DE2412572A1

DE2412572A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von filmen mit mehreren schichten

Info

Publication number: DE2412572A1
Application number: DE2412572A
Authority: DE
Inventors: Josef Prof Kubat
Original assignee: Individual
Current assignee: Celloplast AB
Priority date: 1973-03-16
Filing date: 1974-03-15
Publication date: 1974-10-03
Also published as: SE378208B; GB1464135A; DE2412572C2

Description

PAT c N TA FxI WA LT Γ

DR. ING. A.VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 90 8 MÜNCHEN 80

WILSTORFER STR 32 TEL. (O 4O) 77 0861 LUCILE-CRAHN-STR. 22 · TEL. (Οβς» 47 29

15. März 1974

Professor Josef Kubät,

Solparksvagen 3, 171 35 Solna / SCHWEDEN und

Ingenieur Kenneth Berggren,

Delbancogatan 9 A, 413 35 Mölndal / SCHWEDEN

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Filmen mit mehreren Schichten

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Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von aus mehreren Schichten bestehenden Filmen aus thermoplatischem Material sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist vorbekannt, dass man aus mehreren Schichten bestehende Kunstharzfilme mit Hilfe von zwei oder mehr Strangspritzvorrichtungen, einem Düsenkopf mit mehreren konzentrischen Hingspalten, einer Blasvorrichtung und einer Ausziehvorrichtung herstellen kann. Die Werkstoffe, aus denen die Schichten in diesen Kunstharzfilmen hergestellt sind, werden dabei in den Strangspritzvorrichtungen bearbeitet und darauf getrennt den verschiedenen konzentrischen Spalten zugeführt, deren Durchmesser sehr dicht beieinander liegt. Die austretenden Schläuche, die die verschiedenen Schichten des fertigen Filmlaminates bilden, liegen somit unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse aneinander an und werden zusammen miteinander aufgeblasen. Dies bedeutet, dass die verschiedenen Schichten nicht unabhängig voneinander in Längsrichtung bzw. Querrichtung gestreckt werden können.

Ein Verfahren zur Herstellung von aus mehreren Schichten bestehenden Kunstharzfolien ist in der deutschen Offenlegungsschrift 1.95^*824 vorgeschlagen worden; bei diesem Verfahren können die verschiedenen Schichten in gewissem Masse unabhängig voneinander orientiert werden. Bei diesem Verfahren ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des äusseren Schlauchs zum Durchmesser des inneren Schlauchs im wesentlichen 2:1, und die verschiedenen Schichten werden dazu gebracht, sich in verschiedenem Masse in den Längs- und Querrichtungen zu strecken und zu erweitern (sich zu orientieren). Nachdem die beiden Schichten erweitert und gestreckt worden sind, werden sie abgekühlt und werden darauf zum Anliegen gegeneinander gebracht und verbunden. Diese Verbindung erfolgt mittels die Adhäsion vermittelnder Stoffe* chemischer Reaktionen im Spalt zwischen den Schlauchdüsen oder durch andere die Oberfläche verändernde Massnahmen, ζ.B. Koronaentladung. Der erhaltene Film zeigt jedoch eine Anzahl Fehler,er ist nicht homogen, es besteht eine Grenzschicht und die erhaltene Verbindung

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zwischen 'den Schichten ist nicht besonders stark. Durch den Unterschied der Durchmesser der Aussen- und Innenspalte (Verhältnis 2:1 kann man im besten Fall einen Orientierungsunterschied zväschen den beiden Schichten in der Querrichtung von maximal 100 % erhalten.

Die Erfindung betrifft ein neues kontinuierliches Verfahren, das die Herstellung eines aus mehreren Schichten bestehenden Films mit einer sehr ungleichen Orientierungsverteilung zwischen den Innen- und Aussenschichten ermöglicht, wobei diese Schichten ohne eine sichtbare Grenzschicht fest miteinander verbunden sind. Dadurch, dass die beiden Schichten des Films beim Verfahren gemäss der Erfindung in verschiedenen Richtungen orientiert werden können, die Aussenschicht in der Längsrichtung und die Innenschicht im wesentlichen in der Querrichtung und gegebenenfalls in der Längsrichtung, kann die Zugfestigkeit des Films in beiden Richtungen erhöht werden, während die Bruchdehnung des Films in den gleichen Richtungen im Vergleich mit einem aus der gleichen Materialmenge hergestellten einfachen Film herabgesetzt wird.

Das Verfahren gemäss der Erfindung beruht auf einer neuen Technik, die im wesentlichen darin besteht, dass der Werkstoff oder die Werkstoffe, aus denen der Film hergestellt werden soll, in üblicher Weise in einer oder in mehreren Strangspritzvorrichtungen bearbeitet werden und darauf in eine Filmblasedüse mit mehreren konzentrischen Ringspalten mit verschiedenen Durchmessern eingeführt werden. Wenn die dabei gebildeten Werkstoffschichten aus ihren zugehörigen Spalten austreten, wird die Aussenschicht falls erwünscht dazu gebracht, sich in Längsrichtung zu strecken, während die Innenschicht oder die Innenschichten dazu gebracht werden, in der Querrichtung sich auszudehnen und gegebenenfalls in der Längsrichtung sieh zu strecken. Darauf werden die Schichten durch die Expansion der Innenschicht oder der Innenschichten in Querrichtung zusammengeführt. Dabei erfolgt eine durchgehende Verbindung der Schichten, da diese miteinander in Berührung gebracht werden, bevor einer der V/erkstoffe der Schichten sich abgekühlt hat und seine Frostlinie durch-

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laufen oder sonst seine viskose Fliessbarkeit verloren hat, die eine solche Verbindung ermöglicht. Darauf wird der Film mit Hilfe von üblichen Ausziehr und Aufrollvorrichtungen abgezogen und aufgerollt.

Durch das neue Verfahren gemäss der Erfindung ist es erstmalig möglich geworden, in einer einfachen und wirtschaftlichen Weise einen homogenen, aus mehreren Schichten bestehenden Film ohne sichtbare Grenzschicht jedoch mit wesentlich verschiedener Orientierungsverteilung in der Innen- und Aussenschicht herzustellen, und zwar einen Film, der im Verhältnis zu einem einfachen Film der gleichen Stärke erheblich verbesserte Eigenschaften in mehreren Hinsichten, wie erhöhte Zugfestigkeit, geringere Bruchdehnung und Fehlen von "pin-holes" besitzt und bei dem die Schichten fest verbunden sind. Dieses Ergebnis wird dadurch ermöglicht, dass die Aussenschicht in der Längsrichtung orientiert werden kann, während die Innenschicht in der Querrichtung und gegebenenfalls in der Längsrichtung orientiert wird und damit, dass die derart orientierten Schichten miteinander in Berührung gebracht werden, während sie noch- eine so hohe Temperatur besitzen, dass sie noch nicht ihre Frostlinien durchlaufen oder sonst ihre viskose Fliessbarkeit verloren haben. Es ist überraschend und unerwartet, dass die Werkstoffschichten bei einer so hohen Temperatur verbunden werden können, ohne dass deren Orientierung in der Längs- bzw. · Querrichtung verloren geht. Das Verfahren gemäss der Erfindung ergibt somit einen aus mehreren Schichten bestehenden Film mit fest verbundenen Schichten mit sehr verschiedener Orientierungsverteilung in den Schichten.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens zur Herstellung eines Doppelschichtfilms unter Anwendung eines einzigen Ausgangswerkstoffs für die beiden Schichten. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung umfasst, wie von der Herstellung von geblasenen Filmen bekannt, eine Strangspritzvorrichtung, eine Filmblasevorrichtung mit einer Filmblasedüse sowie Auszieh- und Aufrollvorrichtungen. Das für die Vorrichtung kennzeichnende ist die Filmblasedüse, in der der von der Strangppritzvorrichtung kommende, flüssige Materialstrom

derart aufgeteilt wird, dass ein Teil des Materialstroms zu einem zylindrischen Innenspalt und ein Teil zu einem zylindrischen Aussenspalt geleitet wird und diese Spalte konzentrisch sind und bedeutende Unterschiede hinsichtlich des Durchmessers besitzen.

Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht.darin, dass der Werkstoff oder die Werkstoffe, aus denen die Filmschichten hergestellt werden sollen, in einer oder mehreren Strangspritzvorrichtungen bearbeitet werden und darauf in eine Filmblasedüse eingeführt werden, die konzentrische Spalte mit verschiedenen Durchmessern besitzt. Darauf wird falls gewünscht der Werkstoff, der durch den äusseren Spalt in der Längsrichtung (MD) eingeführt wird, gestreckt, während das Material, das durch den inneren Spalt eingeführt wird, mit Hilfe von Ueberdruck wie mit Gas,beispielsweise Luft, Stickstoff, Argon oder dergleichen/ aufgeblasen wird und dabei in der Querrichtung (TD) erweitert und ausserdem gegebenenfalls in der Längsrichtung (MD) gestreckt wird. Die rohrförmigen Schichten werden dadurch zusammengeführt, dass der Durchmesser der Innenschicht oder der Innenschichten mittels Gaszuführung vergrössert wird. Die rohrförmigen Schich- . ten werden darauf verbunden, bevor einer der Werkstoffe der Schichten seine Frostlinie durchlaufen oder sonst seine viskose Fliessbarkeit verloren hat, d.h. während die Werkstoffe weiterhin so warm sind, dass sie zusammenschmelzen und einen einzigen Film ohne eine sichtbare Grenzschicht bilden. Das Abkühlen des Films erfolgt mittels eines Kühlrings und das Ausziehen und Aufrollen des Films erfolgt darauf mittels Auszieh- und Aufrollvorrichtungen in einer innerhalb der Filmblasetechnik bekannten Weise (Figur 1).

Zur Herstellung eines Doppelfilms mit erheblich verbesserten Festigkeitseingeschaften in beiden Richtungen soll das Durchmesserverhältnis zwischen Aussen- und Innenspalt zwischen etwa 5:1 und 10:1 liegen. Besonders vorteilhafte Ergebnisse erhält man bei Durchmesserverhältnissen im Intervall 4:1 bis 10:1. Durch Streckung in der Aussenschicht in der Längsrichtung kann diese in dieser Richtung orientiert werden, und man kann falls erwünscht

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einen erheblichen Unterschied zwischen Aussen- und Innenschicht hinsichtlich Orientierung in der Längsrichtung herbeiführen. Die beiden Schichten können somit grössenordnungsmässig den gleichen Grad von Orientierung erhalten, wobei die Orientierungsrichtungen einen Winkel von 90° zueinander bilden.

Das Verfahren gemäss der Erfindung kann unter Anwendung von verschiedenen Werkstoffen in den Schichten oder unter Anwendung des. gleichen Werkstoffs in den Schichten durchgeführt werden. Die beim Verfahren angewandten Werkstoffe sind Thermoplaste. Beispiele für geeignete Thermoplaste sind Polyäthen, Polypropen, Polyamid, Äthen-EVA-Mischpolymere u.s.w.

Bei der Anwendung von verschiedenen Werkstoffen in den Schichten wendet man mehrere Strangspritzvorrichtungen an, die den Werkstoff den verschiedenen Spalten in der Düse zuführen. Bei der Anwendung des gleichen Werkstoffs in der Innen- und Aussenschicht eines Doppelschichtfilms ermöglicht die Vorrichtung gemäss der Erfindung die Anwendung einer einzigen Strangspritzmaschine, die die Filmblasedüse speist.

Es ist auch möglich, zwischen den PiImschichten^bevor diese verbunden werden, verschiedene Filmmaterialien einzuführen, z.B. Holzmehl, Kreide, Russ und.ähnliches Material, magnetisches und metallisches Material, das in magnetischen oder elektrostatischen feldern zur Erzielung von Musterwirkungen u.s.w. orientiert werden kann, um verschiedene Eigenschaften des Films, wie mechanische Eigenschaften, beispielsweise Steifheit, das Aussehen, den Preis etc., zu beeinflussen. Dadurch, dass die Filmschichten beim Einspritzen des Filmmaterials sich in geschmolzenem Zustand befinden, erhält man ein Endprodukt, in dem das Füllmaterial homogen verteilt ist und die Schichten trotz des Vorhandenseins des Füllmaterials dennoch fest und innig miteinander verbunden sind.

Eine Vorrichtung gemäss der Erfindung mit einer Filmblasedüse, die bei der Herstellung eines Doppelschichtsfilms aus einem einzigen Ausgangswerkstoff angewandt wird, ist in Fig. 2 gezeigt. Bei

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dieser Ausführungsform wird der Werkstoff somit von einer Strangspritzvorrichtung einer Düse zugeführt, ^ie im wesentlichen aus einem Innenkegel (1), einem Zwischenstück (5) und einem Aussenr.ing (4) besteht. Der Werkstoffstrom, die Kunstharzschmelze, kommt von der Strangspritζvorrichtung und wird in die Düse durch den Zulaufspalt (7) eingespeist, durch den die Schmelze aufwärts zu einer Erweiterung (8) des Zulaufspalts strömt. An dieser Stelle wird der Strom für die', beiden verschiedenen Spalte aufgeteilt. Der eine Strom fliesst hierbei aufwärts um den Innen^ kegel herum und weiterhin zum Ihnenspalt (5)» während der andere Strom über eine Anzahl Verteilungskanäle (9) ^zu einer Erweiterung (9a) hin und weiterhin zum Aussenspalt (6) strömt. Der Innenspalt (5) und der Aussenspalt (6) sind getrennt zentrierbar, und zweckmässig ist der Kegelkopf (2) austauschbar, so dass es möglich wird, die Breite des Innenspaltes zu ändern. Dieser Kegelkopf kann auch konische Form., erhalten, so dass es möglich wird, eine kontinuierliche Nachstellung der Spaltweite vorzunehmen. Das Gleiche gilt auch für den Aussenspalt. Gas wird der Innenschicht durch einen Gaskanal (14) zugeführt, der durch den Innenkegel und den Kegelkopf verläuft. Es besteht auch die Möglichkeit, den Druck zwischen den Schichten mittels eines Kanals (15) im Zwischenteil einzustellen.

Der Kunstharzwerkstoff wird somit von unten in den Zulaufspalt zwischen dem Innenkegel und dem Zwischenteil heraufgedrückt. Zur Vermeidung von schwächenden Fliesslinien muss der Kunststoff um den Innenzapfen herum in eine Erweiterung des Zutrittspalts strömen, worauf er dann durch den Innenspalt abströmt, der zwischen dem Kegelkopf und dem Zwischenteil sich bildet. Von der Erweiterung des Zutrittspalts strömt der Kunstharzwerkstoff auch zum Aussenspalt über mehrere rohrförmige Kanäle. Auch am Aussenspalt, der zwischen dem Zwischenteil und dem Aussenring sich bildet, wird der Fluss dadurch homogenisiert, dass der Kunstharzwerkstoff in Erweiterungen des Spalts herumfliesst,bevor er den Aussenspalt durchläuft.

Für den zu verarbeitenden Werkstoff kommen selbstverständlich sowohl Kunstharze als auch Kunststoffe in Frage.

Die Erfindung wird durch folgende Beisr>iele veranschaulicht.

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Beispiel."

Ein Doppelschichtfilm aus Unifos LD-Polyäthen, Qualität DFDS-66OO, Schmelzindex 0,3 g/lO min, wurde mit einer Strangspritzvorrichtung und einer Filmblasedüse mit zwei konzentrischen Ringspalten unto? folgenden Bedingungen hergestellt:

Durchmesser des Innenspalts Durchmesser des Aussenspalts Filmstärke Zuggeschwindigkeit Breite des Innenspalts Breite des Aussenspalts

= 30 mm

= 150 mm

= 25 um

= 10 m/Minute

= 0,4 mm

= 0,6 mm

Der erhaltene Film wurde gemäss ASTM-Normen hinsichtlich Zugfestigkeit, Dehnung und "dartdrop" getestet. Zum Vergleich wurde auch ein Einfachfilm mit gleicher Stärke und unter im übrigen den gleichen Bedingungen wie der Doppelschichtfilm hergestellt. Die für die beiden Filme erhaltenen Messresultate gehen aus Tabelle 1 hervor.

Tabelle I,

	Zugfestigkeit	Dehnung ASTM-D-882	Dartdrop ASTM-D-1709
Einfachfilm Doppelfilm	MD TD kp/cm²	MD % TD %	Gramm I
220 I90 592 308	400 600 260 480	150 l40

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Claims

Patentansprüche.

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Mehrschicht-Lmen aus thermoplastischem Werkstoff mit Bearbeitung in einer Strangspritzvorrichtung, Einführung in eine Filmblasedüse mit mehreren konzentrischen Spalten, Streckung, Aufblasen, Verbindung und Aufrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten verbunden werden, nachdem die Aussenschicht in gewünschtem Umfang in der Längsrichtung durch Streckung und die Innenschicht oder Innenschichten - in der Querrichtung durch Aufblasen mittels eines gasförmigen Mediums und gegenbenenfalls in Längsrichtung durch Streckung_/ doch bevor eine der Werkstoffschichten auf eine Temperatur abgekühlt, worden ist, die der Frostlinie des Werkstoffs entsprich^ oder einer der Werkstoffe seine viskose Fliessfähigkeit verloren hat, orientiert worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Doppelschichtfilm unter Anwendung einer Filmblasedüse mit zwei konzentrischen Ringspalten herstellt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Düse benutzt,bei der das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Aussenspalts und dem des Innenspalts zwischen J:l und 10:1 liegt.

k. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Doppelschichtfilm aus einem einzigen Ausgangswerkstoff hergestellt wird, der von einer Strangspritzvorrichtung zugeführt wird, wobei der fliessende.Kunstharzstrom in der Düse derart aufgeteilt wird, dass ein Teil des Stroms dem inneren Soalt und ein anderer Teil dera äusseren Soalt zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch und 4 mit einer Strangspritzvorrichtung, einer Filmblasedüse mit zwei konzentrischen Spalten und einer Abzieh- und Aufrollvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Filmblasedüse aus einem Tnnenkegel (1), einem Zwischenstück (3), einem Aussen-

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ring (4),- einem Innenspalt (5) und- einem in der gleichen Ebene wie dieser gelegenen Aussenspalt (6), einem Zulaufspalt (7) für den geschmolzenen Kunstharzwerkstoff, einer Erweiterung (8) des Zulaufspalts, in der der Kunstharzstrom zur Heiterführunrr zu den beiden Spalten aufgeteilt wird, Verteilungskanälen (9) mit Erweiterungen (9&) für den Werkstoffstrom zum Aussenspalt (6), einem Gaskanal (14) für die Zufuhr von Aufblasegas sowie gegebenenfalls einem Gaskanal (15) zur Regelung des Druckes zwischen den Schichten besteht. .

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Aussenspalts und Innenspalts zwischen J:l und 10:1 liegt.

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