將PTFE膜於MD方向壓延之步驟。於在延伸步驟之後實施壓延步驟之情形時，藉由在TD方向延伸而形成之細孔因壓延而被壓壞，從而獲得作為無孔膜之透音膜12。進而，亦可於形成無孔膜或微多孔膜之過程中使PTFE膜於MD方向延伸。壓延倍率及延伸倍率係考慮防水性與透音性之平衡而適當地設定。於MD方向之壓延倍率例如為1.25~3.5倍。於TD方向之延伸倍率例如為1.25~3.5倍。進而，亦可實施將PTFE膜於TD方向壓延之步驟而代替使PTFE膜於TD方向 延伸之步驟。
將PTFE膜壓延之方法例如為加壓壓延或輥式壓延。加壓壓延係藉由利用一對加熱板夾入PTFE膜而對PTFE膜一面加熱一面進行壓延之熱板式壓延。輥式壓延係例如藉由使PTFE膜通過一對輥(一者或兩者被加熱)之間而對PTFE膜一面加熱一面進行壓延。於該2種壓延方法中，由於PTFE之配向方向之控制較為容易，並且可對帶狀之PTFE膜連續地實施壓延，故而較理想為輥式壓延。壓延亦可視需要實施2次以上，此時之壓延方向於各次中可相同，亦可不同。
將PTFE膜壓延時之加熱溫度例如為80~200℃。於使PTFE膜延伸之步驟中，亦可一面加熱PTFE膜一面使其延伸。使PTFE膜延伸時之加熱溫度例如為100~400℃。上述溫度可為壓延裝置或延伸裝置中之PTFE膜之周圍溫度。
又，亦可於將PTFE膜自基板剝離之後，實施用以對PTFE膜之表面之至少一部分進行改質之處理。若實施此種處理，則透音膜12與其他材料(例如接著劑)之接著性提高。表面改質處理例如為化學處理、濺鍍蝕刻處理等PTFE改質處理。表面改質處理可於壓延步驟及延伸步驟之前實施，亦可於該等步驟之後實施。
化學處理例如為使用鈉等鹼金屬之處理(鹼金屬處理)。於鹼金屬處理中，例如使包含金屬鈉之蝕刻液與PTFE膜接觸，藉此，於PTFE膜中之該蝕刻液所接觸之部分氟原子被奪去而形成官能基，藉此，接著性提昇。為了使蝕刻液與PTFE膜接觸，亦可將PTFE膜浸漬於蝕刻液中。
蝕刻液例如為使金屬鈉溶解於液體氨所得之金屬鈉/液體氨 溶液、或使金屬鈉溶解於萘溶液所得之金屬鈉/萘溶液。於該2種溶液中，由於控制及操作較為容易並且處理之實施無需-50℃左右之低溫，故而較理想為金屬鈉/萘溶液。
於濺鍍蝕刻處理中，使源自氣體之能量粒子碰撞PTFE膜之表面。於PTFE膜中之該粒子碰撞之部分，PTFE膜之表面存在之原子或分子被釋出而形成官能基，藉此，接著性提昇。濺鍍蝕刻處理例如可藉由如下步驟而實施：將PTFE膜收容於腔室，繼而將腔室內減壓，然後一面導入環境氣體一面施加高頻電壓。
環境氣體例如為選自由氦、氖、氬、氪等稀有氣體、氮氣及氧氣所組成之群之至少一種。施加之高頻電壓之頻率例如為1~100MHz，較理想為5~50MHz。施加高頻電壓時之腔室內之壓力例如為0.05~200Pa，較理想為1~100Pa。濺鍍蝕刻之能量(處理時間與施加之電力之積)例如為1~1000J/cm2，較理想為2~200J/cm2。
若於藉由上述方法製作透音膜12之後，使用雙面接著膠帶於透音膜12之表面上形成接著層14，則獲得圖1所示之透音材10。
圖2表示使用透音材10之電子機器之一例。圖2所示之電子機器為智慧型手機20。於智慧型手機20之殼體22之內部，作為進行電氣訊號與聲音之轉換之聲音轉換部而配置有聲音轉換器。作為聲音轉換器，可列舉揚聲器、麥克風等。於殼體22設置有開口23、24。開口23、24位於聲音轉換器與外部之間。以將開口23、24封閉之方式，將透音材10自殼體22之內側安裝於殼體22。藉此，阻止水、灰塵等異物侵入至殼體22之內部，從而保護聲音轉換器。傳向聲音轉換器之聲音、及/或來自聲音轉 換器之聲音透過透音材10及透音膜12。亦可代替透音材10而藉由熱熔接、超音波熔接等方法將透音膜12直接安裝於殼體22。
電子機器之例並不限定於智慧型手機20。本實施形態之透音材10及透音膜12可應用於筆記型電腦、電子記事本、數位相機、遊戲機、攜帶用音響、可佩戴式終端等各種電子機器。應安裝透音材10及透音膜12之殼體廣泛地包含配置有麥克風之封裝體、及安裝有電子零件之電路基板等。
實施例
以下，藉由實施例對本發明更具體地進行說明。本發明並不限定於以下實施例。
首先，表示透音膜(樣品1~12)之評價方法。
[厚度]
透音膜之厚度係藉由將10片沖裁為直徑48mm之圓形之膜重疊並藉由測微計測定其厚度，並將測定值除以10而求得。
[面密度]
透音膜之面密度係測定沖裁為直徑48mm之圓形之透音膜之質量，並將其換算為主面之每1m2面積之質量而求得。
[拉伸斷裂強度]
透音膜之拉伸斷裂強度係基於JIS K6251(2010)而測定。具體而言，測定沖裁為JIS K6251中規定之啞鈴狀試驗片(啞鈴狀3號形)之形狀之透音膜之拉伸斷裂強度。製作2種試驗片，以能夠分別測定長度方向(MD)之拉伸斷裂強度及寬度方向(TD)之拉伸斷裂強度。測定係使用桌上型精 密萬能試驗機(島津製作所公司製造、Autograph AGS-X)，以25℃、拉伸速度300mm/分鐘之條件實施。
[耐水壓]
具有直徑2.0mm之圓形之透音區域之透音膜之耐水壓(極限耐水壓)係依據JIS L1092之耐水度試驗B法(高水壓法)之規定而測定。水壓保持試驗係藉由上文所說明之方法而實施。於水壓保持試驗中，於透音膜未破裂或者未產生漏水之情形時判斷為「良(○)」，將並非如此之情形判斷為「不合格(×)」。
[插入損耗]
於水壓保持試驗之實施前及水壓保持試驗之實施後，測定具有直徑1.5mm之圓形之透音區域之透音膜之插入損耗。具體而言，使用模擬行動電話之殼體之模擬殼體，利用以下之方法測定透音膜之插入損耗。
如圖3(a)及(b)所示，製作收容於模擬殼體中之揚聲器單元65。具體而言，如下所述。準備作為聲源之揚聲器61(Star精密公司製造、SCC-16A)、及由胺酯(urethane)海綿所構成而用以收容揚聲器61並且不使來自揚聲器之聲音不必要地擴散(使不透過透音膜便輸入至評價用麥克風之聲音不產生)的填充材63A、63B、63C。於填充材63A，於其厚度方向設置有具有直徑5mm之圓形之剖面的透音孔64，於填充材63B設置有收容揚聲器61之與揚聲器61之形狀對應之缺口、及用以收容揚聲器纜線62並且將纜線62導出至單元65外之缺口。繼而，將填充材63C及63B重疊，將揚聲器61及纜線62收容至填充材63B之缺口之後，以使聲音經由透音孔64自揚聲器61傳遞至單元65外部之方式重疊填充材63A從而獲 得揚聲器單元65(圖3(b))。
繼而，如圖3(c)所示，將上述製作之揚聲器單元65收容至模擬行動電話之殼體之模擬殼體51(聚苯乙烯製、外形60mm×50mm×28mm)之內部。具體而言，如下所述。所準備之模擬殼體51係由2個部分51A、51B所構成，且部分51A、51B可相互嵌合。於部分51A，設置有將自收容於內部之揚聲器單元65發出之聲音傳遞至殼體51之外部之透音孔52(具有直徑2mm之圓形之剖面)、及將揚聲器纜線62導出至殼體51之外部之導通孔53。藉由使部分51A、51B相互嵌合，而於殼體51內形成除透音孔52及導通孔53以外不存在開口之空間。將所製作之揚聲器單元65配置於部分51B上之後，進而自上方配置部分51A並使其與部分51B嵌合，從而將單元65收容於殼體51內。此時，使單元65之透音孔64與部分51A之透音孔52重疊，而使聲音經由兩透音孔64、52自揚聲器61傳遞至殼體51之外部。揚聲器纜線62係自導通孔53引出至殼體51之外部，導通孔53利用油灰(putty)而封住。
除此以外，另外使用湯姆生模具將所製作之透音膜沖裁為直徑5.8mm之圓形而製成試驗片83。繼而，於試驗片83之一主面之周緣部將外徑對齊而接合沖裁為外徑5.8mm、內徑1.5mm之環狀之雙面接著膠帶82(日東電工公司製造No.5603、厚度0.03mm、基材為聚對苯二甲酸乙二酯(PET))，於另一主面之周緣部將外徑對齊而接合沖裁為外徑5.8mm、內徑1.5mm之環狀之雙面接著膠帶84(日東電工公司製造No.57120B、厚度0.20mm、基材為聚乙烯系發泡體)。繼而，於雙面接著膠帶82中之與試驗片83相反側之面將外徑對齊而接合沖裁為上述外徑及內徑之環狀之PET片 材81(厚度0.1mm)，從而獲得積層體8(參照圖4)。於積層體8，將環狀之PET片材81、雙面接著膠帶82及84中之環內側之區域設為透音孔，而使聲音透過試驗片83。
繼而，如圖3(d)及圖4所示，將具有試驗片83之積層體8經由雙面接著膠帶84固定於殼體51之透音孔52。此時，使得試驗片83覆蓋透音孔52之整體並且於構成積層體8之各構件間及雙面接著膠帶84與殼體51之間不產生間隙。又，使得雙面膠帶84不覆蓋透音孔52。
繼而，如圖3(e)所示，以覆蓋具有試驗片83之積層體8之方式配置麥克風71(Knowles Acoustics公司製造、Spm0405Hd4H-W8)。配置麥克風71時之揚聲器61與麥克風71之距離為21mm。繼而，將揚聲器61及麥克風71連接於音響評價裝置(B&K公司製造、Multi-analyzer System 3560-B-030)，選擇SSR(Solid State Response)模式(試驗訊號20Hz~20kHz、sweep up)作為評價方式並予以執行，對試驗片83之插入損耗進行評價。插入損耗係根據自音響評價裝置輸入至揚聲器61之試驗訊號、及由麥克風71接收到之訊號自動地求出。再者，對試驗片83之插入損耗進行評價時，預先求出卸除試驗片83之情形時之插入損耗之值(空白值)。空白值於頻率於1000Hz為-21dB。透音膜之插入損耗係自利用音響評價裝置所得之測定值減去該空白值所得之值。又，透音膜之插入損耗設為相對於頻率1000Hz之聲音之值。插入損耗之值越小，越可維持自揚聲器61輸出之聲音之位準(音量)。
[結晶配向度]
結晶配向度係根據針對透音膜之廣角X射線繞射(XRD)測定之結果 而算出。於XRD測定時，使用X射線繞射裝置(Bruker公司製造、D8 DISCOVER with GADDS Super Speed)。具體而言，將試樣(透音膜)以可掌握其MD方向之狀態固定於保持器，獲得基於沿試樣之膜厚方向透過之X射線產生之該膜之透射X射線繞射圖像(WAXD圖像；倒空間之二維圖像)。根據所獲得之WAXD圖像，判斷透音膜中PTFE是否配向，並且基於下式(1)求出PTFE之配向度。
配向度(%)=(1-Σ FWHM/360)×100(%)…(1)
式(1)之Σ FWHM係關於所獲得之WAXD圖像所示之PTFE之結晶構造所對應之繞射角2 θ=18°附近之波峰圖像的、其圓周方向之波峰之半高寬(單位：度)。於PTFE未經配向之情形時，於所獲得之WAXD圖像上，上述波峰圖像成為具有與2 θ=18°對應之半徑之環。於此情形時，遍及環之全周存在波峰，因此，Σ FWHM為360°，式(1)之配向度成為0%。隨著PTFE之配向之推進，WAXD圖像上呈現之上述波峰圖像係集合於上述環之一部分且與配向方向對應之位置，藉此，Σ FWHM之值減少。即，式(1)之配向度增加。又，可根據波峰之集合之狀態掌握透音膜中之配向之方向。
測定條件如下。
‧入射側光學系統
X射線：CuK α線(λ=0.1542nm)，使用多層膜反射鏡作為單色儀，準直器300μm
對Cu靶施加之電壓：50kV
對Cu靶施加之電流：100mA
‧受光側光學系統
計數器：二維/位置敏感型比例檢測器(PSPC)；(Bruker製造、Hi-STAR)
相機距離：9cm
‧測定時間：10分鐘
(樣品1)
於PTFE分散液(PTFE粉末之濃度40質量%、PTFE粉末之平均粒徑0.2μm、相對於100質量份PTFE含有6質量份之非離子性界面活性劑)中，相對於100質量份PTFE添加1質量份之氟系界面活性劑(DIC公司製造、MEGAFAC F-142D)。繼而，將長條之聚醯亞胺膜(厚度125μm)浸漬於PTFE分散液並提拉，於該膜上形成PTFE分散液之塗佈膜。此時，藉由計量桿將塗佈膜之厚度設為20μm。繼而，將塗佈膜以100℃加熱1分鐘，繼而以390℃加熱1分鐘，藉此，使分散液中所含之水蒸發而去除，並且使殘留之PTFE粒子彼此相互黏結而獲得PTFE膜。進而重複進行上述浸漬及加熱2次之後，使PTFE膜(厚度25μm)自聚醯亞胺膜剝離。
繼而，藉由拉幅機使所獲得之PTFE膜於TD方向上以2倍之延伸倍率延伸。進而，於MD方向上以2.5倍之壓延倍率對PTFE膜進行壓延。藉此，獲得樣品1之透音膜。輥式壓延裝置中之輥之設定溫度為170℃。延伸溫度為170℃。
(樣品2)
以與樣品1相同之方法製作PTFE膜。繼而，於MD方向上以2.5倍之壓延倍率對PTFE膜進行壓延。藉由拉幅機使經壓延之PTFE膜於TD方向上以1.5倍之延伸倍率延伸。藉此，獲得樣品2之透音膜。
(樣品3)
將TD方向之延伸倍率變更為2.0倍，除此以外，以與樣品2相同之方法獲得樣品3之透音膜。
(樣品4)
將TD方向之延伸倍率變更為2.5倍，除此以外，以與樣品2相同之方法獲得樣品4之透音膜。
(樣品5)
將TD方向之延伸倍率變更為3.0倍，除此以外，以與樣品2相同之方法獲得樣品5之透音膜。
(樣品6)
將100質量份PTFE成形粉(大金工業公司製造、TFEM-12)導入至高度800mm、內徑200mm之圓筒狀之模具(其中，圓筒之下端封閉)，以280kg/cm2之壓力預成形1小時。其次，將所獲得之PTFE之預成形品自模具取出，然後以溫度360℃焙燒48小時，獲得高度約500mm、直徑約200mm之圓柱狀之PTFE塊體。繼而，將該塊體收容於高度700mm、內徑200mm之不鏽鋼容器中，將容器內以氮氣置換之後，進而以溫度340℃焙燒20小時，而獲得圓柱狀之切削用PTFE塊體。
其次，藉由切削車床對所獲得之切削用PTFE塊體進行切削，從而獲得厚度25μm之PTFE膜(車削膜)。以與樣品1相同之方法實施車削膜之壓延，而獲得樣品6之透音膜。
(樣品7)
準備厚度2μm之PET膜(SKC公司製造、SC75)作為樣品7之透音 膜。
(樣品8)
省略於TD方向之延伸，除此以外，以與樣品1相同之方法獲得樣品8之透音膜。其中，以厚度成為10μm之方式調整壓延倍率。
(樣品9)
省略於MD方向之壓延，除此以外，以與樣品1相同之方法獲得樣品9之透音膜。其中，以厚度成為11μm之方式調整延伸倍率。
(樣品10)
省略於TD方向之延伸，除此以外，以與樣品1相同之方法獲得樣品10之透音膜。其中，以厚度成為13μm之方式調整壓延倍率。
(樣品11)
將TD方向之延伸倍率變更為4.0倍，並將MD方向之壓延倍率變更為3.0倍，除此以外，以與樣品1相同之方法獲得樣品11之透音膜。
(樣品12)
於PTFE分散液(PTFE粉末之濃度為40質量%、PTFE粉末之平均粒徑為0.2μm、相對於100質量份PTFE含有6質量份之非離子性界面活性劑)中，相對於100質量份PTFE添加1質量份之氟系界面活性劑(DIC公司製造、MEGAFAC F-142D)。繼而，將長條之聚醯亞胺膜(厚度125μm)浸漬於PTFE分散液並提拉，於該膜上形成PTFE分散液之塗佈膜。此時，藉由計量桿將塗佈膜之厚度設為13μm。繼而，將塗佈膜以100℃加熱1分鐘，繼而以390℃加熱1分鐘，藉此，使分散液中所含之水蒸發而去除，並且使殘留之PTFE粒子彼此相互黏結而獲得PTFE膜。進而重複進行上述浸漬及 加熱3次之後，使PTFE膜(厚度14μm)自聚醯亞胺膜剝離。
繼而，使所獲得之PTFE膜於MD方向上以2.0倍之延伸倍率延伸。藉此，獲得樣品12之透音膜。延伸溫度為150℃。
測定樣品1~12之透音膜之透氣度、極限耐水壓、面密度、厚度及拉伸斷裂強度。又，實施樣品1~12之透音膜(φ 2.0mm)之水壓保持試驗。進而，實施樣品1~12之透音膜(φ 1.5mm)之水壓保持試驗，並且測定水壓保持試驗前之透音性及水壓保持試驗後之透音性。水壓保持試驗後之透音性係測定將透音膜自試驗結束起放置10分鐘後之透音性。將結果示於表1。
如表1所示，樣品1、6~12之透音膜之透氣度以Gurley數表示超過1萬秒。亦即，其等為無孔膜。另一方面，樣品2~5之透音膜之透氣度以Gurley數表示為20~185秒。亦即，樣品2~5之透音膜為微多孔膜。
樣品6、7之透音膜之極限耐水壓未達500kPa。又，樣品6、7之透音膜未能通過水壓保持試驗。另一方面，樣品1~5、9~11之透音膜之極限耐水壓為500kPa以上。樣品1~4、9~10之透音膜之極限耐水壓為700kPa以上。樣品1~5、9~11之透音膜可通過水壓保持試驗。
於水壓保持試驗前，樣品1~5、9~11之透音膜表現出良好之透音性(12.7dB以下)。於水壓保持試驗後，樣品1~5、9~11之透音膜之透音性未達20dB。於樣品1~5、9~11之透音膜中，透音性之變化量為5.2dB以下。其中，於樣品1~5、10、11之透音膜中，透音性之變化量為5.0dB以下，詳細而言為4.9dB以下。尤其是，於樣品1~5、11之透音膜中，透音性之變化量為4.8dB以下。另一方面，於樣品8、12之透音膜中，透音性之變化量達到5.3dB以上，尤其是，樣品8之透音膜之透音性經過水壓保持試驗後大幅度降低。樣品6、7之透音膜未能通過水壓保持試驗，因此，無法測定試驗後之透音性。
MD方向之拉伸斷裂強度相對於TD方向之拉伸斷裂強度之比(MD/TD)於樣品1~5、9~11中均處於0.5~2.0(詳細而言為0.58~1.92)之範圍。又，於樣品1~5、11中，該比處於0.77~1.25之範圍。相對於此，於樣品6、8、12中，拉伸斷裂強度之比(MD/TD)超過2.0。由於樣品7(PET膜)之MD方向及TD方向不明，故而無法測定樣品7之拉伸斷裂強度。
圖5為樣品2之透音膜之表面之SEM圖像。圖6為樣品3之透音膜之表面之SEM圖像。
如圖5及圖6所示，樣品3之透音膜亦具有與樣品2之透音膜類似之構造。樣品3之TD方向之延伸倍率高於樣品2之TD方向之延伸倍率。因此，認為樣品3之透音膜之氣孔率高於樣品2之透音膜之氣孔率。
圖7A及圖8A分別為樣品3(微多孔膜)及樣品8(無孔膜)之透射X射線繞射圖像。圖7B及圖8B分別為樣品3(微多孔膜)及樣品8(無孔膜)之繞射圖像之圓周方向強度分佈。於圖7B及圖8B中，縱軸為繞射強度(單位：cps)，橫軸為角度(環上之角度；單位為度)。角度0°及180°與測定試樣之MD方向對應。如圖7A及圖7B所示，於樣品3之繞射圖像(圖7A)中，90°及270°方向較明亮。進而，根據圖7B中之經分離之波峰可理解，樣品3之繞射圖像於0°及180°方向亦具有波峰。由此可判斷樣品3之透音膜於MD方向及TD方向之兩方向配向。相對於此，於樣品8之繞射圖像(圖8A)中，僅90°及270°方向較明亮。根據圖8B可理解，樣品8之繞射圖像僅於90°及270°方向具有波峰。亦即，可判斷樣品8之透音膜僅於與其正交之0°及180°方向(MD方向)上較強地配向。計算MD方向之配向度，結果，於樣品3中為79%，於樣品8中為89%。再者，分子鏈未於特定之方向配向之膜(無配向膜)未表現明確之繞射波峰。
本發明只要不脫離其意圖及本質特徵，則可應用於其他實施形態。本說明書中揭示之實施形態於所有方面均為說明性者，並不限定於上述實施形態。本發明之範圍並非由上述說明表示而是由隨附之申請專利範圍表示，與申請專利範圍均等之意義及範圍內之所有變更包含於其中。
[產業上之可利用性]
本發明之技術可應用於行動電話、智慧型手機、筆記型電腦、電子記事本、數位相機、遊戲機、攜帶用音響、可佩戴式終端等各種電子機器。
10‧‧‧防水透音材
12‧‧‧透音膜
14‧‧‧接著層

Claims (9)

  1. 一種防水透音膜，其容許聲音之通過並且防止水之侵入，上述防水透音膜之透氣度以Gurley數表示為20秒/100mL以上，上述防水透音膜之耐水壓為500kPa以上，且於將MD方向上之上述防水透音膜之拉伸斷裂強度定義為T1，並將與上述MD方向正交之TD方向上之上述防水透音膜之拉伸斷裂強度定義為T2時，強度比(T1/T2)處於0.5~2.0之範圍。
  2. 如申請專利範圍第1項之防水透音膜，其中，上述防水透音膜由聚四氟乙烯形成。
  3. 如申請專利範圍第2項之防水透音膜，其中，上述防水透音膜具有於上述MD方向及上述TD方向之兩方向配向之構造。
  4. 如申請專利範圍第1項之防水透音膜，其中，上述防水透音膜之上述透氣度以上述Gurley數表示為1萬秒/100mL以上。
  5. 如申請專利範圍第1項之防水透音膜，其中，上述防水透音膜之上述透氣度以上述Gurley數表示為20~300秒/100mL。
  6. 如申請專利範圍第1項之防水透音膜，其中，對具有直徑1.5mm之圓形之透音區域之上述防水透音膜進行測定而得到的於1kHz之插入損耗為13dB以下。
  7. 如申請專利範圍第1項之防水透音膜，其中，上述防水透音膜具有1~30g/m2之範圍之面密度。
  8. 一種防水透音材，其具備：申請專利範圍第1至7項中任一項之防水透音膜；及 接著層，其配置於上述防水透音膜之表面上。
  9. 一種電子機器，其具備：聲音轉換部，其進行電氣訊號與聲音之轉換；殼體，其收容上述聲音轉換部，且具有位於上述聲音轉換部與外部之間之開口；及申請專利範圍第1至7項中任一項之防水透音膜或申請專利範圍第8項之防水透音材，其以將上述開口封閉之方式安裝於上述殼體。
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