Wie funktioniert die Blasfolienextrusion?

Moderne Kunststoffprodukte umfassen eine breite Palette von Anwendungsbereichen, wobei Kunststofffolien insbesondere in der Lebensmittelverpackung, der industriellen Verpackung, der Landwirtschaft (Abdeckfolien), im medizinischen Bereich und in anderen Branchen weit verbreitet sind. Es gibt zahlreiche Herstellungsverfahren für Kunststofffolien, wobei das Blasfolienverfahren ein bedeutendes und weit verbreitetes Verfahren darstellt. Es wird häufig zur Produktion von thermoplastischen Folienprodukten wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) eingesetzt. Wie funktioniert nun das Blasfolienverfahren? Welche Besonderheiten weisen dabei der Prozessablauf, der Aufbau der Anlagentechnik sowie die Steuerungsparameter auf? In diesem Artikel erfolgt eine systematische Analyse der Arbeitsweise und technischen Prozesse des Blasfolienverfahrens.

1. Was ist Blasfolienextrusion ?

Blown-Film ist eine Kunststofffolie, die durch Erwärmen und Schmelzen von thermoplastischen Kunststoffen, das Auswalzen zu einer Schlauchfolie sowie das Abkühlen und Strecken während des Aufblasens in Längs- und Querrichtung verformt und geformt wird. Blown-Film weist in der Regel gute mechanische Eigenschaften, Heißsiegelbarkeit und Langlebigkeit auf und ist eine der häufigsten Folienherstellungsmethoden.

2. Arbeitsprinzip

Der Kern des Blown-Film-Prozesses ist ein kontinuierlicher Ablauf aus Extrusion-Aufblasen-Abkühlen-Zug-Bewickelung, der von der präzisen Steuerung der Anlage sowie dem thermoplastischen Verhalten der Rohmaterialien abhängt.
Kurz gesagt, funktioniert das grundlegende Arbeitsprinzip wie folgt:

• Kunststoff-Rohmaterialien (wie PE-Granulat) werden im Extruder erhitzt und geschmolzen;
• Das geschmolzene Kunststoffmaterial wird durch den Düsenkopf extrudiert, um einen tubförmigen Schlauch zu bilden;
• Druckluft wird in die Mitte des Schlauches eingeblasen, um daraus eine Folienblase zu erzeugen;
• Gleichzeitig erfolgt die Kühlung von außen durch einen Luftkranz, um die Folienblase zu verfestigen;
• Die Folienblase wird durch den Zugwalzen gestreckt, abgeflacht und aufgerollt.
• Dieser Prozess erreicht nicht nur die Formgebung, sondern steuert auch gleichzeitig die Dicke, Breite, Transparenz und mechanischen Eigenschaften der Folie.

3. Verfahrensmechanik der Blasfolienextrusion

3.1 Schmelzen von Polymeren zur Folienbildung

Polymerpellets gelangen in den Extruderzylinder, wo rotierende Schnecken und Zylinderheizungen die thermoplastischen Harze bei 160–260 °C verflüssigen. Das Halten von Temperaturgradienten innerhalb von ±5 °C gewährleistet die molekulare Integrität bei Materialien wie Polyethylen, Polypropylen oder Nylon.

3.2 Blasenbildung durch Luftaufblasung

Die Luftinjektion durch die zentrale Öffnung des Werkzeugs verwandelt das Polymerrohr in eine kontrollierte Blase. Strategisch positionierte Luftdüsen kühlen die Struktur, während der Innendruck den Blasendurchmesser reguliert und somit die Eigenschaften des Films in Strukturen mit bis zu 40 Schichten bestimmt.

3.3 Materialflussdynamik im Werkzeug

Spiralmandel-Verteiler gleichen die Fließgeschwindigkeit des Polymers entlang des 360°-Werkzeugumfangs aus, um Nahtlinien und Dickenvariationen (±5 % Toleranz) zu vermeiden. Moderne Werkzeuggeometrien werden unter Verwendung der Strömungssimulation für Harze wie LLDPE optimiert.

3.4 Prozesssteuerungsparameter

Automatische Rückkopplungssysteme passen die Extrusionsgeschwindigkeit mit einer Präzision von 0,2 % an, um die Blasenstabilität über Schichten hinweg aufrechtzuerhalten.

4. Auslegungsprinzipien von Luftring-Systemen

Luftringe gewährleisten die primäre äußere Kühlung durch gezielt ausgerichtete Luftströme. Moderne Systeme verfügen über mehrere Kammern, die die Temperaturschichtung regulieren und eine gleichmäßige Oberflächenkühlung sicherstellen, die für die Hochgeschwindigkeitsproduktion erforderlich ist.

4.1 Innere Kühlmechanismen der Folienblase

Systeme mit interner Blasenkühlung (IBC) zirkulieren gekühlte Luft durch den Blasenkern, wodurch die Wärmeabfuhrleistung verdoppelt wird. Dies ermöglicht Extrusionsgeschwindigkeiten, die über 30 % schneller sind als bei konventionellen Anlagen, bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs.

4.2 Kristallisationssteuerungsmethoden

Polyethylenfolien benötigen Kühlraten von über 40 °C/min, um das Kristallwachstum auf unter 15 µm zu begrenzen. Bei co-extrudierten Strukturen steuern differenzierte Kühlzonen die schichtspezifische Kristallentwicklung.

4.3 Erreichen einer einheitlichen Dicke

Temperaturabweichungen von mehr als 5 °C führen zu einer Dickenvariation von über 8 %. Echtzeit-Infrarotüberwachung in Kombination mit automatischen Luftringaktuatoren gewährleistet eine Dicken-toleranz von ±3 % gemäß Industriestandard.

5. Industrielle Anwendungen

5.1 Verpackungsinnovationen

Blown-Extrusionsfolien dominieren die flexible Verpackung durch vielseitige Leistungsfähigkeit. Lebensmittel-Anwendungen nutzen die überlegenen Barriereeigenschaften, während medizinische Verpackungen sterilisierbare Folien für Infusionsbeutel und chirurgische Instrumentenverpackungen verwenden.

5.2 Agrarische und industrielle Anwendungen

Die Landwirtschaft nutzt spezialisierte Blown-Folien wie Gewächshausabdeckungen und UV-stabilisierte Mulchfolien. Industrielle Anwendungen umfassen baugeneigte Dampfsperren und schwerlastfähige Säcke für den Transport- und Schutzbedarf.

FAQ

1. Was ist ein Blasfolienextrusionsfilm?

Blasfolienextrusion ist ein Verfahren, bei dem Polymerharz geschmolzen und durch eine ringförmige Düse extrudiert wird, um eine kontinuierliche tubuläre Folie zu bilden, die anschließend mit Luft aufgeblasen wird, um eine Blase zu erzeugen.

2. Welche Materialien werden häufig für Blasfolienextrusionsfilme verwendet?

Zu den gängigen Materialien gehören Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und PVC, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und für verschiedene Anwendungen geeignet sind.

3. Welche Anwendungen hat Blasfolie?

Anwendungen reichen von flexibler Verpackung, Agrarfolien bis hin zu industriellen Schutzfolien und medizinischen Verpackungen.

4. Welche Vorteile bietet Blasfolie im Vergleich zu Gießfolienextrusion?

Blown-Filme bieten in der Regel eine höhere Zugfestigkeit und Durchstichbeständigkeit, während Cast-Filme durch höhere Klarheit und Produktionseffizienz bekannt sind.