專利名稱：復合透氣膜及使用該復合透氣膜的透氣結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及復合透氣膜及使用該復合透氣膜的透氣結構。
背景技術：
在收容燈、傳感器、EQJ (電子控制單元,electronic control unit)等汽車的電子部件的殼體中，安裝有用于確保殼體內部與外部的透氣、同時阻止異物侵入殼體內部的透氣構件。專利文獻I中公開了這種透氣構件的一例。如圖9所示，專利文獻I中公開的透氣構件具備配置有透氣膜102的支撐體103和覆蓋透氣膜102的保護部104。將這樣的透氣構件101隔著0形圈105固定在殼體106的開口部107上。氣體從透氣膜102透過，由此能夠確保殼體106的透氣。保護部104防止透氣膜102因外力(例如洗車時的水噴射)而受到損傷或者透氣膜102的透氣性因塵垢的堆積而降低。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2004-47425號公報
發明內容
近年來，隨著各種制品的小型化的流行，要求降低透氣構件的高度。圖9所示的現有透氣構件101的高度的降低雖然可以通過省略保護部104來實現，但在透氣膜102的耐久性方面存在問題。另外，作為降低透氣構件的高度的嘗試，還試著通過嵌件模塑使透氣膜和支撐體一體化。但是存在如下問題嵌件模塑時透氣膜由于定位銷等而受到損傷，容易產生耐水不良等缺陷。鑒于上述情況，本發明的目的在于，提供容易降低透氣結構的高度且具有高強度的復合透氣膜及使用該復合透氣膜的透氣結構。S卩，本發明提供一種復合透氣膜，具備包含氟樹脂膜的主體部，具有黑色且疊合在所述主體部上的超高分子量聚乙烯多孔片，和通過介于所述主體部與所述超高分子量聚乙烯多孔片之間而使兩者一體化的激光熔敷部。另一方面，本發明提供一種透氣結構，具備具有透氣用的開口部的樹脂部件，和以堵塞所述開口部的方式安裝在所述樹脂部件上的透氣膜；所述透氣膜由上述本發明的復合透氣膜構成。發明效果
根據上述本發明的復合透氣膜，在包含氟樹脂膜的主體部上疊合有超高分子量聚乙烯多孔片(以下稱為UHMWPE多孔片)。與PET無紡布等現有的增強材料相比，UHMWPE多孔片具有高強度。因此，通過組合UHMWPE多孔片和主體部，能得到高強度的復合透氣膜。另夕卜，UHMWPE多孔片也不容易成為透氣性降低的原因。進而，UHMWPE多孔片和主體部通過激光熔敷部而一體化。氟樹脂膜(主體部)與UHMWPE多孔片的熱層壓中，加熱和加壓的條件難以設定，有時粘合不充分。為了進行主體部與UHMWPE多孔片的粘合而在兩者間冒然地加熱和加壓還有可能使氟樹脂膜受到損傷，因此不適合。與此相對，根據本發明，不進行氟樹脂膜與UHMWPE多孔片的熱層壓即可完成一體化，因而能夠排除上述問題。另外，由于UHMWPE多孔片具有暗色，因此能夠通過吸收激光簡單地進行UHMWPE的局部熔融，從而能夠以良好的精度形成激光熔敷部。
圖I是具有本發明第一實施方式的透氣結構的殼體的整體立體圖。
圖2是圖I所示的殼體的透氣結構(以及復合透氣膜)的剖面圖。圖3是復合透氣膜的主體部的剖面圖。圖4A是復合透氣膜的制造工序圖。圖4B是接續于圖4A的制造工序圖。圖5是高效地制造多個復合透氣膜的方法的說明圖。圖6A是使用復合透氣膜的透氣構件(透氣結構)的立體圖。圖6B是圖6A所示的透氣構件(透氣結構)的分解立體圖。圖7是使用圖6A所示的透氣構件的殼體的剖面圖。圖8是耐水試驗方法的說明圖。圖9是現有的透氣構件的剖面圖。
具體實施例方式圖I是具有本發明一個實施方式的透氣結構的殼體的整體立體圖。圖2是圖I所示的透氣結構的剖面圖。如圖I所示，殼體200具備復合透氣膜6、第一殼體部件11 (殼體的上部)以及第二殼體部件12 (殼體的底部)。透氣結構13由復合透氣膜6以及第一殼體部件11形成。復合透氣膜6 —方面允許空氣、水蒸汽在殼體200的內部和外部之間來往，另一方面防止液體、塵垢等異物侵入殼體200的內部。由于復合透氣膜6的這種作用，能夠在不允許異物侵入的情況下使殼體200內部的氣氛與外部的氣氛相等。如圖2所示，透氣結構13具有復合透氣膜6和安裝有復合透氣膜6的第一殼體部件11。第一殼體部件11起到支撐復合透氣膜6的支撐體的作用。第一殼體部件11中設有用于在殼體200(圖I)的內部和外部之間進行透氣的開口部llh。復合透氣膜6以堵塞該開口部Ilh的方式安裝在第一殼體部件11上。具體而言，復合透氣膜6的外周部6g嵌入第一殼體部件11中。即，通過嵌件模塑，使復合透氣膜6與第一殼體部件11 一體化。這樣，能夠使復合透氣膜6與第一殼體部件11牢固地接合。另外，復合透氣膜6沒有突出于透氣結構13的表面。換言之，復合透氣膜6位于低于第一殼體部件11表面的位置，因此外力難以波及到復合透氣膜6。
復合透氣膜6具有包含氟樹脂膜的主體部2和疊合在主體部2上的樹脂多孔片3。在本實施方式中，僅在主體部2的一個表面上設有樹脂多孔片3。樹脂多孔片3由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)多孔片形成。復合透氣膜6以UHMWPE多孔片3露出于殼體200的外部的方向固定在第一殼體部件11上。復合透氣膜6的形狀典型地為圓形，但只要能夠堵塞開口部llh，也可以是方形等其他形狀。在主體部2與UHMWPE多孔片3之間形成有激光熔敷部4。激光熔敷部4通過介于主體部2與UHMWPE多孔片3之間而使兩者一體化。為了良好地吸收激光，UHMWPE多孔片3被著色為黑色。在本實施方式中，激光熔敷部4形成于復合透氣膜6的外周部6g。激光熔敷部4俯視為環形，且嵌入第一殼體部件11中。僅在嵌入第一殼體部件11中的外周部6g形成激光熔敷部4時，激光熔敷部4不會妨礙透氣，因此優選。如圖3所示，主體部2可以具有氟樹脂膜2a和設于氟樹脂膜2a的一個表面上的增強材料2b。例如，以UHMWPE多孔片3、氟樹脂膜2a和增強材料2b的順序將它們疊合時，具有能夠從兩面保護氟樹脂膜2a的優點。另外，增強材料2b可以設于氟樹脂膜2a的兩個 表面，也可以省略。即，主體部2可以僅由氟樹脂膜2a構成。由于主體部2由UHMWPE多孔片3支撐，因此能夠省略增強材料2b，從而能夠減少部件數量。此外，為了使規定波長的激光相對地難以被吸收，主體部2可以為白色。在設置增強材料2b的情況下，優選增強材料2b也為白色。氟樹脂膜2a是具有透氣性的膜，典型地為多孔膜。作為可以用于氟樹脂膜2a的氟樹脂，可以列舉聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物。其中，優選能夠以較小的面積確保高透氣性、阻止異物侵入殼體200內部的能力也優良的PTFE。PTFE多孔膜可以通過拉伸法、提取(抽出)法等公知的成形方法制造。對于氟樹脂膜2a，可以實施斥油處理或斥水處理。增強材料2b是由聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺等樹脂制成的構件。通過設置增強材料2b，氟樹脂膜2a的操作變得容易。增強材料2b的形態，只要能夠維持透氣膜6的透氣性則沒有特別的限定，例如為織物、無紡布、網(+ 〃卜)或網狀物(J - )，典型地為無紡布。氟樹脂膜2a與增強材料2b可以通過熱層壓粘合，也可以使用膠粘劑粘合。優選通過均勻分散于面內的熔敷部或膠粘部將氟樹脂膜2a與增強材料2b粘合。熔敷部或膠粘部的面積例如在總面積的5 20%的范圍內時，不易發生耐水性不充分或者產生剝離。考慮到強度、透氣性、耐水性、激光透射性等所要求的特性，主體部2的厚度優選在0.02 I. Omm(或0.05 0.2mm)的范圍內。主體部2的透氣度以通過JIS P 8117中規定的格利試驗機法得到的格利值計優選在0. I 500秒/IOOcm3的范圍內。主體部2的耐水壓優選為I. OkPa以上。如參照圖9說明過的那樣，現有的透氣構件中設有用于保護透氣膜的構件。用于防止透氣膜因受到水滴等異物的直接沖擊而受到損傷。與此相對，根據本實施方式，主體部2由UHMWPE多孔片3保護，因此即使復合透氣膜6沒有被其他構件所覆蓋，復合透氣膜6也不容易受到損傷。通過省略用于覆蓋復合透氣膜6的其他構件，能夠減少部件數量、降低透氣結構的高度。當然，在圖2所示的透氣結構13中，也可以設置覆蓋復合透氣膜6的構件。UHMWPE多孔片3的厚度沒有特殊限定，但優選在0. 02 3. Omm (或0. 05 I. Omm)的范圍內。從充分確保復合透氣膜6的強度的觀點出發，優選UHMWPE多孔片3的厚度t2大于主體部2的厚度tl。例如，可以規定厚度tl和t2，使其滿足2 ( (t2/tl) ( 50。在此，“超高分子量聚乙烯”是指平均分子量為50萬以上的聚乙烯。超高分子量聚乙烯的平均分子量通常為200 1000萬的范圍。平均分子量可以通過例如ASTM D4020(粘度法)中規定的方法測定。在本說明書中，將超高分子量聚乙烯簡記為“UHMWPE(Ultra HighMolecular Weight Poly-ethylene)”。UHMWPE多孔片3可以由UHMWPE粉末的燒結體制造。UHMWPE粉末的燒結體通過將填充到模具中的UHMWPE粉末(平均粒徑30 200 y m)在 UHMWPE的熔點附近的溫度(例如130 160°C )下燒結而得到。所得燒結體通常為塊狀。只要將塊狀的燒結體通過切削加工成形為片狀，即可得到UHMWPE多孔片。根據該制造方法(粉末燒結法)，所得UHMWPE多孔片的孔隙率為20 50%的范圍。另外，為了使UHMWPE多孔片3比主體部2更容易吸收規定波長的激光，UHMWPE多孔片3具有黑色。具體而言，UHMWPE多孔片3被著色為黑色。著色可以僅對要形成激光熔敷部4的部分進行，但進行整體著色更容易。在上述的UHMWPE多孔片3的制造中，將UHMWPE粉末與著色劑混合來制作燒結體即可。另外，需要選擇在燒結溫度下不分解的著色劑，例如，可以適合使用能夠從3f ^ '7卜公司獲得的Black Pearls L、Black Pearls 1000等炭黑。相對于100重量份的UHMWPE粉末，可以在例如I 10重量份的范圍內含有這些著色劑。需要說明的是，“具有黑色”是指含有用于著色成黑色的著色劑。一般而言，以JISZ 8721明度(無彩色)中規定的黑色度計，將I 4判斷為“黑”、5 8判斷為“灰”、9以上判斷為“白”。本發明中，UHMWPE多孔片3為灰或黑(黑色度8以下)，從激光的吸收效率的觀點出發，優選為黑(黑色度4以下)。由UHMWPE粉末的燒結體制造的UHMWPE多孔片3，保持有耐化學品性、耐磨損性、脫模性等UHMWPE的優良特性。另外，通過多孔化，還獲得了透氣性、緩沖性、滑動性等特性。在本實施方式中，以UHMWPE多孔片3露出于表面的方式規定了復合透氣膜6相對于第一殼體部件11的姿勢。因此，樹脂多孔片3具有優良的耐化學品性對于本實施方式的透氣結構13而言是優選的。通過使UHMWPE多孔片3具有高滑動性，異物變得難以附著在復合透氣膜6上。另外，UHMWPE多孔片3與通常的增強材料聚乙烯無紡布等相比較硬且具有高強度。將相同強度的UHMWPE多孔片3和聚乙烯無紡布進行比較時，UHMWPE多孔片3明顯更薄，并且透氣性也優良。在沒有設置用于保護復合透氣膜6的罩的情況下，復合透氣膜6直接暴露于外部氣氛(例如汽車的發動機艙)中，因此復合透氣膜6本身要求具有充分的物理強度。就聚乙烯無紡布等現有的增強材料而言，為了得到充分的強度，需要相當的厚度，存在犧牲透氣性的問題。相對于此，UHMWPE多孔片3具有能夠以高水平兼具強度和透氣性的優點。對于包含氟樹脂膜的主體部2與UHMWPE多孔片3的粘合，激光熔敷法是極為有效的。這是因為，UHMWPE多孔片與主體部2的熱層壓中，加熱和加壓條件的選擇很困難。從強度的觀點出發使用較厚的UHMWPE多孔片時，進行熱層壓時難以導熱，有時粘合不充分。為了進行主體部2與UHMWPE多孔片3的粘合而在兩者間冒然地加熱和加壓還有可能使氟樹脂膜2a受到損傷，因此不適合。根據本實施方式，不進行 主體部2與UHMWPE多孔片3的熱層壓即可完成粘合，因而能夠排除上述問題。其次，第一殼體部件11和第二殼體部件12是熱塑性樹脂或彈性體的成形品。作為熱塑性樹脂，可以列舉PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PPS (聚苯硫醚)、PSU (聚砜)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。作為彈性體，可以列舉氯丁橡膠、異戊橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、含有天然橡膠作為主要成分的橡膠組合物。使用這些樹脂，通過注塑成形等公知的成形方法，能夠制造殼體部件11、12。殼體部件11、12的材料中，還可以含有顏料、增強用填充材料和其他添加劑等。顏料的具體例為炭黑、鈦白。增強用填充材料的具體例為玻璃粒子、玻璃纖維。其他添加材料的具體例為防水劑、絕緣材料。接著，參照圖4A和圖4B對制造圖2所示的透氣結構的方法進行說明。如圖4A所示，首先，準備包含氟樹脂膜的主體部2和UHMWPE多孔片3，將它們重疊。主體部2和UHMWPE多孔片3例如為具有相同直徑的圓形。在主體部2和UHMWPE多孔片3的層疊體上載置透光夾具9。對透光夾具9施加適當的壓力，使主體部2與UHMWPE多孔片3密合。透光夾具9用于保持主體部2和UHMWPE多孔片3的位置關系，其具有散熱用的開口部9h。透光夾具9典型地由使激光透過的透明玻璃板形成。通過使用這樣的透光夾具9，能夠防止損傷波及到主體部2。然后，如圖4B所示，隔著透光夾具9向主體部2與UHMWPE多孔片3的界面照射激光LB。從主體部2側入射的激光LB，使主體部2與UHMWPE多孔片3的界面附近的、主要是UHMWPE多孔片3的表層部熔化。由此，形成激光熔敷部4 (圖2)。激光熔敷的條件，優選考慮對主體部2和UHMWPE多孔片3的損傷而進行調節。例如，可以將激光輸出功率在20 300W(或20 50W)的范圍內進行調節、將激光波長在800 1100nm(或800 950nm)的范圍內進行調節、將熔敷時間在0. 05 5. 0秒(或0. I I. 5秒)的范圍內進行調節。激光的種類沒有特殊限定，可以使用CO2激光、準分子激光等氣體激光，也可以使用YAG激光等固體激光。另外，也可以由主體部2與UHMWPE多孔片3的層疊體總括性地制造多個復合透氣膜6。具體而言，如圖5所示，準備大面積的層疊體W，確定與要制造的復合透氣膜6的形狀對應的多個切割預定線CL。對各區域依次進行激光照射工序，以在切割預定線CL的內側區域形成激光熔敷部4。激光熔敷部4形成后，沿著切割預定線CL對層疊體W進行沖裁。這樣，能夠由I個層疊體W高效地制造多個復合透氣膜6。由于減少了小部件的操作次數，因此生產率也提高。圖2所示的透氣結構13可以通過嵌件注塑成形法制造。具體而言，在用于使第一殼體部件11成形的模具內設置復合透氣膜6。進行用于形成第一殼體部件11的注塑成形工序，以使復合透氣膜6的外周部6g被注射到模具中的樹脂包覆。由于將高強度的UHMWPE多孔膜3與主體部2組合，因此在模具中設置復合透氣膜6時，復合透氣膜6不容易受到損傷。另外，主體部2和UHMWPE多孔片3由于預先進行了激光熔敷，因此容易操作。因此，透氣結構13的制造工序容易實現自動化。(變形例I)
圖6A和圖6B所示的透氣結構23具備具有透氣用的開口部21h的支撐體21和安裝在支撐體21上的復合透氣膜6。即，透氣結構23以透氣構件(透氣栓)的形式構成。復合透氣膜6為參照圖2說明的復合透氣膜，其通過膠粘劑或粘合帶固定在支撐體21上。另外，復合透氣膜6與支撐體21也可以通過嵌件模塑而一體化。支撐體21可以是殼體本身。(變形例2)圖7所示的殼體201具備第一殼體部件11、第二殼體部件12以及安裝在第一殼體部件11的開口部Ilh的透氣構件33 (透氣結構)。透氣構件33在第一殼體部件11的開口部Ilh處的安裝，可以使用膠粘劑或粘合帶進行，也可以通過熱熔敷進行。透氣構件33中，復合透氣膜6與支撐體31可以通過嵌件模塑而一體化。根據變形例I和變形例2，具有如下優點在制造出透氣構件23、33的階段能夠進行非破壞試驗(例如耐水試驗、目視觀察)。另外，也容易滿足對要設置透氣結構的殼體的設計進行變更的需要。此外，用于將透 氣構件23、33安裝到殼體中的方法，可以從使用膠粘劑或粘合帶、熔敷、熱熔(熱☆ L A )等各種方法中選擇。實施例為了確定本發明的效果，制作以下的樣品，考察各樣品的耐水性。(樣品I)制造圖2所示的透氣結構。首先，將作為主體部2的氟樹脂膜2a(日東電工公司制f S 'y 工(注冊商標)NTF810A、厚度0.3mm、小13_、沒有無紡布)和UHMWPE多孔片3(日東電工公司制寸、門、”(注冊商標)LC-T、厚度1.0mm、(M3mm)通過參照圖4A和圖4B說明的方法進行激光熔敷，得到復合透氣膜6。其中，UHMWPE多孔片3使用預先著色成黑色的UHMWPE多孔片。然后，通過嵌件注塑成形法使復合透氣膜6與第一殼體部件11 一體化，得到圖2所示的透氣結構13。作為第一殼體部件11的材料，使用聚對苯二甲酸丁二醇酯。(樣品2)使用樣品I中得到的復合透氣膜6，制作圖6A所示的透氣栓(透氣結構23)。將該透氣栓用膠粘劑固定在第一殼體部件11的開口部llh。(樣品3)將現有的透氣膜(日東電工公司制f ” 工(注冊商標)NTF2131A-S06、厚度0. 17mm、13mm、一個表面有無紡布)直接激光熔敷到第一殼體部件11上。《高壓洗車試驗》對樣品I 3的透氣結構進行高壓洗車試驗。高壓洗車試驗為如下試驗如圖16所示，從以0°、30°、60°和90°各角度配置的噴嘴80對透氣結構噴射水，考察有無水侵入殼體。殼體的內部涂布有感知水的水分感知糊料(々才一夕一 7〗一 U >夕'' 一 ^卜)。該糊料從綠色變為紅色時，判斷水進入了殼體內。從噴嘴80噴出的水的噴射條件如下。噴射壓力8MPa水溫80°C時間(各角度)30秒流量14升/分鐘
《結果》樣品1、2即使經過高壓洗車試驗也完全沒有水進入殼體中。另一方面，樣品3的殼體內進入了少量水。產業實用性本發明可以應用于燈、電動機、傳感器、開關、ECU、齒輪箱等汽車部件。另外 ，除了汽車部件以外，本發明也可以應用于移動通信設備、照相機、電動剃須刀、電動牙刷、洗衣機(例如洗衣機的濕度傳感器)等電氣制品。
權利要求
1.ー種復合透氣膜，具備 包含氟樹脂膜的主體部， 具有黒色且疊合在所述主體部上的超高分子量聚こ烯多孔片，和通過介于所述主體部與所述超高分子量聚こ烯多孔片之間而使兩者一體化的激光熔敷部。
2.如權利要求I所述的復合透氣膜，其中，所述激光熔敷部形成于該復合透氣膜的外周部的、所述主體部與所述超高分子量聚こ烯多孔片之間，且俯視為環形。
3.如權利要求I所述的復合透氣膜，其中，所述主體部的厚度tl和所述超高分子量聚こ稀多孔片的厚度t2滿足tl < t2的關系。
4.如權利要求I所述的復合透氣膜，其中，所述主體部僅由所述氟樹脂膜構成。
5.一種透氣結構， 具備 具有透氣用的開ロ部的樹脂部件，和 以堵塞所述開ロ部的方式安裝在所述樹脂部件上的透氣膜； 所述透氣膜由權利要求I所述的復合透氣膜構成。
6.如權利要求5所述的透氣結構，其中，所述復合透氣膜的外周部嵌入所述樹脂部件中。
7.如權利要求6所述的透氣結構，其中，僅在嵌入所述樹脂部件中的所述外周部形成有所述激光熔敷部。
全文摘要
透氣結構(13)具備具有透氣用的開口部(11h)的樹脂部件(11)和以堵塞開口部(11h)的方式安裝在樹脂部件(11)上的復合透氣膜(6)。復合透氣膜(6)具備包含氟樹脂膜的主體部(2)和疊合在主體部(2)上的超高分子量聚乙烯多孔片(3)。超高分子量聚乙烯多孔片(3)具有黑色。在主體部(2)與超高分子量聚乙烯多孔片(3)之間，形成有使兩者一體化的激光熔敷部(4)。
文檔編號B60R16/02GK102803022SQ201080025410
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月10日 優先權日2009年6月11日
發明者古山了, 森山順一 申請人:日東電工株式會社