DE2035578B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer einen Farbstreifen mit unterschiedlicher Farbintensität aufweisenden Folie - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer einen Farbstreifen mit unterschiedlicher Farbintensität aufweisenden Folie

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer einen Farbstreifen mit unterschiedlicher Farbintensität aufweisenden Folie, bei dem ein Hauptstrom eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs nach Ausbreiten in Querrichtung zur Folienförderrichtung durch eine Breitschlitzdüse gepreßt und in diesen Hauptstrom vor dem Austritt aus der Düse ein Strom gefärbten Kunststoffs eingespritzt wird.
Derartige Folien werden z. B. als Zwischenschicht zwischen beschichtetem Sicherheitsglas verwendet, das unter anderem aus zwei gegenüberliegenden Glasplatten und der dazwischenliegenden Folie besteht und zur Herstellung von Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen, Flugzeugen oder von Fensterscheiben für Gebäude verwendet wird Per Folie kommt dabei unter anderem die Aufgabe zu, den Lichtdurchtritt einzudämmen und einen Blendschutz zu liefern, wobei es zwecks mäßig ist, daß zwischen einem gefärbten und einem nichtgefärbten Teil ein kontinuierlicher Farbübergang erhalten wird, so daß sich die Einfärbung gleichmäßig reduzieren läßt
Es ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art
ίο bekannt, bei dem dem Hauptstrom ein Strom gefärbten Kunststoffs über eine Reihe von öffnungen zugeführt wird, die innerhalb der Schlitzdüse quer zur i-örderrichtung angeordnet sind. Die durch jede Öffnung hindurchtretende Menge des gefärbten Kunststoffs kann jeweils gesondert durch Ventile gesteuert werden. Da in der Schlitzdüse die Stromlinien zueinander parallel in Forderrichtung verlaufen, entsteht hinter jeder dieser Öffnungen in der Folie ein scharfkantiger Farbstreifen, dessen Intensität von der Men^e des durch die öffnung zugeführten gefärbten Kunststoffs abhängt Eine quer zur Förderrichtung auftretende intensitätsänderung eines Farbstreifens einer nach diesem Verfahren hergestellten Folie kann daher nur in Abstufungen erfolgen, wobei die Gefahr besteht, daß sich zwei benachbarte Einzelstreifen überlappen und einen Zwischenstreifen ergeben, dessen Farbintensität höher als die der benachbarten Bereiche ist. Andererseits ist es auch möglich, daß zwei Einzelstreifen nicht unmittelbar aneinander angrenzen, so daß zwischen ihnen ein nichtge-
jo färbter Zwischenstreifen entsteht.
Abgesehen davon, daß es mit diesem Verfahren nicht möglich ist, eine Folie mit einem Farbstreifen herzustellen, dessen Farbintensität sich quer zur Förderrichtung kontinuierlich ändert, erfordert dieses Verfahren auch einen hohen apparativen Aufwand. Es muß nicht nur für jede Öffnung ein Ventil vorgesehen werden, sondern es müssen auch entsprechende Vorrichtungen zum Steuern dieser Ventile vorgesehen sein, die wegen der durchaus möglichen Parameteränderungen (Druck, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit) kompliziert und aufwendig sein müssen, um eine gewünschte Farbabstufung innerhalb vernünftiger Toleranzen zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der ein-
gangs beschriebenen Gattung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, durch das auf einfache Weise und mit geringem apparativem Aufwand eine kontinuierliche Farbintensitätsänderung des Farbstreifens erreicht werden kann.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Strom gefärbten Kunststoffs zu dem Zeitpunkt eingespritzt wird, bei dem sich der Hauptstrom noch in Querrichtung ausbreitet. Bei dieser Verfahrensweise wird der Effekt genutzt, daß sich die Stromlinien des Hauptstroms in dem zwischen der Schlitzdüse und einer vom Extruder kommenden Zuleitung befindlichen Verteiler auf die Schlitzdüse hin ausbreiten. Es treten also Bewegungskomponenten des Hauptstroms quer zur Folienförderrichtung auf. Daher wird der zugeführte gefärbte Kunststoff entsprechend dem Verlauf der Stromlinien quer zur Folienförderrichtung verteilt, wodurch eine Farbintensität erreicht wird, die in dem Bereich, der mit der Einspritzöffnung für den gefärbten Kunststoff fluchtet, am stärksten ist und nach außen zu unkennbarem Grenzübergang abnimmt. Die Farbintensität und der Farbübergang kann durch Steuerung der Menge des zugeführten gefärbten Kunststoffs und dessen Farbintensität gesteuert werden, was durch ein einziges
Ventil möglich ist
For die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, bei der ein mittels einer Zuleitung von einem Extruder kommender Heuptstrom eines geschmolzenen, thermoplastischen s Kunststoffs über einen im Querschnitt größeren Verteiler einer Breitschlitzdüse zugeführt und dem Hauptstrom vor der Breitschlitzdüse ein Strom eines gefärbten thermoplastischen Kunststoffs mittels mindestens einer Eintrittsöffnung zugeführt wird, und die dadurch to gekennzeichnet ist, daß eine Einspritzöffnung in dem Teil des Verteilers angeordnet ist, wo sich der Hauptstrom noch quer zur Folienförderrichtung aurbreitet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert
ρ j g, 1 ist eine schaubtldüche Darstellung einer Breitschlitzdüse bei einer Vorrichtung;
F i g. 2 ist eine Schnittansicht einer gegenüber derjenigen nach F i g. 1 abgewandelten Breitschlitzdüse;
F i g, 3 zeigt einen Querschnitt durch die Breitschlitzdüse nach F i g. 2 entlang der Linie 1!MII in F i g. 2;
F i g. 4 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Breitschlitzdüse;
F i g. 5 zeigt einen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig-4;
F i g. 6 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Breitschlitzdüse;
F i g. 7 ist eine Schnittansicht längs der Linie VII-VIl inFig.6;
F i g- 8 zeigt Schnitte in Richtung der Breite von drei jeweils nach dem Verfahren hergestellten Folien A, B und C mit jeweils einem Farbstreifen.
Jn F i g. 1 ist eine flache, T-förmige Breitschlitzdüse 1 an eine Extrusionsöffnung eines nicht abgebildeten Extruders angeschlossen und mit einer Kunststoffzuleitung 2 zur Zufuhr eines Hauptstromes 9 eines geschmolzenen, thermoplastischen Kunststoffs zu der Breitschlitzdüse 1, einem Verteiler 3, einem zum Durchleiten des Hauptstromes 9 aus dem geschmolzenen Kunststoff dienenden und in den Verteiler 3 geöffneten Ausflußkanal 4, einer auf den Verteiler 3 folgenden, parallelen, formgebenden Innenfläche 3, einer Düsenaustrittsöffnung 6 und einer Einspritzöffnung 7 für einen Strom 10 aus einem gefärbten, geschmolzenen, thermoplastischen Kunststoff versehen. Die Einspritzöffnung 7 ist in den Verteiler 3 geöffnet und an ein Einspritzrohr 8 für den gefärbten Kunststoff angeschlossen. Letzteres ist mit einer Zufuhreinrichtung für den Strom 10 aus dem gefärbten Kunststoff, z. B. mit einem nicht abgebildeten Extruder oder einer nicht abgebildeten Pumpe, verbunden.
Es wurde gefunden, daß sich eine Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem gutem Farbgradienten herstellen läßt, wenn man mindestens eine Einspritzöffnuvig 7 für den Strom 10 aus einem gefärbten Kunststoff in dem Verteiler 3 anordnet und einen Strom 10 eines gefärbten Kunststoffs unter Druck auf einen Hauptstrom 9 aus einem Kunststoff, welcher in dem Verteiler 3 sowohl in der Extrusionsrichtung als auch in Richtung der Breite der zu extrudierenden Folie fließt, spritzt oder drückt. Die Fließwirkung des Hauptstromes 9 des Kunststoffs in dem Verteiler führt zu einer schrittweisen und gleichmäßigen Ausbleichung der Farbe. 6s
Der Haupistrom 9 des mittels eines Extruders <;xtrudierten Kunststoff wird der Breitschlitzdüse 1 zugeführt und in den Verteiler 3 eingefüllt. Andererseits wird ein Strom 10 aus einem gefärbten Kunststoff mit Hilfe einer nicht dargestellton Vorrichtung durch das Einspritzrohr 8 unter Druck zugeführt und in den im Verteiler 3 befindlichen Hauptstrom 1t aus mindestens einer Einspritzöffnung 7 eingespritzt. Der Kunststoff wird hierauf mit Hilfe der parallelen, formgebenden Innenfläche 5 gleichgerichtet und durch die Däsenaus· trittsöffnung 6 zu einer aus einem thermoplastischen Kunststoff 13 und einem gefärbten, thermoplastischen Kunststoff 14 bestehenden Folie 12 extrudiert
Die in den Fig.2 und 3 dargestellte, T-förmige Breitschlitzdüse 1 weist einen Ausflußkanal 4 zum Einführen eines aufgeschmolzenen Kunststoffs, einen Verteiler 3a eines senkrechten Profils, eine kreisförmige Einspritzöffnung 7 a. eine auf den Verteiler 3a folgende, parallele, formgebende Innenfläche 5 und eine Düsenaustrittsöffnung 6 auf. Ein in den Verteiler 3a der T-förmigen Breitschlitzdüse 1 eingespritzter, gefärbter Kunststoff 14 erscheint auf der erhaltenen Folie 12 symmetrisch in Richtung der Folienbreite. Es wird eine Folie 12 mit einem Querschnitt, wie er in F i g. 8A dargestellt ist, erhalten. Bei der in den F i g. 4 und 5 dargestellten, T-förmigen Breitschlitzdüse 1 ist an einer von der Mitte des Verteilers 36 r Richtung seiner Breite etwas seitwärts versetzten Stelle eine kreisförmige Einspritzöffnung 7a vorgesehen. Das Profil des Verteilers Zb ist nicht kreisförmig. Sein Teil nahe Jer parallelen, formgebenden Innenfläche 5 ist in gerader Linie leicht gegen seine waagerechte Oberfläche geneigt und endigt in der parallelen, formgebenden Innenfläche 5. Der Neigungswinkel zu der horizontalen Oberfläche beträgt 15° bis 60°, vorzugsweise 30° bis 45°. Die Verwendung einer Breitschlitzdüse 1 mit einem leichten Neigungswinkel führt zu einer geringeren Störung eines Flusses von geschmolzenem Kunststoff in der Extrusionsrichtung am Einlaßteil der parallelen, formgebenden Innenfläche 5, wodurch es möglich wird, stetig eine qualitativ hochwertige Folie 12 zu extrudieren.
Eine mittels der in den F i g. 4 und 5 dargestellten, T-förmigen Breitschlitzdüse 1 extrudierte Folie 12 besitzt den in F i g. 8B dargestellten Querschnitt. Da die Einspritzöffnung 7a an einer vom Mittelpunkt des Verteilers 36 in Richtung seiner Breite geringfügig seitwärts versetzten Stelle angeordnet ist, nimmt der Folienquerschnitt eine solche Form an, daß der aus der Einspritzöffnung 7a herausgedrückte, gefärbte Kunststoff 14 (lediglich) in einer Flietirichtung des Hauptstromes im Inneren des Verteilers 36 verteilt worden sein muß.
In den F i g. 6 und 7 besitzt das waagrechte Profil einer in einen Verteiler 3b mündenden Einspritzöffnung Tb die Form einer in Richtung der größeren Achse verlängerten Ellipse bzw. eine Form, die einem senkrechten Profil eines Flugzeugflügels ähnelt. Die Einspritzöffnung Tb liegt in einem bestimmten Winkel zu einer gestrichelten Querlinie 15, die parallel zur Mittelachse veiläuft und durch den Mittelpunkt der Einspritzöffiung Tb des Verteilers 36 hindurchtritt. Wie sich aus Fig.6 ergibt, ist der Winkel derart, daß das Ende der tinspritzöffnung Tb nahe der Mitte des Verteilers 30 näher an der parallelen, formgebenden Innenfläche 5 liegt als das andere Ende. In anderen Worten ausgedrückt, befindet sich das stromaufwärts bezüglich des Kunststoffstroms im Verteiler 3b in Richtung der Verteilerbriite liegende Ende der Einspritzöffnung Tb näher an der parallelen, formgebenden Innenfläche als das andere Ende der Einspritzöffnung Tb. Dieser Winkel liegt zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwi-
sehen 0' und 45°. Wenn man aus einer Einspritzöffnung Tb der geschilderten Form und des geschilderten Neigungswinkels einen gefärbten, geschmolzenen Kunststoff einspritzt, erhält man eine Folie 12 mit einem breiteren Farbstreifen und einem deutlicher abgestuften Farbgradienten als im Falle, daß der gefärbte Kunststoff 14 aus einer kreisförmigen Einspritzöffnung Ta zugeführt wird.
Der Querschnitt der aus der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Breitschlitzdüse 1 extrudierten Folie 12 ist in F i g. 8C dargestellt.
Die Form der Einspritzöffnung 7. Ta. Tb kann kreisförmig, dreieckig oder rechteckig sein. Um einen guten Farbgradienten und eine angemessene Breite eines gefärbten Teils zu erreichen, gibt man der Einspritzöffnung 7, Ta, Tb vorzugsweise die Form eines Kreises, einer Ellipse, einer gekrümmten Ellipse, einer Ellipse, deren eine Seite in Richtung der Hauptachse verlängert ist, beispielsweise eine Form, die dem senkrechten Profil einer Flugzeugtragfläche ähnelt eines Kreiszweiecks oder einer symmetrischen Hälfte eines Kreiszweiecks.
Zur Durchführung des Verfahrens können sämtliche zum Schmelzen und Extrudieren eines thermoplastischen Kunststoffes geeigneten Extruder, beispielsweise Einschneckpressen oder Doppelschneckenpressen, verwendet werden. Als zur Folienherstellung geeignete Breitschlitzdüse 1 kann in üblicher Weise eine zentral gespeiste Strangpreßform (T-StrangpreBform) oder eine an ihrem Ende gespeiste Strangpreßform (L-Strangpreßform) verwendet werden.
Zum kontinuierlichen Einpressen des gefärbten Kunststoffs in den Verteiler 3,3a, 3b wird ein Extruder verwendet
Wenn der gefärbte Kunststoff 14 eine niedrige Viskosität besitzt, können zu diesem Zweck in üblicher Weise Pumpen zum Einsatz gelangen.
Bei den im Rahmen des Verfahrens verwendbaren thermoplastischen Kunststoffen 13, 14 handelt es sich um synthetische, durch Erhitzen aufschmelzbare Kunststoffe 13, 14, wie beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonate Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyvinylbutyral, Polyacrylate oder Polyester. Der den Hauptstrom 11 in der Breitschlitzdüse 1 bildende thermoplastische Kunststoff 13 kann derselbe oder ein anderer sein als der gefärbte thermoplastische Kunststoff 14. Vorzugsweise handelt es sich bei beiden Kunststoffen 13, 14 um Polyvinylbutyral. Werden zwei verschiedene Kunststoffe 13, 14 verwendet, so sollen diese miteinander gut verträglich sein.
Die im Rahmen des Verfahrens verwendeten thermoplastischen Kunststoffe 13, 14 können geeignete Plastifizierungsmittel, wie beispielsweise Triäthylengly-
kol-di-(2 äthylbutyrat), Triäthylenglykoldihexoat,
Glycerinmonooleat, Dibutylsebacat oder Di-(0-butoxyäthyl)-adipatdialkylphtalate, sowie ferner Füllmittel enthalten.
Im Rahmen des Verfahrens verwendbare, geeignete Färbemittel sind sämtliche Farbstoffe und Pigmente, die eine hervorragende Beständigkeit gegen die während der Folienherstellung auftretende Hitze sowie gegen Witterungseinflüsse aufweisen. Beispiele für solche
ίο Färbemittel sind Farbstoffe vom Azo-, Anthrachinon- oder Chinolintyp sowie Pigmente, wie beispielsweise Titandioxyd, Ruß. Ultramarinblau, Mittelchromgrün. Mittelchromgelb. Cadmiumrot, Molybdatorange. Phthalocyaninderivate oder Indanthrenderivate. Im Rahmen des Verfahrens werden üblicherweise Farbstoffe vom Azo-, Anthrachinon- und Chinolintyp verwendet, da hierdurch die Herstellung einer Folie 12 mit einer gleichmäßigen Farbe und Dichteänderung gewährleistet ist. Dies rührt daher, daß sich die genannten
ίο Farbstoffe gut in den thermoplastischen Kunststoff dispergieren oder verteilen lassen. Die genannten Farbstoffe und Pigmente können entweder allein oder in Mischungen aus zwei oder mehreren zum Einsatz gelangen.
2s Wenn der Hauptstrom 9 aus einem aus einem Extruder extrudierten geschmolzenen, thermoplastischen Kunststoff 13 eine bestimmte Farbe aufweist, so sollte der durch d'x Einspritzöffnung 7 eingedrückte Kunststoffstrom 10 mit einer anderen Farbe angefärbt sein als der Hauptstrom 9 des thermoplastischen Kunststoffs 13.
Vorzugsweise beträgt die Menge an dem gefärbten Kunststoff 14 etwa 3 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht einer aus der Extrusionsöffnung der Breitschlitzdüse 1 extrudierten Folie 12. Wenn man den gefärbten Kunststoff 14 in der angegebenen Menge in den Verteiler 3 einpreßt, läßt sich eine einen in stetiger Weise gefärbten Farbstreifen aufweisende Folie 12 aus einem thermoplastischen Kunststoff 13, 14 herstellen.
Wenn die Menge an dem gefärbten Kunststoff 14 außerhalb des angegebenen Bereichs liegt, neigt ein auf der extrudierten Folie 12 auftretendes Farbband zu Dichteschwankungen. In einem solchen Falle ist es etwas schwierig, die Folie 12 mit der in Richtung der Fo- lienbreite gewünschten Farbänderung über lange Zeit gleichmäßig zu extrudieren.
Die Viskosität des Kunststoffs 13 des Hauptstromes 11 liegt im Bereich von 5 χ 103 bis 1 χ 10s poise, vorzugsweise zwischen 1 χ JO4 und 6 χ 104 poise. Der Druck, unter welchem der gefärbte Kunststoff 14 eingeführt bzw. eingepreßt wird, liegt zwischen 25 und 500 kg/cm2, vorzugsweise zwischen 50 und 400 kg/cm2.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen einer einen Farbstreifen mit unterschiedlicher Farbintensität aufweisenden Folie, bei dem ein Hauptstrom eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs nach Ausbreiten in Querrichtung zur Folienförderrichtung durch eine Breitschlitzdüse gepreßt und in diesen Hauptstrom vor dem Austritt aus der Düse ein Strom gefärbten Kunststoffs eingespritzt wird, d a -durch gekennzeichnet, daß der Strom gefärbten Kunststoffes zu dem Zeitpunkt eingespritzt wird, bei dem sich der Hauptstrom noch in Querrichtung ausbreitet
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man etwa 3 bis 30 Gewichtsprozent des gefärbten, thermoplastischen Kunststoffes zuführt
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der ein mktels einer Zuleitung von einem Extruder kommender Hauptstrom eines geschmolzenen, thermoplastischen Kunststoffes über einen im Querschnitt größeren Verteiler einer Breitschlitzdüse zugeführt und dem Hauptstrom vor der Breitschlitzdüse ein Strom eines gefärbten thermoplastischen Kunststoffs mittels mindestens einer Einsprijiöffnung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzöffnung (7, 7a, 7b) in dem Teil des Verteilers (3, 3a, 36) angeordnet ist, wo sich der Hauptstrom noch quer zur Folienförderrichtung ausbreitet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das waagerechte ?rofil der Einspritzöffnung (7, 7a, 7b) die Form eines Kreises, einer Ellipse, einer gekrümmten Ellipse, einer Ellipse mit einer in Richtung der Hauptachse verlängerten Seite, eines Kreiszweiecks oder einer symmetrischen Hälfte eines Kreiszweiecks aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem waagerechten Profil der Einspritzöffnung (7b) mit einer Ellipse mit einer in Richtung der Hauptachse verlängerten Seite a\p. Einspritzöffnung (7b) in einem Winkel zu einer gestrichelten Querlinie (15) liegt, die parallel zur Quermittelachse des Verteilers (3b) verläuft und durch den Mittelpunkt der Einspritzöffnung (7b) hindurchgeht, so daß das nahe dem Mittelteil des Verteilers (3b) gelegene eine Ende der Einspritzöffnung (7b) näher zur Breitschlitzdüse als das andere Ende liegt.
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