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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffolie
mit niedriger Dichte und deren Verwendung.
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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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Eine
besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
liegt vor, wenn die Folie zur Verpackung von Gegenständen eingesetzt wird.
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Dabei
hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Kunststoffolie
als Einschlagfolie eingesetzt wird.
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Ebenfalls
sehr vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoffolie zur Verpackung
von Hygieneartikeln, Verbandsmaterial oder dergleichen eingesetzt
wird.
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Sehr
vorteilhaft ist es auch, wenn die Kunststoffolie als Beutelfolie
eingesetzt wird.
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Als
sehr vorteilhaft hat es sich dabei auch herausgestellt, wenn die
Kunststoffolie mit weiteren Schichten zu einem Verbund zusammengeführt wird und
der Gesamtverbund eingesetzt wird.
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Dabei
ist es äußerst vorteilhaft,
wenn die weiteren Schichten aus Kunststoff, Papier, Metall oder
dergleichen bestehen.
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Bei
allen diesen Verwendungen zur Verpackung von Gegenständen weist
die Verpackung aufgrund der niedrigen Dichte der Verpackungfolie
ein äußerst geringes
Gewicht, aber dennoch sehr gute mechanische Eigenschaften auf.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
liegt auch vor, wenn die Folie als Releasefolie oder klebende Folie eingesetzt
wird.
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Dabei
ist es sehr vorteilhaft, wenn die Kunststoffolie wenigstens einseitig
mit einer klebenden Schicht versehen als Klebeband eingesetzt wird.
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Es
hat sich auch als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Kunststoffolie
als Klebeetikett eingesetzt wird.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Verwendung liegt auch dann vor, wenn die
Kunststoffolie als Liner oder Abdeckung eingesetzt wird.
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Dabei
hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Kunststoffolie
nichthaftend ausgerüstet
wird und als Releaseabdeckung eingesetzt wird.
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Bei
allen diesen Verwendungen weist die Folie aufgrund ihrer niedrigen
Dichte ein äußerst geringes
Gewicht, sehr gute mechanische Eigenschaften in Kombination mit überragenden
taktilen Eigenschaften auf.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
liegt auch vor, wenn die Folie als Schutzfolie eingesetzt wird.
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Dabei
hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Folie als Stoßschutzfolie
für empfindliche
Gegenstände
eingesetzt wird.
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Ebenfalls
sehr vorteilhaft ist es dabei, wenn die Folie als adhäsive Schutzfolie
eingesetzt wird.
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Bei
derartigen Verwendungen ist es auch äußerst vorteilhaft, wenn die
Folie als selbstadhäsive Schutzfolie
für glatte
und rauhe Gegenstände
und Textilien eingesetzt wird.
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Durch
die geringe Dichte in Kombination mit verhältnismäßig großem Volumen sind die Schutzeigenschaften
der Folie überragend.
Zudem verhindern die guten mechanischen Eigenschaften ein versehentliches
Zerreissen der Folie.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
liegt auch vor, wenn die Folie als Antirutsch-Oberfläche eingesetzt wird.
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Durch
die geringe Dichte weist die Folie eine gute Präg- und Verformbarkeit auf,
so daß die
Folie auch sehr gute Antirutscheigenschaften ausweist. Es ist dabei
auch denkbar, daß diese
Eigenschaften noch durch eine entsprechende Oberflächengestaltung
unterstützt
werden.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
liegt auch vor, wenn die Folie als Schallschutz und/oder Wärmeisolation
eingesetzt wird.
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Dabei
hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Folie zur Trittschalldämmung eingesetzt
wird.
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Ebenfalls
als äußerst vorteilhaft
hat es sich hierbei erwiesen, wenn die Folie auf insbesondere glatten
Oberflächen
zur Minimierung der Schall-/Wärmeabgabe/-aufnahme und Reflektion eingesetzt
wird.
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Das
große
Volumen der Folie bei geringer Dichte sorgt für einen guten Schall- und Wärmeschutz.
Durch eine angepasste Oberflächengestaltung
kann dies noch weiter optimiert werden.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
liegt auch vor, wenn die Folie als Tapete eingesetzt wird.
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Sehr
vorteilhaft ist es auch, wenn die Folie als strukturierte Tapete
verwendet wird.
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Dabei
hat es sich auch als äußerst vorteilhaft erwiesen,
wenn die Folie als wärme- und/oder schall-isolierende
Tapete verwendet wird.
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Eine
geprägte
erfindungsgemäße Kunststoffolie
kann zum Beispiel als Strukturtapete eingesetzt werden und weist
alle vorgenannten Vorteile auf.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffolie
liegt auch vor, wenn die Folie für
Sicherheitsanwendungen verwendet wird.
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Dabei
hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Folie als Sicherheitsverpackung
eingesetzt wird.
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Ebenfalls
sehr vorteilhaft ist es, wenn die Folie in Sicherheitsanwendungen,
insbesondere als Sicherheitspapier eingesetzt wird.
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Durch
eine entsprechende Gestaltung der Folie kann zum Beispiel eine gezielte
Delamination herbeigeführt
werden, so daß jeder
Manipulationsversuch deutlich sichtbar ist.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele
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 bereits
im Ansatz vorhandenen Vakuolen erzeugt 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 Zusatzsoffe enthalten, ein opakes Aussehen. Durch die Verwendung
speziell ausgewählter Zusatzstoffe
und 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 zum Beispiel
durch die Zugabe von Kohlenstoff oder einem anderen gut wärme- oder
elektrischleitenden Material erreicht 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
einer Verwendung als Releaseabdeckung ist neben der Einarbeitung
von Releasematerialien auch eine Beschichtung der fertigen Folie
mit einer Releaseausrüstung,
insbesondere einem Silikon oder einem silikonhaltigen bzw -artigen
Releasematerial denkbar.
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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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Durch
die Aufblähung
und auch durch den Einsatz verschiedener Materialien lassen sich
auch besondere optische Effekte erzeugen. So ist es möglich, einerseits
die Opazität
der Folie einzustellen und andererseits auch optische Oberflächeneffekte,
wie beispielsweise eine Perlmutteffekt zu erzeugen.
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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.
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Derartige
Folien lassen sich für
die verschiedensten Anwendungen einsetzen. Die besonderen Eigenschaften
der Folie lassen vor allem einen Einsatz als Verpackungsfolie, als
Beutelfolie, als Einschlagfolie, als Pflasterverpackung, als Tapekonstruktion,
als Liner, als Facestock und auch als Schutzfolie zu. Dabei kann
die Folie alleine oder auch als Verbundfolie zum Einsatz kommen.
Es ist aber auch denkbar, daß die
Folie ebenfalls wieder alleine oder auch als Verbundfolie als Tapete,
als Antirutschbelag, für
den Schallschutz, insbesondere zur Trittschalldämmung, aber auch zur Wärme- und
Kälte-Isolation
oder auch als kleberfreie, selbsthaftende Schutzfolie für verschiedenste
Untergründe
zum Einsatz kommt. Die Folie kann auch, wie als Sicherheitspapier
und/oder Sicherheitsfolie zum Einsatz kommen, so daß eventuelle
Manipulationsversuche sichtbar gemacht werden können. Dabei ist es denkbar, daß einerseits
Verpackungen und andererseits auch Dokumente und sogar auch Eintrittskarten,
Geldscheine usw. manipulationssicher ausgestaltet werden.
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Die
Folienkonstruktion kann für
bestimmte Anwendungen gezielte Delamination aufweisen.