DE102013111695A1

DE102013111695A1 - Extrusionskaschierverfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde sowie mehrschichtiges Flächengebilde und mehrschichtige Struktur zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde

Info

Publication number: DE102013111695A1
Application number: DE201310111695
Authority: DE
Inventors: Matthias Schraegle; Arno Holzmüller; Karoline Seibel; Eddy Daelmans
Original assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-23

Abstract

Extrusionskaschierverfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde, wobei in einem ersten Schritt eine erste (11) und eine, von der ersten vorteilhafterweise unterschiedliche, zweite Extrudatschicht (12) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend, im Wesentlichen simultan extrudiert und unmittelbar nach der Extrusion einander zugewandte erste Extrudatflächen (21) der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) reversibel miteinander wirkverbunden sowie voneinander abgewandte zweite Extrudatflächen (22) der frisch extrudierten ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) jeweils mit einer, gegebenenfalls unterschiedlichen, Trägerfolie (30), verbunden, insbesondere auf die jeweilige Trägerfolie (30) kaschiert, werden, wobei eine Abkühlung der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) unter Ausbildung ersten (111) und einer zweiten Folienschicht (121) aus der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) erfolgt, wobei aus der ersten Extrudatfläche (21) eine erste Folienschichtfläche (211) und aus der zweiten Extrudatfläche (22) eine zweite Folienschichtfläche (221) gebildet wird und in einem zweiten Schritt die reversibel miteinander wirkverbundenen, gebildeten, ersten Folienschichtflächen (211), die sich durch Abkühlung der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) nach der Extrusion aus der ersten Extrudatfläche (21) gebildet haben, unter Ausbildung von zwei mehrschichtigen Flächengebilden (10) voneinander getrennt werden, sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mehrschichtiges Flächengebilde und eine mehrschichtige, zur Herstellung von einem solchen mehrschichtigen Flächengebilde (10) geeignete Struktur.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde sowie ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes mehrschichtiges Flächengebilde und eine mehrschichtige Struktur zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 9 und 13.
Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde, wie beispielsweise Mehrschichtfolienmaterial oder Laminat, sind seit geraumer Zeit bekannt. Bei diesen Verfahren gemäß dem Stand der Technik werden zwei oder mehr Lagen eines solchen mehrschichtigen Flächengebildes miteinander verbunden, wobei zur Verbindung dieser Lagen üblicherweise Klebstoff oder ein Haftvermittler eingesetzt wird. Des Weiteren ist es möglich, solche mehrschichtigen Flächengebilde beispielsweise durch Coextrusion herzustellen, wobei zwei oder mehr Lagen eines späteren mehrschichtigen Flächengebildes gemeinsam extrudiert und in einem, üblicherweise Walzenspalt, zusammengefügt und auf diese Weise miteinander verbunden werden.
All diesen Verfahren ist es gemeinsam, dass die einzelnen Lagen des mehrschichtigen Flächengebildes einzeln und nacheinander aufgebracht werden müssen, so dass die Herstellung von solchen mehrschichtigen Flächengebilden zeitaufwendig ist. Darüber hinaus ist der Output derartiger Anlagen zur Herstellung von mehrschichtigen Flächengebilden begrenzt, da die herzustellenden Flächengebilde, d. h. Mehrschichtfolien und Laminate, nur nacheinander, nicht jedoch gleichzeitig gefertigt werden können. Darüber hinaus kann auf einer solchen Anlage ohne aufwendige Umstellungsarbeiten immer nur das gleiche mehrschichtige Flächengebilde mit demselben Lagenaufbau hergestellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde zur Verfügung zu stellen, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und es ermöglicht, mehrschichtige Flächengebilde in einfacher, kostengünstiger und flexibler Weise mit einem erhöhtem Output zu produzieren. Darüber hinaus ist es die Aufgabe der Erfindung, ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes mehrschichtiges Flächengebilde zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein mehrschichtiges Flächengebilde, insbesondere Mehrschichtfolienmaterial oder Laminat, gemäß Patentanspruch 9, und ferner und eine mehrschichtige Struktur zur Herstellung eines mehrschichtigen Flächengebildes gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde gelöst, wobei in einem ersten Schritt eine erste und eine, von der ersten gegebenenfalls unterschiedlich aufgebaute, zweite Extrudatschicht im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend und im Wesentlichen simultan, insbesondere folienförmig, extrudiert und unmittelbar nach der Extrusion einander zugewandte erste Extrudatflächen der ersten und der zweiten Extrudatschicht reversibel miteinander wirkverbunden sowie voneinander abgewandte zweite Extrudatflächen der frisch extrudierten ersten und der zweiten Extrudatschicht jeweils mit einer, gegebenenfalls unterschiedlichen, Trägerfolie, verbunden, insbesondere auf die jeweilige Trägerfolie kaschiert, werden, wobei eine Abkühlung der ersten und der zweiten Extrudatschicht unter Ausbildung einer ersten und einer zweiten Folienschicht aus der ersten und der zweiten Extrudatschicht erfolgt, wobei aus der ersten Extrudatfläche eine erste Folienschichtfläche und aus der zweiten Extrudatfläche eine zweite Folienschichtfläche gebildet wird und wobei in einem zweiten Schritt die reversibel miteinander wirkverbundenen ersten Folienschichtflächen, die sich durch Abkühlung der ersten und der zweiten Extrudatschicht nach der Extrusion aus der ersten Extrudatfläche gebildet haben, unter Ausbildung von zwei mehrschichtigen Flächengebilden voneinander getrennt werden.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass erfindungsgemäß zwei Trägerfolien gleichzeitig mit einer ersten und einer zweiten frisch extrudierten warmen bzw. heißen folienförmigen Extrudatschicht kaschiert werden, was dadurch ermöglicht wird, dass diese beiden Extrudatschichten zunächst im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend und im Wesentlichen simultan extrudiert und unmittelbar nach dieser Extrusion reversibel mit ihren einander zugewandten ersten Extrudatflächen miteinander wirkverbunden werden.
Die reversibel Wirkverbindung zwischen den jeweiligen einander zugewandten ersten Extrudatflächen der ersten und der zweiten Extrudatschicht erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die frisch extrudierten heißen Extrudatschichten so zusammengeführt werden, dass die einander zugewandten ersten Extrudatflächen der beiden Extrudatschichten miteinander in Kontakt kommen. Gleichzeitig oder unmittelbar anschließend an die Inkontaktbringung der einander zugewandten ersten Extrudatflächen wird auf den beiden voneinander abgewandten zweiten Extrudatflächen der frisch extrudierten ersten und zweiten Extrudatschicht jeweils eine Trägerfolie aufgebracht. Die so gebildete Einheit aus Trägerfolie-erster Extrudatschicht-zweiter Extrudatschicht-Trägerfolie wird sodann einem Walzenspalt oder einer anderen Vorrichtung zugeführt, mit der ein äußerer Druck auf die beiden außen liegenden Trägerfolien aufgebracht wird. Auf diese Weise werden die jeweiligen Trägerfolien fest mit den jeweiligen zweiten Extrudatflächen der frisch extrudierten ersten bzw. zweiten Extrudatschicht verbunden.
Ein weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt darin, dass die einander zugewandten ersten Extrudatflächen der ersten und der zweiten Extrudatschicht reversibel miteinander wirkverbunden werden, so dass Folienschichtflächen, die sich durch Abkühlung der ersten und der zweiten Extrudatschicht nach der Extrusion aus der ersten Extrudatfläche gebildet haben, in einem zweiten Schritt wieder voneinander getrennt werden können, so dass im Ergebnis nach einer Trennung der ersten verfestigten bzw. erkalteten Folienschicht von der zweiten verfestigten bzw. erkalteten Folienschicht zwei mehrschichtige Flächengebilde vorliegen, die jeweils aus einer Trägerfolie und einer darauf kaschierten ersten oder zweiten Folienschicht bestehen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht somit darin, dass mit einem Kaschierschritt nicht nur, wie bisher im Stand der Technik limitiert möglich, eine, sondern erfindungsgemäß zwei mehrschichtige Flächengebilde parallel und gleichzeitig erzeugt werden können, so dass das erfindungsgemäße Verfahren neben einem verdoppelten Output auch eine deutliche Geschwindigkeitssteigerung bei der Erzeugung des Outputs mit sich bringt.
In diesem Zusammenhang sei ferner darauf hingewiesen, dass die erste und die zweite Extrudatschicht vorteilhafterweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen, deren gegenseitige oberflächliche Wechselwirkung eine gegenseitige Adhäsion der einander zugewandten ersten Extrudatflächen ermöglicht, die eine Wirkverbindung zwischen der ersten und der zweiten Extrudatschicht gewährleistet, wobei die gegenseitige Adhäsion der einander zugewandten ersten Extrudatflächen bzw. aus diesen entstandenen Folienschichtflächen jedoch so schwach ist, dass die einander zugewandten ersten Folienschichtflächen wieder voneinander getrennt werden können, also nach der Extrusion reversibel miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck eignen sich beispielsweise Polyethylen und Polypropylen als jeweilige Folienschichtmaterialien für die erste und die zweite Extrudatschicht sowie alle weiteren Paarungen von jeweiligen extrudierbaren Extrudat- bzw. Extrusionsmaterialien, die ähnliche Adhäsionskräfte jeweils zueinander aufweisen.
Erfindungsgemäß ist es jedoch ebenso möglich für die erste und die zweite Extrudatschicht dieselben Extrudat- bzw. Extrusionsmaterialien zu verwenden. In diesem Fall ist es vorteilhaft in eine oder beide der ersten und zweiten Extrudatschichten ein Füllmaterial, nämlich ein Mittel zur Einstellung der Adhäsionskraft, nämlich insbesondere ein Antiblockmittel, wie beispielsweise natürliche und synthetische Wachse, Metallsalze, Fettsäuren, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyethylen, Polysiloxan, Fluorpolymere oder Silikate wie beispielsweise Calciumsilikat, aber auch synthetische oder natürliche Kieselsäuren, Talkum oder Carbonate, wie beispielsweise Calciumcarbonat, beispielsweise in der Form von Nanopartikeln oder in anderer Form, einzubringen, das vorteilhafterweise zusammen mit der ersten und zweiten Extrudatschicht extrudierbar ist. Derartige Antiblockmittel können im Zuge der Extrusion der ersten und der zweiten Extrudatschicht dafür sorgen, dass die einander zugewandten ersten Extrudatflächen dieser Extrudatschichten miteinander wirkverbunden reversibel aneinander haften und somit nach der gegenseitigen Verbindung wieder voneinander trennbar sind. Eine solche Maßnahme ist erfindungsgemäß beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Materialien der extrudierten ersten und zweiten Extrudatschicht eine hohe gegenseitige Adhäsionsfähigkeit aufweisen, wie die beispielsweise bei gleichartigen Folienschichtmaterialien der Fall wäre. Durch den Einsatz eines Füllstoffs in der ersten und/oder zweiten Extrudatschicht können somit in vorteilhafter Weise praktisch alle extrudierbaren Materialien eingesetzt werden, wobei aufgrund des erfindungsgemäßen Einsatzes eines Füllstoffs zwischen den jeweiligen einander zugewandten ersten Extrudatflächen der ersten und der zweiten Extrudatschicht die jeweiligen Materialien dieser Extrudatschichten praktisch frei wählbar sind.
Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass erste und die zweite Extrudatschicht jeweils eine von der jeweils anderen Extrudatschicht im Wesentlichen identische oder unterschiedliche Schichtdicke aufweisen kann, wobei jeweils identische Schichtdicken bevorzugt sind, da auf diese Weise ein Rollen des Verbunds bzw. Extrudats aus erster und zweiter Extrudatschicht vermieden werden kann. Darüber hinaus ist auch ein Abkühlverhalten des Verbundes und eine Einstellung eines Walzendrucks leichter einstellbar bzw. berechenbar.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass auch die jeweilige(n) auf die zweite Extrudatfläche aufgebrachte Trägerschicht(en) jeweils identisch hinsichtlich Dicke und Material sowie Anzahl der Lagen sein können, jedoch nicht müssen, so dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einerseits möglich ist, zwei identisch aufgebaute mehrschichtige Flächengebilde herzustellen, es jedoch andererseits ebenso möglich ist, bei einer Variation der jeweiligen Folienschicht sowie der jeweiligen Trägerfolie auch unterschiedlich aufgebaute mehrschichtige Flächengebilde zu erzeugen. Es kommt hierbei lediglich darauf an, ob ein, bezüglich der Grenzfläche entlang derer die erste und die zweite Extrudatschicht miteinander wirkverbunden sind und entlang derer die ersten Folienschichtflächen in einem zweiten Schritt voneinander getrennt werden, symmetrischer Aufbau oder, sofern unterschiedliche mehrschichtige Flächengebilde erzeugt werden sollen, asymmetrischer Aufbau der Struktur Trägerfolie-erste Folienschicht-zweite Folienschicht-Trägerfolie vorliegt. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren somit sehr flexibel zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei identischen oder unterschiedlichen mehrschichtigen Flächengebilden angewandt werden.
Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Verfahren ferner den Vorteil, dass eine Verbindung zwischen Trägerfolie und erster bzw. zweiter Extrudat- bzw. Folienschicht nach Wunsch kleber- und/oder haftvermittlerfrei hergestellt werden kann, da zur Herstellung der reversiblen Wirkverbindung der einander zugewandten ersten Extrudatflächen der ersten und der zweiten Extrudatschicht einerseits sowie zur Anbringung einer jeweiligen Trägerfolie an den voneinander abgewandten zweiten Extrudatflächen der ersten und der zweiten Extrudatschicht andererseits, eine Klebrigkeit der frisch extrudierten ersten und zweiten Extrudatschicht ausgenutzt werden kann.
Im Übrigen sei auch darauf hingewiesen, dass der zweite Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unmittelbar nach dem ersten Schritt erfolgen muss, sondern sowohl zeitlich als auch räumlich unabhängig von dem ersten Schritt ausgeführt werden kann. Aus diesem Grund wird die erfindungsgemäße Aufgabe prinzipiell auch durch ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde gelöst, wobei in einem ersten Schritt eine erste und eine, von der ersten gegebenenfalls unterschiedliche, zweite Extrudatschicht im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend, im Wesentlichen simultan extrudiert und unmittelbar nach der Extrusion einander zugewandte erste Extrudatflächen der ersten und der zweiten Extrudatschicht reversibel miteinander wirkverbunden sowie voneinander abgewandte zweite Extrudatflächen der frisch extrudierten ersten und der zweiten Extrudatschicht jeweils mit einer, gegebenenfalls unterschiedlichen, Trägerfolie, verbunden, insbesondere auf die jeweilige Trägerfolie kaschiert, werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die erste und/oder die zweite Extrudatschicht ein- oder mehrlagig, insbesondere ein- bis dreilagig aufgebaut sein, wobei gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine gemeinsame Extrusion dieser ersten und der zweiten Extrudatschicht möglich ist. Eine solche gemeinsame Extrusion dieser beiden Extrudatschichten kann beispielsweise als Coextrusion ausgeführt werden, wobei die erste und/oder die zweite Extrudatschicht vorzugsweise ein Polymer und/oder ein Monomer aufweisen. Des Weiteren kann das Material der ersten und/oder zweiten Extrudatschicht, wie vorerwähnt, auch Füllmaterial, beispielsweise in Form von Nanopartikeln, beispielsweise eines Antiblockmittels enthalten. Letztere Ausführungsform ist beispielsweise dann sehr vorteilhaft, wenn die erste und/oder die zweite Extrudatschicht zwei- oder mehrlagig ausgebildet sind und die von der Trägerfolie weg weisende Fläche der ersten und/oder der zweiten Extrudatschicht hinsichtlich ihrer gegenseitigen Adhäsionsfähigkeit mit einem Antiblockmittel so angepasst sind, dass die gegenseitige Wirkverbindung der ersten Extrudat- bzw späteren Folienschichtflächen der ersten und der zweiten Extrudat- bzw späteren Folienschicht bei Bedarf im weiteren Fortgang einfach voneinander gelöst werden können. Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß in einfacher Weise möglich, die erste und/oder die zweite Folienschicht funktional auszubilden und so anzupassen, dass die Trägerfolie einerseits an den jeweiligen zweiten Extrudat- bzw späteren Folienschichtflächen der ersten und/oder der zweiten Extrudat- bzw späteren Folienschicht in optimierter Weise haftet und andererseits eine gute Trennfähigkeit der ersten Folienschichtflächen der ersten und der zweiten Folienschicht voneinander möglich ist.
Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass auch die Trägerfolie ein- oder mehrlagig, insbesondere zumindest zwei-, bevorzugt drei- bis neunlagig, aufgebaut und wahlweise, insbesondere mono- oder biaxial, gereckt oder, alternativ ungereckt, sein kann. Als Trägerfolie kann hierbei beispielsweise ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes mehrschichtiges Flächengebilde verwendet werden, das seinerseits dann die Funktion der Trägerfolie übernimmt.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Trägerfolie erfindungsgemäß, wie vorerwähnt, einlagig ausgebildet sein kann, wobei als Materialien Kunststoffe, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polyamid und/oder auch biologisch abbaubare Materialien, wie beispielsweise zellulosehaltiges Material, wie insbesondere Papier oder Karton, und/oder Zellglas, sowie darüber hinaus aber auch Metall, wie beispielsweise Aluminium, in Frage kommen. Des Weiteren kann die Trägerfolie auch heterogen und mehrschichtig aufgebaut sein, wobei in die Trägerfolie beispielsweise eine Gasbarriereschicht aus Ethylenvinylalkoholcopolymer (EVOH), Silizium- oder Aluminiumoxid und/oder einem Polyamid oder Polyethylenterephthalat, sowie auch Kombinationen dieser vorgenannten Barriereschichtmaterialien eingebettet sein kann. Selbiges gilt auch für eine eventuell eingebettete oder aufgebrachte Metallschicht oder Metallisierung. Darüber ist es erfindungsgemäß auch möglich, eine Trägerfolie zu verwenden, die gegebenenfalls bedruckt ist, wobei dieser Druck beispielsweise durch die Kaschierung mit einer zusätzlichen Folienschicht, die in diesem Fall vorzugsweise durchsichtig ist, überdeckt und somit geschützt werden kann.
Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Möglichkeit eines Einsatzes völlig unterschiedlicher Trägerfolien sehr vielseitig einsetzbar, wobei simultan zwei mehrschichtige Flächengebilde erzeugt werden können, die entweder identisch aufgebaut sind oder aber, in Abhängigkeit der jeweilig extrudierten Extrudatschichten sowie der eingesetzten jeweiligen Trägerschichten auf den unterschiedlichen Seiten der ersten und der zweiten Extrudatschicht, einen unterschiedlichen Aufbau haben können. Da eine jeweilige Trägerfolie den jeweiligen zweiten Extrudatflächen der ersten bzw. zweiten Extrudatschicht jeweils in aller Regel extern von einer Rolle abgewickelt zugeführt wird, lässt sich eine solche Trägerfolie nach einer Herstellung eines mehrschichtigen Flächengebildes auf äußerst einfache Weise durch eine andere Trägerfolie zur Herstellung eines anderen mehrschichtigen Flächengebildes ersetzen, so dass auch in diesem Punkt eine sehr hohe Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben ist.
Erfindungsgemäß liegt eine Adhäsionshaftung zwischen den einander zugewandten und wirkverbundenen ersten Folienschichtflächen im Bereich von 0,1 N/15 mm bis 1,5 N/15 mm, bevorzugt im Bereich von 0,5 N/15 mm bis 1,25 N/15 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,75 N/15 mm bis 1 N/15 mm. Die Einhaltung dieser vorgenannten Adhäsionshaftungswerte ermöglicht erfindungsgemäß eine einerseits während des Herstellverfahrens der mehrschichtigen Struktur aus Trägerfolie-erster Folienschicht-zweiter Folienschicht-Trägerfolie ausreichende Adhäsion der jeweiligen einander zugewandten ersten Extrudat- bzw. Folienschichtflächen aneinander als auch die Möglichkeit einer optimierten Trennung der reversibel miteinander wirkverbundenen Folienschichtflächen nach der Kaschierung der jeweiligen Trägerfolien.
Des Weiteren hat es sich erfindungsgemäß als äußerst vorteilhaft erwiesen, wenn eine Verbundhaftung zwischen den einander abgewandten zweiten Folienschichtflächen und der Trägerfolie größer, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 1,5 größer ist als die Adhäsionshaftung zwischen den einander zugewandten und wirkverbundenen ersten Folienschichtflächen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zumindest eine Lage der ersten und/oder der zweiten Extrudatschicht jeweils mit einer Schichtdicke im Bereich von 4 μm bis 40 μm, vorzugsweise im Bereich von 5 μm bis 15 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 6 μm bis 10 μm, extrudiert, wobei betont sei, dass es erfindungsgemäß auch möglich ist, eine erste und/oder eine zweite Extrudatschicht mit einer Gesamtschichtdicke von ≤ 15 μm oder, bevorzugt von ≤ 12 μm zu extrudieren. Die Erzeugung derart dünner Schichten ist erfindungsgemäß dadurch möglich, dass die erste und die zweite Extrudatschicht im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend und im Wesentlichen simultan extrudiert werden und unmittelbar nach der Extrusion an ihren einander zugewandten ersten Extrudatflächen reversibel miteinander wirkverbunden werden. Auf diese Weise stabilisieren sich die beiden miteinander wirkverbundenen Folienschichten gegenseitig, so dass sehr dünne Extrudatschichten oder Extrudatschichtlagen erzeugt werden können. Diese sehr dünn extrudierte erste und zweite Extrudatschicht wird im Übrigen unmittelbar nach der Extrusion mit ihren voneinander abgewandten zweiten Extrudatflächen auf jeweilige den jeweiligen Extrudatflächen zugeordnete Trägerfolien kaschiert, so dass die frisch extrudierten Extrudatschichten unmittelbar nach der Extrusion durch die Aufbringung auf den jeweiligen Trägerfolien stabilisiert, insbesondere von beiden Seiten stabilisiert werden und an bzw. mit der jeweiligen Trägerfolie abkühlen, wobei eine weitere Stabilisierung der dünnen Extrusionskaschierungsfolienschicht stattfindet.
Des Weiteren sein darauf hingewiesen, dass die an die Trägerschicht kaschierten Extrudatschichten alternativ auch eine Schichtdicke im Bereich von 10 μm bis 150 μm, vorzugsweise im Bereich von 20 μm bis 100 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 40 μm bis 70 μm aufweisen können. Derartige Extrudatschichten weisen eine größere Dicke als vorgenannte Extrudatschichten auf. In vorteilhafter Weise sind solche dickeren Extrudatschichten einfacher zu erzeugen und weiterzuverarbeiten, da diese eine höhere Eigenstabilität aufweisen als dünnere, oben erläuterte, Extrudatschichten.
Im Übrigen wird, wie vorerwähnt, die Aufgabe der Erfindung auch durch ein mehrschichtiges Flächengebilde, insbesondere ein Mehrschichtfolienmaterial oder Laminat gelöst, das gemäß den vorstehenden Ausführungen hergestellt wurde, wobei das mehrschichtige Flächengebilde eine Trägerschicht aufweist, die mit einer, insbesondere dünnen, Folienschicht kaschiert ist. Die an die Trägerschicht kaschierte Folienschicht weist hierbei eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 10 μm bis 150 μm, vorzugsweise im Bereich von 20 μm bis 100 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 40 μm bis 70 μm auf, wobei diese an die Trägerschicht kaschierte Folienschicht selbst auch mehrschichtig aufgebaut sein kann. Alternativ können die einzelnen Schichten einer mehrlagigen Folienschicht eine Dicke aufweisen, die in der Summe kleiner als 15 μm und bevorzugt kleiner als 12 μm ist, so dass die Dicke einer Einzellage bei einer mehrlagigen Folienschicht erfindungsgemäß bevorzugt im Bereich von ≤ 5 μm bis ≤ 8 μm ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ferner zwischen der an die Trägerschicht kaschierten Extrudat- bzw. Folienschicht und der Trägerschicht ein lösemittelbasierter Haftvermittler in einer Menge ≤ 1 g/m², bevorzugt ≤ 0,8 g/m² und besonders bevorzugt ≤ 0,5 g/m², vorgesehen, wobei die an die Trägerschicht kaschierte Extrudat- bzw. Folienschicht gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch kleberfrei und/oder haftvermittlerfrei mit der Trägerschicht verbunden sein kann. Auf diese Weise ist es möglich, mehrschichtige Flächengebilde zu erzeugen, die keinen oder nahezu keinen Klebstoff und/oder Haftvermittler enthalten, was eine Weiterverarbeitbarkeit der mehrschichtigen Flächengebilde, beispielsweise ein Schneiden dieser Flächengebilde, deutlich vereinfacht, da nicht befürchtet werden muss, dass ein Schneidmesser mit Klebstoff verschmiert wird. Des Weiteren ist ein derartiges erfindungsgemäßes mehrschichtiges Flächengebilde gegenüber bekannten Mehrschichtfolienmaterialien oder Laminaten günstiger herstellbar, da auf Klebstoffe bzw. Haftvermittler entweder ganz verzichtet werden kann oder diese nur in einer sehr geringen Menge eingesetzt werden.
Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine mehrschichtige, zur Herstellung von mehrschichtigen Flächengebilden geeignete Struktur gelöst, wobei die Struktur eine erste und eine, von der ersten gegebenenfalls unterschiedliche, zweite Folienschicht aufweist, wobei einander zugewandte erste Folienschichtflächen der ersten und der zweiten Folienschicht reversibel miteinander wirkverbunden und trennbar sind und ferner voneinander abgewandte zweite Folienschichtflächen der ersten und der zweiten Folienschicht jeweils mit einer, gegebenenfalls unterschiedlichen, Trägerfolie kaschiert sind.
Eine solche mehrschichtige, zur Herstellung von mehrschichtigen Flächengebilden geeignete Struktur ist beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn der zweite Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich die Trennung der reversibel miteinander wirkverbundenen ersten Folienschichtflächen unter Ausbildung von zwei mehrschichtigen Flächengebilden nicht unmittelbar nach der Kaschierung der Trägerfolie mit der ersten und zweiten Extrudatschicht nach einem Abkühlen und Verfestigen der Extrudatschicht erfolgen soll, sondern beispielsweise an einem anderen Ort, beispielsweise in einer Verpackungsanlage. In einem solchen Fall ist es erfindungsgemäß möglich, zunächst, in einem ersten Schritt, eine Kaschierung der jeweiligen Trägerfolien vorzunehmen und auf diese Weise eine Struktur von Trägerfolie-erster Folienschicht-zweiter Folienschicht-Trägerfolie zu erzeugen und diese Struktur, beispielsweise auf einer Rolle, zu lagern und/oder zu transportieren. Der zweite Verfahrensschritt kann dann räumlich und zeitlich verlagert unabhängig vom ersten Verfahrensschritt erfolgen.
Des Weiteren wird unter dem Begriff „unmittelbar nach der Extrusion” ein Zeitraum verstanden, innerhalb dessen eine Temperatur der extrudierten Extrudatschicht, gemessen an der Extrusionsdüse, um maximal 50%, bevorzugt um maximal 30% und besonders bevorzugt um nicht mehr als 10% bis 15% sinkt. Das Einhalten eines solchen Temperaturgradienten ermöglicht erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise eine unmittelbare Verbindung einer Trägerfolie mit der sie kaschierenden warmen, frisch extrudierten Extrudatschicht, ohne dass zusätzlicher Klebstoff oder Haftvermittler nötig wäre.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Extrusionskaschierverfahrens;
2–5 unterschiedliche mehrschichtige Flächengebilde, die mittels des erfindungsgemäßen Extrusionskaschierverfahrens hergestellt werden können, in schematischer Darstellung.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Extrusionskaschierverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform, bei welchem eine erste Extrudatschicht 11, bestehend aus Polyethylen, aus einem Extruder E₁ extrudiert und eine zweite Extrudatschicht 12, bestehend aus Polypropylen, aus einem weiteren Extruder E₂ extrudiert und unmittelbar nach der im Wesentlichen simultanen Extrusion mit ihren einander zugewandten ersten Extrudatflächen 21 miteinander wirkverbunden werden. Quasi gleichzeitig, d. h. ebenfalls unmittelbar nach der Extrusion, werden die jeweiligen zweiten Extrudatflächen 22 der ersten Extrudatschicht 11 und der mit dieser wirkverbundenen zweiten Extrudatschicht 12 jeweils an eine Trägerfolie 30 kaschiert. Die Trägerfolie ist gemäß 1 jeweils identisch und zweilagig ausgebildet, so dass die sich durch den Kaschiervorgang ergebende Struktur insgesamt sechslagig ausgebildet ist. Die Anzahl der Lagen von erster und zweiter Extrudatschicht 11, 12, Trägerfolie 30 und des mehrschichtigen Flächengebildes 10 als Endprodukt(e) kann in 1 aus den jeweils vergrößerten Darstellungen der einzelnen Verfahrensabschnitte erkannt werden. Des Weiteren ist aus 1 erkennbar, dass im Anschluss an den ersten Schritt, in welchem die erste Extrudatschicht 11 mit der zweiten Extrudatschicht 12 einerseits und andererseits die jeweiligen Extrudatschichten 11, 12 mit den jeweiligen Trägerfolien 30 verbunden wurden, in einem zweiten Schritt eine Trennung der ersten Folienschichtflächen 211 der ersten Folienschicht 111 und der zweiten Folienschicht 121 vorgenommen wird, wobei jeweils zwei mehrschichtige Flächengebilde 10 ausgebildet werden, die sich hinsichtlich des Materials der ersten Extrudatschicht, nämlich Polyethylen, und der zweiten Extrudatschicht, nämlich Polypropylen, unterscheiden, ansonsten jedoch identisch aufgebaut sind und auf jeweilige Rollen gewickelt werden. Die erste 111 und die zweite Folienschicht 121 sind hierbei im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Abkühlung aus der ersten 11 und der zweiten Extrudatschicht 12 hervorgegangen. Selbiges gilt für die erste 211 und zweite Folienschichtfläche, die jeweils ebenfalls durch Abkühlung aus der ersten 21 und der zweiten Extrudatfläche 22 hervorgegangen ist. Die Trennung der ersten Folienschichtflächen 211 der ersten Folienschicht 111 und der zweiten Folienschicht 121 kann erfindungsgemäß besonders einfach durchgeführt werden, da die Adhäsionskraft zwischen der ersten Folienschicht 111 und der zweiten Folienschicht 121 an deren Grenzfläche im Bereich von 0,5 N/15 mm bis 1,25 N/15 mm liegt, was durch die Verwendung der Materialien Polyethylen und Polypropylen als Grenzflächenmaterialien, gewährleistet ist.
2 zeigt, ebenfalls in schematischer Darstellung, die Herstellung eines zweilagigen Flächengebildes, bei dem eine Trägerfolie 30, die aus Papier besteht, mit einer Extrudatschicht 11, 12 kaschiert wird. Die Extrudatschichten 11, 12 wurden aus einem gemeinsamen Extruder E coextrudiert. Die jeweiligen ersten Extrudatflächen 21 der ersten Extrudatschicht 11 und der zweiten Extrudatschicht 12 sind unmittelbar miteinander wirkverbunden, wobei die zweiten Extrudatflächen 22 der ersten Extrudatschicht 11 und der zweiten Extrudatschicht 12 jeweils mit der Trägerfolie 30 verbunden werden. Die beiden Extrudatschichten 11, 12 bestehen jeweils aus Polypropylen und Polyethylen und haben eine Schichtdicke von 4 μm.
Nach der Kaschierung der jeweiligen Papierträgerfolien 30 werden die erkalteten und somit verfestigten jeweiligen ersten Extrudatschichten 21, die nunmehr als erste Folienschichtflächen 211 vorliegen, durch eine Trennung der ersten Folienschichtflächen 211 der erkalteten und somit verfestigten ersten Folienschicht 111 und der erkalteten und somit verfestigten zweiten Folienschicht 121 aus ihrer Wirkverbundenheit gelöst, wobei zwei zweischichtige Flächengebilde 10 gebildet werden, die hinsichtlich ihres Aufbaus identisch sind, sich jedoch hinsichtlich ihrer Folienschichtaußenfläche unterscheiden.
3 unterscheidet sich von 2 dadurch, dass anstelle einer einlagigen Trägerfolie 30 eine zweilagige Trägerfolie 30 auf die jeweiligen zweiten Extrudatflächen 22 der ersten und der zweiten Extrudatschicht 11, 12 aufgebracht wird. Bei der Trägerschicht 30 handelt es sich in diesem Fall um eine zweilagige Struktur aus orientiertem Polyethylenterephthalat mit einer aufgebrachten Druckschicht, die unmittelbar mit der heißen und frisch extrudierten Polyethylenschicht der ersten und zweiten Extrudatschicht 11, 12 verbunden wird. Die extrudierte erste Extrudatschicht 11 besteht aus Polyethylen und die extrudierte zweite Extrudatschicht 11, 12 besteht aus Polypropylen, jeweils mit einer Schichtdicke von 10 μm.
4 zeigt, ebenfalls in schematischer Darstellung, ein Herstellverfahren zur Erzeugung eines vierschichtigen Flächengebildes, wobei eine dreischichtige Trägerfolie 30 mit einer äußeren Aluminiumschicht mit jeweiligen zweiten Extrudatflächen 22 einer ersten und einer zweiten Extrudatschicht 11, 12, die jeweils aus einem modifizierten Polyethylen bestehen, verbunden wird. Im Ergebnis werden zwei vierschichtige Flächengebilde 10 mit eingebetteter Aluminiumschicht erhalten.
5 zeigt eine weitere Herstellungsvariante zur Erzeugung eines, in diesem Fall fünfschichtigen Flächengebildes, wobei eine erste Extrudatschicht 11 sowie eine zweite Extrudatschicht 12 jeweils zweilagig extrudiert und mit ihren ersten Extrudatflächen 21 aus Polyethylen einerseits und Polypropylen andereseits direkt miteinander wirkverbunden sind, während die jeweiligen zweiten Extrudatflächen 22 der ersten Extrudatschicht 11 und der zweiten Extrudatschicht 12 jeweils mit einer dreilagigen Trägerfolie 30 verbunden werden. Die erste Extrudatschicht 11 und die zweite Extrudatschicht 12 sind gemäß der in 5 dargstellten Ausführungsform jeweils zweilagig aufgebaut, wobei eine erste Lage der ersten Extrudatschicht 11' und eine erste Lage der zweiten Extrudatschicht 12' jeweils aus einer koextrudierten Schicht aus Ethylenacrylsäurecopolymer bestehen. Die zweite Lage der ersten Extrudatschicht 11'' und die zweite Lage der zweiten Extrudatschicht 12'' sind ihrerseits gemeinsam mit der Lage aus Ethylenacrylsäurecopolymer extrudiert und haben eine Schichtdicke von 5 μm. Diese beiden Lagen 11'' und 12'' bestehen, wie vorerwähnt aus Polyethylen einerseits und aus Polypropylen andererseits. Nach einer Trennung dieser beiden Lagen 111'' und 121'' werden zwei fünfschichtige Flächengebilde 10 ausgebildet.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Bezugszeichenliste

10: mehrschichtiges Flächengebilde
11: erste Extrudatschicht
11': erste Lage der ersten Extrudatschicht
11'': zweite Lage der ersten Extrudatschicht
111: erste Folienschicht
111': erste Lage der ersten Folienschicht
111'': zweite Lage der ersten Folienschicht
12: zweite Extrudatschicht
12': erste Lage der zweiten Extrudatschicht
12'': zweite Lage der zweiten Extrudatschicht
111: zweite Folienschicht
111': erste Lage der zweiten Folienschicht
111'': zweite Lage der zweiten Folienschicht
21: erste Extrudatfläche
211: erste Folienschichtfläche
22: zweite Extrudatfläche
221: zweite Folienschichtfläche
30: Trägerfolie
E: Extruder
E₁: Extruder 1
E₂: Extruder 2

Claims

Extrusionskaschierverfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine erste (11) und eine, von der ersten vorteilhafterweise unterschiedliche, zweite Extrudatschicht (12) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend, im Wesentlichen simultan extrudiert und unmittelbar nach der Extrusion einander zugewandte erste Extrudatflächen (21) der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) reversibel miteinander wirkverbunden sowie voneinander abgewandte zweite Extrudatflächen (22) der frisch extrudierten ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) jeweils mit einer, gegebenenfalls unterschiedlichen, Trägerfolie (30), verbunden, insbesondere auf die jeweilige Trägerfolie (30) kaschiert, werden, wobei eine Abkühlung der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) unter Ausbildung einer ersten (111) und einer zweiten Folienschicht (121) aus der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) erfolgt, wobei aus der ersten Extrudatfläche (21) eine erste Folienschichtfläche (211) und aus der zweiten Extrudatfläche (22) eine zweite Folienschichtfläche (221) gebildet wird und in einem zweiten Schritt die reversibel miteinander wirkverbundenen, gebildeten, ersten Folienschichtflächen (211), die sich durch Abkühlung der ersten (11) und der zweiten Extrudatschicht (12) nach der Extrusion aus der ersten Extrudatfläche (21) gebildet haben, unter Ausbildung von zwei mehrschichtigen Flächengebilden (10) voneinander getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (11) und/oder die zweite Extrudatschicht (12) ein- oder mehrlagig, insbesondere ein- bis dreilagig, aufgebaut sind und insbesondere jeweils gemeinsam extrudiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (11) und/oder die zweite Extrudatschicht (12) ein Polymer und/oder ein Monomer sowie gegebenenfalls Füllmaterial, beispielsweise Nanopartikel, aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie(n) (30) ein- oder mehrlagig, insbesondere zumindest zwei-, bevorzugt drei- bis neunlagig, aufgebaut und wahlweise, insbesondere mono- oder biaxial, gereckt oder ungereckt, ist/sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adhäsionshaftung zwischen den einander zugewandten und wirkverbundenen ersten Folienschichtflächen (211) im Bereich von 0,1 N/15 mm bis 1,5 N/15 mm, bevorzugt im Bereich von 0,5 N/15 mm bis 1,25 N/15 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,75 N/15 mm bis 1 N/15 mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbundhaftung zwischen den einander abgewandten zweiten Folienschichtflächen (221) und der Trägerfolie (30) größer, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 1,5 größer, als die Adhäsionshaftung zwischen den einander zugewandten und wirkverbundenen ersten Folienschichtflächen (211).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lage der ersten (11) und/oder der zweiten Extrudatschicht (12) jeweils mit einer Schichtdicke im Bereich von 4 μm bis 40 μm, vorzugsweise im Bereich von 5 μm bis 15 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 6 μm bis 10 μm, extrudiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (30) Kunststoff, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polyamid, und/oder ein biologisch abbaubares Material, wie beispielsweise ein zellulosehaltiges Material, insbesondere Papier, und/oder Zellglas, und/oder Metall, insbesondere Aluminium, und/oder eine Metallisierung sowie gegebenenfalls eine Gasbarriereschicht, beispielsweise aus Ethylenvinylalkoholcopolymer (EVOH), umfasst und gegebenenfalls bedruckt ist.
Mehrschichtiges Flächengebilde (10), insbesondere Mehrschichtfolienmaterial oder Laminat, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrschichtige Flächengebilde (10) eine Trägerschicht (30) aufweist, die mit einer, insbesondere dünnen, Folienschicht (111, 121) kaschiert ist.
Flächengebilde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Trägerschicht (30) kaschierte Folienschicht (111, 121) eine Schichtdicke im Bereich von 10 μm bis 150 μm, vorzugsweise im Bereich von 20 μm bis 100 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 40 μm bis 70 μm hat.
Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der an die Trägerschicht (30) kaschierten Extrudatschicht (11, 12) und der Trägerschicht (30) ein Haftvermittler, insbesondere ein lösemittelbasierter Haftvermittler, in einer Menge ≤ 1 g/m², bevorzugt ≤ 0,8 g/m² und besonders bevorzugt ≤ 0,5 g/m², vorgesehen ist.
Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Trägerschicht (30) kaschierte Extrudatschicht (11, 12) kleberfrei und/oder haftvermittlerfrei mit der Trägerschicht (30) verbunden ist.
Mehrschichtige, zur Herstellung von mehrschichtigem Flächengebilde (10) geeignete Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur eine erste (111) und eine, von der ersten vorteilhafterweise unterschiedliche, zweite Folienschicht (121) aufweist, wobei einander zugewandten erste Folienschichtflächen (211) der ersten (111) und der zweiten Folienschicht (121) reversibel miteinander wirkverbunden und trennbar sowie voneinander abgewandte zweite Folienschichtflächen (221) der ersten (111) und der zweiten Folienschicht (121) jeweils mit einer, gegebenenfalls unterschiedlichen, Trägerfolie (30) kaschiert sind.