CH700889A2

CH700889A2 - Verfahren zum Herstellen eines flächigen Kunststoffprodukts.

Info

Publication number: CH700889A2
Application number: CH00614/09A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Dr Ing Ohlendorf
Original assignee: Breyer Gmbh Maschinenfabrik
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-10-29

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines flächigen Kunststoffprodukts, insbesondere einer Folie, wobei eine Schmelze bzw. Schmelzfahne (9) aus einem Verteilerkanal (1) extrudiert wird, soll ein Volumenstrom der Schmelze mengenbezogen und/oder geschwindigkeitsbezogen so beeinflusst werden, dass ein in der Dicke und/oder Breite homogenes Kunststoffprodukt entsteht.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines flächigen Kunststoffprodukts, insbesondere einer Folie, wobei eine Schmelze bzw. Schmelzfahne aus einem Verteilerkanal extrudiert wird.

Stand der Technik

[0002] Bei der Folienextrusion und in verminderter Ausprägung auch bei der Plattenextrusion kommt es aufgrund der kinematischen Verhältnisse zwischen einem Düsenaustritt und einem nachfolgenden Einzug in den Walzenspalt zu einem Seiteneinsprung der Folienränder, dem sogenannten Neck-in. Dieser Neck-in wird verursacht durch das Verstrecken der Schmelzfahne nach dem Austritt der Schmelze aus der Düse, insbesondere Breitschlitzdüse. Diese Verstreckung der Schmelzfahne bei der Folienextrusion liegt in der gegenüber der Schmelzfliessgeschwindigkeit innerhalb der Düse in aller Regel grösseren Einzugsgeschwindigkeit im Walzenspalt. Zeitgleich mit dem Neck-in passiert eine Verdickung der Folienränder.

[0003] Das lässt sich folgendermassen erklären: Aus der Breitschlitzdüse tritt ein über die Breite homogener Volumenstrom aus. Diese homogene Volumenstromverteilung ist das Auslegungskriterium bei der Berechnung des Verteilerkanals. Ziel ist, eine Folie mit homogener Stärke über die gesamte Breite zu erhalten.

[0004] Im Bereich des Neck-in führt die homogene Verteilung aufgrund der Masseerhaltung zu der angesprochenen Verdickung der Folienränder. Diese Verdickung der Folienränder führt dazu, dass im nächsten Bearbeitungsschritt der mittlere Bereich der Folie nicht geglättet werden kann, da sich der Walzenspalt nicht weit genug schliessen lässt.

[0005] Verfahrenstechnisch wird nach dem Stand der Technik versucht, die Folienränder durch ein Absenken der Düsentemperatur und ein Schliessen einer flexiblen Lippe im Randbereich zu verdünnen. Oftmals ist der so auszuübende Einfluss jedoch in seiner Wirkung begrenzt. Hinzukommt, dass die Wirkung des Schliessens der flexiblen Lippe sich auch bis in den Bereich der Nettobreite der zu produzierenden Folie auswirken und dort ebenfalls zu einer Verminderung der Foliendicke im Randbereich der Nettobreite führen kann.

[0006] Derartige Nachteile treten aber nicht nur bei der Herstellung von Folien auf, sondern auch bei anderen insbesondere dünnen, flächigen Kunststoffprodukten, weshalb sich die vorliegende Erfindung auch auf diese bezieht.

Aufgabe der Erfindung

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Extrusion von flächigen Kunststoffprodukten zu verbessern, um ein homogenes Produkt über die gesamte Breite zu schaffen.

Lösung der Aufgabe

[0008] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Volumenstrom der Schmelze mengenbezogen und/oder geschwindigkeitsbezogen so beeinflusst wird, dass ein in der Dicke und/oder Breite homogenes Kunststoffprodukt entsteht.

[0009] Mit der erfindungsgemässen Auslegung des Volumenstroms wird am Austritt des Volumenstroms eine Schmelzfahne ausgebracht, die an ihren Rändern dünner als im mittleren Bereich und auch dünner als die spätere gewünschte Folienstärke ausgebildet ist. Hierzu wird das Auslegungskriterium des Verteilerkanals der Breitschlitzdüse den Gegebenheiten bei der Extrusion angepasst.

[0010] Die am Austritt geringere Dicke der Ränder wird durch das später auftretende Neck-in und der damit einhergehenden Verdickung der Folienränder wieder kompensiert. Dabei muss die Verminderung des Volumenstroms am Rand möglichst genau mit der Grösse des Neck-ins-korrellieren, um dies vollständig zu kompensieren und somit zu einer über der Breite homogenen Foliendicke nach dem Neck-in zu gelangen.

[0011] Um diese Vorteile zu erzielen, ist es zum einen denkbar, dass der Verteilerkanal bzw. die Düse, insbesondere in den Randbereichen entsprechend geometrisch ausgestaltet wird. D.h., die Düse wird in den Randbereichen in ihrem Querschnitt verdünnt.

[0012] Denkbar ist aber auch, den Schmelzstrom entsprechend zu steuern, d.h., dass dem Randbereich weniger oder langsamer Schmelze zugeführt wird.

Figurenbeschreibung

[0013] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
<tb>Fig. 1a) bis e)<sep>eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung einer Folie;

<tb>Fig. 2a) bis e)<sep>eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Folie.

[0014] Bei herkömmlichen Verfahren zur Folienextrusion wird eine nicht gezeigte Düse mit einem Verteilerkanal 1.0, wie in Fig. 2b) gezeigt, verwendet. Über ein Inselfeld 2.0 wird das Extrusionsmaterial in der Düse verteilt. Das Inselfeld 2.0 reicht über die ganze Breite des Verteilerkanals 1. Seine Enden 4.01 und 4.02 reichen bis zu einem Düsenaustritt 3.0. Dabei wird ein homogener, über die gesamte Breite gleichmässiger Volumenstrom 6.0 entsprechend Fig. 1a) erzeugt. Dieser wird durch den Düsenaustritt als eine Schmelzfahne 9.0 mit einer gleichmässigen Ausbringdicke b, entsprechend Fig. 1c), ausgebracht.

[0015] Nach dem Austritt aus dem Düsenaustritt 3.0 wird die Schmelzfahne 9.0 verstreckt. Dies ist, wie oben erwähnt, in der Regel durch eine grössere Einzugsgeschwindigkeit in einem nachfolgenden Walzenspalt gegenüber der Schmelzfliessgeschwindigkeit begründet. Wie in Fig. 1d) gezeigt, verursacht dieses Verstrecken einen Seiteneinsprung 10.01 und 10.02 an den Rändern der Schmelzfahne 9.0 und damit das sog. Neck-in. Im Bereich des Neck-in führt die homogene Verteilung des Volumenstroms 6.0 aufgrund der Masseerhaltung zu einer Verdickung 11.01 und 11.02 der Folienränder 8.01 und 8.02.

[0016] Ein Querschnitt des Endprodukts wird in Fig. 1e) gezeigt. Wenn keine weiteren Massnahmen mehr ergriffen werden, entsteht eine Folie mit Verdickungen 11.01 und 11.02 an den Rändern in einer Enddicke B gegenüber einem deutlich dünneren Innenbereich der Folie mit der Dicke b.

[0017] Diese Verdickungen 11.01 und 11.02 der Folienränder, eine sehr negative Eigenschaft für die weitere Verarbeitung des Produkts, sollen durch das erfindungsgemässe Verfahren verhindert werden.

[0018] Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung dagegen ist folgende:

[0019] In einer nicht dargestellten Düse, insbesondere einer Breitschlitzdüse, zur Folienextrusion befindet sich ein Verteilerkanal 1 entsprechend Fig. 2b). Über ein Inselfeld 2 wird ein Extrusionsmaterial in der Düse verteilt. An einem Düsenaustritt 3 tritt das Extrusionsmaterial aus.

[0020] Der Querschnitt (Radius) des Verteilerkanals verjüngt sich zu seinen Rändern 4.1 und 4.2 hin. Dadurch ergibt sich im Verteilerkanal 1 eine andere Volumenstromverteilung 6 entsprechend Fig. 2a). Dabei ist deutlich erkennbar, dass sich der Volumenstrom in einen mittleren Bereich 7 und die zwei Randbereiche 4.1 und 4.2 unterteilt. Entsprechend der Reduzierung des Volumenstroms, entweder durch die Gestaltung der Randbereiche 4.1 und 4.2 des Verteilerkanals oder durch Regulierung der verteilten Schmelze befindet sich im Volumenstrom 6 weniger Material in den Folienrändern 8.1 und 8.2 als im Mittelbereich 7. Das führt dazu, dass am Düsenaustritt 3 eine Schmelzfahne 9 entsprechend dem in Fig. 2c) gezeigten Querschnitt ausgebracht wird. Der Querschnitt der Schmelzfahne 9 ist nicht über die ganze Fahnenbreite gleich.

Es bilden sich entsprechend dem Volumenstrom 6 die Ränder 8.1 und 8.2 aus, die dünner sind als der restliche Bereich der Schmelzfahne 9.

[0021] Nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse wird die Schmelzfahne 9 verstreckt. Auch nach dem erfindungsgemässen Verfahren verursacht dieses Verstrecken einen Seiteneinsprung 10.1 und 10.2 entsprechend Fig. 2d) und eine Verdickung der Folienränder. Im erfindungsgemässen Verfahren wird der Volumenstrom 6 aber so ausgelegt und aus dem Düsenaustritt 3 ausgebracht, dass die Ränder 8.1 und 8.2 direkt nach dem Düsenaustritt 3 dünner als die gewünschte Querschnittsdicke d der Folie sind. Die durch das Neck-in bedingte Verdickung der Ränder 8.1 und 8.2 gleicht diese Verdünnung später wieder an die Querschnittsdicke d an, wie in Fig. 2e) gezeigt. So bildet sich nach dem Neck in eine Schmelzfahne 9 mit gleicher Dicke d über die gesamte Breite aus.

Bezugszeichenliste

[0022]
<tb>1<sep>Verteilerkanal

<tb>2<sep>Inselfeld

<tb>3<sep>Düsenaustritt

<tb>4<sep>Randbereich

<tb>5<sep>Radius

<tb>6<sep>Volumenstrom

<tb>7<sep>Mittelbereich

<tb>8<sep>Folienrand

<tb>9<sep>Schmelzfahne

<tb>10<sep>Seiteneinsprung

<tb>11<sep>Verdickung

<tb>H<sep>Höhe

<tb>d<sep>Querschnittsdicke

<tb>b<sep>Ausbringdicke

<tb>B<sep>Enddicke

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines flächigen Kunststoffprodukts, insbesondere einer Folie, wobei eine Schmelze bzw. Schmelzfahne (9) aus einem Verteilerkanal (1) extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom der Schmelze mengenbezogen und/oder geschwindigkeitsbezogen so beeinflusst wird, dass ein in der Dicke und/oder Breite homogenes Kunststoffprodukt entsteht.

2. Verfahren zum Herstellen eines flächigen Kunststoffprodukts, insbesondere einer Folie, wobei eine Schmelze bzw. Schmelzfahne (9) aus einem Verteilerkanal (1) extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht homogene Volumenstromverteilung das Auslegungskriterium für den Querschnitt des Verteilerkanals (1) und/oder eine Fliessgeschwindigkeit des Volumenstroms über die Breite des Verteilerkanals (1) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom (6) der Schmelze in dem Verteilerkanal (1) in Randbereichen (4.1, 4.2) des Verteilerkanals (1) gegenüber anderen Bereichen reduziert und/oder verlangsamt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelzfahne (9) mit dünneren Folienrändern (8.1, 8.2) als der gewünschten Querschnittdicke (d) der Folie ausgebracht wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen in den Folienrändern (8.1, 8.2) der Schmelzfahne (9) so bemessen wird, dass ein Neck-in die dünner ausgebildeten Folienränder (8.1, 8.2) an die Dicke (d) der restlichen Querschnittsbereiche anpasst.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Schmelze durch eine Änderung der Geometrie der Randbereiche (4.1, 4.2) des Verteilerkanals (1) erfolgt.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reduzierung der Schmelze durch eine veränderte Zuführung von Schmelze in die Randbereiche (4.1, 4.2) erfolgt.

8. Vorrichtung zum Herstellen einer Folie, wobei eine Schmelze bzw. Schmelzfahne (9) aus einem Verteilerkanal (1) extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanal (1) einen in den Randbereichen (4.1, 4.2) reduzierten Querschnitt aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Randbereiche (4.1, 4.2) der Düse einen abgerundet und/oder spitz zulaufenden Querschnitt aufweisen.