CN101879787A - 用于层压基本为板形的工件的压力机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在压力作用和热作用下层压基本为板形的工件的压力机，包括：下压力机半部(2)和上压力机半部(3)，它们借助密封部(12、13)在闭合状态下形成真空腔(14)；柔性隔膜(11)，其将真空腔(14)划分成用于接纳工件(1)的、能被抽真空的产品室(16)和能被抽真空和/或能被加载压力的压力室(17)，使隔膜由于压差而将工件(1)直接或间接压在真空腔(14)下侧(2)上，所述压差通过对产品室(16)抽真空和/或通过对压力室(17)加载压力而产生；穿过真空腔(14)延伸的、其上放有工件的输送带(4)。输送带(4)至少在面对工件(1)的表面上具有一定结构，从而能够在其体积内、即至少部分沿输送带的表面输送气体。

Description

用于层压基本为板形的工件的压力机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于在压力作用和热作用下层压基本为板形的工件的压力机。

背景技术

据此，这种压力机包括能够为打开和闭合压力机而彼此相对运动的下压力机半部和上压力机半部。下压力机半部和上压力机半部在闭合状态下借助于环绕的、一体式或多件式的密封部形成一真空腔，在所述真空腔内层压一个或多个工件。一柔性隔膜将所述真空腔划分成用于接纳至少一个工件的、能被抽真空的产品室和能被抽真空和/或能被加载压力的压力室。由于通过对所述产品室抽真空和/或通过对所述压力室加载压力而在所述真空腔中产生的压差，所述隔膜被压靠在所述工件上，因此所述隔膜将工件直接或间接地压抵到真空腔的下侧上，从而向工件施加层压所必需的外加负荷。通常，真空腔的下侧由加热板构成，从而在压制过程中将层压所必需的工艺热直接导入工件。当然也可以采用其它方式来引入工艺热。

工件在此不是直接放置在真空腔的下侧上，而是放置在一输送带上，该输送带自身在层压过程中贴靠在真空腔的下侧上。

这种类型的压力机优选用于层压光电模块。这种光电模块通常包括太阳能电池层，该太阳能电池层连同其电接触元件一起设置在玻璃板与耐环境变化的薄膜之间或者设置在两块玻璃板之间，并且利用一层或多层粘合剂层与玻璃板或薄膜层压在一起，从而以防潮并耐环境变化的方式封装在一可透光的分层复合体中。

现在为了层压一个工件或者同时层压多个工件——简单起见下面分别仅针对一个工件的情况进行说明，将工件放入真空腔的产品室内并闭合真空腔。接下来，通常首先给真空腔的压力室抽真空，以使隔膜被向上拉向上半腔。此后，通常在一段时间后产品室也被抽真空，控制真空腔的两个室的抽真空以使压力室与产品室之间始终存在压差，该压差将隔膜保持在上半腔内，并且避免隔膜提前与工件接触。

如果压力机腔的产品室被抽真空至一通常低于1mbar的目标压力，那么给该压力室通风从而使压力室与产品室之间的压差反转并且使隔膜压向工件。这样，通过控制压力室内的压力而设定一希望的隔膜压制压力，从而在工件上产生层压所必需的外加负荷。

通常以如下方式向工件提供层压所必需的工艺热：将真空腔的下侧设计成加热板，工件被隔膜压在该加热板上。这样，压力和工艺热共同用于软化和/或活化粘合剂层、必要时也用于其硬化和/或交联。

尽可能在明显加热工件之前就迅速地对真空腔的尤其是产品室抽真空，使得可能存在的残留空气(在各工件层之间的空气)或可能在加热时产生自工件的气体被抽出，然后才开始在粘合剂层中的粘合剂硬化和/或交联。因为在制成的层压工件中的气泡对其使用寿命有极为严重的不利影响或者在极端不利的情况下造成工件立即失效，因此制造时要避免气泡。

于是，在真空下加热工件之后通过隔膜的贴靠开始实际的层压过程，在层压过程期间隔膜向工件施加层压所必需的外加负荷。通常具有高弹性的隔膜由于产品室与压力室之间的压差而紧密地贴靠在工件的上侧以及所有侧向表面上，其中，该隔膜在工件旁边压靠在真空腔的下侧上直至直接达到工件。由于设有将工件送入和送出真空腔的输送带并且该输送带因此而穿过真空腔、紧靠在真空腔的下侧上，所以一方面工件被压靠在输送带上从而间接地压靠在真空腔的下侧上，另一方面隔膜直接在工件旁边贴靠在输送带的上侧上。

由于隔膜在四周紧密地贴靠在工件上，所以隔膜气密地封闭工件并且尤其是阻止了在实际的层压阶段中抽出和吸出工件中仍可能出现的气体。这明显提高了在工件中形成气泡的危险。

这种效果特别是当在层压阶段期间不再对产品室进一步抽空时出现。然而当在真空腔的下侧中设有抽吸开口/吸出开口从而不是朝向侧面、而是朝向下方对产品室抽真空并且在层压过程中仍继续抽吸时，隔膜通过弹性地紧贴工件外轮廓而使在工件中出现的气体不能到达抽吸开口，其原因是所述抽吸开口被隔膜覆盖。

此前的解决方案试图以如下方式解决该问题：将隔膜固定在上半腔上的双框架中。在抽真空阶段中隔膜被吸起的状态下以及在无压差的真空腔闭合状态下，隔膜与工件所在的平面相距下双框架半部的高度，通常相距15mm至55mm的高度。由于经常需要更换隔膜，所以这种双框架不是优选方案，这是因为它使更换隔膜更为复杂、进而延长了压力机在必需更换隔膜时的停机时长。

除双框架的所述不利特性之外，上述问题仍未得到完全解决。这极有可能是因为：隔膜在从压力室中的真空状态到压力状态的负荷变换时首先在双框架上的夹紧区域中张紧，随后由于产品室内的抽吸横截面的抽吸作用才紧贴在真空腔下侧的边缘区域上，从而封闭抽吸开口。即使在仅1mbar的残余压力下仍保留在产品室内的气体由于剩余体积变小而再次被压缩至更高的压力。另外，在工艺过程中产生的工艺气体、如剩余潮气、催化剂气体、蒸汽形态的软化剂/增塑剂等不再能被排出。这一点最终造成在工件内形成气泡，这些气泡严重地影响工件质量。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种前述类型的压力机，该压力机避免或至少明显降低工件内的气泡形成。

该目的通过具有权利要求1的特征的压力机来实现。根据本发明的压力机的扩展实施方式和优选实施方式由权利要求2至11给出。

根据本发明，对所提出的问题的解决方案主要包括：在压制过程中直接贴靠在工件上的压力机元件具有一表面，该表面朝向工件具有一定结构从而在该表面中至少部分地形成沿该表面延伸的导气通道。这些沿该表面延伸的通道可以在工件的整个长度或宽度上延伸，当然也可以设计成很短，只要所述通道通入竖直开口中或通入在工件内延伸的通道等中。

在本发明的范围内提出，至少改变输送带。根据本发明，输送带至少在其面对工件的表面上这样具有一定结构，从而能够在输送带的体积内、亦即至少部分地沿所述输送带的表面输送气体。

在压制过程中直接贴靠在工件上的其它压力机元件可以包括真空腔下侧的表面、特别是加热板的表面，附加地或替代地也可以包括隔膜的面对工件的表面。

因此，基于本发明的措施，虽然隔膜被紧密贴放，但在层压过程中可能出现的或仍然残留在产品室内的气体仍能沿着真空腔下侧的表面、必要时还沿着隔膜下侧到达产品室的抽吸开口，并在所述抽吸开口处在实际的层压过程中被吸出。

在层压尤其是光电模块时采用的输送带通常比较薄，也就是说，输送带的厚度小于1毫米，以尽可能小地影响下压力机半部和上压力机半部之间的环绕的密封部的密封；原因是即使在压力机闭合时输送带也穿过真空腔、进而在真空腔的两侧被夹紧在环绕的密封部中。

常见的输送带是涂覆有PTFE的织物带，优选为用包覆以PTFE的纤维密实织造的玻璃纤维织物，该玻璃纤维织物在两侧被附加地涂覆PTFE。已证明PTFE涂层能够极为有效地抵抗不小心从工件中溢出的残余粘合剂。在工件区域中甚至可以只有0.2mm至0.5mm厚的输送带的薄质构型旨在在加热板与工件之间确保尽可能好的传热，这种输送带由极薄的纤维构成，因此必须相应紧密地织造而成。由此并且由于附加地涂覆以PTFE，这种常见的输送带具有接近平面的光滑的表面以及带封闭孔的(geschlossenporigen)织物结构。此前由于必须使真空腔对外密封(如上所述)，这种结构甚至是非常理想的。

根据本发明对输送带的修改优选以如下方式进行，输送带构造为网状织物。网状织物结构形成了以三维方式起作用的通道，这些通道不仅具有竖直的截面、而且具有水平的截面。网状织物结构的在竖直方向上和水平方向上都起作用的导气截面基于：网状织物的每个网眼中存在四个织物长丝交叉部，这四个交叉点对于位于该网状织物上、下的相邻表面而言，起到局部的微小的间隔保持部的作用。即使在这些相邻表面被压紧的状态下，所有这样构成的结点截面的总和也足以使残留空气和产生的工艺气体通过导气通道沿着输送带表面排向产品室的抽吸开口。

输送带的网状织物结构优选以如下方式构成：织物结构的网眼宽度与织物长丝厚度之比约为1∶1至5∶1，优选约为3∶1。织物长丝可以如此前(的现有技术)一样被浸渍以PTFE或包覆以PTFE，但仍具有根据本发明的导气作用。

因为输送带的这种结构自然地增加了在如下位置处的泄露率，在所述位置处输送带穿过在上压力机半部与下压力机半部之间的密封部，所以有利的是，输送带基本上仅在工件所处的区域中被构造为网状织物或设计成具有其它的表面通道。相反地，在上压力机半部和/或下压力机半部的密封部所处的输送带区域中，输送带可以具有基本上封闭的平面的表面。作为输送带的另一种较有利的实施方式提出，输送带设计成由在高达约200℃下温度稳定的塑料长丝构成的网状织物，其中附加地加入金属长丝以提高输送带的导热性，从而在通常构造为加热板的真空腔下侧与工件之间确保最优的传热。

尤其是当输送带被构造为网状织物时，可以至少在工件所处的区域中将输送带构造成在水平和竖直方向上均为透气的，从而保证在实际的层压过程中最优地排出可能出现气体或残余气体。为了在这种情况下保护真空腔的下侧免受可能穿过输送带渗出的残余粘合剂的影响，可以提出在输送带与真空腔下侧之间引入一薄的保护膜。

最后，输送带可以至少在工件所处的区域中由多层复合物构成，该多层复合物包括带开放孔的(offenporigen)网状织物和一层或多层的气密薄膜。

为了保护隔膜免受粘性的残余粘合剂的影响，尤其是在光电模块层压机中通常在隔膜与工件之间引入一隔离膜。在本发明的范围内，这种隔离膜同样可以具有如下的表面，该表面具有一定结构从而能够沿着该表面输送气体。

而在本发明的范围内尤其有利的是，隔离膜设计成气密的并且具有这样的尺寸，使该隔离膜阻止隔膜与在层压过程中来自工件的气体相接触。因为按照经验通常采用的硅树脂隔膜或由天然橡胶制成的隔膜会被气体腐蚀，所述气体在层压时来自通常用来制造光电模块的EVA粘合膜(乙烯-乙酸乙烯共聚物，Ethylenvinylacetat)。这严重缩短了隔膜的使用寿命。

尤其是通过将形成三维结构的输送带与气密光滑的隔离膜相组合可以在压制阶段中利用贴靠的隔膜而在产品室中形成一内部处理室，该内部处理室不允许直接向隔膜下侧渗透气体。

隔离膜通常优选具有这样的尺寸，使得该隔离膜在真空腔内覆盖隔膜，由此相对于压力机的产品室完全盖住该隔膜。尤其是，在工件的输送方向上观察，隔离膜在左侧和右侧超出可能设置在那里的抽吸开口，一直到达隔膜的框架结构下方。

附图说明

下面结合附图进一步说明和阐述根据本发明设计的压力机的两个实施例。附图中：

图1以横向于行进方向的示意性剖视图示出根据本发明设计的压力机；

图2以平行于行进方向的示意性剖视图示出根据图1的压力机；

图3以类似于图1的视图示出一经修改的实施例；

图4、图5和图6以类似于图1的示意性剖视图分别示出处于打开状态、闭合状态和在层压阶段期间的根据现有技术的压力机。

具体实施方式

首先根据图4～6简要说明此前的现有技术。在这些附图中示意性地示出、具体来说以横向于光电模块1的行进方向的剖视图示出根据现有技术的用于层压光电模块的压力机，其中，图4示出打开的压力机，图5示出在抽真空时闭合的压力机，而图6示出在实际的层压过程中闭合的压力机。

在由下压力机半部2和上压力机半部3形成的压力机中，将一光电模块1设置在输送带4和隔离膜5之间。输送带4位于下压力机半部2上，该下压力机半部2在该区域中具有加热板6以便为光电模块1引入所需的工艺热。沿行进方向观察，在下压力机半部2中、在加热板6旁侧设有多个抽吸开口7，这些抽吸开口通入下通道8中。下通道8与抽真空及通风单元(此处未示出)相连接。输送带4用于将光电模块1送入和送出压力机，因此该输送带以垂直于图纸平面的方式穿过该压力机。

上压力机半部3设有用于抽真空、通风或施加压力的上通道9；上压力机半部3带有供隔膜11张紧于其中的双框架10。双框架10利用上环形密封部12和下环形密封部13形成多件式密封结构用以气密地封闭压力机，该上环形密封部12和该下环形密封部13分别相对/抵靠上压力机半部3和下压力机半部2进行密封，其中，该双框架10在其内部与相邻的压力机半部2、3一起围成真空腔14。真空腔14利用缺口15与下通道8和上通道9建立连接。隔膜11将真空腔14分成一位于隔膜11下方的、与下通道8相连接的产品室16和一位于隔膜11上方的、与上通道9相连接的压力室17。

图4示出将位于输送带4上的光电模块1连同位于该光电模块上的隔离膜5在真空腔14的区域内送入压力机的阶段，此时压力机仍然是打开的。为了保护隔膜11免受机械损害，通过上通道9将隔膜11吸附在上压力机半部3上。

然后如图5所示，通过使上压力机半部3下降而闭合压力机。通过上通道9和下通道8使真空腔14被抽真空，但其中要注意：使隔膜11上方的压力小于隔膜11下方的压力，从而保持朝向上压力机半部3、向上吸引隔膜11。因此在图5中仅能够看到产品室16，而看不到压力室17。

在产品室16被抽真空至大约1mbar的最终压力之后，通过上通道9给压力室17通风，从而得到图6所示的状况。隔膜11由于存在的压差而贴到光电模块1上，并将光电模块压在加热板6上。此处，隔离膜5避免隔膜11与光电模块1直接接触，从而使此处可能出现的粘合剂不能接触到隔膜11。图6所示的阶段是实际的层压阶段，在实际的层压阶段中利用隔膜11将光电模块1压紧，同时由加热板6经过输送带4向光电模块施加热量。

根据图6清晰可见，隔膜11尤其在边缘侧极为紧密地贴靠在由光电模块1、输送带4和隔离膜5构成的分层体上，从而形成一种与抽吸开口7分隔的内部处理室。因此不再能吸出残留气体和在层压时产生于工件内的气体，并导致光电模块1中形成气泡。由于隔膜11(参见图6)在与输送带4邻接的区域中气密地覆盖抽吸开口7，上述效果还会被明显增强。至少因为：由于使用双框架10而将隔膜11布置成与光电模块1相距一明显的高度距离、从而使隔膜11首先压靠在光电模块1上然后才覆盖抽吸开口7，所以上述效果有一定程度的延迟。然而根据本发明发现：这是非常理论化的想法，在实践中无法操作。

图1和图2示例性地示出一种压力机，在该压力机中实施了根据本发明的对所述问题的解决方案，其中图1是类似于图4至图6的视图，亦即横向于工件行进方向的压力机示意性剖视图，而图2是沿着行进方向的剖视图。

与图4至图6所示的现有技术相比，图1和图2所示的压力机的主要区别在于，输送带4具有带开放孔的网状织物结构，因此在输送带4的截面内或在输送带4的体积内具有三维的、亦即在竖直和水平方向上均有效的气体导通截面。图1和图2示出了实际的层压阶段，并显示出输送带4的网状织物如何避免形成密封封闭的内部处理室。因为，在层压时产生于光电模块1内的气体可以沿着在输送带4的表面上延伸的导气通道18排出，或沿着输送带4的表面至少排出到这样的程度，直至所述气体能够穿过该输送带4或者可以在该输送带4内被进一步输送并且一直到抽吸开口7，经过该抽吸开口7输送带4由于故意的超宽/加宽

而通到外界。所以，在实际的层压过程中产生于光电模块1内的气体或在隔膜11下降时被封留的气体可以经由抽吸开口7和下通道8从产品室16中除去，从而在很大程度上避免了在工件内形成气泡。

如图2所示，该实施例的输送带4仅在将放置光电模块1和存在抽吸开口7的区域中被构造为网状织物。沿行进方向在所述区域的上游和下游，如现有技术中常见的将输送带4构造为尽可能薄的光滑带件，以便不损害双框架10的下密封部13相对下压力机半部2的密封作用。

最后，图3以对应于图1的视图示出根据本发明设计的压力机的所述实施例的一种变形实施方式。该变形实施方式的改变之处在于，沿行进方向观察，在加热板6的旁侧不设置抽吸开口；而仅在加热板6的上游和下游设置抽吸开口。另外，此处输送带4不以超宽的方式制成从而与现有技术一样仅覆盖加热板6。为此隔离膜5以超宽的方式构成，因而隔离膜5在侧向/横向方向上不仅覆盖光电模块1而且覆盖输送带4，从而避免隔膜11与来自光电模块1、和尤其是来自光电模块1中使用的粘合剂的气体建立连接。因为隔离膜5与输送带4一样穿过压力机(参见图2)，所以即使在抽吸开口7的区域内也无需担心隔膜11与对其有害的、来自光电模块1的气体相接触。

因为此处选择的输送带4具有三维的带开放孔的结构，所以最后有利的是(此处未示出)，在输送带4与加热板6之间设置一极薄的、带封闭孔的、涂覆有PTFE的膜用以保护加热板6免受残余粘合剂的影响。

Claims (11)

1.一种用于在压力作用和热作用下层压基本为板形的工件的压力机，所述压力机具有：

能为打开和闭合所述压力机而相对运动的下压力机半部(2)和上压力机半部(3)，所述下压力机半部(2)和上压力机半部(3)借助于环绕的、一体式或多件式的密封部(12、13)在闭合状态下形成一真空腔(14)；

柔性隔膜(11)，所述柔性隔膜将所述真空腔(14)划分成用于接纳至少一个工件(1)的、能被抽真空的产品室(16)和能被抽真空和/或能被加载压力的压力室(17)，其中所述隔膜(11)设计和布置成，使所述隔膜由于在所述真空腔(14)中产生的压差而将工件(1)直接或间接地压靠到所述真空腔(14)的下侧(2)上，所述压差通过对所述产品室(16)抽真空和/或通过对所述压力室(17)加载压力而产生；

穿过所述真空腔(14)延伸的输送带(4)，在所述输送带上放置所述工件(1)，

其特征在于，

所述输送带(4)至少在其面对所述工件(1)的表面上具有一定结构，从而能够在所述输送带的体积内、亦即至少部分地沿所述输送带的表面输送气体。

2.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，

所述输送带(4)至少在所述工件(1)所处的区域中被构造为网状织物。

3.根据权利要求1或2所述的压力机，其特征在于，

所述输送带(4)至少在所述工件(1)所处的区域中由多层复合物构成，所述多层复合物包括带开放孔的网状织物和气密薄膜。

4.根据权利要求2或3所述的压力机，其特征在于，

所述输送带(4)在上压力机半部(3)和/或下压力机半部(2)的密封部所处的区域中具有基本封闭的、平面的表面。

5.根据权利要求2至4之一所述的压力机，其特征在于，

所述输送带的网状织物由在高达约200℃的温度下稳定的塑料长丝构成，其中附加地加入金属长丝以改善导热性。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的压力机，其特征在于，

所述输送带在所述工件(1)所处的区域内设计成在水平和竖直方向上是透气的。

7.根据权利要求6所述的压力机，其特征在于，

在所述输送带(4)与所述真空腔(14)的下侧(6)之间设有保护膜。

8.根据权利要求1至7中至少一项所述的压力机，其特征在于，

在所述工件(1)与所述隔膜(11)之间设有一气密的隔离膜(5)，所述隔离膜阻止所述隔膜(11)与来自所述工件(1)的气体相接触。

9.根据权利要求1至8中至少一项所述的压力机，其特征在于，

在所述工件(1)与所述隔膜(11)之间设有一隔离膜(5)，所述隔离膜(5)在所述真空腔(14)内覆盖所述隔膜(11)，从而相对于所述产品室(16)完全盖住所述隔膜(11)。

10.根据权利要求1至9中至少一项所述的压力机，其特征在于，

在所述工件(1)与所述隔膜(11)之间设有一隔离膜(5)，所述隔离膜在其面对所述工件(1)的表面上具有一定结构以便能够沿着所述表面输送气体。

11.根据权利要求1至10中至少一项所述的压力机，其特征在于，

所述隔膜(11)在其面对所述工件(1)的表面上具有一定结构以便能够沿所述表面输送气体。

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