Coex-Folie

Herstellung

Coex-Folie oder besser coextrudierte Folien werden sowohl im Blasverfahren zu Schlauchfolien als auch als Flachfolie mit einem biaxialen Streckprozess hergestellt. Dabei wird durch mindestens zwei Extrudern Granulat zu Polymerschmelzen verflüssigt und mittels eines Filters aus Sintermetall gefiltert. Bei dem Blasverfahren werden zur Herstellung die beiden Schmelzeströme in einer Mehrschichtringdüse zu einer gemeinsamen Folie vereinigt. Nach dem Austritt aus der Düse wird durch einen Luftkanal in der Mitte der Düse diese zu einer Blase (Kalotte) aufgeblasen, und in einem Streckvorgang, in der die noch weiche Polymermasse gedehnt wird und die gewünschte Dimension erhält. Dabei verfestigt sich der nun entstandene Polymerschlauch. Luftmenge, Granulatmenge und Abzugsgeschwindigkeit bestimmen die Foliendicke.
Komplizierter ist die Herstellung von coextrudierten Flachfolien. Dort werden die Polymerschmelzen entweder über eine Mehrschichtdüse oder über die sogenannte Adaptertechnik zusammengeführt. Bei der letzteren Adaptertechnik werden die zu vereinigenden Schmelzeströme vor der Düse über einen Adapter zusammengeführt. Man macht sich dabei die Eigenschaften einer laminaren Strömung zu nutze. Man führt die beiden (oder auch mehr) Schmelzeströme über einen besonders konstruierten Adapter zu einem gemeinsamen Schmelzestrom zusammen. Dieser gemeinsame Schmelzestrom wird über eine sogenannte Kleiderbügeldüse zu einem Prefilm verarbeitet. Dieser noch flüssige Prefilm wird auf eine Gießwalze zum abkühlen gespritzt und abgekühlt. Damit der noch flüssige Film luftfrei an die Gießwalze angepresst wird benötigt man einen weiteren Verfahrensschritt, das Pinning oder auf deutsch die Anlegung. Bei Polyolefinfolien benutzt man dazu eine Luftdüse, die mit einem feinen aber starken Luftstrahl die Folie gegen die Gießwalze presst.
Bei Polyesterfolien (PET) (siehe Polyethylenterephthalat) benutzt man einen elektrisch aufgeladenen Draht (Gleichstrom), an dem eine Hochspannung von bis zu 10 KV liegt. Der Gegenpol ist die geerdete Gießwalze. Durch die Dipole (-OH) im Polyester wird bei diesem Vorgang die flüssige Polyesterschmelze gegen die Gießwalze gepresst. Ziel ist die Vermeidung einer Luftschicht zwischen Polymerfilm und Walze. Dadurch würde der Wärmeübergang behindert.
Dieser so entstandene Prefilm wird anschließend in Läng- und Querrichtung gestreckt. Es entstehen biaxial gestreckte Folien (BO-Folien). Die Streckung selber erfolgt im Normalfall in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird der Prefilm über mehrere beheizte Walzen geführt. Dabei muss bei PET die Temperatur über der Glastemperatur liegen. Die jetzt aufgewärmte Folie wird durch schneller laufende Walzen im folgenden Teil in die Länge gezogen. So eine Folie wird auf das drei bis vierfache der ursprünglichen Länge gedehnt und wieder abgekühlt. Für die zweite Streckung benutzt man eine sogenannte Kluppenkette. Damit wird die Folie an den Folienrändern gehalten, noch einmal erwärmt und in die Breite gestreckt. Der Streckfaktor ist ähnlich der Längsstreckung in der Größenordnung zwischen drei und vier.
Diese so gedehnte Folie wird in einem letzten Verfahrensschritt fixiert. Dieso geschieht noch in der eingespannten Kluppenkette bei PET bei ca. 220 °C. Anschließend wird die Folie wieder auf Zimmertempaeratur gekühlt und die dicken Folienränder, an der die Folie in der Kluppenkette eingespannt war, wird abgeschnitten. Das Abkühlen zwischen den einzelnen Verfahrensschritten ist notwendig, um eine unnötige Kristallisation von PET zu vermeiden, die die folgenden Verfahrensschritte verhindern würden. Durch die Streckung erhält die Folie ihre endgültigen Eigenschaften wie Reißfestigkeit, Dehnung, Schrumpf. Durch Coextrusion kann eine Folie aus mehreren Granulaten mit nichtverwandten Materialien hergestellt werden.

Nutzung

Ein typisches Beispiel für eine einfache Coex-Folie ist Folie für Blumenerde – von der einen Seite schwarz, von der anderen weiß. Aber auch Getränkeverpackungen, Plastikflaschen, zum Beispiel für Ketchup, oder Beutel und Tüten sowie Taschen für Gemüse und Obst werden inzwischen aus Coex-Folie hergestellt.
Hochwertige coextrudierte Folien werden ausschließlich durch die biaxiale Breitstreckung als Flachfolie hergestellt. Beispiele dafür sind die Trägerfolien für Audio- und Videobänder, die früher in den entsprechenden Kassetten eingesetzt wurden. Diese hatten auf der einen Seite eine glatte und auf der anderen eine raue Oberfläche. Die raue Oberfläche wurde durch die Beimischung feiner Pigmentteilchen zum Polymer erreicht. Solche Oberflächen sind wichtig, damit sich die Folien gut wickeln lassen. Sie ermöglichen das Verschieben der Folienlagen gegeneinander. Zwei glatte Oberflächen kleben praktisch aneinander (Glasplatteneffekt). Ein anderes Beispiel sind Röntgenfilme. Das sind Folien die praktisch glasklar sind und trotzdem gut wickeln lassen. Dazu wird eine unpigmentierte Kernschicht beidseitig mit einer sehr dünnen leicht pigmentierten Aussenschicht coextrudiert. Es handelt sich hier um Dreischichtfolien. Die Trübung bzw. Transparenz wird durch die dünnen Aussenschichten kaum beeinflusst. Weitere Beispiele für coextrudierte Folien sind siegelfähige Folien. Dazu kombiniert man die Hauptschicht des Polymers wie PET mit einem Copolyester mit niedrigerem Schmelzpunkt. Bei der Herstellung solcher Folien ist ein Arbeitsschritt die Fixierung. Die Folie wird, eingespannt in der Kluppenkette, erhitzt. Bei dieser Prozedur schmilzt die Copolyesterschicht wieder auf und bleibt als amorphe Siegelschicht auf der Folie. Ohne das Aufschmelzen der Copolyesterschicht in der Fixierung bliebe diese kristallin und wäre damit nicht siegelfähig.
Eine besondere Variante coextrudierter Folien sind Multilayerfolien, also Folien die aus vielen sehr dünnen Einzelschichten bestehen. Zu ihrer Herstellung bringt man zwei Schmelzeströme mit der Adaptertechnik zu einem gemeinsamen Schmelzestrom zusammen. Dieser zweischichtige Schmelzestrom wird anschließend durch einen statischen Mischer wie z. b. den Kenics-Mischer geleitet. Mit jedem Mischelement verdoppelt sich dabei die Anzahl der Schmelzeschichten. Also 2 - 4 - 8 - 16 und so weiter. Damit bekommt man zum Schluss, je nach den eingesetzten Polymeren, farbig schillernde Folie, die für Deko-Zwecke eingesetzt werden.
In der Automobilindustrie wird die Coex-Technik zur Herstellung von Kunststoffkraftstoffbehältern (KKB) eingesetzt, indem eine innere, diffusionsdichte Schicht mit einer äußeren, mechanisch beanspruchbaren Schicht kombiniert wird. Je nach Hersteller und Verwendungszweck können mehrere Funktionsschichten kombiniert werden. Stand der Technik sind bis zu sechs Schichten (Multi-Layer)