JP6472182B2 - 防水部材及びその防水部材を備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、防水部材及びその防水部材を備えた電子機器に関する。

携帯電話、ノートパソコン、電子手帳、デジタルカメラ、ゲーム機器などの電子機器は、一般的に、音声機能を備えている。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、ブザーなどの発音部が配置されていたり、マイクロフォンなどの受音部が配置されていたりする。筐体には、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。開口を通じて音声が伝わる。筐体の内部に水滴などの異物が侵入することを阻止するために、筐体の開口を塞ぐように通音膜が配置されている。通音膜は、音の通過を許容しつつ異物の通過を阻止する。通音膜として、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜、超高分子量ポリエチレン多孔質膜などの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２には、通音膜及び筐体側接着層を備えた防水通音部材が記載されている。筐体側接着層は、防水通音部材を筐体に接着するために使用される層であり、通音膜に積層されている。

特許文献３には、通音膜、支持層及び筐体側接着層を備えた防水通音部材が記載されている。特許文献３に記載された防水通音部材において、支持層の周縁部は、全周にわたって筐体側接着層から外向きに張り出している。

特開２００３−５３８７２号公報 特開２０１０−４６４号公報 特開２０１２−２５３４８１号公報

特許文献２及び特許文献３の防水通音部材に使用された通音膜は、３次元的な多孔質構造を持っている。そのため、通音膜は、厚さ方向だけでなく、面内方向にも通気性を有している。面内方向の通気が原因で、水蒸気が筐体の内部に流入する可能性がある。水蒸気の流入によって精密回路に結露が生じると、電子機器が誤作動を起こす可能性がある。

また、近年では電子機器の防水試験（ＩＰＸ５、ＩＰＸ７など）の代替試験として、空気の流量を測定する気密性試験が行われている。防水通音部材に使用された通音膜が面内方向の通気性を持っていると、気密性試験を正確に行なえない可能性がある。

本発明の目的は、多孔質材料が全方向に通気性を有することに基づく様々な不利益を排除又は低減するための技術を提供することにある。

すなわち、本発明は、
枠の形状を有する第１接着層と、
枠の形状を有する第２接着層と、
前記第１接着層と前記第２接着層との間に配置された多孔質層と、
を備え、
前記第１接着層、前記第２接着層及び前記多孔質層を平面視したとき、前記多孔質層の外形が前記第１接着層の外形及び前記第２接着層の外形の内側に位置しており、
前記多孔質層の前記外形の外側において、前記第１接着層が前記第２接着層に直接接合されており、
前記多孔質層の側面が前記第１接着層及び前記第２接着層によって外部から遮蔽されている、防水部材を提供する。

本発明によれば、多孔質層の外形の外側において、第１接着層が第２接着層に直接接合されている。多孔質層の側面は、第１接着層及び第２接着層によって外部から遮蔽されている。このような構造によれば、多孔質層を構成する材料が全方向に通気性を有することに基づく不利益を排除又は低減できる。

例えば、多孔質層の側面を通じて、電子機器の筐体の内部に水蒸気が流入することを阻止できる。その結果、結露によって電子機器が誤作動を起こす可能性を低減できる。また、防水部材の気密性試験を正確に実施することが可能となる。さらに、接着層同士が直接接合されているので、防水部材から剥離フィルムを除去する際、又は、防水部材を台紙から剥離させる際に多孔質層で凝集破壊が起こることを防止できる。

本発明の一実施形態に係る剥離フィルム付き防水部材の概略断面図 図１に示す防水部材の概略平面図 図１に示す防水部材に使用されうる多孔質膜の概略断面図 図１に示す防水部材が使用された電子機器の概略部分断面図 気密性試験の実施方法の説明図 従来の防水通音部材の多孔質層において生じることのある凝集破壊の説明図

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。本発明は、以下の実施形態に限定されない。

図１に示すように、本実施形態の剥離フィルム付き防水部材１０は、防水部材２０及び剥離フィルム３０（タブ部材）を備えている。剥離フィルム３０は、防水部材２０に取り付けられている。剥離フィルム付き防水部材１０が所定の位置に貼り付けられた後、剥離フィルム３０が防水部材２０から除去される。剥離フィルム付き防水部材１０は、台紙（図示省略）に貼り付けられていてもよい。

図１及び図２に示すように、防水部材２０は、第１接着層２２、第２接着層２４及び多孔質層２６を備えている。多孔質層２６は、第１接着層２２と第２接着層２４との間に配置されている。本実施形態では、多孔質層２６の一方の主面（最も広い面積を有する面）が第１接着層２２に接し、多孔質層２６の他方の主面が第２接着層２４に接している。ただし、第１接着層２２と多孔質層２６との間に他の層が配置されていてもよい。第２接着層２４と多孔質層２６との間に他の層が配置されていてもよい。

防水部材２０は、全体として、膜の形状を有する防水通音部材である。防水部材２０の用途は防水通音部材に限られないものの、本明細書に開示された技術を防水通音部材に適用すると、後述する効果が最大限に得られる。通音部材としての防水部材２０は、例えば、電子機器の筐体に取り付けられる。筐体には、スピーカー、ブザー、マイクなどの音響装置に対応する位置に開口が形成されている。防水部材２０は、開口を塞ぐように筐体に取り付けられる。

本実施形態において、防水部材２０は、円板の形状を有する。第１接着層２２及び第２接着層２４は、それぞれ、平面視で枠の形状を有する。詳細には、第１接着層２２及び第２接着層２４は、それぞれ、平面視で円環の形状を有する。多孔質層２６は、接着層２２及び２４よりも小さい直径の円板の形状を有する。多孔質層２６の一方の主面の中心領域は、第１接着層２２によって覆われておらず、外気に触れるように露出している。同様に、多孔質層２６の他方の主面の中心領域は、第２接着層２４によって覆われておらず、外気に触れるように露出している。なお、防水部材２０の形状は円形に限定されない。例えば、防水部材２０の形状が平面視で矩形であるとき、多孔質層２６の形状も平面視で矩形である。第１接着層２２及び第２接着層２４は、それぞれ、平面視で矩形の枠の形状を有する。

第１接着層２２、第２接着層２４及び多孔質層２６を平面視したとき、多孔質層２６の外形は、第１接着層２２の外形及び第２接着層２４の外形の内側に位置している。多孔質層２６の外形の外側において、第１接着層２２が第２接着層２４に直接接合されている。多孔質層２６の側面は、第１接着層２２及び第２接着層２４によって外部から遮蔽されている。つまり、半径方向において、第１接着層２２の外周部が第２接着層２４の外周部に接している。防水部材２０が円板の形状を有するとき、第１接着層２２の外径Ｄ１（第２接着層２４の外径Ｄ１）は、多孔質層２６の外径Ｄ２よりも大きく、多孔質層２６の外径Ｄ２は、第１接着層２２の内径Ｄ３（第２接着層２４の内径Ｄ３）よりも大きい。第１接着層２２と第２接着層２４との直接接合面２８は、円環の形状を有する。接合面２８の幅（（Ｄ１−Ｄ２）／２）は、例えば、０．１ｍｍ以上である。接合面２８の幅の上限は特に限定されないが、例えば、５．０ｍｍである。

本実施形態の防水部材２０によれば、多孔質層２６の側面を通じて、電子機器の内部に水蒸気が流入することを阻止できる。その結果、結露によって電子機器が誤作動を起こす可能性を低減できる。また、防水部材２０の気密性試験を正確に実施することが可能となる。さらに、第１接着層２２と第２接着層２４とが直接接合されているので、防水部材２０から剥離フィルム３０を除去する際、又は、防水部材２０を台紙から剥離させる際に多孔質層２６で凝集破壊が起こることを防止できる。

図６に示すように、従来の防水部材１００（防水通音部材）において、第１接着層１０２、第２接着層１０３及び多孔質層１０４は、同一の外径を有する。防水部材１００を平面視したとき、第１接着層１０２の外形、多孔質層１０４の外形及び第２接着層１０３の外形は互いに一致している。防水部材１００を筐体１０５に取り付け、剥離フィルム１０１を防水部材１００から除去するとき、剥離フィルム１０１が接着層１０２からスムーズに剥がれず、代わりに、多孔質層１０４が厚さ方向に引き裂かれることがある。このような現象は、「凝集破壊」と呼ばれている。防水部材１００の場合、多孔質層１０４の材料（多孔質材料）の強度不足に起因して凝集破壊が起こりうる。

これに対し、本実施形態によれば、第１接着層２２と第２接着層２４とが直接接合されている。そのため、第１接着層２２と第２接着層２４との接合状態が維持される限り、図６を参照して説明した凝集破壊が多孔質層２６で起こり得ない。第１接着層２２と第２接着層２４との接合状態は強固であり、簡単には破壊されない。

特に、本実施形態では、防水部材２０を平面視したとき、多孔質層２６の外形の全体が第１接着層２２の外形及び第２接着層２４の外形の内側に位置している。多孔質層２６の側面は、全周囲（３６０°）にわたって、第１接着層２２及び第２接着層２４によって外部から遮蔽されている。そのため、防水部材２０の全周囲にわたって、上記した複数の効果が得られる。逆に言えば、上記した複数の効果は、多孔質層２６の側面の一部のみが第１接着層２２及び第２接着層２４によって外部から遮蔽されている場合にも得られる。

第１接着層２２は、上面及び下面の両面に接着性を有する層である。第２接着層２４も上面及び下面の両面に接着性を有する層である。本実施形態において、第１接着層２２及び第２接着層２４は、それぞれ、両面テープである。両面テープは、防水部材２０のハンドリングを容易にするので、接着層２２及び２４として推奨される。両面テープは、典型的には、基材と、２つの粘着剤層とで構成されている。２つの粘着剤層は、基材の一方の面に設けられた粘着剤層と、基材の他方の面に設けられた粘着剤層とを含む。基材は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂材料で作られている。各粘着剤層は、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤などの粘着剤で作られている。両面テープは、基材を有さない両面テープであってもよい。第１接着層２２及び第２接着層２４は、両面テープに代えて、熱硬化型樹脂シートで作られていてもよい。熱硬化型樹脂シートは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂で作られている。

本実施形態において、第１接着層２２及び第２接着層２４は、同じ材料で作られ、同じ形状及び同じ寸法を有する。第１接着層２２の厚さ及び第２接着層２４の厚さは、それぞれ、例えば、０．００５〜１．０ｍｍの範囲にある。ただし、第１接着層２２の材料が第２接着層２４の材料と異なっていてもよい。第１接着層２２の寸法（例えば厚さ）が第２接着層２４の寸法と異なっていてもよい。

多孔質層２６は、多孔質材料で構成された層である。多孔質層２６は、水蒸気、空気などの気体の通過を許容し、水、埃などの異物の通過を阻止する性質を有する。多孔質材料としては、フッ素樹脂多孔体、ポリオレフィン多孔体などが挙げられる。フッ素樹脂多孔体としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分として含む多孔体が挙げられる。ポリオレフィン多孔体としては、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を主成分として含む多孔体が挙げられる。これらの多孔質材料は、通常、３次元の多孔質構造を有する。「超高分子量ポリエチレン」は、例えば、重量平均分子量が１００万以上のポリエチレンを意味する。「主成分」は、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。

一例において、多孔質層２６は、ポリテトラフルオロエチレンを主成分として含む樹脂多孔質膜でありうる。樹脂多孔質膜は、厚さ方向及び面内方向の両方向に通気性を有する。したがって、多孔質層２６が樹脂多孔質膜であるとき、本明細書に開示された技術が有用である。

多孔質層２６の気孔率（空隙率）は、例えば、３０％以上である。多孔質層２６の気孔率が適切な範囲にあると、防水部材２０の通気度を十分に確保できる。多孔質層２６の気孔率の上限は、例えば、９８％である。多孔質層２６における気孔の大部分は、多孔質層２６に通気性をもたらす連続気孔でありうる。多孔質層２６の厚さは、例えば、０．００５〜０．２ｍｍの範囲にある。

多孔質層２６は、ＰＴＦＥ多孔質膜などの樹脂多孔質膜だけで構成されていてもよいし、補強材としての通気性支持体を有していてもよい。図３に示すように、多孔質層２６は、樹脂多孔質膜２６ａ及び通気性支持体２６ｂで構成されうる。通気性支持体２６ｂが樹脂多孔質膜２６ａに積層されている。通気性支持体２６ｂは、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、アラミドなどの樹脂材料で作られている。通気性支持体２６ｂの構造は、例えば、織布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ、フォーム又は多孔体である。

剥離フィルム３０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料で作られていてもよいし、紙で作られていてもよい。剥離フィルム３０は、第１接着層２２に取り付けられていてもよいし、第２接着層２４に取り付けられていてもよいし、両方に取り付けられていてもよい。

防水部材２０の面密度は、音響特性、取り扱いの容易性及び強度の観点から、例えば、５〜１００ｇ／ｍ²の範囲にあり、望ましくは１０〜５０ｇ／ｍ²の範囲にある。防水部材２０の用途が防水通音部材であるとき、音響特性の観点から、防水部材２０の面密度をなるべく小さくする必要がある。面密度が増加すると、音響透過損失も増加する。他方、面密度が小さくなればなるほど、防水部材２０の取り扱いの難易度は増し、強度は下がる。例えば、防水部材２０の中間品である帯状の原反をロールに巻き取るとき、原反が張力に負け、原反にシワが発生することがある。このような不具合が発生すると、防水部材２０の製造歩留まりが低下する。防水部材２０の面密度が適切に調整されていると、優れた音響特性を得ながら、上記の不具合の発生を防止できる。また、防水部材２０を筐体に取り付ける作業も容易になる。

また、小さい面密度を有する多孔質材料の気孔率は高い。言い換えれば、高い気孔率を有する多孔質材料において、樹脂部分が占める割合は小さい。そのような多孔質材料の強度は低い。また、そのような多孔質材料の打抜き加工品をハンドリングする際には、剥離フィルムを使用する機会が多い。図６を参照して説明したように、剥離フィルム１０１を防水部材１００から剥がしにくいとき、多孔質層１０４で凝集破壊が起こる可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、第１接着層２２と第２接着層２４とが強固に接合しているため、剥離フィルム３０と接着層２４との間の粘着力がある程度強い場合においても、多孔質層２６で凝集破壊が起こることを防止できる。

図４に示すように、本実施形態の電子機器４０は、筐体４２及び音響装置４４を備えている。音響装置４４は、筐体４２の内部に配置されている。音響装置４４としては、発音部及び受音部が挙げられる。発音部として、スピーカー、ブザーなどが挙げられる。受音部として、マイクロフォンなどが挙げられる。筐体４２には、音響装置４４に対応する位置に開口４２ｈが設けられている。防水部材２０は、開口４２ｈを塞ぐように筐体４２に取り付けられている。詳細には、防水部材２０は、筐体４２の内部側から開口４２ｈを塞いでいる。第１接着層２２が筐体４２の内面に接し、第２接着層２４が音響装置４４に接している。つまり、防水部材２０は、筐体４２と音響装置４４との間に挟まれている。多孔質層２６の側面が筐体４２の内部の雰囲気に晒されていないので、音響装置４４を通じて筐体４２の内部の空気が多孔質層２６に到達できない場合、水蒸気、空気などの気体は、筐体４２の外部から筐体４２の内部に流入できない。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。なお、多孔質膜の特性は以下の方法で測定した。

（通気度）
多孔質膜の通気度は、日本工業規格（ＪＩＳ） Ｌ １０９６に規定された通気性測定法のＡ法（フラジール形法）に準拠して測定した。

（耐水圧）
多孔質膜の耐水圧は、ＪＩＳ Ｌ １０９２（２００９）に記載された耐水度試験機（高水圧法）によって測定した。ただし、この規定に示された試験片の面積では多孔質膜が著しく変形する。したがって、ステンレスメッシュ（開口径：２ｍｍ）を多孔質膜の加圧面の反対側に配置して多孔質膜の変形をある程度抑制しつつ、多孔質膜の耐水圧を測定した。

（面密度）
多孔質膜をポンチでφ４７ｍｍの寸法に打ち抜いた後、打ち抜かれた多孔質膜の質量を測定した。測定された質量を１ｍ²あたりの質量に換算し、面密度を得た。

（気孔率）
面密度に厚さを乗じて見かけ密度を求めた。見かけ密度及び材料密度を使用して、以下の式から多孔質膜の気孔率を求めた。ＰＥＴの密度として１．３８ｇ／ｃｍ³、ＰＴＦＥの密度として２．１８ｇ／ｃｍ³を用いた。
｛１−（見かけ密度／材料密度）｝×１００

（実施例１）
多孔質膜として、ＰＴＦＥ多孔質膜（日東電工社製ＮＴＦ１０２６）を準備した。このＰＴＦＥ多孔質膜の基本特性は、気孔率８５％、面密度８．１ｇ／ｍ²、通気度０．３１ｃｍ³／ｃｍ²／秒、厚さ０．０２５ｍｍ、耐水圧２５０ｋＰａであった。

まず、多孔質膜をφ５．４ｍｍの寸法に打ち抜いた。一方、厚さ０．１ｍｍのＰＥＴフィルムと両面テープ（日東電工社製Ｎｏ．５６０３、厚さ０．０３ｍｍ）とを積層し、これらにφ２．５ｍｍの開口を形成した。ＰＥＴフィルムは、防水部材の剛性を確保するために使用した。また、別の両面テープ（日東電工社製Ｎｏ．５７１２０Ｂ、厚さ０．２０ｍｍ）にもφ２．５ｍｍの開口を形成した。２つの両面テープによって多孔質膜が挟まれるように、ラミネータを用いて、多孔質膜に２つの両面テープを積層させた。その後、全体をφ５．８ｍｍの寸法に打ち抜いた。ＰＥＴフィルムの上に剥離フィルム（再剥離性テープ）を貼り合わせた。これにより、両面テープと剥離フィルムとの間にＰＥＴフィルム（図５の参照符号３２）が追加されたことを除き、図１に示す構造の防水部材を得た。

（実施例２）
多孔質膜として、ＰＴＦＥ多孔質膜と不織布との積層品（日東電工社製ＮＴＦ６１３ＡＰ）を使用したことを除き、実施例１と同じ方法で防水部材を作製した。不織布付きのＰＴＦＥ多孔質膜の基本特性は、気孔率７５％（ＰＴＦＥ多孔質膜のみ）、面密度８．５ｇ／ｍ²、通気度０．５０ｃｍ³／ｃｍ²／秒、厚さ０．０２５ｍｍ、耐水圧３５０ｋＰａであった。

（実施例３）
多孔質膜として、ポリエチレン多孔質膜（日東電工社製サンマップＬＣ）を使用したことを除き、実施例１と同じ方法で防水部材を作製した。ポリエチレン多孔質膜の基本特性は、気孔率３１％、面密度６２．３ｇ／ｍ²、通気度２５ｃｍ³／ｃｍ²／秒、厚さ０．１００ｍｍ、耐水圧１ｋＰａであった。

（比較例１）
多孔質膜の外径が両面テープの外径に等しいことを除き、実施例１と同じ方法で比較例１の防水部材を作製した。

（比較例２）
多孔質膜の外径が両面テープの外径に等しいことを除き、実施例２と同じ方法で比較例２の防水部材を作製した。

（比較例３）
多孔質膜の外径が両面テープの外径に等しいことを除き、実施例３と同じ方法で比較例３の防水部材を作製した。

（気密性試験）
図５に示す試験装置５０を用いて防水部材の気密性試験を行った。試験装置５０は、筐体５５、Ｏリング５３及び加圧器具５２を備えている。筐体５５の蓋部５５ａにはφ２ｍｍの開口５５ｈが形成されている。開口５５ｈを塞ぐように筐体５５の内面に防水部材を貼り付けた。Ｏリング５３及び加圧器具５２で筐体５５を密閉した。開口５５ｈを通じて防水部材が水に接するように筐体５５の上面に形成された凹部に蒸留水を入れた。その後、筐体５５の内部の空気に２００ｋＰａの圧力を加え、１分後に気泡の有無を確認した。気泡が出る場合は気密性なし、気泡が出ない場合は気密性ありと判断した。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜３の防水部材には気密性があり、比較例１〜３の防水部材には気密性が無かった。

本明細書に開示された技術は、携帯電話、ノートパソコン、電子手帳、デジタルカメラ、ゲーム機器などの電子機器に防水性を付与する目的で使用されうる。ただし、本明細書に開示された技術の適用対象は電子機器に限定されない。本明細書に開示された技術は、音声機能を持たない製品、例えば、センサ、スイッチ、ＥＣＵなどの自動車部品の筐体に防水性を付与する目的で使用されうる。

１０ 剥離フィルム付き防水部材
２０ 防水部材
２２ 第１接着層
２４ 第２接着層
２６ 多孔質層
２８ 接合面
３０ 剥離フィルム
４０ 電子機器
４２ 筐体
４２ｈ 開口
４４ 音響装置

Claims (12)

1. 枠の形状を有する第１接着層と、
   枠の形状を有する第２接着層と、
   前記第１接着層と前記第２接着層との間に配置された多孔質層と、
   を備え、
   前記多孔質層は、樹脂多孔質膜であり、
   前記第１接着層及び前記第２接着層のそれぞれは、上面及び下面の両面に接着性を有する層であり、
   前記第１接着層、前記第２接着層及び前記多孔質層を平面視したとき、前記多孔質層の外形が前記第１接着層の外形及び前記第２接着層の外形の内側に位置しており、
   前記多孔質層の前記外形の外側において、前記第１接着層が前記第２接着層に直接接合されており、
   前記多孔質層の側面が前記第１接着層及び前記第２接着層によって外部から遮蔽されている、防水部材。
2. 前記多孔質層の前記外形の全体が前記第１接着層の前記外形及び前記第２接着層の前記外形の内側に位置している、請求項１に記載の防水部材。
3. 前記樹脂多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレンを主成分として含む、請求項１又は２に記載の防水部材。
4. 前記多孔質層の気孔率が３０％以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の防水部材。
5. 前記防水部材は、全体として、膜の形状を有する防水通音部材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の防水部材。
6. 前記第１接着層及び前記第２接着層は、それぞれ、両面テープである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の防水部材。
7. 前記多孔質層の側面が全周囲にわたって前記第１接着層及び前記第２接着層によって外部から遮蔽されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の防水部材。
8. 前記樹脂多孔質膜に積層された通気性支持体をさらに備え、
   前記通気性支持体は、織布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ又はフォームである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の防水部材。
9. 前記第１接着層の前記上面及び前記第２接着層の前記下面のそれぞれが当該防水部材の最表面をなす、請求項１〜８のいずれか１項に記載の防水部材。
10. 前記第１接着層の前記上面及び前記第２接着層の前記下面のそれぞれが当該防水部材と他の部材との接着面として機能する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の防水部材。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の防水部材と、
    前記防水部材の前記第１接着層又は前記第２接着層に取り付けられた剥離フィルムと、
    を備えた、剥離フィルム付き防水部材。
12. 筐体と、
    前記筐体の内部に配置された発音部又は受音部と、
    前記発音部又は前記受音部に対応する位置に形成された前記筐体の開口を塞ぐように前記筐体に取り付けられた請求項５に記載の防水部材と、
    を備えた、電子機器。

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