Das neueste Design der Nordson Corporation bei der Coextrusionstechnologie ermöglicht – insbesondere bei durchsatzstarken Linien für ein enges Produktspektrum – engere Dickentoleranzen der Einzelschichten einer mehrschichtigen Struktur. Eine Neunkanal-Flachdüse von […]
Schnittansicht der 9-Kanal-Düse, bei der die Polymerströme in verschiedenen Farben wiedergegeben sind. Die Ströme werden zu einer einzigen mehrschichtigen Struktur kombiniert, die auf der linken Seite aus der Düse austritt. Oben links ist eine automatische Lippenjustiereinheit des Typs Autoflex zu sehen. (Abb.: Nordson EDI)
Das neueste Design der Nordson Corporation bei der Coextrusionstechnologie ermöglicht – insbesondere bei durchsatzstarken Linien für ein enges Produktspektrum – engere Dickentoleranzen der Einzelschichten einer mehrschichtigen Struktur.
Eine Neunkanal-Flachdüse von Nordson EDI, Chippewa Falls (USA), die erste ihrer Art, wurde jetzt erfolgreich in Betrieb genommen und produziert aus verschiedenen Kunststoffen neunschichtige Folien. Das Ausmaß der Verbesserungen hänge zwar von der Anwendung ab, aber im Allgemeinen verspreche die Neunkanal-Düsentechnologie eine Verringerung der Schwankungen der einzelnen Schichtdicken von den häufig bei vergleichbar modernen Feedblock-Systemen anzutreffenden 15 % auf 5 %, so Sam G. Iuliano, technischer Leiter von Nordson EDI.
Höhere Genauigkeit spart teures Material
„Diese mit Mehrkanaldüsen erreichbare größere Genauigkeit ermöglicht es den Verarbeitern, teure Spezialmaterialien, die oftmals für Hochleistungsfolien für Verpackungsanwendungen erforderlich sind, in dünneren Schichten zu verarbeiten und gleichzeitig die Produktqualität und -konsistenz zu verbessern“, sagte Iuliano.
Rückansicht der 9-Kanal-Düse, bei der die Polymerstromeinlässe in verschiedenen Farben wiedergegeben sind. Links eine der zwei Außenklammern, die dazu dienen, Leckagen an den Düsenenden zu verhindern. Oben mittig ist die Oberseite einer automatischen Lippenjustiereinheit des Typs Autoflex zu sehen. (Abb.: Nordson EDI)
Bei dem Kanal handelt es sich um einen Schmelzeverteilerkanal innerhalb der Düse, dessen auf ein bestimmtes Polymer abgestimmte komplexe Innengeometrie so ausgelegt ist, dass eine einheitliche, strömungstechnisch vorteilhafte Strömung entsteht und das Material auf seine volle Breite verteilt wird. In einer Mehrkanaldüse hat jeder Polymerstrom seinen eigenen Kanal, und die Schichten werden erst zu einer einzigen Struktur vereint, nachdem jede Schicht einzeln auf ihre volle Breite verteilt wurde. Im Vergleich dazu kombiniert ein Feedblock mehrere Polymerströme zu einem schmalen, mehrschichtigen Sandwich, das dann in der Düse in nur einem einzigen Kanal auf die volle Produktbreite verteilt wird. Der Hauptgrund dafür, dass die Mehrkanalmethode für eine bessere Einheitlichkeit und Dickengenauigkeit der Schichten sorgt, ist, dass sie einen großen Teil der Deformationen an den Schichtgrenzen umgeht, die entstehen, wenn mehrere Schichten, die in einem Feedblock vorbereitet werden, dann gleichzeitig von der Düse verbreitert werden.
„Kunden von Nordson EDI weltweit profitieren schon seit Langem von der Mehrkanal-Coextrusion und verwenden Düsen mit zwei, drei, vier oder fünf Kanälen“, merkte Iuliano an. „Eine Neunkanaldüse zu konstruieren war eine große Herausforderung für uns, denn die Aufgabe bestand darin, zehn große Düsensegmente ausreichend zu verbinden und zu beheizen. Darüber hinaus wurden die neun Strömungskanäle jeweils speziell auf die konkrete Schicht ausgelegt, die sie verteilen, was bedeutet, dass wir Strömungskanäle verschiedener Größen und Formen vorsehen mussten.“
Zahlreiche optionale Konfigurationen
Für die Beschickung einer Mehrkanaldüse mit Polymerschmelze aus Extrudern konstruiert Nordson EDI Verteilerblocks, die sich direkt vor der Düse befinden, in einer Vielzahl optionaler Konfigurationen. Die einfachsten Versionen haben eine feste Bauweise und beschicken die Eingänge der Mehrkanaldüse in nur einer bestimmten Schichten-Reihenfolge mit Polymerschmelze. Anspruchsvollere Verteilerblocks bieten die Möglichkeit, Schmelzeströme mithilfe von Wechselplatten umzuleiten, um die Reihenfolge der Schichten zu ändern. Die modernsten Verteilerblocks haben zusätzlich zu Wechselplatten Zuführblock-Unterbaugruppen, die einen Teil der Schmelzeströme vor der Düse kombinieren, was Produktvielfalt und eine größere Anzahl von Schichten erlaubt als die Düse Kanäle hat.
Viele Vier- und Fünfkanaldüsen von Nordson EDI sind selbst bei Durchsätzen von fast 5.000 kg/h ohne Undichtigkeitsprobleme in Betrieb. Für die neue Neunkanaldüse wurden zusätzliche Verschlüsse außerhalb der Düsensegmente im Bereich der Endplatte konstruiert, um für Dichtheit zu sorgen.
Die Schnellreinigungsstation Ultracart kann auf 9-Kanal-Düsen ausgelegt werden. Die hier gezeigte, zerlegte Düse ist eine 3-Kanal-Anlage. (Foto: Nordson EDI)
Nordson EDI kann seine Schnellreinigungsstation Ultracart für die konkrete Mehrkanaldüse eines Kunden maßschneidern. Darüber hinaus sind die automatischen Lippenjustiereinheiten Autoflex an der Düse modular und können abgenommen werden, so dass die Düsenverschlüsse gut zugänglich sind. Diese Systeme vereinfachen die Demontage und die erneute Montage im Rahmen der regelmäßigen Reinigung und der vorbeugenden Instandhaltung der Düse.
Viele Alternativen für die Produktion von Mehrschichtfolien
Die Neunkanaldüse ist das neueste Angebot in einem breiten Spektrum an Coextrusions-Alternativen von Nordson EDI. Das jeweils empfohlene Düsensystem hängt von Parametern wie dem Gesamtdurchsatz, der Schichtdicke und den Viskositätsverhältnissen, der Düsenbreite, der Anzahl und Art der benötigten Produktstrukturen und der Tatsache ab, ob die Schmelzeverarbeitungstemperaturen der Schmelzeströme stark voneinander abweichen. Die empfohlenen Lösungen könnten zwar von einer Einzelkanaldüse mit Feedblock bis hin zu einer Mehrkanaldüse mit separaten Kanälen für alle Schichten reichen, aber oftmals liegt die Empfehlung zwischen den Extremen und kombiniert Mehrkanal- und Feedblock-Ansätze. Wenn eine fünfschichtige Struktur nur eine einzige, aber kritische Deckschicht beinhaltet, könnte beispielsweise eine Zweikanaldüse empfohlen werden: Die kritische Schicht wird in einem eigenen Strömungskanal verteilt und die kompatibleren vier anderen Schichten werden durch den zweiten Strömungskanal coextrudiert.
Neben der Entwicklung von neuem Design für Mehrkanaldüsen, habe sich Nordson EDI aber auch Innovationen bei der Feedblock-Konstruktion verschrieben, merkte Iuliano an. „Je nach Verarbeitungsszenario kann eine Einzelkanaldüse mit einem Coextrusions-Feedblock die beste Lösung sein – beispielsweise dann, wenn das Extrusionswerkzeug viele unterschiedliche Strukturen mit stark unterschiedlichen Schichtenverhältnissen herstellen muss. Allgemein erlaubt der Feedblock-Ansatz eine größere Vielseitigkeit bei den Produkten und einfachere Reinigungs- und Produktwechselverfahren. Der Mehrkanal-Ansatz ist allerdings bei der Produktqualität und -konsistenz überlegen. Heute ist dieser Ansatz mehr als jemals zuvor eine praktikable, realistische Alternative für Massenhersteller von Mehrschichtfolien.“
