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Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Verbund-
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folien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen
Verbundfolien aus Kunststoff mit einer dünnen Metallschicht, bei dem die miteinander
zu vereinigenden Kunststoff-Folien mit wenigstens einer Klebstoffschicht bedeckt,
die Klebstoffschicht metallisiert und sodann die Folien zusammengeführt und miteinander
verwalzt werden.
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Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift
1 804 095 bekannt. Ziel des dort beschriebenen Verfahrens ist die Herstellung eines
wärmereflektierenden Materials, welches beispielsweise zur Herstellung von Schutzanzügen
u.dgl. geeignet ist. Das Besondere des vorbekannten Verfahrens besteht darin, daß
die Kunststoff-Folie aus einem Polyamid, beispielsweise
Polypyromelitimid
besteht und nur auf der dem Trägerstoff abgewandten Oberfläche einen aufgedampften
Metallfilm, insbesondere Aluminiumfilm trägt und daß zwischen der Kunststoff-Folie
und dem Metallfilm eine dünne zweite Klebeschicht aus einem heißbindenden Kleber
vorhanden ist.
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Metallisierte Kunststoff-Folien, insbesondere solche, die mit Aluminium
bedampft sind, lassen sich jedoch nicht nur als wärmereflektierendes Material zur
Herstellung von Schutzanzügen u. dgl. verwenden, sondern auch als Lichtspiegel.
Es rührt dies daher, dlß die dünne reflektierende Metallschicht so gleichmäßig auf
eine glatte Kunststoff-Folie aufgetragen, insbesondere aufgedampft werden kann,
daß diese die Oberflächenglätte der Kunststoff-Folie selbst zeigt und dadurch ein
ebenso gutes Spiegelvermögen aufweist, wie eine auf die Rückseite einer Glasscheibe
auf gebrachte Silberschicht. Derartige Kunststoff-Folien mit spiegelnden Eigenschaften
lassen sich für die Herstellung von Spielzeugspiegeln, Werbeartikeln und insbesondere
für Verkehrsspiegel verwenden. Voraussetzung bei diesen Verwendungen, insbesondere
bei der zuletztgenannten, ist jedoch, daß die Metallschicht fest auf der Kunststoff-Folie
haftet und falten- sowie blasenfrei auf dieser angebracht ist. Eine weitere Voraussetzung
ist, daß die sehr kratzempfindliche aufgedampfte Metallschicht mit einer weiteren
Kunststoffschicht als Schutzschicht abgedeckt ist und daß
auch diese
Schicht fest auf der Unterlage haftet und sich insbesondere unter wetterbedingten
Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen nicht von dieser los löst. Die in der
deutschen Auslegeschrift 1 804 095 beschriebenen Folien erfüllen diese Anforderungen
nicht, zumal der reflektierende Metallfilm völlig ungeschützt an der Oberfläche
liegt.
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Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Verbundfolien aus Kunststoff mit einer
dünnen Metallschicht anzugeben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß als Klebstoff ein Zweikomponentenkleber verwendet wird, dessen Komponenten bei
der Herstellung der Verbundfolie derart auf eine oder beide der miteinander zu vereinigenden
Kunststoff-Folien aufgebracht wird, daß die Komponentenschichten nach dem Zusammenführen
der Folien durch die Metallschicht getrennt sind, worauf die Folien zusammengeführt
und warm miteinander verwalzt werden. Uberraschenderweise hat sich gezeigt, daß
die dünne aufgedampfte Metallschicht zwar in der Lage ist, die Komponenten solange
voneinander zu trennen und deren Reaktion zu verhindern, wie sich der Verbund auf
Raumtemperatur befindet.
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Wird der Verbund jedoch erwärmt, insbesondere warmgewalzt, so tritt
eine hinreichende Diffusion der Komponenten durch die Metallschicht ein, so daß
auf beiden Seiten der Metallschicht ein reaktiv abgebundener Kleber entsteht. Dieser
Kleber
stellt einen völlig sicheren und hinreichenden Haftverbund mit den Nachbarschichten
her, ohne daß es zu Eintrübungen, Falten- oder Blasenbildung kommt.
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Das vorgeschlagene Verfahren führt demnach zu hochwertigen Spiegelschichten
auf Kunststoff-Folien, die ihre reflektierenden Eigenschaften auch unter ungünstigen
Temperatur-und Witterungsbedingungen für lange Zeit beibehalten. Das Verfahren hat
aber noch weitere Vorteile, die insbesondere eine wirtschaftliche Herstellung gestatten.
Diese Vorteile können in besonderer Weise ausgenutzt werden, wenn die Komponenten
des zu verwendenden Zweikomponentenklebers so ausgesucht werden, daß sie bei Raumtemperatur
feste, aber bei Walztemperatur flüssige thermoplastische Stoffe sind. Es ergibt
sich in diesem Fall die Möglichkeit, die Klebstoffkomponenten auf eine oder beide
der miteinander zu vereinigenden Bahnen aufzutragen und die so vorbehandelten Bahnen
- gegebenenfalls nach vorheriger Metallisierung - wieder zu Rollen aufzuwickeln.
Da die Komponenten einerseits feste Stoffe ohne klebende Eigenschaften und andererseits
auch von dem aufgedampften Metallfilm abgedeckt sind, ergeben sich Folienwickel,
die kaum von anderen bekannten Wickeln zu unterscheiden sind und die sich nach beliebig
langer Zwischenlagerungszeit problemlos wieder abwickeln, miteinander vereinigen
und zur erstrebten Verbundfolie weiterverarbeiten lassen.
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Für die technische Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben
sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten.
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Die eine Möglichkeit besteht darin, daß zwei miteinander zu vereinigende
Kunststoff-Folien jeweils mit einer Komponente eines Zweikomponentenklebers bedeckt
und auf eine der Komponentenschichten eine Metallschicht aufgedampft wird. Darauf
werden die Folien - gegebenenfalls nach Zwischenaufwickeln und Zwischenlagern -
derart zusammengeführt, daß sich die bedeckten Seiten berühren und nunmehr warm
miteinander verwalzt werden können. Beim Erwärmen und unter dem Einfluß des Walzdruckes
werden die Klebstoff komponenten reaktiviert und veranlaßt durch die sie trennende
Metallschicht in beiden Richtungen hindurch zu diffundieren. Dieser Vorgang tritt
im Hinblick auf die geringe Dicke der aufgedampften Metallschicht augenblicklich
beim Walzen ein, so daß die kurze übliche Walzbehandlung genügt, um sogleich einen
fest haftenden Filmverbund zu erhalten.
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Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens ist die,
daß eine von zwei miteinander zu vereinigenden Kunststoff-Folien mit einer Komponente
eines Zweikomponentenklebers bedeckt, sodann die bedeckte Seite mit einer dünnen
Metallschicht bedampft und danach mit der zweiten Komponente bedeckt wird, worauf
die so vorbehandelte Folie mit ihren aufgebrachten Schichten mit einer weiteren
Folie
zusammengeführt und warm mit dieser verwalzt wird. Auch in
diesem Fall ist es möglich, diejenige Folie, die die beiden durch eine Metallschicht
voneinander getrennten Komponenten des Klebers enthält, aufzurollen und nach beliebiger
Zwischenlagerung weiterzuverarbeiten.
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Insbesondere die zuletztgenannte Variante gestattet es, in wirtschaftlich
besonders günstiger Weise durchgeführt zu werden. Hierzu wird die unbedeckte Folie
in an sich bekannter Weise aus einer Breitschlitzdüse heiß stranggepreßt, worauf
die gesondert vorbereitete und gegebenenfalls von einer Vorratsrolle abzuziehende
mit einer ersten Komponentenschicht, einer darauf angeordneten Metallschicht und
einer auf dieser befindlichen zweiten Komponentenschicht bedeckten Folie zugeführt
und mit der soeben hergestellten unter Ausnutzung der Strangpreßwärme unmittelbar
verwalzt wird. Bei diesem zuletztgenannten Verfahren erübrigt es sich also, die
auf einer Breitschlitzdüsenmaschine hergestellte Folie zunächst völlig abzukühlen
und aufzuwickeln, sondern die frisch erzeugte Folie wird in einem Arbeitsgang mit
der metallisierten und mit den Komponenten des Klebers ausgerüsteten Folie zusammengeführt
und kaschiert. Die erzeugten Produkte zeichnen sich durch besondere Gleichmäßigkeit
aus sowie durch beachtliche Haftfestigkeit ihrer Schichten.
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Die zu verwendenden Zweikomponentenkleber sind grundsätzlich bekannt.
Als günstig hat sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens z.B.
ein Kleber mit den Komponenten: thermoplastischer Polyester, Copolymerisat auf Vinylchlorid-Basis
erwiesen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm für den grundsätzlichen
Ablauf des Verfahrens; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Variante
für die Durchführung des Verfahrens; Fig. 3 eine schematische Darstellung für die
grundsätzliche Durchführung einer zweiten Variante des Verfahrens; Fig. 4 eine schematische
Darstellung des grundsätzlichen Ablaufes einer besonders wirtschaftlichen Variante
des Verfahrens, bei der eine vorbereitete Folie, vorzugsweise Deckfolie, die bereits
mit den Komponenten eines Zweikomponentenklebers beschichtet ist und die außerdem
eine die Komponenten voneinander trennende metallische Zwischensicht trägt auf eine
soeben mit Hilfe einer Breitschlitzdüse erzeugte Trägerfolie aufkaschiert wird0
Fig.
1 zeigt zunächst den allgemeinen Ablauf des Verfahrens.
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Auszugehen ist von den beiden Folien 1 und 2, die durch die beiden
Kästen I und II symbolisiert werden. Erfindungsgemäß soll als Klebstoff ein Zweikomponentenkleber
3 verwendet werden, dessen Komponenten mit 3-1 und 3-2 bezeichnet sind. Diese Komponenten
werden derart auf die beiden miteinander zu vereinigenden Kunststoff-Folien 1 und
2 aufgebracht, daß die Komponentenschichten nach dem Zusammenführen der Folien durch
die Metallschicht getrennt sind. Es ergibt sich das in Fig. 1 rechts dargestellte
Gebilde, welches aus der oberen Ausgangsfolie 1, der darunter angeordneten ersten
Komponente 3-1 der aufgedampften Metallschicht 4, der darunter angeordneten zweiten
Komponente 3-2 sowie schließlich der zweiten Folie 2 besteht. Die Verbindungsleitung
5 zwischen den Kästen 3 und 4 soll andeuten, daß die Komponenten entweder auf die
beiden Folien 1 und 2 aufgebracht werden können oder - alternativ - auch auf die
Metallschicht 4, nachdem diese auf die Schicht der ersten Komponente 3-1 aufgetragen
worden ist.
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Fig. 2 zeigt eine praktische Möglichkeit zur Verwirklichung des Verfahrens.
Die beiden Folien 1 und 2 werden von den Vorratsrollen 5 und 6 abgezogen. Die Folie
1 wird durch ein Druckwerk 7 geführt, mit dessen Hilfe die erste
Kleberkomponente
3-1 auf die Unterseite der Folie aufgetragen wird. Das Druckwerk besteht aus der
Druckwalze 8 und der Gegenwalze 9. In Oberflächenkontakt mit der Druckwalze 8 befindet
sich die Befeuchtungswalze 10, die ihrerseits in die aufgeschmolzene Komponente
3-1 eintaucht, welche sich in einem geeigneten Vorratsbehälter 11 befindet.
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Die Ausgangs folie 2 wird im dargestellten Beispiel durch ein Druckwerk
12 geführt, welches aus der Rakelwalze 13 und der Gegenwalze 14 besteht. Der Rakelwalze
13 wird die leicht aufgeschmolzene teigartige Komponente 3-2 aus einem Vorratsbehälter
15 zugeführt und auf deren Oberfläche mit Hilfe der Rakel 16 gleichmäßig verteilt.
Nachdem die Komponente 3-2 gleichmäßig auf den Film 2 aufgetragen ist, durchläuft
dieser die Bedampfungseinrichtung 17 und wird auf der Komponentenschicht mit Metall,
vorzugsweise Aluminium in dünner Schicht-0 stärke bedampft. Die Schichtstärke beträgt
vorzugsweise 50-150 A entsprechend 5-15 p. Bei größeren Schichtstärken findet keine
befriedigende Diffusion mehr statt. Die beiden auf diese Weise vorbehandelten Ausgangsfolien
werden über Umlenkrollen 18,19, 20 und 21 dem Walzenspalt 22 eines Vierwalzen-Walzwerkes
23 zugeführt. Das Walzwerk ist beheizt und unterwirft das Folienpaket einer dreimaligen
Druckbehandlung, nämlich in den Walzenspalten 22,24 und 25. Das resultierende Produkt
ist in Fig. 2 rechts bei 26 wiederum schematisch dargestellt. Es zeigt den gleichen
Schichtenaufbau
wie im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erläutert.
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Eine andere Möglichkeit der Verfahrens ausführung ist in Fig. 3 dargestellt.
Die Ausgangsfolien 1 und 2 werden wiederum von Vorratsrollen 5 und 6 abgezogen und
über Umlenkwalzen 27 und 28 den Verarbeitungseinheiten zugeführt. Die Folie 1 passiert
dabei ein erstes Druckwerk 29, danach eine Bedampfungseinrichtung 30 und im Anschluß
daran ein zweites Druckwerk 31.
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Die Druckwerke 29 und 30 sind untereinander gleich aufgebaut; sie
bestehen jeweils aus den Druckwalzen 32;32', den Gegenwalzen 33;33' sowie den Befeuchtungswalzen
34;34'.
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Die Befeuchtungswalze 34 taucht in einen gegebenenfalls beheizten
Vorratsbehälter 35, in dem sich die Kleberkomponente 3-1 befindet. In entsprechender
Weise taucht die Befeuchtungswalze 34' in den Behälter 36, in dem sich die Kleberkomponente
3-2 befindet. Beim Durchgang durch eine derartige Apparatur wird folglich die Folie
1 nacheinander mit der ersten Kleberkomponente beschichtet, danach mit Metall bedampft
und daraufhin mit der zweiten Kleberkomponente beschichtet. Die so behandelte und
vorbereitete Folie tritt bei 37 in den ersten Walzenspalt des Vierwalzen-Walzwerkes
38 ein. Dort trifft sie sich mit der unbehandelten Ausgangs folie 2 und wird mit
dieser durch
Warmwalzen kaschiert. Die Folie durchläuft dann noch
den Walzenspalt 39 und tritt schließlich aus dem Walzenspalt 40 fertig verarbeitet
aus. Das resultierende Gebilde ist bei 41 wiederum schematisch dargestellt; es weist
die gleiche Schichtenfolge auf, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert.
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Eine besonders vorteilhafte und wirtschaftliche Art der Fertigung
ist in Fig. 4 schematisch angedeutet. Auf der Vorratsrolle 41 befindet sich eine
mehrfach beschichtete Folie mit gleichem Aufbau wie sie in Fig. 3 das zweite Druckwerk
31 verläßt und dort in den Walzenspalt 37 eintritt. Eine derartige Folie ist ohne
weiteres zur Rolle aufwickelbar, da die Kleberkomponenten bei Raumtemperatur fest
sind und im übrigen durch die zwischengeschaltete Aluminiumschicht nicht miteinander
reagieren können.
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Die Anordnung gemäß Fig. 4 weist ferner einen Extruder 42 auf, dessen
Schnecke 43 von einem Elektromotor 44 angetrieben wird. Der Extruder wird aus einem
Vorratsbehälter 45 mit Kunststoffgranulat gespeist, wobei dieses Granulat unter
langsamer Erwärmung von der Förderschnecke 43 durch den Extruder getrieben wird.
Das völlig durchgeschmolzene und homogenisierte Extrudat tritt alsdann in die Breitschlitzdüse
46 ein und es tritt aus dieser in Form einer Rohfolie 47 aus. Die Rohfolie wird
über eine
Folge von Rollen 48 geführt und schließlich bei der Rolle
49 mit der vorbehandelten Folie, welche von der Vorratsrolle 41 abgezogen wird zusammengeführt.
Die Rohfolie 47 ist an dieser Stelle noch nicht vollends abgekühlt sondern verfügt
noch über einen beträchtlichen Wärmeinhalt. Dieser Wärmeinhalt teilt sich der aufgelegten
und von der Rolle 41 abgezogenen Folie mit, so daß die in dieser Folie enthaltenen
beiden Schmelzkleberkomponenten nunmehr aufgeschmolzen und dadurch aktiviert werden0
Das gesamte Paket tritt in den Walzenspalt 50 eines Walzwerkes ein, welches im dargestellten
Beispiel aus der Oberwalze 51 und der Unterwalze 52 besteht. Hier wird das Lagengebilde
einem hinreichenden Walzendruck ausgesetzt, wodurch der Kaschierungsvorgang durchgeführt
und abgeschlossen wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel finden eine Polyesterfolie und eine
Trägerplatte aus hochschlagfestem Polystyrol Verwendung. In einem solchen Fall wird
als Kleber ein solcher verwendet, dessen eine Komponente ein thermoplastischer Polyester
ist, der eine gute Affinität zu der verwendeten Polyesterfolie aufweist. Bei der
anderen Komponente handelt es sich um ein Copolymerisat auf Vinylchlorid-Basis mit
guter Affinität zur verwendeten Trägerplatte aus hochschlagfestem Polystyrol SB.
Beide Kleberkomponenten reagieren durch die aufgedampfte Aluminiumschicht hindurch
miteinander.
Die obere Schichtdicke der PoLyesterfolie beträgt
25 . Vorzugsweise wird jedoch eine solche von etwa 12 lu verwendet.
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Die Temperatur innerhalb des Druckwerkes beträgt zweckmäßig etwa 1600C;
sie ist abhängig vom Schmelzpunkt der Polyesterfolie. Der Anpreßdruck im Druckwerk
beträgt maximal 200, vorzugsweise 100 N/cm Walzenbreite bei einem Walzendurchmesser
von 250 mm.