DE1923852C - Verfahren und Vorrichtung zur Her Stellung eines teilweise gereckten Kunststoff Folienmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung eines teilweise gereckten Kunststoff-Folienmaterials durch Vereinigen von Kunststoff-Schichten im Schmelzfluß mit unmittelbar anschließendem Recken des so gebildeten Folien materials, wobei mindestens drei Schichten aus thermoplaste schem Kunststoff, nämlich eine mittlere Schicht mit höherer Schmelztemperatur und zwei äußere Schichten mil tieferer Schmelztemperatur aus einein Düsenkopf in einen gemeinsamen Extrusionskanal eingeführt w erden.

Aus der deutschen Patentschrift 1 161 679 ist es bekannt, ein aus mehreren Schichten bestehendes Verbundfolienmaterial so zu behandeln, daß nur in einer der Schichten eine Reckung eintritt, während in der b?w den übrigen Schichten eine Reckung nicht eintritt. Unter Recken wird hier und im folgenden ein Vorgang verstanden, bei dem die meisten linear polymeren Kunststoffe eine erhebliche Festigkeit«tei-eruna bei derzeitigem Rückgang der Dehnung erfahren. Es wird hierzu verwiesen auf »kunst- -oifiexikon,. Kar! Hanser Verlag, München, 1%1. S ^ D·'·= Recken wird durch Einwirken einer ZugkraVauf άκ zu behandelnden Folien eingeleitet, und

._v.,- ,^äh'-n■' -ier Erstarrune aas dem p.astischen. 7u"tand 'OdV" nachträslich. Voraussetzung für d^s Recken nt. du ■ -h d:i< zu reckende Material an der unteren üren;. oder unterhalb senusErwe:-

•h-n^temr-:aiurb;r^chs benndei. Die bei jeder F-tu-rK-rr^r- auch -on olastifizierten therm. nlasM^hen Kur-tMoüen eintretende Molekülor:e-,-i^:erun^ d^e auch ue^i'ie X'eränderungen der mecrui- -^he^ Fernschalter: nil <icb bringt, wild nich; a.-Reden irrfS-vu verstehender Definition angesehe: U-P 'bei d'e^v"beKa:-.r.:.T: Verfahren nach der de- '.cl^en Pateni-ch-ίί 116! (-"⁷^ nur einen Teil :!.-Svhich^n crat^ -.v.ehrvcHich'igen Fo!ien;naterial> /: recken, die übrigen Schuhten aber ungereckt zu lasen, wird in der deutschen Patentschrift 1 16! t----> aneeseben. daß die das Recken bewirkende Zugur.-wirkuna bei einer Temperatur stattfinden soll. d.. unterhalb der Schmelztemperatur der höher schnu zenden Schichten, jedoch übe- der Schmelztempe· tür der tiefer schmelzenden Schichten liegt. Die Fo!.. ist. daß die höher schmelzenden Schichten im Si'v\ der obieen Definition jereckt. die tiefer schmelzenden Schichten aber nicht gereckt werden. In d. deuNthen Paten: ehrift i 161 6"^ wird allgcrrein ^ einer im Schnu-izfluß vereinigten mehrschichtit;, Verbundfolie ausgegangen F.s wird aufgezeigt, d..: die Folie nach dem P'asfolienverfahren hergeste!;· und die Reckung unmittelbar hinter der Doublienru erfd'gen kann.

Aus der belgischen Patentschrift 531 375 ist es K kannt. au einem Ringdüsenkopf mit mehreren K.i niilen. die flachdüsenanig zu^ammenmünden. er mehrschichtiges Material zu extrudieren und den ^ entstehenden Schlauch nach dem Austritt aus den Düsenkopf aufzublasen. Durch das Aufblasen un i das notwendigerweise stattfindende Abziehen de·* Verbundschlauches kommt zwar eine Zugkrafteinwirkung auf das Schlauchmaterial sowohl in Achsrichtung als auch in Umfangsrichtung zustande. D.< bei kann jedoch eine Reckung im Sinne der obige Definition nicht eintreten, weil das Kunststoffmaterial sämtlicher Schichten beim Austritt aus dem Düsenkopf noch thermoplastinziert ist, so daß der innere Druck des Schlauches unter Berücksichtigung der Schwäche des noch nicht plastifizierten Schlauchabschnittes auf einen Wert eingestellt werden muß der eine Reckung des Schlauches weder in Achsrichtung noch in Umfangsrichtung bewirken kann. Im übrigen stellt der noch thermoplastifizierte Seh'auchabschnitt eine Dehnungszone dar, in der auftretende Zugkräfte in Dehnung umgesetzt werden, ohne daß an den bereits erkalteten Schlauchteilen größere Zugkräfte auftreten können.

Es ist ferner bekannt, den Extrusionskanal einer Einrichtung zur Herstellung von Verbundfolien mit die Temperatur der Folie beeinflussenden Einrichtungen zu versehen. Diese dienßn dazu, für das Verbinden günstige Temperaturen einzustellen. Es ist auch bereits bekannt, eine Reckung in einem Zug mit der Verbundmaterialherstellung herbeizuführen, indem man dem Ausgangsende eines Ringdüsenkopfes ein den entstehenden Schlauch von außen umschließendes Kalibrierrohr nachschaltet, und zwar im

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j\b>iand von der Austni'.-du-e de- RiiHdu-eiikopie-. In den entstehenden Schlauch i₃t dabei ein dieser, jufb'.asenden Überdruck eingeleitet. >o datj er sich jn den innenumfang des K.alib::er~oh:es an!e_;_.

Um zu verhindern, daL! Jc: Überdruck "ir. a err, Ab-ch:v^:u zwischen dem Ausgang de- Du-e;"i?..ip:e- und ά-:η Eingang de- kaiib'ierr.-ihr.- den ck-r: nach pla.>ti---:-en Schlauch z^-^i.'irt. -: .;_■· Be:e:;h r.v.-SchiP .'.em Ausgang de. DiUcr.i·..·γϊ.-^ .;n^ _:--■ ]■-. garn: --" Kaübrierrohre- nv: :. ;·η·π·. Cier.ui . \.:w- <■:'?■'■■ '-'■· π. aii dessen Inner.'.'..!::.:. ■■ _ .·.-■, -j-- -, ··;■. ,_·_; Wn---.'. ^s ^' hierbei schwier;.. Ju- i'-,::.^;:..· :■. ■-. :.-- ciw■:':■:. /wischen den Druckregler :n ce:r d_;:uü>: einer··.·.:- und innerhalb Je^ SJv₁..:. he- .::.,..:. -^₁;-, _sc c.^i:'j'i aufrechtzuerhalten. -i;:_;- :.;- .-v B. .■■.■·.. η ,:.-Ce'·. ■-"- ^sch^r άeiche, -λ·.·;': :· _: ■":;·.·■■■ ;-. _:.- .· . ■·. Mj. ·.!. meinen SoIHe:¹::':' Iv"-.':. -\ :.:. r_:-.-:■ j5·. .·- .ij-h si.nv.ienc.. die \,, :, k_.v..-:_ \er.:;v _w,- . hc Bremsung dc> Sch' . \z\ .-,!..-.:· \- ^:-_u .'. ·.■■·, ar .:.'■■. Kaiibnerrohr so gen.· . . :'.-.'.·:. ;;.;t- c,:.. gj. . ■ iaßige Bremsung und ü.m · !<.ck_;;iic u^er e: : . Schlauuhiangen auirei-'n:.·:':. :;·.;■. !> '··»

;·.. Erfindung liegt dii. Ai;!l,-.bc .^Fi.-j.:.ir.Je. o.i· ein : es beschriebene Herste'.'.»!¹·.'-·, erfahre:. tu^r \'.-tbi^·■ :: üenmateriai so aus/uge^'.:'.:. . dal du^ unin;:'Jbare Recken direkt am Au^u : de- l-\:r.:-::o:;slc:-.\^! einsetzen kann und da- Verfahren m besondc: ».·."·'g stbraniälliger Wei-e ani.,_;,ten kann, ohne da: .uif den Ablauf in einerr. -\tb. :-gani: -.erzichtet v..

l)!e>-e Aufgabe wird gemali de [ rm-dung dadurch c; -t daß die vereinigten Sdiicht.-n se 1 .i-iee durch e.··. Kühlstrecke des gemeinsamen I \'.:.-mnskanals werden. Dis die höhere Schmelztemperatu leren Schicht nicht ab·: d^; tefer Shmelz

niittleren Schicht, nicht

p d^;e tiefere Schmelzte" ■ .Tatur der äußeren Schichten '-imerschrinen ist u;· : ins die als Gleitschichten an den Extiusion-k;·. i'wanden anliegenden, noch plastischen äußeren Ss''' chten durch ihre Haftung an der bereits verfesTigteri Mittelschicht und ihre Reibung an den Extrusi; iiskanalwänden einen das unmittelbare Recken an· Austritt des Extrusionskanals gestattenden Ausre'hW'Jerstand erzeugen

IV noch plastischen äußeren Schichten wirken hierbei als Gleitschichten zwischen de am Ausgang di- Extrusionskanals bereits verfestigten Innenfolie und den Kanalwiinden und dienen zugleich ah B'emsschichten, die durch ihre Reibung an den Fxt-Uiio.iskanaiwändeii und ihre Haftung an der mittleren Schicht einen Auszugwiderstand erzeugen, der die für die Reckung der verfestigten mittleren Schicht notwendige Zugkraft aufnehmen kann. Die für das Recken erforderlichen auch beim Verfahren. von dem ausgegangen ist. vorhandenen Temperaturen sind infolge des Hindurchführcns der vereinigten Schichten durch eine Kühlstrecke des Extrusionskanals bereits am Austritt des Extrusionskanals richtig eingestellt, so daß das Recken direkt dort einsetzen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einem an sich bekannten Flachdüsenkopf durchgeführt werden, in welchem Falle eine Längsreckung durch die Einstellung der Abzugsgeschwindigkeit bewirkt werden kann und eine Querreckung gewünschtenfalls durch einen Breitstreckrahmen. Man erhält auf solche Weise eine ein- uder doppelachsig gereckte flache Folienbahn in einem Arbeitsgang. Das Kunststofffolienmaterial läßt sich aber auch in an sich bekannter Weise in Fiinii eines Schlauche- herstellen, indem nian einen Ringdüsenkopf verwendet: dabei kann man die Reckmiü in Längsrichtung genauso wie beim Arbeiten mit der Flachdüse di.rch Regulierung der \b/ug>ge-chuindigke;t herbeiführen, ha: aber andererseil- die ob ihrer Einiachhc:: bevorzugte und bekannte Möglichkeit de- Reckens in Querrichtung, -in-' ich durch Aufbia-en des entgehenden Schlauches. Das Verfahren IaBt --ch beispielsweise /ur Her-tel- :- ^!ung \on Poivamii.ir'ⁱ'!\o:etin-Vern;i::dio'.ier. verwenden. d:e in de:' V erpacku:igs!e~¹i:rk eine verbreitete Anuenduiig besitzen: in J;esem \ ..'.' bilde*, die Ρ.ιί^- amidschich; die Schicht nut der coherer: Mchmei/-temperatur und d:e P.i-voleitn.-.hiclv. die Schichten .· rriii der sierintieren Schmelztemn- ratLir.

Die Ertindung De:riffi sodann e ne t::nnertnng tu: O'i" .nführung de- \orge-chiaeencr. \ erfahren-. d\e ei er Mehrkanai-Düsrnkopi ny.'. n.tcUdu^enaitige' ZusammennHiüüung der e zeinen Schichten und einen an die Zus.inimcnniundune anschüeBenden. dem entstehenden Kunststoffolienmater-.il beidseitig anliegenden Tempcnerungskana: umtabt

Eine derartige Hinrichtung ist bekannt !deutsche Patentschrift 1117 H62). F>~ liegt üie Aufgabe vor. diese Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens so /u gestalten, daß sie das unmittelbare Recken d,-rekt am Austritt des Extrusionsk.inals in besonders wenig störungsantalliger Weise zulaßt.

Zur Lösung der Aufeabe vvird die bekannte Finrichtung gemäP dieser Erfindung in der Weise ausgestaltet daß der Temperierungskana! als ein Kühlkanal ausgebildet ist mit beidseits de< entstehenden Kunststoffmaterials angeordneten Kuhlmittelkanalen Die Bedeutung dieses Vorschlags für den störungsanfälligen Verfahiensablauf Hegt darin, daß die NIi!- telschicht von zwei Seiten wirksam gekühlt werden kann, so daß auch bei verhältnismäßig geringer Schmelzpunktdifferen/ zwischen dem Material der mittleren Schieb' euerseits und dem Material de äußeren Schichten andereiscits die Gefahr eines Erstarren* einer äußeren Schicht vermieden weilen kann.

Die Temperaturführune innerhalb des Kühlkanals in Abzugsrichtung kann dann gut beherrscht werden. wenn der Kühlkanal in Ausgestaltung der Erfindung in mehrere in Abzugsrichtung htntereinanilerliegende Kuhlkanalabschnitte unterteilt ist. denen getrennte Kühlmittelkreislaufe zugeordnet sind.

Die folgenden Figuren erläutern die F^ndungen Es s'cllt dar

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Ringdüsenkopf zur Durchführung des erfindungscemaßen Verfahrens.

Fig.? eine Gesamtanlage zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens

In E ig. 1 ist ein Ringdüsenkopt mit 10 bezeichnet. Innerhalb des Ringdibenkopfes 10 sind drei konzentrische Ringkanäle 12, 14, 16 angeordnet. Der Ringkanal 12 ist über eine Anschlussleitung 18 an eine Schneckenpresse 20 angeschlossen, welche Polyäthylen ve^rarbeitet; der Ringkanal 14 ist über eine Anschlußleitung 22 an eine Schneckenpresse 24 angeschlossen, weiche Polyamid verarbeitet, und der Ringkanal 16 schließlich ist über eine Anschluß-6s leitung 26 an eine Schneckenpresse 28 angeschlossen, welche Polyäthylen verarbeitet. Bei 30 münden die drei Ringkanäle 12, 14, 16 in eine Austrittsringdüse 32.

An dem Ringdüsenkopf 10 ist ein Kopffortsatz 34 befestigt; dieser Kopffortsatz liegt über eine Isolierschicht 36 an dem Stirnende des Ringdüsenkopfes 10 an. Innerhalb des Kopffortsatzes 34 ist ein Kühlkanal 38 ausgebildet, der sich an die Austrittsdüse 32 des Ringdüsenkopfes 10 anschließt. Der Kühlkanal 38 ist durch Kühlmittelkanäle 40, 42, 44 gekühlt. Der KUhlmittelkanal 40 kühlt den Kühlkanal 38 von der Innenseite, während ihn die Kühlmittelkanäle 42. 44 von der Außenseite her kühlen. Der Kühlmittelkanal 42 ist über Kühlmittelversorgungsleitungen 46, 48 an eine nicht eingezeichnete Kühlmittel-Versorgung angeschlossen. Der KUhlmittelkanal 44 ist über Versorgungsleitungen 50, 52 angeschlossen, der Kühlmittelkanal 40 schließlich ist über Versorgungsleitungen 54, 56 an seine Kuhlmittelversorgung angeschlossen; die Versorgungsleitungen 54, 56 sind durch den Kern des Ringdüsenkopfes 10 hindurchgeführt. Durch unterschiedliche Temperatureinstellung der Kühlmittel in den KUhlmittelkanälen 42 und 44 kann ein gewünschter Temperaturgradient in dem Kopffortsai/ aufrechterhalten werden.

In der Fig. 2 erkennt man den Ringdüsenkopf 10 und die Schneckenpressen 24, 28 wieder. Ebenso erkennt man den Kopffortsatz 34. Der aus dem Kopffortsatz 34 austretende Verbundfolienschlauch 58 wird, wie aus F i g. 2 ersichtlich, von einer nicht eingezeichneten Druckmittelversorgung her aufgeblasen und durch ein Abzugswalzenpaar 60 abgezogen. Durch Führungswalzen 62 wird der Schlauch flachgelegt und dem Walzenpaar 60 zugeführt.

Beim Austritt aus dem Kopffortsatz 34 ist die mittlere Schicht 15 des Verbundfolienschlauches, d. h. die Polyamidschicht, bereits >-uf eine Temperatur unter ihrer Schmelztemperatur abgekühlt und erstarrt, während die beiden anderen Schichten 13 und 17. d. h. die Polyäthylenschichten, noch eine Temperatur oberhalb ihrer Schmelztemperatur haben und plastifiziert sind. Die noch thermoplastifizierten Polyäthylenschichten 13 und 17 wirken ah Gleitmittel für die Polyamidschicht. Die Reibung an den Wänden des Kühlkanals 38 ist aber immerhin so groß, daß der Reibungswiderstand des Verbundschlauches gegen Ausziehen aus dem Kühlmittelkanal und Abreißen des entstehenden Schlauches aasreicht, um zwischen dem Ausgang des Kühlkanals 40 einerseits und dem Abzugsrollenpaar 60 andererseits eine der Reckung der Polyaaiidschicht dienende Zugkraft aufrechterhalten zu können; diese Zugkraft wird durch Voreilung der Rollen 60 gegenüber derjenigen Geschwindigkeit erzeugt, welche der Verbundschlauch 58 bei freiem Austritt aus dem Ringdüsenkopf hätte. Durch das Aufblasen des Verbundschlauches 58 wird dieser auch in Umfangsrichtung gereckt.

Beispiel 1

Über die Schneckenpressen 20, 28 wird dem Ringdüsenkopf 10 ein Polyäthylen mit einem Schmelzindex (gemessen bei 190° C und 2 kg Belastung) zwischen S und 6 und einer Dichte von 0,920 bis 0,922 bei einer Temperatur von 230 bis 240° C zugeführt. Über die Schneckenpresse 24 wird dem Ringdüsenkopf 10 ein 6-Polyamid (Polycaprolactam) zugeführt. Die Temperatur des Ringdüsenkopfes 10 wird auf 230 bis 240° C gehalten. Der Kopffortsatz 34 wird mit einer Kühlflüssigkeit gespült. Durch den KUhlmittelkanal 40 wird eine Kühlflüssigkeit von etwa 115^rC geführt, durch den Kühlmittelkanal 40

ίο eine Kühlflüssigkeit von 180° C und durch den Kühlmittelkanal 42 eine Kühlflüssigkeit von 160¹C. Beim Austritt der vereinigten Schichten aus dem Kühlkanal 40 sind diese auf 180 bis 190⁰C abgekühlt Diese Temperatur liegt etwa 20 bis 30° C unterhalb

is der Schmelztemperatur des Polyamids und 60 bis 70 C über der Schmelztemperatur des Polyäthylens.

Beispiel 2

μ über die Schneckenpressen 20, 28 wird Polyäthylen mit einem Schmelzindex, gemessen bei 190 C und 2 kg Belastung, zwischen 5 und 6 und einer Dichic von 0,920 bis 0.922 bei einer Temperatur von 2P9° C dem Ringdüsenkopf zugeführt, über die

•S Schneckenpresse 24 wird dem Ringdüsenkopf ein Polypropylen mit einem Schmelzindex, gemessen bei 190° C und 2 kg Belastung, von 0,2 und einer Dichte von 0,896 bei einer Tempeiatur von 200° C zugeführt. Ute iemperatur der Kühlflüssigkeit in dem

Kühlmittelkanal 40 beträgt 110" C, die Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem Kühlmittelkanal 44 150⁰C und die kühlmitteltemperatur in dem Kühlmittelkanal 42 14/Γ C. Im übrigen entspricht die Durchführung des Beispiels der Durchführung de«

Beispiels 1. Beispiel 3

Über die Schneckenpressen 20, 28 wird ein Terpolymerisat des Äthylens mit Acrylsäure und Acryl

säureester mit einem Schmelzindex, gemessen bei 190° C und 2 kg Belastung, zwischen 6 und 8 und einer Dichte von 0,926 bis 0,931 bei einer Temperatur von 220 bis 230° C dem Ringdüsenkopf zugeführt, über die Schneckenpresse 24 wird dem

4S Ringdösenkopf 10 ein 6-Polyanrid (Polycaprolactam) wie im Beispiel 1 zugeführt. Die weitere * erarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1. Beim Austritt der vereinigten Schichten aus dem Kühlkanal 40 sind diese auf 180 bis 190⁰C abgekühlt. Diese Temperatui

So liegt etwa 20 bis 30° C unterhalb der Schmelztemperatur des Polyamids und etwa 80 bis 90⁰C über dei Schmelztemperatur des Terporymerisats. Bei diesel Temperatur wird dann durch Zugeinwirkung läng! etwa 1:23 und quer durch Aufblasen bei etw:

1 kp/cm* Druck ebenfalls etwa 1: 2JS verstreckt, wobei eine Verstrickung im Sinne der Definition de: »Kunststofflexikonc, Carl Hanser Verlag, München nur bei der Polyamidschicht erreicht wird, da di< Terpolymerisatschichten sich noch in plastischen

Zustand befinden. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Palentansprüche:

   I. Verfahren zur Herstellung eines teilweise gereckten KunsiiLüfT-FolienmaLerials durch Yereinigen von KunsMoif'chichten im Schmc-lrfu!? mi; unmittelbar anschließenden. Recken de? so gebildeten FoHenmatcrials. wobei mindestens drei Sch cht^-n aus thermoplastischem K uns ti'.of:, nämlich eine miiT'ert Schicht mit hohe-:r Schmelztemperatur uüu /w..·; äußere Schichten mil tieferer Schmelztemperatur aus einein Dii^r.-kopf in einen gemeinsamen Exlmsionskuna! e!iiief ü'nrt w erden, dadurch gekennzeichnet, daß die vereinigten Schichten so lang-' ·-; durch eine Kühlstrecke des gemeinsamen Exiru- -.--'rukanals (32. 38) geid^;;:; v. erden, bis die höhere Schmelztemperatu- der mittleren Schicht ■"!?}. cht aber A\e tiiferc Sehmelz'e.Ttpeijiur der äußeren Schichten (13. 17) untei^hritten ist und b:s die als Gleitschichten an den Extrusionskanal- »^nden anliegenden, noch plastischen äaCcrcn Schichten !13, 17) durch ii ^re Haftung der be ret- \ erfestigten Mittelschicht (15) und ihre Reibung an den Extrusionskam:'wariden einen da» unmittelbare Recken am Austritt des Extrusion·- kanals gestattenden Ausreißwiderstand erzeugen.
2. 2. Hinrichtung zur Durchführung des Ver'ah rens nach Anspruch 1 umfassend einen Mehrkanal-Düsenkopf mit riaehcjaenartiger ΖύήαΠΊ-menmündung der ein/einen Schichten und einen an die Zusammeninündung ari.chließendtn. dem entstehenden Kunststotf-Folienmaterial beidseitig anliegenden Temperierungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperierungsk:-rial als ein Kühlkanal (38) ausgebildet ist mit beulse»:* de* entstehenden Kunststoff-Folicnmaterials angeordneten Kühlmittelkanälen (40. 42. 44).
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g-kennzeichnet, daß der Kühlkanal in mehrere in Abzugsrichtung hintereinanderliegende Kühlkanalabschnitte unteneilt ist, denen getrennte Kühlmittelkreisläufe (42, 44) zugeordnet sind.

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