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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffolie
mit niedriger Dichte und die nach diesem Verfahren hergestellte Folie.
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Es
sind verschiedene derartige Folien bekannt, die zumeist durch Schäumung erzeugt
werden.
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Damit
lässt sich
jedoch nur eine im Vergleich zur Ausgangsfolie verringerte, aber
immer noch recht große
Dichte erzielen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffolien
mit extrem niedriger Dichte und dabei überragenden Eigenschaften vorzuschlagen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß ein
Kunststoffmaterial mit Vakuolen oder dergleichen versehen wird.
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Hierdurch
wird die Dichte des Materials reduziert.
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Dabei
hat es sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft
erwiesen, wenn die Vakuolen mit einem Gas gefüllt werden.
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Dadurch
lässt sich
die Dichte weiter reduzieren und zugleich die Eigenschaften der
resultierenden Folie beeinflussen.
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Erfindungsgemäß hat es
sich auch als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn das Gas insbesondere durch
einen Partialdruckunterschied oder durch einen osmotischen Effekt
in die Vakuolen hineindiffundiert.
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Ebenso
ist es äußerst vorteilhaft,
wenn ein Autoklave eingesetzt wird, der für ein Einbringen des Gases
in die Vakuolen sorgt.
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Damit
wird das Gas sicher in die Vakuolen geleitet, damit es dort die
Vakuolen zu vergrößern vermag.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch
dann vor, wenn ein Werkstoff in den Kunststoff der Folie eingemischt
wird und dieser für
die Bildung der Vakuolen verantwortlich ist.
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Dabei
ist es äußerst vorteilhaft,
wenn der Werkstoff in einer derartigen Konzentration in den Folienkunstsoff
eingemischt wird, daß sich
eine hochgefüllte
Folienschicht ergibt.
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Es
hat sich gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung auch als sehr vorteilhaft erwiesen,
wenn der Kunststoff der Folie wenigstens teilweise hochnukleiert
ist und dies für
die Bildung der Vakuolen verantwortlich ist.
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Ebenfalls
sehr vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoffmatrix des Folienkunststoffes
intrinsische Defekte aufweist und diese für die Bildung der Vakuolen
verantwortlich sind.
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In
allen Fällen
lassen sich auf einfache Art und Weise Vakuolen bzw. Hohlräume in der
Folie erzeugen. Besonders bei hochgefüllten Folien werden sehr gleichmässig Vakuolen
erzeugt.
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Erfindungsgemäß hat es
sich als äußerst vorteilhaft
erwiesen, wenn die Vakuolen durch Reckung der extrudierten Kunststoffolie
erzeugt werden, wobei die Reckung monoaxial erfolgt.
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Sehr
vorteilhaft ist es auch, wenn die Vakuolen durch Reckung der extrudierten
Kunststoffolie erzeugt werden, wobei die Reckung zweistufig biaxial erfolgt.
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Es
hat sich aber auch als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Vakuolen
durch Reckung der extrudierten Kunststoffolie erzeugt werden, wobei
die Reckung simultan biaxial erfolgt.
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Damit
werden die Vakuolen schnell, effektiv und gleichmäßig in der
Folie erzeugt. Durch das jeweilige Reckungsverfahren und die Reckverhältnisse lässt sich
die Erzeugung der Vakuolen sehr gut steuern und einstellen.
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Es
hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn vor, während und/oder
nach der Reckung die Folie mit einem Druckgas, einem Vakuum oder
beidem nacheinander beaufschlagt wird.
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Hierdurch
wird das Volumen der Folie vergrößert und
damit das spezifische Gewicht signifikant reduziert.
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Es
hat sich auch als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Herstellungsparameter,
insbesondere das Druckgas bzw. das Vakuum derart eingestellt werden,
daß dementsprechend
eine geschlossenporige oder offenporige Folie erzeugt wird.
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Geschlossenporige
und offenporige Folien weisen unterschiedliche Eigenschaften auf.
Offenporige Folien sind meist diffussionsoffen, wohingegen geschlossenporige
Folien meist eine Sperre darstellen.
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Als
sehr vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn die Vakuolen über die
Dicke der Kunststoffolie ungleichmässig verteilt sind.
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Dabei
ist es äußerst vorteilhaft,
wenn an der Oberfläche
der Kunststoffolie weniger Vakuolen vorgesehen sind, als im Inneren.
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Dadurch
lassen sich spezielle, bisher nicht erzeugbare Eigenschaften in
der Folie generieren.
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Äußerst vorteilhaft
ist es erfindungsgemäß auch,
wenn eine offenporige Kunststoffolie durch direkt an der Oberfläche expandierende
bzw. aufplatzende Vakuolen hergestellt wird.
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Hierdurch
lassen sich ebenfalls sehr einfach und dennoch wirkungsvoll offenporige
Folien bzw. besondere Oberflächeneffekte
auf der Folie erzeugen.
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Es
hat sich gemäß einer
weiteren Ausgestaltung als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Kunststoffolie
zusammen mit weiteren gleichartigen oder verschiedenartigen Schichten
extrudiert, coextrudiert, insbesondere wenigstens annähernd simultan coextrudiert
wird.
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Damit
lassen sich mehrschichtige Verbunde in einem Arbeitsschritt erzeugen,
die optimierte Eigenschaften aufweisen.
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Es
hat sich auch als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Kunststoffolie
mit durch Kaschieren, Beschichten, Bedrucken, durch Coating, Primern usw.
mit weiteren Schichten zusammengeführt wird.
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Damit
lassen sich die Eigenschaften des Gesamtverbundes in sehr weiten
Grenzen beeinflussen.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch
darin, daß die
Kunststoffolie wenigstens einseitig mit Releaseeigenschaften ausgerüstet wird,
die durch Einmischen, Beschichten oder Kaschieren eines Releasematerials,
insbesondere eines Silikons erzeugt werden.
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Hierdurch
erschließen
sich für
das verfahrensgemäße Produkt
weitreichende Einsatzmöglichkeiten.
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Es
hat sich erfindungsgemäß auch als äußerst vorteilhaft
erwiesen, wenn die Kunststoffolie eingefärbt oder mit einer farbigen
Oberfläche
versehen wird.
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Damit
lassen sich besondere optische Effekte erzeugen. Es besteht aber
auch die Möglichkeit durch
eine unterschiedliche farbliche Gestaltung der Seiten der Folie
eine leichte Unterscheidung zu ermöglichen.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung auch erwiesen, wenn die Kunststoffolie mit einer siegelbaren Oberfläche ausgerüstet wird.
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Dadurch
lassen sich unter anderem Verpackungen aus der Kunststoffolie herstellen,
die dann zusammengesiegelt werden.
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Eine
ebenfalls sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch
darin, daß die
Folie mechanisch nachbearbeitet wird, insbesondere, daß sie gewalkt,
geprägt,
perforiert, kontrolliert gefaltet und/oder geknüllt wird.
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Damit
lassen sich die optischen, mechanischen und taktilen Eigenschaften
der Folie verbessern und einstellen.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Fortbildung der Erfindung liegt auch dann
vor, wenn die Folie mit einer rutschhemmenden Oberfläche ausgerüstet wird.
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Dadurch
werden weitere Einsatzmöglichkeiten
der Folie ermöglicht.
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Es
hat sich gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung auch als äußerst vorteilhaft erwiesen, wenn
die Kunststoffolie, insbesondere bei einer mehrschichtigen Konstruktion
mit einem eingefärbten
Kern ausgerüstet
wird.
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Damit
werden auch sicherheitsrelevante Anwendungen der Kunststoffolie
denkbar.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch
dann vor, wenn die Kunststoffolie aus einem biologisch abbaubaren
Ausgangsmaterial hergestellt wird.
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Hierdurch
kann die Kunststoffolie umweltgerecht entsorgbar ausgebildet werden.
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Es
hat sich gemäß einer
weiteren Fortbildung der Erfindung auch als sehr vorteilhaft erwiesen,
wenn das Ausgangsmaterial für
die Kunststoffolie gut wärmeleitend
ausgerüstet
wird, insbesondere daß der
Ausgangsmaterial gut wärmeleitende
Zusatzstoffe beigefügt
werden.
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Damit
kann die Folie zum Beispiel auch für Garverpackungen oder dergleichen
eingesetzt werden.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist auch darin
zu sehen, daß die
Kunststoffolie nach der eigentlichen Herstellung nochmals uniaxial
oder biaxial gereckt wird.
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Damit
wird die Festigkeit der Folie sowie deren Struktur nochmals verändert und
den Anforderungen besser angepasst.
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Erfindungsgemäß hat es
sich auch als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Kunststoffolie
sterilisiert und/oder pasteurisiert wird.
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Dadurch
sind auch sensible Anwendungsbereiche mit der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
abdeckbar.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Kunststoffolie hergestellt
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Hier
hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kunststoffolie
eine extrem niedrige Dichte aufweist.
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Dadurch
werden wertvolle Rohstoffe eingespart, ohne jedoch die Eigenschaften
der Folie negativ zu beeinflussen.
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Dabei
ist es erfindungsgemäß sehr vorteilhaft,
wenn die Folie ein kontrolliertes Delaminationsverhalten aufweist.
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Damit
kann ein leises und angenehmes, eventuell papierähnliches Reißverhalten
erzeugt werden.
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Äußerst vorteilhaft
ist es gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch, wenn die Folie antistatisch
ausgerüstet
ist.
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Ebenfalls
sehr vorteilhaft ist es, wenn die Folie elektrisch leitfähig ausgebildet
ist.
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Hierdurch
wird ein ungewolltes, statisches Aufladen der Folie verhindert.
Ebenso können
mit einer zudem elektrisch leitfähigen
Folie beispielsweise gegen elektrische Aufladung empfindliche Gegenstände sicher
verpackt werden.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt auch
dann vor, wenn die Folie transparent ist.
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Gerade
die Herstellung transparenter Folien mit niedriger Dichte war in
der Vergangenheit nicht möglich.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
lassen sich Kunststoffolien extrem niedriger Dichte herstellen,
die zugleich hervorragende Eigenschaften aufweisen.
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Hierzu
werden in der Folie Vakuolen erzeugt. Die Erzeugung der Vakuolen
kann dabei durch ein Schäumungsmittel,
einen Stoff, der die Kunststoffmatrix stört, Störungen durch hochnukleierte
Rohstoffe, intrinsische Defekte der Kunststoffmatrix oder dergleichen
beruhen. Es ist dabei auch denkbar, daß zum Basiskunststoffmaterial
unverträgliche
Kunststoffmaterialien eingemischt sind, wodurch die Vakuolen erzeugt
werden. Zusätzlich
ist es denkbar, daß Füllstoffe,
wie beispielsweise Calciumcarbonat, Kieselsäure, Talkum oder dergleichen
zugefügt
werden.
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Um
die Vakuolen auf Basis dieser Grundlagen für die Weiterverarbeitung zugänglich zu
machen kann es nötig
sein, die Kunststoffolie wenigstens uniaxial zu recken, so daß die Vakuolen
erzeugt bzw. aufgeweitet werden. Durch die verwendete Reckung und
das jeweilige Reckverhältnis
lässt sich
die Erzeugung der Vakuolen sehr gut steuern. Der Einsatz einer hochgefüllten Folie
zeigt gute und gleichmässige Ergebnisse.
Die hochgefüllte
Folie kann dabei von einer oder zwei Außenschichten vollständig oder
teilweise bedeckt sein, die ihrerseits keine Füllung aufweisen.
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Eventuell
hierfür
nötige
Zusatzstoffe können in
Form eines Masterbatches, einer Vormischung oder dergleichen bereits
im Extruder dem Kunststoffmaterial zugefügt werden. Es ist aber auch
denkbar, daß insbesondere
Defekte in der Kunststoffmatrix erst nach dem Extrudieren der Folie
erzeugt werden. Hierzu ist es denkbar, daß die Folie bestrahlt, mechanisch
bearbeitet oder Umwelteinflüssen
ausgesetzt wird.
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Durch
Diffusion füllen
sich die so erzeugten Vakuolen mit Luft bzw. einem Gas, mit dem
die Folie beaufschlagt wird. Dabei kann das Gas bzw. die Luft unter Überdruck
auf die Folie einwirken, so daß der Diffussionsvorgang
beschleunigt wird. Es ist aber auch denkbar, daß ein Partialdruckunterschied
zwischen dem Inneren der Vakuolen und dem Gas besteht oder ein osmotischer
Effekt ausgenutzt wird, wodurch das Gas in die Vakuolen hinein transportiert wird.
Desweiteren ist es auch denkbar, daß ein Autoklave genutzt wird,
um das Gas in die Vakuolen einzubringen.
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Insbesondere
wenn die Vakuolen sich mit dem Gas gefüllt haben und dabei insbesondere
unter Überdruck
stehen, expandieren diese, sobald von außen ein vergleichsweise niedrigerer
Druck auf die Folie wirkt. Die Expansion kann insbesondere bei niedrigen
und niedrigsten Drücken
durch ein von außen
auf die Folie einwirkendes Vakuum beschleunigt bzw. hervorgerufen
werden. Es ist aber auch denkbar, daß Temperaturunterschiede zur
Aufweitung der Vakuolen ausgenutzt werden.
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Die
Expansion der Vakuolen sorgt für
eine signifikante Vergrößerung des
Volumens der Folie, wobei gleichzeitig das spezifische Gewicht entsprechend
verringert wird.
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Je
nach eingestellten Überduck-
und Unterdruck-Verhältnissen,
Temperaturunterschieden oder dergleichen kann so eine offen- oder
geschlossenporige Folie erzeugt werden. Auch bei hohen Expansionsraten,
bei denen normalerweise eine offenporige Folie erzeugt wird, kann
dies verhindert werden, da vor bzw. während des Expansionsvorganges
wenigstens einseitig eine Deckfolie zugeführt wird. Es ist aber auch
denkbar, daß während des
Expansionsvorganges Führungen
vorgesehen sind, welche die Oberfläche der Folie glätten und
so ebenfalls für
eine geschlossenporige Oberfläche
sorgen.
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Die
Folie kann nach dem Expansionsvorgang nochmals uni-, biaxial oder
biaxial simultan bei unterschiedlichen Reckverhältnissen gereckt werden.
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Oftmals
erhalten derartige erfindungsgemäße Folien,
die Zusatzstoffe enthalten, ein opakes Aussehen. Durch die Verwendung
speziell ausgewählter
Zusatzstoffe und auch wenn hochnukleierte Ausgangsmaterialien bzw.
Ausgangsmaterialien mit intrinischen Defekten eingesetzt werden,
können auch
transparente Folien hergestellt werden.
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Es
ist auch denkbar, daß ein
mehrschichtiger Verbund einer derartigen Folie hergestellt wird,
wobei der Verbund durch Coextrusion, wenigstens annährend simultane
Coextrusion, Kaschierung, Verklebung, Beschichtung, Bedruckung oder
dergleichen gebildet werden kann.
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Dabei
kann die Kunststoffolie rutschhemmend und/oder antihaftend ausgerüstet werden. Speziell
bei einer Antihaftausrüstung
kann ein Antihaftmittel in den Kunststoff eingemischt werden, oder aber
an einer Oberfläche
angeordnet werden.
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Die
Folie bzw. der Verbund kann zudem noch mechanisch nachbearbeitet
werden, indem er gewalkt, gefaltet, geknüllt, geprägt, perforiert oder dergleichen
wird.
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Durch
derartige Nachbearbeitungen werden die mechanischen, optischen und
taktilen Eigenschaften der Folie gezielt verändert.
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Es
ist auch denkbar, daß die
Folie zur Bildung dreidimensionaler Formen noch tiefgezogen wird.
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Aufgrund
der Aufblähung
kann die Folie auch als Isolationswerkstoff zur Verminderung des
Transports von Wärme
eingesetzt werden. Es ist aber auch denkbar, daß bei entsprechender Ausgestaltung
die Folie als mechanisch dämpfende
Verpackung eingesetzt werden kann.
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Bei
entsprechender Ausrüstung
kann die Folie jedoch auch gut wärmeleitend
oder auch elektrisch leitend ausgerüstet werden. Dies kann beispielweise
durch die Zugabe von Kohlenstoff oder einem anderen gut wärme- oder
elektrischleitenden Material errreicht werden.
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Die
Kunststoffolie kann auch wenigstens einseitig siegelfähig ausgerüstet werden,
so daß komplette
Verpackungen aus diesem Material gebildet werden können. Es
ist auf diese Art und Weise aber auch möglich, die Kunststoffolie mit
anderen Materialien zu verbinden.
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Als
Ausgangsmaterial sind für
das Verfahren beliebige extrudierbare Kunststoffmaterialien denkbar.
Insbesondere können
Polyolefine, Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, PET, A-PET, G-PET,
EVOH, Polystyrol, Acrylate, acrylhaltige Kunststoffe oder dergleichen
und deren Copolymerisate, insbesondere deren Homocopolymerisate
zum Einsatz kommen. Es ist auch denkbar, daß silikonartige bzw. silikonhaltige
Materialien wenigstens in Teilbereichen oder einzelnen Schichten
Verwendung finden.
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Bei
einem mehrschichtigen Aufbau können die
einzelnen Schichten unterschiedlich eingefärbt sein, so daß auch Sicherheitsanwendungen
oder dergleichen denkbar sind.
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Es
ist auch denkbar, daß die
Kunststoffolie wenigstens teilweise aus biologisch abbaubaren Materialien
hergestellt wird. Denkbar ist hier unter anderem PLA.
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Es
ist auch denkbar, daß die
Kunststoffolie sterilisiert und/oder pasteurisiert wird, so daß auch sensible
Anwendungsbereiche bedient werden können.
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Eine
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Kunststoffolie kann papierähnliches Reissverhalten
ebenso wie eine angenehme Haptik, eine lederartiges Erscheinungsbild,
geringen dead fold, ein angenehmes, evtl. papierähnliches Reißgeräusch oder
dergleichen aufweisen. Es ist auch denkbar, daß sich die Folie kontrolliert
delaminiert, daß sie einen
Memoryeffekt in Bezug auf mechanische Einwirkungen besitzt oder
daß sie
adhäsive
Eigenschaften aufweist.
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Denkbar
ist es aber auch, daß die
Folie benetzbar, beschreibbar und/oder wasser(un)löslich ist.
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Die
Steifigkeit, Dehnbarkeit, Reißfähigkeit und
Anreißfähigkeit
ist in weiten Bereichen einstellbar. So ist es denkbar, daß die Folie
zwar schlecht anreißbar
ist, dann jedoch gute Weiterreißeigenschaften
aufweist. Ebenfalls sind die Schneid- und Stanzfähigkeit je nach Aufblähung und
verwendetem Material einstellbar. Die Folie kann auch mit einer
beliebigen Oberflächenstruktur
versehen werden, wobei diese auf beiden Seiten unterschiedlich ausfallen kann.
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Es
ist auch denkbar, daß die
Folie je nach Ausgestaltung als Membran oder Barriere einsetzbar ist.
Zudem können
absorptive Eigenschaften vorgesehen werden, genauso wie eine definierte
Freisetzung bestimmter zugefügter
Stoffe. Es ist aber auch denkbar, daß die Folie atmungsaktiv ausgestaltet wird.
Diese Eigenschaften lassen sich einerseits durch den Aufbau eines
Verbundes definieren, aber auch durch die Aufblähung, insbesondere durch die Ausgestaltung
offenporig/geschlossenporig.