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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen mehrschichtiger Folien bzw.
Bänder aus thermoplastischem Kunststoff Der Gegenstand der Hauptanmeldung bezieht
sich auf Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen mehrschichtiger Folien bzw. Bänder
aus thermoplastischem Kunststoff für die Weiterverarbeitung zu Kunststoffartikeln
durch Thermoformung, bei dem mindestens ein zum Extrudieren vorbereiteter, erweichter
Kunststoffstrang in einer Bdtschlitsdiise fortlaufend in eine Folie bzw. ein Bandstrang
gespritzt wird, wobei der zum Extrudieren vorbereitete, erweichte Kunststoffstrang
bzw. mehrere derartige Kunststoffstränge vor
Eintreten in die Breitschlitzdüse
mit zum Extrudieren vorbereitetem, erweichtem Kunststoff gewünschter anderer Zusammensetzung
bzw. Beschaffenheit in den späteren Schichten entsprechender Anordnung zu einem
gemeinsanen Strang zusammengeführt und als solcher in die Breitschliteduse eingeführt
wird bzw. werden.
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Obwohl sich breits durch die den Gegenstand des Hauptpatentes bildenden
Verfahren und Vorrichtungen gute Ergebnisse erzielen lassen, insbesondere zum Herstellen
mehrschichtiger Folien mit relativ dicken, vorzugsweise gleich starken Schichten,
soll durch die Erfindung eine Weiterbildung und Ergänzung des Verfahrens und der
Vorrichtung geschaffen werden, durch die es sich in einfacher Weise ermöglichen
läßt, mehrschichtige Folien mit Schichten aus verschiedenen Kunststoffmaterialien,
insbesondere solche mit dünnen Aussenschichten, mit erheblich verbesserter gleichmässiger
Schichtdicke herzustellen. Dies kann beispielsweise dann von besonderer Bedeutung
sein, wenn aus einer solchen, mit einer Farbschicht versehenen Folie Formlinge hergestellt
werden sollen, bei denen die Folie sehr stark gedehnt wird und wo sich bei ungleichmässig
dicker Farbschicht unterschiedliche Farbtönungen ergäben.
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Die-Erfindung ist auch insofern eine Ergänzung und Weiterbildung des
Gegenstandes des Hauptpatentes, als sich durch sie erreichen läit, eine Yerbundfolie
mit beliebig viren dünnen
oder dünnen und dicken Schichten verschiedener
Xunststoffmaterialien Strang zu spritzen.
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Die Erfindung besteht nun darin, dass die zum Extrudieren vorbereiteten,
erweichten Kunststoffstränge unterschiedlicher Zusammensetzung bzw. Beschaffenheit
in gewähltem, dem Fliessverhalten der Stränge in der Breitschlitsdflse angepassten
Strangquerschnitten zusammengeführt werden.
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Es wird hierdurch erreicht, dass sich die so zu einem Strang zusammengeführten
Einzelstränge aus zum Extrudieren vorbereitetem, erweichtem Kunststoff jeweils gewünschter
anderer Zusammensetzung bzw. Beschaffenheit beim Strangspritzen mit der Breitschlitzdüse
in Folienschichten mit nur noch vernachlässigbar gering unterschiedlicher Schichtdicke
ausbilden. Die Erfindung macht dabei von der Erkenntnis Gebrauch, dass die Ausbildung
der Schichtdicke eines Einzelstranges durch die Strömungsverhältnisse desselben
in der Breitscklitzdüse beeinflusst wird.
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Durch die mit der Erfindung erzielte Profilierung der Einzelstränge
entsprechend deren Fliessverhalten in der Breitschlitzdüse sowie der Zusammenführung
bzw. der Aufbringung derselben an gewünschter Stelle des Hauptstranges ist es möglich,
an den
Stellen, an denen das Material in der Breitschlitzdüse schneller
oder langsamer fliesst, den Strangquerschnitt zu verdicken oder zu verdünnen.
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Zur Herstellung mehrschichtiger Folien bzw. Bänder mit relativ dicker,
unterschiedlicher oder gleicher Schichtdicke eignet sich insbesondere ein Verfahren
nach der Erfindung, bei dem die die Schichten bildenden Kunttstoffstränge in übereinander
liegenden Querschnitten der Breitschlitzdüse zugeführt werden, wobei die Berührungslinien
der übereinander liegenden Querschnitte entsprechend dem Fliessverhalten der Stränge
in der Breit schlitzdüse parabolisch gebogen sind.
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Zur Herstellung mehrschichtiger Folien bzw. Bänder mit relativ dünner
Aussenschicht bzw. dünnen Aussenschichten eignet sich insbesondere ein Verfahren
nach der Erfindung, bei dem der die Aussenschicht bzw. die Aussenschichten bildende
Kunststoffstrang bzw. die Kunststoffstränge Jeweils in gewählter, dem Fliessverhalten
der Stränge in der Breitschlitzdüse angepasster Quer-.
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schnittsform wenigstens an einer Stelle der Umfangsfläche des die
Trägerschicht bildenden Hauptstranges aufgebracht wird.
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Hierbei ist es möglich, dass bereits die Trägerschicht aus unterschiedlichem
gunstßtoffmatarial zusammengesetzt ist, auf die dann in beliebiger Anzahl dünne
Aussenschichten aufgebracht
werden können. Die Aussenschichten können
von einer oder auch von zwei, vorzugsweise gegenüberliegenden Seiten aufgetragen
wirden.
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Gemäss der Erfindung kann der Querschnitt des auf den Hauptstrang
aufgebrachten, jeweils eine Aussenschicht bildenden Stranges zum Extrudieren vorbereiteten,
erweichten Kunststoffes in seiner Dicke entsprechend dem Fliessverhalten des Stranges
in der Breitschlitzdüse variiert sein#.
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Vorteilhafterweise kann der aus mehreren, die Schichten der Bolie
bildenden Strängen zum Extrudieren vorbereiteten, erweichten Kunststoffes vereinigte
Kunststoffstrang vor dem Eintreten in die Breitschlitzdüse parallel zur Düsenaustrittsöffnung
abgeflacht werden. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, den zum Extrudieren
vorbereiteten, erweichten Kunststoffhauptstrang vor dem Eintreten in die Breitschlitzdüse
parallel zur Düsenaustrittsöffnung abzuflachen und danach mit dem Strang die Schicht
bzw. den Strängen die Schichten bildenden, zum Extrudieren vorbereiteten, erweichten
Kunststoffes anderer Zusammensetzung bzw.
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Beschaffenheit zusammenzuführen. Insbesondere mit diesem Verfahren
ist es möglich, Schichten geringerer Breite als die des Hauptstranges oder auch
nur Streifen, beispielsweise anderer Färbung als die des Hauptstranges aufzutragen.
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Besonders zweckmässig ist es im Rahmen der Erfindung, wenn der eine
Aussenschicht bildende Æ unststoff in einem relativ schmalen, etwa parallel zum
Düsenschlitz liegendrnumfangsbereich des Kunststoffstranges aufgebracht wird. Es
hat sich in der Praxis überraschend herausgestellt, dass der eine Aussenschicht
bildende erweichte Kunststoff sehr stark dazu neigt, sich auf dem Haupt strang nach
den Endbereichen der Breitschlitzdüse hin zu verteilen, sodass bei Aufbringen des
die Aussenschicht bildenden Kunststoffes in breiten Streifen oder sogar in einer
den gesamten Hauptstrang umgebenden Hülle, wie dies im Hauptpatent vorgeschlagen
wird, das die Aussenschicht bildende Material sich in sehr verstärktem Mass an den
Randbereichen der aus der Breitschlitzdüse austretenden Folie wiederfindet. Durch
das Zuführen des eine Aussenschicht bildendenMaterials in relativ schmalen, streifenförmigen
Bereich lässt sich eine sehr gute Gleichmässigkeit der Aussenschicht bis zu den
seitlichen Rändern der herzustellenden Folien erreichen.
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Die Verteilung des als Aussohenschicht aufzubringenden Materials auf
dem Strang hänß naturgemäss weitgehend von der Karakteristik der Breitschlitzdüse
ab. Die Breite des zuzuführenden Materialstreifens und dessen Dickenverteilung werden
deshalb am besten an Jeder BreitschlitzdL#se nach bekannten Methoden empirisch ermittelt.
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Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eignet sich
insbesondere eine Vorrichtung, bei der eine Breit schlitzdüse zum fortlaufenden
Strangspritzen einer Folie bzw. eines Bandes aus thermopalastischem Kunststoff,
wenigstens eine diese Breitschlitzdiise mit in spritzfähigem Zustand vorbereitetem
Kunststoff beschickende Naterialpresse, insbesondere Schneckenextruder, und einen
Zuführungskanal zum Einführen des aus der Materialpresse bzw. den Materialpressen
kommenden Kunst stoffstranges in die Breitschlitzdüse vorgesehen sind und der in
Art einer Kombination mindestens zweier Spritzköpfe in Form von Längsspritzköpfen
und bzw. oder Winkelspritzköpfen ausgebildete Einführungskanal mit wenigstens zwei
an Materialpressen anzuschliessenden, den von den Materialpressen kommenden Kunststoff
entsprechena seinem Fliessverhalten in der Breitschlitzdüse in seinem Strangquerschnitt
profilierenden Zuführungsöffnungen und mit Einrichtungen zum Zusammenftihren der
durch die Zuführungsöffnungen profilierten Kunststoffstränge zu einem gemeinsamen,
in die Breitschlitzdilse einzuführenden Strang ausgebildet ist.
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Eine besonders günstige Ausführungsform der Vorrichtung, insbesondere
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sit der iehrschichtige Folien
bzw. Bänder mit relativ dicker, uaterschiedlicher oder gleicher Schichtdicke hergestellt
werden können, sieht vor, dass eine Zuführungsöffnung in dem Einführungskanal
vorgesehen
und in ihrem Querschnitt derart ausgebildet ist, dass wenigstens zwei von getrennten
Materialpressen kommende Kunststoffstränge übereinanderliegend und entsprechend
ihrem Fliessverhalten in der Breitschlitzdüse mit parabolisch gebogenen BerEbhrungslinien
dem Einführungskanal zuzuführen sind.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit dem mehrschichtige
Folien bzw. Bänder mit relativ dünner Aussenschicht bzw. dünnen Aussenschichten
hergestellt werden können, schlägt die Erfindung eine vorteilhafte Ausführungsform
der Vorrichtung vor, bei der 9 der Einführungskanal mit einer den ggf. vorher aus
mehreren, entsprechend ihrem Fliessverhalten in der Breitschlitzdüse im Querschnitt
profilierten Einzelsträngen zusammengeführten Haupt strang bildenden Zuführungsöffnung
und mit mindestens einer weiteren, den jeweils eine Aussenschicht der Folie bildenden,
aus einer anderen Materialpresse als der Hauptstrang kommenden Kunststoffstrang
in seinem Strangquerschnitt entsprechend seinem Fliessverhalten in der Breitschlitzdüse
profilierenden Zuführungsöffnung ausgebildet ist. Hierbei kann jede Zuführungsöffnung
für eine Folienaussenschicht als sich nur über einen Teil bzw. Teile der Umfangsfläche
des den Haupt strang führenden Einführungskanals angeordneter Schlitz ausgebildet
sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nach der Erfindung kann jeder
Teil der
Umfangsfläche kleiner als die halbe Umfangsfläche sein.
Zur Bidung einer dünnen, einseitigen, geschlossenen Auflageschicht auf der Folie
bzw. dem Band kann der Schlitz im wesentlichen bogenförmig, symmetrisch zur Breitschlitzdüse
in einem Bereich der Umfangsfläche des Einführungskanals ausgebildet sein, der dann
kleiner als die halbe Umfangsfläche ist. Gemäss der Erfindung kann der Schlitz in
seinem Querschnitt mit unterschiedlicher Dicke ausgebildet sein.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht vorteilhafterweise aus
mehreren, den Einführungskanal bildenden Sektionen, sodass bei dem Einführungskanal
mit mehreren Zuführungsöffnungen für jeweils eine Folienaussenschicht diese Zuführungsöffnungen
in hintereinander liegender Reihenfolge und bzw. oder sich gegenüberliegend angeordnet
sein können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach
der Erfindung kann der Einführungskanal mit einem den dem Einführungskanal zugeführten,
ggf. aus verschiedenen Strängen zusammengeführten Kunststoffstrang vor dem Eintritt
in die Breitschlitzdüse in seinem Strangquerschnitt parallel zur Austrittsöffnung
der Breitschlit#düse abflachenden, vorzugsweise oval formenden Kanalstück ausgebildet
sein. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, das den Materialstrang abflachende
bzw. oval formende Kanalstück zugleich als
Einrichtung zum Zusammenführen
der durch die Zuführungsöffnungen kommenden Kunststoffstränge zu einem gemeinsamen
Strang auszubilden. Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Zuführungsöffnungen
für die dünnen Aussenschichten der Folie bzw.
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des Bandes vor oder nach dem den Kunststoffstrang abflachenden, bzw.
oval formenden Kanalstück in dem Einführungskanal anzuordnen.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des
Einführungskanals im Längsschnitt; Figur 2 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Längsschnitt; Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Einführungskanals
im Längsschnitt; Figur 4 und 5 Querschnitte des Einführungskanals nach Figur 1;
Figur 6 und 7 Querschnitte des Einführungskanals nach Figur 2; Figur 8, 9 und 10
Querschnitte des Einführungskanals nach Figur 3.
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In den Figuren 1, 2 und 3 werden verschiedene Ausführungsbeispiele
des Einführungskanales 3 nach der Erfindung gezeigt, welche jeweils in der Art einer
Kombination mehrerer Spritzköpfe 1, 2 in Form von T>ngs- 1 und bzw. oder Winkelspritzköpfen
2 ausgebildet und jeweils zwischen einer Breitschlitzdüse 5 und den Materialpressen
4 angeordnet sind.
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In dem Beispiel der Figur 1 besteht der Einführungskanal 3 aus einer
Kombination von zwei Winkelspritzköpfen 2, die jeweils an eine Materialpresse 4
angeschlossen sind. Die von diesen Materialpressen 4 kommenden, zum Extrudieren
vorbereiteten, ekrweichten Kunststoffstränge 12,13 unterschiedlicher Zusammensetzung
bzw. anderer Beschaffenheit werden in den Eingangskanälen des Einführungskanales
3 untereinander getrennt zu der diese Stränge entsprechend ihrem Fliessverhalten
in der Breit schlitzdüse 5 profilierenden Zuführungsöffnung 6 des Einführungskanales
3 geführt, dort zu einem Strang zusammengeführt und in einem nachgeordneten Kanalstück
2B allmählich abgeflacht. Dieser abgeflachte Strang 21 wird dann der Breitschlitzdüse
zugeführt.
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Wie insbesondere die Figur 4 zeigt, ist die Zuführungsöffnung 6 zweiteilig,
wobei die Teilung durch einen die Stränge 12, 13 profilierenden Steg 22 hergestellt
ist, der mit den Oberflächen jeweils in die Umfangswände der an die jeweilige Materialpresse
4 angeschlossenen Eingangskanäle des Einführungskanales 3 übergeht. Der Steg 22
ist parabolisch nach unten gewölbt und liegt
etwa in der Mitte
der Zuführungsöffnung 6, sodass ein Strang zweier verschiedener Kunststoffmaterialien
entsteht, dessen Querschnitt in etwa Je zur Hälfte von einem der unterschiedlichen
Materialien ausgefüllt ist. Durch Verlegung des Steges 22 kann der Querschnittsanteil
eines Jeden Kunststoffmaterials verkleinert bzw. vergrössert werden, d.h. die Dicke
einer Folienschicht kann Je nach Bedarf variiert werden.
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Wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 gezeigt, kann gemäss der
Erfindung der Einführungskanal 3 mit einer dreiteiligen Zuführungsöffnung 7 ausgebildet
sein. Wie in dem Beispiel der Figur 1, erfolgt die Unterteilung der Zuführungsöffnung
mittels übereinander liegend angeordneter parabolisch nach unten gewölbter Stege
22, die ebenfalls mit ihrer Oberfläche in die Umfangswände der Jeweiligen Eingangskanäle
übergehen. Die Eingangskanäle des Einführungskanales 3 sind, wie im Beispiel der
Figur 1, an die Materialpressen 4 angeschlossen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel
sind die Querschnittider einzelnen Stränge 14, 15,16 zum Extrudieren vorbereiteten,
erweichten Kunststoffes unterschiedlicher Zusammensetzung bzw. Beschaffenheit mittels
bestimmter Anordnung der Stege 22 zu variieren. Unmittelbar nach Austritt der profilierten
Stränge 14,15,16 aus der Zuführungsöffnung 7 werden diese zusammengeführt und, wie
auch in diesem Beispiel gezeigt, in einem Kanalstück 23 abgeflacht und
so
der Breitschlitzdüse 5 zugeführt. Die Ausbildung des Einführungskanales 3 mit dem
den zusammengeführten Strang abflachenden Kanalstück 23 ist eine bevorzugte Ausführungsform
nach der Erfindung. Es ist auch möglich, den Kunststoffstrang direkt nach Austritt
aus der Zuführungsöffnung 3 der Breitschlitzdüse 5 einzuführen.
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Die beiden oben beschriebenen und in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Ausführungsformen des Einführungskanales 3 eignen sich insbesondere zum Herstellen
von mehrschichtigen Folien gleicher oder nur gering unterschiedlicher Schichtdicke.
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In der Figur 3 wird ein anderes Ausführungsbeispiel des Einführungskanales
3 gezeigt, der in Art einer Kombination eines Längs- 1 und dreier Winkelspritzköpfen
2 und mit einem den aus mehreren Strängen 17,18,19,20 bestehenden Hauptstrang abflachendes
Kanalstück 23 ausgebildet ist. Der Einführungskanal hat eine Zuführungsöffnung 8,
die in diesem Beispiel einen dicken Strang zum Extrudieren vorbereitetem, erweichtem
Kunststoffes dem Kanal 3 zuführt und weitere drei, jeweils in Teilstücken des Kanales
3 angeordneten Zuführungsöffnungen 9,10,11 zum Aufbringen auf den dicken SSing 17
relativ kleiner Stränge 18,19,20 zum Extrudieren vorbereiteten, erweichten Kunststoffes
anderer Zusammensetzung bzw. Beschaffenheit als der dicke Strang 17. Die Zufi#,ihrungsöffnun#n8,9,10
und 11 sind jeweils
an die entsprechende Materiabresse 4 angeschlossen.
Die Zuführungsöffnung 8 ist in diesem Beispiel kreisrund, kann aber auch, wie in
den Ausführungsbeispielen der Figur 1 oder 2 gezeigt, unterteilt sein, sodass bereits
der dem Einführungskanal 3 zugeführte dicke Strang 17 aus Kunststoffen unterschiedlicher
Art bestehen kann. Die Zuführungsöffnungen 18,19 und 20 sind nur über einen Teil
bzw. Teile der Umfangsfläche des den Strang 17 führenden Einführungskanales 3 angeordnete
Schlitze, die hintereinander und dabei vorzugsweise in übereinander liegenden Ebenen
und ggf. gegenüberliegend angeordnet. Sie sind im wesentlichen bogenförmig symmetrisch
zur Breitschlitzdüse in einem Bereich der Umfangsfläche des Einführungskanales 3
und kleiner als die halbe Umfangsfläche des Einführungskanales 3 ausgebildet. Ihr
Offnungsquerschnitt ist entsprechend dem Fliessverhalten in der Breitschlitzdüse
5 des daraus austretenden Stranges mit unterschiedlicher Dicke ausgebildet.
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Eine derartige Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung kann
beispielsweise dann erforderlich sein, wenn ein dickes Kunststoffband mit relativ
dünnen Aussenschichten bestimmter Eigenschaften, beispielsweise geringe Lichtdurchlässigkeit
o.
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dgl. oder bestimmter Beschaffenheit, beispielsweise Einfärbungasen
o.dgl. herzustellen ist.
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Die Anzahl der Schichten kann beliebig sein. Der Einführungsmit kanal
ist dann/entsprechend vielen, Jeweils wenigstens eine
Zuführungsöffnung
3 tragenden Teilstücken auszubilden.
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Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Einführungskanal 3 mit
einem Kanalstück 23 ausgebildet, in dem der aus den Einzelsträngen 17,18,19 und
20 zusammengeführte Hauptstrang abgeflacht und in dieser Form der Breitschlitzdüse
5 eingeführt wird.
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Die Figuren 4 und 6 zeigen jeweils einen Querschnitt der Zuführungsöffnung
6 bzw. 7 in den Schnitten der Figuren 1 und 2.
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Hier ist die Unterteilung der jeweiligen Zuführungsöffnung 3 mit dem
Steg 22 bzw. den Stegen 22 deutlich ersichtlich. Ebenso die parabolische Wölbung
nach unten.
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In den Figuren 5 und 7 ist jeweils ein Schnitt durch das eine Kanalstück
23 gezeigt, in dem der zusammengesetzte Strang unterschiedlichen Kunststoffs abgeflacht
wird.
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Die Figuren 8 und 9 zeigen jeweils einen Schnitt durch den Einführungskanal
3 der Figur 3. Hierbei ist die Profilierung der einzelnen auf den Trägerstrang 17
aufgebrachten Stränge 18, 19 und 20 ersichtlich.
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Figur 10 zeigt einen Schnitt durch das Kanalstück 23 des Einführungskanales
3, in dem der Strang mit den die Folienschichten
bildenden Auflagen
abgeflacht wird. Hierbei ist dargestellt, wie die aufgebrachten, im Querschnitt
profilierten Stränge 18, 19 und 20 sich während des abflachen erweitern und verdünnen,
trotzdem aber die Profilierung im wesentlichen beibehalten.
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Erst in der Breitschlitzdüse bilden diese profilierten Schichten eine
fast gleichmässig starke Folienschicht.
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Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und in der Zeichnung
niedergelegten Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können für sich allein oder in
Jeder denkbaren Kombination vnn wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.
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Patentansprüche: