通气组件和微孔膜复合材料的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是在2013年9月20日作为一份PCT国际专利申请以唐纳森公司 (Donaldson Company, Inc.)(-家美国国家公司，作为所有国家指定的申请人），以及美国 公民Jacob Sanders (作为所有国家指定的发明人）的名义而提交的，并且本申请要求于 2013年3月15日提交的美国专利申请号13/839,046以及于2012年9月24日提交的美国 临时专利申请号61/705, 090的优先权，这些申请的内容通过引用以其全文结合在此。
技术领域
[0002] 本文中描述的技术总体上涉及一种复合材料。更具体地说，本文中描述的技术涉 及一种用于气体可渗透的通气（venting)组件中的微孔膜复合材料。更具体地说，该技术 涉及用于覆盖声换能器的通气组件。
【背景技术】
[0003] 对于多种电子产品，由于可能发生水损害，暴露于水受到是令人担忧的。由于这个 原因，很多公司逐渐转到防水性的产品设计，这提供了疏油性和疏水性。在这情况下，对于 在该装置中存在的麦克风和扬声器，此类产品还保持了清楚的音质。生产厂商想要以IPX7 的最小值来评价其产品。此评定等级指定他们的产品可以经受住被浸没至1米的深度持续 0.5小时而不损坏。对于电子器件一个过滤器或通气口是必须的以便允许压力平衡，从而允 许换能器恰当地运行。
[0004] 含有膨胀的聚四氟乙烯（ePTFE)的过滤器可用于为麦克风和扬声器提供必要的 水保护。传声通气口（acoustic vent)用于保护扬声器和麦克风免于水和粉尘。经常，这 些通气口由膨胀的PTFE膜组成。该PTFE膜防止水和/或粉尘抵达该麦克风或扬声器，同 时还允许声信号在最小损失下穿过。
[0005] 使用PTFE膜，因为它们可以制作为具有低的基础重量和高的柔性。这些特性允许 它们当被声信号激发时容易地振动，并且将该声信号传送到另一侧而不允许液体侵入。此 外，PTFE膜是气体可渗透的，从而允许使由于温度变化的差值压力的均衡化，以及由于冷凝 的水分的抽空。PTFE膜还具有高的粉尘效率并且可以经受高的水压差而没有任何液态水穿 过。
[0006] 典型地，此类通气口采取固定到覆盖换能器的电子产品外壳上的盘状物的形式。 工业已经将重点置于实现美学的目的如过滤器颜色，同时维持声学性能、气流和过滤能力 的标准。此外，常规的理解指示该PTFE膜的基础重量的增加和柔性的降低（如通过涂覆或 层压PTFE)导致了降低的通气口声学性能。如此的常规理解已经由传输损耗测试支持，该 测试已经提供了证明此类材料降低的声学性能的数据。
【发明内容】
[0007] 本披露包含的技术总体上涉及可以用于传声通气组件的膜复合材料。在本文中披 露的技术的一个实施例中，一种通气介质复合材料具有微孔膜层和在该微孔膜层上的涂层 以便形成一种复合材料。该复合材料的基础重量是比该微孔膜层在没有该涂层情况下的基 础重量的高至少约0. 5%。
[0008] 在本文中披露的技术的另一个实施例中，披露了一种用于制作通气介质的方法。 提供了一个膨胀的PTFE膜并且形成了一种涂覆溶液。用该涂覆溶液涂覆该膜以便在该膜 上形成一个涂层。该通气介质复合材料的基础重量是比该微孔膜层在没有该涂层情况下的 基础重量高至少约0. 5%，并且该复合材料具有在从300Hz至4000Hz的频率范围内的小于 或等于该微孔膜层在没有该复合材料情况下的插入损耗的平均插入损耗。
[0009] 在又另一个实施例中，披露了另一种复合膜，该复合膜具有一个微孔膜和一个在 该微孔膜上的涂层。在从300HZ至4000Hz的频率范围内，该复合膜的平均传输损耗是比该 单独的微孔膜平均传输损耗大至少40%，并且在从300Hz至4000Hz的频率范围内，该复合 膜的插入损耗是小于该微孔膜的插入损耗。
[0010] 在又另一个实施例中，披露了一种通气介质复合材料。该通气介质具有一个微孔 膜层和一个在该微孔膜层上的涂层，其中该涂层是一种含铬金属络合物着色剂。
【附图说明】
[0011] 图1描绘了本发明技术的一个示例实施方式的示意图。
[0012] 图2是图1的示例传声通气组件的正视图。
[0013] 图3是图2的传声通气组件沿线3-3的截面图。
[0014]图4描绘了符合本文中披露的技术的传声通气复合材料的示意性的截面图。
[0015] 图5描绘了一个第一微孔膜的第一侧的扫描电子显微镜（SEM)图像。
[0016] 图6描绘了该第一微孔膜的第二侧的SEM图像。
[0017] 图7描绘了符合本文中披露的技术并且由图5和6的第一微孔膜制成的传声通气 复合材料的第一侧的SEM图像。
[0018] 图8描绘了图7的传声通气复合材料的第二侧的SEM图像。
[0019] 图9是示出一个微孔膜和符合本文中披露的技术的传声通气复合材料的插入损 耗的图。
[0020] 图10描绘了与符合本文中披露的传声通气介质的第一涂覆的微孔膜的第一侧相 比的一种第一微孔膜的第一侧的逐步放大的SEM图像。
[0021] 图11描绘了与图10的第一涂覆的微孔膜的第二侧相比的该第一微孔膜的第二侧 的逐步放大的SEM图像。
[0022] 图12描绘了与符合本文中披露的传声通气介质的第二涂覆的微孔膜的第一侧相 比的一种第二微孔膜的第一侧的逐步放大的SEM图像。
[0023] 图13描绘了与图12的第二涂覆的微孔膜的第二侧相比的该第二微孔膜的第二侧 的逐步放大的SEM图像。
[0024] 图14是示出并且比较了一个未涂覆的PTFE膜和符合本文中披露的技术的通气复 合材料的传声损失的图。
[0025] 图15是示出一个微孔膜和符合本文中披露的技术的膜复合材料的插入损耗的 图。
[0026] 图16描绘了符合本文中描述的实验测试的测试帽的截面图。
[0027] 图17是描绘例如频率响应的实例对照试验的结果的图。
[0028] 图18是描绘例如膜的拉伸试验结果的图。
[0029] 考虑到以下本发明的多个实施例的详细说明结合附图可以更完全地了解和理解 本发明。
【具体实施方式】
[0030] 图1描绘了本发明技术的一个示例实施方式的示意图。一个电子产品组件10具 有外壳50,界定了开口 52,其中一个传声通气组件30可密封地跨越该开口 52布置。该传 声通气组件30总体上配置成防止微粒和水进入外壳50的开口 52并且调节气体流量以允 许压力和穿过的声压波的均衡。该传声通气组件30的过滤效率总体上不小于99%，其中大 于或等于〇. 3微米的粒度以10. 5ft/min行进。在一些实施例中，该电子产品组件10具有 至少IPx7或IP67的准入保护等级。在IPx7或IP67等级中的第二个数字7指示当将外壳 浸入水中最高达1米持续30分钟时，水以有害量进入将是不可能的。在由国际电工委员会 (IEC)公布的并且称为国际标准IEC 60529的国际标准中进一步定义了试验程序。在IPx7 或IP67等级中的第一个数字X或6是指针对固体物体和粉尘的侵入提供的保护。当"X" 代替数字使用时，未指定保护水平。当该第一个数字是6时，提供的保护水平是不透尘的， 指示没有粉末进入。
[0031] 图2描绘了符合图1中描绘的实施方式的一个示例传声通气组件的正视图，并且 图3描绘了图2中的传声通气组件的截面图。该传声通气组件30总体上定义了一个周长 区域32,该区域配置成围绕开口 52联结到电子产品外壳50上（参见图1)并且还定义了允 许声音传输通过通气介质复合材料100的内部区域34。在图2和3中，该通气介质复合材 料100延伸跨越该周长区域32和该内部区域34。将一种粘合剂36布置在该周长区域32 中，留下该内部区域34无粘合剂。粘合层可以是在该复合材料100的一侧或两侧上。该传 声通气组件30可以包括另外的层和层的组合如泡沫层，粘合层，以及垫片层，如本领域中 众所周知的。
[0032] 虽然图1-3描绘了该传声通气组件30的整体形状并且该内部区域34为环形的， 本领域普通技术人员将理解该传声通气组件和其内部区域可以具有多种形状，这些形状符 合本文中披露的技术。例如，该传声通气组件和/或其内部区域可以具有一个长圆的形状 或矩形的形状。在至少一个实施例中，该传声通气组件可以定义两个内部区域。
[0033] 根据本发明的技术，该传声通气组件30结合了一种具有多种结构的通气介质复 合材料，例如包括符合图4的那些。在一些实施例中，该传声通气复合材料具有在300Hz至 4000Hz频率范围内的基于平均Hl频率响应的从约0.1 dB至约3dB的平均插入损耗。在至少 一个实施例中，该复合材料具有在从300Hz至4000Hz频率范围内的小于2dB的插入损耗。 在很多实施例中，在从300Hz至4000Hz的频率范围内，该传声通气复合材料的平均插入损 耗是等于或低于单独的微孔膜层的平均插入损耗。在一些实施例中，在从300Hz至4000Hz 的频率范围内，该传声通气复合材料的插入损耗是不大于该单独的微孔膜层的插入损耗的 85%〇
[0034] 这些复合材料或涂覆的膜具有比未涂覆的膜低的插入损耗的具体的实施例鉴于 以下事实是出人意料的：在很多实施例中，涂层增加了该膜的重量和硬挺度。常规的理解指 示该膜的基础重量的增加和柔性的降低导致降低的通气口的声学性能。当与未涂覆的膜相 比时，预期复合膜降低的声学性能已经典型地用来自在该复合膜上进行的传输损耗测试结 果证实。
[0035] 的确，图14,其描绘了单独的PTFE膜（EN 0701957)和符合本文中披露的技术的 复合PTFE膜（根据以下实例2制备的）的传输损耗数据比较，确证了此类预期。使用了由 ASTM E2611-09建立的测试准则，其中29mm-直径的膜样品安装在29mm的管中。仅有PTFE 的膜具有跨越300