DE1966466A1

DE1966466A1 - Verfahren zur herstellung eines gereckten kunststoff-folienmaterials und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE1966466A1
Application number: DE19691966466
Authority: DE
Inventors: Kastulus Utz
Original assignee: LISSMANN ALKOR WERK
Current assignee: LISSMANN ALKOR WERK
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1973-01-11
Also published as: DE1966466C3; DE1966466B2

Description

Verfahren zur Herstellung eines gereckten Kunststoff-Folienmaterials und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines gereckten Kunststoff-Folienmaterials durch Vereinigen von Kunststoffschichten im Schmelzfluß mit unmittelbar anschließendem Recken, wobei mindestens drei Schichten aus thermoplastischem Kunststoff, nämlich eine mittlere Schicht mit höherer Schmelztemperatur und zwei äußere Schichten mit tieferer Schmelztemperatur aus einem einen Schlauch erzeugenden Düsenkopf in einen gemeinsamen Extrusionskanal eingeführt werden. Führt man dieses Verfahren derart durch, daß die vereinigten Schichten so lange durch eine Kühlstrecke des Extrusionskanals geführt werden, bis die höhere Schielztemperatur der mittleren Schicht, nicht aber die tiefere Schmelztemperatur der äußeren Schichten unterschritten ist und bis die als Gleitschichten an den Extrusionskanalwänden anliegenden, noch plastischen äußeren Schichten durch ihre Haftung an der bereits verfestigten Mittelschicht und ihre Reibung an den Extrusionskanalwänden einen, das unmittelbare Recken am Austritt des Extrusionskanals gestattenden Ausreißwiderstand erzeugen, so entsteht ein Folienschlauch, der eine besonders geeignete Grundlage für die Schaffung eines Verbundmaterials mit sich in verschiedenen Schichten kreuzenden Reckrichtungen bildet.
Ein derartiges Folienmaterial besitzt nach dem Recken eine in allen Richtungen größere Festigkeit als man sie erhält, wenn eine von der Materialstärke her gleiche Folie in ihrer einzigen Schicht in zwei zueinander senkrechten Richtungen gereckt wird.
Die Aufgabe, ein derartig gerecktes Verbundfolienmaterial zu schaffen, wird im Anschluß an das eingangs erwähnte Verfahren zur Herstellung der Verbundfolie gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Düsenkopf und eine das Abziehen des Folienschlauches bewirkende Einrichtung relativ zueinander in oszillierende Bewegung versetzt und dann die übereinander liegenden Schlauchteile vereinigt werden.
Zum Ausgleich von Dickenabweichungen von extrudierten Einfachfolien sind Folienblasanlagen bekannt (Zeitschrift Neu Verpackung 1969, Heft 3, Seite 302), bei denen der Extruder oder die Aufwickelstation in reversierende Drehung versetzt werden, damit die dickeren und dünneren Folienteile über einen größeren Bereich der Folienrolle verteilt werden.
Im Gegensatz hierzu wird bei dem Verfahren nach#der Erfindung eine verschieden gerichtete Reckung in verschiedenen Schichten der Verbundfolie erreicht, so daß der sog. Sperrholzeffekt erzielt wird.
Sorgt man durch die Wahl der Geschwindigkeit der oszillierenden Bewegung dafür, daß bei entsprechender Abzugsgeschwindigkeit der Verbundfolie, die Reckrichtung unter einem Winkel von 450 zur Schlauchachse verläuft, so schließen die Reckrichtungen in den durch das Flachlegen des Schlauches übereinander liegenden Mittelschichten einen Winkel von 900 miteinander ein. Die Vereinigung der Schichten kann durch Thermoplastifizieren der aneinander liegenden Teile der innersten Schicht geschehen, die voraussetzungsgemäß aus einem Material mit tieferer Schmelztemperatur besteht.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist eine Einrichtung geeignet, bei der in Weiterbildung der Erfindung der zur Erzeugung des Verbundfolienschlauches dienende Düsenkopf und die das Abziehen des Kunststoffmaterials bewirkende Einrichtung relativ zueinander drehbar sind und durch einen Antrieb in oszillierende Drehbewegung zueinander versetzt Werden.
Vorteilhaft wird dann der flachgelegte Schlauch durch Abquetschwalzenpaare geführt, die beheizbar sind und eine Temperatur haben die unter dem Schmelzpunkt der höherschmelzenden Schicht liegt, jedoch über dem Schmelzpunkt der niedriger schmelzenden Schichten. Auf diese Weise werden die aneinander liegenden Schichten des in jedem der aneinander liegenden Schlauchteile dreischichtigen Kunststoffschlauches miteinander zu einer sechsschichtigen Folienbahn versiegelt, die vor dem Aufrollen nur noch gekühlt werden muß.
Die beilSegenden Figuren erläutern die Erfindung. Es stellen dar: Fig, 1 einen Schnitt durch einen Ringdüsenkopf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine Gesamtanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vertahren^.
In Fig. 1 ist ein Ringdüsenkopf mit 10 bezeichnet. Innerhalb des Ringdüsenkopfes 10 sind drei konzentrische Ringkanäle 12, 14, 16 angeordnet. Der Ringkanal 12 ist über eine Anschlußleitung 18 an eine Schneckenpresse 20 angeschlossen, welche Polyäthylen verarbeitet; der Ringkanal 14 ist über eine Anschlußleitung 22 an eine Schneckenpresse 24 angeschlossen, welche Polyamid verarbeitet und der Ringkanal 16 schließlich ist über eine Anschlußleitung 26 an eine Schneckenpresse 28 angeschlossen, welche Polyäthylen verarbeitet. Bei 30 münden die drei Ringkanäle 12, 14, 16 in eine Austrittsringdüse 32.
An dem Ringdüsenkopf 10 ist ein Kopffortsatz 34 befestigt; dieser Kopffortsatz liegt über eine Isolierschicht 36 an dem Stirnende des Ringdüsenkopfes 10 an. Innerhalb des Kopffortsatzes 34 ist ein Kühlkanal 38 ausgebildet, der sich an die Austrittsdüse 32 des Ringdüsenkopfes 10 anschließt. Der Kühlkanal 38 ist durch Kühlmittelkanäle 40, 42, 44 gekühlt. Der Kühlmittelkanal 40 kühlt den Kühikanal 38 von der Innenseite, während ihn die Kühlmittelkanäle 42, 44 von der Außenseite her kühlen. Der Kühlmittelkanal 42 ist über Kühlmittelversorgungsleitungen 46, 48 an eine nicht eingezeichnete Kühlmittelversorgung angeschlossen. Der Kühlmittelkanal 44 ist über Versorgungsleitungen 50, 52 angeschlossen, der Kühlmittelkanal 40 schließlich ist über Versorgungsleitungen 54, 56 an seine Kühimittelversorgung angeschlossen; die Versorgungsleitungen 54, 56 sind durch den Kern des Ringdüsenkopfes 10 hindurch geführt. Durch unterschiedliche Temperatureinstellung der Kühlmittel in den Kühlmittelkanälen 42 und 44 kann ein gewünschter Temperaturgradient in dem Kopffortsatz aufrechterhalten werden.
In der Fig. 2 erkennt man den Ringdüsenkopf 10 und die Schneckenpresse 24, 28 wieder. Ebenso erkennt man den Kopffortsatz 34. Der aus dem Kopffortsatz 34 austretende Verbundfolienschlauch 58 wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich, von einer nicht eingezeichneten Druckmittelversorgung her aufgeblasen und durch ein Abzugswalzenpaar 60 abgezogen. Durch Führungswalzen 62 wird der Schlauch flach-gelegt und dem Walzenpaar 60 zugeführt. Die Abzugseinrichtung 60, 62 ist gegenüber dem Ringdüsenkopf 10 drehbar gelagert.
Beim Austritt aus dem Kopffortsatz 34 ist die mittlere Schicht 15 des Verbundfolienschlauches, d. h. die Polyamidschicht, bereits auf eine Temperatur unter ihrer Schmelztemperatur abgekühlt und erstarrt, während die beiden anderen Schichten 13 und 17, d. h. die Polyäthylenschichten, noch eine Temperatur oberhalb ihrer Schmelztemperatur haben und plastifiziert sind. Die noch thermoplastifizierten Polyäthylenschichten 13 und 17 wirken als Gleitmittel für die Polyamidschicht. Die Reibung an den Wänden des Kühlkanals 38 ist aber immerhin so groß, daß der Reibungswiderstand des Verbundschlauches gegen Ausziehen aus dem Kühlmittelkanal unter Abreißen des entstehenden Schlauches ausreicht, um zwischen dem Ausgang des Kühlkanals 40 einerseits unddem Abzugsrollenpaar 60 andererseits eine der Reckung der Polyamidschicht dienende Zugkraft aufrechterhalten zu können; diese Zugkraft wird durch Voreilung der Rollen 60 gegenüber derjenigen Geschwindigkeit erzeugt, welche der Verbundschlauch 58 bei freiem Austritt aus dem Ringdüsenkopf hätte. Durch das Aufblasen des Verbundschlauches 58 wird dieser auch in Umfangsrichtung gereckt.
Beispiel 1: über die Schneckenpressen 20, 28 wird dem Ringdüsenkopf 10 ein Polyäthylen mit einem Schmelzindex (gemessen bei 1900C und 2 kg Belastung) zwischen 5 und 6 und einer Dichte von 0.920 bis 0.922 bei einer Temperatur von 230 bis 2400C zugeführt. über die Schneckenpresse 24 wird dem Ringdüsenkopf 10 ein 6-Polyamid (Polycaprolactam), wie es unter den Handelbezeichnungen Ultramid B 4 oder Durethan BK 40 F vertrieben wird, zugeführt. Die Temperatur des Ringdüsenkopfes 10 wird auf 230 bis 2400C gehalten. Der Kopffortsatz 34 wird mit einer Kühlflüssigkeit gespült. Durch den Kühlmittelkanal 40 wird eine Kühlflüssigkeit von ca. 115° C geführt, durch den Kühlmittelkanal 40 eine Kühlflüssigkeit von 1800C und durch den Kühlmittelkanal 42 eine Kühlflüssigkeit von 1600C.
Beim Austritt der vereinigten Schichten aus dem Kühlkanal 40 sind diese auf 180 bis 1900 abgekühlt. Diese Temperatur liegt ca. 20 bis 300C unterhalb der Schmelztemperatur des Polyamids und 60 bis 700C über der Schmelztemperatur des Polyäthylens.
Die Abzugseinrichtung 60, 62 wurde gegenüber dem Ringdüsenkopf 10 in oszillierende Drehung um die gemeinsame Achse versetzt. Die Temperatur der Polyäthylenschichten wurde so eingestellt, daß die äußere Polyäthylenschicht beim Durchlaufen durch die Abzugswalzen 60 erstarrt war, die innere Polyäthylenschicht aber noch thermoplastifiziert war, so daß die übereinander liegenden Schlauchteile zusammen kaschiert werden konnten.
Beispiel 2: über die Schneckenpressen 20, 28 wird Polyäthylen mit einem Schmelzindex, gemessen bei 1900C und 2kg Belastung, zwischen 5 und 6 und einer Dichte von 0,920 bis 0.922 bei einer Temperatur von 200au dem Ringdüsenkopf zugeführt. über die Schneckenpresse 24 wird dem Ringdüsenkopf ein Polypropylen mit einem Schmelzindex, gemessen bei 1900C und 2 kg Belastung von 0,2 und einer Dichte von 0,896 bei einer Temperatur von 2000C zugeführt (es handelt sich um ein Polypropylen, das unter der Handelsbezeichnung Novolen KR 1300 G erhältlich ist). Die-Temperatur der Kühl flüssigkeit in dem Kühlmittelkanal 40 beträgt 110°C, die Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem Kühlmittelkanal 44 1500C und die Kühlmitteltemperatur in dem Kühlmittelkanal 42 1400C. Im übrigen entspricht die Durchführung des Beispiels der Durchführung des Beispiels 1.
Beispiel 3: über die Schneckenpressen 20, 28 wird ein Terpolymerisat des Äthylens mit Acrylsäure und Acrylsäureester, wie es unter der Handelsbezeichnung Lupolen KR 1285 bei der BASF, Ludwigshafen, erhältlich ist, mit einem Schmelzindex, gemessen bei 1900C und 2 kg Belastung, zwischen 6 und 8 und einer Dichte von 0,926 bis 0,931 bei einer Temperatur von 220 - 2300C dem Ringdüsenkopf zugeführt. über die Schnekkenpresse 24 wird dem Ringdüsenkopf 10 ein 6-Polyamid <Polycaprolactam) wie in Beispiel 1 zugeführt. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1. Beim Austritt der vereinigten Schichten aus dem Kühlkanal 40 sind diese auf 180 - 190°C abgekühlt, Diese Temperatur liegt ca.
20 - 300 unterhalb der Schmelztemperatur des Polyamids und ca. 80 - 900C über der Schmelztemperatur des Terpolymerisats. Bei dieser Temperatur wird dann durch.
Zugeinwirkung längs etwa 1: 2,5 und quer durch Aufblasen bei ca. 1 kp/cm2 Druck ebenfalls etwa 1:2,5 verstreckt, wobei eine Verstreckung im Sinne der Definition des Kunststofflexikon, Carl Hanser Verlag, München, nur bei der Polyamidschicht erreicht wird, da die Terpolymerisatschichten sich noch in plastischem Zustand befinden.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines gereckten Kunststoff-Folienmaterials durch Vereinigen von Kunststoffschichten im Schmelzfluß mit unmittelbar anschließendem Recken, wobei mindestens drei Schichten aus thermoplastischem Kunststoff, nämlich eine mittlere Schicht mit höherer Schmelztemperatur und zwei äußere Schichten mit tieferer Schmelztemperatur aus einem einen Schlauch erzeugenden Düsenkopf in einen gemeinsamen Extrusionskanal eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die vereinigten Schichten so lange durch eine Kühlstrecke des Extrusionskanals geführt werden, bis die höhere Schmelztemperatur der mittleren Schicht, nicht aber die tiefere Schmelztemperatur der äußeren Schichten unterschritten ist und bis die als Gleitschichten an den Extrusionskanalwänden anliegenden, noch plastischen äußeren Schichten durch ihre Haftung an der bereits verfestigten Mittelschicht und ihre Reibung an den Extrusionskanalwänden einen das unmittelbare Recken am Austritt des Extrusionskanals gestattenden Ausreißwiderstand erzeugen, und daß der Düsenkopf und eine das Abziehen des Folienschlauches bewirkende Einrichtung relativ zueinander in oszillierende Drehbewegung um die gemeinsame Achse versetzt und dann die übereinander liegenden Schlauchteile vereinigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der oszillierenden Drehbewegung mit Bezug auf die Abzugsgeschwindigkeit derart gewählt ist, daß die Reckrichtungen in den übereinander liegenden Schichten einen Winkel, insbesondere einen solchen von 900 einschließen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigung der Schichten durch Thermoplastifizieren der aneinander liegenden Teile der innersten Schichten erfolgt.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung des Verbundfölienschlauches dienende Düsenkopf und die das Abziehen des Kunststoffmaterials bewirkende Einrichtung relativ zueinander drehbar ausgebildet und durch einen Antrieb in oszillierende Bewegung zueinander versetzbar sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flachgelegte Folienschlauch durch Abquetschwalzenpaare geführt ist, die beheizbar sind und eine Temperatur haben, die#unter dem Schmelzpunkt der höherschmelzenden Schicht, Jedoch über demjenigen der niedriger schmelzenden Schichten liegt.

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