Für Dr. Collin stellt die Anlage aufgrund ihrer Größe ein absolutes Novum dar: Mit einer Ausstoßleistung von bis zu 300 kg/h eignet sich die MDO 600 S sowohl als Entwicklungs- und Pilotanlage als auch als kleine Produktionsanlagen für Nischenanwendungen. Gerade in der jüngsten Vergangenheit steigt die Nachfrage nach monoaxial gereckten Folien deutlich an, da diese über spezielle Eigenschaften verfügen, die sich durch das Verstrecken gezielt einstellen lassen. Genauso vielfältig wie das Spektrum der herstellbaren zwei- bis neunschichtigen Produkte ist daher auch das Einsatzspektrum der neuen Anlage: Häufig werden monoaxial verstreckte Folien als Separatorfolien für Batterien und Kondensatoren benötigt. Hierfür ist die Technologie vorteilhaft, da durch die Verstreckung je nach Anwendung eine definierte Porosität erzielt werden kann.

Aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften bei hoher Transparenz liegt das Haupteinsatzgebiet monoaxial verstreckter Folien heute in optischen Anwendungen. Für TV-Bildschirme und Monitore werden in der Regel monoaxial verstreckte Folien verwendet, denn gerade vor dem Hintergrund zunehmender Bildschirmdimensionen müssen auch die Folien immer höhere Anforderungen erfüllen. Bei möglichst geringer Gesamtdicke sollen sie eine enorme Transparenz und sehr gute mechanische Kennwerte aufweisen, um beispielsweise das „Flattern“ der Bildschirmoberfläche zu verhindern.

Perfekte Anlage für Scaling-Up
Sonderfolien für die Unterhaltungselektronik sind die Spezialität eines langjährigen Kunden von Dr. Collin, der seit rund einem Jahr die erste MDO 600 S als Dreischichtanlage zu seiner vollsten Zufriedenheit betreibt. Die koreanische Kolon Industries Inc., Gumi, die zu den weltweit größten Herstellern optischer Folien gehört, nutzt die Collin-Anlage nicht nur für Materialentwicklungen sondern auch zur Optimierung der Einstellung seiner Produktionsmaschinen.

"Dank intensiver Vorversuche auf unserer Anlage ist es Kolon gelungen, eine neue Produktionsanlage in nur drei Wochen in Betrieb zu nehmen. Üblicherweise dauert dies bis zu sechs Monate, was nicht nur einen langen Produktionsausfall sondern auch die kostenintensive Herstellung von Fehlchargen bedeutet", erklärt Dr.-Ing. Franz Grajewski, Technischer Leiter von Dr. Collin. Diese Tatsache stellt die Vielfältigkeit der neuen MDO 600 S einmal mehr unter Beweis: Sie ist klein genug für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben, aber gleichzeitig groß genug für die Kleinmengenproduktion sowie das unkomplizierte Scaling-Up der Versuchsergebnisse auf Produktionsanlagen.

Reinraumbedingungen möglich
Die neue Anlage besteht aus einer Castfolien-Extrusionseinheit und einer Online-Reckeinheit, die beide flexibel auf die jeweiligen Material- und Folienkennwerte einstellbar sind. Da gerade für die Herstellung optischer Folien häufig eine reinraum-ähnliche Produktionsumgebung benötigt wird, hat Dr. Collin den Castfolienteil so konzipiert, dass der Bereich von der Materialdosierung über die Extruder bis kurz vor das Werkzeug durch eine Wand vom Rest der Anlage getrennt werden kann. So ist sichergestellt, dass keine im Extrusionsbereich unvermeidlichen Verunreinigungen in den Folienbereich gelangen.

Ein Trockner und eine pneumatische Materialdosiereinheit sorgen für die kontinuierliche Materialaufgabe in die Extruder. Zum Einsatz kommen je nach Kundenanforderung zwei bis neun Extruder mit Durchsatzleistungen von bis zu 200 kg/h. Dies können sowohl Einschneckenextruder als auch Doppelschneckenextruder sein, wenn die Direktverarbeitung von Rohstoffen gewünscht ist. An die Extruder schließt sich zunächst ein Vorfilter für grobe Verunreinigungen und im Anschluss an die Schmelzepumpe ein Feinstfilter mit einer Maschenweite von 20 µm an. Durch den Adapter und den Feedblock gelangt die Schmelze dann in das Breitschlitzwerkzeug, das als Mehrkanalwerkzeug ausgeführt ist, falls sehr unterschiedliche Viskositäten verarbeitet werden müssen.

Flexibilität beginnt in der Casteinheit, ...
Der Winkel, unter dem der 600 mm breite Schmelzefilm aus der Breitschlitzdüse auf die Cast-Walze trifft, ist in einem Bereich von 45° flexibel einstellbar. Zusätzlich kann je nach Foliendicke der Abstand zwischen Werkzeug und der 800 mm dicken Cast-Walze variiert werden. Da die Linie sowohl für die Herstellung dünner Folien ab 200 µm als auch für Platten mit einer Dicke von bis zu 3.500 µm konzipiert ist, hat der Maschinenbauer in der Cast-Einheit zudem zwei mögliche Walzenführungen vorgesehen. Eine Luftdusche, die bei Bedarf an die Cast-Walze angelegt werden kann, sorgt für die beidseitige Folienkühlung. Sie stellt sicher, dass selbst dicke Folien und Platten rasch abkühlen, was für die mechanischen und optischen Eigenschaften des Endproduktes sehr wichtig ist.

... setzt sich in der Reckeinheit fort ...
Für ein Höchstmaß an Flexibilität in der Reckeinheit sorgt ihr modularer Aufbau aus insgesamt vier mechanisch und elektrisch voneinander unabhängigen Modulen – zwei Vorheiz- und zwei Reckmodulen. So sind nicht nur die Einstellmöglichkeiten sehr variabel, auch der Transport und die Installation sind besonders einfach. Alle Walzen der Vorheizmodule sind fliegend gelagert und einzeln angetrieben. Während die vier Walzen im ersten Vorheizmodul mit einer Wassertemperierung bis 150°C ausgerüstet sind, haben die vier Walzen der zweiten Vorheizstation eine Öltemperierung für Temperaturen bis 230°C. Auch in der Reckeinheit hat Dr. Collin wieder zwei Möglichkeiten der Produktführung vorgesehen – eine für dünne Folien sowie eine für dickere Folien und Platten. Eine weitere Besonderheit der Vorheizmodule sind die auswechselbaren Walzenmäntel: Je nach Produktanforderungen kann der Folienhersteller mit einem einfachen Wechselwerkzeug strukturierte, beschichtete oder antihaftende Walzenoberflächen einsetzen.

Kernelement der Reckeinheit ist das dritte Modul, in dem ebenfalls alle Walzen öltemperiert sind. Zwei in vertikaler Richtung verstellbare Walzen gewährleisten die Einstellung der insgesamt elf verschiedenen Reckkonfigurationen. So empfiehlt sich beispielsweise für PE- und PP-Folien die Kurzspaltreckung, während PET besser über einen langen Reckspalt gefahren wird. Je nach Produkt kann es sinnvoll sein, die Folien während des Reckens nochmals von zwei Seiten zu erwärmen. Auch diese Möglichkeit hat Dr. Collin berücksichtigt und im Reckmodul zusätzliche, optional einsetzbare Infrarot-Strahler installiert. Das vierte Modul der Reckeinheit dient der Folienfixierung und –kühlung und ist hierzu wieder mit wassergekühlten Walzen ausgerüstet.

Aus der Reckeinheit gelangt die Folie über einen Abzug, der entweder spannungs- oder geschwindigkeitsgeregelt arbeitet, in den Folienspeicher und wird dann auf einem Doppelstellenwickler aufgewickelt. In der Abzugseinheit wird auch der Rand beschnitten und aufgewickelt.

... und endet mit der Steuerungseinheit
Wichtiges Element der neuen monoaxialen Reckanlage MDO 600 S ist schließlich ihre intelligente Steuerung, die diesem durchgängig modularen Konzept gerecht wird. Zwei 19“-Touch-Screens zeigen die aktuelle Folienführung sowie alle benötigten Parameter jedes Moduls, wie Walzentemperaturen, Dehngeschwindigkeiten und Reckkräfte, an. Trenddarstellungen, Fehlermeldungen und -analysen sowie Rezepturverwaltung gehören selbstverständlich zum Funktionsumfang der Steuerung.

Ein hohes Maß an Flexibilität und Sicherheit erhält der Anlagenbediener durch zusätzliche Einzelbedieneinheiten an den vier Modulen der Reckeinheit, die mit der Gesamtanlagensteuerung verbunden sind. Gerade zur Einstellung der korrekten Parameter bei der Erprobung einer neuen Spaltkonfiguration oder der Verwendung einer neuen Materialmischung ist die unmittelbare Nähe zum Geschehen sehr hilfreich. So kann der Maschinenbediener schnell eingreifen und den Prozess optimieren.