DE3229554C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung coextrudierter mehrschichtiger Verbundfolien aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

• Ein der Gattung entsprechendes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung sind in der DE-OS 30 25 564 beschrieben. Bei dieser Methode der mechanischen Verankerung werden durch reißverschlußart ige Profilierung der Grenzschichten die Polymerschichten verbunden. Ein Nachteil dieser Verfahrenstechnik ist, daß hierzu technisch komplizierte, nur auf die Herstellung eines einzigen Produktes zugesehnittenc Spezialwerkzeuge, vorwiegend Düsen, erforderlich sind.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zur Coextrusion von Verbundfolien mit guter Verbundhaftung unter Verwendung spezieller Coextrusionsadapter vorzuschlagen, wobei die Nachteile der bekannten Techniken vermieden werden.
• Gelöst wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 aufgezeigten kennzeichnenden Maßnahmen und durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 3.
• Nach der DD-PS 70 378 ist zwar ein Vervielfachungsadapter bereits bekannt, dafür wird an sich jedoch kein Schutz begehrt, sondern nur im Zusammenhang mit den weiteren Merkmalen des Anspruches 3 zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1.
• Das beschriebene Verfahren ermöglicht in relativ einfacher Weise die Herstellung von coextrudierten, mehrschichtigen Verbundfolien aus z. T. bezüglich Adhäsion unverträglichen Polymeren, dadurch, daß die bisher notwendige, aus einem separaten Polymerrohstoff bestehende Haftvermittlerschicht ersetzt wird durch eine vielschichtige Haftvermittlerschicht, bestehend aus den beiden zu verbindenden, keine Adhäsion zueinander aufweisenden Polymeren selbst.
• Neben der Einsparung von Rohstoffkosten für einen im allgemeinen teuren, speziellen Haftvermittler können die bei einer Coextrusion mehrerer, unterschiedlicher Rohstoffe ohnehin schon bestehenden verfahrenstechnischen Schwierigkeiten der rheologischen Anpassung der Polymere verringert werden. Da zwangsläufig ein Extruder eingespart werden kann, beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren zudem nicht nur eine Reduzierung des apparativen Aufwandes, sondern gleichzeitig damit auch der Herstellungskosten.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Zeichnungen näher erläutert.
• F i g. 1 zeigt ein Prinzipschema der Vorrichtung zur Coextrusion einer dreischichtigen Verbundfolie.
• Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch eine mit der Vorrichtung gemäß F i g. 1 erzielbare dreischichtige Verbundfolie.
• F i g. 3 zeigt ein Prinzipschema der Vorrichtung zur Coextrusion einer siebenschichtigen Verbundfolie mit zwei Haftvermittlerschichten.
• Fig.4 zeigt einen Querschnitt durch eine mit der Vorrichtung gemäß F i g. 3 erzielbare siebenschichtige Folie.
• Wie F i g. 1 zeigt, sind bei dem Verfahren die zwei Extruder 1 und 2 zur Plastifizierung der Polymere A und B erforderlich, die über Schmelzeleitungen 4, 4' und 5,5' mit zwei Adaptern 7 und 9 in Verbindung stehen.
• Zwecks Regulierung der Schmelzemengen für die Adapter 7 bzw. 9 sind in die Schmelzeleitungen 4 und 5 Drosselventile 11 eingebaut. Zwischen die Adapter 7 und 9 ist ein weiterer Adapter 10 eingeschoben. Die in Reihe geschaltete Adapterkombination 9, 10, 7 ist an eine Breitschlitzdüse 8 angeflanscht.
• Die Funktionsweise der Adapterkombination soll anhand der dreischichtigen Verbundfolie gemäß F i g. 2 erläutert werden. Danach werden die in den beiden Extrudern 1 und 2 plastifizierten Polymerschmelzen A und B jeweils in zwei Teilströme aufgeteilt, wovon jeweils einer über die Schmelzleitung 4' bzw. 5' in den Vielschichtadapter 9 eingespeist wird. Je nach Anzahl der in diesem Gerät untergebrachten Formschlitze, wird ein damit korrespondierender vielschichtiger Schmelzestrang, alternierend aus Schichten des Polymeren A und B bestehend, ausgeformt. Dieser vielschichtige Schmelzestrang wird nun in dem nachfolgenden Vervielfachungsadapter 10 in Abhängigkeit von der Anzahl der hierin eingebauten Verteilerelemente nochmals aufgeteilt, wobei mehrere hundert Schichten erreicht werden.
• Der Vervielfachungsadapter 10 ist derartig zur Breitsehlitzdüse 8 angeordnet, daß die Einzelschichten des das letzte Verteilerelement verlassenden, vielschichtigen Schmelzestranges senkrecht zur Folienebene zu liegen kommen. In dieser Form wird der vielschichtige Schmelzestrang in dem nachgeschalteten Dreischichtadapter 7 mit den über die Schmelzeleitungen 4 bzw. 5 zugeführten zweiten Teilströmen der Polymerschmelzen A und B beidseitig beschichtet. Die Teilströme der von den Extrudern 1 und 2 in die Adapter 7 und 9 eingespeisten Polymerschmelzen A und B lassen sich über die in die Schmelzeleitungen 4 und 5 eingebauten Drosselventile 11 beliebig variieren. Dadurch kann nach Bedarf sowohl Einfluß auf die Schichtdicke der beiden Außenschichten als auch der Haftvermittlerschicht genommen werden. In der Breitschlitzdüse 8 erfolgt die endgültige Ausformung des vielsehichtigen Verbundstranges zum Flachfilm, wie er durch F i g. 2 repräsentiert wird. Überraschenderweise ist eine derartige Verbundfolie durch eine sehr gute Verbundfestigkeit gekennzeichnet, die auf den wechselseitigen Haftmechanismus der Haftvermittlerschicht, bestehend aus den von Natur aus unverträglichen Polymeren A und B, zurückzuführen ist.
• Die großen Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens werden durch die F i g. 3 verdeutlicht, die den apparativen Aufbau zur Herstellung der in Fig. 4 dargestellten, aus drei verschiedenen Polymeren bestehenden, siebenschichtigen Verbundfolie wiedergibt. Die Unverträglichkeit zwischen dem Polymeren A und B sowie der gewünschte Folienaufbau erfordern hier die Zwischenextrusion von zwei Haftvermittlerschichten HV.
• Gemäß F i g. 3 werden zur Durchführung des Verfahrens die drei Extruder 1, 2, 3 benötigt, denen die Plastifizierung der drei Polymeren B, A und C obliegt.
• Extruder 1 ist über die Schmelzeleitungen 4, 4' mit den Adaptern 7 und 9, Extruder 2 über die Schmelzeleitungen 5, 5' mit den Adaptern 9 und 12 und Extruder 3 über die Schmelzeleitung 6 mit den zwei äußeren Kanälen einer Dreischichtdüse 13 verbunden.
• Zwecks Regulierung der Schmelzemengen für die Adapter 7, 9, 12 sind in die Schmelzeleitungen 4, 5 Drosselventile 11 eingebaut. Die in Reihe geschaltete Adapterkombination 9, 10, 12, 7 ist über letztgenannten Adapter 7 an den mittleren Kanal der Dreischichtdüse 13 angeflanscht.
• Die Funktionsweise der Adapterkombination soll anhand der siebenschichtigen Verbundfolie gemäß Fig. 4 beschrieben werden. Danach werden die in den beiden Extrudern 1 und 2 plastifizierten Polymerschmelzen B und A jeweils in zwei Teilströme aufgeteilt, wovon jeweils einer über die Schmelzeleitung 4' bzw. 5' in den Vielschichtadapter 9 eingespeist wird. Hier wird ein vielschichtiger Schmelzestrang aus alternierenden Schichten der Polymeren A und B gebildet. Dieser vielschichtige Schmelzestrang gelangt anschließend in den nachfolgenden Vervielfachungsadapter 10, in dem er in Abhängigkeit von den in dieses Gerät eingebauten Verteilerelementen in noch wesentlich mehr Schichten aufgeteilt wird. Der Vervielfachungsadapter 10 ist so zur Dreischichtdüse 13 angeordnet, daß die Einzelschichten des das letzte Verteilerelement verlassenden, vielschich tigen Schmelzestranges senkrecht zur Folienebene zu liegen kommen. In dieser Form gelangt der aus mehreren hundert Schichten zusammengesetzte Polymerstrang in den Aufteilungsadapter 12. An der Einlaufseite des rautenförmigen Verteilereinsatzes wird der Schmelzestrang in zwei Teilströme aufgeteilt, zwischen die an der Auslaufseite des Verteilereinsatzes aus einer in dieses Teil eingearbeiteten Schlitzdüse eine homogene Schicht des vom Extruder 2 geförderten Polymeren A extrudiert wird. Auf den so entstandenen dreischichtigen Schmelzestrang, bestehend nunmehr aus homogener Monoschicht A und zwei vielschichtigen, äußeren Haftvermittlerschichten HV, werden in dem sich anschließenden Dreischichtadapter 7 zwei weitere homogene Schichten aus dem vom Extruder 1 eingespeisten Polymeren B aufgelegt. Nach Ausformung des fünfschichtigen Schmelzestranges im mittleren Kanal der Dreischichtdüse 13 erfolgt noch eine weitere beidseitige Beschichtung des Kernstranges durch die vom Extruder 3 in die beiden äußeren Düsenkanäle eingespeiste Polymerschmelze C.
• Den siebenschichtigen Aufbau der beschriebenen Verbundfolie kann man selbstverständlich auch mit einer normalen Einschichtdüse realisieren, sofern man den Extruder 3 an einen weiteren, mit dem Adapter 7 identischen, Dreischichtadapter koppelt, der zusätzlich auf die Düse gesetzt wird.
• Eine weitere Variante des Verfahrens besteht darin, den Vielschichtadapter 9 wegzulassen und die vielschichtige Aufteilung der Haftvermittlerschicht nur über den Vervielfachungsadapter 10 vorzunehmen.
• Diese Maßnahme hätte nur die Konsequenz, daß dieses Gerät mit einer wesentlich größeren Anzahl von Verteilerelementen bestückt werden müßte, um ein mit der Adapterkombination 9, 10 vergleichbares Ergebnis zu erbringen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung coextrudierter, mehrschichtiger Verbundfolien, bestehend aus mindestens einer Monoschicht aus einem thermoplastisehen Kunststoff A, mindestens einer Monoschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff B und einem jeweils dazwischen liegenden Haftvermittlerbereich aus senkrecht zur Folienebene nebeneinander alternierend angeordneten Haftvermittlersträngen aus den Kunststoffen A und B, bei dem die Kunststoffe A und B in je einem Extruder plastifiziert werden, bei dem dann der Haftvermittlerbereich gebildet wird, bei dem danach die Schichten in einer Breitschlitzdüse zu einem mehrschichtigen Flachfilm ausgebreitet werden und bei dem anschließend der Flachfilm zur Verbundfolie abgekühltwird,dadurch gekennzeichnet, - daß die von den Extrudern gelieferten Schmelzeströme der zu vereinigenden Kunststoffe A und B jeweils in zwei Teilströme aufgeteilt werden, - daß mit je einem der Teilströme je eine der Monoschichten gebildet wird, - daß die zwei weiteren Teilströme in eine Adapterkombination eingespeist werden, in welcher der Haftvermittlerbereich als separate Haftvermittlerschicht gebildet wird, und - daß danach die Monoschichten mit dazwischenliegenden Haftvermittlerschicht zu der Verbundfolie vereinigt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie zwischen zwei Monoschichten eines thermoplastischen Kunststoffes C eingebettet wird.
3. 3 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus je einem Extruder für die Kunststoffe A und B, aus einer Einrichtung zur Bildung des Haftvermittlerbereiches.

   aus einer Einheit zum Zusammenführen der Schichten, aus einer Breitschlitzdüse und aus einer Kühlvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung des Haftvermittlerbereiches (HV) aus einem Vielschichtadapter (9) und einem daran anschließenden Vervielfachungsadapter (10) besteht, daß daran anschließend ein Mehrschichtadapter (7 bzw. 7 mit 12) zum Zusammenführen der Monoschichten mit jeweils dazwischenliegender Haftvermittlerschicht angeordnet ist, wobei die Austrittsschlitze des Vielschichtadapters (9) und Mehrschichtadapters (7 bzw. 7 mit 12) in Folienebene liegen, während der Vervielfachungsadapter (10) so angeordnet ist, daß die Einzelschichten der aus seinem letzten Verteilerelement austretenden, vielschichtigen Haftvermittlerschicht (HV) senkrecht zur Folienebene liegen und daß zur Einspeisung der Schmelze in den Vielschichtadapter (9) und in dem Mehrschichtadapter (7 bzw.

   7 mit 12) je eine Schmelzteilvorrichtung zum Teilen der jeweils von dem Extruder kommenden Schmelze in Teilströme angeordnet ist.

   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

   Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3.

   Zweck der Herstellung von Verbundfolien ist die Vereinigung verschiedener Eigenschaften unterschiedlicher Rohstoffe in einem Produkt. Hierzu bedient man sich in letzter Zeit vermehrt der Coextrusionstechnologie. Inwieweit ihre Anwendung jedoch sinnvoll ist, hängt von verschiedenen Kriterien - sowohl von denjenigen die an das Verfahren selbst geknüpft sind, als auch solchen grundsätzlicher Natur, wie z. B. dem Haftungsproblem - ab. Letzteres Phänomen spielt bei der Kombination artgleicher bzw. artverwandter Materialien, wie z. B. Polyethylen und Polypropylen, kaum eine Rolle und wenn überhaupt dann in untergeordnetem Maße.

   Bei der Verarbeitung artfremder Kunststoffe, wie z. B. Polyamid und Polyethylen kommt man dagegen kaum ohne haftvermittelnde Substanzen oder spezielle, adhäsionssteigernde Verfahrenstechniken, wie z. B.

   Corona- oder Gasbehandlung aus. Dadurch wird aber der Folienherstellungsprozeß fast zwangsläufig technisch aufwendiger und damit in letzter Konsequenz auch kostspieliger.

   Die in der Praxis am häufigsten angewendete Methode zur Erzielung von Verbundhaftung zwischen hinsichtlich ihrer Adhäsion unverträglichen Polymeren ist die Einarbeitung einer Zwischenschicht aus einer zu beiden Polymeren Adhäsion atifweisenden Haftvermittlersubstanz. Dieses Verfahren besitzt jedoch einige, z. T.

   gravierende Nachteile.

   Da es keinen universellen I Haftvermittler gibt, muß, je nach Art der zu vereinigenden Materialien, jeweils auf verschiedene Spezialprodukte zurückgegriffen werden.

   Ändert man den Verbundfolienaufbau, so muß zwangsläufig ein darauf abgestimmter neuer Haftvermittler ermittelt werden.

   Außerdem sind Haftvermittler Spezialprodukte, für die im allgemeinen hohe Preise zu entrichten sind, was sich letztendlich im Preis für das Fertigprodukt niederschlägt.

   Selbst bei Eignung eines Produktes als Haftvermittler sind keineswegs gute rheologische Eigenschaften im Hinblick auf eine problemlose Coextrusion mit den unterschiedlichsten Polymeren garantiert.

   Der Einsatz eines Haftvermittlers setzt zudem höheren maschinelle Aufwand, z. B. in Form eines zusätzlichen Extruders sowie komplizierter Werkzeuge, wie Adapter und Mehrschichtdüsen, voraus.

   Der Einsatz von Haftvermittlern kann weiterhin die Wiederaufbereitung von Produktionsabfällen erschweren oder sogar unmöglich machen.

   Die vorstehenden Einwände berücksichtigend, sind Alternativtechniken entwickelt worden, die Haftvermittler überflüssig machen.