用于聚合物膜的富氧火焰穿孔的方法和设备技术

本发明专利技术提供用富氧火焰对聚合物膜进行火焰穿孔的设备和方法。该设备的一个实施例包括框架，连接到框架上的支承表面，其中该支承表面包括数个降低部分，用于增大可燃混合物中氧气量的加氧系统，与支承表面相对并连接到框架上的燃烧器，其中该燃烧器支承稳定的火焰，和与该支承表面接触的膜，其中燃烧器的火焰朝向膜，导致膜进行穿孔。对聚合物膜进行火焰穿孔的方法的一个实施例包括点燃富氧可燃混合物，形成稳定火焰，其中富氧可燃混合物产生的火焰提供更加均匀的穿孔。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对膜进行火焰穿孔的设备和方法。
技术介绍
形成穿孔聚合物膜的各种方法是已知的。例如，美国专利No.3,012,918(Schaar)和英国专利说明书Nos.GB851,053和GB854,473都基本描述了用于提高聚合物膜的热密封性的过程和设备，它通过将膜通过空心旋转冷却金属圆筒或带有期望穿孔图案的支承辊，同时将受热的气态空气射流导向到膜的表面上，从而膜的特定区域熔化，形成穿孔的图案。美国专利No.3,394,211(MacDuff)讨论了可热收缩的双向拉伸聚丙烯膜的火焰穿孔。英国专利说明书No.GB1,012,963和GB1,073,605讨论了用于火焰穿孔合适的热塑膜的方法和设备，该膜能够受热软化和熔化。富氧火焰已经用于提高聚合物膜的可湿性或粘结属性。这种使用在包括美国专利Nos.3,153,683；3,255,034；3,347,697；3,361,607；3,375,126；3,431,135；3,783,062；4,622,237和5,891,967的专利文献中公开。这些专利描述了富氧火焰在聚合物的表面改性上的应用。专利技术概述本专利技术的一方面是提供用于使用富氧火焰对膜进行穿孔的设备。用于火焰穿孔的设备包括框架；连接到框架上的支承表面，其中该支承表面包括数个降低部分；与支承表面相对并连接到框架上的燃烧器，其中该燃烧器支承火焰；连接到燃烧器上的燃嘴管线；连接到燃嘴管线上的加氧系统，将富氧可燃混合物供给到燃嘴管线；及接触支承表面的膜，其中燃烧器的火焰导向膜。在该设备的一个实施例中，连接到燃嘴管线上的混合器有助于混合适当体积的氧气、空气和气体烃燃料以形成富氧可燃混合物。在上述设备的另一实施例中，该设备还包括连接到框架上的背衬辊，其中该背衬辊包括支承表面，并且膜卷绕在背衬辊的支承表面的至少一部分上。在本实施例的一方面中，该设备还包括与支承表面相邻并连接到框架上的预热辊，其中该预热辊包括外表面，并且预热辊的外表面受热，用于在燃烧器之前对膜进行预热。在本实施例的又一方面中，预热辊的外表面加热到高于74℃(165)，用于在燃烧器之前预热膜。在又一实施例中，预热辊为与背衬辊相邻并连接到框架上的轧辊，其中膜位于轧辊和背衬辊之间。在本实施例的又一方面中，燃烧器定位使得，燃烧器和轧辊之间的测量角度小于45°，其中角度的顶点定位在背衬辊的轴线上。在又一实施例中，该设备还包括与背衬辊相邻并连接到框架上的控温罩，其中该控温罩定位在燃烧器和轧辊之间。在另一实施例中，该设备还包括与支承表面相邻并连接到框架上的洒施器，用于将空气或液体施加到支承表面上。本专利技术的另一方面提供用富氧火焰对膜火焰穿孔的方法。该方法包括步骤提供具有第一侧和与第一侧相对的第二侧的膜；将膜的第二侧与具有数个降低部分的支承表面接触；将膜的第一侧与受热表面接触，将受热表面从膜的第一侧去除；对可燃混合物进行加氧；点燃可燃混合物，以形成由燃烧器支承并由富氧可燃混合物燃烧的稳定火焰，并且随后用来自燃烧器的火焰加热膜的第一侧，以对膜进行穿孔。在上述方法的一方面中，穿孔步骤将膜穿孔形成与支承表面的数个降低部分相对应的图案。在上述方法的一个实施例中，加氧步骤还包括对氧化剂进行加氧并将气体烃燃料与富氧氧化剂组合，以提供可燃混合物。在上述方法的另一方面中，加氧步骤使氧化剂具有大于0.21并等于或小于0.35的氧气比率。在本专利技术的另一方面中，该方法还包括将支承表面冷却至低于49℃(120)的温度。在该方法的另一实施例中，预热轧辊用于接触膜的第一侧，其中轧辊与背衬辊相邻并连接到框架上，并且膜位于轧辊和背衬辊之间。在上述方法的又一实施例中，燃烧器定位使得，燃烧器和轧辊之间的测量角度小于45°，其中该角度的顶点定位在背衬辊的轴线上。在对膜进行火焰穿孔的方法的另一实施例中，该方法包括步骤提供具有支承表面的背衬辊，其中该支承表面包括数个降低部分；提供轧辊，其中该轧辊包括外表面，并且轧辊的外表面受热；对可燃混合物进行加氧；点燃可燃混合物，以形成由燃烧器支承并由富氧可燃混合物燃烧的稳定火焰，其中该燃烧器定位使得，燃烧器和轧辊之间的测量角度小于45°，其中该角度的顶点定位在背衬辊的轴线上；将膜与支承表面接触；按压位于轧辊和背衬辊的支承表面之间的膜，以对膜进行预热；随后用燃烧器的火焰对膜进行穿孔。附图简要描述本专利技术将参照附图进一步解释，其中在几个图中相同的结构用相同的附图标记表示，其中附附图说明图1是本专利技术的火焰穿孔设备的侧视图；附图2是附图1的设备的部分正视图，其中为了清楚起见去除了两个惰辊和电机，并且背衬辊以假想线示出；附图3是附图1的设备的侧视图，包括在设备中沿着膜通道移动的膜；附图4是在该膜已经用附图1的火焰穿孔设备穿孔之后，膜中孔的图案的顶视图；及附图5是包括附图4的膜的条带的横断面视图。详细描述本专利技术提供用于对膜进行火焰穿孔的设备和用于膜进行火焰穿孔的方法的实施例，其包括针对可燃混合物的加氧系统。用于穿孔的富氧火焰有助于提高进行火焰穿孔的膜的幅片速度，同时保持合格的(acceptable)膜质量。合格的膜质量包括完整且均匀的开口，在没有褶皱或如撕裂、热损伤或形成部分成形的穿孔之类的其他缺陷的情况下，在膜上一致地形成穿孔。在穿孔的弹性体或聚合物膜中的这些质量对特殊终端使用是非常重要的，如以低成本提供带有高抗张强度和良好舒适性的胶带背衬，它在纵向和横向均具有轻松且平直的可手撕性，进行手撕时条带没有意外的伸长。富氧火焰的使用增大了穿孔过程的速度，并经常提高穿孔的物理均匀性。使用本专利技术获得的穿孔速度可以大于不使用加氧情况下的速度。另外，也可以获得穿孔均匀性的明显改进。火焰可以用两个特征描述火焰功率(flame power)和氧化剂与燃料的摩尔比率。火焰功率是每单位时间燃烧的燃料体积和燃料的热值的乘积。火焰功率的通常单位是瓦特(W)或Btu/hr。可以对火焰功率进行标准化，以计算燃烧器的尺寸，导致如W/cm2或Btu/hr-in之类的单位。完全燃烧所需要的氧化剂与燃料的精确比率已知为化学计量比。例如，甲烷的完全燃烧所需要的干燥空气的准确量为每体积的甲烷需要9.55体积的干燥空气；从而空气甲烷火焰的化学计量比为9.55∶1，或者另一种表达方式为9.55。用化学计量氧化剂燃料比率除以实际氧化剂燃料比率限定当量比。对于贫油燃料或氧化火焰(For fuel-lean，or oxidizing，flames)，具有更高化学计量的氧化剂，从而当量比小于1.00。对于化学计量比的氧化剂燃料混合物，当量比等于1.00。对于富油燃料系统，当量比大于1.00。在本专利技术的上下文中，加氧包括向可燃混合物添加氧，该可燃混合物用于支承用于穿孔的分层预混合烃火焰。可燃混合物的加氧导致火焰的几种变化，包括火焰温度升高、分层火焰速度提高和通过燃烧器的可燃混合物的总流量降低。由于具有较少的惰性氮受到燃烧反应的加热，所以火焰温度得以升高。火焰速度的提高导致发光焰芯稳定在带状燃烧器上，以减小给定火焰功率的尺寸。换句话说，在燃料的给定流动速度下，发光焰芯的高度将随着混合物中氧的浓度以恒定当量比增大而降低。氧化剂中氮的数量减少导致可燃混合物的流量降低。附图1和2是用于形成本专利技术的对膜进行火焰穿孔的设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对膜进行火焰穿孔的设备，包括：框架；连接到框架上的支承表面，其中该支承表面包括数个降低部分；连接到框架上与支承表面相对的燃烧器，其中该燃烧器支承火焰；连接到燃烧器上的燃嘴管线；及连接到燃嘴管线上的 加氧系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔尔A热舍尔，马克A斯特罗贝尔，迈克尔J乌尔斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]