(57)【要約】  本発明は、酸素富化火炎による火炎穿孔高分子フィルム用の装置および方法を提供する。装置の一実施形態では、フレームと、フレームに取り付けられる支持表面であって、複数の低い部分を含む支持表面と、可燃性混合物中の酸素量を増加させるための酸素富化装置と、支持表面に対向するフレームに取り付けられるバーナーであって、安定な火炎を支えるバーナーと、支持表面と接触するフィルムであって、バーナーの火炎がフィルムに向けられて、穿孔されることになるフィルムと、を含む。高分子フィルムの火炎穿孔方法の一実施形態では、酸素富化可燃性混合物を点火して、安定な火炎を形成するステップを含み、酸素富化可燃性混合物によって生成される火炎が、より均一な穿孔を提供する。
2007507362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
フレームに取り付けられる支持表面であって、複数の低い部分を含む支持表面と、
支持表面に対向するフレームに取り付けられるバーナーであって、火炎を支えるバーナーと、
バーナーに接続されるバーナー管と、
バーナー管に接続される酸素富化装置と、
を含む、フィルムを火炎穿孔するための装置。
【請求項２】
支持表面と接触するフィルムを含んでなり、前記バーナーの火炎が、前記フィルムに向けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
フレームに取り付けられるバッキングロールをさらに含んでなり、前記バッキングロールが前記支持表面を含み、前記フィルムが、前記バッキングロールの支持表面の少なくとも一部のまわりに巻きつけられる、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記支持表面に隣接するフレームに取り付けられる予熱ロールをさらに含み、前記予熱ロールが外側表面を含み、かつ、前記予熱ロールの外側表面が、前記バーナーの前の前記フィルムを予熱するため加熱される、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記予熱ロールの外側表面が、前記バーナーの前の前記フィルムを予熱するため７４℃（１６５°Ｆ）を超えて加熱される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記予熱ロールが、前記バッキングロールに隣接する前記フレームに取り付けられるニップロールであり、前記フィルムが、前記ニップロールと前記バッキングロールとの間にある、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記バッキングロールに隣接する前記フレームに取り付けられる温度制御シールドをさらに含み、前記温度制御シールドが、前記バーナーと前記ニップロールとの間に配置される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記バーナーが、前記バーナーと前記ニップロールとの間で測定される角度が４５°未満になるように配置され、前記角度の頂点が、前記バッキングロールの軸に配置される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記バーナー管に接続されるミキサをさらに含んでなり、前記ミキサが、適切な体積の酸素、空気、およびガス状の炭化水素燃料の混合を促進して、酸素富化可燃性混合物を形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記支持表面上に空気を吹き込むために、前記支持表面に隣接するフレームに取り付けられる空気アプリケータをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
液体を前記支持表面に加えるために、前記フレームに取り付けられる液体アプリケータをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を有するフィルムを提供するステップと、
前記フィルムの第２の面を、複数の低い部分を有する支持表面と接触させるステップと、
前記フィルムの第１の面を、加熱された表面と接触させるステップと、
前記加熱された表面を、前記フィルムの第１の面から取り除くステップと、
可燃性混合物を酸素で富化するステップと、
前記可燃性混合物を点火して、バーナーによって支えられる安定な火炎を形成し、かつ、前記酸素富化可燃性混合物によって燃料を供給されるステップと、
その後、前記フィルムの第１の面を、前記バーナーからの火炎で加熱して、前記フィルムを穿孔するステップと、
を含んでなる、フィルムの火炎穿孔方法。
【請求項１３】
前記富化ステップが、酸化剤を酸素で富化し、かつ、酸素富化酸化剤をガス状の炭化水素燃料と混合して、可燃性混合物を提供するステップをさらに含んでなる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記酸素富化ステップが、０．２１を超える酸素比を有する酸化剤を提供する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記酸素富化ステップが、０．２１超〜０．３５以下の酸素比を有する酸化剤を提供する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記穿孔ステップが、前記フィルムを、前記支持表面の複数の低い部分に対応するパターンで穿孔する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記支持表面を、４９℃（１２０°Ｆ）未満の温度まで冷却するステップをさらに含んでなる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記冷却ステップが、前記フィルムの第２の面を冷却するために、前記支持表面を４１℃（１０５°Ｆ）未満の温度まで冷却するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記加熱される表面が、７４℃（１６５°Ｆ）を超える、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
予熱されたニップロールが、前記フィルムの第１の面と接触させるために使用され、前記ニップロールが、前記バッキングロールに隣接する前記フレームに取り付けられ、かつ、前記フィルムが、前記ニップロールと前記バッキングロールとの間にある、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記バーナーを、前記バーナーと前記ニップロールとの間で測定される角度が４５°未満になるように配置するステップであって、前記角度の頂点が、前記バッキングロールの軸に配置されるステップをさらに含んでなる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
支持表面を有するバッキングロールを提供するステップであって、前記支持表面が複数の低い部分を含むステップと、
ニップロールを提供するステップであって、前記ニップロールが外側表面を含み、かつ、前記ニップロールの外側表面が加熱されるステップと、
可燃性混合物を酸素で富化するステップと、
前記可燃性混合物を点火して、バーナーによって支えられる安定な火炎を形成し、かつ、前記酸素富化可燃性混合物によって燃料を供給されるステップであって、前記バーナーが、前記バーナーと前記ニップロールとの間で測定される角度が４５°未満になるように配置され、前記角度の頂点が、前記バッキングロールの軸に配置されるステップと、
フィルムを前記支持表面に接触させるステップと、
前記フィルムを、前記ニップロールと前記バッキングロールの支持表面との間で押圧して、前記フィルムを予熱するステップと、
その後、前記フィルムを前記バーナーの火炎で穿孔するステップと、
を含んでなるフィルムの火炎穿孔方法。
【請求項２３】
前記富化ステップが、酸化剤を酸素で富化し、かつ、前記酸素富化酸化剤をガス状の炭化水素燃料と混合して、可燃性混合物を作り出すステップをさらに含んでなる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記酸素富化ステップが、０．２１を超える酸素比を有する酸化剤を提供する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記酸素富化ステップが、０．２１超〜０．３５以下の酸素比を有する酸化剤を提供する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記穿孔ステップが、前記フィルムを、前記支持表面の複数の低い部分に対応するパターンで穿孔する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
温度制御シールドを提供するステップをさらに含んでなり、前記温度制御シールドが、前記バーナーと前記ニップロールとの間に配置される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記支持表面を、４９℃（１２０°Ｆ）未満の温度まで冷却するステップをさらに含んでなる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記冷却ステップが、前記フィルムの第２の面を冷却するために、前記支持表面を４１℃（１０５°Ｆ）未満の温度まで冷却するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムを火炎穿孔するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
穿孔された高分子フィルムを製造する様々な方法が知られている。例えば、特許文献１、並びに、特許文献２および特許文献３すべてには、概ね高分子フィルムの加熱封止性を改善するための方法および装置が記載されており、これは、フィルムの特定領域が溶融されて穿孔パターンが形成されるように、ガス加熱した空気噴流をフィルムの表面上に向けながら、所望の穿孔パターンを有する冷却された中空の回転する金属シリンダまたは支持体ロール上に、フィルムを通過させることによるものである。
【０００３】
特許文献４では、熱収縮性二軸延伸ポリプロピレンフィルムの火炎穿孔が検討されている。特許文献５および特許文献６には、加熱によって軟化および溶融できる熱可塑性フィルムに適した火炎穿孔をするための方法および装置が開示されている。
【０００４】
高分子フィルムの濡れ性または接着特性を改善するため、酸素富化火炎が使用されてきた。かかる使用については、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、および特許文献１５を含む特許文献に開示されている。これらの特許には、高分子の表面改質のため、酸素富化火炎を使用することが記載されている。
【特許文献１】米国特許第３，０１２，９１８号明細書（シャール（Ｓｃｈａａｒ））
【特許文献２】英国特許第８５１，０５３号明細書
【特許文献３】英国特許第８５４，４７３号明細書
【特許文献４】米国特許第３，３９４，２１１号明細書（マクダフ（ＭａｃＤｕｆｆ））
【特許文献５】英国特許第１，０１２，９６３号明細書
【特許文献６】英国特許第１，０７３，６０５号明細書
【特許文献７】米国特許第３，１５３，６８３号明細書
【特許文献８】米国特許第３，２５５，０３４号明細書
【特許文献９】米国特許第３，３４７，６９７号明細書
【特許文献１０】米国特許第３，３６１，６０７号明細書
【特許文献１１】米国特許第３，３７５，１２６号明細書
【特許文献１２】米国特許第３，４３１，１３５号明細書
【特許文献１３】米国特許第３，７８３，０６２号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，６２２，２３７号明細書
【特許文献１５】米国特許第５，８９１，９６７号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、酸素富化火炎を用いてフィルムを穿孔するための装置を提供する。この火炎穿孔用の装置は、
フレームと、
フレームに取り付けられる支持表面であって、複数の低い部分を含む支持表面と、
支持表面に対向するフレームに取り付けられるバーナーであって、火炎を支えるバーナーと、
バーナーに接続されるバーナー管と、
バーナー管に接続され、酸素富化可燃性混合物をバーナー管に供給する酸素富化装置と、
支持表面と接触するフィルムと、
を含んでなり、バーナーの火炎がフィルムに向けられる。
本装置の一実施形態では、バーナー管に接続されるミキサが、適切な体積の酸素、空気、およびガス状の炭化水素燃料の混合を促進して、酸素富化可燃性混合物を形成する。上記装置の別の実施形態では、この装置は、フレームに取り付けられるバッキングロールをさらに含み、このバッキングロールが支持表面を含み、かつ、フィルムが、バッキングロールの支持表面の少なくとも一部のまわりに巻きつけられる。本実施形態の一態様では、この装置は、支持表面に隣接するフレームに取り付けられる予熱ロールをさらに含み、この予熱ロールが外側表面を含み、かつ、この予熱ロールの外側表面が、バーナーの前のフィルムを予熱するため加熱される。本実施形態のさらに別の態様では、予熱ロールの外側表面が、バーナーの前のフィルムを予熱するため７４℃（１６５°Ｆ）を超えて加熱される。さらに他の実施形態では、予熱ロールが、バッキングロールに隣接するフレームに取り付けられるニップロールであり、フィルムが、ニップロールとバッキングロールとの間にある。本実施形態のさらに別の態様では、バーナーが、バーナーとニップロールとの間で測定される角度が４５°未満になるように配置され、この角度の頂点がバッキングロールの軸に配置される。
【０００６】
さらに他の実施形態では、この装置は、バッキングロールに隣接するフレームに取り付けられる温度制御シールドをさらに含み、この温度制御シールドは、バーナーとニップロールとの間に配置される。
【０００７】
別の実施形態では、この装置は、空気または液体のいずれかを支持表面上に加えるため、支持表面に隣接するフレームに取り付けられるアプリケータをさらに含む。
【０００８】
本発明の別の態様では、酸素富化火炎を用いるフィルムの火炎穿孔方法が提供される。この方法は、
第１の面および第１の面の反対側の第２の面を有するフィルムを提供するステップと、
フィルムの第２の面を、複数の低い部分を有する支持表面と接触させるステップと、
フィルムの第１の面を、加熱された表面と接触させて、フィルムの第１の面から加熱された表面を取り除くステップと、
可燃性混合物を酸素で富化するステップと、
可燃性混合物を点火して、バーナーによって支えられる安定な火炎を形成し、かつ、酸素富化可燃性混合物によって燃料が供給され、その後、フィルムの第１の面を、バーナーからの火炎で加熱して、フィルムを穿孔するステップと、
を含んでなる。上記方法の一態様では、この穿孔ステップにより、フィルムが、支持表面の複数の低い部分に対応するパターンで穿孔される。
【０００９】
上記方法の一実施形態では、富化ステップが、酸化剤を酸素で富化し、酸素富化酸化剤をガス状の炭化水素燃料と混合して、可燃性混合物を提供するステップをさらに含んでなる。上記方法の別の態様では、酸素富化ステップにより、０．２１超〜０．３５以下の酸素比を有する酸化剤が提供される。
【００１０】
本発明の別の態様では、この方法は、支持表面を４９℃（１２０°Ｆ）未満の温度まで冷却するステップをさらに含んでなる。この方法の別の実施形態では、フィルムの第１の面と接触させるために、予熱されたニップロールが使用され、このニップロールが、バッキングロールに隣接するフレームに取り付けられ、かつ、フィルムが、ニップロールとバッキングロールとの間にある。
【００１１】
上記方法のさらに他の実施形態では、バーナーが、バーナーとニップロールとの間で測定される角度が４５°未満になるように配置され、この角度の頂点がバッキングロールの軸に配置される。
【００１２】
フィルムの火炎穿孔方法の別の実施形態では、この方法は、
支持表面を有するバッキングロールを提供するステップであって、支持表面が複数の低い部分を含むステップと、
ニップロールを提供するステップであって、このニップロールが外側表面を含み、かつ、このニップロールの外側表面が加熱されるステップと、
可燃性混合物を酸素で富化するステップと、
可燃性混合物を点火して、バーナーによって支えられる安定な火炎を形成し、酸素富化可燃性混合物によって燃料を供給されるステップであって、バーナーが、バーナーとニップロールとの間で測定される角度が４５°未満になるように配置され、この角度の頂点がバッキングロールの軸に配置されるステップと、
フィルムを支持表面に接触させるステップと、
フィルムを、ニップロールとバッキングロールの支持表面との間で押圧して、フィルムを予熱するステップと、
その後、フィルムを、バーナーの火炎で穿孔するステップと、
を含んでなる。
【００１３】
本発明は、添付図を参照してさらに説明されるが、この場合、いくつかの図にわたって同様の構造は同じ数字によって参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、フィルムを火炎穿孔するための装置およびフィルムを火炎穿孔するための方法の具体的実例を提供し、それは、可燃性混合物のための酸素富化装置を含むものである。穿孔に使用される酸素富化火炎は、許容範囲内のフィルム品質を維持しながらフィルムが火炎穿孔されるウェブ速度を増加させる際の助けとなる。許容範囲内のフィルム品質には、しわ、あるいは、他の欠陥、例えば引裂き、熱損傷、または、部分的に形成された穿孔が形成されることがなく、フィルム内に完全かつ均一に開口した、むらがなく形成された穿孔が含まれる。穿孔されたエラストマまたは高分子フィルムにおけるかかる品質は、特定の最終用途に、例えば、強い引張り強さ、並びに、手で引き裂く際にテープに不必要な伸びがなく、縦および横手方向の両方に容易にまっすぐに手で引き裂ける優れた適合性を有する接着テープ裏張りを低コストで提供するのに非常に重要である。
【００１５】
酸素富化火炎を使用すると、穿孔工程の速度が増大し、多くの場合穿孔の物理的均一性が改善される。本発明を使用して得られる穿孔速度は、酸素富化が使用されない場合の速度に比べてはるかに速くすることができる。加えて、穿孔の均一性において著しい改善を得ることもできる。
【００１６】
火炎は、２つの特性、すなわち火炎力および酸化剤対燃料のモル比によって記述することができる。火炎力は、単位時間あたりに燃焼する燃料の体積と燃料の熱含量との積である。火炎力の代表的単位は、ワット（Ｗ）またはＢｔｕ／ｈｒである。火炎力は、バーナーの寸法を説明するため正規化することができ、例えばＷ／ｃｍ２またはＢｔｕ／ｈｒ−ｉｎの単位になる。
【００１７】
完全燃焼のために必要とされる酸化剤対燃料の正確な比は、理論混合比として知られている。例えば、メタンの完全燃焼に必要な乾燥空気の正確な量は、メタンの体積あたりの乾燥空気の体積は９．５５であり、したがって、空気：メタンの火炎の場合の理論混合比は９．５５：１であり、または、代わりにただ単に９．５５として表される。当量比は、化学量論の酸化剤：燃料の比を実際の酸化剤：燃料の比で割ったものとして定義される。燃料希薄火炎または酸化性火炎の場合、化学量論量を超える酸化剤があり、したがって、当量比は１．００未満である。理論混合比の酸化剤：燃料の混合物の場合、当量比は１．００に等しい。燃料濃厚系の場合、当量比は１．００を超える。
【００１８】
本発明との関連で、酸素富化は、予め混合された層流の炭化水素火炎を支えるために使用される、可燃性混合物への酸素の添加を伴ない、これが穿孔に使用される。可燃性混合物の酸素富化により、火炎温度の上昇、層流火炎速度の増加、およびバーナーを通過する可燃性混合物の合計流量の減少を含めて、火炎に対していくつかの変化が引き起こされる。燃焼反応によって加熱されるはずの不活性窒素が少量しかないので、火炎温度の上昇が起こる。火炎速度の増加により、所与の火炎力について、リボンバーナ上で安定化される輝炎円錐体の大きさが縮小するのが引き起こされる。換言すれば、所与の燃料流速において、混合物中の酸素濃度が一定の当量比に増加するにつれ、輝炎円錐体の高さが縮小することになる。可燃性混合物の流量減少は、酸化剤中の窒素量の減少によって引き起こされる。
【００１９】
図１および２は、本発明の火炎穿孔フィルムの製造装置の一実施形態の説明図である。図１は、装置１０の側面図を例示しており、酸素富化装置４５の一実施形態を示す。図２は、装置１０の一部の正面図を例示しており、明確にするため、バッキングロール１４が仮想線で示され、アイドラローラー５５、５８、およびモータ１６が取り除かれている。
【００２０】
装置１０は、フレーム１２を含む。フレーム１２は、上側部分１２ａおよびより下側部分１２ｂを含む。装置１０は、外側の支持表面１５を有するバッキングロール１４を含む。支持表面１５は、低い部分９０のパターンを含むことが好ましい。かかる低い部分９０、および、低い部分の間の支持表面１５の部分は共同して、バッキングロール１４の支持表面１５を完全なものにする。低い部分９０は、支持表面１５に凹みのパターンを形成する。低い部分９０は、支持表面１５に沿った複数の押し下げまたはへこみ部分、あるいは複数の窪みとすることができる。かかる低い部分９０は、支持表面１５にエッチングするのが好ましい。あるいは、低い部分９０のパターンは、支持表面１５に穿設、溶発、または刻装してもよい。低い部分９０は、楕円形の形が好ましく、それぞれが約０．１７７８ｃｍ（７０ミル）以下の長さ、約０．０７６２ｍｍ（３０ミル）以下の幅、約０．０２０３２ｃｍ（８ミル）以上の深さを有するのが好ましい。穿孔パターンの一例は、２００２年２月１４日に発行された「布状の高分子フィルム（Ｃｌｏｔｈ−ｌｉｋｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｆｉｌｍｓ）」（ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ）ら）と題する国際公開第０２／１１９７８号パンフレットに教示されており、これは、引用により前記パターンについて本明細書に組み込まれたものとする。
【００２１】
一実施形態では、バッキングロール１４の支持表面１５は、装置１０のまわりの周囲温度に対して温度制御される。バッキングロール１４の支持表面１５は、当技術分野で周知の適宜の手段によって温度制御することができる。バッキングロール１４の支持表面１５は、中空軸５６の入口部分５６ａから、バッキングロール１４の中、および中空シャフト５６の出口部分５６ｂまで冷却水を供給することによって冷却されることが好ましい。バッキングロール１４は、その軸１３のまわりに回転する。装置１０は、フレームの下側部分１２ｂに取り付けられるモータ１６を含む。このモータはベルト１８を駆動し、それはその次にバッキングロール１４に取り付けたシャフト５６を回転させ、このようにしてバッキングロール１４をその軸１３のまわりに駆動する。
【００２２】
装置１０は、バーナー３６およびバーナー管３８を含む。装置１０は、装置１０の上に載置される任意選択の排気フード（図示せず）を含んでもよい。バーナー３６およびバーナー管３８は、バーナー支持体３５によってフレーム１２の上側部分１２ａに取り付けられる。バーナー支持体３５は、駆動部４８の動きによって枢支点３７のまわりに枢動して、バッキングロール１４の支持表面１５に対して、バーナー３６を移動させることができる。支持体３５は、駆動部４８によって枢動されて、バーナー３６を、バッキングロール１４の支持表面１５に隣接した、またはそこから離れたいずれかの所望の距離に位置決めすることができる。可燃性混合物は、バーナー管３８によってバーナー３６に送られる。バーナー管３８は、バーナー管３８ａおよびバーナー管３８ｂに分岐し、それらはバーナー３６の各端部に接続される。装置１０は、バーナー３６から離れた、バーナー管３８の反対側の端部に接続される酸素富化装置４５を含む。酸素富化装置４５の一つの構成要素は空気管路４１であり、それは、ベンチュリミキサ３９を介してバーナー管３８に接続される。空気管路４１を経由する空気流れは、空気流量制御装置４１ａによって調節される。酸素管路４３は、酸素流量制御装置４３ａによって調節され、酸素吸気口４３ｂで空気管路４１の中に酸素を供給する。酸素富化空気流れは、空気管路４１を介して酸化剤吸気口４１ｂに至り、ベンチュリミキサ３９まで運ばれる。可燃性混合物の燃料成分は、一般にガス状の炭化水素燃料であり、燃料流量制御装置４７ａによって、燃料管路４７を経由して燃料吸気口４７ｂでベンチュリミキサ３９の中に調節されて入る。ガス状燃料および酸素富化空気の適切な体積は、ベンチュリミキサ３９の中に調節されて入り、可燃性混合物が作り出される。一実施形態では、燃料は天然ガスである。
【００２３】
酸素比は、酸化剤中に存在する酸素分子の合計流量対酸化剤中の全ての成分の合計流量の比である。酸化剤中の酸素比は、酸化剤が空気と酸素からなるとき、以下の式に従って算出される。
酸素比＝（ＦＯ２＋０．２１ＦＡＩＲ）／（ＦＯ２＋ＦＡＩＲ）
ここで、ＦＯ２は、酸素の流速（ｌｐｍまたはｃｆｈ単位）であり、ＦＡＩＲは、空気の流速（ｌｐｍまたはｃｆｈ単位）である。空気の酸素比は約０．２１であることに留意する必要がある。酸素比が増加するにつれ、過熱よるバーナーの損傷および危険な逆火の可能性が増加するおそれがある。したがって、大部分の商業的に入手可能なリボンバーナは、０．３５未満の酸素比でのみ安全に運転できる。理論的には、新規なバーナー設計は、例えば、炎孔寸法および炎孔分布の改変、並びに代替のバーナーリボンおよびバーナーハウジング材料を含む可能性があるが、これにより、より高い酸素比で運転することが可能になろう。
【００２４】
本発明の一実施形態では、装置１０は、フレーム１２の下側部分１２ｂに取り付けられる予熱ロール２０を含む。予熱ロール２０は、外側ロール層２２を含む。外側ロール層２２は、外側表面２４を含む。外側ロール層は、例えばエラストマから、例えば高温度供用のエラストマから製造できる。予熱ロール２０は、例えばニップロールとすることができ、それは、ニップロール２０とバッキングロール１４との間でフィルムをはさむように、バッキングロール１４を背にして配置できるものである。しかし、予熱ロール２０がニップロールである必要はなく、その代わりに、予熱ロールを、バッキングロール１４と接触しないように、バッキングロール１４から離して配置することができる。ニップロール２０は、そのシャフト６０のまわりを自由に回転し、ロール支持体６２に載置される。リンケージ４６が、ロール支持体６２に取り付けられる。ニップロール２０は、駆動部４４を使用して、バッキングロール１４を背にして配置することができる。（図３に示すように）駆動部４４を延ばしたとき、リンケージ４６が反時計まわりに回転し、その次に、ロール支持体６２が、ニップロール２０がバッキングロール１４と接触するまで反時計まわりに回転する。駆動部４４は、ニップロール２０とバッキングロール１４との間の運動を制御でき、したがって、ニップロール２０とバッキングロール１４との間の圧力を制御できる。止め具６４が下側フレーム１２ｂに取り付けられ、リンケージ４６が下側フレーム１２ｂを越えて動くのを阻止し、それにより、ニップロール２０がバッキングロール１４にかける圧力が制限される。
【００２５】
本発明の別の実施形態では、装置１０は、一つの組立体を形成するためブラケット６６によって支持体６２に取り付けられる温度制御シールド２６を含む。したがって、上記説明したように駆動部４４がニップロール２０を回転させたとき、遮へい体２６は、ニップロールと共に移動する。遮へい体２６は、ボルト３２、および、ブラケット６６に取り付けられるスロット３４によって、ニップロール２０と相関させて配置できる。温度制御シールド２６は、複数の水冷管２８を含むことができる。しかし、温度制御シールドを提供する他の手段、例えば水冷プレート、空冷プレート、または当技術分野における他の手段を使用してもよい。温度制御シールド２６は、バーナー３６とニップロール２０との間に配置できる。この位置において、遮へい体２６は、ニップロール２０を、バーナー３６から発生される熱の一部から保護し、したがって、ニップロール２０の外側表面２４の温度を制御するのに使用でき、それは、フィルムの高速度を維持しながら、バーナー３６によって行われる火炎穿孔ステップのときのフィルム内のしわまたは他の欠陥を低減するという利点を有する。
【００２６】
本発明のさらに別の実施形態では、装置１０は、フレーム１２の下側部分１２ｂに取り付けられる任意選択のアプリケータ５０を含む。装置１０は、アプリケータ５０に接続される複数のノズル５２を含む。一実施形態では、アプリケータ５０は、バッキングロール１４上に空気を加えるための空気アプリケータである。別の実施形態では、アプリケータ５０は、バッキングロール１４上に液体を加えるための液体アプリケータである。液体は水であることが好ましいが、しかし、その代わりとして他の液体も使用できる。アプリケータ５０によって液体が加えられる場合、個々のノズルに空気も供給して、液体を、バッキングロール上に加える前に霧化することが好ましい。空気または水を、バッキングロール１４に加える方法は、当業界の専門家なら、ノズル５２を経由してポンプで注入される空気もしくは水の圧力、割合、または速度に応じて変化させることができる。以下に説明するように、どんな理論にも束縛されることを望まないが、空気または水がバッキングロール１４の支持表面１５に加えられる場合、フィルムを支持表面１５と接触させる前に、空気または水を加えることは、支持表面１５上に形成される凝縮物をある程度取り除くか、または、追加の水を加えてフィルムと支持表面との間の水量を能動的に制御するかのいずれかの助けになり、それによって、バーナー３６によって行われる火炎穿孔ステップのときのフィルム内に形成されるしわまたは他の欠陥をなくす際の助けになると考えられる。
【００２７】
装置１０は、フレーム１２の下側部分１２ｂに取り付けられる第１のアイドラーローラ５４、第２のアイドラーローラ５５、および第３のアイドラーローラ５８を含む。各アイドラーローラ５４、５５、５８は、それ自身のシャフトを含み、アイドラーローラは、それらのシャフトのまわりに自由に回転できる。
【００２８】
様々なバーナー３６が商業的に入手可能であり、例えば、フリンバーナー社（Ｆｌｙｎｎ  Ｂｕｒｎｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（ニューロシェル（Ｎｅｗ  Ｒｏｃｈｅｌｌｅ）、ニューヨーク州）、エーロゲン社（Ａｅｒｏｇｅｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｌｔｄ．）（アルトン（Ａｌｔｏｎ）、イギリス）、およびシャーマントゥリーターズ社（Ｓｈｅｒｍａｎ  Ｔｒｅａｔｅｒｓ  Ｌｔｄ．）（セーム（Ｔｈａｍｅ）、イギリス）がある。高分子フィルムの火炎穿孔用には、通常リボンバーナが所望されるが、しかし、他のタイプのバーナー、例えば穿設ポートまたはスロット設計バーナーも使用可能である。一実施形態では、装置は、それが本発明の火炎穿孔方法に使用される火炎を供給する前に、酸化剤および燃料を混合するためのミキサ（例えばベンチュリミキサ）を含むことができる。図１および３によって表される実施形態では、まず酸素が空気流れの中に導入され、酸素富化酸化剤流れを作り出す。次いで、酸素富化酸化剤流れは、ベンチュリミキサ内で燃料流れと混合され、酸素富化可燃性混合物を作り出す。しかし、ミキサの使用は必要ではなく、空気、酸素、および燃料管路の構成（順序）は、最終的な可燃性混合物が、空気と比較して増加した量の酸素を有するという条件なら、および、適切な体積の燃料および酸化剤がバーナーの前で混合されて、一様かつ安定な火炎を支えるという条件なら、ほとんどどんな構成でもよい。
【００２９】
図３は、装置１０を経由してフィルムが移動する経路および一つの好ましいフィルムの火炎穿孔方法を例示する。フィルム７０は、第１の面７２および第１の面７２の反対側の第２の面７４を含む。フィルムは、装置１０の中に、第１のアイドルローラ５４のまわりに移動する。そこから、モーター駆動のバッキングロール１４がフィルムを引き出す。この位置で、フィルムは、ニップロール２０とバッキングロール１４との間に配置される。この工程の本ステップでは、フィルム７０の第２の面７４が、水冷バッキングロール１４によって冷却され、同時に、フィルム７０の第１の面７２は、予熱またはニップロール２０の外側表面２４によって加熱される。バーナー３６でフィルムを火炎穿孔する前に、ニップロール２０のニップロール外側表面２４を用いてフィルム７０を予熱する本ステップから、予想外にも、穿孔フィルム内でしわまたは他の欠陥を低減するという利点が提供される。
【００３０】
バッキングロール１４の外側支持表面１５の温度は、シャフト５６を経由してバッキングロール１４を通じて流れる水の温度によって制御できる。外側支持表面１５の温度は、火炎から高熱量を発生するバーナー３６へのその近さに応じて変化させることができる。加えて、支持表面１５の温度は、支持表面１５の材料に依存するだろう。
【００３１】
ニップロール２０の外側層２２の外側表面２４の温度は、相当数の因子によって制御される。第一に、火炎力および火炎の温度が、ニップロール２０の外側表面２４の温度に影響を与える。第二に、バーナー３６とニップロール２０との間の距離が、外側表面２４の温度に影響を与える。例えば、ニップロール２０を、バーナー３６により接近した位置に決めると、ニップロール２０の外側表面２４の温度を上昇させることになる。反対に、ニップロールを、バーナー３６からより遠くに離した位置に決めると、ニップロール２０の外側表面２４の温度を低下させることになる。ニップロール２０の軸とバーナー３６のバーナー面４０の中心との間の距離は、角度の頂点としてバッキングロール１４の軸１３を使用して、角度αによって表される。角度αは、ニップロール２０とバーナー３６との間のバッキングロールの周辺長の一部またはバッキングロールの弧の部分を表す。ニップロールの外側表面の材料が劣化し始めるほどのバーナーからの熱を、ニップロールにかけることがないように、角度αをできるだけ小さくすることが好ましい。例えば、角度αは、４５°以下が好ましい。第三に、ニップロール２０の外側表面２４の温度は、ブラケット６６のボルト３２およびスロット３４を使用して、ニップロール２０とバーナー３６との間の温度制御シールド２６の位置を調節することによっても制御できる。第四に、上記したバッキングロール１４と同様に、ニップロール２０は、ニップロールを経由して流れる冷却水を有することができる。本実施形態では、ニップロールを経由して流れる水の温度が、ニップロール２０の外側表面２４の表面温度に影響を与えることができる。第五に、バッキングロール１４の支持表面１５の表面温度が、ニップロール２０の外側表面２４の表面温度に影響を与えることができる。最後に、ニップロール２０を取り囲む空気の周囲温度も、ニップロール２０の外側表面２４の温度に影響を与えることができる。
【００３２】
バッキングロール１４の支持表面１５の温度は、７℃〜５４℃（４５°Ｆ〜１３０°Ｆ）の範囲とすることができ、他の実施形態では、この温度は、１０℃〜４１℃（５０°Ｆ〜１０５°Ｆ）の範囲とすることができる。ニップロール２０のニップロール表面２４の温度は、７４℃〜２０４℃（１６５°Ｆ〜４００°Ｆ）の範囲とすることができ、他の実施形態では、この温度は、８２℃〜１２１℃（１８０°Ｆ〜２５０°Ｆ）の範囲とすることができる。しかし、ニップロール表面２４は、ニップロール表面材料が溶融または劣化し始めるおそれがある温度より上に上昇させるべきではない。バッキングロール１４の支持表面１５の温度およびニップロール２０のニップロール表面２４の温度を上に列挙したが、当業界の専門家なら、本出願が教示する利点に基づいて、しわまたは欠陥の数を低減しながら、フィルム材料および火炎穿孔フィルムに対するバッキングロール１４の回転速度に応じて、支持表面１５およびニップロール表面２４の温度を選択することができよう。
【００３３】
この工程ステップに戻ると、予熱ロール２０とバッキングロール１４との間のこの位置において、予熱ロールが、フィルムをバーナーの火炎と接触させる前にフィルム７０の第１の面７２を予熱する。火炎穿孔ステップのときフィルム内にしわまたは他の欠陥をなくすのを助ける際、予想外にも、予熱ロールの温度が重要である。
【００３４】
この工程の次のステップでは、バッキングロール１４が回転し続け、フィルム７０を、バーナー３６とバッキングロール１４との間を移動させる。この特定のステップが図３に例示されている。フィルムがバーナー３６の火炎と接触したとき、冷却された金属支持表面によって直接支えられているフィルム部分は、火炎の熱がフィルム材料を通過するので、穿孔されず、かつ、金属の優れた熱伝導率の故に、バッキングロール１４の低温金属によって、すぐにフィルムに連行される。しかし、冷却された支持体材料のエッチングされた窪みまたは低い部分９０を覆っているフィルム材料のその部分の裏側には、空気のポケットが閉じ込められている。窪みに閉じ込められた空気の熱伝導率は、周囲の金属の熱伝導率に比べてはるかに小さく、その結果として熱がフィルムの外に導かれない。次いで、窪みの上に位置するフィルム部分が溶融し、穿孔される。その結果、フィルム７０に形成される穿孔は、概ね低い部分９０の形状に相関付けられる。低い部分９０の領域でフィルム材料が溶融されるのとほぼ同じ時、隆起した隆起部または縁部１２０（図４および５だけに示される）が各穿孔のまわりに形成され、それは、加熱時に収縮した穿孔内部からのフィルム材料からなる。
【００３５】
バーナー３６がフィルムを火炎穿孔した後、フィルム７０が、アイドラーローラ５５によって、最終的にバッキングロール１４の支持表面１５から離れて引き出されるまで、バッキングロール１４は回転し続ける。そこから、火炎穿孔フィルム７０は、他の駆動ローラー（図示せず）によって、アイドラロール５８のまわりに引き出される。火炎穿孔フィルムは、装置１０によって、保管および出荷に便利なロールとして巻きつけることができる長さ、幅のウェブに製造することができる。あるいは、フィルム７０は、感圧接着剤の層または他のフィルムと組み合わせて、図５に関して議論するようなテープを提供することができる。
【００３６】
上記したように、装置１０は、フィルム７０がバッキングロール１４とニップロール２０との間の支持表面と接触する前に、バッキングロール１４の支持表面１５に対して、空気または水のいずれかを加えるための任意選択のアプリケータ５０を含むことができる。どんな理論にも束縛されることを望まないが、フィルム７０と支持表面１５との間の水量を制御することは、火炎穿孔フィルム内のしわまたは他の欠陥の量を低減するのを助けると考えられる。フィルム７０と支持表面１５との間の水量を制御するには、２つの方法がある。第一に、アプリケータ５０が空気を支持表面の上に吹き込む場合、この処置は、フィルム７０と支持表面１５との間で水が蓄積する量を低減するのを助ける。水の蓄積は、水冷支持表面１５が周囲環境と接触しているとき、バッキングロール表面に形成される凝縮の結果である。第二に、アプリケータ５０は、水または若干の他の液体を支持表面１５に加えて、フィルム７０と支持表面との間の液体量を増加させることができる。いずれの方法も、フィルム７０と支持表面１５との間の若干の液体量が、フィルム７０と支持表面１５との間の牽引力の増大を助けることができ、それが、今度は火炎穿孔フィルム内のしわまたは他の欠陥の量を低減するのを助けると考えられる。バーナー３６の中心線とアプリケータ５０のノズル５２との相対的な位置は、角度βによって表され、ここで、この角度の頂点は、バッキングロール１４の軸１３にある。一実施形態では、アプリケータ５０は、角度αより大きい角度βにあり、その結果、空気または水が、ニップロール２０の前でバッキングロール１４に加えられる。
【００３７】
バーナー支持体３５および駆動部４８は、図１に関して上記説明したように、バーナー３６とバッキングロール１４との間の相対距離を調節できる。火炎は、バーナーによって支えられる輝く円錐体であり、その高さは、当技術分野で周知の手段を用いて、バーナーハウジング面から火炎先端まで、測定できる。実際、リボンバーナ３６は複数の火炎を有し、全ての火炎先端がバーナーハウジングに対して同じ位置にあることが好ましく、長さが一様であることが好ましい。しかし、火炎先端は、例えば、不均一なリボン構成またはリボンの中への不均一なガス流れに応じて変化させることができる。話を簡単にするため、複数の火炎を１つの火炎と称することにする。バーナー３６の面４０とフィルム７０の第１の面７２との間の距離を、バーナー〜フィルム間隔距離と称することにする。
【００３８】
フィルム７０は高分子基質が好ましい。高分子基質は、火炎による穿孔が可能な適宜の形状のものでよく、例えば、フィルム、シート、多孔性材料、および発泡体が挙げられる。かかる高分子基質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン；ポリオレフィン高分子の混合物およびオレフィンの共重合体；ポリ（エチレンビニルアセテート）、ポリ（エチレンメタクリレート）、およびポリ（エチレンアクリル酸）などのオレフィンセグメントを含むポリオレフィン共重合体；ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンフタラート）、およびポリ（エチレンナフタレート）などのポリエステル；ポリスチレン；ポリ（塩化ビニル）、ポリ（二塩化ビニリデン）、ポリ（ビニルアルコール）、およびポリ（ビニルブチラール）などのポリビニル；ポリ（エチレンオキシド）およびポリ（ホルムアルデヒド）などのエーテルオキシド高分子；ポリエーテルエーテルケトンなどのケトン高分子；ポリイミド；これらの混合物またはこれらの共重合体が挙げられる。フィルムは、延伸した高分子から製造することが好ましく、フィルムは、二軸延伸高分子から製造することがより好ましい。二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）は、いくつかの供給業者から商業的に入手可能であり、エクソンモービルケミカルカンパニー（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ヒューストン（Ｈｏｕｓｔｏｎ）、テキサス州）；コンチネンタルポリマーズ（Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ）（スウィンドン（Ｓｗｉｎｄｏｎ）、英国）；カイザーインターナショナル社（Ｋａｉｓｅｒｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（台北市、台湾）、およびＰＴインドポリ・スワカルシャ・インダストリ（Ｉｎｄｏｐｏｌｙ  Ｓｗａｋａｒｓａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）（ＩＳＩ）（ジャカルタ（Ｊａｋａｒｔａ）、インドネシア）がある。適切なフィルム材料のその他の例は、「布状の高分子フィルム」（ジャクソンら）と題する国際公開第０２／１１９７８号パンフレットに教示されている。
【００３９】
図４は、図１の火炎穿孔装置を用いてフィルムが穿孔された後、フィルム内の穿孔パターンの上面図を例示する。穿孔は、一般に細長い楕円形、長方形、または他の非円形もしくは円形の形状であり、各穿孔の主軸が、隣接する穿孔と交差するか、または、隣接する穿孔の近くを通るように構成される。図５に示すように、この穿孔された高分子フィルム１１４は、耐久性または不浸透性を提供する仕上げ層、あるいは、接着強さを提供する底部層などの、１つもしくは複数の追加の層またはフィルムに接合できる。
【００４０】
高分子フィルム１１４に形成される穿孔パターンは、本発明の穿孔フィルムの引裂きおよび引張りの特性、並びにテープ裏張りに関して強い影響を有する。図４に、典型的な穿孔パターン１２８の拡大した配置の一部が示されており、縦方向が上下に延伸され、横方向が左から右に延伸されている。描かれている穿孔パターン１２８は、一連の穿孔の行を含んでなり、穿孔１ａ、１ｂ、および１ｃを有する第１の行、穿孔２ａ、２ｂ、および２ｃを有する第２の行、穿孔３ａ、３ｂ、および３ｃを有する第３の行、穿孔４ａ、４ｂ、および４ｃを有する第４の行、並びに、穿孔５ａ、５ｂ、および５ｃを有する第５の行として識別される。穿孔パターン１２８は、第１の行から第５の行までと同様なその他の行の穿孔を含む。各穿孔は、隆起した隆起部または縁部１２０を含む。特定の実施において、この隆起した隆起部１２０により、穿孔フィルム１１４の改良された引裂き特性が提供されることが観察された。隆起した隆起部１２０により、フィルム１１４が布状の材料によりよく似る原因となる軽度の組織も与えられる。一般に、穿孔は、フィルムの表面の大部分またはすべてに沿って延在するパターンを形成し、したがって、図４に示すパターンは、まさにそのようなパターンの一部である。
【００４１】
図４に関して上記説明したように、フィルム１１４に形成される穿孔パターン１２８は、概ね、バッキングロール１４の支持表面１５に形成される低い部分９０のパターンに相関付けられる。図４に示すフィルムは、多数の穿孔を含み、その各々は一般に長円形であり、好ましくはその幅より約３倍大きい長さを含む。しかし、当業者なら、バッキングロール１４の支持表面１５において、低い部分９０の適宜のパターンを選択して、代替の穿孔パターンまたは大きさを作り出すことができよう。
【００４２】
本明細書に記載したフィルムは、多くの接着テープ裏張り用途に適している。ある実施形態では、穿孔パターンの上にトップフィルムが存在することから、ポリエチレン被覆の布ベースのテープ裏張りと類似した外観を提供できる。この外観は、引張りおよび引裂き特性とあいまって、フィルムを、ダクトテープ用、強力粘着テープ用等の裏張りとして有用なものにする。特にダクトテープの場合、シルバーグレー着色用の周知の適切な顔料をトップフィルムに導入すると、なじみがある外観の一因となり、それは市場で望まれているものである。裏張りが適合しているので、それは、マスキングテープ裏張りとしても有用である。
【００４３】
図５は、テープ１１２の一実施形態の断面図を例示しており、図４のフィルムをテープ裏張りとして含む。テープ１１２は、第１の主表面１１６および第２の主表面１１８を有する穿孔フィルム１１４を含む。穿孔フィルム１１４は、その厚さを貫いて延在する穿孔１１５を含む。例示した実施形態では、第２の主表面１１８に沿う各穿孔１１５の縁部は、隆起部分１２０を含む。穿孔フィルム１１４は、一般に延伸フィルム、例えば二軸延伸フィルムである。
【００４４】
高分子テープ１１２は、トップフィルム１２２および底部層１２４をさらに含む。例示した実施形態では、トップフィルム１２２は、高分子テープ１１２に耐久性を提供し、テープ１１２の強度をさらに増大させ、これに流体不浸透性を与えることができる。底部層１２４は、例えば接着剤組成物である。テープ１１２を作成するために、別の層または代替の層も使用できる。層の構成も変更できる。したがって、例えば、接着剤を、穿孔された層ではなく、トップフィルム１２２に直接塗布することができる。
【００４５】
本発明の実施については、以下の詳細な実施例に関連してさらに説明する。かかる実施例は、様々な具体的かつ好ましい実施形態および技術をさらに例示するために提供される。しかし、本発明の範囲内にとどまりながら多くの変形および修正を行うことができることを理解すべきである。
【実施例】
【００４６】
米国特許出願第１０／２６７５３８号明細書に記載されている特注設計の火炎穿孔装置を、酸素富化装置を加えることによって変更した。流量制御ハードウェアを使用して、空気流れの中への酸素の注入を可能にし、ベンチュリミキサの直前で酸化剤流れを形成し、そこで、酸化剤流れおよび天然ガス燃料を混合して、可燃性混合物を形成した。オキシジェンサービス社（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｃｏ．）（セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ）、ミネソタ州）から入手可能な、超高純（＞９９．９９％）酸素の流量を、２７６ｋＰａ（４０ｐｓｉ）のゲージ圧で、ミリポアタイラン（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｔｙｌａｎ）ＦＣ−２９２１Ｖ−Ｊ質量流量制御装置を使用して測定した。酸化剤流れ中の酸素比は、上記のように算出した。
【００４７】
二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）の穿孔フィルムの例は、以下の運転条件の下で製造した。ダストをろ過した２５℃圧縮空気を、上述の通り酸素と共に注入し、次いで、天然ガス燃料（０．５７７の比重、９．６：１の乾燥空気対天然ガスの理論混合比、および３７．７ｋＪ／Ｌの熱含量を有する）と、フリンバーナー社（ニューロシェル、ニューヨーク州）から入手可能なベンチュリミキサ内で混合して、可燃性混合物を形成した。天然ガスおよび空気の流速は、フォックスボロ・エッカルド（Ｆｏｘｂｏｒｏ−Ｅｃｋａｒｄｔ）社（シュツットガルト（Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ）、ドイツ）から入手可能な制御弁を用いて制御し、フローテクノロジー社（Ｆｌｏｗ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．）（フェニックス（Ｐｈｏｅｎｉｘ）、アリゾナ州）から入手可能な質量流量計を用いて測定した。全ての流量は、０．９６の火炎当量比および１６００Ｗ／ｃｍ２（１５，０００Ｂｔｕ／ｈｒ−ｉｎ）の正規化火炎力が得られるように調節した。可燃性混合物は、３メートル長の管を経由してリボンバーナまで通過し、リボンバーナは、３３ｃｍ×１ｃｍ、６ポート波形ステンレス鋼リボンからなっており、リボンは、フリンバーナー社（ニューロシェル、ニューヨーク州）によって供給される黄銅ハウジング、シリーズ（Ｓｅｒｉｅｓ）８５０に載置されていた。
【００４８】
バーナーは、Ｆ．Ｒ．グロスカンパニー社（Ｇｒｏｓｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．）（ストー（Ｓｔｏｗ）、オハイオ州）から入手可能な、直径３５．５ｃｍ、面幅４６ｃｍ、鋼製、二重殻、らせん巻き、冷却バッキングロールに隣接して載置した。バッキングロールの温度は、温度７．２℃（４５°Ｆ）の水の２２７ｌ／分（６０ｇａｌ／分）再循環流れによって制御した。鋼バッキングロールシェルを、２２０ビッカース硬度の０．５ｍｍ銅を用いてメッキし、次いで、米国特許出願第１０／２６７５３８号明細書の図６に示した穿孔パターンを用いて、カスタムエッチロール社（Ｃｕｓｔｏｍ  Ｅｔｃｈ  Ｒｏｌｌｓ  Ｉｎｃ．）（ニューキャッスル（Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ）、ペンシルバニア州）によって刻装された。ろ過された圧力６９ｋＰａ／ｍ２（１０ｐｓｉ）の圧縮空気を、冷却されたバッキングロール上に向け、バッキングロールのパターン化した部分に蓄積する水凝縮量を制御可能に低減した。
【００４９】
電気火花により、可燃性混合物に点火した。安定な円錐火炎が、バーナーハウジングの面から約９〜２０ｍｍ離れたところに先端を有して形成された。酸素比が０．２１、０．２３、０．２５、および０．２７の場合、炎錐の大きさは、それぞれ約２０ｍｍ、１６ｍｍ、１２ｍｍ、および９ｍｍであった。リボン４２とバーナー３６の面４０との間の距離は、３ｍｍに等しかった。加熱押出し成形された二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）ホモポリマーフィルムは、厚さ０．０３ｍｍ（１．２ミル）および幅３０ｃｍであったが、アイドラロールによって案内されて、冷却されたバッキングロールに巻きつけられ、調整可能な速度で装置に通して処理した。フィルムウェブは、上流側および下流側で約１．５Ｎ／線状ｃｍ（０．８ｌｂｓ．／線状インチ）の引張力を維持した。
【００５０】
ＢＯＰＰフィルムと冷却されたバッキングロールの間の密接な接触を確保するため、アメリカンローラーカンパニー（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｒｏｌｌｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（カンザスビレ（Ｋａｎｓａｓｖｉｌｌｅ）、ウィスコンシン州）から入手可能な、直径１０ｃｍ、面幅４０ｃｍの進入ニップロールを、６ｍｍのＶＮ１１０（８０ショア（Ｓｈｏｒｅ）Ａデュロメータ）ビトン（Ｖｉｔｏｎ）フルオロエラストマで覆い、バーナーに対して約４５度の位置で、冷却されたバッキングロールの進入側に配置した。ニップロールとバーナーとの間に配置して、水冷遮へい体を、再循環水を用いて５０°Ｆ（１０℃）の温度に維持した。ニップロール対バッキングロールの接触圧力は、約５０Ｎ／線状ｃｍに維持した。
【００５１】
表１は実験結果を示し、ここで、バーナー〜フィルムの距離（バーナー面４０のハウジング表面とフィルム７０の第１の面７２との間の距離）を、酸化剤流れ中の酸素比を０．２１、０．２３、０．２５、または０．２７に維持しながら、５〜１４ｍｍの間で変化させ、この場合、０．２１の酸素比は、実質的に酸素富化のない空気である。例えば、５ｍｍのバーナー〜フィルム間隔および０．２７の酸素比の処理条件の下で許容範囲内の孔大きさを維持しながら、９５ｍ／分の最大ウェブ速度を達成した。もし炎錐の大きさがバーナーを越えて約９ｍｍであったならば、火炎は約４ｍｍだけフィルムに衝突する。
【００５２】
１００×接眼レンズを有するオリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）ＳＺＨ−１ＬＬＤ光学顕微鏡を使用して、ＢＯＰＰフィルムに生成された穿孔（穴）の寸法を測定した。米国特許出願第１０／２６７５３８号明細書の図６に示すように、穿孔された穴は、主および短軸の両方を有する長円または楕円の形をしていた。少なくとも５０個の不規則に選択された穴について、または、５０個の測定値では正規分布がまだ定義されなかった場合、その代わりとして十分な数の不規則に選択された穴について両方の軸を測定し、測定データの正規分布を作成した。正規分布を作成するために測定を必要とした穴の最大数は、７５個であった。そのデータを統計学的により十分に分析して、穿孔品質を定量化できるようにするには、正規分布の穴寸法測定が望ましい。
【００５３】
処理条件（バーナー〜フィルムの間隔および酸素比）の各組合せに対して、３０ｃｍＢＯＰＰフィルムの全厚さ両端間に依然として１００％開いた穿孔が可能である最大フィルム速度を定めた。各処理条件時の穿孔では、０．８１３ｍｍ（３２．０ミル）のほぼ同じ平均長軸寸法を有することを要求した。検討したすべての処理条件で同じ大きさの穿孔を維持することによって、速度と品質のより整合性がとれる比較を行った。
【００５４】
したがって、酸素富化火炎の穿孔品質に及ぼす影響を評価するため、フィルムの全厚さ両端間に１００％開いた穿孔を提供し続けるメートル／分単位の最大フィルム速度を、各酸素比レベルおよびバーナー〜フィルムの間隔距離毎に定めた。換言すれば、上記統計学上の測定手段によって、酸素比およびバーナー〜フィルムの間隔の処理条件を変化させて、最大処理速度を定めながら、穿孔穴の大きさを一定に保持した。ほとんどの場合、酸素富化を使用しない火炎穿孔処理と比較して、穿孔の均一性も改善された。
【００５５】
表１
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【００５６】
本発明の予見できる修正形態および変更形態は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく当業者に明らかであろう。本発明は、本願において例示的な目的で述べた実施形態に限定すべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の火炎穿孔装置の側面図である。
【図２】図１の装置の部分的な正面図であり、明確にするため、アイドラロールのうちの２つおよびモータは取り除き、バッキングロールは仮想線で示されている。
【図３】図１の装置の側面図であり、装置内のフィルム経路に沿って移動するフィルムが含まれる。
【図４】図１の火炎穿孔装置でフィルムが穿孔された後のフィルム内の穿孔パターンの平面図である。
【図５】図４のフィルムを含むテープの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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