DE1753839A1

DE1753839A1 - Verfahren zum herstellen vielschichtiger kunststoffbahnen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE1753839A1
Application number: DE19661753839
Authority: DE
Inventors: Jun Turner Alfrey; Douglas Stewart Chisholm; Kenneth Joseph Cleereman; Walter John Schrenk
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1966-02-08
Filing date: 1966-02-08
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE1753839C3; DE1753839B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Wetckhann.

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

P 17 53 839.5-16 g München se, den

The Dow Chemical Company Postfach 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

2030 Abbott Road

Midland, Michigan, V.St.A.

Verfahren zum Herstellen vielschichtiger Kunststoffbahnen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen vielschichtiger Kunststoffbahnen, bei dem gleichzeitig mehrere einander umschließende ringförmig geschlossene Stränge aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen extrudiert und zu einer ringförmig geschlossenen Mehrstrangbahn vereinigt werden.

Die herkömmlichen Verfahren dieser Art liefern nur ringförmig geschlossene Mehrstrangbahnen (d.h. also Mehrstrang-Schlauchbahnen), die aus einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Schichten bestehen, deren Dicke zudem vielfach weit obehalb jener Werte liegt, bei denen ausgesprochene Dünnschicht-Effekte eintreten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, da3 infrage stehende Verfahren so weiterzuentwickeln, daß die Anzahl der herstellbaren Schichten vergrößert, deren Dicke ve reinsert und ihre gegenseitige Haftung verbessert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß die bei der Extrusion gewonnene ringförmig geschlossene Mehrstrangbahn einer rotativen Relativbewegung zwischen ihi'ur Innen- und ihrer Außenschicht unterworfen wird. Vo.-t...·⁵ ι hnft v/ifd dann daß Produkt alsbald unter die thermoplaG ti .-,ehe Tf rr.peraf ac aus

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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhafte Vorrichtung hat ein Gehäuse, das mindestens zwei im wesentlichen ringförmige Verteilerräume für den Kunststoff enthält, in die das plastizierte thermoplastische Material aus Kunststoffzuführungen eingespeist wird, sowie einen im wesentlichen ringförmigen Verteilerblock mit mehreren Schlitzen, die Kunststoff aus dem ihnen jeweils zugeordneten Verteilerraum aufnehmen und durch ihre ringförmig angeordneten Auslässe in einen Ringkanal einspeisen, der mindestens auf einem Stück seiner Länge von gegeneinander drehbaren Wänden begrenzt wird, ^ wobeidie den Ringkanal begrenzenden Wände gleichzeitig im Gegensinn drehbar sind.

Thermoplastische Kunststoffkörper mit besonders wertvollen Eigenschaften, wie sie sich nach dem erfindungsgemäBen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellen lassen, ergeben sich aus der mehr ins einzelne gehenden Beschreibung der Erfindung sowie aus den Patentansprüchen.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer

rotierenden Form;

W Fig. IA, IB, IC Teilschnitte einer Verteileranordnung für

die Vorrichtung der Fig. 1;

Fig. ID eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere Fäden in einem Kunststoffkörper eingekapselt werden;

Fig. IE einen Körper, der mit der Verteileranprdnung der Fig. ID hergestellt ist;

Fig. IF eine andere Auaführungaform des Verteilers für die Vorrichtung der Fig. 1;

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Pig. 2 und 3 zwei Ansichten einer weiteren Auaführungsform der Erfindung;

Fig. 3A das mit der Vorrichtung der Pig. 2 und 3 hergestellte Erzeugnis in schematischer Darstellung;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine abgeänderte Form der Vorrichtung von Pig. I;

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines mit der

Vorrichtung der Fig. 4 hergestellten Erzeugnisses.

In Fig. 1 ist eine Ausü hrungsart der Erfindung gezeigt, die mit 100 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 100 weist eine erste, eine zweite und eine dritte Kunststoff-Zuführung 101, 102, 103 auf, die auch als Versorgungsströme A, B und C gekennzeichnet sind. Die Zuführungen 101, 102 und 103 wirken mit einem Verteilerabschnitt zusammen, der insgesamt mit 106 bezeichnet ist. Dieser Verteilerabschnitt 106 ist von einem Gehäuse 108 umschlossen, das aus den Teilen 108a, 108b und 108c besteht. Das Gehäuse

108 bildet einen torusförmigen Hohlraum 109. An der Kunststoff-Zuführung 101 hat das Gehäuse 108 eine Öffnung 110. Diese Öffnung 110 steht über einen Kanal 112 mit dem torusförmigen Hohlraum 109 in Verbindung. Neben dem ringförmigen Hohlraum

109 ist ein Verteilerblock 114 angeordnet, der aus einem ersten Teil 114a und einem zweiten Teil 114b besteht. Die Teile 114a und 114b sind so zusammengefügt, daß sie mehrere schlitzförmige Durchlässe 115 bilden, die sich in radialer Richtung durch den ganzen Block 114 erstrecken und an ihrem äußeren Rand mit dem torusförmigen Hohlraum 109 in Verbindung stehen. In dem Verteilerblock 114 ist noch eine zweite Gruppe von radialwärts laufenden Schlitzen 116 vorgesehen. Diese Schlitze 116 münden in. Öffnungen, die neben den inneren Enden der Schlitze 115 liegen und stehen, über mehrere Kanäle 117 in dem Blockteil 114a mit der einen Seite des Verteilerblocks 114 in Verbindung. Zwischen den Schlitzen 115 und sind mehrere Schlitze 118 angeordnet, die den Schlitzen 116

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praktisch entsprechen, aber über die Kanäle 119 mit der Außenseite des Blockteils 114b in Verbindung stehen.

Die Anordnung der Schlitze und ihre Beziehung zueinander wird aus der Teilansicht der Fig. IA deutlich, die längs der Linie A-A der Fig. 6 geschnitten ist. Der Verteilerblock 11.4· bildet zusammen mit dem Gehäuse 108 einen zweiten Ringraum 122, der mit dem Kanal 119 in der Verteilerblockhälfte 114b in Verbindung steht. Sin Kanal 124 stellt eine Verbindung zwischen der Kunetstoff-Zuführung 102 und dem Ringraum 122 her. Von dem Gehäuse 108 und dem Verteilerblock 114 wird noch ein dritter Ringraum 125 gebildet, der über einen Kanal 127 an die Kunststoff-Zuführung 103 angeschlossen ist. In dem Gehäuse

ist ferner ein Ringkanal 130 ausgebildet, der mit den Enden der Schlitze 115, 116 und 118 in vlbindung steht, die von den ringförmigen Hohlräumen 109, 122 und 125 entfernt liegen. Der Ringkanal 130 ist sanft zu einem Kreisring gekrümmt, um das in dem Kanal strömende Medium stromliniengerecht fließen zu lassen.

Der Gehäuseteil 108a bildet in der Mitte eine zylindrische Höhlung 132, die koaxial zu dem Ringkanal 130 liegt. In dieser Höhlung 132 ist ein Dorn drehbar aufgenommen, der insgesamt mit 135 bezeichnet ist. Der Dorn 135 weist einen Formteil 136 und einen Körper 137 auf. In dem Dorn 135 ist ein zentraler Kanal 139 ausgebildet, der durch den ganzen Dorn läuft. In dem Gehäuseteil 108a ist ein Lager 142 angeordnet, das eich gegen den Körper 137 und eine an dem Formteil 136 ausgebildete Stufe 144 anlegt. Ein zweites Lager 149 ist nur zum Teil in dem Gehäuse 108 untergebracht und stützt den Körper 137* Es wird von einem zur Befestigung dienenden Bauteil 150 in seiner Lage gehalten. An dem Körper des Doms 137 sitzt ein Getriebeteil 152, das mit einem antreibenden

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Teil, etwa dem Zahnrad 153 kämmt. Die Gehäuseteile 108b und 108c bilden im Inneren eine ringförmige Höhlung 158 zur Aufnahme der Form, Die Höhlung 158 ist koaxial mi"t dem Ringkanal 130 und dem Dorn 135 angeordnet. In ihr ist ein äußeres Formteil 160 drehbar gelagert. Hierzu ist ein Auflager 161 vorgesehen. Der Ringkanal 130 wird durch eine Dichtung 163 dichtend abgeschlossen, die an dem Formteil 160 festgemacht ist und an dem Gehäuseteil 108b bei der Drehung dichtend entlanggleitet. An dem Formteil 160 ist ein Zahnkranz starr befestigt, der über ein in dem Gehäuseteil 108c drehbar gehaltertes Antriebszahnrad 168 gedreht wird. Das Formteil 160 bildet zusammen mit dem Formteil 136 die ringförmige Extrusionsdüse 169.

Die Vorrichtung der Fig. 1 und IA funktioniert folgendermaßen: Die thermoplastischen Kunststoffe werden auf den durch die Pfeile gekennzeichneben Bahnen zugeführt; der Kunststoff A tritt also in den Kanal 112 ein, fließt in dem torusförmigen Hohlraum 109 ringsum und von dort durch die Schlitze 115 in den Ringkanal 130. Der Kunststoff Bfließt aus der Zuführung 102 durch den Kanal 124 in den Ringraum 122 und von dort durch die Kanäle 119 in die radialwärts laufenden Schlitze 118 und weiter in den Ringkanal 130. Der Kunststoff C fließt von der Zuführung 103 durch den Kanal 127 in den Ringraum 125 und gelangt von dort in die Radialschlitze 116 und weiter in den Ringkanal 130.

Verwendet man die in der Fig. IA gezeigte Verteileranordnung, so weist der in dem Ringkanal 130 nächst den Zuleitungen, d.h. in dem stationären Teil des Kanals, fließende Strang, mehrere sich radialwärts erstreckende Schichten auf, die aus den Kunststoffen wie folgt zusammengesetzt sind: ABC, ABC, ABC... Wenn dieser Strang den Teil des Ringkanals 130 betritt, der von dem Formteil 136 des Dorns 135 und dem äußeren Formteil

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160 gebildet wird, werden die verschiedenen radial laufenden Schichten in spiralförmig laufende Schichten verwandelt, sobald der Dorn 135 und der äußere Formteil 160 eine unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit haben. Vorzugsweise drehen sich der äußere Formteil 160 und der Dorn 135 in entgegengesetzter Richtung. Hierdurch erhält man für die kürzeste Verweilzeit in dem Ringkanal I3O die engste Spirale. D_as aus der Extrusionsdüse 169 austretende Produkt hat die Form eines vielschichtigen Schlauches, in dem sich von der Innenfläche zur Außenfläche mehrere spiralig laufende Komponenten erstrecken. Die Form der Spirale wird von der linearen Strömungsgeschwindigkeit des Materials durch den rotierenden Teil des Ringkanals 130, sowie durch die Rotationsgeschwindigkeiten des äußeren Formteils 160 und des Doms 135 bestimmt.

In Fig. IB ist eine alternative Ausführung des Verteilerblocks 114* gezeigt, der wiederum aus zwei Hälften 114 *a und 114'b besteht und radialwärts laufende Schlitze 115* aufweist, die zwischen anderen radiallaufenden Schlitzen 118' und Kanälen 119* angeordnet sind. Zwischen benachbarten Schlitzen 118· liegen abwechselnd die Schlitze 115' und die Schlitze 116' und Kanäle 117*. Die Buchstaben A, B und C in Fig. IB kennzeichnen die Kunststoffmaterialien, die die verschiedenen Schlitze des Verteilerblocke der Flg. IB betreten und verlassen, wenn dieser Verteilerblock an die Stelle des Verteilerblocks der Fig, I und IA tritt. Mit der Anordnung der Fig. IB würde der entstehende Schlauch spiralförmige Schichten der Reihenfolge ABCB ABCB ABCB...... enthalten. Diese Ausführungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn die B-Schicht das Zusammenkleben der A- und C-Schicht entweder fördert oder verhindert, je nachdem, welcher Effekt gewünscht wird.

In Fig. IC ist noch eine andere Anordnung eines Verteilerblockes 114" gezeigt. Die Blickrichtung der Fig. IC ist vom

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Zentrum radial nach außen. In dem Verteilerblock 114'' sind mehrere radial laufende Röhren 121 angeordnet.

Pig. ID zeigt eine Schnittansicht des Verteilerblocks 114'' und seine Beziehung zu den Ringräumen in dem Gehäuse. Hiernach strömt der Kunststoff A.durch die Röhren 121,-Jder Hohlraum 122 wird mit dem Kunststoff B und der Hohlraum 125 mit dem Kunststoff C versorgt.

Das entstehende Erzeugnis 180 ist schematisch in Pig. IE gezeigt. Es besteht aus einem Schlauch mit einer äußeren Schicht 181, die aus dem Kunststoff B besteht, welcher schraubenlinienförmige Fäden 182 des Kunststoffes A enthält, sowie mit einer inneren Schicht 183 aus Kunststoff C, der ebenfalls schraubenlinienförmige Fäden aus dem Kunststoff A enthält. Diese Konfiguration kommt zustande, wenn der Formteil 160 und 'der Dorn 135 sich im Gegensinn drehen.

Die Fig. IP zeigt einen Schnitt durch einen alternativen Verteilerblock 114' ", bei dem radiallaufende Schlitze 115' " der Weite des Ringkanals 130 angepaßt sind und die Schlitze 118'·· wesentlich schmäler ausgebildet, sind. Eine derartige Anordnung liefert eine Einkapselung des Kunststoffes B, der in dem Kanal 119'^!l hereinkommt und aus dem Schlitz 118'^fl heraustritt.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung der Fig. 1 veranschaulicht, die insgesamt mit 190 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 190 weist ein Gehäuse 191 auf, das aus den drei Genäuseteilen 191a, 191b und 191c besteht, welche dichtend miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 191 bildet eine Höhlung 193, in der ein drehbarer Dorn 195 angeordnet ist. In dem Gehäuse 191 ist ferner ein Verteilerblock 196 untergebracht, der dem Verteilerblock 114 der Fig. 1 gleicht. Hohlräume 197, 198 und 199 nehmen die Kunststoffe A bzw. B

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bzw. C aus den Zuführungen 201, 202 und 203 auf. Der Verteilerblock 196 entläßt die Kunststoffe schichtenförmig in einen Ringraum 199, genauso, wie dies für den Verteilerblock 114 der Pig. 1 beschrieben wurde. In den Gehäuseteilen 191b und 191c ist ein drehbares Formteil 205 gehaltert, das zusammen mit dem Dorn 195 einen Ringkanal 207 begrenzt. Eine insgesamt mit 210 bezeichnete Form ist dichtend mit dem Gehäuseteil 191c verbunden und erhält Kunststoff aus dem Ringraum 199. Das Formgehäuse 210 bildet im Inneren einen Kanal 212 mit einem Einlaßende 213 und einem Auslaßende 214. Der Dorn 195 bildet zusammen mit der Form 210 das Ende 213 des Kanals kegelförmig aus, so daß ein stromlinienförmiger Fluß zustandekommt. Das Endstück der Form 210 weist eine feststehende Ausflußschnauze 216 und eine verstellbare Ausflußschnauze 217 auf, die zusammen eine Extrusionsdüse 218 bilden.

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 2, in der die Beziehung zwischen dem Gehäuse 191 und der Form 210 veranschaulicht ist.

In Fig. 3A ist ein Querschnitt einer mit der Vorrichtung der Fig. 2 und 3 erzeugten Folie schematisch und vergrößert dargestellt. Die Folie 220 zeigt mehrere Kunststoffschichten 221, 222 und 223 in langgestreckter, epiralförmiger Konfiguration. .

In Fig. 4 ist schematisch eine alternative Ausfuhrungsform der Erfindung gezeichnet, die KunststoffZuführungen entsprechend der Fig. 1 und die verschiedenartigen Verteilexkanäle der Fig. IB, IC, ID und IE verwenden kann. Die Vorrichtung der Fig. 4 weist ein Gehäuse auf, das insgesamt mit 230 bezeichnet ist. In diesem Gehäuse ist ein Ringkanal 231 ausgebildet, der eine streifige oder lamellierte Bahn aufnimmt, wie sie die Verteilerblöcke der Fig. IB, IC, ID oder IE liefern. In einer Höhlung 233 des Gehäuses 230 ist

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ein rotierendes äußeres Formteil 232 aufgenommen. Das Formteil 232 hat eine kegelförmig zulaufende Innenfläche 234» die einen Kanal 236 begrenzt. Der Kanal 236 steht mit dem Ringkanal 231 in Verbindung. Sein Durchmesser nimmt mit wachsendem Abstand von dem Ringkanal 231 ab. Auf der dem Ringkanal 231 entgegengesetzten Seite endet der Kanal 236 an einer Ausflußschnauze 238 der äußeren Form. In dem Kanal 236 ist ein rotierender Dorn 240 angeordnet. Der Dorn 240 hat eine kegelige Oberfläche 242, die zur Oberfläche 234 beabstandet ist, so daß zwischen den beiden Flächen ein kegelförmiger Ringraum 244 gebildet ist. Der Dorn 240 hat eine axiale Bohrung 245, in der ein langgestreckter, zylindrischer Körper 246, beispielsweise ein Kabel, ein Rohr oder dergleichen untergebracht ist.

Die Vorrichtung der Fig.. 4 arbeitet wie folgt: Die gestriemte oder laniellierte Bahn tritt aus dem Ringkanal 231 in den kegelförmigen Kanal 244, wo die Streifen oder Schichten spiralförmig verlagert werden. Das Material kommt mit dem langgestreckten Körper 246 in Berührung, der in Richtung des Pfeiles gezogen wird und dabei einen vielschichtigen Überzug mitführt.

Eine Abänderung der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung verwendet einen kompakten Dorn und preßt einen vollen Strang mit Spiralschichten in Lamellenstruktur aus.

Fig. 5 zeigt einen schematisch vereinfachten Querschnitt durch einen langgestreckten Körper, etwa den Gegenstand 246, der auf seiner Außenfläche einen vielschichtigen Überzug 247 mit spiralförmiger Lamellenstruktur aufweist.

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Für die Ausübung der Erfindung ist es wesentlich, daß in der Vorrichtung ein stromliniengerechter Fluß erhalten bleibt, damit die einzelnen Schichten ihre Unversehrtheit behalten. Turbulenz erzeugt eine Durchmischung und schwere Risse in den Schichten und die gewünschten optischen Eigenschaften des Produkts gehen verloren. Wenn eine Schlauch-Extrusionsform die Kunststoffbahn in Empfang nimmt, ist es vorteilhaft, wenn der Dorn der Extrusionsform so gehaltert ist, daß eine möglichst geringe Anzahl an Speichen verwendet wurden müssen; vorzugsweise ist der Dorn ein festverbundener Bestandteil des mechanischen Orientierungsteils, damit in dem Film oder den Schichten keine Nahtlinien entstehen und die Schichten weder zerreissen noch verschoben werden.

Die Ausführungsformen der Erfindung, die in den Fig. 1, IA - IE, 2, 5 und 4 dargestellt sind, erzeugen ein Produkt, dessen Schicht im Querschnitt im wesentlichen spiralig angeordnet sind. So lirfert beispielsweise die Vorrichtung der Fig. 1 mit der Verteileranordnung der Fig. IA zum Ringkanal einen gestreiften Schlauch, in dem mehrere Streifen aus thermoplastischen Kunststoffen sich Seite an Seite vom Einlaß zum Auslaß des Ringkanals hin erstrecken. Die Grenzflächen zwischen den verschiedenen Materialien erstrecken sich also im wesentlichen radialwärts, wenn der Schlauch mit radialen Grenzflächen in den Bereich zwischen der rotierenden Form 163 und dem rotierenden Dorn einläuft. Dort werden die Grenzflächen verlängert und spiralig verbogen, wobei die Schichten ihre relative Lage an der Grenzfläche beibehalten. Je nach der Relativgeschwindigkeit der Drehung des Doms und der Form und je nach der Vorachubgeschwindigkeit des gestreiften Schlauches krümmt sich also jede Schicht in einer an der Innenfläche beginnenden Spirale von wenigen oder vielen Windungen nach außen.

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Um einen irisierenden Film mit möglichst starkem Schillern und möglichst guter Klarheit zu erzielen, ist es günstig, die einzelnen Kunststoffbahnen in einem Kunststoffmaterial einzubetten, damit die Innen- und die Außenfläche der Kunststoffbahn, die mit den rotierenden Flächen der Form in Berührung kommt, aus einem homogenen Material besteht und die einzelnen Stränge ihre Identität beibehalten. Ohne eine solche Einbettung erzielt man keine maximale Irisation. Benützt man beispielsweise die Verteileranordnung der Fig. so kommt es zu einer Opaleszenz oder einem Perlmutterglanz an der Innenfläche des entstehenden Schlauches, bzw. bei Verwendung der Anordnung nach Fig. 2 im Zentrvm. Mit und ohne Einbettung erzielt man einen attraktiven und dekorativen Film mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften;für eine möglichst gute Durchsichtigkeit und Irisation ist jedoch die Einbettung■der zugeführten Bahnen in eine umhüllende Bahn vorteilhaft.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, einen dünnen Film aus einer thermoplastischen Kunststoffbahn mit einer großen Anzahl von scharfen einzelnen Schichten herzustellen. Wenn verschiedene transparente Kunststoffe für einen solchen Film verwendet werden und mindestens 20$ der Schichten eine Dicke von etwa 0,05 Mikron bis etwa 5 Mikron haben, kann man attraktive optische Effekte beobachten. Schichtdicken von vorzugsweise etwa 0,05 Mikron bis zu etwa 1 Mikron ergeben einen irisierenden Film von höchst attraktivem und dekorativem Aussehen.

Um die Erfordernisse für einen irisierenden Film klarzustellen: ein solcher Film muß mindestens zwei Paare von benachbarten Diskontinuitäten des Brechungsindex haben und die Glieder

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des Paares müssen einen Abstand von etwa 0,05 bis etwa 5 Mikron voneinander haben, und für eine maximale Irisation einen vorzugsweisen Abstand zwischen 0,05 und 1 Mikron. Das heißt, innerhalb des Filmkörpers muß es zwei Schichten geben, die eine Dicke von etwa 0,05 bis etwa 5 Mikron und vorzugsweise von 0,05 bis 1 Mikron haben, und deren Brechungsindex sich von den benachbarten Teilen des Filmkörpers um mindestens 0,03 unterscheidet. Die Schichten in dem Film, die für die Irisation verantwortlich sind, sind also bezüglich ihrer Dicke zwischen die genannten Grenzwerte beschränkt; sie können miteinander oder mit anderen transparenten Schichten des Filmkörpers gebunden sein, die dicker, dünner oder gleichdick wie die das Schillern hervorrufenden Schichten sein können. Eine maximale Irisation erreicht man im allgemeinen, wenn zwei oder mehr Materialien zwischengeschichtet sind, die einen möglichst großen Unterschied im Brechungsindex haben, und wenn alle Schichten im Bereich von 0,05 bis 5 Mikron, vorzugsweise 0,05 bis 1 Mikron Schichtdicke liegen. Dickere irisierende Filme, d.h. solche, die annähernd 0,25 mm dick sind, mögen viele Schichten dicker als 5 Mikron haben, wogegen dünnere Filme gleicher Irisation Schichten haben, die dünner als 0,05 Mikron sind. Mehrschichtige Filme, bei denen alle Schichten weniger als 0,05 Mikron dick sind oder die überhaupt keine Schichten des Dickenbereiches zwischen 0,05 und 5 Mikron und vorzugsweise zwischen 0,05 und 1 Mikron haben, entwickeln nicht den gewünschten Irieationseffekt.

Die sichtbare Intensität einer solchen Irisation erhöht; sich für einen Film gegebener Dicke, beispielsweise 0,025 mm, wenn die Anzahl der dünnen Schichten wächst. Je größer nämlich die Anzahl der Grenzflächen zwischen verschiedenen Kunststoffen 1st, desto größer ist der Irisationseffekt. Ein Unterschied im Brechungsindex zwischen den verschiedenen

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Kunststoffen ist sehr günstig; man erhält jedoch bereits einen Irisationseffekt, wenn die Unterschiede der Brechungsindices nur 0,03 betragen. Vorzugsweise sollten die Brechungsindices um wenigstens 0,1 verschieden sein. Je größer der Unterschied der Brechungsindices benachbarter Schichten ist, desto stärker wird die schillernde Wirkung. Je nach der speziellen verwendeten Vorrichtung und der Geometrie des entstehenden Vielschichtfilms kann die Irisation über die ganze Breite des Films hin praktisch gleichmäßig sein, oder sie kann sich von Zone zu Zone ändern. Wenn in dem Film praktisch alle Schichten parallel sind und an allen Stellen des Films die gleiche Zahl und Dicke haben, ist der irisierende Effekt im wesentlichen konstant und schwankt hauptsächlich bei den kleineren mechanischen Abweichungen von der perfekten Geometrie der verwendeten Anlage und bei Unregelmäßigkeiten der Temperatur des extrudierten Kunststoffes. Durch eine ungleichmäßige Geometrie in dem Film lassen sich viele attraktive und interessante optische Effekte erzielen. Hierzu gibt es mehrere Wege. So können beispielsweise die relativen Zulieferungsgeschwindigkeiten der Extruder variieren, so daß die Dicke der Schichten sich ändert, wenn ein Extruder eine größere oder kleinere Menge ausstößt, hierdurch kommen querlaufende Bänder zustande, wobei der irisierende Charakter des Films in Querrichtung des extrudierten Bandes praktisch konstant ist, sich jedoch in Längsrichtung (Förderrichtung der Maschine) ändert.

Änderungen in Querrichtung lassen sich auf einfache Weise erzielen, indem die Verteilerkanäle aus dem Gleichgewicht gebracht werden, so daß Schichten entstehen, die nach der einen oder der anderen Seite hin sich zuspitzen. Benützt man die Vorrichtung der Fig. 2 und 3, dann ist die Irisation am größten im Mittenbereich des extrudierten Films und nimmt in der Nähe der Ränder etwas ab. Für praktische Zwecke genügt

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jedoch das normale Beschneiden der Ränder im Rahmen der Pilmheretellungsverfahren, um ein Endprodukt zu erhalten, das in Querrichtung einen praktisch konstanten irisierenden Charakter hat. Durch Steuerung des Verhältnisses zwischen der Extrusionsgeschwindigkeit und der Rotation des Dorne IaBt sich die Gleichförmigkeit der Irisation in der Maschinenrichtung in breitem Umfang variieren. Ein besonders ansprechend irisierender Film kann auf einfache Weise hergestellt werden, indem eine vielschichtige Folie extrudiert wird und danach orientiert oder gereckt wird; verbunden mit einer selektiven mechanischen Deformation im plastizierten Zustand ergibt dies einen Film mit äußeret attraktiver Irisation, die sich in kurzen Abständen wiederholt, je nach der Art des Auspressens oder der mechanischen Deformation. Ein ähnliches Ergebnis erhält man durch selektive Abkühlung von Teilen der durch Wärme plastizierten Bahn, während diese aus der Form austritt und bevor sie gereckt wird; hierbei nimmt der Film eine ungleichförmige Geometrie an. Wegen der Temperaturschwankungen bei der nachfolgenden Orientierung, läßt sich dies leicht mit Hilfe von mehreren Luftdüsen erreichen, die auf die Oberfläche der ausgepreßten Bahn gerichtet sind. Wenn aus diesen Luftdüsen konstante Luftstrahlen austreten, erhält das Produkt ein streifiges Aussehen; wenn die Luftstrahlen intermittierend sind, wird das Aussehen gefleckt oder gepunktet. Interessante Muster kann man erhalten, wenn man einige Querwalzen mit Luftdüsen über dem Film anordnet und willkürlich steuert, so daß kurze Kühlluftstöße in willkürlicher Verteilung austreten. Vorzugsweise werden solche irisierende Filme mit einem Blaseneinschluß-Verfahren oder einer Spannrahmentechnik hergestellt, um die gewünschte Dünne des Endproduktes zu erreichen.

Mit der Vorrichtung der Fig. 4 unter Weglassung des Rohres 246 entsteht ein voller Strang mit spiralförmigen Schichten.

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Die Erfindung wurde für einen einzigen Pormauslaß, beispielsweise für eine Folienform oder eine Schlauchform und dgl. beschrieben. Man kann jedoch mehrere Fäden von einzigartigem und ansprechenden Aussehen herstellen, wenn man diese Formtypen durch Formen mit mehrfachen Auslässen oder durch Formplatten mit mehreren Extrusionsdüsen ersetzt, die parallele Fäden extrudieren. Die vielschichtige zuströmende Bahn wird von der mehrdüsigen Formplatte aufgeteilt, so daß viele Stränge entstehen, die in üblicher Weise gezogen und orientiert werden können. Wenn man einen Schillereffekt haben will, müssen in dem Strang mindestens zwei Schichten vorhanden sein, deren Dicke zwischen 0,05 und 5 Mikron und vorzugsweise zwischen 0,05 und 1 Mikron liegt und deren Brechungsindex sich von der benachbarten Schicht um mindestens 0,03, vorzugsweise um 0,1 unterscheidet. Solche vielschichtige irisierende Fäden lassen sich zu attraktiven Textilerzeugnissen verarbeiten oder mit anderen Fasern oder Fäden mischen, so daß ansprechend irisierende Fäden entstehen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich mannigfache Gebilde erzeugen. Besonders nützlich und vorteilhaft sind irisierende Filme, Überzüge, Stränge und Fäden, die aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen in den benachbarten Schichten bestehen, welche den transparenten Körper bilden. Gemäß der Erfindung lassen sich auch einzigartige Schichtgefüge aus verschiedenen thermoplaöbischen Kunststoffen herstellen, die sich besonders für Verpackungszwecke eignen. Ein vielschichtiger Film gemäß der Erfindung, sei er nun aus transparenten oder undurchsichtigen Materialien, stellt ein zusammengesetztes Gebilde dar, das verbesserte physikalische Eigenschaften hat gegenüber einfachen zwei- oder dreischichtigen Folien, so eine wesentlich erhöhte Festigkeit gegen Abblättern der Schichten oder ein

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besseres Zusammenhalten der Schichten. Ein zwei- oder dreischichtiger Schichtfilm ist in der Praxis in wesentlich geringerem Maße gasdicht als ein vielschichtiger Film der gleichen Dicke und mit dem gleichen anteiligen Verhältnis der Bestandteile. Ein zwei- oder dreischichtiger Film verliert beim Falten oder Rumpeln häufig ein Großteil seiner dichtenden Eigenschaften, wogegen der erfindungsgemäße vielschichtige Film seine ursprünglichen dichtenden Eigenschaften zum größten Teil beibehält. Die vielschichtigen Filme sind also in ihrer Anwendung, beispielsweise als gasdichte Umhüllungen, tiberlegen aufgrund ihrer verbesserten Gasundurchlässigkeit und der besseren Haftung der einzelnen Schichten aufeinander.

Wenn man die Vorrichtung der Fig. 1 benutzt, kann man einen irisierenden Film auf einer undurchsichtigen oder verschiedenartigen Unterlage extrudieren. So kann beispielsweise ein schwarzer Kunststoff an dem einen Ende des Verteilerblocks extrudiert werden und das entstehende Produkt ist dann ein irisierender geschichteter Film auf einer schwarzen Unterlage. Ein derartiger Film ist äußerst attraktiv, weil sich sein irisierender Charakter auf dem schwarzen Hintergrund gut hervorhebt. Die Extru8ion8geschwindigkeit des Substrats läßt sich verändern, so daß ein breiter Dickenbereich einstellbar ist.

Die Wahl des Substrats für den irisierenden Film hängt von dem Verwendungszweck ab. So sind manchmal weiße, farbige oder schwarze Unterlagen erwünscht. Für viele Zwecke ist es auch günstig, eine Seite des irisierenden Films mit einem druckempfindlichen Klebstoff zu bedecken, so daß sich der Film dann auf mannigfache Flächen aufbringen läßt. Hierzu ist jeder druckempfindliche Kleber brauchbar, der die Struktur, die die Irisation des Films bewirkt, nicht ohemisch angreift oder zerstört· Wenn eine Schicht des Filme von dem Klebstoff

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angegriffen wird und die nächste Schicht nicht, wird eine hervorragende Bindung erreicht und die unempfindliche Schicht dient als Schutz gegen den Klebstoff für die nächste Schicht aus empfindlichem Material. Also wird unter relativ ungünstigen Umständen lediglich eine Schicht des irisierenden Gebildes zerstört. Es stehen jedoch viele druckempfindliche Klebstoffe zur Verfugung, die aus einer wäßrigen Dispersion aufgebracht werden können und keine einzige Schicht des irisierenden Films beeinflussen.

Attraktive irisierende Filme lassen sich aus einer großen Vielfalt thermoplastischer Kunststoffe herstellen, so aus den in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten Materialien, für die auch noch der Brechungsindex angegeben ist.

Tabelle 1

Name des Kunststoffes Brechungsindex

Polytetrafluoräthylen 1.35

FEP (Äthylen-Propylen-Copolymer mit Fluor) 1.34

Polyvinylidenfluorid 1.42

Polychlortrifluoräthylen 1.42

Polybutylakrylat 1.46

Polyvinylacetat 1.47

Äthylzellulose 1.47

Polyformaldehyd 1.48

PülyLisobutylmethakrylat 1.48

Pol/butylmeth.ikrylat 1.48

Polyjie thy lakrylat 1.48

Pol>propylmeIhakrylat 1.48

0 9 3 8 G / 1 11 0

Polyäthylmethakrylat 1,48

Polyraethylmethakrylat 1.49

Zelluloseacetat 1.49

Zellulosepropionat 1.49

Zellulose-acetat-butyrat 1.49

Zellulosenitrat 1.49

Polyvinylbutyral 1.49

Polypropylen · . ^»49

Polyäthylen geringer Dichte (verkettet) 1.51

Polyisobutylen 1.51

Naturgummi 1.52

Perbunan 1.52

Polybutadien 1.52

Nylon (Kondensationscopolymeres von

Hexamethylendiamin und Adipinsäure) 1.53

Polyvinylchloracetat 1.54 Polyvinylchlorid 1.54 Polyäthylen (hoher Dichte, linear) 1.54 Copolymerisat mit 67 Gewichtsteilen Methylmethakrylat und 33 Gewichtsteilen Styrol 1.54 Copolymerisat mit 85 Gewichtsteilen Vinylchlorid und 15 Gewichtsteilen Vinylidenchloridi.55 Poly-tf-Methylstyrol 1.56 Copolymerisat mit 60 Gewichtsteilen Styrol und 40 Gewichtsteilen Butadien 1.56 Neopren 1.56 Copolymerisat mit 70 Gewichtsteilen Styrol und 30 Gewichtsteilen Acrylnitril 1.57 Polycarbonsäure-Kunststoff 1.59 Polystyrol 1.60 Copolymerisat von 85 Gewichteteilen Vinylidenchlorid und 15 Gewichtsteilen Vinylchlorid 1.61 Polydichlorstyrol 1.62

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Wählt man daraus Kombinationen mit einem Unterschied des Brechungsindex von mindestens 0,3, so ergibt sich ein irisierender PiIm. Für eine maximale Irisation sollte der Unterschied giinstigerweise etwa 0,1 betragen. Wenn man vielschichtige Filme mit 3 oder mehr Komponenten herstellt, tritt Irisation auf, wenn mindestens einige der benachbarten Schichten den geforderten Unterschied des Brechungsindex haben. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, zusammengesetzte Schaumstoffe enthaltende Gebilde aus einer großen Vielfalt von thermoplastischen Kunststoffen herzustellen.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. F.Vi:ck<*ann, 1753839 . H, WlICKMANN, DltL-PHYS. Dl. K. FlNCXB . F. A.WlICKIiANN, D1PL.-CHBII. B.: P 17 53 839.5-16 · München w, den The Dow Chemical Comp. Postfach momo MOHLSTRASSE 22. RUFNUMMER 911921/22 Patentansprüche

1. Terfahren zum Herstellen vielschichtiger Kunststoffbahnen, bei dem gleichseitig mehrere einander umschließende ringförmig geschlossene Stränge aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen extrudiert und tu einer ringförmig geschlossenen Mehrstrangbahn vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmig geschlossene Mehrstrangbahn einer rotatlven Relativbewegung zwischen ihrer Innen- und ihrer Außenschicht unterworfen wird.

2. Terfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt alsbald unter die thermoplastische Temperatur abgekUhlt wird.

3. Vorrichtung zur Durchfahrung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (108), das mindestens zwei im wesentlichen ringförmige Verteilerräuue (109, 122, 125) für den Kunststoff enthält, in die dme plastizierte thermoplastische Material aus Kunetstoffzuftihrungen (101 - 103) eingespeist wird, sowie durch einen im wesentlichen ringförmigen Verteilerblock (114) mit mehreren Schlitzen (115, 116, 118), die Kunststoff aus dem ihnen jeweils zugeordneten Verteilerraum aufnehmen und durch ihre ringförmig angeordneten Auslässe in einen Ringkanal (130) einspeisen, der mindestens auf einem Stück seiner Länge von gegeneinander drehbaren Wänden (136, 169) begrenzt wird, wobei die den Ringkanal (130) begrenzenden Wände gleichzeitig Im Gegensinn drehbar sind.

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4. Thermoplastischer Kunststoffkörper, erzeugt nach Maßgabe eines der vorhergehenden Ansprüche, mit «indestens zehn Kunststoffschichten, dadurch gekennzeiclmet, daß von den einander jeweils benachbarten Schichten mindestens 20 <fo eine Dicke zwischen etwa 0,05 Mikron und etwa 5 Mikron haben und für sichtbares Licht durchlässig sind, so daß der Körper ein irisierendes Aussehen erhält.

5. Kunststoffkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweilB aneinandergrenzende Schichten einen Unterschied im Brechungsindex von wenigstens 0,03, vorzugsweise von 0,1 aufweisen.

6. Kunststoffkörper nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke aller Schichten 0,006 bis 0,25 mm beträgt.

7. Kunststoffkörper nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils jede zweite Schicht aus dem gleichen Kunststoff besteht.

8. Kunststoffkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die alternierenden Schichten aus Polystyrol bzw. Polymethylmethacrylat bestehen.

9. Kunststffkörper nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß er in Achsrichtung gereckt ist.

10. Kunststoffkörper nach einem der Amsprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Faden ist.

11. K'iufitstoffkörper nach einem der Ansprüche 4 - 10, dadurch ^ekemnzeiebnet, daß die Schichten alternierend aus einem fenten thermoplastischen Kunststoff mit einer Dicke von etwa 0,01 - 0,25 mm und einem aufgeschäumten zelligen thermoplastischen Kunststoff bestehen.

12. Kun; tnti-r ί KOi pei nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, dai. <t;iut AuLenoberflache aun festem thermoplastischem

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stoff besteht. **

13. KwLststoffkörper nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der feste thermoplastische Kunststoff Polyäthylen und der aufgeschäumte zellige thermoplastische Kunststoff Polystyrol ist.

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