DE19810680A1 - Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Folienbahn - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Folienbahn (10) durch flächiges Zusammenfügen mindestens zweier bahnförmiger Einzelfolien (1, 2) erfährt mindestens eine (1) auf der Fügeseite (1') eine flächige oder mustermäßige Einwirkung eines Atmosphären-Plasmas und erfolgt die Zusammenfügung klebstofffrei nur durch kurzzeitig danach erfolgendes Hindurchleiten der aufeinanderliegenden Einzelfolien (1, 2) durch einen Walzspalt (6).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Folienbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine mehrschichtige Folien­ bahn, die nach dem Verfahren hergestellt sein kann, und eine Anlage zur Herstellung der Folienbahn.

Der Oberbegriff des Anspruchs 1 geht von dem bekann­ ten Verfahren des Laminierens oder Kaschierens von Folien aus, bei welchem zwei einzelne Folien unter Zuhilfenahme eines flächig verteilten Klebstoffs zusammengefügt werden, meist durch Hindurchleiten durch einen Walzspalt.

Als Klebstoff in diesem Sinne soll jeder zusätzlich zu den beiden Folien eingesetzte Stoff verstanden werden, der dazu Anlaß sein kann, daß zwischen den beiden einzel­ nen Folien eine feste Verbindung entsteht, die Kräfte zu übertragen vermag. Als "Klebstoffe" in diesem Sinne sollen also die verschiedensten, die vorgenannte Funktion auf­ weisende Stoffe verstanden sein, ob sie nun Klebstoffe, Kleber, Leime, Bindemittel oder ähnlich heißen oder sogar nur Lösungsmittel sind, die eine der beiden zusammenzufü­ genden Einzelfolien oberflächlich anlösen und dadurch dort eine Klebefähigkeit erzeugen.

Die "Behandlung" kann auf der Fügeseite einer oder beider zusammenzufügenden Einzelfolien stattfinden.

Als Folien kommen dünne Flächengebilde aller Art in Betracht, also z. B. Kunststoffolien, Metallfolien, Papier, Vliese, Gewebe und Gewirke. Normalerweise werden Folien unterschiedlicher Art zusammengefügt werden, also z. B. eine Kunststoffolie auf eine Metallfolie kaschiert werden, wobei aber auch der Fall unterschiedlicher Folien dersel­ ben Art, also z. B. einer Aluminiumfolie und einer Kupf­ erfolie oder zweier unterschiedlicher Kunststoffolien, nicht ausgeschlossen ist.

Bei dem gattungsgemäßen Verfahren des Standes der Technik bestand die "Behandlung" zur Förderung des Zusam­ menhaftens in der Aufbringung des Klebstoffs. In manchen Fällen wurde auch noch mindestens eine der Fügeflächen der Einzelfolien durch eine Vorbehandlung im Wege einer elek­ trischen Entladung, nämlich eine sogenannte Korona-Behand­ lung, für die Verklebung präpariert. Durch die Korona-Be­ handlung werden die Polarität der Oberfläche und die Be­ netzbarkeit und chemische Affinität wesentlich verbessert (s. Joachim Nentwich "Lexikon der Folientechnik" (1991), Seiten 80 bis 82, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim). In jedem Fall ist aber der Klebstoff vorhanden, der ein sehr unerwünschter Zusatzstoff ist, nicht allein, weil er durch seine Materialkosten und seine Aufbringung Zusatzkosten verursacht, sondern auch deshalb, weil er in vielen Fällen ein erhebliches Umweltproblem darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Her­ stellung von mehrschichtigen Folienbahnen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Ein "Atmosphären-Plasma" ist ein solches, welches nicht in einem evakuierten Raumbereich entsteht und zur Einwirkung gebracht wird, sondern bei welchem in einer in bestimmter Weise ausgebildeten Düse eine Entladung gezün­ det und ein Strahl eines Arbeitsgases an der Entladung entlanggeführt wird, welches als Plasma aus der Düse aus­ tritt und auf das zu bearbeitende Substrat auftritt. Das ganze findet, wie der Name sagt, in der Atmosphäre statt, so daß der erhebliche Aufwand zur Durchführung der Behand­ lung in einem evakuierten Raumbereich entfällt.

Ein Beispiel für die Erzeugung eines Atmosphären- Plasmas geht aus der EP 761 415 A2 hervor. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Art der Erzeugung eines Atmosphären-Plasmas beschränkt.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn zusammenzufügende Folien kurz vor der Zusammenfügung in einem Walzspalt auf der Fügeseite einem derartigen Atmosphären-Plasma ausge­ setzt werden, sich nach dem Passieren des Walzspalts eine derartige Haftung der Einzelfolien aneinander ergibt, daß sie nicht mehr ohne Zerstörung trennbar sind.

Die Behandlung mit dem Atmosphären-Plasma kann "flä­ chig" erfolgen, d. h. auf der ganzen Oberfläche gleichmä­ ßig. Sie kann aber auch "mustermäßig" vorgenommen werden, d. h. nur in bestimmten Oberflächenbereichen wie Streifen oder Punkten, so daß die bahnförmigen Einzelfolien nur stellenweise geheftet sind, was für viele Einsatzfälle der mehrschichtigen Folie ausreichen kann und durch entspre­ chendes Ein- und Ausschalten des Plasmas oder durch teil­ weises Abfangen desselben mittels einer Blenden- oder Schablonenanordnung realisiert werden kann. Innerhalb der Oberflächenbereiche kann die Einwirkung wieder gleichmäßig sein.

Mit Polyethylen (PE) und Kupfer (Cu) durchgeführte Versuche zeigen, daß unabhängig von den jeweiligen kon­ kreten Meßbedingungen sich nach der Behandlung mit einem Atmosphären-Plasma zwischen dem PE und der Cu-Oberfläche stabile Wechselwirkungen ergeben, die eine hohe Haftung bewirken, ohne daß irgendein Zusatzstoff wie ein Klebstoff oder dergleichen eingesetzt wird. Die besondere Bedeutung der chemisch physikalischen Wechselwirkungen für die Haf­ tung wird auch dadurch unterstrichen, daß die Höhe der Haftung sehr stark von der Zeit zwischen der Verbindung und dem Versuch abhängt. Der Zeiteinfluß und damit die Kinetik der chemisch physikalischen Wechselwirkungen äu­ ßert sich unter anderem in einem geringfügig veränderten Fließverhalten des PE. Insbesondere aber steigt die maxi­ male Kraft, die nach Abschluß Fließprozesses im Zugversuch als "Bruchkraft" gemessen wird, mit zunehmender Zwischen­ lagerzeit stetig an. Ausgeprägter ist der Zeiteinfluß bei der Auswertung der Bruchflächen zu beobachten, so sind auf den Cu-Proben keine PE-Reste festzustellen, wenn die Pro­ ben nach 30 Minuten Zwischenlagerzeit im abgekühlten Zu­ stand geprüft werden. Dagegen sind nach 90 Minuten deut­ lich PE-Reste festzustellen, und nach 18 h kommt es prak­ tisch zu einem vollständigen Kohäsions-Bruch im PE. Ein deutlicher Einfluß der Metallart auf die Haftung des PE konnte nicht festgestellt werden.

Es kann gemäß Anspruch 2 vorteilhaft sein, die der Einwirkung des Atmosphären-Plasmas ausgesetzte Einzelfolie vor der Einwirkung auf eine erhöhte Temperatur unter 100°C zu erwärmen.

Ferner kann mindestens eine der den Walzspalt bilden­ den Walzen beheizt sein (Anspruch 3).

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Anspruch 4 wird das Atmosphären-Plasma in einzelnen rohrförmigen Düsen erzeugt und sind mehrere derartige Düsen in einer quer über die Folienbahn sich erstreckenden Zone derart zueinander ver­ setzt angeordnet, daß die Folienbahn in ihrer ganzen Brei­ te von dem aus den Düsen austretenden Plasma getroffen wird.

Die Erfindung verwirklicht sich jedoch auch in einem gegenständlichen Aspekt gemäß Anspruch 5, d. h. in einer mehrschichtigen Folienbahn, die aus mindestens zwei kleb­ stofffrei flächig zusammengefügten bahnförmige Einzelfolien besteht, von denen mindestens eine auf der Fügeseite die Einwirkung eines Atmosphären-Plasmas erfahren hat.

Die Erfindung verwirklicht sich schließlich auch einer Anlage zur Herstellung einer mehrschichtigen Folien­ bahn gemäß Anspruch 6.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Anlage zur Herstellung einer mehrschichtigen Folienbahn;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Anlage gemäß Fig. 1 von oben, teilweise im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Anlage dient zum Zusammenfügen einer ersten bahnförmigen Einzel­ folie 1, beispielsweise aus PE, mit einer zweiten bahnför­ migen Einzelfolie 2, beispielsweise aus Aluminium. Die Einzelfolie 1 läuft im Sinne des Pfeiles 3 etwa horizontal vor, die Einzelfolie 2 läuft im Sinne des Pfeiles 4 von oben zu und passiert eine Umlenkrolle 5, um dann in dem Walzspalt 6 zwischen zwei Walzen 8, 9 mit der Einzelfolie 1 unter Druck und gegebenenfalls Wärme (durch Beheizung einer oder beider Walzen 8, 9) zu einer zweischichtigen Folienbahn 10 zusammengefügt zu werden.

Die jeweilige Fügeseite ist die in Fig. 1 obere Seite 1' der Einzelfolie 1 und die in Fig. 1 untere Seite 2' der Einzelfolie 2.

Die Fügeseite 1' der Einzelfolie 1 erfährt vor dem Zusammenfügen mit der Einzelfolie 2 eine Behandlung mit einem Atmosphären-Plasma. Hierzu dient eine als Ganzes mit 20 bezeichnete Anordnung von über die Warenbahnbreite dicht aneinander und versetzt zueinander angeordneten Plasmadüsen 11, 12, die nach unten Plasmastrahlen 13 aus­ senden, die in einer Zone 14 auf die Oberseite 1' der Einzelfolie 1 auftreffen. Die Plasmadüsen 11, 12 sind der­ art gegeneinander versetzt, daß die in Fig. 2 durch Kreise 13' angedeuteten Auftreffzonen der einzelnen Düsen ein­ ander überlappen, so daß die Oberseite 1' auf ihrer ganzen Breite von auftreffenden Plasmastrahlen 13 erfaßt wird, wie es in Fig. 2 durch die Punkte 15 angedeutet sein soll. Es ist dies also der Fall der "flächigen" Einwirkung; die "mustermäßige" Einwirkung, bei der nicht die gesamte Ober­ fläche bestrahlt wird, ist nicht dargestellt.

Die Einzelfolie 1' kann vor der Einwirkung der Plas­ mastrahlen 13 angewärmt werden, wozu der in Fig. 1 strich­ punktiert angedeutete Wärmestrahler 7 vorgesehen sein kann.

Die Einzelfolie 2 erfährt in dem Ausführungsbeispiel keine Behandlung mit einem Atmosphären-Plasma, sondern läuft unbehandelt auf die der Einwirkung des Atmosphären- Plasmas ausgesetzte Oberseite 1' der Einzelfolie 1 auf und wird mit dieser in dem Walzspalt 6 zu der zweischichtigen Folie 10 zusammengefügt, in der die Einzelfolien 1, 2 mit erheblicher Haftung aneinander festgelegt sind. Je nach Art der Einzelfolien 1, 2 kann aber auch die Einzelfolie 2 auf der Fügeseite 2' einer flächigen Behandlung mit einem Atmosphären-Plasma ausgesetzt werden. Auch kann mindestens eine der Walzen 8, 9 beheizt sein, um die Fügung zu unter­ stützen.

Es können auch mehr als zwei Einzelfolien zusammen­ gefügt werden. Dabei wird das dargestellte Zusammenfü­ gungsprinzip wiederholt, wobei die zweischichtige Folie 10 bei der nächsten Fügung als Einzelfolie fungiert.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Folienbahn (10) durch flächiges Zusammenfügen mindestens zweier bahnförmiger Einzelfolien (1, 2), von denen minde­ stens eine (1) auf der Fügeseite (1') eine Behandlung zur Förderung des Zusammenhaftens erfahren hat, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Behandlung eine flächige oder mu­ stermäßige Einwirkung mittels eines Atmosphären-Plasmas ist und die Zusammenfügung klebstofffrei nur durch kurzzei­ tig danach erfolgendes Hindurchleiten der aufeinanderlie­ genden Einzelfolien (1, 2) durch einen Walzspalt (6) er­ folgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Einwirkung des Atmosphären-Plasmas ausgesetzte Einzelfolie (1) bei der Einwirkung auf eine erhöhte Tempe­ ratur unter 100°C erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine der den Walzspalt (6) bil­ denden Walzen (8, 9) beheizt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Atmosphären-Plasma in ein­ zelnen rohrförmigen Düsen (11, 12) erzeugt wird und mehrere Düsen (11, 12) in einer quer über die Einzelfolie (1) sich erstreckenden Zone (14) derart zueinander versetzt ange­ ordnet sind, daß die Einzelfolie (1) in ihrer ganzen Brei­ te von dem aus den Düsen (11, 12) austretenden Plasma ge­ troffen wird.

5. Mehrschichtige Folienbahn (10), die aus mindestens zwei klebstoffreien flächig zusammengefügten bahnförmigen Einzelfolien (1, 2) besteht, von denen mindestens eine auf der Fügeseite (1') die Einwirkung eines Atmosphären-Plas­ mas erfahren hat.

6. Anlage zur Herstellung einer mehrschichtigen Fo­ lienbahn (10) durch flächiges Zusammenfügen mindestens zweier bahnförmiger Einzelfolien (1, 2) in einem Walzspalt (6), dadurch gekennzeichnet, daß dem Walzspalt (6) eine Atmosphären-Plasma-Düsenanordnung (20) vorgeschaltet ist, mittels derer die Fügeseite (1') mindestens einer der zusammenzufügenden Einzelfolien (1, 2) über ihre ganze Breite der Einwirkung eines Atmosphären-Plasmas aussetzbar ist.