DE3542241A1

DE3542241A1 - Verfahren zur herstellung einer kunststoffolie und strangpressduese zur ausuebung des verfahrens

Info

Publication number: DE3542241A1
Application number: DE19853542241
Authority: DE
Inventors: Gerd 5632 Wermelskirchen Albrecht
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1986-06-19

Description

Verfanren zur Herstellung einer Kunststoffolie und
Strangpreßdüse zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffolie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Strangpreßdüse zur Ausübung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um bei der Herstellung und Verarbeitung von Kunststoffen anfallende Abfälle wieder zu verwenden (Recycling-Verfahren). Dies hatte einerseits Gründe darin, daß die auf Rohöl basierenden Rohstoffe mit ständig steigenden Rohöl- und Energiepreisen immer wertvoller wurden und sicn somit eine Aufarbeitung von Produktionsabfällen wirtschaftlich lohnte. Andererseits bestand das Problem der Abfallbeseitigung.
Je nach Herkunft und Art der wiederaufbereiteten Kunststoffe lassen sich für ihre Weiterverwendung unterschiedliche Anwendungsgebiete finden. So wird beispielsweise schon versucht, die bei der Kunststoffolienherstellung und -verarbeitung anfallenden Abfälle zu granulieren und wieder aufzuschmelzen (vgl. z.B. Folienrandstreifen-Rückführung), um damit die Produktionskosten zu senken. Erwähnt sei aber auch, daß die Aufarbeitung von Abfällen aus der Mehrschichtfolienproduktion wegen der unterschiedlichen Eigenschaften der miteinander kombinierten Kunststoffe bisher nicht oder nur in einem nicht zufriedenstellenden Maße möglich ist.
Zumindest ist es nicht möglich, entsprechende hochwertige Produkte aus derartigen Abfällen herzustellen.
Bei diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung einer Kunststoffolie anzugeben, mit dem mit einem möglichst geringen technischen Aufwand eine Schlauch- oder Flachfolie guter Qualität hergestellt werden kann, die frei von Fehlstellen oder mikroskopisch kleinen Löchern ist, und bei dem wiederaufbereitete thermoplastische Kunststoffe verwandt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Nach dem angegebenen Verfahren werden bei der Herstellung einer Kunststoffolie einerseits Fehler durch Poren, beispielsweise aus kleineren Verunreinigungen, insbesondere bei Verarbeitung wiederaufbereiteter Kunststoffabfälle vermieden und gleichzeitig der technische Aufwand für die Filtrat ion der Kunststoffschmelze stark reduziert. Dies wird dadurch erreicht, daß die gewünschte Kunststoffolie in ihrer jeweiligen Stärke aus zwei individuellen Schmelzeschichten stranggepreßt wird. Die Schichten werden in der Art des bekannten Koextrusionsverfahrens in einem gemeinsamen Austrittsschlitz des Strangpreßwerkzeuges zu einer einzigen Schicht zusammengeführt, ausgespritzt, gekühlt und mono-oder biaxial verstreckt. Dabei wird der von der einzigen Schmelzequelle, beispielsweise Schneckenstrangpresse gelieferte Schmelzestrom in mindestens zwei Teilströme aufgespalten, und die Teilströme werden sodann als Schmelzeschichten, die über den Umfang oder die Breite des Düsenwerkzeuges verteilt sind, wieder zusammengeführt und aus dem gemeinsamen Düsenspalt ausgepreßt. Hierbei erfolgt insbesondere eine gegenseitige Verlagerung der Schmelzeschichten.
Sofern nun eine der beiden Schmelzeschichten noch geringe, zugelassene Verunreinigungen enthält, ist deren Auswirkung auf die Qualität der hergestellten Folie nicht nachteilig, da die Schicht ja mit einer zweiten Schicht koextrudiert wird, die mit großer Wahrscheinlichkeit an dieser Stelle keine Verunreinigungen aufweist.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein derartiges Verfahren nicht auf die Verwendung von wiederaufbereiteten Kunststoffen beschränkt ist. Es läßt sich bei der Herstellung von Monofolien in Form von Einkomponenten-Verbundfolien und auch in analoger Weise bei der Herstellung von Mehrschicht-Verbundfolien anwenden, wobei dort eine der Schichten in der beschrieDenen Art behandelt wird.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere für die Herstellung von Schlauchfolien von Vorteil. Die Verlagerung der Kunststoffteilströme erfolgt bei einer hierfür verwendeten Strangpreßdüse im Zuge der Umfangsverteilung der Schmelze auf den Ringschlitzkanal. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Schmelzeverteilerkanäle als Wendelkanäle mit gegenläufiger Steigungsrichtung ausgeführt werden. Durch unterschiedliche Längen der Fließwege für die verschiedenen Schmelzeteilströme läßt sich die Umfangsverlagerung der Schmelze bei der Konstruktion des Strangpreßwerkzeugs berücksichtigen und gezielt steuern.
Durch Filtration eines der Schmelzeteilströme, insbesondere im Bypass, kann die Qualität der Produkte in vorteilhafter Weise noch weiter verbessert werden.
Eine Strangpreßdüse zur Ausübung des Verfahrens zeichnet sich durch die im Kennzeichen des Anspruchs 5 angegebenen Merkmale aus.
Eine derartige Strangpreßdüse unterscheidet sich von den bisher für die Herstellung von Monofolien verwendeten Ringschlitzdüsen dadurch, daß für die Führung von Schmelzeteilströmen mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Kanäle vorgesehen sind, die wie bei bekannten Mehrschichtdüsen in einem gemeinsamen Schmelzeaustrittschlitz wiedervereinigt werden. Dabei ist es unerheblich, ob die Ringschlitzkanäle im Düsenwerkzeug zusammengeführt sind, wo die laminaren Schmelzeschichten unter Druck zusammenfließen oder ob die Schmelzeteilströme am Auslaßende des Düsenwerkzeugs durch eng benachbarte, koaxiale Ringschlitzkanäle ausgepreßt werden und unmittelbar am oder kurz hinter dem Auslaß des Düsenwerkzeugs miteinander vereinigt werden.
Gegenüber der vom Koextrusionsverfahren bekannten Mehrschichtdüse unterscheidet sich die Strangpreßdüse nach der Erfindung durch eine erheblich vereinfachte Bauform.
Konstruktive Vorteile ergeben sich dabei insbesondere für Strangpreßdüsen mit kleinen Düsendurchmessern, da die Verteilung der zugeführten Schmelze beispielsweise über ein einziges Sternkanal-Verteilersystem und somit auf engerem Raum und in der Herstellung weniger aufwendig erfolgt.
Außerdem können zusätzliche Kanäle, die bei Mehrschichtdüsen der Zuführung eines Haftvermittlers oder dgl. dienen, entfallen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Strangpreßdüse sind in den Ansprüchen 6 bis 8 angegeben.
Mit Vorteil kann die Strangpreßdüse konstruktiv so ausgebildet sein, daß sie sowohl als Zwei- oder Mehrschichtwerkzeug für die Herstellung einer Mehrschichtfolie als auch für die Herstellung einer Monofolie, beispielsweise aus wiederaufbereiteten Kunststoffen, benutzt werden kann. Bei einer solchen Strangpreßdüse ist für den Schmelzeeinlaß ein auswechselbarer Adapter vorgesehen, in welchem die Aufteilung des Schmelzestroms in zwei oder mehrere Teilströme erfolgt, die mit den Verteilerkanälen verbunden sind; oder es sind alternativ separate Einlaßkanäle vorhanden, die - wie an sich bekannt - an verschiedene Strangpressen anschließbar sind. Diese sind dann als unabhängige Kanäle durch das Adapterbauteil hindurchgeführt und den jeweiligen Verteilerkanälen zugeordnet. Dabei kann in vorteilhafter Weise auch ein Schmelzefilter für die Nachfiltration eines der Schmelzeteilströme, insbesondere als Wechselfilter, in dem Strangpreßwerkzeug angeordnet werden, sofern höhere Qualitätsansprüche an die Folien gestellt werden. Es sei jedoch betont, daß eine Nachfiltration eines der Schmelzeteilströme nicht notwendigerweise ausgeführt werden muß und sich naturgemäß nach der Verschmutzung und dem Anteil der wiederaufbereiteten Kunststoffe in der Schmelze richtet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt einer Strangpreßdüse gemäß der Erfindung; Fig. 2 einen Ausschnitt einer Strangpreßdüse mit abgeänderter Schmelzezuführung und auswechselbarem Adapter (Adapter für Zweischichtfolie); Fig. 2a einen Adapter für die Zweischicht-Einkomponenten-Extrusion zur Umrüstung der Strangpreßdüse nach Fig. 2.
Fig. 1 stellt den Querschnitt eines Blasfolien-Spritzwerkzeuges für die Herstellung von Monofolien aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen gemäß der Erfindung dar. Der Anteil der Kunststoffabfälle kann dabei bis zu 100% oder weniger, vorzugsweise aber mehr als 10 bis 25% betragen.
Die Strangpreßdüse besteht aus einem mit dem Düsenboden 1 vorzugsweise aus einem Bauteil hergestellten Innendorn 2, einem inneren Ringdorn 3, einem Düsenmantel 4 sowie dem stirnseitigen Düsenring 5, der die Außenwand des gemeinsamen Ringschlitzkanals 6 definiert. Der Düsenboden 1 ist durch einen Zwischenring 7, der den Schmelzeeinlaß 8 enthält, an einem nicht dargestellten Extruder oder einer sonstigen Schmelzequelle angeschlossen.
Im Düsenboden 1 ist der Schmelzekanal 9 angelegt, der in radialer Richtung verläuft und auf einem Durchmesser mündet, auf dem im Ringdorn 3 die axiale Weiterleitung des Schmelzestroms vorgesehen ist. Im Düsenboden 1 ist außerdem eine radiale Bohrung 10 zur Zuführung von Blasluft angeordnet, die durch den Innendorn 2 in axialer Richtung bis ans Ende der Strangpreßdüse weitergeleitet wird. Auf dem Umfang des Innendorns 2 befindet sich ein erster wendelförmiger Schmelzeverteilerkanal 11, dessen Querschnitt in Strangpreßrichtung abnimmt und allmählich in einen inneren Ringschlitzkanal 12 ausmündet, der zwischen dem Innendorn 2 und dem Ringdorn 3 gebildet ist. Ein zweiter wendelförmiger Verteilerkanal 13, dessen Querschnitt ebenfaLls in Strangpreßrichtung abnimmt, ist in die äußere Mantelfläche des Ringdorns 3 eingearbeitet und mündet in einen äußeren Ringschlitzkanal 14. Dieser ist zwischen Ringdorn 3 und Düsenmantel 4 ausgebildet.
Der im Ringdorn 3 axial weitergeführte Schmelzekanal 9 weist dort eine Verzweigungsstelle 15 auf, derart, daß ein erster Schmelzeteilstrom durch den inneren Verteilerkanal 11 und ein zweiter Schmelzeteilstrom durch den äußeren Verteilerkanal 13 weiterströmt und dabei auf den jeweiligen Ringschlitz 12 bzw. 14 umfangsverteilt wird. Die beiden wendelförmigen Schmelzeverteilerkanäle 11 und 13 haben vorzugsweise gegenläufige Steigungsrichtungen, so daß dies eine Umfangsversetzung der Schmelzeschichten zwischen ihrer Verzweigung und ihrer späteren Wiedervereinigung im gemeinsamen Ringschlitzkanal 6 am Düsenaustritt bewirkt.
Durch umfangsverteilte Schrauben 16 bzw. 17 und nicht dargestellte Zentrierstifte ist der Ringdorn 3 gegenüber dem Düsenboden 1 und der Düsenboden 1 gegenüber dem Düsenmantel 4 zentriert bzw. axial verschraubt. Auf der Schmelzeaustrittseite erfolgt die Verschraubung des stirnseitigen Düsenrings 5 mit dem Düsenmantel 4 durch umfangsverteilte Schrauben 18 und 19. Durch letztere läßt sich gleichzeitig der Austrittsspalt 6 einstellen und der Düsenring 5 gegenüber dem in den Ringdorn 3 eingeschraubten und die innere Oberfläche des gemeinsamen Ringschlitzkanals 6 definierenden Zapfen 20 zentrieren. Mit 21 wurden schließlich die den Umfang des Düsenwerkzeugs umgebenden Heizmanschetten bezeichnet.
Es sei erwähnt, daß die Schmelzezuführung zu den wendelförmigen Verteilerkanälen konstruktiv auch mit anderen Mitteln gelöst werden kann, daß es jedoch erfindungswesentlich ist, daß die Strangpreßdüse einen einzigen Schmelzeeinlaßkanal 8 aufweist, der in einem Adapterbauteil, im Düsenboden 1 oder - wie dargestellt - im Ringdorn 3 ein- oder mehrfach verzweigt ist und auf Verteilerkanäle 11, 13 aufgeteilt wird, in denen eine Umfangsversetzung der Schmelzeschichten erfolgt, bevor diese wiedervereinigt und gemeinsam ausgepreßt werden.
In einer abgeänderten Ausführung hat der Schmelzekanal in Fig. 2 im Düsenboden 31 die Bezugszahlen 39.1 und 39.2.
Beide Kanäle sind zu den wendelförmigen Schmelzeverteilerkanälen 11 bzw. 13 durch den Ringdorn 33 separat hingeführt. In Abänderung zu Fig. 1 erfolgt außerdem die Schmelzezuführung am Einlaß des Düsenwerkzeuges durch einen auswechselbaren Adapter 37.1 oder 37.2, in dem eine Verzweigungsstelle des Schmelzestromes wahlweise vorliegt (Fig. 2a) oder nicht (Fig. 2), je nachdem, ob das Strangpreßwerkzeug für die Herstellung von Mehrschichtfolien aus verschiedenen Komponenten A, B oder aus beispielsweise wiederaufbereiteten Kunststoffen A1, A2 verwendet werden soll.
Es sei noch erwähnt, daß der Schmelzekanal 39 im Düsenboden 31 auch sternförmig angelegt und auf verschiedenen Seiten des Innendorns 2 an die wendelförmigen Verteilerkanäle 11, 13 angeschlossen sein kann.
BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Düsenboden.
2 Innendorn 3 Ringdorn 4 Düsenmantel 5 stirnseitiger Düsenring 6 Ringschlitzkanal 7 Zwischenring 8 Schmelzeeinlaß 9 Schmelzekanal 10 Bohrung, Kanal 11 erster Scnmelzeverteilerkanal 12 innerer- Ringschlitzkanal 13 zweiter Schmelzeverteilerkanal 14 äußerer Ringschlitzkanal 15 Verzweigungsstelle-16 Schraube 17 Schraube 18 Schraube 19 Justierschraube 20 Schraubzapfen 21 Heizmanschette 31 Düsenboden 33 Ringdorn 37.1 Adapter für Einkomponenten-Mehrschichtfolie 37.2 Adapter für Mehrschichtfolie 38.1 verzweigter Schmelzeeinlaß 38.2 verzweigter Schmelzeeinlaß 39.1 Schmelzeeinlaßkanal im Düsenboden 39.2 Schmelzeeinlaßkanal im Düsenboden - Leerseite -

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffolie durch Erzeugen und Auspressen eines Schmelzestroms aus einer Strangpreßdüse, insbesondere Ringschlitz- oder Breitschlitzdüse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzestrom eines Kunststoffes in Teilströme aufgeteilt wird, und daß die Teilströme sodann als Schmelzeschichten wieder zusammengeführt und nach Art einer koextrudierten Verbundfolie aus der Düse ausgepreßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie eine nach dem Folienblasverfahren hergestellte Schlauchfolie ist, bei der die Teilströme des Schmelzestroms zwischen einem gemeinsamen Ein- und Auslaß der Strangpreßdüse auf wendelförmigen Kanälen mit insbesondere gegenläufiger Steigungsrichtung geführt und auf den Umfang von jeweils angeschlossenen Ringschlitzkanälen verteilt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie eine Monofolie aus wiederaufbereiteten thermoplastischen Kunststoffen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Teilströme vor der Zusammenführungsstelle gefiltert wird.
5. Strangpreßdüse zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, mit einem an eine Schmelzequelle, insbesondere Schneckenstrangpresse angeschlossenen Einlaß und einem ringschlitzförmigen Auslaßkanal für die Kunststoffschmelze, der durch einen Verteilerkanal mit dem Einlaß verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpreßdüse einen einzigen Schmelzeeinlaß (8) aufweist, der in mindestens zwei Verteilerkanäle (11, 13) verzweigt ist, und daß an die Verteilerkanäle (11, 13) Ringschlitzkanäle (12, 14) angeschlossen sind, die im axialen Abstand von der Verzweigung wieder zu einem gemeinsamen Schmelzeauslaßkanal (6) zusammengeführt sind.
6. Strangpreßdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Verteilerkanäle (11, 13) Wendelkanäle mit gegenläufiger Steigungsrichtung sind.
7. Strangpreßdüse nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeeinlaß (8) in einem am Düsenboden (31) einer Mehrschicht-Ringschlitzdüse auswechselbar befestigten Adapterbauteil (37) ausgebildet ist, der eine Verzweigungsstelle (38.1, 38.2) aufweist.
8. Strangpreßdüse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzefilter in einem der Schmelzekanäle (9, 39) stromabwärts der Verzweigungsstelle (15, 38) vorgesehen ist.