DE10048974A1 - Membranpresse und Arbeitsverfahren zur Herstellung von plattenförmigen Verbundmaterial - Google Patents

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von plattenförmigem Verbundglas zur Verfügung gestellt, welche jeweils einfach, effektiv und wirtschaftlich arbeiten, was dadurch erzielt wird, dass die Membranpresse einen oberen Presstisch (1), einen unteren Presstisch (2), eine obere Heizplatte (3), einen darunter angeordneten Dichtrahmen (6) und eine Membran (5) sowie über und unter der Membran (5) in einer oberen Druckkammer (18) und einer unteren Druckkammer (1) Über- oder Unterdruck erzeugende Vorrichtungen sowie eine Pressensteuerung aufweist, wobei auf dem unteren Presstisch (2) eine untere Heizplatte (4) angeordnet ist, die eine ebene Auflagefläche (20) für plattenförmige Werkstücke (7) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpresse und ein Arbeitsverfahren zur Herstellung von plattenförmigem Verbundmaterial gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.

Membranpressen zur Herstellung von plattenförmigem Verbundmaterial wie Verbundglas, Panzerglas etc. sind nicht bekannt. Solches Verbund­ material wird bisher in Autoklaven hergestellt, in denen die übereinan­ der geschichteten Werkstücke mit den dazwischen angeordneten Schmelzkleberfolien bzw. Klebstofffolien unter Unterdruck aufgeheizt und dadurch miteinander verklebt werden und anschließend unter einem all­ seitigen Überdruck bei einer weiter erhöhten Prozesstemperatur verpresst werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist insbesondere, dass es zum einen sehr zeitaufwendig ist und zum anderen, dass die Wärme nur von der Luft übertragen werden kann, die jedoch ein sehr schlechter Wärme­ leiter ist, was zu einem unnötig großen Energieaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von plattenförmigem Verbundmaterial insbesondere mit Be­ teiligung von Glas zur Verfügung zu stellen, welche einfach, effektiv und wirtschaftlich arbeiten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in Verbindung mit den Oberbegriffs­ merkmalen erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 10 angegebene technischen Lehren.

In der Möbelindustrie ist es bekannt, DE 199 20 577 C1, auf flache Werkstücke, wie etwa Türen oder Böden Dekorfolien mittels Membran­ pressen aufzubringen. Durch eine vorteilhafte Umkonstruktion einer solchen Membranpresse wird es möglich auch Verbundmaterial mit wenigstens eine Lage Glas herzustellen.

Solche Membranpressen mit einem oberen und einem unteren Press­ tisch, einer oberen Heizplatte, einem darunter angeordneten Dichtrah­ men und einer Membran sowie mit über und unter der Membran in zwei separaten Druckräumen Über- oder Unterdruck erzeugenden Vorrich­ tungen können durch die Aufrüstung des unteren Presstisches mit einer unteren Heizplatte auf einfache Weise an die neuen Erfordernisse ange­ passt werden. Durch diese vorteilhafte Konstruktion können Werkstücke von unten über die Heizplatte und nun auch vorteilhaft von oben über die zunächst an die obere Heizplatte angesaugte und durch diese er­ wärmte Membran direkt aufgeheizt werden, wobei die in die obere Druckkammer eingeführte Druckluft zusätzlich erwärmt sein kann. Diese Vorrichtung ermöglicht es über die als Presspolster genutzte Membran auch von oben einen mechanischen Druck auf die zu verbindenden Werkstücke ausüben zu können, ohne sie dabei zu zerstören, was in ei­ nem Autoklaven gemäß dem Stand der Technik nicht möglich ist, aber zu einem besonders vorteilhaften Prozessergebnis führt.

Ein weiterer Vorteil besteht in der großen Variabilität der möglichen Sta­ pelhöhe der Werkstücke, die von dünnen Lagen einfachen Glases bis zu mehrschichtigem Panzerglas reicht, sodass unter Verwendung verschie­ den hoher Dichtrahmen Stapelhöhen von bis zu 75 mm verarbeitet wer­ den können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung und des erfinderischen Verfahrens ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Vorteilhaft ist es insbesondere, dass die Membran im geschlossenen Zu­ stand der Presse zwischen dem Dichtrahmen und der unteren Heizplatte gehalten ist und die obere Heizplatte, der Dichtrahmen und die Memb­ ran eine obere Druckkammer und die untere Heizplatte zusammen mit der Membran eine untere Druckkammer begrenzen, sodass die Memb­ ran in einer Höhe gehalten ist, die der Hohe der Auflagerfläche der Werkstücke entspricht, sodass bei einer Belüftung bzw. Druckbeaufschla­ gung der oberen Druckkammer ein unproblematisches gleichmäßiges Anlegen der Membran auf dem obersten Werkstück erfolgen kann, ohne dass eine die Werkstücke zerstörende Spannung erzeugt wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Heizplatten mit einem ersten Kanalsystem zur Durchleitung eines kalten oder heißen Fluids ausgestattet, welches bevorzugterweise aus ei­ nem Wärmeträgeröl oder Thermoöl besteht und das in den Heizplatten so umgewälzt wird, dass sich dort eine sehr homogene Temperaturverteilung einstellt.

Um nach Erreichen einer maximalen Prozesstemperatur und einer erfor­ derlichen Haltezeit ein schnelles Aushärten des Klebers, welcher als Kon­ taktfolie bzw. Schmelzkleberfolie im kalten Zustand zwischen den Werkstücken eingebracht worden ist, zu ermöglichen, kann das in dem ersten Kanalsystem umgewälzte Wärmeträgeröl über einen angeschlos­ senen Wärmetauscher, insbesondere ein als Kaltwassersatz ausgebildeter Öl-Wasser-Wärmetauscher, rückgekühlt werden, wodurch die Heiz­ platten beschleunigt abgekühlt werden und sich dieser Arbeitstakt we­ sentlich verkürzt.

Von besonderem Vorteil ist weiterhin eine Ausgestaltung der unteren Heizplatte mit einer Vielzahl von über ihre ebene Auflagerfläche verteilt angeordneten Luftaustrittsöffnungen eines zweiten Kanalsystems oder ei­ nes Nutensystems, welches über einen Be- und Entlüftungskanal mit Va­ kuum oder zur Erzeugung eines Luftpolsters unter den Werkstücken mit Druckluft beaufschlagbar ist, sodass zum einen bei Bedarf durch die un­ tere Heizplatte hindurch in der unteren Druckkammer der gewünschte Unterdruck erzeugt und zum anderen zum Verschieben der Werkstücke bzw. des fertigen Verbundmaterials außerhalb der Presse ein Luftpolster darunter erzeugt werden kann, auf dem die Platten reibungsfrei gleiten können. Dadurch entfällt das Erfordernis des Vorhandenseins von Rollen, Bändern oder sonstigen Vorschubvorrichtungen, die mechanisch negativ auf die Werkstücke einwirken könnten. Beschädigungen oder gar ein Festsaugen der Werkstücke auf der Auflagerfläche werden dadurch vor­ teilhaft ausgeschlossen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist eine als Tablett ausgebildete untere Heizplatte auf, die aus der Presse entnehm­ bar ist und die eine Kupplungsvorrichtung besitzt, mit der ihr Be- und Entlüftungskanal mit den Versorgungsleitungen des unteren Presstisches und außerhalb der Membranpresse mit denen eines Belegetisches ver­ bunden werden kann.

Der Dichtrahmen ist bevorzugterweise unter der oberen Heizplatte an­ geordnet und weist auf seinen zur oberen Heizplatte der Membran zu­ gewandten Oberflächen Dichtungen auf, die eine Druckbeaufschlagung der oberen Druckkammer erst ermöglichen. Vorteilhafterweise wird die Druckluft bzw. der Unterdruck durch in den Dichtrahmen eingearbeitete Kanäle in die obere Druckkammer eingeleitet.

Die Presstische sind jeweils mit einer Isolierschicht gegen die Heizplatten isoliert, sodass jeweils nur diese erhitzt oder abgekühlt werden müssen und nicht die verhältnismäßig große Masse der Presstische, wodurch ei­ ne erheblich Effizienzsteigerung durch die Einsparung von Wärmeener­ gie erzielt werden kann.

Der Be- und Entlüftungskanal der unteren Heizplatte der Membranpresse ist über Verbindungsleitungen mit einer Vakuumpumpe oder einem Va­ kuumtank verbunden ist, sodass sich je nach Prozessschritt ein in der un­ teren oder der oberen Druckkammer zu erzeugender Unterdruck in sehr kurzer Zeit herstellen lässt und die erforderliche Leistung einer Vakuum­ pumpe reduziert werden kann.

Das mit der Membranpresse durchführbare Verfahren beginnt damit, dass die zu verbindenden zusammengelegten Werkstücke mit einer je­ weils dazwischen angeordneten Schmelzkleberfolie als lose Stapel auf der unteren Heizplatte aufgelegt werden, die Presstische zusammenge­ fahren und die untere Presskammer bis zum Erreichen einer maximalen Zwischentemperatur der Werkstücke mit einem Unterdruck beaufschlagt wird, bei der die Schmelzkleberfolie noch nicht geschmolzen ist und Lufteinschlüsse zwischen den Werkstücken beseitigt werden können. Anschließend wird bei gehaltenem Unterdruck bis zu einer maximalen Pro­ zesstemperatur in der oberen Presskammer ein Überdruck erzeugt, bei dem sich die Membran, welche an der oberen Heizplatte erwärmt wor­ den ist, auf das obere Werkstück legt und in Form eines Presspolsters ei­ nen Druck auf die Werkstücke ausübt. Nach einer erforderlichen Press­ zeit werden die Heizplatten bei gehaltenem Über- und Unterdruck bis zu einer Mindesttemperatur über eine Aushärtezeit rückgekühlt, wobei durch das erste Kanalsystem gekühltes Öl geleitet werden kann, um den Abkühlungsvorgang zu beschleunigen. Ein Abkühlen unter Umgebungs­ bedingungen ist jedoch ebenfalls durchführbar. Zur Beendigung des Pressverfahrens wird die Membran durch einen im oberen Druckraum erzeugten Unterdruck wieder an die obere Heizplatte angezogen und der untere Druckraum belüftet, worauf die Presstische geöffnet werden und das Verbundmaterial der Presse entnommen werden kann.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Heizplatten bei einer Ausführungsform der Membranpresse mit einer aus der Membranpresse herausfahrbaren unteren Heizplatte außerhalb der Membranpresse belegt und auch wieder entleert, wobei die aufgelegten Werkstücke bis zum Einfahren der Heizplatte in die Membranpresse bereits von der unteren Heizplatte vorgeheizt werden können, wodurch sich der eigentlich Pressvorgang weiter beschleunigt. Um dies zu erreichen, wird die Heizplatte nach Entnahme des fertigen Verbundmaterials sofort außerhalb der Platte wieder aufgeheizt, wozu diese mit den entsprechenden Vorrichtungen, insbesondere einer Elekt­ rowiderstandsheizung versehen ist, wie auch mit dem Kanalsystem, in dem ein nun heißes Wärmeträgeröl umgewälzt wird. Ein solcher Verfah­ renszyklus kann ohne die Presszeit für das Öffnen, Beschicken, Schließen, Entleeren, Druckaufbau und Druckabbau in sehr kurzer Zeit durch­ laufen werden.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Presskammer in Seitenansicht und

Fig. 2 bis 5 Arbeitsschritte des Arbeitsverfahrens.

Die Presskammer der Membranpresse besteht im Wesentlichen aus ei­ nem oberen Presstisch 1, einem unteren Presstisch 2, einer oberen Heiz­ platte 3 sowie einer unteren Heizplatte 4, wobei unterhalb des oberen Presstisches 1 und oberhalb des unteren Presstisches 2 jeweils eine Isolie­ rung 9 angeordnet ist, die den Wärmeübergang aus den Heizplatten 3; 4 in die Presstische 1; 2 verhindert.

Die Heizplatten 3; 4 sind jeweils mit Heizdrähten 8 einer elektrischen Wi­ derstands-Heizung versehen sowie mit einem ersten Kanalsystem 11, durch das ein Wärmeträgeröl umgewälzt wird. Nicht zeichnerisch darge­ stellt ist ein Wärmetauscher mit dem das Wärmeträgeröl zur Rückkühlung der Heizplatten 3; 4 abgekühlt werden kann. Unterhalb der oberen Heiz­ platte 3 ist ein Dichtrahmen 6 angeordnet, der Dichtungen 17 aufweist, die eine obere Druckkammer 18, welche von der Membran 5, der oberen Heizplatte 3 und dem Dichtrahmen 6 gebildet wird, abdichten. Der Dicht­ rahmen 6 weist zusätzlich Kanäle 16 auf, über die die obere Druckkam­ mer 18 mit Überdruck oder Vakuum beaufschlagt werden kann.

Die untere Heizplatte 4 weist in der ebenen Auflagerfläche 20 zusätzlich Luftaustrittsöffnungen 14 auf, die über ein zweites Kanalsystem 12 mit­ einander verbunden sind, welches über einen Be- und Entlüftungskanal 15 ebenfalls mit Über- oder Unterdruck beaufschlagt weiden kann. Über eine Kupplungsvorrichtung 13 lässt sich die untere Heizplatte 4 in­ nerhalb der Membranpresse an eine unterdruckerzeugende Vorrichtung anschließen und zur Erzeugung eines die Werkstücke 7 tragenden Luft­ polsters außerhalb der Membranpresse auf einem Belegetisch 21 an ei­ ne überdruckerzeugende Vorrichtung.

An der unteren Heizplatte 4 ist eine Energieversorgungskette 22 ange­ schlossen, über die dieses innerhalb und außerhalb der Membranpresse mit elektrischer Energie und einem warmen oder kalten Fluid, insbeson­ dere einem Wärmeträgeröl oder Thermoöl versorgt werden kann.

Durch eine Beaufschlagung mit Unterdruck wird in der unteren Druck­ kammer 14 ein Vakuum erzeugt, um Lufteinschlüsse zwischen den zu verbindenden Werkstücken 7 und der Schmelzkleberfolie 10 zu vermei­ den. Nicht zeichnerisch dargestellt sind die der Membranpresse zuge­ ordneten Bauteile wie eine Pressensteuerung, Vakuumtank, Vakuum­ pumpe, Temperatursensoren, Umwälzpumpen oder Wärmetauscher.

Claims (14)

1. Membranpresse zur Herstellung von plattenförmigem Verbundmaterial, insbesondere Verbundglas, mit einem oberen Presstisch (1), einem un­ teren Presstisch (2), einer oberen Heizplatte (3), einem darunter ange­ ordneten Dichtrahmen (6) und einer Membran (5) sowie mit über und unter der Membran (5) in einer oberen Druckkammer (18) und einer unteren Druckkammer (1) Über- oder Unterdruck erzeugenden Vorrich­ tungen sowie einer Pressensteuerung, wobei auf dem unteren Presstisch (2) eine unteren Heizplatte (4) angeordnet ist, die eine ebene Auflager­ fläche (20) für plattenförmige Werkstücke (7) aufweist.

2. Membranpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) in geschlossenem Zustand der Membranpresse zwischen dem Dichtrahmen (6) und der unteren Heizplatte (4) gehalten ist und die obere Heizplatte (3), der Dichtrahmen (6) und die Membran (5) die obere Dichtkammer (18) und die untere Heizplatte (4) mit der Membran (5) die untere Druckkammer (19) begrenzen.

3. Membranpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatten (3; 4) ein erstes Kanalsystem (11) zur Durchleitung eines kalten oder heißen Fluids aufweisen.

4. Membranpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Kanalsystem (11) ein Wärmetauscher angeschlossen ist.

5. Membranpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Heizplatte (4) eine Vielzahl über ihre Oberfläche verteilte Luftaustrittsöffnungen (14) eines zweiten Kanalsys­ tems (12) und/oder ein Nutsystem aufweist, welches über einen Be- und Entlüftungskanal (15) mit Vakuum oder zu Erzeugung eines Luft­ polsters unter einem Werkstück (7) mit Druckluft beaufschlagbar ist.

6. Membranpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Heizplatte (4) als Tablett ausgebildet und aus der Membranpresse entnehmbar ist und eine Kupplungsvor­ richtung (13) für den Be- und Entlüftungskanal (15) mit dem unteren Presstisch (2) aufweist.

7. Membranpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtrahmen (6) nach innen gerichtete Kanä­ le (16) zur Einleitung von Überdruck oder zur Erzeugung von Unter­ druck aufweist und dass auf seiner der oberen Heizplatte (3) und der Membran (5) zugewandten Oberfläche Dichtungen (17) angeordnet sind.

8. Membranpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presstische (12) jeweils mit einer Isolier­ schicht (9) gegen die Heizplatten (3; 4) isoliert sind.

9. Membranpresse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Be- und Entlüftungskanal (15) bei in der Membranpresse befindlichen unteren Heizplatte (4) an eine Vakuum­ pumpe und/oder einem Vakuumtank ankuppelbar ist.

10. Arbeitsverfahren zur Herstellung von plattenförmigem Verbundglas­ material nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zu verbindenden zusammengelegten Werkstücke (7) mit einer jeweils dazwischen angeordneten Schmelzkleberfolie (10) als Stapel auf der unteren Heizplatte (4) aufgelegt werden, die Pressti­ sche (1; 2) nach dem Einfahren der unteren Heizplatte (4) zusammen­ gefahren, an die untere Druckkammer (19) bis zum Erreichen einer maximalen Zwischentemperatur der Schmelzkleberfolie (10) und der Werkstücke (7) ein Unterdruck angelegt wird, um Lufteinschlüsse zwi­ schen den Werkstücken (7) zu beseitigen, bei in der unteren Druck­ kammer (19) gehaltenem Unterdruck in der oberen Druckkammer (18) bis zu einer maximalen Prozesstemperatur durch ein Beheizen der Heizplatten (4; 5) über eine Presszeit ein Überdruck erzeugt wird, wodurch sich die Membran (5) auf das oberste Werkstück (7) auflegt und ein Druckpolster bildet, anschließend bei gehaltenem oder ver­ ringertem Über- bzw. Unterdruck in der oberen Druckkammer (18) bzw. der unteren Druckkammer (19) die Heizplatten (3; 4) bis zu einer Mindesttemperatur über eine Aushärtezeit gekühlt werden, die Memb­ ran (5) durch einen in der oberen Druckkammer (18) erzeugten Un­ terdruck an die obere Heizplatte (3) angesaugt und die untere Druck­ kammer (19) belüftet wird und abschließend die Presstische (1; 2) ge­ öffnet werden, die untere Heizplatte (4) aus der Membranpresse he­ rausgefahren und das Verbundmaterial von der unteren Heizplatte (4) abgenommen wird.

11. Arbeitsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatten (3; 4) nach Abnahme des Verbundmaterials sofort wieder aufgeheizt werden.

12. Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Heizplatte (4) außer­ halb der Membranpresse mit den zu verpressenden Werkstücken (7) belegt wird und die Werkstücke (7) bis zum Einfahren der unteren Heizplatte (4) in die Membranpresse auf der unteren Heizplatte (4) vorgeheizt werden.

13. Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) im an die obere Heizplatte (3) angesaugten Zustand aufgeheizt wird.

14. Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Pressvorgang in die o­ bere Druckkammer (18) eingeleitete Druckluft vorgewärmt wird.