Kunststoff Extrusion: So wird Kunststofffolie hergestellt

Kunststofffolie im Thermoforming

Für die Herstellung von Kunststoff Tiefziehteilen im Thermoforming werden Halbzeuge erhitzt und in ein Tiefziehwerkzeug gezogen. Hier wird das Halbzeug entweder von einer Kunststoffrolle abgerollt oder in Form einer Kunststoffplatte in die Maschine gelegt.

Das Halbzeug bei Kunststoffrollen hat eine maximale Ausgangsstärke von 3mm, wobei viele Hersteller schon eine Obergrenze bei 2,5mm ziehen. Diese Grenze ist allein dadurch bedingt, dass sich Kunststofffolie nur zu dieser Dicke auf eine Rolle wickeln lässt. Danach wird das Halbzeug zu unflexibel für die Verarbeitung und wird stattdessen in Platten geschnitten.

Zur Herstellung von Kunststofffolie startet alles mit Granulat

Kunststoffgranulat, auch als Kunststoffpellets oder Kunststoffflakes bezeichnet, sind eine gebräuchliche Ausgangsform von Kunststoffen. Es handelt sich um kleine, granuläre Partikel, die aus verschiedenen Arten von thermoplastischen Kunststoffen hergestellt werden. Diese Partikel haben in der Regel eine gleichmäßige Größe und Form, was sie ideal für die Verarbeitung in industriellen Fertigungsprozessen macht.

Was ist Kunststoff Extrusion?

Extrusion Bedeutung: Die Herstellung von Kunststoffgranulat erfolgt normalerweise durch das Kunststoff Extrusionsverfahren. Die Extrusion ist ein formgebendes Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprodukten. Das Extrudieren mit Kunststoff geschieht durch Formen und Schmelzen von Kunststoffgranulat. Dabei wird das Granulat oder -pulver durch eine formgebende Düse gepresst, um die gewünschte Form zu erhalten.

Was ist ein Extruder?

Der Extruder sorgt dafür, dass der geschmolzene Kunststoff in eine längliche, dünne Form fließt, sogenannte Schmelzestränge. Nach dem Abkühlen und Aushärten wird der Strang in kleine Partikelkörnchen zerschnitten - das fertige Granulat - die dann gesammelt und in Säcken, Big Packs oder Containern gelagert werden. Diese Granulate werden dann entweder in Spritzgießmaschinen oder erneut im Extruder verarbeitet. Für Kunststofffolien- und Platten trifft zweiteres zu, dazu mehr im nächsten Abschnitt.

Welche Materialien kommen bei der Kunststoff Extrusion in Frage?

Hersteller von Kunststofffolien oder -Platten kaufen zunächst das benötigte Granulat ein. Hier kommt es darauf an, welche Kunststofffolie verarbeitet werden soll. Wenn PET-Folie hergestellt wird, benötigt man PET-Granulat. Gleichzeitig wird unterschieden, ob Kunststofffolie aus Neuware, bzw. “Virgin” Material, oder Recyclingware, sogenanntes Rezyklat, hergestellt werden soll. Bei der Herstellung von Rezyklat-Folien werden bei der Kunststoff Extrusion dem Extruder Flakes (siehe Bild) zugeführt. 

Diese Kunststoffflakes sind dünnere, flache Stücke von Kunststoff. Im Gegensatz zu Granulat haben Flakes keine regelmäßige Form oder Größe. Sie entstehen oft durch das Recycling benutzter Kunststoffprodukte wie zum Beispiel Kunststoffflaschen, die zerkleinert und gereinigt werden oder Stanzgitter, bzw. Randstreifen, die an der Maschine noch gemahlen werden.

Welche Kunststoffe kann man extrudieren?

Es gibt verschiedene Arten von Kunststoffen, die zum Kunststoff extrudieren verwendet werden können, wie

• Polyethylen (PE)
• Polypropylen (PP)
• Polyethylenterephthalat (PET)
• Polystyrol (PS)
• Polycarbonat (PC)
• Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS)

oder auch Biokunststoffe. Die Wahl des richtigen Kunststoffs hängt von den gewünschten Eigenschaften der Kunststofffolie ab, wie zum Beispiel Transparenz, Flexibilität bzw. Steifigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen wie Wärme- oder Kältebeständigkeit, UV Beständigkeit etc..

Mehr zu den Eigenschaften der verschiedenen Kunststoffe finden Sie unter Materialien. 

Kunststoff Extrusion: So werden Kunststofffolien (oder -Platten) hergestellt

Bei der Extrusionstechnik mit Kunststoff und der damit einhergehenden Folienherstellung werden die thermoplastischen Kunststoffe aus Granulat zum Halbzeug als Folie oder dickere Platten umgeformt. Als Halbzeuge beschreibt man Produkte aus Rohmaterialien in einfachster Form. Die entstehenden Kunststoffrollen oder Kunststoffplatten werden nach dem Extrudieren als Ausgangsmaterial unter anderem für die Herstellung von Kunststoff Tiefziehteilen verwendet. In den nächsten Abschnitten, wird die Kunststoff Extrusion und ihre Funktionsweise näher erklärt. 

Wie funktioniert die Kunststoff Extrusion? 

Bei der Herstellung des Halbzeugs führt der Produzent dem Kunststoff Extruder das entsprechende Rohmaterial, Granulat oder Flakes über den Fülltrichter (1) zu. Je nach Anwendung und gewünschter Eigenschaften der Kunststofffolie können bei der Extrusion von Kunststoff verschiedene Zusatzstoffe wie Farbstoffe, Stabilisatoren oder Additive für ESD oder Flammschutz hinzugefügt werden. 

Die zugeführten Kunststoffgranulate werden im elektrisch beheizten Zylinder (2) des Extruders (3) geschmolzen und homogenisiert. Die Schnecke (4) im inneren des Extruders befördert den entstehenden Schmelzstrom und seine Vermischung. Die Kunststoff Extruder sind je nach zu verarbeitenden Werkstoff eventuell unterschiedlich aufgebaut.

Zum Beispiel als waagrechte Düse mit oder ohne Staubalken für zähe Schmelzen oder senkrechte Düse für dünnflüssige Werkstoffe wie PET. Plattenanlagen haben einen völlig anderen Aufbau und andere Kühlstrecken. In der folgenden Abbildung ist ein Beispiel einer Plattendüse für zähen Werkstoff zu sehen. Die dicken Materialien kann man jedoch nicht über das Glättwerk ziehen.

Wie wird Kunststofffolie hergestellt? 

Das geschmolzene Polymer verlässt beim Extrusionsverfahren als strangförmiger Schmelzstrom den Kunststoff Extruder und wird mittels Schmelzepumpe ins sogenannte Breitschlitzwerkzeug (5) gepresst, um eine dünne Schicht, die Vorstufe zur Kunststofffolie, zu bilden. Anschließend wird diese Schicht zum Beispiel über ein Glättwerk mit temperierten Walzen (6) geführt, das die gleichmäßige Stärkenverteilung herbeiführt. Dieses Verfahren sorgt für eine gleichmäßige Materialverteilung der Kunststofffolie an allen Stellen. Anschließend wird die Materialbahn im einfach oder mehrnutzenschnitt auf Sollbreite gebracht.

Was passiert nach der Kunststoff Extrusion mit der Kunststofffolie? 

Nach der Kühlstrecke, also im abgekühlten Zustand, wird die Kunststofffolie weiterverarbeitet. Dieser Prozess kann diverse Schritte umfassen, wie das Bedrucken der Kunststofffolie mit spezifischen Informationen oder Designs. Je nach Anwendung können auch zusätzliche Verarbeitungsschritte wie das Kaschieren mit anderen Materialien oder das Aufbringen von Beschichtungen erfolgen. 

Bei der Herstellung von Kunststofffolie wird das Endprodukt schließlich auf eine Rolle aufgewickelt. Bei dickeren Platten ist das Verfahren ähnlich, diese werden aber mit einer Trennsäge oder Schlagschere in die gewünschte Breite und Länge der Platte geschnitten.

Anwendungsmöglichkeiten von Kunststofffolie im Thermoforming 

Kunststofffolie ist ein äußerst vielseitiges Produkt mit einer breiten Palette von Anwendungsmöglichkeiten. Wir betrachten Kunststofffolie hier in verarbeiteter Form als Kunststoff Tiefziehteil, wo sie in verschiedensten Branchen zum Einsatz kommt:

• Automotive
• Medizin und Pharma
• Maschinenbau
• Industrie
• Elektronik und Halbleitertechnologie
• Konsumgüter
• Nahrungsmittel
• Kosmetik

Im Folgenden werden die Anwendungen nochmals genauer ausgeführt werden. Mehr Informationen zur Anwendung von Kunststofffolien und deren Verarbeitunsmöglichkeiten finden Sie in folgendem Video.