Extrusion 5-2017

Physikalisch geschäumte Mehrschicht- Blasfolien Die hohe Nachfrage nach Verpackungs- mitteln setzt insbesondere die Folien- hersteller vor immer neue Heraus- forderungen. Kosteneinsparungen lassen sich vor allem durch Down- gauging erzielen, indem durch verbesserte Produktionsmethoden, optimierte Rohstoffe oder Mehr- schichttechnologien gleiche funktio- nelle Eigenschaften bei geringerer Foliendicke realisiert werden. N eben dem Downgauging lassen sich Rohstoffe auch durch das Schäumen von Kunststoffen und der damit resultie- renden Dichtereduktion einsparen. Aber auch wichtige Eigenschaften wie die akustische und mechanische Dämpfung oder die Wärmeleitung lassen sich durch geschäumte Folien gezielt anpassen. Der Schäumprozess kann chemisch oder physikalisch durch Gase (Propan, Butan, Kohlendioxid, Stickstoff etc.) erfolgen. Im Vergleich zum physikalischen Schäu- men ist bei den chemischen Verfahren die Gasaubeute begrenzt, sodass mit chemischen Treibmitteln Foliendichten bis zu minimal 350 kg/m 3 erzielt werden können [Weg05]. Physikalisch ge- schäumte Folien lassen sich bisher nur an Extrusionsanlagen herstellen, die speziell für das Schäumen ausgelegt sind. Eine Alternative zu solchen Anlagen bietet 30 Aus der Forschung – Blasfolien Extrusion 5/2017 Bild 1: Prinzip des physikalischen Schäumens in der Extrusion mittels OptiFoam Bild 2: Einfluss des Nukleierungsmittels auf die Schaumstruktur ((a) Talkum, (b) Hydrocerol) das nachrüstbare Schäumsystem OptiFo- am der Promix Solutions AG, Winterthur, Schweiz, welches ursprünglich am IKV für das Schaumspritzgießen entwickelt und auf die Extrusion adaptiert wurde. Das System wird zwischen Extruder und Werkzeug montiert und besteht aus ei- nem Gasinjektionsmodul und einem sta- tischen Mischer, welcher das injizierte Treibmittel homogen in der Schmelze verteilt. In einem aktuellen Forschungsvorhaben wird diese Technologie zur Herstellung geschäumter Mehrschichtfolien in der Blasfolienextrusion herangezogen. Mehr- schichtfolien bieten die Möglichkeit, die geschäumte Schicht in einem Folienver- bund einzubetten, sodass durch eine kompakte Außenschicht die Funktion bezogen auf die Optik, Bedruckbarkeit, Haptik, Kaschier- oder Siegelfähigkeit nicht beeinträchtigt wird. Die geschäum- te Mittelschicht ermöglicht eine Redukti- on der Dichte, eine Veränderung der Iso- lationswirkung, der Dämpfung sowie der Steifigkeit. Forschungsziel Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein Herstellverfahren für physikalisch ge- schäumte PE-Folien zu entwickeln, das auf konventionellen Blasfolienanlagen umgesetzt werden kann und dessen Vor- teile die Folienhersteller gezielt nutzen können, um rohstoffeffizient Folien her- zustellen, die im Vergleich zu kompakten Folien einen Vorteil hinsichtlich Kosten und Funktion aufweisen. Zum Erreichen dieses Forschungsziels werden die Ein- flüsse des Materials (MFR, Gasbeladung und Nukleierungsmittel), der Düsengeo- metrie und der Prozessparameter (Tem- peratur, Massedurchsatz, Aufblas- und Abzugsverhältnis) auf die Folieneigen- schaften (Zellstruktur, Dichte, Reißdeh- nung und -spannung) untersucht. In diesem Beitrag werden die Einflüsse von Nukleierungsmitteln, Düsengeome- trien und Abzugsgeschwindigkeiten auf die Schaumstruktur dargestellt. Anlagentechnik und Versuchsdurchführung Die Versuche werden an einer Drei-Schicht- Blasfolienanlage der Kuhne GmbH, Sankt Augustin, mit einem Düsendurch- Synergieeffekte durch geschäumte Blasfolien