DE19644112A1 - Siliconkautschuk-Gießfolien und Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elastische Gießfolien aus Zweikomponenten-Silicon­ kautschuk sowie ein kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung zu deren Herstellung.

Aufgrund der guten mechanischen, elektrischen, chemischen und thermischen Eigenschaften von Siliconkautschuk war es wünschenswert, diesen auch in Form dünner Folien zur Ver­ fügung zu haben. Nach den bisher für die Herstellung flächiger Gebilde aus diesem Material angewandten Methoden (z. B. Extrusion, Chill-Roll-Verfahren, Kalandrieren) war es nicht möglich, dünne Folien von beispielsweise 50 µm aus Zweikomponenten-Siliconkautschuk herzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, elastische Folien aus Zweikomponenten- Siliconkautschuk und ein entsprechendes Herstellungsverfahren bereitzustellen. Mit dem Begriff "elastisch" ist hier und im folgenden jeweils gummielastisches Verhalten gemeint. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gießfolie nach Patentanspruch 1 und das Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 4 sowie die Vorrichtung nach Patentanspruch 10 gelöst.

Die erfindungsgemäße Gießfolie hat vorzugsweise eine Dicke von 0,05 mm (50 µm) bis 2 mm. Besonders bevorzugt sind Folien einer Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm.

Als Zweikomponenten-Siliconkautschuk wird vorzugsweise ein additionsvernetzender Siliconkautschuk eingesetzt, wie er beispielsweise von der Firma Bayer AG unter der Bezeichnung Silopren® LSR in verschiedenen Typen angeboten wird.

Die erfindungsgemäße Gießfolie ist gummielastisch mit hoher Reißdehnung. Ohne Zusatz von Pigmenten oder Füllstoffen ist sie hochtransparent und je nach verwendetem Gießband glasklar und glänzend oder matt. Durch ihre Dauergebrauchstemperatur von beispielsweise 180°C eignet sie sich auch für den Einsatz bei hohen Temperaturen. Sie besitzt ausge­ zeichnete UV- und Witterungsstabilität, gutes dielektrisches Verhalten, sehr gutes Brand­ verhalten und ist physiologisch gut verträglich. Sie eignet sich beispielsweise als Elektro­ isolierfolie, zur Textilveredlung oder für medizinische Zwecke.

Durch entsprechende Zusätze und Füllstoffe können die Eigenschaften der Folie je nach gewünschtem Verwendungszweck modifiziert werden. So kann sie beispielsweise durch Zusatz von Pigmenten eingefärbt oder opak gemacht werden. Durch andere Zusätze wie beispielweise Glimmer kann die Coronafestigkeit oder die Durchschlagfestigkeit bei Hochspannungsanwendungen verbessert werden. Durch Zugabe von Füllstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann diese Eigenschaft auch bei der Folie erzielt werden. Elektrisch leitfähige Folien schließlich können bespielsweise durch Zusatz von Ruß erhalten werden.

Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gießfolien läuft dergestalt ab, daß die beiden flüssigen Komponenten des Siliconkautschuks zunächst in einer Mehrkompo­ nenten-Dosier- und Mischanlage im richtigen Verhältnis gründlich gemischt und gegebenen­ falls mit Additiven wie beispielsweise Farbpasten versetzt werden. Vorzugsweise werden Siliconkautschuk-Komponenten möglichst niedriger Viskosität eingesetzt, wie beispielsweise Siloren® LSR 2530. Das Mischungsverhältnis der Komponenten ist vom Siliconhersteller vorgegeben und beträgt meistens 1 : 1. Das flüssige Gemisch wird dann als gleichmäßige Schicht in der gewünschten Dicke kontinuierlich auf ein umlaufendes endloses Gießband aufgetragen. Auf diesem Gießband wird das Gemisch durch Erhitzen auf die Vulkanisations­ temperatur vulkanisiert, wobei die Vernetzung der Polymerketten erfolgt und das Material vom flüssigen in den elastischen Zustand übergeht. Anschließend wird die so gebildete Folie kontinuierlich vom Gießband abgezogen.

Die Vulkanisation wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 150 bis 230°C durchgeführt. Sie ist bei dieser Temperatur nach einigen Sekunden bis zu wenigen Minuten beendet, wobei die benötigte Zeit u. a. von der Schichtdicke abhängt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Gieß­ bandes wird vorteilhaft so gewählt, daß der Vorgang abgeschlossen ist, kurz bevor das Material mit dem Gießband die Abnahmestelle der Gießvorrichtung erreicht.

Da die Silicon-Gießfolie durch Adhäsion relativ fest am Gießband haftet, wird sie vorzugs­ weise vor dem Abziehen gekühlt und in einem definierten Abnahmewinkel vom Gießband abgezogen, um ein unerwünschtes Verstrecken der Folie zu vermeiden.

Das Abziehen erfolgt vorzugsweise mit einer definierten Kraft bzw. Zugspannung durch eine Abzugswalze oder ein entsprechendes Walzenpaar.

Der Abnahmewinkel, definiert als Winkel zwischen der Tangente an das Gießband im Abnahmepunkt und der abgezogenen Folie beträgt vorzugsweise 15° bis 45°. Nach dem Abziehen vom Gießband durchläuft die Folie vorzugsweise eine Temperung bei 180 bis 220°C. Durch diese Temperung werden Reste von flüchtigen Polymerbestandteilen aus dem Material ausgetrieben.

Die Zeichnung (Fig. 1) stellt beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Diese besteht aus einer Misch- und Dosiereinrichtung mit den beiden Vorratsbehältern 1, 2, den dazugehörigen Förder­ pumpen 3, 4, einer Dosiereinrichtung 5 für eine Farbpaste oder andere Zusätze, Zuführ­ leitungen 6, 7 zu einem Mischer 8 und einer Leitung 9 zur eigentlichen Gießeinrichtung. Letztere umfaßt den Gießer 10, das endlose Gießband 11, welches über die von einem regelbaren Antrieb 22 getriebenen Trommeln 12, 13 umläuft, Heizeinrichtungen 14, eine Kühleinrichtung 15, eine Abnahmevorrichtung 16 für die Folie 17 und ein Gehäuse 20. Weiter umfaßt die Vorrichtung einen Temperofen 18, eine Aufwickeleinrichtung 19 und eine Einrichtung 21 zur Zufuhr eines Trennpapiers.

Erfindungsgemäß umfaßt eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gießfolie wenigstens zwei Vorratsbehälter 1, 2 für die beiden Komponenten des Silicon­ kautschuks und regelbare Förderpumpen 3, 4, die die Komponenten im richtigen Mengen­ verhältnis fördern. Gegebenenfalls enthält die Vorrichtung noch eine oder mehrere Dosier­ einrichtungen 5 für Additive wie beispielsweise Farbpasten. Die beiden Förderpumpen sind über Leitungen 6, 7 mit einer Mischeinrichtung 8 verbunden, deren Ausgang über eine weitere Leitung 9 mit einem Gießer 10 verbunden ist. Der Gießer ist in geringem einstellbarem Abstand über einem endlosen Gießband 11 angeordnet, welches über wenigstens zwei Lager­ und/oder Umlenkwalzen oder -Trommeln 12, 13 mit geschwindigkeitsgeregeltem Antrieb 22 gespannt ist, und definiert zusammen mit diesem einen Gießspalt. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine oder mehrere Heizeinrichtung(en) 14 und gegebenenfalls eine oder mehrere Kühleinrichtung(en) 15. Sie enthält eine Folien-Abnahmevorrichtung 16 zum Abziehen der vulkanisierten Folie 17 und gegebenenfalls einen Temperofen 18 und/oder eine Aufwickel- oder Schneideeinrichtung 19 für die Folie.

Als Förderpumpen 3, 4 können beispielweise hydraulisch angetriebene Kolbenpumpen ein­ gesetzt werden. Auch andere Pumpentypen, die zur Förderung geringer Volumenströme mit konstanter Geschwindigkeit geeignet sind, wie beispielsweise Zahnradpumpen oder Schlauch­ pumpen, können verwendet werden. Zur Erzielung eines konstanten Mengenverhältnisses der beiden Komponenten, die gegebenenfalls unterschiedliche Viskositäten besitzen, werden die Förderpumpen vorteilhaft mechanisch oder elektronisch miteinander gekoppelt.

Als Mischer 8 kann ein dynamischer oder - vorzugsweise - ein statischer Mischer eingesetzt werden.

Der Gießer 10 kann sowohl geschlossen als Druckgießer, dem die flüssige Gießmischung durch eine geeignete Pumpe mit erhöhtem Druck zugeführt, als auch offen als sogenannter Abstreifgießer, der allein mit hydrostatischem Druck arbeitet, ausgebildet sein. In beiden Fällen wird der Druck vorteilhaft durch entsprechende Regelung der Pumpenleistung oder des Füllniveaus konstantgehalten. Die Foliendicke wird im wesentlichen von der Weite des Gieß­ spalts zwischen dem Gießer 10 und dem Gießband 11 bestimmt.

Als Gießband 11 wird vorzugsweise ein je nach gewünschter Oberflächenbeschaffenheit der Gießfolie poliertes oder mattiertes Metallband eingesetzt. Bei Verwendung eines polierten Gießbandes wird eine glasklare Folie mit zwei glänzenden Oberflächen erhalten, während ein mattiertes Gießband eine Folie mit einer matten und einer glänzenden Oberfläche liefert. Es ist aber auch möglich, für das Gießband andere Materialien einzusetzen, die ausreichende Wärme- und Dimensionsstabilität besitzen und deren Oberflächeneigenschaften ein problem­ loses Abziehen der Siliconfolie erlauben.

Die Heizeinrichtungen 14 führen die Wärme vorzugsweise als Strahlungs- und/oder Kon­ vektionswärme zu und sind beispielsweise als Infrarotstrahler ausgebildet. Es ist aber auch möglich, die Wärme beispielsweise über beheizte Walzen auf das Metallband zu übertragen oder dieses durch direkten Stromdurchgang oder induktiv zu erwärmen oder die Gieß­ mischung direkt, beispielsweise durch Mikrowellenenergie, zu erwärmen.

Zur Erhöhung der Festigkeit der Folie bei der Abnahme vom Gießband wird diese vorteilhaft nach der Vulkanisation gekühlt. Zu diesem Zweck kann die Gießvorrichtung mit einer oder mehreren Einrichtungen zur Kühlung 15 versehen sein. Diese können beispielsweise als kühlbare Walzen oder Trommeln ausgebildet sein, über welche das Gießband geführt wird, so daß die Kühlung indirekt erfolgt. Andererseits sind auch Einrichtungen zur direkten Kühlung der Folie möglich, beispielsweise in Form geeignet angeordneter Düsen zum Aufblasen von Kaltluft oder anderen Kühlmedien. Selbstverständlich ist auch eine Kom­ bination beider Maßnahmen möglich.

Die Siliconfolie zeigt ausgeprägte Adhäsion zum Gießband. Die Folien-Abnahmeeinrichtung 16 ist daher vorteilhaft so ausgebildet, daß kein übermäßiger Zug auf die Folie ausgeübt wird, welcher zu einer Verstreckung oder gar zum Reißen der Folie führen würde. Vorteilhaft besteht die Abnahmeeinrichtung aus einer Walze oder einem Walzenpaar, das eine kontrol­ lierte Zugspannung auf die Folie ausübt und vorzugsweise so angeordnet ist, daß sich ein Abnahmewinkel von 15° bis 45° ergibt.

Die gesamte Gieß- und Vulkanisiervorrichtung ist vorteilhaft von einem geschlossenen Gehäuse 20 mit Absaugeinrichtung umgeben, welches die Wärmeverluste verringert und eine Belastung der Produktionsräume durch etwa entweichende flüchtige Verbindungen verhindert.

Nach der Vulkanisation sind in der Folie noch geringe Mengen flüchtiger Polymerbestandteile vorhanden. Zu deren Entfernung enthält die erfindungsgemäße Produktionsvorrichtung vorteilhaft einen Temperofen 18. Dieser enthält ein System von Umlenkrollen, über welche die Folie läuft, so daß sich entsprechend der linearen Geschwindigkeit der Folie und der zurückzulegenden Wegstrecke die gewünschte Verweilzeit ergibt.

Für die fertige Folie ist vorteilhaft eine Aufwickeleinrichtung 19 vorhanden, damit sie in Rollenform gelagert und transportiert werden kann. Vorzugsweise enthält die Aufwickel­ einrichtung eine Zufuhr 21 für ein Trennpapier oder eine Trennfolie, die zusammen mit der Siliconfolie aufgewickelt wird und ein Verkleben der einzelnen Lagen verhindert. Alternativ kann statt der Aufwickeleinrichtung auch eine Schneide- und Stapeleinrichtung vorgesehen werden, um die Folie als Bogenstapel abzulegen. Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Beispiele

Es wurden glasklare Folien aus Silopren® LSR 2530 (Bayer AG) mit einer Dicke von ca. 160 µm hergestellt. Die verwendete Vorrichtung enthielt ein Gießband von 9 m Länge und 32 cm Breite, einen hydrostatischen Gießer und Infrarotstrahler als Heizeinrichtungen. Die Umlaufgeschwindigkeit des Bandes betrug ca. 0,5 in/min. Ein Teil der Proben wurde bei 200°C getempert. Die Eigenschaften der Proben (Dicke, Reißfestigkeit, Reißdehnung, Elastizitätsmodul und elektr. Durchschlagsfestigkeit) sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. Es zeigt sich, daß durch die Temperung insbesondere Elastizitätsmodul und Durchschlagfestigkeit ansteigen.

Tabelle 1

Claims (10)

1. Elastische Gießfolie aus Zweikomponenten-Siliconkautschuk.

2. Folie nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dicke von 0,05 bis 2 mm.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen Zusatz zur Farbgebung, Verbesserung der Hochspannungsfestigkeit, Erhöhung der Wärmeleit­ fähigkeit und/oder Herstellung einer elektrischen Leitfähigkeit enthält.

4. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gießfolie aus Zweikomponenten- Siliconkautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Mehrkomponenten-Dosier und Mischanlage eine im wesentlichen homogene Mischung aus den beiden flüssigen Komponenten des Siliconkautschuks und gegebenenfalls Additiven hergestellt, als Schicht kontinuierlich auf ein umlaufendes endloses Gießband aufgetragen, auf dem Gießband durch Erhitzen auf die Vulkanisationstemperatur vulkanisiert und als Folie kontinuierlich von dem Gießband abgezogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vulkanisation bei 150 bis 230°C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie vor dem Abziehen vom Gießband abgekühlt und in einem definierten Abnahmewinkel vom Gießband abgezogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnahmewinkel 15° bis 45° beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie nach dem Abziehen vom Gießband zur Entfernung flüchtiger Bestandteile einer Temperung bei 180 bis 220°C unterzogen wird.

9. Gießfolie aus Zweikomponenten-Siliconkautschuk, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Ansprüchen 4 bis 8.

10. Vorrichtung, insbesondere zur Herstellung von Gießfolie aus Zweikomponenten- Siliconkautschuk, umfassend Vorratsbehälter (1, 2) und regelbare Förderpumpen (3, 4) für die beiden Komponenten, gegebenenfalls eine oder mehrere Additiv-Dosierein­ richtungen (5), Mischeinrichtung (8), Gießer (10), endloses Gießband (11) mit wenigstens zwei Lager- und/oder Umlenkwalzen oder -Trommeln (12, 13) und geschwindigkeitsgeregeltem Antrieb (22), Heizeinrichtung(en) (14) und gegebenenfalls Kühleinrichtung(en) (15), sowie Folien-Abnahmeeinrichtung (16) und gegebenenfalls Temperofen (18) und/oder Aufwickel- oder Schneideeinrichtung (19) für die Folie (17).