DE2111281A1

DE2111281A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung mehrlagiger Folien

Info

Publication number: DE2111281A1
Application number: DE19712111281
Authority: DE
Inventors: Backwell Terence Frank
Original assignee: ES&A Robinson Holdings Ltd
Current assignee: ES&A Robinson Holdings Ltd
Priority date: 1970-03-10
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1971-10-07
Also published as: CH524454A; GB1347681A; ZA711455B; ES389405A1; CA965567A; FR2081832A1; FR2081832B1; NL7103071A

Description

PATENTANWÄLTE DipUng. WERNER COHAUSZ · Dipl.-Ing. WILHELM FLORACK . Dipl.-Ing. RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Schumannstraße 97

E S & A ROBINSON (HOLDINGS) LIMITED

1 Redcliffe Street, Bristol/England 8. März 1971

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung mehrlagiger Folien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung mehrlagiger Folien, und sie betrifft insbesondere die Herstellung mehrlagiger Folien, bei denen mindestens zwei Lagen aus einem strangpreßbaren thermoplastischen Kunststoff bestehen.

Es ist bekannt, mehrlagige Folien zur Verwendung für Verpackungszwecke dadurch herzustellen, daß verschiedene Thermoplasten gemeinsam durch ein Mehrzweck-Strangpreßwerkzeug gepreßt werden, wobei zwei oder mehr Düsen in ein einziges Werkzeug eingebracht sind, um die verschiedenen Thermoplasten gleichzeitig strangzupressen. Die Möglichkeiten für ein solches gleichzeitiges Strangpressen sind jedoch begrenzt. Beispielsweise muß die Temperatur des Werkzeugs genau festgelegt sein, um den verschiedenen Kunststoffen gerecht werden zu können, die stranggepreßt werden - das ist nicht einfach, wenn man versucht, Polymere mit stark voneinander abweichenden Charakteristiken gemeinsam strangzupressen· Ferner gehen bestimmte gemeinsam stranggepreßte Werkstoffe, beispielsweise Nylon 6 und Ppolyäthylen geringer Dichte keine zufriedenstellende Haftung miteinander ein. Obgleich man mit einer solchen Schwierigkeit dadurch fertigwerden kann, daß man eine Zwischenlage aus irgendeinem speziell modifizierten Polymer verwendet oder daß man die Kontaktflächen mit einem aktiven Gas behandelt, sind solche Behelfsmaßnahmen teueer oder unzweckmäßig. Ferner ist es im allgemeinen erforderlich, wenn aus einer Breitschlitzdüse anstatt aus einer Ringdüse stranggepreßt wird, die Folie breiter strangzupressen, als das für die Endbrei te dee Materials erforderlich ist, und zwar wegen des Entstehens eines

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verdickten Wulstes an den Rändern. Dieser Überschuß wird normalerweise auf die erforderliche Breite beschnitten, im Falle eines gemeinsamen Strangpressens ist es jedoch nicht immer möglich, den entstandenen Abfall wiederzuverwenden, da der Abfall aus zwei möglicherweise stark voneinander abweichenden Polymeren besteht. Ferner tritt dann, wenn Dickenabweichungen bandweise auftreten, wie das häufig geschieht, und das Werkzeug in Schwingung versetzt wird, um dem entgegenzuwirken, eine Zunahme im Anfall nicht wieder verwendbaren Abfalls aus Verbundmaterial auf. Eine weitere Schwierigkeit im gemeinsamen Strangpressen besteht darin, daß es schwierig ist, die genaue Spannung zu steuern, die erforderlich ist, um ein Faltenwerfen im Verbundmaterial zu verhindern.

Der Erfindung liegt de Aufgabe zugrunde, diese Mängel der bekannten Verfahrensweisen bzw. Vorrichtungen zu beseitigen.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Folien vorgesehen, das darin besteht, daß eine Trägerbahn durch eine Anzahl von Strangpreßstationen gefördert wird, in jeder Station eine Lage aus einem thermoplastischen Werkstoff auf die Trägerbahn stranggepreßt wird, derart, daß eine mehrlagige Folie auf der Trägerbahn gebildet wird, und die mehrlagige Folie, die in dieser Weise entsteht, von der Trägerbahn getrennt wird.

Das Verfahren kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß in einer oder mehreren Abwickelstationen eine vorgeforate Folienlage auf eine zuvor auf der Trägerbahn abgesetzte Lage abgesetzt wird.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß die Oberfläche einer abgesetzten Lage in einer Zwischenstation zwischen zwei Strangpreßstationen bearbeitet wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Anzahl im Abstand angeordneter StrangpreßStationen zum Strangpressen von Lagen aus thermoplastischem Material, durch eine Einrichtung zum Transportieren einer Trägerbahn durch die jeweilige Strangpreßstation hintereinan-

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der weg, so daß sukzessive Lagen aus thermoplastischem Material auf die Trägerbahn in übereinanderliegender Lage zur Bildung einer mehrlagigen Folien auf der Bahn stranggepreßt werden, und durch eine Trennstation zur Trennung der in dieser Weise entstandenen mehrlagigen Folie von der Trägerbahn.

Die Einrichtung zum Transportieren der Trägerbahn kann erfindungsgemäß so eingerichtet sein, daß sie eine Trägerbahn in der Form eines endlosen Bandes fördert. Alternativ kann die Einrichtung zum Transportieren der Trägerbahn so eingerichtet sein, daß sie eine Trägerbahn endlicher Länge transportiert, wobei AbwiclaL- und Aufwickelwalzen für die Bahn vorgesehen sind.

Die Torrichtung kann gemäß der Erfindung ferner eine oder mehrere Zwischenstationen zur Bearbeitung oder Behandlung der Oberfläche der zuvor abgesetzten Lage vor dem Absetzen der nächstfolgenden Lage aufweisen. Die Bearbeitung oder Behandlung kann dabei so vorgesehen sein, daß eine Adhäsion der nächstfolgenden Lage erleichtert wird, beispielsweise durch Haftbeschichtung oder durch Behandlung mit einer Koronaentladung. Darüber hinaus oder alternativ kann in einer Zwischenstation eine flüssige Barrierenbeschichtung oder Druckfarbe aufgetragen werden.

Die Vorrichtung kann erfindungsgemäß ferner eine oder mehrere Abwickelstationen zum Absetzen einer vorgeformten Lage aus Folienmaterial auf die zuvor abgesetzte Lage aufweisen. Eine Abwickelstation kann dabei so an einer Strangpreßstation angeordnet sein, daß die vorgeformte Lage unmittelbar auf die frisch stranggepreßte Lage aufgesetzt wird, derart, daß sie eine Haftung damit eingeht. Alternativ oder zusätzlich kann eine Abwiekelstation in einem gewiesen Abstand von der vorgeschalteten Strangpreßstation angeordnet sein, und eine Zwischenstation kann dazwischen vorgesehen sein, in der ein Kleber oder Binder auf die stranggepreßte Lage aufgetragen wird, derart, daß die vorgeformte Lage eine Haftung oder Bindung damit eingeht.

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Sie Erfindung wird im nachfolgenden an Hand einer schematischen Darstellung näher erläutert.

In der schematischen Darstellung wird eine Trägerbahn 2 von einer Abwickelwalze 4 einer ersten Strangpreßstation zugeführt, die aus einer Strangpresse 6 mit einer einzigen Düse besteht und die über einer Andruckwalze 8 und einer Kühlwalze 10 sitzt. In dieser Station wird eine stranggepreßte Lage 12 aus einem Thermoplast auf den Träger 2 aufgesetzt. Der Träger 2, der die Lage 12 trägt, wandert dann um eine Anzahl von Leitwalzen zu einer Zwischenstation 14» wo eine Besehichtungsanlage eine Haftbeschichtung auf die Lage 12 aufträgt. Alternativ kann die Beschichtungsanlage dazu verwendet werden, eine zusätzliche Barrierenbeschichtung auf die Lage 12 aufzutragen. Die beschichtete Lage 12, die sich immer noch auf dem Träger 2 befindet, passiert dann eine Trockenhaube 16, um eventuell vorhandenes Wasser oder flüchtiges Lösungsmittel auszuscheiden, mit dem in der Beschichtungsanlage 14 gearbeitet wird. Die Haube 16 kann entfallen, wenn sie in irgendeinem Spezialfall nicht erforderlich ist. Das Material gelangt dann in eine zweite Strangpreßstation, bestehend aus einer zweiten Strangpresse 18 mit einer einzigen Spritzdüse, einer Andruckwalze 20 und einer Kühlwalze 22. Eine weitere stranggepreßte Lage 24» die aus dem gleichen oder einem anderen Kunststoff bestehen kann, aus dem die Lage 12 besteht, wird auf die beschichtete Oberfläche der Lage 12 aufgesetzt. Das mehrlagige Material wandert dann in eine Trennstation 26, in der die Trägerbahn 2 zu einer Aufwickelwalze 28 geführt wird, während das gewünschte Produkt in der Form einer mehrlagigen Folie, bestehend aus der Lage 12 und der Lage 24, zu einer Aufwiekelwalze JO geleitet wird. Gegebenenfalls können weitere vorgeformte Lagen dem Material zugeführt werden, indem mit Abwickelstationen gearbeitet wird, wie sie bei 52 und 34 gestrichelte gezeigt sind. Beispielsweise kann eine Lage 36 aus einem vorbedruckten Film zwischen der Andruckwalze 8 und der Kühlwalze 10 an der ersten Strangpreßstation eingeführt werden, und entsprechend kann ein zusätzlicher vorgeformter Film 38 von einer Abwiokelwalze 34 an der aweiten Strangpreßstation eingeführt werden. Indem die vorgeformte Lage in dieser Weise unmittelbar auf die stranggepreßte Lage aufgegeben wird, kann

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unter Umständen die Haftung sswischen den beiden Lagen erleichtert werden. Beispielsweise kann die stranggepreßte Lage immer noch ausreichend klebrig sein, um eine Haftung mit der vorgeformten Lage einzugehen. Die vorgeformte Lage kann mit einer durch Wärme aktivierbaren Kleberbeschichtung versehen sein, so daß die beiden Lagen als Folge der Wärme von der stranggepreßten Lage eine Haftung miteinander eingehen. Eine Abwickelstation kann an einer Stelle im Abstand zur vorangehenden Strangpreßstation vorgesehen sein, wie das beispielsweise bei 40 und 44 gezeigt ist. Im Falle der Station 40 könnte das vorgeformte Folienmaterial 4² eine Druckklebbeschichtung aufweisen, um sie an der zuvor abgesetzten Lage 12 oder 36 anhaften zu lassen. Im Falle der Station 44 kann die vorgeformte Lage 46 mit der zuvor abgesetzten Lage 12, 36 oder 42 durch einen Kleber verhaftet werden, der durch die Beschichtungsanlage I4 aufgetragen wird.

Während die Trägerbahn 2 vorzugsweise endlich ist, wie das gezeigt ist, und von einer Abwickelwalze 4 zu einer Aufwickelwalze 28 läuft, kann sie alternativ als ein endloses Band vorgesehen sein. In einem solchen Fall tritt an die Stelle der Walze 4 bzw.28 jeweils eine Umlenkwalze, und das Band läuft um die Walze 28 zurück zur Walze 4> wie das bei 2* gezeigt ist. Geeignete Werkstoffe für die Trägerbahn sind Polyesterfolie und eine Papier/Polypropylen-Verbundbahn. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Trägerbahn so zu wählen, daß sie eine geringe, jedoch bestimmte Haftung mit der zuerst stranggepreßten Lage eingeht. Das sorgt dafür, daß die abgesetzte Lage mit der gleichen Geschwindigkeit und in einer seitlichen Flucht mit der Trägerbahn läuft, während eine Trennung des mehrlagigen Produktes von der Trägerbahn nach der Fertigstellung ermöglicht wird. Diese Haftung soll jedoch geringer sein als die Lagehaftung zwischen aufeinanderfolgenden Lagen des Produktes, so daß keine Trennung zwischen den Lagen während der Trennung der Trägerbahn von dem Produkt auftritt.

Indem sowohl eine erste als auch eine zweite Strangpreßetation vorgesehen sind, die voneinander getrennt sind, können die Strangpressen jeweils unter optimalen Bedingungen für den betreffenden Kunststoff

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arbeiten, der stranggepreBt wird, und dadurch, wird das Einführen von Bindern dazwischen ermöglicht, so daß normalerweise als unverträglich geltende Kunststoffe in Haftung miteinander gebracht werden können. Beispielsweise gestattet die Zwischenstation 14 das Auftragen einer Haftbesehichtung auf die zuerst stranggepreßte Lage, um eine Bindung der beiden stranggepreßten Materialien zu unterstützen. Zwischen aufeinanderfolgenden Strangpreßstationen können gegebenenfalls mehr als eine Zwischenstation vorgesehen sein, um mehr als eine Art einer Bearbeitung oder Behandlung durchzuführen. Ferner gestatten die Abwickelstationen das Einführen anderer Materialien, um Drucklagen oderzueätzliche Barrierenlagen einzuschalten. Eine solche zusätzliche Barrierenlage, beispielsweise aus Polyvinylidenchlorid, kann auch durch einen Beschichtungsvorgang in der Zwischenstation 14 aufgetragen werden, wie das schon erwähnt worden ist, ebenso wie das Auftragen von Druckfarbe und eine Bearbeitung mit einer Koronaentladung oder einer sonstigen Behandlung, um die Oberfläche inerter KunsiBboffe zu aktivieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daekzu verwendet werden, die folgenden Mehrlagen-Werkstoffe herzustellen. Die Kühlwalzen 10 und 22 können angepaßt werden, um eine halbmatte oder eine glänzende Oberfläche zu liefern.

Beispiel Erste Lage Dicke Zweite Lage

1 Nylon-6-Polymer 25 » Polyäthylen ge

ringer Dichte

2 Nylon-6-Polymer 25 U Äthylenvinylaze-

tat-Mischpolymer 5 Nylon-6-Polymer 12 η Polypropylen 25 «. 4 Polypropylen 25 η Surlyn 25 u

Beispiel 5

Es wurde ein mehrlagiges Material hergestellt, indem man eine erste Lage aus ITylon-6 (Dicke 25 »), eine zweite Lage aus 5o u dickem, gravurbedrucktem, weiß gefärbtem Polyäthylen geringer Dichte und eine dritte

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*
Lage aus 25 V. dickem Surlyn verwendete.

In allen angegebenen Beispielen wurde mit einer Haffbeschichtung zwischen der ersten und der zweiten Lage gearbeitet, und die Bindung zwischen den Lagen hatte eine hohe Festigkeit. Bei den gleichen Stoffen, wie sie im Beispiel 1 angegeben worden sind, gingen die Lagen eine gute Haftung selbst bei Fehlen einer Haftbeschichtung ein. Die Haftbeschichtung, mit der gearbeitet wurde, bestand aus zwei Teilen Uretahan-Primer in einem Ester- oder Keton-Kohlenwasserstoff-Lösungsmittelgemisch.

Obgleich die beschriebene Vorrichtung nur zwei Strangpreßstationen aufweist, kann man mit jeder beliebigen Anzahl von Strangpressen arbeiten, um mehrlagiges Material in der erfindungsgemäßen Weise aufzubauen. Die Dicke der Lagen hängt vom Verwendungszweck ab, ebenso von den Eigenschaften, die man von dem fertigen mehrlagigen Material erwartet. Vorzugsweise hat* die erste stranggepreßte Lage jedoch eine Stärke von etwa 6 u·

Patentansprüche

Surjyn ist ein strangpreßbares Ionomerharz, das von Bu Font geliefert wird.

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Claims

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Pat entansprüche

t.'Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Folien, dadurch gekennzeichet, daß eine Trägerbahn durch eine Anzahl von StrangpreßStationen gefördert wird, in jeder Station eine Lage aus einem thermoplastischen Werkstoff auf die Trägerbahn stranggepreßt wird, derart, daß eine mehrlagige Folie auf der Trägerbahn gebildet wird, und die mehrlagige Folie, die in dieser Weise entsteht, von der Trägerbahn getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren Abwickelstationen eine vorgeformte Folienlage auf eine zuvor auf der Trägerbahn abgesetzte Lage abgesetzt wird.

J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abwickelstation an einer Strangpreßstation sitzt und eine vorgeformte Lage aus Folienmaterial unmittelbar auf eine frisch stranggepreßte Lage abgesetzt wird, derart, daß die beiden Lagen eine Haftung eingehen.

4* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformte Lage eine Beschichtung aus einem durch Wärme aktivierbaren Kleber erhält, der durch die Wärme der frisch stranggepreßten Lage aktiviert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche einer abgesetzten Lage in einer Zwischenstation zwischen zwei Strangpreßstationen bearbeitet wird.

6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine Anzahl im Abstand angeordneter Strangpreßstationen zum Strangpressen von Lagen aus thermoplastischem Material, durch eine Einrichtung zum Transportieren einer Trägerbahn durch die jeweilige Strangpreßstation hintereinander weg, so daß sukzessive Lagen aus thermoplastischem Material iuf die Trägerbahn in übereinan-

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derliegender Lage zur Bildung einer mehrlagigen Folie auf der Bahn stranggepreßt werden, und durch eine Trennstation zur Trennung der in dieser ¥eise entstandenen mehrlagigen Folie von der Trägerbahn.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Abwickelstationen zum Absetzen einer vorgeformten Lage aus Folienmaterial auf die zuvor abgesetzte Lage.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Abwickelstation so an einer Strangpreßstation angeordnet ist, daß die vorgeformte Lage unmittelbar auf die frisch stranggepreßte Lage aufgesetzt wird, derart, daß sie eine Haftung damit eingeht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Zwischenstationen zur Bearbeitung oder Behandlung der Oberfläche der zuvor abgesefeten Lage vor dem Absetzen der nächstfolgenden Lage,

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abwickelstation in einem gewissen sAbstand von der vorgeschalteten Strangpreßstation angeordnet ist, wobei die Abwickelstation zum Absetzen einer vorgeformten Lage aus Folienmaterial auf die zuvor abgesetzte Lage vorgesehen ist, und daß eine Zwischenstation zum Auftragen eines Klebers oder Binders auf die stranggepreßte Lage vorgesehen ist, derart, daß die vorgeformte Lage eine Haftung oder Bindung damit eingeht.

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