WO2014080574A1 - 通音構造、通音膜、及び防水ケース - Google Patents

通音構造、通音膜、及び防水ケース Download PDF

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将明 森
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Definitions

  • the present invention relates to a sound permeable membrane, a sound permeable structure including the sound permeable membrane, and a waterproof case including the sound permeable membrane.
  • a sounding unit such as a speaker or a buzzer, or a sound receiving unit such as a microphone is arranged, and the sounding unit or sound receiving unit of the housing of the electronic device is arranged.
  • An opening is provided at a corresponding position. Sound is transmitted through this opening.
  • a sound-permeable membrane that allows passage of sound and prevents passage of foreign matter is disposed so as to block the opening.
  • a plastic porous membrane in which a polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as “PTFE”) film or an ultrahigh molecular weight polyethylene film is made porous is known (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 proposes a sound-permeable membrane in which a support is bonded to a plastic porous membrane in consideration of the ease of secondary processing of the sound-permeable membrane such as cutting, punching, and adhesion to a case. .
  • the support include nets, nonwoven fabrics, and woven fabrics.
  • Patent Document 1 proposes a sound-permeable membrane in which a support is bonded to a plastic porous membrane and the surface density is in a predetermined range so that the sound-permeable property of the sound-permeable membrane does not deteriorate.
  • Patent Document 2 proposes a waterproof sound-permeable membrane that is a laminate composed of a plastic membrane and a support.
  • the support include porous bodies such as nets, foam rubber, and sponge sheets, nonwoven fabrics, and woven fabrics.
  • Patent Document 3 proposes an acoustic component having a waterproof filter (waterproof sound-permeable membrane) mounted so as to cover the sound-transmitting hole of the housing via an adhesive layer.
  • a waterproof filter waterproof sound-permeable membrane
  • An object of the present invention is to provide a sound-permeable structure or a waterproof case provided with a sound-permeable membrane that exhibits good acoustic characteristics in a high-frequency region while using a nonwoven fabric as a support. It is another object of the present invention to provide a sound-permeable film that is excellent in liquid repellency or durability in addition to acoustic characteristics.
  • the present invention A sound-permeable membrane that allows passage of sound while preventing passage of foreign matter, and a support material that is a nonwoven fabric containing an elastomer, and a resin porous material that is laminated on the support material and contains polytetrafluoroethylene as a main component
  • a sound-permeable membrane having a membrane A case having a sound passage opening,
  • the sound-transmitting membrane provides a sound-transmitting structure that closes the sound-transmitting opening by the support material being welded to the case.
  • the present invention also provides: A sound-permeable membrane that blocks the passage of foreign objects while allowing the passage of sound, A support material that is a nonwoven fabric containing an elastomer; A resin porous membrane having polytetrafluoroethylene as a main component laminated on the support material, Provided is a sound-permeable membrane in which the surface of the support material is coated with a liquid repellent.
  • the present invention also provides: A sound-permeable membrane that blocks the passage of foreign objects while allowing the passage of sound, A support material that is a nonwoven fabric containing an elastomer; A resin porous membrane having polytetrafluoroethylene as a main component laminated on the support material, 60 minutes by continuously applying 50 kPa of water pressure to the sound-permeable membrane from the side joined to the plate material in a state where the peripheral portion of the sound-permeable membrane is joined to the plate material so as to close the through-hole of the plate material having a through-hole.
  • the maximum displacement amount of the sound-permeable membrane from the plane including the peripheral portion at the time when the passage has passed is H1, and then the passage from the plane including the peripheral portion when 360 minutes have elapsed after standing at atmospheric pressure.
  • Recovery rate R (1 ⁇ (H2 / H1)) ⁇ 100
  • the present invention also provides: A sound-permeable membrane that allows passage of sound while preventing passage of foreign matter, and a support material that is a nonwoven fabric containing an elastomer, and a resin porous material that is laminated on the support material and contains polytetrafluoroethylene as a main component
  • a sound-permeable membrane having a membrane A case including a frame having a sound passage opening and an operation opening, and an elastic transparent film attached to the frame so as to close the operation opening,
  • the sound-permeable membrane provides a waterproof case attached to the case so as to close the sound-permeable opening.
  • a sound-permeable membrane using a nonwoven fabric containing an elastomer as a support material can reduce insertion loss with respect to a sound of 3000 Hz as compared with a sound-permeable membrane using another nonwoven fabric as a support material. For this reason, it is possible to provide a sound transmission structure and a waterproof case provided with a sound transmission film exhibiting good acoustic characteristics in a high frequency region.
  • the sound transmission structure of the present invention since the sound transmission opening is blocked by the support material being welded to the case, it is not necessary to provide an adhesive layer between the sound transmission film and the case.
  • the electronic device can be used in an environment where waterproofing is required by housing the electronic device such as a mobile phone inside the waterproof case.
  • the electronic device can be operated through an elastic transparent film attached to the frame so as to close the operation opening.
  • the sound-permeable membrane of one embodiment of the present invention has excellent liquid repellency because the surface of the support material is coated with the liquid repellent.
  • the sound-permeable membrane of another aspect of the present invention is deformed by water pressure, the deformation of the sound-permeable membrane is likely to be eliminated when the sound-permeable membrane is subsequently released from the water pressure. For this reason, even if water pressure is repeatedly applied to the sound-permeable membrane, the sound-permeable membrane can be used continuously and has excellent durability.
  • Sectional drawing which shows one Embodiment of the sound-permeable film of this invention Sectional drawing which shows other embodiment of the sound-permeable film of this invention.
  • the perspective view which shows an example of embodiment of the sound-permeable member of this invention Sectional drawing which shows the sound-permeable structure of this invention Schematic diagram showing the method of welding the sound-permeable membrane Front view of the waterproof case of the present invention Rear view of the waterproof case shown in FIG. 5A Sectional view along line AA in FIG. 5A Sectional view along line BB in FIG.
  • the sound-permeable membrane 1 of this embodiment includes a support material 12 and a resin porous membrane 11 containing PTFE as a main component.
  • the “main component” refers to a component that is contained most in mass ratio.
  • the resin porous membrane 11 is laminated on the support material 12.
  • the support material 12 is comprised with the nonwoven fabric containing an elastomer.
  • the sound-permeable membrane 1 has a characteristic of preventing the passage of foreign matters such as water or dust and allowing gas to permeate due to the porous structure of the resin porous membrane 11.
  • the sound-permeable membrane 1 allows passage of sound. For this reason, for example, in an electronic device including a sound generation unit or a sound reception unit, the sound transmission membrane 1 is disposed in an opening of a housing corresponding to the sound generation unit or the sound reception unit. , And preferably used to ensure dust resistance.
  • the resin porous membrane 11 is obtained by, for example, extruding and rolling a kneaded product of PTFE fine powder and a molding aid into a sheet shape, removing the molding aid to obtain a molded body, and then forming the sheet body. Can be produced by further stretching.
  • the resin porous membrane 11 thus produced has a porous structure in which voids between infinitely formed PTFE fine fibers (fibrils) are pores.
  • the average pore diameter and porosity of the porous structure of the resin porous membrane 11 can be adjusted by changing the stretching conditions of the sheet.
  • the average pore diameter of the resin porous membrane 11 is preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.7 ⁇ m or less, and even more preferably 0.5 ⁇ m from the viewpoint of achieving both waterproofness or dustproofness and sound permeability. It is as follows. Although the lower limit of the average pore diameter of the resin porous membrane 11 is not particularly limited, it is, for example, 0.1 ⁇ m.
  • the “average pore diameter” of the resin porous membrane 11 can be measured in accordance with the provisions of ASTM (American Testing Materials Association) F316-86. For example, a commercially available measuring apparatus capable of automatic measurement in conformity with this provision ( It can be measured using a Perm-Porometer manufactured by Porous® Material.
  • the surface density of the resin porous membrane 11 is preferably 2 to 10 g / m 2 , more preferably 2 to 8 g / m 2 , and further preferably 2 to 5 g / m 2 . is there.
  • the resin porous membrane 11 may be colored. Since the main component of the resin porous membrane 11 is PTFE, the original color of the resin porous membrane 11 is white. Therefore, when the resin porous film 11 is disposed so as to close the opening of the housing, the resin porous film 11 is easily noticeable. Thus, the resin porous film 11 is colored according to the color of the casing, whereby the resin porous film 11 that is not noticeable when placed in the casing can be realized.
  • the resin porous membrane 11 is colored, for example, black.
  • the resin porous film 11 may be subjected to a liquid repellent treatment.
  • a porous film excellent in water repellency or oil repellency can be realized.
  • Such a porous membrane is suitable for uses such as a sound-permeable membrane having waterproofness.
  • the liquid repellent treatment can be realized by a known method.
  • the liquid repellent used for the liquid repellent treatment is not particularly limited, and is typically a material containing a polymer having a perfluoroalkyl group.
  • the support material 12 only needs to exhibit flexibility so as not to hinder the sound transmission mechanism due to vibration of the resin porous membrane 11, and the elastomer of the support material 12 is desirably a thermoplastic elastomer.
  • This thermoplastic elastomer is, for example, a styrene thermoplastic elastomer (SBC), an olefin thermoplastic elastomer (TPO), a vinyl chloride thermoplastic elastomer (TPVC), a urethane thermoplastic elastomer (TPU), or an ester thermoplastic elastomer. (TPEE) or amide-based thermoplastic elastomer (TPAE).
  • the support material 12 may be comprised with the nonwoven fabric which consists of elastomers.
  • the elastomer of the support material 12 may include at least one selected from an ethylene vinyl acetate elastomer, a polyurethane elastomer, and a polyamide elastomer.
  • the support material 12 can be manufactured by the method shown below, for example.
  • An elastomer material heated and melted on the release film is applied in a fibrous form to form a nonwoven fabric.
  • the release film provides a flat surface for applying the elastomeric material.
  • the release film is not particularly limited, but a resin film such as silicone or polyethylene terephthalate may be used.
  • the EVA resin is applied by spraying the release film at a high temperature (170 ° C. to 200 ° C.) and a high pressure (2 to 5 kg / cm 2 ).
  • the support material 12 can be obtained by peeling the nonwoven fabric from the release film.
  • the support material 12 may be subjected to a liquid repellent treatment. That is, the surface of the support material 12 may be coated with a liquid repellent. Thereby, even if the sound-permeable membrane 1 is arrange
  • the liquid repellent is not particularly limited, but the liquid repellent includes a linear fluorine-containing hydrocarbon group represented by, for example, —R 1 C 5 F 10 CH 2 C 4 F 9 or —R 2 C 6 F 13 .
  • R 1 and R 2 are each independently an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms or a phenylene group.
  • the polymer which makes at least one part of a monomer can be mentioned.
  • R 1 and R 2 are as described above, and R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a methyl group.
  • the linear fluorine-containing hydrocarbon is CH 2 ⁇ CR 3 COOR 1 C 5 F 10 CH 2 C 4 F 9 or CH 2 ⁇ C (CH 3 ) COOR 2 C.
  • the polymer is preferably a polymer having the compound represented by 6 F 13 as at least a part of the monomer.
  • the above polymer may be one obtained by polymerizing only the above monomer, or may be one obtained by copolymerizing the above monomer with another monomer.
  • the monomer to be copolymerized include various (meth) acrylic monomers, but are not limited thereto, and various monomers having an ethylenically unsaturated bond such as tetrafluoroethylene are used. Also good.
  • the ratio of the above-mentioned monomers in the total monomers is 60 mol% or more, particularly 90 mol% or more so as not to hinder the provision of liquid repellency. It is desirable.
  • the above-mentioned monomer polymerization method may be a well-known method for acrylic monomer polymerization and can be carried out by solution polymerization or emulsion polymerization.
  • the average molecular weight of the above polymer is not particularly limited, but it is about 1000 to 50000, for example, expressed by the number average molecular weight.
  • Examples of the method of coating the surface of the support material 12 with a liquid repellent include a method of immersing the support material 12 in a solution in which the liquid repellent is dissolved in a solvent, and a method of applying or spraying the solution onto the support material 12.
  • the sound-permeable membrane 1 can be obtained by laminating the support material 12 and the resin porous membrane 11 obtained as described above using, for example, a heating press. Moreover, the sound-permeable membrane 1 obtained by laminating the porous resin film 11 that has not been subjected to the liquid repellent treatment and the support material 12 that has not been subjected to the liquid repellent treatment has been exemplified as the liquid repellent of the support material 12.
  • the resin porous film 11 and the support material 12 may be subjected to a liquid repellent treatment by immersing in a solution containing a liquid repellent. Thereby, the surface of the support material 12 can be covered with the liquid repellent.
  • the surface density of the sound-permeable membrane 1 is preferably 5 to 50 g / m 2 , more preferably 5 to 30 g / m 2 , and still more preferably 5 to 15 g / m 2 . .
  • the sound-permeable membrane 1 exhibits acoustic characteristics that the insertion loss with respect to the sound of 3000 Hz is 5 dB or less with respect to the insertion loss. For this reason, although the sound-permeable membrane 1 has a structure in which the porous resin film 11 is laminated on the support material 12 including the nonwoven fabric, it has good acoustic characteristics with low insertion loss in a relatively high frequency region. .
  • the insertion loss is the difference between the sound pressure level when the sound-permeable membrane 1 is present in the path through which sound is transmitted and the sound pressure level when the sound-permeable film 1 is not present in the path through which sound is transmitted.
  • the sound-permeable membrane 1 exhibits acoustic characteristics in which the ratio of the insertion loss of 3000 Hz sound to the loss loss of 1000 Hz sound is 1.0 to 2.0. For this reason, the sound-permeable membrane 1 can show the same level of insertion loss for both the 1000 Hz sound and the 3000 Hz sound.
  • the ratio of the insertion loss of 3000 Hz sound to the loss loss of 1000 Hz sound indicated by the sound-permeable membrane 1 is preferably 1.0 to 1.5, and more preferably 1.0 to 1.2.
  • the sound-permeable membrane 1 exhibits acoustic characteristics such that the difference between the maximum value and the minimum value of insertion loss for sound of 100 Hz to 4000 Hz is 5 dB or less. For this reason, the sound-permeable membrane 1 can exhibit acoustic characteristics with little variation in insertion loss with respect to sound whose frequency region is 100 Hz to 4000 Hz.
  • recovery rate R (1 ⁇ (H2 / H1)) ⁇ 100
  • H1 continues to apply 50 kPa of water pressure to the sound-permeable membrane 1 from the side joined to the plate material in a state where the peripheral portion of the sound-permeable membrane 1 is joined to the plate material so as to close the through-hole of the plate material having the through-hole.
  • This is the maximum amount of displacement from the plane including the peripheral edge of the sound-permeable membrane 1 when a minute has passed.
  • H2 is the maximum amount of displacement from the plane including the peripheral portion of the sound-permeable membrane 1 when 360 minutes have passed after being left in the atmospheric pressure state.
  • the recovery rate R indicates the ease of recovery of the shape of the sound-permeable membrane 1 that has been deformed by receiving water pressure.
  • the sound-permeable membrane 1 Since the sound-permeable membrane 1 has a recovery rate R of 80% or more, the shape is easily recovered even when subjected to water pressure. For this reason, the sound-permeable membrane 1 is excellent in durability because it can be used even when it is repeatedly subjected to water pressure.
  • the recovery rate R of the sound-permeable membrane 1 is desirably 90% or more.
  • the resin porous membrane 11 of the sound-permeable membrane 1 may have a laminated structure in which, for example, two resin porous membranes are laminated.
  • the resin porous membrane 11 has a laminated structure of the first resin porous membrane 11A and the second resin porous membrane 11B.
  • each of the first resin porous membrane 11A and the second resin porous membrane 11B has pores between voids of innumerably formed PTFE fibers (fibrils). It has a porous structure.
  • 11A of 1st resin porous membranes or the 2nd resin porous membrane 11B may be color-processed by arbitrary colors, and the color process does not need to be performed.
  • the first resin porous membrane 11A forming one main surface of the sound-permeable membrane 1 may be colored black, for example. In this case, if the sound-permeable membrane 1 is disposed in the opening of the housing of the electronic device so that the first resin porous membrane 11A faces the outside of the housing, the sound-permeable membrane 1 is hardly noticeable.
  • the sound-permeable membrane 1 may have a laminated structure in which three or more resin porous membranes are laminated. In this case, the resin porous membrane forming one main surface of the sound-permeable membrane 1 may be colored according to the color (for example, black) of the casing. Further, the first resin porous film 11A or the second resin porous film 11B may be subjected to a liquid repellent treatment.
  • the average pore diameter of each of the first resin porous film 11 ⁇ / b> A and the second resin porous film 11 ⁇ / b> B may be in the range described above as the average pore diameter of the resin porous film 11.
  • the average pore diameters of the first resin porous membrane 11A and the second resin porous membrane 11B may be the same or different.
  • the surface density of the resin porous membrane 11 formed by laminating a plurality of resin porous membranes is preferably 2 to 10 g / cm 2 , more preferably 2 to 8 g / cm 2 , more preferably 2 to 5 g / cm 2 .
  • the resin porous membrane 11 may have a single layer structure as shown in FIG. According to this aspect, the surface density of the sound-permeable membrane 1 can be kept low. For this reason, since sound transmission loss becomes small, the sound permeability of the sound-permeable membrane 1 becomes better.
  • the sound-permeable member 3 may be configured by attaching a ring-shaped reinforcing member 14 to the periphery of the sound-permeable film 1.
  • the sound-permeable membrane 1 can be reinforced and the sound-permeable member 3 can be easily handled.
  • the reinforcing member 14 can be attached to the housing, the work of attaching the sound-permeable membrane 1 to the housing is improved.
  • the shape of the reinforcing member 14 is not particularly limited as long as the sound-permeable membrane 1 can be supported.
  • the material of the reinforcing member 14 is not particularly limited, and resin, metal, or a composite material thereof can be used.
  • the joining method of the sound-permeable membrane 1 and the reinforcing member 14 is not particularly limited, and for example, heat welding, ultrasonic welding, adhesion with an adhesive, and adhesion with a double-sided tape can be employed.
  • the electronic device includes a sound generation unit or a sound reception unit.
  • a speaker or a buzzer can be used as the sound generation unit.
  • a microphone etc. can be mentioned as a sound-receiving part.
  • the electronic device has a housing in which an opening is formed so as to correspond to the sound generation unit or the sound receiving unit.
  • the above-described sound-transmitting film is arranged so as to close the opening corresponding to the sound generation unit or the sound receiving unit, whereby the electronic apparatus of the present embodiment is configured.
  • the sound transmission structure 100 includes the sound transmission membrane 1 and a case 120.
  • the case 120 has a sound passage opening 122.
  • the sound-permeable membrane 1 closes the sound-permeable opening 122 by the support material 12 being welded to the case.
  • the case 120 includes an upper case 120a and a lower case 120b.
  • the case 120 is formed by assembling the upper case 120a to the lower case 120b.
  • the sound passage opening 122 is formed in the upper case 120a.
  • the sound-permeable membrane 1 is welded to the case 120 by a welding device having a fixing base 101, an elastic body 109, a welding horn 104, a heater 105, a temperature controller 108, an air lifter 106, and an air compressor 107.
  • the A recess for fixing the upper case 120a is provided in the center of the fixing base 101, and an elastic body 109 is disposed on the bottom surface of the recess.
  • An annular convex portion is formed at the tip of the welding horn 104, and this convex surface is a heat welding surface.
  • the upper part of the welding horn 104 is fitted in the heater 105, and a temperature controller 108 is connected to the heater 105.
  • An air lifter 106 is attached to the welding horn fitted in the heater 105.
  • the air lifter 106 is connected to an air compressor 107, and the welding horn 104 is moved up and down using compressed air.
  • the welding of the sound-permeable membrane 1 to the case 120 using the above welding apparatus is performed, for example, as follows. First, the elastic body 109 is disposed on the bottom surface of the concave portion of the fixing base 101, and the upper case 120a is fitted and fixed thereon so that the surface having the sound passage opening 122 is in contact with the elastic body 109. Next, the sound-permeable membrane 1 is placed on the sound-permeable opening 122 of the fixed upper case 120a so that the support member 12 contacts the upper case 120a. Further, the welding horn 104 is heated by the heater 105 while the heating temperature is adjusted by the temperature controller 108. The heating temperature is appropriately determined depending on the material of the support member 12 or the material of the upper case 120a.
  • the heating temperature is, for example, 120 to 200 ° C.
  • the welding horn 104 is lowered by the air lifter 106 and the convex surface of the annular convex portion which is the heat welding surface is pressed against the peripheral portion of the sound film 1, and is heated and pressurized to be connected to the peripheral portion of the sound conductive film 1.
  • the outer peripheral edge of the opening 122 is welded.
  • the welding horn 104 is raised by the air lifter 106. In this way, the sound transmission structure 100 can be obtained by assembling the upper case 120a with the sound transmission film 1 welded to the lower case 120b.
  • the waterproof case includes the above sound-permeable membrane 1 and the case 300.
  • the case 300 includes a frame 310 and an elastic transparent film 330.
  • the frame 310 has an upper frame 310a and a lower frame 310b.
  • the upper frame 310a has a thin plate-like structure with a rectangular outline and a rectangular opening formed in the center.
  • the upper frame 310a includes a sound passage opening 322a, a sound passage opening 322b, and an operation opening 311.
  • the lower frame 310b has a bottomed box shape with an upper opening, and has a sound passage opening 322c on the bottom surface.
  • the elastic transparent film 330 is attached to the upper frame 310 a so as to close the operation opening 311.
  • the elastic transparent film 330 is, for example, a polyurethane sheet, a silicone rubber sheet, a styrene elastomer sheet, or a polyisoprene sheet.
  • the sound-permeable membrane 1 is joined to the upper frame 310a via a double-sided tape 306 so as to close the sound-permeable opening 322b.
  • the sound-permeable membrane 1 is joined to the upper frame 310a via a double-sided tape 306 so as to close the sound-permeable opening 322a.
  • the sound-permeable membrane 1 is joined to the lower frame 310b via the double-sided tape 306 so as to close the sound-permeable opening 322c.
  • the inside of the case 300 becomes waterproof.
  • the electronic device 500 such as a mobile phone is disposed between the upper frame 310a and the lower frame 310b, and the electronic device 500 is accommodated inside the case 300, thereby waterproofing.
  • the electronic device 500 can be used in an environment that requires the
  • the sound passage opening 322a is located in an area corresponding to the sound passage opening 522a for the speaker of the electronic device 500.
  • the sound passage opening 322 b is located in a region corresponding to the microphone sound passage 522 b of the electronic device 500.
  • the sound passage opening 322c is located in a region corresponding to the sound passage opening 522c for the speaker of the electronic device 500. Therefore, sound is transmitted between the speaker or microphone of the electronic device 500 and the outside of the case 300 in a state where the electronic device 500 is accommodated in the case 300. Therefore, the user can use the speaker or the microphone of the electronic device 500 in a state where the electronic device 500 is accommodated in the case 300.
  • the elastic transparent film 330 is in contact with the electronic device 500 so as to cover the operation keys 510 and the display 530 of the electronic device 500 in a state where the electronic device 500 is accommodated in the case 300.
  • the user can operate the operation key 510 through the elastic transparent film 330 and can visually recognize the display 530 through the elastic film 330.
  • the display 530 is a touch panel display, the user can operate the display 530 via the elastic transparent film 330. For this reason, the user can operate the electronic device 500 in a state where the electronic device 500 is accommodated in the case 300.
  • Air permeability The air permeability of the resin porous membrane or the sound-permeable membrane was evaluated based on the method B (Gurley method) of the air permeability measurement method defined in JIS (Japanese Industrial Standard) L 1096.
  • the water pressure resistance of the porous resin membrane or the sound-permeable membrane was measured using a water resistance tester (high water pressure method) described in JIS L 1092: 2009. However, since the resin porous membrane is remarkably deformed in the area of the test piece shown in this regulation, the resin porous membrane is provided by providing a stainless mesh (opening diameter: 2 mm) on the opposite side of the pressure surface of the resin porous membrane. The water pressure resistance of the porous resin membrane was measured in a state where deformation of the resin was suppressed to some extent.
  • the peripheral portion of the sound-permeable membrane 1 was reinforced with a ring-shaped reinforcing member 66 made of polyethylene terephthalate (PET).
  • the acoustic characteristics of the produced sound-permeable membrane were evaluated as follows. First, as shown in FIG. 9, a polystyrene simulated case 20 (outer dimensions 60 mm ⁇ 50 mm ⁇ 28 mm) imitating the case of a mobile phone was prepared. The simulated housing 20 is provided with one speaker attachment hole 22 having a diameter of 2 mm and one conduction hole 24 of the speaker cable 42, and no other openings were formed. Next, as shown in FIG. 9, a speaker 40 (SCG-16A, manufactured by Star Seimitsu Co., Ltd.) is attached to a urethane sponge filler 30 in which a sound passage hole 32 having a diameter of 5 mm is formed. Enclosed inside. The speaker cable 42 was led out of the simulated housing 20 from the conduction hole 24. Thereafter, the conduction hole 24 was closed with putty.
  • SCG-16A manufactured by Star Seimitsu Co., Ltd.
  • the sound-permeable membrane 1 according to each example or comparative example, a PET film 5 having a thickness of 0.1 mm, a PET support double-sided tape 6 (Nitto Denko Corporation No. 5603, thickness) : 0.03 mm) and a polyethylene-based foam support material double-sided tape 7 (Nitto Denko Corporation No. 57120B, thickness: 0.20 mm), an evaluation sample punched into an inner diameter of 2.5 mm and an outer diameter of 5.8 mm 10 was produced. Then, this evaluation sample 10 was attached to the outside of the speaker mounting hole 22 of the simulated housing 20.
  • the sound-permeable membrane 1 covers the entire speaker mounting hole 22 and does not cause a gap between the double-sided tape 7 and the simulated housing 20 and between the sound-permeable membrane 1 and the double-sided tape 7. Was affixed to the simulated housing 20.
  • a microphone 50 (Knowles Acoustic, Spm0405Hd4H-W8) is installed above the sound-permeable membrane 1 so as to cover the sound-permeable membrane 1, and the microphone 50 is connected to an acoustic evaluation device (B & K, Multi-analyzer System 3560). -B-030). The distance between the speaker 40 and the microphone 50 was 21 mm.
  • SSR analysis test signal: 20 Hz to 10 kHz, sweep
  • the sound pressure level of the blank measured with the through-hole having a diameter of 2.5 mm formed by breaking the sound-permeable membrane 1 was -21 dB at 1000 Hz.
  • the insertion loss is automatically obtained from the test signal input to the speaker 40 from the acoustic evaluation device and the signal received by the microphone 50, and the sound-permeable membrane 1 is pasted from the blank sound pressure level. Obtained by subtracting the sound pressure level measured in. It can be determined that the smaller the insertion loss is, the more the volume output from the speaker 40 is maintained.
  • the sound-permeable membrane according to the embodiment covers the through hole in the case made of polybutylene terephthalate using the welding apparatus shown in FIG. 4B. It was confirmed whether or not welding was possible.
  • the sound-permeable membrane was disposed so that the support material (nonwoven fabric) of the sound-permeable membrane was in contact with the case.
  • Example 1 100 parts by weight of PTFE fine powder (Daikin Kogyo Co., Ltd., F-104) and 20 parts by weight of molding aid n-dodecane (Japan Energy Co., Ltd.) are uniformly mixed, and the resulting mixture is compressed by a cylinder. After that, ram extrusion was performed to obtain a sheet-like mixture. Next, the obtained sheet-like mixture was rolled to a thickness of 0.16 mm through a pair of metal rolls, and the molding aid was dried and removed by heating at 150 ° C. to obtain a PTFE sheet compact.
  • PTFE fine powder Daikin Kogyo Co., Ltd., F-104
  • molding aid n-dodecane Japan Energy Co., Ltd.
  • the obtained sheet compact was stretched in the longitudinal direction (rolling direction) at a stretching temperature of 260 ° C. and a stretching ratio of 10 times to obtain a PTFE porous membrane.
  • a black dye manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd., SP BLACK 91-L, ethanol dilution solution 25% by weight
  • 80 parts by weight of ethanol (purity 95%) as a solvent for the dye
  • these were heated to 100 ° C. to dry-remove the solvent, and a black PTFE porous membrane was obtained.
  • the oil repellent treatment liquid was prepared as follows. 100 g of a compound having a linear fluoroalkyl group represented by the following (formula 1), 0.1 g of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and 300 g of a solvent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., FS thinner) are introduced into a nitrogen introduction tube.
  • the PTFE porous membrane subjected to the liquid repellent treatment is stretched in the width direction at a stretching temperature of 150 ° C. and a stretching ratio of 10 times, and the whole is further fired at 360 ° C. which is a temperature exceeding the melting point of PTFE (327 ° C.).
  • a resin porous membrane (PTFE porous membrane) according to Example 1 was obtained.
  • the obtained porous resin membrane had an average pore size of 0.5 ⁇ m, an areal density of 5 g / m 2 , an air permeability of 1.0 sec / 100 mL, and a water pressure resistance of 80 kPa.
  • the obtained porous resin membrane and a nonwoven fabric made of ethylene vinyl acetate (EVA) resin (ethylene vinyl acetate elastomer) (fiber diameter 10-15 ⁇ m, surface density 5 g / m 2 ) are laminated by heating press.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the lamination process was implemented by pressurizing for 2 seconds on the conditions of heating temperature 200 degreeC and 0.5 Mpa.
  • the nonwoven fabric made of EVA resin is obtained by applying EVA resin heated and melted at 200 ° C. onto a PET release film having a thickness of 0.075 mm at a pressure of 5 kg / cm 2. It was.
  • the sound-permeable membrane thus obtained exhibited characteristics such as areal density of 10 g / cm 2 , air permeability of 2.0 seconds / 100 mL, water pressure resistance of 110 kPa, and liquid repellency “Yes”.
  • Example 2 A sound-permeable membrane according to Example 2 in the same manner as in Example 1 except that a nonwoven fabric made of EVA resin (ethylene vinyl acetate elastomer) having an areal density of 10 g / cm 2 and a fiber diameter of 10 to 15 ⁇ m was used. Got.
  • EVA resin ethylene vinyl acetate elastomer
  • Example 3 A sound-permeable membrane according to Example 3 in the same manner as in Example 1 except that a nonwoven fabric made of EVA resin (ethylene vinyl acetate elastomer) having an areal density of 15 g / cm 2 and a fiber diameter of 10 to 15 ⁇ m was used. Got.
  • EVA resin ethylene vinyl acetate elastomer
  • Example 4 Except for using a nonwoven fabric made of polyurethane resin (polyurethane elastomer) with a surface density of 25 g / cm 2 and a fiber diameter of 25 to 30 ⁇ m (KB Selen Co., Espancione FF), the same as in Example 1 Thus, a sound-permeable membrane according to Example 4 was obtained.
  • polyurethane resin polyurethane elastomer
  • KB Selen Co., Espancione FF KB Selen Co., Espancione FF
  • Example 5 The same procedure as in Example 1 was performed except that a non-woven fabric made of polyamide-based elastomer resin (Idemitsu Unitech Co., Ltd., Straflex P PN5065R) having an areal density of 40 g / cm 2 and a fiber diameter of 18 to 25 ⁇ m was used. A sound-permeable membrane according to Example 5 was obtained.
  • polyamide-based elastomer resin Idemitsu Unitech Co., Ltd., Straflex P PN5065R
  • a sound-permeable membrane according to Example 5 was obtained.
  • non-woven fabric manufactured by Hirose Paper Co., Ltd., HOP6
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • the laminating temperature was a temperature suitable for the material of each nonwoven fabric, and the heating time and the pressurizing pressure were the same as in Example 1.
  • thermosetting silicone resin (Toray Dow Corning) diluted with toluene was cast on a silicone release treatment separator (MRS50, manufactured by Mitsubishi Plastics), and a thin film was formed using an applicator. .
  • This silicone resin thin film was laminated with a resin porous membrane produced in the same manner as in Example 1, and dried by heating to obtain a laminate of a silicone resin sheet and a resin porous membrane (PTFE porous membrane). In this way, a sound-permeable membrane according to Comparative Example 3 was obtained.
  • Table 1 shows the characteristics of the sound-permeable membrane according to each example and each comparative example.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the sound frequency and insertion loss for Examples 1 to 5
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the sound frequency and insertion loss for Comparative Examples 1 to 3.
  • the insertion loss of the 3000 Hz sound of the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 5 was all 5 dB or less. Further, the ratio of the loss loss of 3000 Hz sound to the insertion loss of 1000 Hz sound of the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 5 was 1.00 to 1.32. In other words, the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 5 showed the same level of insertion loss for both the 1000 Hz sound and the 3000 Hz sound. Further, in the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 5, the difference between the maximum value and the minimum value of the insertion loss with respect to the sound of 100 Hz to 4000 Hz was 1.92 to 4.11 dB. For this reason, it was suggested that the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 5 exhibit acoustic characteristics with little variation in insertion loss with respect to sounds whose frequency range is 100 Hz to 4000 Hz.
  • the recovery rate R of the sound-permeable membrane according to Examples 1 to 5 was 91.8% to 98.4%. Therefore, it was suggested that the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 5 can be used even when subjected to repeated water pressure because deformation due to water pressure is easily recovered.
  • the recovery rate R of the sound-permeable membranes according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was low, and it was shown that the sound-permeable membranes according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are difficult to recover deformation due to water pressure.
  • the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 3 and Example 5 were able to be welded to a polybutyl terephthalate case at 200 ° C. for 3 seconds.
  • the sound-permeable membrane according to Example 4 was able to be welded to the case made of polybutyl terephthalate under the condition of 120 ° C. for 3 seconds. It was shown that the sound-permeable membranes according to Examples 1 to 5 can be welded to the case in a state where the nonwoven fabric as a support material is in contact with the case. For this reason, when attaching a sound-permeable film to a case, it is not necessary to use a double-sided tape, an adhesive agent, etc.

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Abstract

 本発明の通音構造(100)は、音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜(1)であって、エラストマーを含む不織布である支持材(12)と、支持材(12)に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜(11)とを有する通音膜(1)と、通音開口(122)を有するケース(120)と、を備える。通音膜(1)は、支持材(12)がケース(120)に溶着されていることによって通音開口(122)を塞いでいる。

Description

通音構造、通音膜、及び防水ケース
 本発明は、通音膜、通音膜を備えた通音構造、及び通音膜を備えた防水ケースに関する。
 近年、携帯電話、ノートパソコン、電子手帳、デジタルカメラ、又はゲーム機器等の電子機器が音声機能を備えることが一般的である。音声機能を備えた電子機器の筐体の内部には、スピーカー、ブザー等の発音部、又はマイクロフォン等の受音部等が配置されており、電子機器の筐体の発音部又は受音部に対応する位置に開口が設けられている。この開口を通して音声が伝わる。また、電子機器の筐体の内部に水滴等の異物が進入することを阻止するため、音の通過を許容しつつ異物の通過を阻止する通音膜が、その開口を塞ぐように配置されている。
 通音膜としては、ポリテトラフルオロエチレン(以下、「PTFE」ということがある)フィルム又は超高分子ポリエチレンフィルムを多孔化したプラスチック多孔質膜が知られている(特許文献1参照)。
 特許文献1には、切断、打ち抜き、ケースへの接着等の通音膜の二次加工の容易性を考慮して、プラスチック多孔質膜に支持体が接着された通音膜が提案されている。支持体としては、ネット、不織布、及び織布が例示されている。また、特許文献1には、通音膜の通音性が低下しないように、プラスチック多孔質膜に支持体が接着され、面密度が所定の範囲である通音膜が提案されている。
 特許文献2には、プラスチック膜と支持体とからなる積層物である防水通音膜が提案されている。支持体としては、ネット、フォームラバー、スポンジシート等の多孔体、不織布、及び織布が例示されている。
 特許文献3には、接着層を介して筐体の通音孔を覆うように装着された防水フィルター(防水通音膜)を有する音響部品が提案されている。
特開2003-53872号公報 特開2004-83811号公報 特開2010-4397号公報
 上記のいずれの特許文献においても、支持体として不織布を用いた通音膜の音響特性に関する具体的な検討はなされていない。特に、高周波領域(例えば、3000Hz)における音響特性については何ら検討されていない。
 本発明は、支持体として不織布を用いつつ高周波領域において良好な音響特性を示す通音膜を備えた通音構造又は防水ケースを提供することを目的とする。また、音響特性に加え、撥液性又は耐久性に優れた通音膜を提供することを目的とする。
 本発明は、
 音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、エラストマーを含む不織布である支持材と、前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを有する通音膜と、
 通音開口を有するケースと、を備え、
 前記通音膜は、前記支持材が前記ケースに溶着されていることによって前記通音開口を塞いでいる、通音構造を提供する。
 また、本発明は、
 音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、
 エラストマーを含む不織布である支持材と、
 前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを備え、
 前記支持材の表面が撥液剤で被覆されている、通音膜を提供する。
 また、本発明は、
 音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、
 エラストマーを含む不織布である支持材と、
 前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを備え、
 貫通孔を有する板材の当該貫通孔を塞ぐように前記通音膜の周縁部を前記板材に接合した状態で前記板材に接合された側から前記通音膜に50kPaの水圧をかけ続けて60分経過した時点での前記周縁部を含む平面からの前記通音膜の最大変位量をH1、その後大気圧状態で静置して360分経過した時点での前記周縁部を含む平面からの前記通音膜の最大変位量をH2としたとき、次式で定義される回復率Rが80%以上である通音膜を提供する。
回復率R=(1-(H2/H1))×100
 また、本発明は、
 音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、エラストマーを含む不織布である支持材と、前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを有する通音膜と、
 通音開口及び操作開口を有するフレームと、前記操作開口を塞ぐように前記フレームに取り付けられた弾性透明フィルムと、を含むケースとを備え、
 前記通音膜は、前記通音開口を塞ぐように前記ケースに取り付けられている防水ケースを提供する。
 エラストマーを含む不織布を支持材として用いた通音膜は、その他の不織布を支持材として用いた通音膜と比較して、3000Hzの音に対する挿入損失を低減できる。このため、高周波領域において良好な音響特性を示す通音膜を備えた通音構造及び防水ケースを提供できる。本発明の通音構造は、支持材がケースに溶着されていることによって通音開口が塞がれているので、通音膜とケースとの間に接着層を設ける必要がない。本発明の防水ケースによれば、防水ケースの内部に携帯電話等の電子機器を収容することによって防水が要求されるような環境で電子機器を使用することができる。また、操作開口を塞ぐようにフレームに取り付けられた弾性透明フィルムを介して電子機器を操作することができる。本発明の一態様の通音膜は、支持材の表面が撥液剤で被覆されているので撥液性に優れる。また、本発明の別の態様の通音膜は水圧によって変形しても、その後水圧から解放されるとその通音膜の変形が解消しやすい。このため、通音膜に水圧が繰り返しかかっても通音膜を続けて使用でき耐久性に優れる。
本発明の通音膜の一の実施形態を示す断面図 本発明の通音膜の他の実施形態を示す断面図 本発明の通音部材の実施形態の一例を示す斜視図 本発明の通音構造を示す断面図 通音膜の溶着方法を示す模式図 本発明の防水ケースの正面図 図5Aに示す防水ケースの背面図 図5AのA-A線に沿った断面図 図5BのB-B線に沿った断面図 防水ケース及び電子機器の配置を示す上方斜視図 防水ケース及び電子機器の配置を示す下方斜視図 通音膜の最大変位量H1を模式的に説明する断面図 通音膜の最大変位量H2を模式的に説明する断面図 通音膜の音響特性の測定手順を示す工程図 音響特性の測定における通音膜の配置を説明する断面図 実施例に係る通音膜の音響特性を示すグラフ 比較例に係る通音膜の音響特性を示すグラフ
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
 図1に示すように、本実施形態の通音膜1は、支持材12とPTFEを主成分とする樹脂多孔質膜11とを備えている。本明細書で「主成分」とは、質量比で最も多く含まれている成分をいう。樹脂多孔質膜11は、支持材12に積層されている。支持材12は、エラストマーを含む不織布で構成されている。通音膜1は、樹脂多孔質膜11が有する多孔質構造によって、水又は粉塵等の異物が通過することを阻止し、気体を透過させる特性を有する。また、通音膜1は、音の通過を許容する。このため、通音膜1は、例えば発音部又は受音部を備えた電子機器において、その発音部又は受音部に対応する筐体の開口に配置され、その開口における通音性、防水性、及び防塵性を確保するために好適に用いられる。
 樹脂多孔質膜11は、例えば、PTFEファインパウダーと成形助剤との混練物を押出し成形及び圧延によりシート状にし、成形助剤を除去して成形体のシート体を得た後、このシート体をさらに延伸することによって、作製することができる。このようにして作製した樹脂多孔質膜11は、無数に形成されたPTFEの微細な繊維(フィブリル)同士の間の空隙を細孔とする多孔質構造を有する。樹脂多孔質膜11の多孔質構造の平均孔径及び空孔率は、シートの延伸条件を変更することによって、調整することができる。
 樹脂多孔質膜11の平均孔径は、防水性又は防塵性と通音性との両立を図る観点から、好ましくは1μm以下であり、より好ましくは0.7μm以下であり、さらに好ましくは0.5μm以下である。樹脂多孔質膜11の平均孔径の下限値は特に限定されないが、例えば0.1μmである。ここで、樹脂多孔質膜11の「平均孔径」は、ASTM(米国試験材料協会)F316-86の規定に準拠して測定でき、例えばこの規定に準拠した自動測定が可能な市販の測定装置(Porous Material社製のPerm-Porometer等)を用いて測定できる。
 通音性の観点から、樹脂多孔質膜11の面密度は、好ましくは2~10g/mであり、より好ましくは2~8g/mであり、さらに好ましくは2~5g/mである。
 樹脂多孔質膜11は、着色処理が施されていてもよい。樹脂多孔質膜11の主成分はPTFEであるので、樹脂多孔質膜11の本来の色は白色である。従って、樹脂多孔質膜11が筐体の開口を塞ぐように配置された場合、樹脂多孔質膜11が目立ちやすい。そこで、その筐体の色に応じて樹脂多孔質膜11に着色処理が施されていることにより、筐体に配置された場合に目立ちにくい樹脂多孔質膜11を実現することができる。樹脂多孔質膜11は、例えば黒色に着色されている。
 樹脂多孔質膜11は、撥液処理されていてもよい。この場合、撥水性能又は撥油性能が優れた多孔質膜を実現できる。このような多孔質膜は、防水性を有する通音膜等の用途に好適である。撥液処理は、公知の方法によって実現することができる。撥液処理に用いる撥液剤は特に限定されず、典型的にはパーフルオロアルキル基を有する高分子を含む材料である。
 支持材12は、樹脂多孔質膜11の振動による通音メカニズムを妨げない程度に柔軟性を示せばよく、支持材12のエラストマーは、熱可塑性エラストマーであることが望ましい。この熱可塑性エラストマーは、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー(SBC)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー(TPVC)、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、エステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)、又はアミド系熱可塑性エラストマー(TPAE)等である。具体的には、スチレン・ブタジエン・スチレンブロックコポリマー(SBS)、スチレン・イソプレン・スチレンブロックコポリマー(SIS)、エチレン酢酸ビニルエラストマー(EVA)、ポリアミドエラストマー、又はポリウレタンエラストマー等を挙げることができる。支持材12は、エラストマーからなる不織布で構成されていてもよい。支持材12のエラストマーは、エチレン酢酸ビニルエラストマー、ポリウレタンエラストマー及びポリアミドエラストマーから選ばれる少なくとも1つを含むとよい。
 支持材12は例えば以下に示す方法で作製できる。離型フィルム上に加熱溶融したエラストマー材料を繊維状に塗布して不織布を形成する。離型フィルムは、エラストマー材料を塗布するための平坦な表面を提供する。離型フィルムは、特に限定されないが、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムを用いるとよい。例えば、EVA樹脂は、高温(170℃~200℃)、高圧(2~5kg/cm)で離型フィルムに吹き付けることによって塗布される。このようにエラストマー材料を塗布すれば、離型フィルム上に厚さが均一な不織布を容易に形成することができる。この不織布を離型フィルムから剥離することによって、支持材12を得ることができる。
 支持材12は撥液処理されていてもよい。すなわち、支持材12の表面は撥液剤で被覆されていてもよい。これにより、支持材12が外部に露出するように通音膜1が配置されても、水分又は油分が通音膜に付着することを抑制できる。
 撥液剤は特に限定されないが、撥液剤は、例えば-R10CH又は-R13により示される直鎖状フッ素含有炭化水素基を含んでいる。R及びRはそれぞれ独立して炭素数が1~12のアルキレン基又はフェニレン基である。この直鎖状フッ素含有炭化水素基として、例えば、CH=CRCOOR10CH、又は、CH=CRCOOR13により示される化合物を単量体の少なくとも一部とする重合体を挙げることができる。R及びRは上述の通りであり、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。高い撥液性が要求される場合、直鎖状フッ素含有炭化水素は、CH=CRCOOR10CH、又は、CH=C(CH)COOR13により示される化合物を単量体の少なくとも一部とする重合体であることが望ましい。
 上記の重合体は、上記の単量体のみを重合させたものであってもよいが、上記の単量体と別の単量体とを共重合させたものであってもよい。共重合させる単量体としては、各種(メタ)アクリル系単量体を挙げることができるが、これに限らず、テトラフルオロエチレン等のエチレン性不飽和結合を有する各種の単量体を用いてもよい。ただし、共重合体とする場合には、撥液性の付与に支障が生じないように、全単量体に占める上記の単量体の比率を60モル%以上、特に90モル%以上とすることが望ましい。上記の単量体の重合方法は、アクリル系モノマーの重合方法として公知の方法に従えばよく、溶液重合又は乳化重合により実施できる。上記の重合体の平均分子量は、特に制限されないが、数平均分子量により表示して、例えば1000~50000程度である。
 支持材12の表面を撥液剤によって被覆する方法としては、撥液剤を溶剤に溶解した溶液に支持材12を浸す方法、上記溶液を支持材12に塗布し又は噴霧する方法を挙げることができる。
 通音膜1は、上記の様にして得られた支持材12及び樹脂多孔質膜11を例えば加熱プレスを用いて積層することによって、得ることができる。また、撥液処理が施されていない樹脂多孔質膜11と撥液処理が施されていない支持材12とを積層して得られた通音膜1を、支持材12の撥液剤として例示した撥液剤を含む溶液に浸すことによって、樹脂多孔質膜11及び支持材12に撥液処理を施してもよい。これにより、支持材12の表面を撥液剤で被覆できる。通音性の観点から、通音膜1の面密度は、好ましくは5~50g/mであり、より好ましくは5~30g/mであり、さらに好ましくは5~15g/mである。
 通音膜1は、挿入損失に関し、3000Hzの音に対する挿入損失が5dB以下という音響特性を示す。このため、通音膜1は、不織布を含む支持材12に樹脂多孔質膜11を積層している構造であるにもかかわらず、比較的高い周波数領域において挿入損失の低い良好な音響特性を示す。ここで、挿入損失は、音が伝わる経路に通音膜1が存在する場合の音圧レベルと音が伝わる経路に通音膜1が存在しない場合の音圧レベルとの差分である。また、通音膜1は、1000Hzの音の損入損失に対する3000Hzの音の挿入損失の比が1.0~2.0である音響特性を示す。このため、通音膜1は、1000Hzの音及び3000Hzの音の双方に対して、同程度の挿入損失を示すことができる。通音膜1が示す1000Hzの音の損入損失に対する3000Hzの音の挿入損失の比は、好ましくは1.0~1.5であり、より好ましくは1.0~1.2である。さらに、通音膜1は、100Hz~4000Hzの音に対する挿入損失の最大値と最小値の差が5dB以下という音響特性を示す。このため、通音膜1は、周波数領域が100Hz~4000Hzである音に対して、挿入損失のばらつきが少ない音響特性を示すことができる。
 通音膜1の、次式で定義される回復率Rは80%以上であることが望ましい。
 回復率R=(1-(H2/H1))×100
 H1は、貫通孔を有する板材の当該貫通孔を塞ぐように通音膜1の周縁部を板材に接合した状態で板材に接合された側から通音膜1に50kPaの水圧をかけ続けて60分経過した時点での通音膜1の周縁部を含む平面からの最大変位量である。また、H2は、その後で大気圧状態で静置して360分経過した時点での通音膜1の周縁部を含む平面からの最大変位量である。回復率Rは、水圧を受けて変形した通音膜1の形状の回復しやすさを示す。通音膜1は回復率Rが80%以上であるので、水圧を受けても形状が回復しやすい。このため、通音膜1は、水圧を繰り返し受けても使用できるので耐久性に優れる。通音膜1の回復率Rは90%以上であることが望ましい。
 図2に示すように、通音膜1の樹脂多孔質膜11は、例えば2つの樹脂多孔質膜が積層された積層構造を有していてもよい。樹脂多孔質膜11は、第1樹脂多孔質膜11Aと第2樹脂多孔質膜11Bとの積層構造を有している。また、第1樹脂多孔質膜11A及び第2樹脂多孔質膜11Bのそれぞれは、上記で説明したとおり、無数に形成されたPTFEの微細な繊維(フィブリル)同士の間の空隙を細孔とする多孔質構造を有する。第1樹脂多孔質膜11A又は第2樹脂多孔質膜11Bは、任意の色に着色処理されていてもよく、着色処理が施されていなくてもよい。
 通音膜1の一方の主面を形成している第1樹脂多孔質膜11Aは、例えば黒色に着色されているとよい。この場合、第1樹脂多孔質膜11Aが筐体の外部に面するように通音膜1を電子機器の筐体の開口に配置すれば、通音膜1が目立ちにくい。通音膜1は、3層以上の樹脂多孔質膜が積層された積層構造を有していてもよい。この場合に、通音膜1の一方の主面を形成している樹脂多孔質膜が筐体の色(例えば黒色)に応じて着色されているとよい。また、第1樹脂多孔質膜11A又は第2樹脂多孔質膜11Bは、撥液処理が施されていてもよい。
 第1樹脂多孔質膜11A及び第2樹脂多孔質膜11Bのそれぞれの平均孔径は、樹脂多孔質膜11の平均孔径として上述した範囲であるとよい。また、第1樹脂多孔質膜11A及び第2樹脂多孔質膜11Bのそれぞれの平均孔径は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、通音性を確保する観点から、複数の樹脂多孔質膜が積層されることによって構成された樹脂多孔質膜11の面密度は、好ましくは2~10g/cmであり、より好ましくは2~8g/cmであり、さらに好ましくは2~5g/cmである。
 樹脂多孔質膜11は、図1に示すように単層構造であってもよい。この態様によれば、通音膜1の面密度を低く抑えることができる。このため、音響透過損失が小さくなるので、通音膜1の通音性がより良好となる。
 図3に示すように、通音膜1の周縁部にリング状の補強部材14を取り付けることによって、通音部材3を構成してもよい。この態様によれば、通音膜1を補強することができ、通音部材3の取扱いが容易になる。また、補強部材14が筐体への取付けしろとなるので、通音膜1の筐体への取付け作業が向上する。補強部材14の形状は、通音膜1を支持できる限り特に限定されない。補強部材14の材質は特に限定されず、樹脂、金属、又はこれらの複合材料を用いることができる。通音膜1と補強部材14との接合方法は特に限定されず、例えば、加熱溶着、超音波溶着、接着剤による接着及び両面テープによる接着等を採用することができる。
 本実施形態に係る電子機器は、発音部又は受音部を備えている。発音部としてスピーカー又はブザー等を挙げることができる。また、受音部としてはマイクロフォン等を挙げることができる。電子機器は、この発音部又は受音部に対応するように開口が形成された筐体を有する。この発音部又は受音部に対応する開口を塞ぐように、上記の通音膜が配置されることによって、本実施形態の電子機器が構成されている。
 次に、本発明の通音構造100について説明する。図4Aに示すように、通音構造100は、上記の通音膜1と、ケース120とを備えている。ケース120は通音開口122を有する。通音膜1は、支持材12がケースに溶着されていることによって通音開口122を塞いでいる。ケース120は、上ケース120a及び下ケース120bを含んでいる。上ケース120aが下ケース120bに組み付けられていることによって、ケース120が形成されている。通音開口122は、上ケース120aに形成されている。
 図4Bに示すように、固定台101、弾性体109、溶着ホーン104、ヒータ105、温度調節器108、エアリフタ106、及びエアコンプレッサ107を有する溶着装置によって、通音膜1がケース120に溶着される。固定台101の中央には、上ケース120aを固定するための凹部が設けられ、凹部の底面には弾性体109が配置されている。溶着ホーン104の先端部には環状の凸部が形成され、この凸面が熱溶着面である。溶着ホーン104の上部は、ヒータ105内に嵌入されており、ヒータ105には温度調節器108が連結されている。また、ヒータ105に嵌入された溶着ホーンにはエアリフタ106が取り付けられている。エアリフタ106はエアコンプレッサ107に連結され、圧縮空気を用いて溶着ホーン104が昇降する。
 上記の溶着装置を用いた通音膜1のケース120への溶着は、例えば次のようにして実施される。まず、固定台101の凹部の底面に弾性体109を配置し、この上に、通音開口122を有する面が弾性体109と接触するように上ケース120aを嵌め入れて固定する。次に、支持材12が上ケース120aに接触するように、固定された上ケース120aの通音開口122の上に通音膜1を載せる。また、温度調節器108で加熱温度を調節しながら、ヒータ105で溶着ホーン104を加熱する。加熱温度は、支持材12の材料又は上ケース120aの材料によって適宜決定される。加熱温度は、例えば、120~200℃である。この状態で、エアリフタ106により溶着ホーン104を下降させて熱溶着面である環状凸部の凸面を通音膜1の周縁部に圧接し、加熱加圧して通音膜1の周縁部と通音開口122の外周縁部とを溶着させる。溶着終了後は、エアリフタ106により、溶着ホーン104を上昇させる。このようにして、通音膜1が溶着された上ケース120aを下ケース120bに組み付けることによって、通音構造100を得ることができる。
 通音開口122を塞ぐように通音膜1をケース120に溶着できるのであれば、上記の熱溶着に代えて、レーザー溶着を用いてもよい。
 次に、本発明の防水ケースについて説明する。図5A及び図5Bに示すように、防水ケースは、上記の通音膜1と、ケース300とを備えている。ケース300は、フレーム310と、弾性透明フィルム330とを含んでいる。フレーム310は、上フレーム310a及び下フレーム310bを有している。上フレーム310aは、輪郭が矩形で中央に矩形の開口が形成された薄板状の構造を有している。上フレーム310aは、通音開口322a、通音開口322b、及び操作開口311を有する。下フレーム310bは、上方が開口した有底箱体形状であり、底面に通音開口322cを有する。弾性透明フィルム330は、操作開口311を塞ぐように上フレーム310aに取り付けられている。弾性透明フィルム330は、例えば、ポリウレタンシート、シリコーンゴムシート、スチレン系エラストマーシート、又はポリイソプレンシートである。また、図6Aに示すように、通音膜1は、通音開口322bを塞ぐように両面テープ306を介して上フレーム310aに接合されている。また、通音膜1は、同様に、通音開口322aを塞ぐように両面テープ306を介して上フレーム310aに接合されている。図6Bに示すように、通音膜1は、通音開口322cを塞ぐように両面テープ306を介して下フレーム310bに接合されている。
 下フレーム310bの開口を上フレーム310aで覆うように、上フレーム310aと下フレーム310bとを組み付けることによって、ケース300の内部は防水された状態になる。このため、図7A又は図7Bに示すように、上フレーム310aと下フレーム310bとの間に携帯電話等の電子機器500を配置してケース300の内部に電子機器500を収容することによって、防水が要求される環境で電子機器500を使用できる。
 ケース300の内部に電子機器500を収容した状態で、通音開口322aは、電子機器500のスピーカー用の通音口522aに対応した領域に位置する。また、ケース300の内部に電子機器500を収容した状態で、通音開口322bは、電子機器500のマイクロフォン用の通音口522bに対応した領域に位置する。また、ケース300の内部に電子機器500を収容した状態で、通音開口322cは、電子機器500のスピーカー用の通音口522cに対応した領域に位置する。このため、ケース300の内部に電子機器500を収容した状態で、電子機器500のスピーカー又はマイクロフォンとケース300の外部との間で音が伝わる。従って、ケース300の内部に電子機器500を収容した状態で、ユーザーは電子機器500のスピーカー又はマイクロフォンを利用できる。
 ケース300の内部に電子機器500を収容した状態で、弾性透明フィルム330は、電子機器500の操作キー510及びディスプレイ530を覆うように電子機器500に接している。ユーザーは、弾性透明フィルム330を介して操作キー510を操作でき、弾性フィルム330を通してディスプレイ530を視認できる。また、ディスプレイ530がタッチパネル式のディスプレイである場合、ユーザーは、弾性透明フィルム330を介してディスプレイ530を操作できる。このため、ケース300の内部に電子機器500を収容した状態で、ユーザーは、電子機器500を操作できる。
 実施例により、本発明を詳細に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明の一例を示すものであり、本発明は以下の実施例に限定されない。まず、実施例及び比較例に係る樹脂多孔質膜又は通音膜の評価方法を説明する。
 <通気度>
 樹脂多孔質膜又は通音膜の通気度をJIS(日本工業規格) L 1096に規定されている通気性測定法のB法(ガーレー法)に準拠して評価した。
 <耐水圧>
 樹脂多孔質膜又は通音膜の耐水圧を、JIS L 1092:2009に記載されている耐水度試験機(高水圧法)を用いて測定した。ただし、この規定に示された試験片の面積では樹脂多孔質膜が著しく変形するので、ステンレスメッシュ(開口径:2mm)を樹脂多孔質膜の加圧面の反対側に設けることによって樹脂多孔質膜の変形をある程度抑制した状態で、樹脂多孔質膜の耐水圧を測定した。
 <50kPa耐水圧時の変位量>
 図8Aに示すように、径が2.5mmの貫通孔62が形成された板材60の貫通孔62を塞ぐように通音膜1の周縁部を両面テープ67(日東電工社製、型番No.5620A)によって板材60に接合してJIS L 1092:2009に記載されている耐水度試験機(高水圧法)を用いて、板材60に接合された側から通音膜1に対して水圧WPをかけた。この水圧WPが50kPaに達してから50kPaの水圧WPをかけ続けて60分経過した時点での通音膜1の周縁部を含む平面BFからの通音膜1の変位量を通音膜1の水圧WPを受けている面の反対側に配置したCCDレーザー変位計70(キーエンス社製、LK-G87)を用いて計測した。この変位量の最大値を最大変位量H1とした。なお、通音膜1の周縁部は、ポリエチレンテレフタレート(PET)製のリング状の補強部材66で補強した。
 <回復率>
 次に、通音膜1に水圧WPをかけるのを停止し、通音膜1を大気圧状態で360分間静置した。図8Bに示すように、この時点での通音膜1の周縁部を含む平面BFからの通音膜1の変位量をCCDレーザー変位計70を用いて計測した。この変位量の最大値を最大変位量H2とした。回復率Rを次式によって算出した。
回復率R=(1-(H2/H1))×100
 <撥液性>
 コピー用紙(普通紙)及び樹脂多孔質膜を、コピー用紙が下になるように積層し、スポイトを用いて樹脂多孔質膜に灯油を一滴垂らした後1分間放置した。その後、樹脂多孔質膜を取り除いてコピー用紙の状態を確認し、コピー用紙が灯油で濡れている場合を撥液性なし、コピー用紙が灯油で濡れていない場合を撥液性ありと評価した。
 <音響特性>
 作製した通音膜の音響特性を以下のように評価した。最初に、図9に示すように、携帯電話の筐体を模したポリスチレン製の模擬筐体20(外形60mm×50mm×28mm)を準備した。この模擬筐体20には、径が2mmであるスピーカー取付穴22及びスピーカーケーブル42の導通孔24が1つずつ設けられており、これ以外に開口は形成しなかった。次に、図9に示すように、径が5mmの通音孔32が形成されたウレタンスポンジ製の充填材30にスピーカー40(スター精密社製、SCG-16A)を取り付け、模擬筐体20の内部に封入した。スピーカーケーブル42を導通孔24から模擬筐体20の外部へ導き出した。その後、導通孔24をパテで塞いだ。
 次に、図10に示すように、各実施例又は比較例に係る通音膜1、厚みが0.1mmであるPETフィルム5、PET支持材両面テープ6(日東電工社製No.5603、厚み:0.03mm)及びポリエチレン系発泡体支持材両面テープ7(日東電工社製No.57120B、厚み:0.20mm)を用いて、内径2.5mm、外形5.8mmに打ち抜き加工した評価用サンプル10を作製した。そして、この評価用サンプル10を模擬筐体20のスピーカー取付穴22の外側に貼り付けた。通音膜1がスピーカー取付穴22の全体を覆うとともに、両面テープ7と模擬筐体20との間及び通音膜1と両面テープ7との間に隙間が生じないように、通音膜1を模擬筐体20に貼り付けた。
 次に、通音膜1を覆うように通音膜1の上方にマイクロフォン50(Knowles Acoustic社製、Spm0405Hd4H-W8)を設置し、マイクロフォン50を音響評価装置(B&K社製、Multi-analyzer System 3560-B-030)に接続した。スピーカー40とマイクロフォン50との距離は21mmであった。次に、評価方式として、SSR分析(試験信号:20Hz~10kHz、sweep)を選択して実行し、通音膜1の音響特性(挿入損失)を評価した。通音膜1を破ることによって径が2.5mmである貫通孔を形成した状態で測定したブランクの音圧レベルは、1000Hzにおいて-21dBであった。挿入損失は、音響評価装置からスピーカー40に入力された試験信号と、マイクロフォン50で受信された信号とから自動的に求められ、上記のブランクの音圧レベルから通音膜1を貼り付けた状態で測定された音圧レベルを引くことによって求めた。なお、挿入損失が小さいほど、スピーカー40から出力された音量が維持されていると判断できる。
 <溶着試験>
 実施例に係る通音膜がケースに溶着可能であるか確認するため、ポリブチレンテレフタレート製のケースにその貫通孔を覆うように実施例に係る通音膜が図4Bに示す溶着装置を用いて溶着可能であるか否か確認した。通音膜の支持材(不織布)がケースに接触するように、通音膜を配置した。
 <実施例1>
 PTFEファインパウダー(ダイキン工業社製、F-104)100重量部と、成形助剤であるn-ドデカン(ジャパンエナジー社製)20重量部とを均一に混合し、得られた混合物をシリンダーによって圧縮した後にラム押出してシート状の混合物とした。次に、得られたシート状の混合物を一対の金属ロールを通して厚さ0.16mmに圧延し、さらに150℃の加熱によって成形助剤を乾燥除去してPTFEのシート成形体を得た。
 次に、得られたシート成形体を、その長手方向(圧延方向)に延伸温度260℃、延伸倍率10倍で延伸し、PTFE多孔質膜を得た。このPTFE多孔質膜に、黒色染料(オリエント化学工業社製、SP BLACK 91-L、エタノール希釈溶液25重量%)20重量部と、染料の溶剤であるエタノール(純度95%)80重量部とを混合して得た染色液に数秒間浸漬した後、これらを100℃に加熱して溶剤を乾燥除去して、黒色に着色されたPTFE多孔質膜を得た。
 次に、上記のように作製したPTFE多孔質膜を、撥液処理液に数秒間浸漬した後、100℃で加熱して溶媒を乾燥除去することにより、撥液処理されたPTFE多孔質膜を得た。撥油処理液は、以下のようにして調製した。下記の(式1)で示す直鎖状フルオロアルキル基を有する化合物100g、重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル0.1g、及び溶媒(信越化学社製、FSシンナー)300gを窒素導入管、温度計及び攪拌機を装着したフラスコの中に投入し、窒素ガスを導入して70℃で撹拌しながら16時間付加重合を行い、フッ素含有重合体80gを得た。このフッ素含有重合体の数平均分子量は、100000であった。このフッ素含有重合体の濃度が3.0質量%となるように、希釈剤(信越化学社製、FSシンナー)で希釈して撥液処理液を調製した。
CH=CHCOOCHCH13  (式1)
 次に、撥液処理されたPTFE多孔質膜を延伸温度150℃、延伸倍率10倍で幅方向に延伸し、さらに全体をPTFEの融点(327℃)を超える温度である360℃で焼成して、実施例1に係る樹脂多孔質膜(PTFE多孔質膜)を得た。得られた樹脂多孔質膜の平均孔径は0.5μm、面密度は5g/m、通気度は1.0秒/100mL、耐水圧は80kPaであった。
 次に、得られた樹脂多孔質膜と、エチレン酢酸ビニル(EVA)樹脂(エチレン酢酸ビニルエラストマー)製の不織布(繊維径10~15μm、面密度5g/m)とを加熱プレスによるラミネート加工を行うことによって、実施例1に係る通音膜を得た。ここで、ラミネート加工は、加熱温度200℃、かつ、0.5MPaの条件で2秒間加圧することによって実施した。また、EVA樹脂製の不織布は、厚みが0.075mmであるPET製の離型フィルム上に200℃で加熱溶融したEVA樹脂を繊維状に5kg/cmの圧力で塗布することによって、得られた。この様にして得られた通音膜は、面密度10g/cm、通気度2.0秒/100mL、耐水圧110kPa、撥液性「あり」という特性を示した。
 <実施例2>
 面密度が10g/cmであり、繊維径が10~15μmであるEVA樹脂(エチレン酢酸ビニルエラストマー)製の不織布を用いた以外は、実施例1と同様にして実施例2に係る通音膜を得た。
 <実施例3>
 面密度が15g/cmであり、繊維径が10~15μmであるEVA樹脂(エチレン酢酸ビニルエラストマー)製の不織布を用いた以外は、実施例1と同様にして実施例3に係る通音膜を得た。
 <実施例4>
 面密度が25g/cmであり、繊維径が25~30μmであるポリウレタン樹脂(ポリウレタンエラストマー)製の不織布(KBセーレン社製、エスパンシオーネFF)を用いた以外は、実施例1と同様にして実施例4に係る通音膜を得た。
 <実施例5>
 面密度が40g/cmであり、繊維径が18~25μmであるポリアミド系エラストマー樹脂製の不織布(出光ユニテック社製、ストラフレックスP PN5065R)を用いた以外は、実施例1と同様にして実施例5に係る通音膜を得た。
 <比較例1>
 面密度が6g/cmであり、繊維径が20~22μmである、ポリプロピレン(PP)とポリエチレン(PE)の芯鞘繊維の不織布(廣瀬製紙社製、HOP6)を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例1に係る通音膜を得た。
 <比較例2>
 面密度が30g/cmであり、繊維径が20~25μmである、ポリエチレンテレフタレート(PET)とポリエチレン(PE)の芯鞘繊維の不織布(ユニチカ社製、エルベスT0303WDO)を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例2に係る通音膜を得た。
 実施例2~5、比較例1、2において、ラミネート加工の温度は、それぞれの不織布の材料に適合した温度を採用し、加熱時間及び加圧圧力は実施例1と同様にして行った。
 <比較例3>
 2液加熱硬化シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング社製)をトルエンで希釈したものを、シリコーン離型処理セパレータ(三菱樹脂社製、MRS50)上に流延し、アプリケータを用いて薄膜を形成した。このシリコーン樹脂の薄膜を実施例1と同様に作製した樹脂多孔質膜と積層し、加熱乾燥させてシリコーン樹脂のシートと樹脂多孔質膜(PTFE多孔質膜)との積層体を得た。このようにして、比較例3に係る通音膜を得た。
 表1に、各実施例及び各比較例に係る通音膜の特性を示す。また、実施例1~5に関する音の周波数と挿入損失との関係を示すグラフを図11に示し、比較例1~3に関する音の周波数と挿入損失との関係を示すグラフを図12に示す。
 表1に示す通り、実施例1~5に係る通音膜の3000Hzの音の挿入損失はいずれも5dB以下であった。また、実施例1~5に係る通音膜の1000Hzの音の挿入損失に対する3000Hzの音の損入損失の比は、1.00~1.32であった。換言すると、実施例1~5に係る通音膜は、1000Hzの音及び3000Hzの音の双方に対して、同程度の挿入損失を示した。さらに、実施例1~5に係る通音膜は、100Hz~4000Hzの音に対する挿入損失の最大値と最小値の差が1.92~4.11dBであった。このため、実施例1~5に係る通音膜は、周波数領域が100Hz~4000Hzである音に対して、挿入損失のばらつきが少ない音響特性を示すことが示唆された。
 また、表1に示すように、実施例1~5に係る通音膜の回復率Rは91.8%~98.4%であった。このため、実施例1~5に係る通音膜は、水圧による変形が回復しやく繰り返し水圧を受けても使用できることが示唆された。一方、比較例1及び比較例2に係る通音膜の回復率Rは低く、比較例1及び比較例2に係る通音膜は水圧による変形が回復しにくいことが示された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 溶着試験の結果、実施例1~3、実施例5に係る通音膜は、200℃で3秒間という条件でポリブチルテレフタレート製のケースに溶着することができた。実施例4に係る通音膜は、120℃で3秒間という条件でポリブチルテレフタレート製のケースに溶着することができた。実施例1~5に係る通音膜は、支持材である不織布をケースに接触させた状態でケースに溶着できることが示された。このため、通音膜をケースに取り付ける際に両面テープ、接着剤等を用いなくてもよい。

Claims (4)

  1.  音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、エラストマーを含む不織布である支持材と、前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを有する通音膜と、
     通音開口を有するケースと、を備え、
     前記通音膜は、前記支持材が前記ケースに溶着されていることによって前記通音開口を塞いでいる、通音構造。
  2.  音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、
     エラストマーを含む不織布である支持材と、
     前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを備え、
     前記支持材の表面が撥液剤で被覆されている、通音膜。
  3.  音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、
     エラストマーを含む不織布である支持材と、
     前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを備え、
     貫通孔を有する板材の当該貫通孔を塞ぐように前記通音膜の周縁部を前記板材に接合した状態で前記板材に接合された側から前記通音膜に50kPaの水圧をかけ続けて60分経過した時点での前記周縁部を含む平面からの前記通音膜の最大変位量をH1、その後大気圧状態で静置して360分経過した時点での前記周縁部を含む平面からの前記通音膜の最大変位量をH2としたとき、次式で定義される回復率Rが80%以上である通音膜。
    回復率R=(1-(H2/H1))×100
  4.  音の通過を許容しつつ異物が通過することを阻止する通音膜であって、エラストマーを含む不織布である支持材と、前記支持材に積層されポリテトラフルオロエチレンを主成分とする樹脂多孔質膜とを有する通音膜と、
     通音開口及び操作開口を有するフレームと、前記操作開口を塞ぐように前記フレームに取り付けられた弾性透明フィルムと、を含むケースとを備え、
     前記通音膜は、前記通音開口を塞ぐように前記ケースに取り付けられている防水ケース。
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