Coextrusion ist der Prozess des Pressens von zwei oder mehr Materialien durch die gleiche Düse, um ein einzelnes Stück zu produzieren. Wenn mehrere Kunststoffe kombiniert werden, kann das Ergebnis Eigenschaften ergeben, die sich von denen eines einzelnen Materials unterscheiden. Die Coextrusion hat neue Grenzen in der Materialtechnik eröffnet und mehrere bisher schwierige Fertigungsanforderungen adressiert.
Ein Koextrudieren eines Streifens aus strahlenundurchlässigem Kunststoff in einen Katheter beispielsweise verbessert die Röntgenqualität, wenn sich der Katheter durch eine Vene bewegt, ohne die Wirksamkeit des Katheters selbst zu beeinträchtigen. Coextrusion kann auch Kosten reduzieren, indem wiederverwerteter und nachgeschliffener Schrott in Neuware für Handläufe, Zäune und andere Anwendungen verwendet wird. Der Prozess kann in so unterschiedlichen Projekten wie Rohr- und Strukturkomponenten oder luftgeblasenen Lebensmittelbehältern gesehen werden.
Der Coextrusionsprozess
Bei der Standard-Extrusion werden feste Kunststoffpellets in einen Formungsmechanismus gespeist, in dem verdichtete Kompressionsschnecken schmelzen und die Materialien in eine Form geben. Im Gegensatz dazu umfasst die Coextrusion mehrere Extruder, die geschichtete oder verkapselte Teile bilden. Manchmal werden fünf oder mehr Materialien in einem einzigen Zyklus verwendet, wobei jeder Extruder die genaue Menge an geschmolzenem Kunststoff liefert, die für den Betrieb benötigt wird.
Im Gegensatz zu einer normalen Kunststoffmischung behält jeder einzelne Kunststoff seine ursprünglichen Eigenschaften bei, wird jedoch zu einem Compound-Material-Teil kombiniert. Wenn sie vor der Extrusion gemischt werden, können die Eigenschaften der einzelnen Materialien verändert werden, aber das Endergebnis ist ein homogenes Produkt.
Nicht alle Kunststoffe sind für die Koextrusion geeignet, da einige Polymere nicht an anderen haften, obwohl das Einführen einer leitfähigen Mittelschicht dieses Problem oft lösen kann. Kunststoffe mit drastisch unterschiedlichen Schmelztemperaturen sind ebenfalls für das Verfahren ungeeignet, da ein Abbau in dem niedriger schmelzenden Material auftritt. Schließlich sollten PVC und Acetale niemals zusammen coextrudiert werden wegen der potentiell heftigen Reaktionen, die auftreten können, wenn sie verbunden werden.
Coextrudierte Schläuche
Der vielfarbige Trinkhalm ist ein gutes Beispiel für die Konstruktionsmerkmale von coextrudierten Schläuchen. Gestreifte Schläuche erfüllen auch viele Zwecke im medizinischen Bereich, in denen Streifen und Farben verschiedene Chemikalien bezeichnen können. Coextrusion kann innen gehärtete Rohre erzeugen, durch die ein Kabel geführt werden kann, während die Flexibilität des Rohrs erhalten bleibt. Andere Rohre profitieren von einer Hochleistungs-Auskleidung, die gegenüber korrosiven Stoffen undurchlässig ist, oder einer kostengünstigen Beschichtung, um Volumen und Stabilität hinzuzufügen. Darüber hinaus bestehen Kunststoff-Lichtwellenleiter aus einem coextrudierten Kabel und Mantel.
Koextrudierte Struktureinheiten
Manchmal wird Kunststoff als Ersatz für Holz verwendet. Hersteller können Terrassen, Bootsdocks, Zäune und dimensionale Komponenten mit "Kunststoff-Bauholz" herstellen, was einige Vorteile gegenüber natürlichem Holz hat. Coextrusion ist eine kostengünstige Methode zur Herstellung vieler dieser künstlichen Materialien. Es kann Titandioxid, ein witterungsbeständiges Material, zu äußeren Strukturkunststoffen hinzufügen oder Decks mit einer inneren Schicht aus recyceltem Kunststoff herstellen.
Blasformen
Beim Blasformen wird Kunststoff zu Rohren extrudiert, die abgelängt und teilweise in Formen geformt werden. Druckluft drückt diese Teile in einen Hohlraum, der das Material in seine endgültige Form bringt. Blasgeformte Produkte, wie beispielsweise Flaschen, werden üblicherweise in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie verwendet. Um die Haltbarkeit eines Produkts zu erhöhen, wird eine Sperrschicht in den Kunststoff coextrudiert, um zu verhindern, dass der Behälter Gase, Aromen und Feuchtigkeit auslaugt. Brauereien verwenden für Bierprodukte auch coextrudierte Kunststoffe , weil ihre porenfreien Eigenschaften denen von Glas und Aluminium nahe kommen.
Die Energiewirtschaft nutzt Coextrusion, um bestimmte Emissionsstandards zu erfüllen. Ethylenvinylalkohol (EVOH) wird mit verschiedenen Polyethylenen coextrudiert, um dampfdichte Treibstofftanks zu erzeugen, die die Umweltanforderungen erfüllen. Überraschenderweise ist EVOH auch ein Allzweck-Sperrmaterial, das in Mayonnaise-, Ketchup- und Babynahrungsflaschen verwendet wird. Obwohl es als Lebensmittelqualität aufgeführt ist, ist es normalerweise zwischen zwei Substratschichten angeordnet. Transparente Behälter für Vitamine und Pharmazeutika werden ebenfalls mit coextrudiertem EVOH hergestellt.
Blattmaterialien
Die Hersteller coextrudieren Polycarbonat- und Acrylplatten, um UV- und Infrarotbarrieren zu bilden, die schädliche Strahlen reflektieren und gleichzeitig sichtbares Licht durchlassen. Diese coextrudierten Blätter sind beständig gegenüber einer Verschlechterung durch Lichteinwirkung und vergilben nicht mit der Zeit. Ein abriebbeständiger Film kann auch auf die Blattoberfläche coextrudiert werden, um ihn weiter vor Erosion zu schützen.
Die Zukunft der Coextrusion
Obwohl Kunststoff-Verbundprodukte bereits mehrfach in der Medizin-, Lebensmittel- und Energiebranche Anwendung finden, erweitert die Coextrusion ihren Funktionsumfang weiter. Da die Wirksamkeit seiner Produkte von der Kombination der verwendeten Kunststoffe abhängig ist, wird die Entdeckung von brauchbaren Mischungen die Coextrusionsanwendungen in Zukunft prägen.
