Käse

Polymer wird eingeschmolzen, als Schlauch extrudiert, wird in einer Form aufgeblasen (Form besteht aus zwei Teilen, die zusammengefügt werden, um sie später wieder entfernen zu können), Quetschnaht am Boden, Form wird entfernt und überschüssiges Material abgeschnitten. Form wird anschließend gekühlt

Hohe Viskosität nötig für Verformungsprozess

Mehrschichtfolien möglich, wenn vorher mehrschichtig extrudiert wird

Recken: nicht möglich, da über Tm (Orientierung prinzipiell möglich)

Problem: weniger Stabilität, mehr Material nötig, dickere Wände nötig

Mit im Werkzeug enthalten (Bei Blasformen)

-          Folien sehr dünn verarbeitbar

-          Eigenschaften vereint (Opazität bzw. keine, sauerstoffbariere, h2o barriere,)

-          Leicht

-          Günstig

-          Viskosität wichtig

-          Verarbeitungstemperatur bei glas ca 1000° kunststoffe eher um 100°-300°

6-10 bar

Leicht und günstig

Gut formbar

Bei Monomaterial: wiederverwendbar

Recken: mehr Steifigkeit

Extrusionsbeschichten: sehr dünne Schichten

Vakuumbedampfen: Nanoskalige Barriereschicht mgl

Extrusionskaschieren: Kombination von Eigrenschaften

(Spritz-)streckblasen: hohe festigkeit mit gleichbleibender Wanddicke (biaxial verstreckt)

(Zusätzlich: gute Maßhaltigkeit am Gewinde, höherer Glang und Transparenz) wird in Form gepresst

Thermoplasten, durch Wärme verformbar

Spritguss: Anspritzpunkt am Boden

Extrusionsblasformen: Quetschnaht

Blasfolie: biaxiale Orientierung

Kalandrierte Folie; Höherer Glanz und Glätte, hohe Dicke möglich, Spannungsfrei, gut tiefziehbar

Lebensmittel(-echt), Kaltsiegeln bei Tiefkühlprodukten

Spritzstreckblasen

Vakuumbedampfung, Extrusionsbeschichtung, Flachfolienverstreckt

Extrusionsbeschichten/-kaschieren;

Tetrapack Extrusionsbaschichtung/kaschierung;

Extrusionsbeschichten / Kaschieren

Thermoformen, Kalandriert

 Extrusionsblasform

Spritzguss

Spritzguss

Amorp und kristalliner Bereich, teilkristalliner Kunststoff kristalliner bereich nicht Thermoformbar, unterschiedliche Tms ungleiche Schmelzung keine lineare Verarbeitung mgl.

Schmelz und Glasübergangstemperaturen der verschiedenen Kunststoffe, wichtig bei der Verarbeitung, wann wird ein Kunststoff viskos und lässt sich so verformen

Wie viel hält ein Kunststoff an temperatur aus (bei sterilisierung hohe Temperatur nötig, bei zu hoher T schmelzen oder Zersetzung Kunststoff

Kristallin/teilkristallin/ Amorph andere verarbeitungsverfahren, Amorphe haben keinen Tm Kristalline keinen Tg teilkristalline haben beides

Aufschmelzen von Granulat zu Schmelze mit möglichst konstanter Menge und Druck

Neck in, Extruder, Breitschlitzdüse, chillroll

Bei der Flachfolienextrusion wird das Kunststoffmaterial durch einen Schlitz oder eine Matrize gedrückt, um eine flache, kontinuierliche Folie zu bilden. Dieser Prozess ist eher eine kontinuierliche Extrusion, bei der das Material durch eine enge Öffnung gepresst wird, um die gewünschte Dicke der Folie zu erreichen.

Diese Folien haben in der Regel eine flache, rechteckige Form und werden für verschiedene Anwendungen eingesetzt, darunter Verpackungen, Etiketten, Beschichtungen und weitere Anwendungen, bei denen flache Folien erforderlich sind.

Runddüse, extruder Luftkühlung Schlauch

Kunststoffgranulat oder -pulver in eine Extrusionsmaschine eingebracht. Durch Erhitzen schmilzt der Kunststoff, und ein schlauchförmiger Ausgang wird geformt. Luft wird in den Schlauch eingeblasen, um ihn zu einem größeren Durchmesser aufzublasen. Dieser aufgeblasene Schlauch wird dann abgekühlt und zu einer flachen Folie umgeformt.

Aufgrund des Aufblasens des Schlauchs während des Prozesses sind die hergestellten Folien in der Regel hohl und haben eine runde Querschnittsform. Sie werden oft für Verpackungen wie Beutel, Beutel oder Schläuche verwendet.

Wasserkühlung extruder erwärmen recken biaxial oder simultan

1. Vorwärmen: Die Folie wird auf eine geeignete Temperatur erhitzt, um sie geschmeidiger zu machen und ihre Molekularstruktur zu verändern.

2. Strecken: Die erhitzte Folie wird in einer oder beiden Richtungen (MD und/oder TD) gestreckt. Dies kann durch Walzen oder andere Vorrichtungen erfolgen, die die Folie dehnen und ihre Dicke reduzieren.

3. Abkühlen: Die gestreckte Folie wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch die neuen mechanischen Eigenschaften fixiert werden.

Das Folienrecken kann die Festigkeit, Durchstoßfestigkeit, Dimensionsstabilität und andere Eigenschaften der Folie verbessern. Es wird oft in der Herstellung von Verpackungsmaterialien, Etiketten, Schrumpffolien und anderen Anwendungen verwendet. Es ist wichtig zu beachten, dass verschiedene Arten von Folien unterschiedliche Reckverfahren erfordern können.

Umformen von thermoplastischem Halbzeug bei erhöhter temperatur zu Formteilen

Das Verfahren erlaubt Teile mit geringer Wanddicke und einen günstigen und effizienten Produktionsprozess.

Negativ oder positivformen Druck oder ohne Vakuum, Form nötig erhitzung der folie  Stempel stanzen/ausschneiden

Der Spritzguss ist ein weit verbreitetes Verfahren in der Kunststoffverarbeitung, bei dem geschmolzener Kunststoff in eine Form eingespritzt wird, um komplexe dreidimensionale Teile herzustellen. Dieser Prozess wird in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, von der Herstellung von Alltagsgegenständen bis hin zu technischen Bauteilen. Hier sind die grundlegenden Schritte des Spritzgussverfahrens:

1. Formschließung: Die Form, auch Spritzgussform oder Werkzeug genannt, besteht aus zwei Hälften – der beweglichen Formhälfte und der festen Formhälfte. Diese schließen sich präzise, um einen Hohlraum zu bilden, der die gewünschte Form des Endprodukts repräsentiert.

2. Einspritzen des Kunststoffs: Kunststoffgranulat wird in einer Extruderschnecke geschmolzen und unter Druck durch einen Einspritzkanal in die geschlossene Form eingespritzt. Der Kunststoff füllt den Formhohlraum aus und nimmt dabei die Form des Endprodukts an.

3. Abkühlen und Aushärten: Nach dem Einspritzen wird die geschlossene Form abgekühlt, wodurch der Kunststoff aushärtet und die gewünschte Form beibehält.

4. Öffnen der Form: Nachdem der Kunststoff ausreichend abgekühlt und erstarrt ist, wird die Form geöffnet. Die beiden Formhälften trennen sich, und das fertige Kunststoffteil kann entnommen werden.

Spritzguss bietet mehrere Vorteile:

• Präzision: Der Prozess ermöglicht die Herstellung von hochpräzisen und komplexen Formen.

• Effizienz: Spritzguss ist ein schneller Prozess, was zu einer hohen Produktionsrate führt.

• Materialausnutzung: Das Verfahren minimiert den Materialabfall, da überschüssiges Material recycelt werden kann.

• Vielseitigkeit: Spritzguss kann für die Herstellung einer breiten Palette von Kunststoffteilen verwendet werden.

Das Extrusionsblasformen ist ein Verfahren in der Kunststoffverarbeitung, das zur Herstellung von hohlen Kunststoffteilen, insbesondere Flaschen, Behältern und anderen Hohlkörpern, verwendet wird. Der Prozess kombiniert die Extrusion und das Blasformen in einem einzigen Schritt. Hier sind die grundlegenden Schritte des Extrusionsblasformens:

1. Extrusion: Zunächst wird thermoplastischer Kunststoff in Form von Granulat oder Pellets in einen Extruder eingebracht. In diesem Extruder wird der Kunststoff geschmolzen und durch eine Runddüse extrudiert, um einen sogenannten Parison zu bilden. Ein Parison ist ein schlauchförmiger Kunststoffrohling mit einem offenen Ende.

2. Formen der Parison: Der Parison wird in eine Form gebracht, die die gewünschte Endform des Produkts repräsentiert. Die Form besteht aus zwei Hälften, die schließen, um den Parison einzuschließen.

3. Blasen: Sobald der Parison in der geschlossenen Form positioniert ist, wird Luft in den Parison geblasen, wodurch dieser die Form der Form annimmt. Die Luftdruckkraft verleiht dem Kunststoff seine endgültige Form entsprechend der Form.

4. Abkühlen und Entformen: Nachdem der Kunststoff die gewünschte Form angenommen hat, wird er gekühlt und aushärten gelassen. Anschließend wird die Form geöffnet, und das fertige Kunststoffteil wird herausgenommen. Der Butzen (Anspritzpunkt am Boden wird abgeschnitten)

Das Extrusionsblasformen bietet mehrere Vorteile:

• Schnelligkeit: Der Prozess kann vergleichsweise schnell erfolgen.

• Kosteneffizienz: Es ermöglicht die Massenproduktion von hohlen Kunststoffteilen zu relativ niedrigen Kosten.

• Designflexibilität: Es ist möglich, komplexe Formen und Geometrien zu produzieren.

Spritzguss Blasvorrichtung Druckluft

1. Spritzblasen (Injection Blow Molding): Bei diesem Verfahren wird ein vorgeformtes Rohr, auch als Parison bezeichnet, durch Spritzguss hergestellt und dann in eine Blasform eingesetzt. Der Parison wird durch eine Düse in die Form eingespritzt und anschließend mit Druckluft aufgeblasen, um die endgültige Form des Teils zu erhalten. Dieses Verfahren wird oft für die Produktion von Hohlkörpern wie Flaschen oder Behältern verwendet.

2. Streckblasen (Stretch Blow Molding): Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem ein vorgeformtes Rohr, das oft aus einer Spritzgussmaschine stammt, durch Stretching oder Strecken in eine endgültige Form gebracht wird. Dieses Verfahren wird häufig in der Herstellung von PET-Flaschen für Getränke oder andere Verpackungsanwendungen verwendet.

  Extruder Walzen Material hohe Temperaturen hoher abzug

Extrusionsbeschichtung ist ein Verfahren, bei dem ein Substrat, oft ein flaches Material wie Papier, Karton, Folie oder Gewebe, mit einer Kunststoffschicht überzogen wird. Dieser Beschichtungsprozess wird durch Extrusion realisiert, bei dem flüssiger Kunststoff durch eine Düse gepresst wird, um das Substrat zu beschichten. Das Ziel ist es, dem Substrat zusätzliche Eigenschaften oder Funktionen zu verleihen, wie beispielsweise verbesserte Barriereeigenschaften, Schutz gegen Feuchtigkeit, Druckfestigkeit oder Glätte.

Hier sind die grundlegenden Schritte des Extrusionsbeschichtungsverfahrens:

1. Substratvorbereitung: Das Ausgangsmaterial, das beschichtet werden soll (Substrat), wird vorbereitet und durchläuft möglicherweise Vorbehandlungsprozesse, um eine optimale Haftung mit der Beschichtung zu gewährleisten.

2. Extrusion: Kunststoffgranulat wird in einen Extruder eingebracht und bei erhöhter Temperatur geschmolzen. Der geschmolzene Kunststoff wird dann durch eine Düse extrudiert, um eine gleichmäßige Schicht auf das Substrat aufzutragen.

3. Beschichtung des Substrats: Das geschmolzene Kunststoffmaterial wird direkt auf das bewegte Substrat aufgebracht, wobei eine gleichmäßige Beschichtung entsteht.

4. Abkühlen und Aushärten: Die beschichtete Substratoberfläche wird abgekühlt und der Kunststoff aushärten gelassen, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen.

Viele Walzen (Hochglanz) Folie spannungsfrei

Kalander ist ein System aus mehreren aufeinander angeordneten beheizten und polierten Walzen aus Schalenhartguss oder Stahl, durch deren Spalten eine Schmelze oder andere Materialien hindurchgeführt werden. Es dient zur Herstellung von Folien aus Kunststoffen, Gummi, Metallen und Papier

mit 1 oder doppelschnecke, Glattrohrextruder nutbuchsenextruder, sonderbauarten

Schneckenlänge und Durchmesser, Gangzahl und -tiefe…

1 Zylinder

2 Schnecke

3 Kühlung

4 Heizung

5 Antrieb

6 Kupplung

7 Trichter

8 Getriebe

Einzugszone (Granulat in schnecke befördert);

Kompressionszone (verdichtet aufgeschmolzen weitergefördert);

Ausstoßzone: Zone in der Schmelze ausgetragen wird

Hier Glattrohrextruder dargestellt (Schnecke verdickt sich hat keinen gleichbleibenden Durchmesser)

Nutbuchsenextruder  Hohe Viskositäten zb Glasfolienanlagen; (grau, oben)

Glattrohrextruder mehr scherung Spüritzgus, Flachfolien geeignet (bunt, unten)

Unterschied: Nut: Granulat wird erst am ende geschmolzen, bei Glattrohr schon in kompression

Granulat wird durch Reibung und zusätzlich zugeführte Wärme geschmolzen, Scherung und Reibung führt zu Viskosität, Homogenisierung findet statt durch Strömung

Hier: 3-Zonen Schnecke:

Einzugszone (Granulat in schnecke befördert);

Kompressionszone (verdichtet aufgeschmolzen weitergefördert);

Ausstoßzone: Zone in der Schmelze ausgetragen wird

Hier Glattrohrextruder dargestellt (Schnecke verdickt sich hat keinen gleichbleibenden Durchmesser)

Bei steigender Drehzahl sinkt den Heizanteil

Scherung geht massiv in Schmelzenergie ein

Unterdruck, Vakuum

Einführung Granulat bis fertige schmelze aus dem extruder austritt

Zb PVC bei zu langer Wartezeit Entstehung von abbauprodukten (sollte nicht passieren)

Vereinheitlichung der Förderung; baut mehr Druck auf; Zahnradpunkte

Nachteil: nicht einsetzbar oder nur schwer bei abrasiven Stoffen oder Pigmenten wegen der Zahnräder

Siebe: Fangen Verunreinigungen, unterbrechen die Strömung

Viskosität bei Blasfolie höher; Flachfolie: mehr Schichten mgl.

Blasfolie rauer Kristallinität bei Blasfolie Höher, da keine Chillroll und somit längere Zeit zum Kristalle bilden (Ausnahme double bubble Verfahren BOPP)

Schichtdicken

• Blasfolien: Aufgrund des Aufblasens des Schlauchs während des Prozesses sind die hergestellten Folien in der Regel hohl und haben eine runde Querschnittsform. Sie werden oft für Verpackungen wie Beutel, Beutel oder Schläuche verwendet.

• Flachfolien: Diese Folien haben in der Regel eine flache, rechteckige Form und werden für verschiedene Anwendungen eingesetzt, darunter Verpackungen, Etiketten, Beschichtungen und weitere Anwendungen, bei denen flache Folien erforderlich sind.

1)Extruder

2)Blaskopf

3)Kalibrierung

4)Dickenmessung

5)Flachlegung

6)Abzugseinheit

7)Bahnkantensteuerung/ Lenkrolle

8)Aufwickler

Das geschmolzene Polypropylen wird mittels einer Ringdüse zunächst in eine Blasenform gebracht, die dann nach dem ersten Abkühlen flach gelegt wird. Anschließend wird der Folienschlauch erneut erwärmt und ein zweites Mal aufgeblasen. Dieses Mal aber mit einer niedrigeren Temperatur.

Schmelze muss zu Schlauch geformt werden, obige werkzeuge zum bilden der Blase verwendet

Dreischichtblasfolienwerkzeug

Drei schichten werden auf einmal extrudiert, unten werden alle eingfügt, verteilt, treten oben als einzelne Folie wieder aus, mittig wird gekühlt

1 Dosierung

2 Hauptextruder

3 Nebenextruder

4 Glättwerk und Chillroll

5 Dickenmessung

6 Randbeschnitt

7 Pufferfolienspeicher

8 Aufwicklung

Um Ketten zu Ordnen und Mechanische Eigenschaften zu verbessern

Steifigkeit, Dichte, Wärmeleitfähigkeit, optische Dichte, Transparenz (Folie wird dünner) steigen Kristallinität nimmt zu (längliche Kristalle, daher trz höhere Transparenz obwohl kristalliner) Dickenverteilung wird gleichmäßiger, Zugspannung nimmt zu Zugfestigkeit nimmt ab

Dehnbarkeit sinkt Dicke sinkt, Breitere Folie da mehr Materialvergütung

Glanz wird besser

Typische Dicke gereckte Folie: ca.  8-60µm

Biaxial und Monoaxial

-> jeweils simultan (gleichzeitig) oder sequnentiell (nacheinander)

Wasserdampf kann durch Kapitäten in Folie nach außen entweichen, von außen dringt nichts ein Folie wird Calciumcarbonat zugegeben, matrixharz

Wasserdampf hat kleinere Moleküle und kann daher von innen nach außen austreten, Wassertropfen haben eine Oberflächenspannung und können daher nicht in die Folie von außen eintreten

1. Materialauswahl:

   • oft PE oder PP

2. Extrusion:

3. Reckung (Streckung):

   • Recken beinhaltet das Dehnen der Folie in bestimmte Richtungen, wodurch mikroskopisch kleine Poren oder Öffnungen entstehen. in MD oder CD mgl.

4. Kontrollierte Reckung:

   • Die Reckung kann kontrolliert erfolgen, um die Porengröße und -verteilung zu beeinflussen. Dies ermöglicht die Anpassung der Atmungsaktivität der Folie nach den Anforderungen der jeweiligen Anwendung.

5. Fixierung:

   • Nach dem Reckprozess kann die Folie durch Hitze oder andere Methoden fixiert werden, um die strukturellen Veränderungen beizubehalten.

1) Folie auf Form legen (negativ oder positiv, Folie ist bei Raumtemperatur starr und liegt flach auf)

2) Folie wird erhitzt

3) Vorstrecken/Vorblasen/Stempeln/Kombination daraus

4) Ausformen des Teils

5) Abkühlen

6) Entformen und auswerfen von fertigen Teil

7) unter Umständen: Ausstanzen/vereinzeln

Material schneller an Boden bekommen für gleichmäßigere Dickenverteilung, da am Rand schnell auskühlt

Platzhalter/ Stapelnoppen an Hals oder Boden, Luftspalt zwischen einzelnen Teilen

Konisch gebaute Bauteile (laufen zusammen, Luftlöcher entstehen)

Sehr dünne Kunststofffäden, die an Kunststoffteil noch dranhängen, geschieht beim Stanzen/ Vereinzeln von den Teilen

"Engelshaar" auf feine Fasern die während des Spritzgießprozesses entstehen können. Diese Fasern haben oft eine unregelmäßige Form und erinnern an feines Haar, was zu dem Begriff "Engelshaar" geführt hat. Das Phänomen tritt besonders bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen auf.

Die Bildung von Engelshaar kann auf verschiedene Ursachen zurückgeführt werden, darunter:

1. Schlechter Schmelze- und Kühlmittelkontakt:

   • Wenn die Schmelze des Kunststoffs nicht ausreichend mit dem Kühlmittel in Kontakt kommt, können sich Fasern bilden. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn der Kunststoff zu schnell abkühlt oder wenn es Bereiche im Werkzeug gibt, in denen die Kühlung nicht effektiv ist.

2. Werkzeugabnutzung:

   • Abgenutzte oder beschädigte Werkzeugoberflächen können zu unerwünschter Faserbildung führen. Insbesondere bei der Verwendung von Werkzeugen über längere Zeiträume kann sich die Oberfläche verschleißen und die Wahrscheinlichkeit von Engelshaar erhöhen.

3. Materialprobleme:

   • Einige Kunststoffmaterialien sind anfälliger für die Bildung von Engelshaar als andere. Die Materialzusammensetzung und die Schmelzeigenschaften spielen eine Rolle.

4. Prozessparameter:

   • Die Einstellungen des Spritzgießprozesses, wie Schneckendrehzahl, Einspritzdruck und -temperatur, können die Faserbildung beeinflussen.

Engelshaar kann zu Qualitätsproblemen in den hergestellten Kunststoffteilen führen, da es die optischen und mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen kann. Um Engelshaar zu minimieren, ist es wichtig, die Prozessparameter und Werkzeugbedingungen sorgfältig zu steuern. Dies kann durch die Optimierung von Schmelz- und Kühlprozessen sowie durch regelmäßige Wartung und Überprüfung der Werkzeuge erreicht werden.

Thermoformen eher Mehrschichtig, Monomaterial eher bei Spritzguss, Gleichmäßigere Wanddicke bei Spirtzgießen

Vorblasen, Stempel

Durch Infrarotstrahlung, heiße Luft, Kontakterhitzung

Lambert-beersches Gesetz: Die Absorption (A) ist proportional zur Konzentration (c) des absorbierenden Stoffs und zur Schichtdicke (b) der Lösung. Die mathematische Form des Gesetzes lautet:

A=ε⋅c⋅b

Koextrusion mit Barrierematerial, Mehrschichtfolie Thermoformbar

Post Industrial Recycling, wird eingesammelt geschreddert und wieder hinzugefügt zu Extruder

Energie weiter nutzen, Sterilisieren durch Hitze, Kosten und Zeitersparnis, entkeimung/Keimreduktion

-> Anmerkung vom Laube dazu: Sterilisierung nicht immer durch die Hitze gewährleistet, gilt es in Einzelfällen zu überprüfen, wenn lebensmittelrelevant

1)      Beginn der Plastifizierung, Granulat wird in Extruder geschmolzen

2)      Schmelze wird von Schnecke nach vorne Transportiert

3)      Spritzgusswerkzeug wird an Schnecke angeschlossen

4)      Schmelze wird eingespritzt

5)      Nachdrücken und Kühlen (gegen Schrumpf)

6)      Entformen

Ca. 800-1200 bar; Polymer wird Komprimiert durch Druck

Oberhalb Tm

Durch Druck Komprimierung der Polymere

Schwund in meinem Kopf durch dieses Studium und Alkohlkonsum

Verschiedene Tm, verschiedene Kristallisationsstufen der Polymere, Verschiedene therm. Ausdehnungen

Verarbeitungsprozess entsprechend anpassen

Vorgang Spritzguss,

1)      Aufschmelzen

2)      Einspritzen bei Hoher Temperatur und Bar

3)      Druck wird geringer (Wegnehmen Nachdruck)

4)      Entformung Abkühlung

5)      Abkühlung der Form in Umgebung

Mehr oder einschichtiger Schlauch

thermoplastischen Kunststoffen. Dabei wird das aufgeschmolzene Polymer über eine Förderschnecke durch die Düse gepresst, so dass ein schlauchförmiger Vorformling entsteht (Extrusion). Dieser wird in eine Blasform übergeben und durch Innendruck den Innenkonturen der Form angepasst

Erkennungsmerkmal für extrusionsblasgeformte Verpackungen ist eine Quetschnaht an der Unterseite. Für druckbelastete Flaschen (beispielsweise für kohlensäurehaltige Getränke) wird in der Regel das Spritzstreckblasen angewendet.

Butzen wird entfernt am schluss entfernt

Polymer wird eingeschmolzen, als Schlauch extrudiert, wird in einer Form aufgeblasen (Form besteht aus zwei Teilen, die zusammengefügt werden, um sie später wieder entfernen zu können), Quetschnaht am Boden, Form wird entfernt und überschüssiges Material abgeschnitten. Form wird anschließend gekühlt

Hohe Viskosität nötig für Verformungsprozess

Mehrschichtfolien möglich, wenn vorher mehrschichtig extrudiert wird

Recken: nicht möglich, da über Tm (Orientierung prinzipiell möglich)

Problem: weniger Stabilität, mehr Material nötig, dickere Wände nötig

In Form enthalten beim Spritzguss

6-10 bar

Oberhalb von Schmelzpunkt (daher auch kein Recken möglich)

50-100°C darüber

PP, PE-HD; Viskosität, Kettenlänge, gute Schmelzfestigkeit, breite Molekularverteilung, höhere Viskosität

Variation der Düsenschlitzbreite; mehr Material für dickere Wände

Kolben in Düse, der sich öffnen und schließen lässt um Materialmenge zu variieren

Schlauch wird zwar gleichmäßig extrudiert aber ungleichmäßig aufgeblasen

Fließweg der Schmelze verlängern für längere Relaxation/ Extrusionsweg erhöhen

Schwellung: Verknäulung durch Druck, Verdickung des Materials

Lennard Jones Potential: Bindungsenergie. Es nähert die Wechselwirkung zwischen ungeladenen, nicht chemisch aneinander gebundenen Atomen an (Abstoßung (Protonen, gleich geladen)und Anziehung (van der Waals Kräfte)

Erhöhung des Fließwegs der Schmelze

Abkühlung bei Druckluft schneller

Recken bei Druckluft mgl. da unterhalb von Tm

Werkzeug bei Druckluft teurer, da Druck abgedichtet und mehr Kraft aufgewendet werden muss

Druckluft: bessere Anpassung von Material an Form, drückt Material gegen Form

Vakuum: detailiertere Konturen, saugt Material an Form

Kombination beider Techniken kann für präzise und komplexe Thermoformanwendungen eingesetzt werden.

Prozessbeschleunigung

Entkeimung durch Hitze während Herstellungsprozess kann gleich weiterverwendet werden, Effizienz

Formen von Rohling durch Spritzguss

Rohling wird erhitzt und in Kapazität geführt und aufgeblasen

Durch Infrarot Strahlung erhitzt

Keine Mehrschicht mgl.

Gewindequalität sehr gut

Anspritzpunkt als deutliches Erkennungsmerkmal

Wird abgekühlt und aus Kapazität entfernt

unterhalb Tm, biaxiales Recken

PET pvc PEN, gut reckbare Materialien

(pet-flasche) fast immer monomaterial. Erst vorformling Spritzgießen dann aufblasen

Es gibt spezielle Verfahren für mehrschichtig aber sehr kompliziert und teuer daher selten angewandt

Strecken oberhalb Tg und unterhalb Tm.

Biaxiale Orientierung

Verbesserte Transparenz

Bessere Barriereeigenschaften

Höherer Oberflächenglanz

Im gewindebereich sehr hohe Maßgenauigkeit

Nachteil: Einschränkung der Formgebung (Keine Griffmulden möglich)

Zweistufiger Prozess (mehr aufwand)

Höhere Festigkeit unter Umständen nachteilig (zB. Bei Spülmittel Zusammenpressen der Flasche nötig)

durch hohe T von Kunststoff kommt es zur Oxidation an der Oberfläche, bessere Haftung, (280-320°C) höher als normale Extrusion (ca. 220°)

Neck in möglich

Mehrschicht mgl.

Einsatz: Beschichten  von Papier Karton Aluminium

Ein Erklärungsansatz ist, dass bei der Folienextrusion die Schmelzebahn (fast immer) gezogen wird. Durch die Volumenreduzierung kommt zum Einschnüren. (Ein anderer Erklärungsansatz basiert auf der Oberflächenspannung, die zu Kontraktion führt.)

Das heißt (Strang-)Aufweitung und Neck-In wirken entgegen. Der Effekt des Neck-In überwiegt (wenn die Schmelzebahn gezogen wird).

In der Kunststoffverarbeitung bezieht sich der Begriff "Neck-in" auf ein Phänomen, bei dem die Breite eines extrudierten oder gegossenen Kunststofffilms oder -bahn während des Herstellungsprozesses verringert wird. Dieser Effekt tritt in der Regel auf, wenn der Kunststoff von einer breiten Ausgangsform zu einer schmaleren Endform umgeformt wird. Neck-in kann in verschiedenen Verarbeitungstechniken auftreten, darunter Blasfolienextrusion, Flachfolienextrusion oder Beschichtungsprozesse.

Ursachen für Neck-in können sein:

1. Elastische Verformung: Wenn der Kunststofffilm oder die Kunststoffbahn aus der Düse oder dem Extrusionswerkzeug austritt, kann es zu einer elastischen Verformung kommen, die zu einer vorübergehenden Verringerung der Breite führt. Dies ist besonders in den Anfangsbereichen des Prozesses relevant.

2. Schrumpfung: Einige Kunststoffe können während des Abkühlprozesses schrumpfen, was ebenfalls zu einer Verringerung der Breite führen kann.

3. Spannungsverteilung: Spannungen im Material, die während des Verarbeitungsprozesses entstehen, können zu einem ungleichmäßigen Materialfluss führen und somit zu Neck-in führen.

Neck-in kann die Qualität und die Verwendungsmöglichkeiten der resultierenden Kunststofffolie oder -bahn beeinflussen. Es ist oft wünschenswert, diesen Effekt zu minimieren, um eine gleichmäßige Breite und Dicke des Endprodukts zu erreichen. Dies kann durch die Anpassung von Prozessparametern, Werkzeugkonstruktionen oder die Verwendung spezieller Materialien erreicht werden.

Reduzieren: Schmelztemp. erniedrigen, mehr Abstand Düse Walze; Meltflowindex erniedrigen, evtl Abzugsgeschwindigkeit erhöhen, Folie mit Luftmessern aufbringen, Anpassung Molekular/ Polymerzusammensetzung

Tm, Temperaturstabilitäten, Starker Zug in Extruder: Ausreichend Schmelzfestigkeit

Mehr Oxidation (höhere Schmelztemperatur),

Größerer Spaltabstand,

Coronabehandlung an Substrat

Rauere Oberfläche

Material wird zwischen Walzen unter Temperatur und Druck geglättet, spannungsfreie und dicke Folie

Scher- und temp.beständige Materialien

1. Folienextrusion:

   • Bei der Folienextrusion handelt es sich um einen Prozess, bei dem Kunststoffgranulat oder -pulver durch eine Extrusionsmaschine geschmolzen und zu einem flachen, kontinuierlichen Film extrudiert wird.

   • Der Prozess erzeugt eine einlagige Kunststofffolie mit einer gleichmäßigen Dicke, die direkt aus der Extrusionsdüse austritt.

   • Folienextrusion wird oft für Verpackungsanwendungen, Agrarfolien, Baufolien und ähnliche Produkte verwendet.

2. Extrusionskaschieren:

   • Das Extrusionskaschieren ist ein Prozess, bei dem eine extrudierte Kunststofffolie mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten (z. B. Barriereschichten, Papier, Aluminium) kaschiert oder laminiert wird.

   • Es ermöglicht die Kombination verschiedener Materialien, um spezifische Eigenschaften wie Barriere, Festigkeit oder Bedruckbarkeit zu verbessern.

   • Extrusionskaschierte Folien werden in Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen, pharmazeutischen Verpackungen und anderen spezialisierten Bereichen eingesetzt.

Kurz gesagt, die Folienextrusion ist der Prozess der direkten Herstellung von Kunststofffolien, während das Extrusionskaschieren den Prozess beschreibt, bei dem diese Folien durch das Hinzufügen von zusätzlichen Schichten oder Materialien verbessert oder modifiziert werden. Beide Prozesse haben unterschiedliche Anwendungen und ermöglichen die Herstellung von Folien mit unterschiedlichen Eigenschaften für verschiedene Zwecke.

Folie wird nicht gezogen/gereckt daher dickere folien

100-500 µm manchmal auch mm

Ja, hohe Dicke und unorientierte Folie, kann weiterverformt und bearbeitet werden

Links Extruder, Granulat wird eingefüllt in Schnecke, Granulat wird geschmolzen und durch Schnecke nach vorne befördert, Förderbänder die Schmelze vorantreiben, Walzwerk (Presst Schmelze zusammen, Kalander, Randbeschnitt

Kunststoff muss meistens viskos sein (Fließverhalten hat Einfluss auf Verarbeitungstemperatur) für Verarbeitung

Scherverdickend/-verdünnend

Schergeschwindigkeit

Zeitabhängigkeit

Aussagen über Druck

Polare Kunststoffe: Wasser wirkt als Weichmacher, zwischenmolekulare Kräfte

Schleppströmung: größte Geschwindigkeit; Mitte außen größte Scherrate- Mitte theoretisch null

Scherströmung: Scherrate über Höhenverlauf konstant, Geschwindigkeit oben am größten

Scherrate Einfluss auf Viskosität

Schwarz: Scherverdickend

Grün: Scherverdünnend (Strukturviskos)

Orange: Bingham Flüssigkeit

Hellblau: Casson-plastische Fluide

Dunkelblau: newtonisch

Die Viskosität von Kunststoffen kann je nach Art des Kunststoffs und den Verarbeitungsbedingungen unterschiedlich sein. In der Regel sind Kunststoffe jedoch oft nicht-newtonisch, was bedeutet, dass ihre Viskosität nicht konstant ist, sondern von der Schergeschwindigkeit oder Scherbeanspruchung abhängt. Hier sind einige der nicht-newtonischen Viskositätsarten und ihre Eigenschaften:

1. Thixotrop:

   • Thixotrope Materialien zeigen eine abnehmende Viskosität bei zunehmender Schergeschwindigkeit. Das bedeutet, dass sie unter langsamer Belastung dickflüssig sind, aber bei schneller Belastung dünnflüssiger werden.

   • Viele Suspensionen und Gele können thixotrop sein. In der Kunststoffverarbeitung könnten einige Schmiermittel, Farben oder Polymerdispersionen diese Eigenschaft zeigen.

2. Scherverdünnend:

   • Scherverdünnende Materialien haben eine abnehmende Viskosität bei steigender Schergeschwindigkeit. Das bedeutet, dass sie unter Belastung dünnflüssiger werden.

   • Einige Kunststoffschmelzen, insbesondere hochmolekulare Polymerlösungen, können scherverdünnend sein.

3. Scherverdickend:

   • Scherverdickende Materialien zeigen eine Zunahme der Viskosität bei steigender Schergeschwindigkeit. Das bedeutet, dass sie unter Belastung dickflüssiger werden.

   • Scherverdickende Eigenschaften sind in Kunststoffen seltener anzutreffen, können aber in bestimmten Fällen auftreten.

4. Rheopex:

   • Rheopexe Materialien zeigen eine zunehmende Viskosität mit der Zeit, wenn sie einer konstanten Schergeschwindigkeit ausgesetzt sind. Nach einer bestimmten Zeit kehrt die Viskosität jedoch zu einem niedrigeren Wert zurück.

   • Rheopexe Eigenschaften können in einigen polymeren Dispersionen oder Schmiermitteln vorhanden sein.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Viskositätseigenschaften von Kunststoffen stark von Faktoren wie Temperatur, Druck, Materialzusammensetzung und Verarbeitungsbedingungen abhängen können. Daher kann derselbe Kunststoff unter unterschiedlichen Bedingungen unterschiedliche Viskositätsprofile aufweisen.

newtonisch (konstant)

Scherverdünnend, Visko nimmt ab

Scherverdünnendes Verhalten bringt einige Vorteile mit sich: Mit größerer Scherung steigt der Fließwiderstand zwar, aber nur degressiv.

Es muss also weniger Druck bzw. Drehmoment aufgebracht werden (als bei Newton‘schen Flüssigkeiten), um eine Schmelze zu bewegen.

Nullviskosität: Viskosität bei kleinen Schergeschwindigkeiten → 0)

„Übergangsschergeschwindigkeit“: Schergeschwindigkeit, ab der die Viskosität stark absinkt

Abhängig von Material/Polymer

Hitze sorgt idR. für niedrigere Viskosität, da sie schmilzt

Druck reduzieren für niedrigere Viskosität

Zugabe Weichmacher

Hohe Visko

Abkühlen, Druck erhöhen, Füllstoffe wie Calciumcarbonat beifügen

Rheologisches Verhalten: Viskosität ist keine Konstante und beeinflussbar

Scherverdünnend von Vorteil, da in Düse geschert wird, Newtonisch wäre am besten, da konstanter Prozess, leichter berechenbar

Scherverdünnend: geringeres Drehmoment nötig

Höhere Schmelzfestigkeit/ Stabilität nach ausformen

Schmelzemassefließrate (MFI, melt flow index) g/10 min

Vorteile: schnelle und einfache Messung (oft be iQualitätskontrolle und bei Vergleichen von Materialien)

Nachteile: Keine Berücksichtigung von Druck,

Geringere Sensitivität gegenüber Unterschieden in der Fließfähigkeit bei niedrigen Belastungen und hohen Viskositäten.

Schmelzevolumenfließrate (melt flow rate, MFR) cm³/10 min

Vorteile: zusätzliche Info zur Fließfähigkeit eines Stoffes, da Vol. berückstichtigt wird

genaue Charakterisierung von Materialien mit untersch. Viskositäten

Nachteile: komplexere Messung im Vergleich zur MFI

spez. Ausrüstung nötig

Polymermenge, die durch eine bekannte gegebene Öffnung (Düse) extrudiert wird

Häufig verwendet wird eine Temperatur von 190 °C bei einem Gewicht von 2,16 kg für 10 min, bei PP wird oft 230 °C angewendet.

Angabe (Beispiel): XX g je 10 min bei 190 °C

Das Gerät wird auch als Niederdruck-Kapillarrheometer bezeichnet.

Polymer weitet sich nach Düse wieder auf (wird breiter), will sich wieder zurückorientieren zu vorheriger Form (Ketten ziehen sich wieder an)

Reduzierung: durch Länge zu Radius Verhältnis Düse erhöhen. Scherrate reduzieren

Schmelzedruck reduzieren, Temperatur erhöhen für viskosere Schmelze

Dehnviskosität: Dehn- statt scherrate statt Scherung Dehnung; relevant für Extrusionsblasformen, Thermoformen, Recken und Blasformen

Schwieriger zu messen als Dehnviskosität

Eine genaue Kenntnis der Dehnviskosität ist wichtig, um die Verarbeitungseigenschaften von Polymeren, z. B. während der Extrusion oder Spritzgussverfahren, zu verstehen und zu steuern.

Es gibt verschiedene Methoden, die Dehnviskosität zu messen, darunter rheologische Prüfungen und spezielle Instrumente wie Kapillarrheometer. Die Ergebnisse solcher Messungen sind wichtig für die Optimierung von Verarbeitungsprozessen und für das Verständnis des Fließverhaltens von Polymeren unter verschiedenen Bedingungen.

Blau: dehnviskosität

Grün: scherviskosität

X Achse: Scherrate/Dehnrate

Y Achse: Dehn/scherviskosität

•      im Newton’schen Bereich: Widerstand gegen Dehndeformation etwa dreimal so hoch wie die Scherviskosität Trouton-Beziehung oder Trouton-Gesetz

•      „Buckel“: durch Verzweigung bsd. Langkettenverzweigung, Dehnverfestigung, geringer werdende Verformbarkeit, bis zu Polymerkettenausrichtung und besser aneinander abgleiten

•      Dehnverfestigung: höherer Widerstand gegen drohenden Schmelzebruch während der Verarbeitung

PET. Polymer wird komplett gelöst, Viskosität in der Lsg gemessen: höhere Lsgvisko bedeutet längere Ketten, Temperaturunabhängige Messung

Bei Pet wirkt Wasser als Weichmacher

blau: thixotrop       (Ketchup, Joghurt, viele Farben udn Lacke)

rot: rheopex (Stab in Sand, nach Schütteln Stab bei schnellen Herausziehen festsitzend; Stärkesuspension)

hops genommen gibts nicht

Du Donauer. Du bist es.

Skinverpackung/Schrumpffolie mit verschweißten Rändern (gereckte Flachfolie)

Mehrschichtfolie und Coextrusion, wahrscheinlich Schlauch von Blasfolie, die im Prozess gereckt wurde. Flachfolie wäre prinziepiell auch möglich.

Flachfolienextrusion

gereckt

bedampft

klebstoffkaschiert oder extrusionskaschiert mit Siegelschicht.

Abkühlung bei Druckluft schneller

Recken bei Druckluft mgl. da unterhalb von Tm

Werkzeug bei Druckluft teurer, da Druck abgedichtet und mehr Kraft aufgewendet werden muss