Kunststoff-Extrusion: So wird Kunststofffolie hergestellt

Definition von Kunststofffolie im Thermoforming

Für die Herstellung von Kunststoff Tiefziehteilen im Thermoforming werden Halbzeuge erhitzt und in ein Werkzeug 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.

Kunststoff-Extrusion: 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.

Wie funktioniert die Granulierung / Compoundierung?

Die Herstellung von Kunststoffgranulat erfolgt normalerweise durch Kunststoff-Extrusion. Die Kunststoff-Extrusion ist ein formgebendes Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprodukten. Die Extrusion 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 macht 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.

So funktioniert bei der Kunststoff-Extrusion die Herstellung von Kunststofffolien (oder -Platten)

Bei der 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 als Ausgangsmaterial unter anderem für die Herstellung von Kunststoff Tiefziehteilen verwendet.

Extrudieren von Kunststoff

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 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.

Folienherstellung

Das geschmolzene Polymer verlässt beim Extrusionsverfahren als strangförmiger Schmelzstrom den 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.

Endprodukt

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.

Welche Kunststoffe können extrudiert werden?

Es gibt verschiedene Arten von Kunststoffen, die für die Kunststoff-Extrusion verwendet werden können, wie

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

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. 

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.

Automotive 

In der Automobilindustrie finden Kunststofffolien in der Transport- und Lagerlogistik ihre Verwendung in Form von thermogeformten Verpackungslösungen und Mehrwegtrays. Die Dicke der Folie beträgt bei solchen Anwendungen 0,2-0,8 mm.

Medizin und Pharma

Hohe Hygieneanforderungen spielen im medizinischen Bereich eine entscheidende Rolle. Aus diesem Grund ist der Einsatz von sterilisierbaren und biokompatiblen Materialien besonders wichtig. Um medizinische Kleinteile wie Spritzen und Kanülen in Verpackungen einzusetzen, kommen nahezu ausschließlich Tiefziehteile in Form von Tiefziehschalen, Verpackungseinlagen und Medizinblistern zum Gebrauch.

Auch Medizintechnik Gehäuse bieten einen zuverlässigen Schutz für empfindliche Medizintechnik sowohl während des Transports als auch für stationäre medizinische Geräte, Apparate und Instrumente, die empfindliche Elektronikkomponenten enthalten.

Maschinenbau

Kunststofffolien mit ESD-Schutz und elektrischer Isolierfähigkeit kommen als tiefgezogene Maschinenabdeckungen für empfindliche Maschinenbereiche zum Einsatz.

Industrie

In der Industrie werden Kunststofffolien als tiefgezogene Behältnisse für Chemikalien und Flüssigkeiten, als auch als Vergussform oder Abdeckungen verwendet.

Elektronik und Halbleitertechnologie

Um den sicheren Transport elektrostatisch empfindlicher Bauteile wie Halbleiter, Schaltungen oder Dioden zu gewährleisten, kommen Kunststofffolien in Form von thermogeformten ESD-Werkstückträgern und ESD-Transportverpackungen zum Einsatz. Diese speziellen Verpackungslösungen sind darauf ausgelegt, elektrostatische Entladungen zu verhindern und somit die Bauteile vor Schäden durch statische Aufladung während des Versands zu schützen.

Konsumgüter

Im Bereich der Konsumgüter werden transparente Kunststofffolien als tiefgezogene Kunststoffverpackungen im Einzelhandel und E-Commerce eingesetzt. Diese Klarsichtverpackungen dienen als Sichtverpackung und kommen sowohl als Blisterverpackungen als auch als Inlays in Kartons zum Einsatz. Dadurch ermöglichen sie eine deutliche Sicht auf das Produkt und bieten eine ansprechende Präsentation, während sie gleichzeitig Schutz und Sicherheit gewährleisten.

Nahrungsmittel

Kunststofffolien kommen, nach Einsatz des Kunststoff-Tiefziehverfahrens als Primärverpackungen in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. Primärverpackungen für Lebensmittel haben die wichtige Funktion, verderbliche Lebensmittel frisch zu halten und eine hohe Hygiene zu gewährleisten. Oftmals sind sie mit einer Schutzfolie versiegelt, um die Lebensmittel vor äußeren Einflüssen zu bewahren und ihre Qualität zu erhalten. Auch für den sicheren und hygienischen Transport werden Tiefziehprodukte aus Kunststofffolien in der Lebensmittelindustrie als Kunststofftrays eingesetzt, um sensible Nahrungsmittel zu schützen.

Kosmetik

Im Bereich der Beauty-Produkte werden Tiefziehteile häufig als Sekundärverpackungen im Einzelhandel eingesetzt. Neben Blisterverpackungen finden sie vor allem Verwendung als Einlagen und Inlays in Kartonfaltschachteln oder Klarsichtverpackungen. Dabei legt man besonderen Wert auf hochtransparentes Material, eine optimale Passform für das Produkt, Veredlungstechniken und ein ansprechendes Design, um eine attraktive Präsentation zu gewährleisten.

Kunststofffolien als Blisterverpackungen für Kosmetikindustrie Kunststofffolien finden häufig auch Anwendung im Transport in der Kosmetikindustrie. 

Kunststoff-Extrusion mit dem formary Lieferantennetzwerk

In den meisten Fällen kaufen Kunststoff Tiefzieher die benötigte Kunststofffolie zu. Es gibt aber auch einige Lieferanten im formary Netzwerk, die ihre Tiefziehfolie selbst extrudieren. Diese In-House Extrusion bietet einige Vorteile:

• Maßgeschneiderte Lösungen, die flexibel auf die Bedürfnisse der Kunden zugeschnitten sind (Materialeigenschaften, Additive, Farben)
• Bessere Kontrolle über die Qualität des Endprodukts, denn die Folie weist genau die gewünschten Eigenschaften auf
• Optimierung der Produktionsprozesse und Effizienzsteigerung durch tiefere Wertschöpfung

Fazit - Durch Kunststoff-Extrusion hergestellte Kunststofffolien sind vielseitig einsetzbar

Die Kunststoff-Extrusion ist ein essentieller Prozess zur Herstellung von Kunststofffolien. Dank ihrer vielfältigen Eigenschaften und Anwendungsbereiche sind Tiefziehteile aus Kunststofffolien in zahlreichen Branchen unverzichtbar. Sie benötigen für Ihre Branche Tiefziehfolien, um von den oben genannten Eigenschaften zu profitieren?  Dann konfigurieren Sie jetzt Ihr Tiefziehprodukt.