(57)【要約】フィルムを火炎穿孔するための装置および方法。この装置の好ましい実施形態は、フレーム（１２）と、フレームに取付けられた支持表面（１５）であって、複数の低くされた部分（９０）を含む支持表面（１５）と、支持表面（１５）に対向してフレーム（１２）に取付けられたバーナ（３６）であって、火炎を支持し、火炎がバーナと反対側の火炎先端を含む、バーナ（３６）と、支持表面（１５）と接触するフィルムであって、バーナの火炎がフィルム（７０）と接触し、バーナ（３６）が、火炎の衝突されない火炎先端とバーナ（３６）との間の距離が、フィルム（７０）とバーナ（３６）との間の距離より少なくとも３分の１大きいように位置決めされる、フィルムと、を含む。
2006502017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに取付けられた支持表面であって、複数の低くされた部分を含む支持表面と、
前記支持表面に対向して前記フレームに取付けられたバーナであって、火炎を支持し、前記火炎が前記バーナと反対側の火炎先端を含む、バーナと、
前記支持表面と接触するフィルムであって、前記バーナの火炎が前記フィルムと接触し、前記バーナが、前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように位置決めされる、フィルムと、を含む、フィルムを火炎穿孔するための装置。
【請求項２】
前記フレームに取付けられたバッキングロールをさらに含み、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周りに巻かれる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バッキングロールに隣接して前記フレームに取付けられたニップロールをさらに含み、前記フィルムが、前記ニップロールと前記バックアップロールとの間にある、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記バッキングロールに隣接して前記フレームに取付けられた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、前記バーナと前記ニップロールとの間に位置決めされる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ニップロールが外面を含み、前記ニップロールの外面が温度制御される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記ニップロールの外面が、前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために、１６５°Ｆ（７４℃）を超えて加熱される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ニップロールの外面が、前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために、１８０°Ｆ（８２℃）以上に加熱される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記バーナと前記ニップロールとの間で測定された角度が４５°未満であり、前記角度の頂点が前記バッキングロールの軸に位置決めされる、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記支持表面が前記バーナに対して移動する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
空気を前記支持表面上にブローするための、前記支持表面に隣接して前記フレームに取付けられた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１２】
液体を前記支持表面上に適用するための、前記フレームに取付けられた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１３】
請求項１に記載の装置によって製造された火炎穿孔フィルム。
【請求項１４】
フレームと、
前記フレームに取付けられた支持表面であって、複数の低くされた部分を含む支持表面と、
前記支持表面に対向して前記フレームに取付けられたバーナと、
前記支持表面に隣接して前記フレームに取付けられた予熱ロールであって、外面を含み、該外面が前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために加熱される、予熱ロールと、を含む、フィルムを火炎穿孔するための装置。
【請求項１５】
前記フレームに取付けられたバッキングロールをさらに含み、前記バッキングロールが前記支持表面を含み、前記予熱ロールがニップロールである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記バッキングロールに隣接して前記フレームに取付けられた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、前記バーナと前記ニップロールとの間に位置決めされる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記バーナと前記ニップロールとの間で測定された角度が４５°未満であり、前記角度の頂点が前記バッキングロールの軸に位置決めされる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記支持表面が前記バーナに対して移動する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記バーナが火炎を支持し、前記火炎が前記バーナと反対側の火炎先端を含み、前記装置が、前記支持表面と接触するフィルムをさらに含み、前記バーナの火炎が前記フィルムと接触し、前記バーナが、前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように位置決めされる、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きい、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
空気を前記支持表面上にブローするための、前記フレームに取付けられた空気ノズルアセンブリをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
水を前記支持表面上に適用するための、前記フレームに取付けられた水ノズルアセンブリをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
前記予熱ロールの外面が、前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために、１６５°Ｆ（７４℃）を超えて加熱される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
前記予熱ロールの外面が、前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために、１８０°Ｆ（８２℃）以上に加熱される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記支持表面が１２０°Ｆ（２９℃）より低い温度に冷却される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
請求項１４に記載の装置によって製造された火炎穿孔フィルム。
【請求項２７】
フレームと、
前記フレームに取付けられた支持表面であって、複数の低くされた部分を含む支持表面と、
前記支持表面に対向して前記フレームに取付けられたバーナと、
前記支持表面と接触するフィルムと、
前記フィルムを前記支持表面上に接触させる前に、前記フィルムと前記支持表面との間で前記支持表面上に液体を適用するための、前記フレームに取付けられた液体アプリケータと、を含む、フィルムを火炎穿孔するための装置。
【請求項２８】
前記フレームに取付けられたバッキングロールをさらに含み、前記バッキングロールが前記支持表面を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記バッキングロールに隣接して前記フレームに取付けられたニップロールをさらに含み、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２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記バッキングロールに隣接して前記フレームに取付けられた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、前記バーナと前記ニップロールとの間に位置決めされる、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記バーナと前記ニップロールとの間で測定された角度が４５°未満であり、前記角度の頂点が前記バッキングロールの軸に位置決めされる、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記ニップロールが外面を含み、前記ニップロールの外面が、前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために加熱される、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記ニップロールの外面が、前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために、１６５°Ｆ（７４℃）を超えて加熱される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記ニップロールの外面が、前記バーナの前に前記フィルムを予熱するために、１８０°Ｆ（８２℃）以上に加熱される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記支持表面が前記バーナに対して移動する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３６】
前記バーナが火炎を支持し、前記火炎が前記バーナと反対側の火炎先端を含み、前記装置が、前記支持表面と接触するフィルムをさらに含み、前記バーナの火炎が前記フィルムと接触し、前記バーナが、前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように位置決めされる、請求項２７に記載の装置。
【請求項３７】
前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きい、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記液体アプリケータが、前記フレームに取付けられた液体ノズルアセンブリである、請求項２７に記載の装置。
【請求項３９】
請求項２７に記載の装置によって製造された火炎穿孔フィルム。
【請求項４０】
第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面とを有するフィルムを提供する工程と、
前記フィルムの第２の面を、複数の低くされた部分を有する支持表面と接触させる工程であって、前記支持表面が１２０°Ｆ（２９℃）より低い温度に冷却される工程と、
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工程であって、前記加熱された表面が１６５°Ｆ（７４℃）を超える工程と、
前記フィルムの第１の面から前記加熱された表面を除去する工程と、
その後、前記フィルムの第１の面をバーナからの火炎で加熱して、前記フィルムを、前記複数の低くされた部分を被覆する領域で穿孔する工程と、を含む、フィルムを火炎穿孔する方法。
【請求項４１】
前記接触工程が、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工程であって、前記加熱された表面が１８０°Ｆ（８２℃）以上である工程を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記冷却工程が、前記支持表面を１０５°Ｆ（４１℃）より低い温度に冷却して、前記フィルムの第２の面を冷却する工程を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
請求項４０に記載の方法によって製造された火炎穿孔フィルム。
【請求項４４】
支持表面を提供する工程であって、前記支持表面が複数の低くされた部分を含む工程と、
バーナを提供する工程であって、前記バーナが火炎を支持し、前記火炎が前記バーナと反対側の火炎先端を含む工程と、
フィルムを前記支持表面に対して接触させる工程と、
前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように、前記バーナを位置決めする工程と、
前記フィルムを前記バーナの火炎で加熱して、前記フィルムを穿孔する工程と、を含む、フィルムを火炎穿孔する方法。
【請求項４５】
前記加熱工程が、前記フィルムを、前記支持表面の複数の低くされた部分に対応するパターンで穿孔する工程を含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記位置決め工程が、前記火炎の衝突されない火炎先端と前記バーナとの間の距離が、前記フィルムと前記バーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きいように、前記バーナを位置決めする工程を含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
請求項４４に記載の装置によって製造された火炎穿孔フィルム。
【請求項４８】
支持表面を有するバッキングロールを提供する工程であって、前記支持表面が複数の低くされた部分を含む工程と、
ニップロールを提供する工程であって、前記ニップロールが外面を含み、前記ニップロールの外面が加熱される工程と、
バーナを提供する工程であって、前記バーナが、前記バーナと前記ニップロールとの間で測定された角度が４５°未満であるように位置決めされ、前記角度の頂点が前記バッキングロールの軸に位置決めされる工程と、
フィルムを前記支持表面に対して接触させる工程と、
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工程と、
その後、前記フィルムを前記バーナの火炎で穿孔する工程と、を含む、フィルムを火炎穿孔する方法。
【請求項４９】
温度制御シールドを提供する工程であって、前記温度制御シールドが、前記バーナと前記ニップロールとの間に位置決めされる工程をさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
請求項４８に記載の装置によって製造された火炎穿孔フィルム。
【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（ｆｌａｍｅ−ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ）ための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
穿孔ポリマーフィルムを製造するさまざまな方法が知られている。たとえば、特許文献１（シャー（Ｓｃｈａａｒ））ならびに特許文献２および特許文献３はすべて、一般に、フィルムを、所望の穴パターンを備えた、冷却された中空の回転する金属シリンダまたは支持ロールの上を通過させ、一方、ガス加熱された空気のジェットをフィルムの表面上に向け、それにより、フィルムの特定の領域が溶融し、穴のパターンを形成することによって、ポリマーフィルムのヒートシール性を向上させるためのプロセスおよび装置を記載する。このプロセスの間のフィルム／ウェブの好ましい線速度は、１分あたり４〜３３ヤードである。シャーの装置は、また、シリンダ表面に向けられる冷却空気ジェットを含み、シリンダの表面温度を５５から７０℃に維持するように動作する。
【０００３】
特許文献４（マクダフ（ＭａｃＤｕｆｆ））は、接着または摩擦係合手段によってフィルムの端縁を拘束し、したがって、穿孔プロセスの間の横および／または長手方向の収縮を防止する改良を備えた、特許文献１（シャー（Ｓｃｈａａｒ））と同様の方法および装置を用いる、熱収縮性二軸延伸ポリプロピレンフィルムの火炎穿孔を説明する。マクダフは、また、支持ロールの表面を冷却するために加熱空気排出ベントおよび冷却空気流を使用する。排出および冷却空気システムと組合された拘束システムは、支持ロール／シリンダのための複雑な冷却システムの必要をなくす。
【０００４】
特許文献５は、熱によって軟化し溶融することができるいかなる適切な熱可塑性フィルムも火炎穿孔するための方法および装置を開示する。特許文献５において、フィルムが１分あたり約１０ヤードの線速度で移動している間、フィルムがわずかに延伸され、かつ液体冷却剤で冷却された回転シリンダの上を通過するとき、火炎の先端は、可塑性フィルムの外面上にちょうど衝突する。回転シリンダは、圧痕のパターンを有し、これは、火炎とともに、フィルムの後ろにシリンダの圧痕内に閉じ込められた空気の低い熱伝導性によって、フィルムの穿孔を容易にする。特許文献５の火炎およびバーナは、フィルムとシリンダ表面との間の接触のセグメントのほぼ中間点に位置決めされる。
【０００５】
特許文献６は、最初に、ニップローラ上の加熱されたピンを使用して、フィルムの突出部を形成し、次に、フィルムを二軸延伸し、特許文献５と同様のプロセスを用いて、フィルムが冷却シリンダの上を通過するときフィルムの突出部分を火炎穿孔し、最後に、再びフィルムを二軸延伸することによって、ポリマーフィルムの網状構造を作るための方法および装置を教示する。
【０００６】
さらに、技術文献によれば、火炎の発光円錐の先端がポリ（オレフィン）フィルム表面に達するまで、火炎−フィルム距離が減少すると、火炎処理効果が増大することを報告されている。たとえば、非特許文献１を参照されたい。
【０００７】
特許文献７（ストロベル（Ｓｔｒｏｂｅｌ）ら）は、ポリマー基材を修正する火炎処理方法を説明し、火炎からフィルム表面までの最適な距離が、一般に３０ｍｍ未満であり、−２ｍｍほどに小さいことができ、これは、発光火炎の先端の約２ｍｍがフィルム表面に実際に衝突することを意味する。しかし、特許文献７は、また、この距離が、好ましくは０ｍｍから１０ｍｍ、より好ましくは０ｍｍから２ｍｍであることを開示する。
【特許文献１】米国特許第３，０１２，９１８号明細書
【特許文献２】ＧＢ８５１，０５３号明細書
【特許文献３】ＧＢ８５４，４７３号明細書
【特許文献４】米国特許第３，３９４，２１１号明細書
【特許文献５】ＧＢ１，０１２，９６３号明細書
【特許文献６】ＧＢ１，０８３，８４７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，８９１，９６７号明細書
【非特許文献１】ポリプロピレンフィルムの火炎表面修正（Ｆｌａｍｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｆｉｌｍ）、ストロベル（Ｓｔｒｏｂｅｌ）ら、ジャーナル・オブ・アドヒージョン・サイエンス・テクノロジー（Ｊ．Ａｄｈｅｓｉｏｎ  Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．６、５２９ページ（１９９６）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、フィルムを火炎穿孔するための装置を提供する。フィルムを火炎穿孔するための装置は、フレームと；フレームに取付けられた支持表面であって、複数の低くされた部分を含む支持表面と；支持表面に対向してフレームに取付けられたバーナであって、火炎を支持し、火炎がバーナと反対側の火炎先端を含む、バーナと；支持表面と接触するフィルムであって、バーナの火炎がフィルムと接触し、バーナが、火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離が、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように位置決めされる、フィルムと、を含む。上記装置の１つの好ましい実施形態において、装置は、フレームに取付けられたバッキングロールをさらに含み、バッキングロールは支持表面を含み、フィルムは、バッキングロールの支持表面の少なくとも一部の周りに巻かれる。この実施形態の一態様において、装置は、バッキングロールに隣接してフレームに取付けられたニップロールをさらに含み、フィルムは、ニップロールとバックアップロールとの間にある。この実施形態の別の態様において、装置は、バッキングロールに隣接してフレームに取付けられた温度制御シールドをさらに含み、温度制御シールドは、バーナとニップロールとの間に位置決めされる。この実施形態のさらに別の態様において、ニップロールは外面を含み、ニップロールの外面は温度制御される。この実施形態のさらに別の態様において、ニップロールの外面は、バーナの前にフィルムを予熱するために、１６５°Ｆ（７４℃）を超えて加熱される。この実施形態の別の態様において、ニップロールの外面は、バーナの前にフィルムを予熱するために、１８０°Ｆ（８２℃）以上に加熱される。この実施形態のさらに別の態様において、バーナとニップロールとの間で測定された角度は４５°未満であり、角度の頂点がバッキングロールの軸に位置決めされる。
【０００９】
上記装置の別の好ましい実施形態において、支持表面はバーナに対して移動する。上記装置の別の好ましい実施形態において、火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離は、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きい。上記装置の別の好ましい実施形態において、装置は、空気を支持表面上にブローするための、支持表面に隣接してフレームに取付けられた空気アプリケータをさらに含む。上記装置の別の好ましい実施形態において、装置は、液体を支持表面上に適用するための、フレームに取付けられた液体アプリケータをさらに含む。本発明の別の態様は、上記装置によって製造された火炎穿孔フィルムを提供する。
【００１０】
本発明の別の態様は、フィルムを火炎穿孔するための代替装置を提供する。フィルムを火炎穿孔するための装置は、フレームと；フレームに取付けられた支持表面であって、複数の低くされた部分を含む支持表面と；支持表面に対向してフレームに取付けられたバーナと；支持表面に隣接してフレームに取付けられた予熱ロールであって、外面を含み、該外面がバーナの前にフィルムを予熱するために加熱される、予熱ロールと、を含む。上記装置の１つの好ましい実施形態において、装置は、フレームに取付けられたバッキングロールをさらに含み、バッキングロールは支持表面を含み、予熱ロールはニップロールである。この実施形態の別の態様において、装置は、バッキングロールに隣接してフレームに取付けられた温度制御シールドをさらに含み、温度制御シールドは、バーナとニップロールとの間に位置決めされる。この実施形態の別の態様において、バーナとニップロールとの間で測定された角度は４５°未満であり、角度の頂点がバッキングロールの軸に位置決めされる。
【００１１】
上記装置の１つの好ましい実施形態において、支持表面はバーナに対して移動する。上記装置の別の好ましい実施形態において、バーナは火炎を支持し、火炎はバーナと反対側の火炎先端を含み、装置は、支持表面と接触するフィルムをさらに含み、バーナの火炎はフィルムと接触し、バーナは、火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離が、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように位置決めされる。この実施形態の別の態様において、火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離は、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きい。
【００１２】
上記装置のさらに別の好ましい実施形態において、装置は、空気を支持表面上にブローするための、フレームに取付けられた空気ノズルアセンブリをさらに含む。上記装置のさらに別の好ましい実施形態において、装置は、水を支持表面上に適用するための、フレームに取付けられた水ノズルアセンブリをさらに含む。上記装置の別の好ましい実施形態において、予熱ロールの外面は、バーナの前にフィルムを予熱するために、１６５°Ｆ（７４℃）を超えて加熱される。この実施形態の別の態様において、予熱ロールの外面は、バーナの前にフィルムを予熱するために、１８０°Ｆ（８２℃）以上に加熱される。この実施形態の別の態様において、支持表面は１２０°Ｆ（２９℃）より低い温度に冷却される。本発明の別の態様は、上記装置によって製造された火炎穿孔フィルムを提供する。
【００１３】
本発明の別の態様は、フィルムを火炎穿孔するための代替装置を提供する。フィルムを火炎穿孔するための装置は、フレームと；フレームに取付けられた支持表面であって、複数の低くされた部分を含む支持表面と；支持表面に対向してフレームに取付けられたバーナと；支持表面と接触するフィルムと；フィルムを支持表面上に接触させる前に、フィルムと支持表面との間で支持表面上に液体を適用するための、フレームに取付けられた液体アプリケータと、を含む。上記装置の１つの好ましい実施形態において、装置は、フレームに取付けられたバッキングロールをさらに含み、バッキングロールは支持表面を含む。この実施形態の一態様において、装置は、バッキングロールに隣接してフレームに取付けられたニップロールをさらに含み、フィルムは、ニップロールとバッキングロールとの間にある。この実施形態の別の態様において、装置は、バッキングロールに隣接してフレームに取付けられた温度制御シールドをさらに含み、温度制御シールドは、バーナとニップロールとの間に位置決めされる。この実施形態のさらに別の態様において、バーナとニップロールとの間で測定された角度は４５°未満であり、角度の頂点がバッキングロールの軸に位置決めされる。この実施形態の別の態様において、ニップロールは外面を含み、ニップロールの外面は、バーナの前にフィルムを予熱するために加熱される。この実施形態の別の態様において、ニップロールの外面は、バーナの前にフィルムを予熱するために、１６５°Ｆ（７４℃）を超えて加熱される。この実施形態のさらに別の態様において、ニップロールの外面は、バーナの前にフィルムを予熱するために、１８０°Ｆ（８２℃）以上に加熱される。
【００１４】
上記装置の別の実施形態において、支持表面はバーナに対して移動する。上記装置のさらに別の実施形態において、バーナは火炎を支持し、火炎はバーナと反対側の火炎先端を含み、装置は、支持表面と接触するフィルムをさらに含み、バーナの火炎はフィルムと接触し、バーナは、火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離が、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように位置決めされる。この実施形態の一態様において、火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離は、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きい。上記装置の別の好ましい実施形態において、液体アプリケータは、フレームに取付けられた液体ノズルアセンブリである。本発明の別の態様は、上記装置によって製造された火炎穿孔フィルムを提供する。
【００１５】
本発明の別の態様は、フィルムを火炎穿孔する方法を提供する。この方法は、第１の面と、第１の面と反対側の第２の面とを有するフィルムを提供する工程と；フィルムの第２の面を、複数の低くされた部分を有する支持表面と接触させる工程であって、支持表面が１２０°Ｆ（２９℃）より低い温度に冷却される工程と；フィルムの第１の面を加熱された表面と接触させる工程であって、加熱された表面が１６５°Ｆ（７４℃）を超える工程と；フィルムの第１の面から加熱された表面を除去する工程と；その後、フィルムの第１の面をバーナからの火炎で加熱して、フィルムを、複数の低くされた部分を被覆する領域で穿孔する工程と、を含む。
【００１６】
上記方法の一実施形態において、接触工程は、フィルムの第１の面を加熱された表面と接触させる工程であって、加熱された表面が１８０°Ｆ（８２℃）以上である工程を含む。上記方法の別の実施形態において、冷却工程は、支持表面を１０５°Ｆ（４１℃）より低い温度に冷却して、フィルムの第２の面を冷却する工程を含む。本発明の別の態様は、上記方法によって製造された火炎穿孔フィルムを提供する。
【００１７】
本発明の別の態様は、フィルムを火炎穿孔する代替方法を提供する。この方法は、支持表面を提供する工程であって、支持表面が複数の低くされた部分を含む工程と；バーナを提供する工程であって、バーナが火炎を支持し、火炎がバーナと反対側の火炎先端を含む工程と；フィルムを支持表面に対して接触させる工程と；火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離が、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも３分の１大きいように、バーナを位置決めする工程と；フィルムをバーナの火炎で加熱して、フィルムを穿孔する工程と、を含む。
【００１８】
上記方法の一実施形態において、加熱工程は、フィルムを、支持表面の複数の低くされた部分に対応するパターンで穿孔する工程を含む。上記方法の別の実施形態において、位置決め工程は、火炎の衝突されない火炎先端とバーナとの間の距離が、フィルムとバーナとの間の距離より少なくとも２ミリメートル大きいように、バーナを位置決めする工程を含む。本発明の別の態様は、上記方法によって製造された火炎穿孔フィルムを提供する。
【００１９】
本発明の別の態様は、フィルムを火炎穿孔する別の代替方法を提供する。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工程であって、支持表面が複数の低くされた部分を含む工程と；ニップロールを提供する工程であって、ニップロールが外面を含み、ニップロールの外面が加熱される工程と；バーナを提供する工程であって、バーナが、バーナとニップロールとの間で測定された角度が４５°未満であるように位置決めされ、角度の頂点がバッキングロールの軸に位置決めされる工程と；フィルムを支持表面に対して接触させる工程と；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工程と；その後、フィルムをバーナの火炎で穿孔する工程と、を含む。
【００２０】
上記方法の１つの好ましい実施形態において、この方法は、温度制御シールドを提供する工程であって、温度制御シールドが、バーナとニップロールとの間に位置決めされる工程をさらに含む。本発明の別の態様は、上記方法によって製造された火炎穿孔フィルムを提供する。
【００２１】
本発明を、いくつかの図を通して同じ構造が同じ符号で指される添付の図を参照して、さらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、フィルムを火炎穿孔するための装置のさまざまな実施形態を提供し、かつフィルムを火炎穿孔するための方法のさまざまな実施形態を提供する。この装置の各実施形態は、受入れられるフィルムの質を維持しながら、高速でフィルムを火炎穿孔するのを助ける装置のさまざまな態様を含む。受入れられるフィルムの質は、しわ、もしくは、引裂、熱損傷などの他の欠陥を伴わずに、または部分的に形成された穴を形成することなく、フィルムの、完全にかつ均一に開いた、一貫して形成された穴を含む。穿孔されたエラストマーフィルムまたはポリマーフィルムのこれらの質は、手動引裂の間にテープの不要な伸長を伴わずに、長手方向および横方向の両方において、容易なまっすぐな手動引裂性を有する接着テープバッキングを、低いコストで、高い引張強度、優れた適合性を備えて提供するなどの、特定の最終用途に非常に重要である。
【００２３】
図１および図２は、ともに組合された多くのさまざまな発明の態様を含む、本発明の火炎穿孔フィルムを製造するための１つの好ましい装置の図である。図１は、装置１０の側面図を示す。図２は、明確にするために、バッキングロール１４が仮想線で示され、アイドラローラ５５、５８、およびモータ１６が除去された装置の正面図を示す。
【００２４】
装置１０は、フレーム１２を含む。フレーム１２は、上部１２ａと、下部１２ｂとを含む。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、好ましくは、仮想線で示された低くされた部分９０のパターンを含む。これらの低くされた部分９０、および低くされた部分９０の間の支持表面１５の部分は、合せて、バッキングロール１４の支持表面１５を構成する。低くされた部分９０は、支持表面１５の窪みのパターンを形成する。低くされた部分９０は、支持表面１５に沿った複数の窪んだもしくは引っ込んだ部分または複数の圧痕であってもよい。これらの低くされた部分９０は、好ましくは、支持表面１５にエッチングされる。あるいは、低くされた部分９０のパターンは、支持表面１５に、ドリル加工しても、アブレーションしても、彫ってもよい。低くされた部分９０は、好ましくは楕円形の形状であり、好ましくは、各々、およその長さが７０ミル（０．１７７８ｃｍ）以下であり、およその幅が３０ミル（０．０７６２ｍｍ）以下であり、およその深さが８ミル（０．０２０３２ｃｍ）以上である。穴のパターンの１つの好ましい例が、２００２年２月１４日に公開された、「布状ポリマーフィルム（Ｃｌｏｔｈ-ｌｉｋｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｆｉｌｍｓ）」という名称の国際公開第０２／１１９７８号パンフレット（ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ）ら）に教示されており、これを引用によりここに援用する。
【００２５】
好ましくは、バッキングロール１４の支持表面１５は、装置１０の周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、当該技術において知られているいかなる手段によって温度制御してもよい。好ましくは、バッキングロール１４の支持表面１５は、中空シャフト５６の入口部分５６ａ内に、バッキングロール１４内に、および中空シャフト５６の出口部分５６ｂから外に、冷却水を供給することによって冷却される。バッキングロール１４は、その軸１３を中心として回転する。装置１０は、フレームの下部１２ｂに取付けられたモータ１６を含む。モータは、ベルト１８を駆動し、ベルト１８は、バッキングロール１４に取付けられたシャフト５６を回転させ、したがって、バッキングロール１４を、その軸１３を中心として駆動する。
【００２６】
装置１０は、バーナ３６と、その関連したパイピング３８とを含む。バーナ３６およびバーナパイピング３８は、バーナ支持体３５によって、フレーム１２の上部１２ａに取付けられる。バーナ支持体３５は、バーナ３６をバッキングロール１４の支持表面１５に対して移動させるように、アクチュエータ４８によって、ピボットポイント３７を中心として旋回してもよい。以下で図４および図５に関してより詳細に説明されるように、支持体３５は、バーナ３６をバッキングロール１４の支持表面１５に隣接したまたは離れた所望の距離に位置決めするように、アクチュエータ４８によって旋回させてもよい。バーナ３６は、各端部で、ガスをバーナ３６に供給するためのガスパイプ３８を含む。装置１０は、装置１０の上に取付けられた任意の排気フード（図示せず）を含んでもよい。
【００２７】
本発明の一実施形態において、装置１０は、フレーム１２の下部１２ｂに取付けられた予熱ロール２０を含む。予熱ロール２０は、外側のロール層２２を含む。外側のロール層２２は、外面２４を含む。好ましくは、外側のロール層は、エラストマー、好ましくは高使用温度エラストマーから製造される。好ましくは、予熱ロール２０はニップロールであり、これは、フィルムをニップロール２０とバッキングロール１４との間に挟むように、バッキングロール１４に対して位置決めしてもよい。しかし、予熱ロール２０がニップロールであることは必然ではなく、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から離れて位置決めしてもよい。ニップロール２０は、そのシャフト６０を中心として自由に回転し、かつロール支持体６２に取付けられる。リンク機構４６がロール支持体６２に取付けられる。ニップロール２０は、アクチュエータ４４を使用して、バッキングロール１４に対して位置決めしてもよい。アクチュエータ４４が延在されると（図３に示されているように）、リンク機構４６が反時計回りに回転され、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、反時計回りに回転される。アクチュエータ４４は、ニップロール２０とバッキングロール１４との間の移動を制御してもよく、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してもよい。下側のフレーム１２ｂを越えるリンク機構４６の移動を抑制するために、止め６４が下側のフレーム１２ｂに取付けられ、これは、ニップロール２０によってバッキングロール１４に対して加えられる圧力を制限するのを助ける。
【００２８】
本発明の別の実施形態において、装置１０は、ブラケット６６によってニップロール２０に取付けられて、１つのアセンブリを形成する温度制御シールド２６を含む。したがって、上で説明されたように、アクチュエータ４４がニップロール２０を回転させると、シールド２６はニップロールとともに移動する。シールド２６は、ブラケット６６に取付けられたボルト３２およびスロット３４によって、ニップロール２０に対して位置決めしてもよい。温度制御シールド２６は、好ましくは、複数の水冷パイプ２８を含む。しかし、水冷プレート、空冷プレート、または当該技術の他の手段などの、温度制御シールドを提供する他の手段を使用してもよい。好ましくは、温度制御シールド２６は、バーナ３６とニップロール２０との間に位置決めされる。この位置において、シールド２６は、バーナ３６から発生された熱の一部から、ニップロール２０を保護し、したがって、ニップロール２０の外面２４の温度を制御するために使用することができ、これは、高いフィルム速度を維持しながら、バーナ３６によって行われる火炎穿孔工程においてフィルムのしわまたは他の欠陥を低減するという利点がある。
【００２９】
本発明のさらに別の実施形態において、装置１０は、フレーム１２の下部１２ｂに取付けられた任意のアプリケータ５０を含む。装置１０は、複数のノズル５２を含む。一実施形態において、アプリケータ５０は、空気をバッキングロール１４上に適用するための空気アプリケータである。別の実施形態において、アプリケータ５０は、液体をバッキングロール１４上に適用するための液体アプリケータである。好ましくは、液体は水であるが、他の液体を代わりに使用してもよい。液体がアプリケータ５０によって適用されると、好ましくは、空気も個別のノズルに供給されて、バッキングロール上に適用する前に液体を噴霧化する。空気または水をバッキングロール１４に適用してもよい態様は、圧力、ノズル５２を通してポンピングされる空気または水の割合または速度によって、当業者によって変えられてもよい。以下で説明されるように、いかなる理論にも縛られることを望まずに、フィルムを支持表面１５と接触させる前に、空気または水がバッキングロール１４の支持表面１５に適用されると、この空気または水の適用は、支持表面１５上に蓄積された凝縮物の一部を除去するのを助けるか、または、付加的な水を適用してフィルムと支持表面との間の水の量を積極的に制御し、それにより、バーナ３６によって行われる火炎穿孔工程においてフィルムに形成されるしわまたは他の欠陥を除去するのを助けると考えられる。
【００３０】
装置１０は、フレーム１２の下部１２ｂに取付けられた第１のアイドルローラ５４、第２のアイドルローラ５５、および第３のアイドルローラ５８を含む。各アイドルローラ５４、５５、５８は、それら自体のシャフトを含み、アイドルローラは、それらのシャフトを中心として自由に回転してもよい。
【００３１】
図２ａは、図１の装置１０で有用なバーナ３６の拡大図（ｂｌｏｗｎ-ｕｐ  ｖｉｅｗ）を示す。さまざまなバーナ３６が、たとえば、ニューヨーク州ニューロシェルのフリン・バーナ・コーポレーション（Ｆｌｙｎｎ  Ｂｕｒｎｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｅｗ  Ｒｏｃｈｅｌｌｅ，ＮＹ）、英国オールトンのエーロゲン・カンパニー・リミテッド（Ａｅｒｏｇｅｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．，Ａｌｔｏｎ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）、および英国テームのシャーマン・トリーターズ・リミテッド（Ｓｈｅｒｍａｎ  Ｔｒｅａｔｅｒｓ  Ｌｔｄ．，Ｔｈａｍｅ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）から市販されている。１つの好ましいバーナが、シリーズ（Ｓｅｒｉｅｓ）８５０としてフリン・バーナ・コーポレーションから市販されており、これは、８口、長さ２７インチにデッケルされた（ｄｅｃｋｌｅｄ）実際の長さ３２インチ、ステンレス鋼のデッケルされたリボンが、鋳鉄ハウジング内に取付けられる。リボンバーナが、ポリマーフィルムの火炎穿孔に最も好ましいが、ドリル加工口またはスロット設計バーナなどの他のタイプのバーナも使用してもよい。好ましくは、装置は、本発明の火炎穿孔プロセスで使用される火炎を供給する前に酸化剤および燃料を組合せるためのミキサを含む。
【００３２】
図３は、フィルムが装置１０を通って進む経路、およびフィルムを火炎穿孔する１つの好ましい方法を示す。フィルム７０は、第１の面７２と、第１の面７２と反対側の第２の面７４とを含む。フィルムは、装置１０内に、第１のアイドルローラ５４の周りに進む。そこから、フィルムは、モータ駆動バッキングロール１４によって引っ張られる。この位置において、フィルムは、ニップロール２０とバッキングロール１４との間に位置決めされる。このプロセスのこの工程において、フィルム７０の第２の面７４は、水冷バッキングロール１４によって冷却され、フィルム７０の第１の面７２は、同時に、予熱またはニップロール２０の外面２４によって加熱される。フィルムをバーナ３６で火炎穿孔する前にフィルム７０をニップロール２０のニップロール表面２２で予熱するこの工程は、予想外に、火炎穿孔工程がバーナ３６によって行われた後、フィルムのしわまたは他の欠陥を低減するという利点をもたらした。これらの予想外の結果は、実施例１３〜２７に関して以下で示される。
【００３３】
バッキングロール１４の外側の支持表面１５の温度は、バッキングロール１４を通ってシャフト５６を通って流れる水の温度によって制御してもよい。外側の支持表面１５の温度は、火炎から大量の熱を発生するバーナ３６への近接によって変わってもよい。さらに、支持表面１５の温度は、支持表面１５の材料による。
【００３４】
ニップロール２０の外層２２の外面２４の温度は、いくつかの要因によって制御される。第１に、バーナの火炎の温度は、ニップロール２０の外面２４に影響を及ぼす。第２に、バーナ３６とニップロール２０との間の距離は、外面２４の温度に影響を及ぼす。たとえば、ニップロール２０をバーナ３６により近くに位置決めすることは、ニップロール２０の外面２４の温度を上昇させる。逆に、ニップロールをバーナ３６からさらに遠く離れて位置決めすることは、ニップロール２０の外面２４の温度を低下させる。バッキングロール１４の軸１３を角度の頂点として用いる、ニップロール２０の軸とバーナ３６のバーナ面４０の中心との間の距離は、角度αで表される。角度αは、ニップロール２０とバーナ３６との間のバッキングロールの円周の部分またはバッキングロールの円弧の部分を表す。ニップロールを、バーナからの、ニップロールの外面上の材料が劣化し始めるような熱に曝すことなく、角度αをできるだけ小さくすることが好ましい。たとえば、角度αは、好ましくは４５°以下である。第３に、ニップロール２０の外面２４の温度は、また、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３６との間の温度制御シールド２６の位置を調整することによって制御してもよい。第４に、ニップロール２０は、上述されたバッキングロール１４と同様に、ニップロールを通って流れる冷却水を有してもよい。この実施形態において、ニップロールを通って流れる水の温度は、ニップロール２０の外面２４の表面温度に影響を及ぼしてもよい。第５に、バッキングロール１４の支持表面１５の表面温度は、ニップロール２０の外面２４の表面温度に影響を及ぼしてもよい。最後に、ニップロール２０の外面２４の温度は、また、ニップロール２０を囲む空気の周囲温度によって影響されてもよい。
【００３５】
バッキングロール１４の支持表面１５の好ましい温度は、４５°Ｆから１３０°Ｆの範囲内であり、より好ましくは５０°Ｆから１０５°Ｆの範囲内である。ニップロール２０のニップロール表面２４の好ましい温度は、１６５°Ｆから４００°Ｆの範囲内であり、より好ましくは１８０°Ｆから２５０°Ｆの範囲内である。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ことがある温度より高く上昇してはならない。バッキングロール１４の支持表面１５の好ましい温度、およびニップロール２０のニップロール表面２４の好ましい温度は、上に記載されたが、当業者は、本出願の教示の利点に基いて、しわまたは欠陥の数を低減してフィルムを火炎穿孔するために、フィルム材料およびバッキングロール１４の回転速度によって、支持表面１５およびニップロール表面２４の好ましい温度を選択することができる。
【００３６】
プロセス工程に戻ると、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、予熱ロールは、フィルムをバーナ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。予想外に、予熱ロールの温度は、以下の示される実施例１３〜２７のように、火炎穿孔工程において、フィルムのしわまたは他の欠陥を除去するのを助けるのにきわめて重要である。
【００３７】
プロセスの次の工程において、バッキングロール１４は、バーナ３６とバッキングロール１４との間でフィルム７０を移動させて回転し続ける。この特定の工程は、また、図５および図３に示されている。フィルムがバーナ３６の火炎と接触すると、冷却された金属支持表面によって直接支持されたフィルムの部分は穿孔されず、というのは、火炎の熱が、フィルム材料を通り、金属の優れた熱伝導性によって、バッキングロール１４の冷たい金属によって、すぐにフィルムから離れて伝導されるからである。しかし、空気のポケットが、冷却支持体材料のエッチングされた圧痕または低くされた部分９０を被覆しているフィルム材料の部分の後ろに閉じ込められる。圧痕に閉じ込められた空気の熱伝導性は、周囲の金属の熱伝導性よりはるかに小さく、したがって、熱はフィルムから離れて伝導されない。次に、圧痕の上にあるフィルムの部分は、溶融し穿孔される。結果として、フィルム７０に形成された穴は、一般に、低くされた部分９０の形状に相互に関連する。フィルム材料が低くされた部分９０の領域で溶融するのとほぼ同じ時間に、隆起したリッジまたは端縁１２０が各穴の周りに形成され、これは、加熱すると収縮した穴の内部からのフィルム材料からなる。
【００３８】
バーナ３６がフィルムを火炎穿孔した後、バッキングロール１４は、フィルム７０が、最終的に、アイドラローラ５５によってバッキングロール１４の支持表面１５から離れて引っ張られるまで、回転し続ける。そこから、火炎穿孔フィルム７０は、別の駆動されたローラ（図示せず）によってアイドラロール５８の周りに引っ張られる。火炎穿孔フィルムは、装置１０によって、保管および輸送に好都合なようにロールとして巻取ることができる長い幅広のウェブに製造してもよい。あるいは、フィルム７０は、図７に関して説明されるように、感圧接着剤の層または他のフィルムと組合されて、テープを提供してもよい。
【００３９】
上述されたように、装置１０は、フィルム７０をバッキングロール１４とニップロール２０との間で支持表面と接触させる前に、空気または水をバッキングロール１４の支持表面１５に適用するための任意のアプリケータ５０を含んでもよい。いかなる理論にも縛られることを望まずに、フィルム７０と支持表面１５との間の水の量を制御することは、火炎穿孔フィルム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との間の水の量を制御するための２つの方法がある。第１に、アプリケータ５０が空気を支持表面上にブローすると、この作用は、フィルム７０と支持表面１５との間に蓄積された水の量を低減するのを助ける。蓄積された水は、水冷支持表面１５が周囲の環境と接触しているときバッキングロール表面上に形成された凝縮物の結果である。第２に、アプリケータ５０は、水または何らかの他の液体を支持表面１５に適用して、フィルム７０と支持表面との間の液体の量を増加させてもよい。どちらにしろ、フィルム７０と支持表面１５との間の液体のある量が、フィルム７０と支持表面１５との間のトラクションを増加させるのを助けてもよく、これは、火炎穿孔フィルム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３６の中心線に対するアプリケータ５０のノズル５２の位置は、角度βで表され、角度の頂点は、バッキングロール１４の軸にある。好ましくは、アプリケータ５０は、空気または水がニップロール２０の前にバッキングロール１４に適用されるように、角度αより大きい角度βである。以下の実施例の表２は、バッキングロールとフィルムとの間の水のあるレベルを維持することが、穿孔フィルムの全体的な質を向上させたことを示す。しかし、劣った穴の質が、また、バッキングロールの圧痕パターンに適用された過剰の水で生じ、というのは、圧痕を部分的にまたは完全に充填している水が、圧痕の上のＢＯＰＰフィルムが、フィルムの穴を形成するのに十分な熱に曝されないような良好な熱伝導性をもたらすからであることも観察された。
【００４０】
図４および図５は、本発明の装置のさらに別の実施形態を概略的に示す。図４および図５は、火炎穿孔工程の間の、バッキングロール１４の支持表面１５に対する火炎１２４の配置の重要性を示す。図４において、バーナ３６は、バッキングロール１４に対してある距離にあり、図５において、バーナ３６は、図４に対してバッキングロール１４により近くに位置決めされる。バーナ３６とバッキングロール１４との間の相対距離は、図１に関して上で説明されたように、バーナ支持体３５およびアクチュエータ４８によって調整してもよい。
【００４１】
図４および図５に参照文字で表されたいくつかの距離がある。起点の「Ｏ」は、バッキングロール１４の周りに巻かれたフィルムの第１の面７２に対する接線で測定される。距離「Ａ」は、バーナ４０のリボン４２とフィルム７０の第１の面７２との間の距離を表す。距離「Ｂ」は、火炎が発生するバーナ３６のリボン４２から火炎の先端１２６まで測定されるような火炎の長さを表す。火炎は、バーナによって支持された発光円錐であり、これは、当該技術において知られている手段で起点から先端まで測定することができる。実際には、リボンバーナ３６は複数の火炎を有し、好ましくは、すべての先端がバーナハウジングに対して同じ位置にあり、好ましくは長さが均一である。しかし、火炎先端は、たとえば、不均一なリボン構成、またはリボン内への不均一なガスの流れによって、変わることができる。例示のため、複数の火炎は、１つの火炎１２４で表される。距離「Ｄ」は、バーナ３６の面４０とフィルム７０の第１の面７２との間の距離を表す。距離「Ｅ」は、バーナ３６のリボン４２とバーナ３６の面４０との間の距離を表す。
【００４２】
図４において、距離「Ｃ１」は、減算されたＡ−Ｂである場合、距離Ａと距離Ｂとの間の相対距離を表す。この距離Ｃ１は、正の距離であり、というのは、火炎１２４がバッキングロール１４から離れて位置決めされ、したがって、バッキングロール１４上のフィルム７０に衝突せず、「衝突されない火炎」と定義する。この位置において、火炎は、当業者によって自由空間で容易に測定されてもよく、遮断されない火炎である。対照的に、図５は、火炎１２４の先端１２６が、実際に、バッキングロール１４の支持表面１５上のフィルム７０に衝突するように、バッキングロール１４上のフィルム７０にずっと近くに位置決めされたバーナを示す。この位置において、「Ｃ２」は、距離Ｂから距離Ａを引いたものを表し、必然的に負の数である。好ましくは、距離Ｂから距離Ａを引いたものは、負の２ｍｍより大きい。予想外に、穿孔フィルムを、より高速度で、大きい負の数のＣ２距離で、依然としてフィルムの質を維持しながら、製造することができることがわかった。これは、最適な火炎条件が正のまたは０のＣ１距離で得られると教示する先行技術に鑑み、予想外であった。これらの予想外の結果は、以下の実施例１〜９によって示される。
【００４３】
好ましくは、フィルム７０ポリマー基材。ポリマー基材は、火炎による穿孔を可能にするいかなる形状であってもよく、たとえば、フィルム、シート、多孔性材料、およびフォームが挙げられる。そのようなポリマー基材としては、たとえば、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；ポリオレフィンポリマーの混合物およびオレフィンのコポリマー；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有するポリオレフィンコポリマー；ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンフタレート）、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）などのビニル（ｖｉｎｙｌｉｃｓ）；ポリ（エチレンオキシド）およびポリ（メチレンオキシド）などのエーテルオキシドポリマー；ポリエーテルエーテルケトンなどのケトンポリマー；ポリイミド；それらの混合物、またはそれらのコポリマーが挙げられる。好ましくは、フィルムは、延伸ポリマーから製造され、より好ましくは、フィルムは、二軸延伸ポリマーから製造される。二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）は、テキサス州ヒューストンのエクソンモービル・ケミカル・カンパニー（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）、英国スウィンドンのコンチネンタル・ポリマーズ（Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｏｆ  Ｓｗｉｎｄｏｎ，ＵＫ）、台湾、台北市のカイザーズ・インターナショナル・コーポレーション（Ｋａｉｓｅｒｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔａｉｐｅｉ  Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ）、およびインドネシア、ジャカルタのＰＴインドポリ・スワカルサ・インダストリー（ＩＳＩ）（ＰＴ  Ｉｎｄｏｐｏｌｙ  Ｓｗａｋａｒｓａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（ＩＳＩ）  ｏｆ  Ｊａｋａｒｔａ，Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ）を含むいくつかの供給業者から市販されている。適切なフィルム材料の他の例が、２００２年２月１４日に公開された、「布状ポリマーフィルム（Ｃｌｏｔｈ-ｌｉｋｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｆｉｌｍｓ）」という名称の国際公開第０２／１１９７８号パンフレット（ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ）ら）に教示されており、これを引用によりここに援用する。
【００４４】
図６は、図１の火炎穿孔装置で穿孔された後のフィルムの穴のパターンの上面図を示す。穴は、典型的には、各穴の主軸が隣接した穴と交わるか、隣接した穴の近くを通るように配列された、細長い楕円形、矩形、または他の非円形形状もしくは円形形状である。この穿孔ポリマーフィルム１１４は、耐久性もしくは不透過性をもたらすための最上層、または接着性をもたらすための最下層などの、１つ以上の付加的な層またはフィルムに接合することができる。
【００４５】
ポリマーフィルム１１４に形成された穴パターンは、本発明の穿孔フィルムおよびテープバッキングの引裂特性および引張特性に強い影響を及ぼす。図６において、典型的な穴パターン１２８の拡大レイアウトの一部が示され、機械方向は上下に配向され、横方向は左から右に配向される。示された穴パターン１２８は、穴１ａ、１ｂ、および１ｃを有する第１の列；穴２ａ、２ｂ、および２ｃを有する第２の列；穴３ａ、３ｂ、および３ｃを有する第３の列；穴４ａ、４ｂ、および４ｃを有する第４の列；ならびに、穴５ａ、５ｂ、および５ｃを有する第５の列と特定された一連の穴の列を含む。穴パターン１２８は、第１の列から第５の列と同様の、他の穴の列を含む。各穴は、隆起したリッジまたは端縁１２０を含む。特定の実現において、この隆起したリッジ１２０は、穿孔フィルム１１４の向上した引裂特性をもたらすことが観察されている。隆起したリッジ１２０は、また、フィルム１１４が布状材料によりよく似ることを引起す、わずかなテクスチャーを与えることができる。典型的には、穴は、フィルムの表面のほとんど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６に示されたパターンは、１つのそのようなパターンの一部にすぎない。
【００４６】
図５に関して上で説明されたように、フィルム１１４に形成された穴パターン１２８は、一般に、バッキングロール１４の支持表面１５に形成された低くされた部分９０のパターンに相互に関連する。図６に示されたフィルムは、多数の穴を含み、各穴は、一般に楕円形であり、好ましくは、幅より約３倍大きい長さを含む。しかし、当業者は、代替の穴パターンまたはサイズを作るために、バッキングロール１４の支持表面１５の低くされた部分９０のいかなるパターンも選択することができる。
【００４７】
ここで説明されるフィルムは、多くの接着テープバッキング用途に適している。穴パターンの上のトップフィルムの存在は、特定の実施形態におけるポリコーティングされた布ベースのテープバッキングと同様の外観をもたらすことができる。引張特性および引裂特性と組合されたこの外観は、フィルムを、ダクトテープ、強力粘着テープ（ｇａｆｆｅｒ'ｓ  ｔａｐｅ）などのバッキングとして有用にする。特にダクトテープの場合、銀灰色着色用の既知の適切な顔料をトップフィルムに組入れることは、市場で望まれる見慣れた外観に寄与する。このバッキングは、適合性があるので、マスキングテープバッキングとしても有用である。
【００４８】
図７は、テープバッキングとして図６のフィルムを含むテープ１１２の一実施形態の断面図を示す。テープ１１２は、第１の主面１１６と第２の主面１１８とを有する穿孔フィルム１１４を含む。穿孔フィルム１１４は、その厚さを延在する穴１１５を含む。示された実施形態において、第２の主面１１８に沿った各穴１１５の端縁は、隆起した部分１２０を含む。穿孔フィルム１１４は、典型的には延伸フィルム、より好ましくは二軸延伸フィルムである。
【００４９】
ポリマーテープ１１２は、トップフィルム１２２と、最下層１２４とをさらに含む。示された実施形態において、トップフィルム１２２は、耐久性をポリマーテープ１１２に与え、強度をさらに増加させることができ、流体不透過性をテープ１１２に与えることができる。最下層１２４は、たとえば、接着剤組成物である。付加的なまたは代替の層を使用して、テープ１１２を作ることができる。層の配列も変えることができる。したがって、たとえば、接着剤を、穿孔層ではなくトップフィルム１２２に直接適用することができる。
【００５０】
本発明の操作を、次の詳細な実施例に関してさらに説明する。これらの実施例は、さまざまな特定のおよび好ましい実施形態および技術をさらに示すために提供される。しかし、依然として本発明の範囲内でありながら、多くの変更および修正がなされてもよいことが理解されるべきである。
【実施例】
【００５１】
上述された注文設計された火炎穿孔システムを使用して、実施例１〜９、二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）の穿孔フィルムを生成した。操作条件は、次の通りであった。ニューヨーク州ニューロシェルのフリン・バーナ・コーポレーション（Ｆｌｙｎｎ  Ｂｕｒｎｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ｏｆ  Ｎｅｗ  Ｒｏｃｈｅｌｌｅ，ＮＹ）から入手可能なベンチュリミキサ内で、粉塵濾過された２５℃の圧縮空気を、天然ガス燃料（０．５７７の比重、９．６：１の乾燥空気：天然ガスの化学量論比、および３７．７ｋＪ／Ｌの熱含量を有する）と予め混合して、可燃性混合物を形成した。空気および天然ガスの流れを、アリゾナ州フェニックスのフロー・テクノロジー・インコーポレイテッド（Ｆｌｏｗ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．ｏｆ  Ｐｈｏｅｎｉｘ，ＡＺ）から入手可能な質量流量計で測定した。天然ガスおよび空気の流量を、フォックスボロ−エッカード（Ｆｏｘｂｏｒｏ−Ｅｃｋａｒｄｔ）から入手可能な制御弁で制御した。すべての流れを、０．９６の火炎当量比（１０：１の空気：燃料比）および１２，０００Ｂｔｕ／ｈｒ−ｉｎ．（１３８５Ｗ／ｃｍ２）の標準化火炎力をもたらすように調整した。可燃性混合物は、長さ３メートルのパイプを通ってリボンバーナに進み、これは、ニューヨーク州ニューロシェルのフリン・バーナ・コーポレーションによって供給される、鋳鉄ハウジングに取付けられた、３３ｃｍ×１ｃｍ、６口の波形ステンレス鋼リボンからなった。
【００５２】
バーナを、オハイオ州ストーのＦ・Ｒ・グロス・カンパニー（Ｆ．Ｒ．Ｇｒｏｓｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，Ｓｔｏｗ  Ｏｈｉｏ）から入手可能な、直径３５．５ｃｍ、面幅４６ｃｍ、鋼製、螺旋状に巻かれた、二重シェルを有する冷却バッキングロールに隣接して取付けた。バッキングロールの温度を、７０°Ｆ（２１℃）の温度の水の２４０ｌ／分の再循環流れによって制御した。鋼バッキングロールコアを、２２０ビッカース硬度の銅０．５ｍｍでめっきし、次に、ペンシルバニア州ニューカッスルのカスタム・エッチ・ロールズ・インコーポレイテッド（Ｃｕｓｔｏｍ  Ｅｔｃｈ  Ｒｏｌｌｓ  Ｉｎｃ．ｏｆ  Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ，ＰＡ）によって、図６に示された穴パターンで彫った。１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ／ｍ２）の圧力における濾過された圧縮空気を、冷却バッキングロール上にブローして、バッキングロールのパターニングされた部分上に蓄積している水凝縮物の量を制御可能に低減した。
【００５３】
電気スパークが可燃性混合物を点火した。安定した円錐形火炎が形成され、先端はバーナハウジングの面から約１４ｍｍであり、Ｄ距離を表す。Ｅ距離は、３ｍｍに等しかった。厚さ１．２ミル（０．０３ｍｍ）および幅３０ｃｍの、熱押出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が、アイドラロールによって導かれて、冷却バッキングロールの周りに巻き、調整可能な速度でシステムを通して処理された。フィルムウェブの上流張力を約０．８３Ｎ／ｃｍで維持し、下流張力を約０．１Ｎ／ｃｍで維持した。
【００５４】
ＢＯＰＰフィルムと冷却バッキングロールとの間の密接な接触を確実にするために、ＶＮ１１０（８０ショアＡデュロメータ）バイトン（ＶＩＴＯＮ）フルオロエラストマー６ｍｍで被覆された、ウィスコンシン州カンザスビルのアメリカン・ローラ・カンパニー（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｒｏｌｌｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋａｎｓａｓｖｉｌｌｅ，ＷＩ）から入手可能な、直径１０ｃｍ、面幅４０ｃｍのインバウンド（ｉｎｂｏｕｎｄ）ニップロールを、冷却バッキングロールのインバウンド側に、バーナに対して約４５度の調整可能な位置に配置した。再循環水で５０°Ｆ（１０℃）の温度で維持された水冷シールドが、ニップロールとバーナとの間に位置決めされた。ニップロール−バッキングロール接触圧力を約５０Ｎ／線ｃｍで維持した。
【００５５】
表１は、バーナリボンの表面と冷却バッキングロールとの間の距離を調整して、火炎−フィルム隔離距離の、穴の質に及ぼす影響を評価した実験の結果を示す。フィルムの全幅にわたって１００％開いた穴を設け続けた最大フィルム速度を定めた。図４に距離「Ｂ」と表された衝突されない火炎の長さは１７ｍｍであった。図４および図５に距離「Ａ」と示されたバーナ−フィルム隔離距離を減少させると、最終的に火炎が不安定になり、典型的には６ｍｍのバーナ−フィルム隔離距離で消えたことにも留意されたい。火炎−フィルム距離は、図４に距離「Ｃ１」と表され、図５に距離「Ｃ２」と表される。いったん、バーナを、バッキングロール上に支持されたフィルムから適切な距離に設定すると、衝突または遮断された火炎全体のパーセンテージを、「Ｃ２」を火炎全長（１７ｍｍ）で割ったものと計算する。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
表１に示されているように、火炎−フィルム隔離距離「Ｃ２」が、−４ｍｍ未満である場合、受入れられる質を維持しながら、増加したフィルム穿孔速度を達成することができる。
【００５８】
実施例１０〜１２は、火炎力が１５，０００Ｂｔｕ／ｈｒ−ｉｎ．（１６００Ｗ／ｃｍ２）であること、図５に距離「Ｄ」と示された、バーナ−フィルム距離としても知られているバーナハウジング−バッキングロール距離を、７ｍｍに設定したこと、表２で特定されたような付加的な修正を除いて、実施例１〜９のように火炎穿孔した。３つの空気ノズルを使用する注文製造された空気衝突システムを設置して、１０ＰＳＩ（６９ｋＰａ／ｍ２）の圧力で冷却バッキングロール上に圧縮空気をブローした。さらに、実施例１２の場合、イリノイ州ホイートンのスプレーイング・システム・カンパニー（Ｓｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｗｈｅａｔｏｎ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から入手可能な、２つのノズルを含む水適用システム、モデル番号１／８  ＶＡＵ−ＳＳ＋ＳＵＶ６７Ａ−ＳＳ  Ｈ５６４３０−１を使用して、噴霧化し、次に、約３２ｍＬ／分の割合で水の薄い層をバッキングロールに適用した。空気ノズルおよび水適用システムの両方を、バッキングロールの軸に対して、ニップロールの前に約４５度で配置した。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
表２は、バッキングロールとＢＯＰＰフィルムとの間の水のあるレベルを維持することが、穿孔フィルムの全体的な質を向上させたことを示す。しかし、劣った穴の質が、また、バッキングロールの圧痕パターンに適用された過剰の水で生じ、というのは、圧痕を部分的にまたは完全に充填している水が、圧痕の上のＢＯＰＰフィルムが、フィルムの穴を形成するのに十分な熱に曝されないような良好な熱伝導性をもたらすからであることが観察された。
【００６１】
実施例１３〜２７は、次を除いて、実施例１０〜１２のように火炎穿孔した。実施例１〜１２に使用されたのと同じ穴パターンを、６１ｃｍの直径および７６ｃｍの面幅を有する、より大きい冷却バッキングロール上に使用した。穴パターン自体は、バッキングロールにわたる幅が６３．５ｃｍであり、バッキングロールを研磨して鏡面仕上げし、およそのＲａ粗さ値は８マイクロメートル未満であった。実施例１〜９で説明されたのと同じ構造のおよび同じ供給業者からの、幅７６ｃｍ、外径２３ｃｍの水冷ニップロールを使用して、ＢＯＰＰフィルムと冷却バッキングロールとの間の密接な接触を確実にした。幅６６ｃｍのＢＯＰＰフィルムを、システムを通して供給して、穿孔した。バッキングロールの温度を、５０°Ｆ（１０℃）の温度での７００ｌ／分の水の再循環流れによって制御した。上流張力および下流張力は約０．８Ｎ／ｃｍであった。フィルム速度は９２ｍ／分であった。水冷シールドを約８０°Ｆ（２７℃）で維持した。５の空気ノズルを使用する注文製造された空気衝突システムを設置して、約５００ｌ／分の流量で冷却バッキングロール上に圧縮空気をブローした。使用されたバーナは、ニューヨーク州ニューロシェルのフリン・バーナ・コーポレーションから入手可能な、６８ｃｍ×１ｃｍ、８口のリボンバーナであった。
【００６２】
ニップロール表面温度を監視しながら、シールド間隙およびバーナ位置を変えた実験を行った。シールド間隙を、水冷シールドとバッキングロールとの間の距離と定義した。図５に角度αと示されているバーナ位置は、上述した。バーナ位置およびシールド間隙によって間接的に制御されたニップロール表面温度を、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）によって供給される３Ｍモデル番号ＩＲ−７５０ＥＸＢ赤外線高温計で、約±１０°Ｆ（±６℃）に測定した。
【００６３】
【表３】
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【００６４】
表３の結果は、ニップロール表面温度を、少なくとも約１６５°Ｆ（７６℃）の温度より高く、より好ましくは約１８０°Ｆ（８２℃）の温度より高く維持すると、しわ欠陥が低減されることを示す。
【００６５】
上述されたテストおよびテスト結果は、予測的ではなく例示的であることのみ意図され、テスト手順の変更が、異なった結果をもたらすことが予想することができる。
【００６６】
ここで、本発明を、そのいくつかの実施形態に関して説明した。先の詳細な説明および実施例は、理解を明確にするためにのみ示した。不要な限定がそれらから理解されるべきではない。ここに引用された特許および特許出願はすべて、引用によりここに援用する。本発明の範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に多くの変更を行うことができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、ここで説明された厳密な詳細および構造に限定されるべきではないが、むしろ、特許請求の範囲の文言によって説明された構造、およびそれらの構造の均等物によって限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の火炎穿孔装置の側面図である。
【図２】明確にするために２つのアイドラロールおよびモータが除去され、バッキングロールが仮想線で示された図１の装置の正面図である。
【図２ａ】図１の装置のバーナのリボンの拡大図である。
【図３】装置内のフィルム経路に沿って移動するフィルムを含む図１の装置の側面図である。
【図４】バーナの火炎がフィルムから離れて位置決めされ、火炎が衝突されない火炎である、バーナ、フィルム、およびバッキングロールの部分の拡大断面図である。
【図５】バーナの火炎がフィルムと衝突する、図４と同様の図である。
【図６】フィルムが図１の火炎穿孔装置で穿孔された後の、フィルムの穴のパターンの上面図である。
【図７】図６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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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