DE3010691C2 - Vorrichtung zum Herstellen einer coextrudierten, unbeschichtete Ränder aufweisenden Verbundfolie aus wenigstens zwei thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 39 09 170) wird eine Verbundfolie coextrudiert, deren Schichten eine sehr gleichmäßige Dicke aufweisen. Die Verbundfolie kann auch mono- oder biaxial gestreckt werden.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß alle Schmelzeschichten, besonders gilt dies für niedrigviskose, leichtfließende Kunststoffschmelzen, mehr oder weniger ungehindert bis in die Ränder der fertigen Folienbahn gelangen. Diese Tatsache ist aber nicht immer erwünscht. Besonders gilt dies für den Fall der Herstellung biaxial gestreckter Folien. Hier repräsentieren die von den Kluppen des Breitstreckrahmens gefaßten, unverstreckten Randpartien im Vergleich zur restlichen Folienbahn einen hohen, in der Größenordnung von 20 bis 30% liegenden Materialanteil. Insofern müßte es aus Kostengründen erstrebenswert sein, wenn bei Verarbeitung teurer Rohstoffe letztere gar nicht erst in die verdickten, der Säumung (Abfall) zum Opfer fallenden Ränder gelangen würde. Dadurch ließe sich auch die heute allgemein praktizierte Rückführung des Säumstreifenabfalles in den Extrusionsprozeß wesentlich vereinfachen, da die abgesäumten, nur aus einem einzigen Verbundstoff bestehenden Randstreiten ohne Zwischenschaltung aufwendiger Selektier- und Aufbereitungsverfahren unmittelbar wieder in den jeweiligen Extruder eingespeist werden könnten.

Vorteilhaft würde sich eine Freirand-Coextrusion zweifellos auch bei der Herstellung von Folien mit Außenschichten aus niedrig schmelzenden Kunststoffen auswirken. Durch Aussparung der Kluppenfaßränder der Folienbahn von der Beschichtung mit dem üblicherweise weit unter den Strecktemperaturen der Basisschicht schmelzenden Außenschicht-Kunststoff wird eine den Produktionsablauf behindernde Verschmutzung oder Verklebung der Kluppen des Breitstreckrahmens vermieden.

Eine Freirand-Coextrusion beinhaltet als weitere Vorteile die Möglichkeit, die herzustellende Verbundfolie mit Randpartien aus unterschiedlichem Kunststoff zu extrudieren. Bei der Fertigung biaxial verstreckter Verbundfolien könnte man so z. B. den verdickten Kluppenfaßrändern prinzipiell regenerierten Säumstreifenabfall zuordnen. Als Folge dieser Maßnahme würden sich die Materialkosten für das Produkt reduzieren lassen. Durch das Einbringen von Kunststoffen mit gegenüber der Basisfolie unterschiedlichen Materialeigenschaften (z. B. mechanische und/oder thermische Eigenschaften) in die Randpartien der Bahn kann die Freirand-Coextrusion zur Lösung verfahrenstechnischer Probleme (z. B. Verminderung des neckin bei der Extrusion und Längsstreckung, Begünstigung der Anlegung des Schmelzefilmes auf die Chill-Roll, Verbesserung des Längs- und Querstreckverhaltens und damit des Folienprofils etc.) herangezogen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Coextrudieren einer Verbundfolie mit unbeschichteten Rändern vorzuschlagen, wobei eine kleine kompakte Bauweise eingehalten werden kann, die eine strömungstechnisch günstige Zuführung und Vereinigung der Masseströme aufweist, wobei diese alle an einer Stelle vereinigt werden und bei der ein auswechselbares Formstück mit verschiedenen Kanalquerschnitten die Einstellung verschiedener Schichtdikken erlaubt.

Aufgabengemäß sollen weiterhin für das Endprofil günstige Schmelzekanalquerschnitte erzielt werden, wodurch verschlechternde Umformprozesse der Kunststoffstränge auf ein Minimum reduziert werden und eine Ausbreitung der Deckschichtkunststoffe vermieden wird.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Gehäusebohrung pyramidenstumpfförmig mit quadratischem Querschnitt, sich in Stromungsrichtung der Schrnelzeströme verjüngend ausgebildet ist und daß der Formeinsatz als ein der Gestalt der Gehäusebohrung entsprechender Pyramidenstumpf ausgebildet ist, dessen Seitenflächen an der Gehäusebohrung anliegen und der an wenigstens einer seiner Seitenflächen eine in Strömungsrichtung verlaufende Nut aufweist, wobei die Zentralbohrung und die wenigstens eine Nut in einer gemeinsamen Ebene mCinden und dem Formen der im Querschnitt rechteckförmig und quadratisch ausgebildeten Schmelzeströme dienen.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können Zwei- oder Mehrschichtfolien hergestellt werden, bei denen die von den Kluppen bei der Quer- oder Simultanstreckung erfaßten Ränder nicht mit dem oder den Beschichtungskunststoffen bedeckt sind, so daß beim späteren Absäumem der Ränder die Saumstreifen ohne zusätzliche zeit- und kostenintensive Reinigungsoder Trennoperationen dem entsprechenden Extruder, gegebenenfalls nach vorheriger Zerkleinerung und Pelletisierung zugeführt werden können.

Durch die erfindungsgemäße Coextrusion über einen Adapter, die zu einem Freirand (unbeschichteter Rand) führt, ergeben sich somit erhebliche Vorteile bei der Herstellung von Verbundfolien gegenüber den bisher bekannten Techniken.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können

Mehrschichtfolien mit nur einseitig angeordneter Deckschicht aber auch mit beidseitig angeordneter Deckschichten hergestellt werden. Hierbei können auch mehrere Deckschichten auf der Basisfolie aufgebracht werden. Als Kunststoff für die Herstellung eigenen sich diejenigen, die in der Schmelze einen innigen Verbund miteinander eingehen und sich bei den Verarbeitungstemperaturen nicht zersetzen. Jedoch sind unterschiedliche Kunststoffe nicht unbedingt Voraussetzung. Es können auch gleiche Kunststoffe zu Verbundfaden verarbeitet werden, wobei z. B. ein Kunststoff eine andere Scbmelzviskosität besitzt oder z. B. Zuschlagstoffe, wie Pigmente, Antioxidantien, Antistatika, Farbstoffe oder Gleitmittel enthält.

Durch Auswahl der Kunststoffe und Verarbeitung bestimmter Kombinationen sowie der Dickeneinstellung der Beschichtung(en) können bestimmte Effekte der fertigen Verbundfolie erzielt werden. Es seien an dieser Stelle z. B. die Einstellung der Trübung, der Abriebfestigkeit, der Farbgebung, der Wickeleigenschäften, des Schlupfes, der z. B. wichtig ist bei der Weiterverarbeitung der Verbundfolien, und anderer mechanischer und optischer Eigenschaften erwähnt.

Wie diese beispielhafte Aufzählung leicht erkennen läßt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung deshalb besonders fortschrittlich, da man durch den Freirand die nicht beschichteten Saumstreifen direkt in den Herstellungsprozeß zurückführen kann, ohne daß man z. B. bei unterschiedlichen Kunststoffen diese und bei Verwendung von Zuschlagstoffen auch noch diese aus dem Saumstreifen trennen muß, um die Einzelkomponente wieder einsetzen zu können.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt 3%

F i g. 1 eine sdiematische, raumbildliche Ansicht einer Vorrichtung mit einem Adapter zum Herstellen einer coextrudierten Verbundfolie mit unbeschichteten Rändern,

F i g. 2a und 2b einen Querschnitt durch zwei unterschiedliche, mit der Vorrichtung nach F i g. 1 herstellbare Verbundfolien in größerer Darstellung,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den einen Formeinsatz, aufweisenden Adapter gemäß der Vorrichtung nach F i g. 1 in größerer Darstellung, längs der Linie III-III in Fig.4,

F i g. 4 eine Vorderansicht des Adapters nach F i g. 3 und

Fig.5 eine Vorderansicht des Formeinratzes des Adapters nach F1 g. 3.

Die Vorrichtung zum Herstellen einer Verbundfolie 8 mit Querschnitten der in den F i g. 2a und 2b gezeigten Art weist drei Extruder 1, 2 und 3 auf, die über Schmelzeleitungen 4 mit einem Adapter 5 in Verbindung stehen, der unmittelbar an eine Breitschlitzdüse 6 angeflanscht ist. Die aus der Breitschlitzdüse 6 austretende, im Adapter 5 in mehrere Schichten ausgeformte Verbundfolie 8 wird auf einer als Kühleinrichtung dienenden rotierende Abzugswalze 7, auf eine unter ihrer Schmelzetemperatur liegende Temperatur gekühlt.

Der Schichtaufbau der fertigen Verbundfolie 8 wird durch die Koppelung der Extruder t, 2 und 3 mit den jeweiligen Eingängen 12', 13', 14', 15' bzw. 16' des Adapters 5 bestimmt

Zum Herstellen der Verbundfolie 8 gemäß Fig.2a werden alle drei Extruder t, 2 und 3 benötigt Der Extruder 1 liefert hierbei einen Schmelzestrom A für eine Basisschicht 9 an den Eingang 12', der Extruder 2 einen vom Kunststoff der Basisschicht 9 abweichenden Schmelzestrom B für zwei Deckschichten 10 an die Eingänge 13' und 14' sowie der Extruder 3 einen ebenfalls gegenüber dem Kunststoff der Basisschicht 9 unterschiedlichen Schmelzestrom CfQr zwei Ränder 11 an die Eingänge 15' und 16'.

Für das Herstellen der Verbundfolien 8 nach F i g. 2b sind dagegen nur die Extruder 1 und 2 erforderlich. Der Extruder 1 liefert dabei den Schmelzestrom A für die Basisschicht 9, wobei der Schmelzestrom A auf die drei Eingänge 12', 15' und 16' aufgeteilt wird, und der Extruder 2 fördert den gegenüber dem Kunststoff der Basisschicht 9 unterschiedlichen Schmelzestrom B für die beiden Deckschichten 10 auf die Eingänge 13' und 14'.

Der Adapter 5 besteht aus einer Deckplatte 17, einem Gehäuse 18, einem darin eingepaßten Formeinsatz 19 sowie einer Abschlußplatte 20, die durch Schrauben 21 zu einem kompakten Block zusammengefügt sind, der über die Deckplatte 17 an die Breitschlitzdüse 6 angeflanscht ist. Die Deckplatte 17 hat eine mit dem nicht dargestellten Eingang der Breitschlitzdüse 6 korrespondierende quadratische Austrittsöffnung 22. Das Gehäuse 18 enthält eine Gehäusebohrung 19', die die Form eines quadratischen Pyramidenstumpfes aufweist. In die Gehäusebohrung 19' ist ein Formeinsatz 19 mit exakt identischen Konturen dichtend eingepaßt, der der Aufnahme und Zusammenführung der Schmelzeströme A, Bund Cdient, die in Nuten 13,14,15 und 16 in den vier Seitenflächen sowie in einer Zentralbohrung 12 des Formeinsatzes 19 geführt werden.

Die Größe der Querschnittsfläche der Nuten 13, 14, 15 und 16 sowie der Zentralbohrung 12 ist von verschiedenen Faktoren, wie Dicke der zu extrudierenden Folienschichten, Schmelzviskosität der Kunststoffe und Extruderausstoß, abhängig und muß für den jeweiligen Fall ausgelegt werden. Wesentlich für die Erzielung der Ränder 11 ist die Ausbildung der Nuten 13 und 14 zu den Nuten 15 und 16. Die Nuten 13 und 14 für die Deckschichten 10 werden durch dies enkrecht dazu angeordneten Nuten 15 bzw. 16 für die Ränder 11 seitlich eingeschlossen an der Vereinigungsstelle der Nuten 13, 14, 15 und 16 sowie der Zentralbohrung 12 vor Eintritt in die Breitschlitzdüse 6. Die durch die Nuten 15 und 16 vorgegebene Schichtenabsatz, der auch in der Breitschlitzdüse 6 voll erhalten bleibt, unterbindet das Ausbreiten auch niedrigviskoser Deckschichtkunststoffe bis in die Ränder 11. Die Abschlußplatte 20 enthält die für die Befüllung der Zentralbohrung 12 und der Nuten 13, 14, 15 und 16 notwendigen, mit den Extrudern 1, 2 bzw. 3 über die Schmelzleitungen 4 in Verbindung stehenden Eingänge 12', 13', 14', 15' und 16'.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Herstellen einer coextrudierten, unbeschichtete Ränder aufweisenden Verbundfolie aus wenigstens zwei thermoplastischen Kunststoffen, mit einem an Extruder für die Kunststoffe angeschlossenen, eine axiale Gehäusebohrung und einen Formeinsatz mit einer Zentralbohrung aufweisenden Adapter zum Formen und zum Zusammenführen der Schmelzeströme der Kunststoffe zu einem Verbundstrom, mit einer an den Adapter angeschlossenen Breitschlitzdüse zum Ausbreiten des Verbundstromes zu einer Verbundbahn, mit einer Kühlwalze zum Abkühlen der Verbundbahn, mit einer Streckeinrichtung zum biaxialen Strecken der Verbundbahn zu der Verbundfolie und gegebenenfalls mit einer Einrichtung zum Thermofixieren der Verbundfolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebohrung (19') pyramidenstumpfförmig mit quadratischem Querschnitt, sich in Strömungsrichtung der Schmelzeströme (A, B und C) verjüngend ausgebildet ist und daß der Formeinsatz (19) als ein der Gestalt der Gehäusebohrung (19') entsprechender Pyramidenstumpf ausgebildet ist, dessen Seitenflächen an der Gehäusebohrung (19') anliegen und der an wenigstens einer seiner Seitenflächen eine in Strömungsrichtung verlaufende Nut (13, 14, 15 bzw. 16) in einer gemeinsamen Ebene münden und dem Formen der im Querschnitt rechteckförmig und quadratisch ausgebildeten Schmelzeströme (A, Bund Qdienen.