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Die Erfindung betrifft eine Etagenpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Herstellung von plattenförmigen Werkstücken aus Verbundmaterial unter Druck- und Wärmeeinwirkung, vorzugsweise zum Laminieren von Solarmodulen, und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 zur Herstellung solcher Werkstücke mit einer vorgenannten Etagenpresse.
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Beim Laminieren von Solarmodulen werden einzelne, übereinander schichtweise angeordnete Komponenten eines Werkstücks, beispielsweise die Komponenten eines Solarmoduls, mittels eines Klebstoffs dauerhaft miteinander verbunden. Dabei werden dünne, folienartige Schichten mit einem Trägermaterial verbunden. Insbesondere wird dazu ein Schmelzklebstoff verwendet, der als Folienschicht bzw. Einkapselungsfolie, im Folgenden als Schmelzfolie bezeichnet, in das zu laminierende Werkstück eingebracht wird. Solarmodule beispielsweise weisen in der Regel eine Trägerplatte aus Glas, darüberliegend mindestens eine Schmelzfolie, die zu sogenannten Strings verbundenen Solarzellen sowie mindestens eine Rückseitenfolie bzw. eine weitere Glasplatte auf ihrer Rückseite auf. Unter Wärmeeinwirkung schmilzt der Klebstoff dieser Schmelzfolie und vernetzt im weiteren Herstellungsprozess und verbindet dadurch die einzelnen Komponenten des Werkstücks dauerhaft miteinander. Da unter gleichzeitiger, zusätzlicher Druckeinwirkung bessere Laminierergebnisse erreicht werden, erfolgt das Laminieren solcher Werkstücke in dafür vorgesehenen Laminierpressen. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungsformen von Laminierpressen bekannt. Zum einen werden hydraulische Laminierpressen verwendet, zum anderen kommen sogenannte Membran-Vakuum-Laminierpressen oder im Folgenden einfach nur Vakuum-Laminierpressen zum Einsatz.
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Aus der
DE 10 2007 034 135 A1 ist eine besonders vorteilhafte Anordnung mehrerer sogenannter Etagen-Laminierpressen nacheinander bekannt. In einer ersten Etagen-Laminierpresse, und damit in einer ersten Stufe, wird zunächst das das Werkstück umgebende Volumen für ein blasenfreies Laminieren evakuiert. Anschließend werden die Laminate unterhalb der Aushärtetemperatur der Schmelzfolien erwärmt. In der nächsten Etagen-Laminierpresse, und damit in der zweiten Stufe, erfolgt der eigentliche Laminierpressvorgang unter Druck mit einer Temperatur oberhalb der Aushärtetemperatur der Schmelzfolien und der Rückseitenfolien. Jedoch ist hier kein Vakuum mehr erforderlich. In einer weiteren Etagen-Laminierpresse erfolgt anschließend, falls erforderlich, das Kühlen der Werkstücke auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der entsprechenden Folienschichten. Vorteilhaft an diesem mehrstufigen Verfahren ist, dass die Heizelemente in einem deutlich engeren Temperaturbereich mit Wärme beaufschlagt werden können, so dass sich die Zykluszeiten, die sich maßgeblich durch das Aufheizen bzw. Abkühlen der Heizelemente ergeben, deutlich verkürzen lassen. Dabei werden die einzelnen Fertigungsstufen bei der Herstellung eines Laminats entsprechend der unterschiedlichen Temperaturbereiche gewählt. Diese mehrstufige Etagen-Laminierpresse ist als Etagen-Vakuum-Laminierpresse ausgebildet. In jeder Pressenetage ist eine Vakuumkammer vorgesehen, die von einem flexiblen Andrückmittel, üblicherweise einer Membran, in einen Produktbereich und einen Druckbereich unterteilt wird. Dabei ist der Produktbereich zur Aufnahme des zu laminierenden Werkstücks vorgesehen und evakuierbar ausgebildet. Der Druckbereich ist zusätzlich druckbeaufschlagbar ausgebildet. Das flexible Andrückmittel ist so ausgestaltet und angeordnet, dass es sich aufgrund eines erzeugten Druckunterschieds zwischen Produkt- und Druckbereich eng an das Werkstück anlegt und das Werkstück durch die entstandene Druckdifferenz gegen ein unteres Element der Pressenetage presst und so den erforderlichen Laminierpressdruck erzeugt. Die erforderlichen Heizelemente für den Wärmeeintrag bilden jeweils einen oberen und unteren Teil einer Etage. Dabei ist das obere Heizelement gleichzeitig das untere Heizelement der darüber angeordneten Etage. Entsprechendes gilt für eine unterhalb angeordnete Etage. Für eine maximale Effizienzsteigerung weisen die einzelnen Stufen automatische Transporteinrichtungen zum Überführen der Werkstücke von einer Stufe in die nächste auf, und damit von einer Etagen-Laminierpresse in die andere.
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Die
DE 10 2007 025 380 A1 beschreibt eine Etagen-Laminierpresse und deren Etagenelemente mit Fördereinheiten. Diese Laminierpresse weist eine Anzahl von übereinander angeordneten, gegeneinander bewegbaren Etagenelementen mit Heizelementen und einer Anzahl von um die Etagenelemente umlaufenden Förderbändern mit jeweils einem Obertrum und einem Untertrum auf. Obertrum und Untertrum eines umlaufenden Förderbandes eines Etagenelementes weisen unterschiedliche Materialien auf, wobei das Obertrum als Transportmittel optimiert ist und das Untertrum als flexible Andrückvorrichtung, beispielsweise auch als flexible Membran. Zwischen den Etagenelementen und den Förderbändern sind Dichtungselemente angeordnet. Ferner weisen die Etagenelemente in den Heizelementen Ausnehmungen auf, sodass sich bei geschlossener Presse zwischen jeweils einem unteren Etagenelement mit Heizelement und einem jeweils benachbart darüber angeordneten oberen Etagenelement mit Heizelement in Zusammenwirken mit den Dichtungselementen bzw. den Förderbändern ein evakuierbares Volumen ausbilden kann. Im geschlossenen Zustand der Presse liegt das Untertrum des Förderbandes des oberen Etagenelementes teilweise auf dem Obertrum des Förderbandes des unteren Etagenelementes auf. Dazwischen ist das zu laminierende Werkstück angeordnet. Das entstandene evakuierbare Volumen zwischen den Etagenelementen wird mittels des Untertrums des oberen Förderbandes in zwei Bereiche geteilt. Im unteren Teil des Volumens, dem sogenannten Produktbereich, befindet sich das zu laminierende Werkstück. Der obere Bereich wird im Folgenden als Druckbereich bezeichnet. Die beschriebene Laminierpresse weist ferner Mittel zum mit Druck Beaufschlagen und/oder Evakuieren der Volumina auf. Das Öffnen und Schließen der Presse erfolgt mittels einer hydraulischen Hebe- und Senkvorrichtung. Der erforderliche Laminierpressdruck wird mittels Evakuieren des Produktbereichs nach dem Schließen der Presse und gegebenenfalls zusätzlicher Druckbeaufschlagung des Druckbereichs erzeugt.
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Mit Hydraulik-Druck arbeitende Laminierpressen weisen gegenüber den Vakuum-Laminierpressen den Vorteil auf, dass sie keine zusätzlichen Leitungen für die Vakuumeinheit oder zugehörige Steuerungseinheiten benötigen. Ferner entfällt das flexible Andrückmittel, das für optimale Laminierergebnisse frei von Klebstoffresten oder anderen Verschmutzungen gehalten werden muss, nicht beschädigt werden darf sowie regelmäßig ausgetauscht werden muss. Somit benötigen hydraulische Laminierpressen weniger Materialeinsatz und einen geringeren Wartungsaufwand.
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Andererseits weisen Vakuum-Laminierpressen den Vorteil auf, dass auch komplexere Werkstückgeometrien mit nicht ebenen Oberflächen in guter Qualität laminiert werden können, da sich das flexible Andrückmittel an die Oberfläche des zu laminierenden Werkstücks anpassen kann und so den Laminierpressdruck auch bei komplizierten Werkstückgeometrien gleichmäßig verteilt aufbringen kann. Mit den kostenintensiveren Vakuum-Laminierpressen mit einer flexiblen Andrückvorrichtung können in der Regel alle Werkstücke laminiert werden.
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Das hat häufig zur Folge, dass auch einfachere Werkstücke nicht mit hydraulischen Laminierpressen gefertigt werden, obwohl die Herstellkosten in vielen Fällen deutlich geringer wären. Unter anderem entfallen die Kosten für den regelmäßigen Austausch der flexiblen Andrückvorrichtung und das Hilfsmittel selbst. Des Weiteren ist bei einer Umstellung eines Produktionsprozesses, beispielsweise von einem Vakuum-Laminierpressverfahren auf ein hydraulisches Pressverfahren, eine neue Zertifizierung erforderlich. Dies ist in der Regel sehr aufwendig und benötigt eine gewisse Zeit. Die Anschaffung einer zusätzlichen hydraulischen Laminierpresse nur für einfache Werkstücke ist in den meisten Fällen daher wegen des Zertifizierungsaufwands und der parallel aufrechtzuerhaltenden Verfügbarkeit der bisher verwendeten Vakuum-Laminierpresse bis zur Zertifizierung des neuen Prozesses nicht wirtschaftlich. Besonders vorteilhaft ist daher eine Laminierpresse, die variabel mit unterschiedlichen Verfahren betrieben werden kann.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Etagenpresse und ein Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen Werkstücken aus Verbundmaterial unter Druck- und Wärmeeinwirkung, vorzugsweise zum Laminieren von Solarmodulen, mit einer solchen Etagenpresse zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik unter anderem hinsichtlich der Herstellkosten sowie der Flexibilität beseitigt werden können.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Etagenpresse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 mit einer vorgenannten Etagenpresse. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Manche der nachfolgenden, jedoch nicht erschöpfend aufgezählten Merkmale und Eigenschaften treffen sowohl auf eine Etagenpresse als auch auf das Verfahren zu. Sie werden teilweise nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander sowohl für die Etagenpresse als auch für das Verfahren. Weiterhin ist die Reihenfolge der aufgelisteten Merkmale nicht bindend, sondern kann vielmehr entsprechend einer optimierten Etagenpresse oder eines optimierten Verfahrens zum Laminieren von Werkstücken geändert werden.
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Es ist eine Etagenpresse zur Herstellung von plattenförmigen Werkstücken aus Verbundmaterial unter Druck- und Wärmeeinwirkung, vorzugsweise zum Laminieren von Solarmodulen, mit mindestens einer Etage vorgesehen. Dabei bilden zwei übereinander angeordnete Etagenelemente jeweils eine Etage. Jedes Etagenelement weist eine umlaufend ausgebildete Fördereinheit auf. Ferner weist jedes Etagenelement mindestens ein Heizelement zur Erzeugung einer Wärmeeinwirkung auf und mindestens ein Dichtelement zum gasdichten Abschließen eines Volumens, das beim Schließen einer Etage in Zusammenwirken der Etagenelemente mit dem Dichtelement und der Fördereinheit ausgebildet wird. Dabei weist die Fördereinheit ein in einem Bereich eines Obertrums angeordnetes Transportmittel auf, bevorzugt ein Transportband. In einem Bereich eines Untertrums der Fördereinheit ist ein Befestigungsmittel für ein Hilfsmittel vorgesehen. Bevorzugt ist eine Befestigung für eine flexible Andruckvorrichtung, besonders bevorzugt für eine Membran und/oder für eine Folie, insbesondere eine Schutzfolie oder eine Trennfolie, vorgesehen. Des Weiteren weist die Etagenpresse mindestens eine Hydraulikeinheit samt zugehöriger Steuerung, mindestens eine Vakuumeinheit samt zugehöriger Steuerung und mindestens eine Steuerung zur Temperaturführung mindestens eines Heizelementes auf. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausgestaltungen von Etagenpressen mit den vorgenannten Komponenten bekannt. Diese gehen insbesondere aus der
DE 10 2007 034 135 A1 , der
DE 10 2007 025 380 A1 , der
EP 1 609 597 A2 und der
WO 2006/128699 A2 hervor und werden daher nicht näher ausgeführt. Zu Details der Ausführbarkeit sei explizit auf diesen Stand der Technik verwiesen.
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Erfindungsgemäß ist sowohl mindestens eine Hydraulikeinheit der Etagenpresse als auch mindestens eine Vakuumeinheit zum Zusammenwirken mit einer im Bereich des Untertrums angeordneten, flexiblen Andrückvorrichtung zur Erzeugung des erforderlichen axialen Gesamt-Pressdrucks in mindestens einer Etage ausgebildet. Besonders vorteilhaft an dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Etagenpresse ist, dass der Gesamt-Pressdruck kombiniert aus beiden Verfahren erzeugbar ist. Des Weiteren ist diese erfindungsgemäße Etagenpresse sowohl als reine hydraulisch betriebene Etagenpresse als auch als reine Vakuum-Etagenpresse einsetzbar. Für zu laminierende Werkstücke, die in ausreichender Qualität mittels des hydraulischen Verfahrens hergestellt werden können, ist keine Anschaffung einer zusätzlichen reinen hydraulischen Laminierpresse erforderlich bzw. diese Werkstücke müssen nicht aufgrund eines nur Vakuum-Laminierpressen umfassenden Maschinenparks mit dem kostenintensiveren Vakuum-Laminierpressverfahren hergestellt werden. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Etagenpresse ergibt sich, wenn der Gesamt-Pressdruck der einzelnen Etagen unabhängig voneinander einstellbar ist. Vorzugsweise weist die Etagenpresse für jede Etage separate Hydraulikeinheiten samt zugehörigen Steuerungen und separate Vakuumeinheiten samt zugehörigen Steuerungen auf. Ist der Druck in jeder Etage unabhängig mittels Hydraulik und/oder Vakuum einstellbar, ist auch das Laminieren verschiedener Werkstücke in verschiedenen Etagen möglich. Ist keine flexible Andrückvorrichtung erforderlich, so muss diese nicht zwingend verbaut werden. Auf diese Weise können erhebliche Materialeinsatzkosten gespart werden. Anstelle einer flexiblen Andrückvorrichtung kann auch eine Schutzfolie zum Schutz von Verschmutzungen vorgesehen werden.
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Besonders vorteilhaft ist die gleichzeitige Anordnung sowohl der flexiblen Andrückvorrichtung als auch einer Schutzfolie im gleichen Etagenelement. Auf diese Weise kann eine Verschmutzung der flexiblen Andrückvorrichtung durch austretenden Klebstoff von der Schmelzfolie vermieden werden. Dies verlängert die Standzeiten der flexiblen Andrückvorrichtung erheblich. Es muss lediglich die Schutzfolie häufig gewechselt werden, die jedoch deutlich kostengünstiger ist als eine flexible Andrückvorrichtung. Anstelle einer Schutzfolie kann auch eine Trennfolie zur Verhinderung von Anhaftungen vorgesehen werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Etagenpresse können in einigen Etagen komplizierte Werkstücke mittels des Vakuum-Laminierpressverfahrens hergestellt werden und gleichzeitig einfachere Werkstücke in anderen Etagen mittels eines Hydraulik-Pressdrucks. Für eine Prozessumstellung vom kostenintensiveren Vakuumlaminierpressverfahren auf das hydraulische Laminierpressverfahren ist nicht erst die Anschaffung einer komplett neuen hydraulischen Presse erforderlich, sondern es bedarf in der bekannten Presse lediglich einer Verfahrensumstellung. Es kann flexibel zwischen beiden pressdruckerzeugenden Verfahren und deren Prozessparametern umgestellt werden. Ferner ergeben sich weitere Vorteile durch die Kombination beider Verfahren hinsichtlich der Prozessführung. Des Weiteren können auch zwei oder mehr der vorgenannten Etagenpressen nacheinander angeordnet werden, so dass sie eine mehrstufige Etagenpressenanlage bilden. Dabei ist es vorteilhaft, die einzelnen Etagenpressen entsprechend ihrer Nutzung auszugestalten. Beispielsweise kann die erste Etagenpresse in jeder Etage eine flexible Andrückvorrichtung aufweisen und den erforderlichen Druck nur mittels des generell erforderlichen Vakuums für blasenfreies Laminieren erzeugen. In der zweiten Etagenpresse weisen die einzelnen Etagen dann keine flexiblen Andrückvorrichtungen, sondern beispielsweise nur eine Trennfolie im Bereich des Untertrums der Fördereinheit auf, und der erforderliche Gesamt-Pressdruck wird hydraulisch erzeugt. Mittels entsprechender Druckausgleichskissen können für viele Werkstücke mit einer hydraulischen Laminierpresse vergleichbare Laminierergebnisse gegenüber einer Vakuum-Laminierpresse erzielt werden. Durch die große Flexibilität einer solchen Etagenpresse können ohne großen Zusatzaufwand beispielsweise auch vorher einzeln genutzte Etagenpressen zur Effizienzsteigerung zu einer mehrstufigen Etagenpressenanlage erweitert werden. Des Weiteren ist eine Nachrüstung zusätzlicher Etagen in einer bereits vorhandenen Etagenpresse ebenfalls möglich. Die Produktivität kann so gesteigert werden ohne größeren Kostenaufwand im Verhältnis zur Anschaffung einer komplett neuen mehrstufigen Etagenpressenanlage.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Hydraulikeinheit sowohl als Hebe- und Senkvorrichtung zum Öffnen und Schließen mindestens einer Etage als auch zur Erzeugung des erforderlichen axialen Gesamt-Pressdrucks in mindestens einer Etage ausgebildet.
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Ist in einer Etage eine flexible Andrückvorrichtung angeordnet, bilden sich zwei gasdichte Volumina aus, die mittels der flexiblen Andrückvorrichtung voneinander getrennt sind. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Druck in beiden Volumen unabhängig voneinander einstellbar, bevorzugt jeweils von 0 bis 6 bar.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist mindestens ein Heizelement so ausgebildet, dass seine Wärmeabstrahlung in vertikaler Richtung sowohl nach oben als auch nach unten erfolgt. Dadurch ist ein beidseitiger Wärmeeintrag in das zu laminierende Werkstück möglich, was zu einer weiteren Reduktion der Zykluszeiten und damit zu einem erhöhten Durchsatz führt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Etagenpresse mindestens ein umlaufendes Dichtelement auf, das vorzugsweise als Strangpressprofil ausgebildet ist. Insbesondere ist dieses Dichtelement ein Silikonstrangpressprofil und vorzugsweise mit mindestens einem zumindest teilweise runden Dichtungsquerschnitt ausgebildet.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung von plattenförmigen Werkstücken aus Verbundmaterial unter Druck- und Wärmeeinwirkung, beispielsweise das Laminieren von Solarmodulen, mit einer Etagenpresse entsprechend einer der vorgenannten Ausgestaltungen. Dabei wird zunächst einer Etage über das Transportmittel des unteren Etagenelements ein zu laminierendes Werkstück, beispielsweise die Komponenten eines Solarmoduls, zugeführt. Ein Solarmodul weist üblicherweise als Komponenten eine Trägerplatte aus Glas mit mindestens einer darüberliegenden Schmelzfolie, den darüber angeordneten Strings von Solarzellen und mindestens eine Rückseitenfolie auf. In einem weiteren Verfahrensschritt werden das obere und das untere Etagenelement dieser Etage in vertikaler Richtung so weit zusammengebracht, bis mindestens ein evakuierbares Volumen dazwischen entsteht. Bevorzugt erfolgt die Abdichtung des Volumens zwischen den beiden Etagenelementen mittels der umlaufenden Dichtung. In einem weiteren Verfahrensschritt wird mindestens ein entstandenes Volumen in mindestens einer Etage der Unterseite des oberen Etagenelements eine flexible Andrückvorrichtung befestigt, so entstehen zwei evakuierbare Volumina, nämlich ein oberes und ein unteres. Dabei befindet sich das zu laminierende Werkstück im unteren Volumen. Ist keine flexible Andrückvorrichtung auf der Unterseite des oberen Etagenelementes befestigt, bildet sich nur ein evakuierbares Volumen um das zu laminierende Werkstück aus. Bei zwei evakuierbaren Volumina wird während der Zufuhr des Werkstücks vorzugsweise das obere Volumen mit Unterdruck beaufschlagt, um ein Durchhängen der flexiblen Andrückvorrichtung zu verhindern. Für den Laminierpressvorgang wird insbesondere das untere Volumen evakuiert. In einem weiteren Verfahrensschrift wird unter entsprechender Wärmeeinwirkung der erforderliche Gesamt-Pressdruck in mindestens einer Etage aufgebracht. Dabei wird vorzugsweise ein Anteil des erforderlichen Gesamt-Pressdrucks mittels einer Hydraulikeinheit aufgebracht und ein restlicher Anteil mittels der flexiblen Andrückvorrichtung erzeugt. Im oberen Volumen ist der Druck so einzustellen, dass sich ein gewünschter Differenzdruck zwischen Druckbereich und Produktbereich einstellt. Zur Erzeugung des axialen Hydraulik-Pressdrucks werden die Etagenelemente zunächst vollständig zusammengebracht, so dass das obere Etagenelement auf dem zu laminierenden Werkstück anliegt, bevor anschließend der Hydraulik-Pressdruck erzeugt wird.
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Zur Verbesserung des Laminierergebnisses ist es besonders vorteilhaft, das abgelegte zu laminierende Werkstück während der Zufuhr zur Etagenpresse in einem Abstand vom Heizelement zu halten und erst zum Beginn des Pressvorgangs abzusenken. Dadurch erfolgt der Wärmeeintrag in das zu laminierende Werkstück auf seiner Unterseite über die ganze Fläche zeitgleich und somit definiert und gleichmäßig, was zu besseren Laminierergebnissen führt.
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Für einen besonders energieeffizienten Prozess ist es vorteilhaft, das Transportmittel aus besonders gut wärmeleitendem Material auszubilden.
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Des Weiteren ergeben sich prozesstechnische Vorteile durch Reinigungsstationen, die insbesondere geeignet sind, umlaufend mitgeführte flexible Andrückvorrichtungen, Transportmittel, etc. von Klebstoffresten und weiteren Verschmutzungen zu reinigen.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausführungen weisen teilweise Merkmale auf, die nicht in allen gezeigten Ausführungen dargestellt sind bzw. die nicht alle gezeigten Ausgestaltungen aufweisen. In den Zeichnungen zeigen
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1 eine schematische Darstellung einer geöffneten erfindungsgemäßen Etagenpresse und
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2 die Etagenpresse aus 1 im geschlossenen Zustand.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 sind beispielhaft mehrere Etagenelemente 19 einer geöffneten erfindungsgemäßen Etagenpresse 21 schematisch dargestellt. Die Abbildung zeigt die Anordnung der einzelnen Etagenelemente 19 in der Etagenpresse 21, die vertikal übereinander angeordnet sind. Dabei bilden jeweils zwei Etagenelemente 19 eine Etage 20. Eine Etage 20 beispielsweise wird gebildet durch die Paare von Etagenelementen 19a und 19b, 19b und 19c, 19c und 19d und 19d und 19e. Jedes Etagenelement 19 weist eine umlaufend ausgebildete Fördereinheit 15 auf, beispielsweise zwei parallel geführete Förderketten. Die Fördereinheit 15 führt umlaufend ein Transportmittel 14 mit. Dabei ist das Tranportmittel 14 so an der Fördereinheit 15 angeordnet bzw. befestigt, dass es sich während des Pressvorgangs im Bereich des Obertrums 13 der Fördereinheit 15 befindet. Das Transportmittel 14 erstreckt sich in der hier dargestellten beispielhaften Ausführung nicht über die gesamte Umlauflänge der Fördereinheit 15, sondern nur über eine Hälfte. Die andere Hälfte der Umlauflänge im Bereich des Untertrums 16 ist für ein Hilfsmittel, beispielsweise eine flexible Andrückvorrichtung 17 oder eine Schutz- oder Trennfolie vorgesehen. Vorteilhaft wird eine Membran als flexible Andrückvorrichtung 17 verwendet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die beiden oberen Etagenelemente 19a und 19b im Bereich des Untertrums 16 eine solche flexible Andrückvorrichtung 17 auf. Diese erstreckt sich über die andere Hälfte der Umlauflänge der Fördereinheit 15. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich das Transportmittel sowie die flexible Andrückvorrichtung in Summe nicht über die gesamte Umlauflänge, sondern nur über einen Teil davon. Dabei kann sich auch das Transportmittel oder die flexible Andrückvorrichtung über die Hälfte der Umlauflänge erstrecken.
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In der gezeigten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Etagenelemente 19c und 19d zur besseren Veranschaulichung keine flexible Andrückvorrichtung 17 oder ein anderes ähnliches Hilfsmittel im Bereich des Untertrums 16 der Fördereinheit 15 auf. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Werkstück mittels Hydraulik-Pressdruck allein laminierbar ist, da die kostenintensive flexible Andrückvorrichtung 17 in der zugehörigen Etage 20 entfallen kann. Das zum Transport erforderliche Transportmittel 14 ist wie bei den oben beschriebenen Etagenelementen 19a und 19b ebenfalls über die Befestigungsmittel 23 mit der umlaufenden Fördereinheit 15 verbunden und gespannt. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in einem oberen Etagenelement 19 einer Etage 20 ein hier nicht dargestelltes, grundsätzlich bekanntes, Druckkissen angeordnet. Denkbar ist auch die Anordnung des Druckkissens im Bereich des Untertrums 16 der Fördereinheit 15. Dazu ist das Druckkissen so auszugestalten, dass es umlaufend mitgeführt werden kann und besonders wärmeleitfähig ist.
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Mittels eines Befestigungsmittels 23 sind das Transportmittel 14 und das Hilfsmittel, beispielsweise die flexible Andrückvorrichtung 17, an der Fördereinheit 15 befestigt und werden so umlaufend mitgeführt. Vorteilhaft ist es, wenn das Befestigungsmittel 23 gleichzeitig zum Spannen des Transportmittels 14 und des Hilfsmittels verwendet wird. Es können auch jeweils separate Befestigungsmittel 23 für das Transportmittel 14 und das Hilfsmittel verwendet werden, so dass sich das Transportmittel 14 und das Hilfsmittel in ihrer Gesamtlänge nicht über die gesamte Umlauflänge der Fördereinheit 15 erstrecken, sondern nur über einen Teil davon. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzliche eine Spannvorrichtung integriert, die nicht statisch wie die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten Befestigungselemente 23 spannt, sondern die beispielsweise für den Transportzyklus eine andere Spannung vorhalten kann als während des eigentlichen Pressvorgangs.
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Jedes Etagenelement 19 weist ferner ein Heizelement 12 auf. Mittels der Heizelemente erfolgt die zum Laminieren erforderliche Wärmeeinwirkung. Bevorzugt sind die Heizelemente 12 so ausgebildet, dass eine Wärmeabstrahlung in vertikaler Richtung sowohl nach oben als auch nach unten erfolgt. Des Weiteren ist ein besonders gut wärmeleitendes Material für das Transportmittel 14 vorteilhaft.
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In einer bevorzugten Ausführung weist jedes Etagenelement 19 ein umlaufend ausgebildetes Dichtelement 11 auf, das vorzugsweise als Strangpressprofil und insbesondere als Silikonstrangpressprofil ausgebildet ist. Bevorzugt ist bei geöffneter Etage 20 zumindest ein Teil des Querschnitts des Dichtelementes 11 wie hier dargestellt rund.
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Des Weiteren zeigt 1 eine Hydraulikeinheit 22. Diese Hydraulikeinheit erzeugt erfindungsgemäß einen Hydraulik-Pressdruck 24 als einen Anteil des erforderlichen Gesamt-Pressdrucks. Die Hydraulikeinheit 22 ist dabei so ausgebildet, dass sie einen Anteil am Gesamt-Pressdruck von 0% bis 100% erzeugen kann. Bevorzugt ist die Hydraulikeinheit 22 auch zum Öffnen und Schließen der einzelnen Etagen 20 in der Etagenpresse 21 ausgebildet.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer geschlossenen erfindungsgemäßen Etagenpresse 21. Die Heizelemente 12 und die Dichtelemente 11 der erfindungsgemäßen Etagenpresse 21 sind so ausgebildet, dass im geschlossenen Zustand zwischen Heizelement 12 und Obertrum 13 des unterhalb angeordneten Etagenelementes mittels des Transportmittels 14, das gasdicht ausgebildet ist, ein evakuierbares Volumen 28 entsteht. Weist das obere Etagenelement eine flexible Andrückvorrichtung 17 im Bereich des Untertrums 16 auf, so entstehen zwei evakuierbare Volumina 26 und 27, die durch die flexible Andrückvorrichtung 17 voneinander getrennt sind. Das untere Volumen 26 umschließt das zu laminierende Werkstück 18 und wird im Folgenden als Produktbereich bezeichnet. Das obere Volumen 27 wird im Folgenden als Druckbereich bezeichnet.
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Weist eine Etage 20 eine flexible Andrückvorrichtung 17 auf und wird der Produktbereich 26 evakuiert, legt sich die flexible Andrückvorrichtung 17 eng an das zu laminierende Werkstück 18 an und presst dieses auf das Transportmittel 14 bzw. drückt es an das darunter angeordnete Heizelement 12 und erzeugt so einen Vakuum-Pressdruck 25 als anderen Anteil am Gesamt-Pressdruck. Durch Druckbeaufschlagung des Druckbereichs 27 kann der erzeugte Vakuum-Pressdruck 25 durch die Vakuumeinheit noch erhöht werden. Die Vakuumeinheit ist dabei so ausgebildet, dass sie ebenfalls einen Anteil am Gesamt-Pressdruck von 0% bis 100% erzeugen kann.
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Wird wie in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Hydraulik-Pressdruck 24 aufgebracht, so ergibt sich in den Etagen 20, die eine flexible Andrückvorrichtung 17 aufweisen, eine erfindungsgemäße Überlagerung des Hydraulik-Pressdrucks 24 und des mittels der Andrückvorrichtung 17 aufgebrachten Vakuum-Pressdrucks 25. In diesen Etagen wird ein Teil des Gesamt-Pressdrucks von der Hydraulikeinheit 22 erzeugt, der andere Teil mittels der Andrückvorrichtung 17 mittels der Vakuumeinheit über die Druckdifferenz.
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Ist keine flexible Andrückvorrichtung 17 vorgesehen, wie beispielsweise in der durch die Etagenelemente 19c und 19d ausgebildeten Etage, wird mittels der Vakuumeinheit und dem Evakuieren kein Vakuum-Pressdruck 25 erzeugt. Es werden lediglich Lufteinschlüsse vermieden und eine Faltenbildung im Laminat bzw. im Werkstück reduziert. In diesem Fall muss der Gesamt-Pressdruck für diese Etage 20 mittels der Hydraulikeinheit 22 aufgebracht werden.
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Zum Laminieren von Werkstücken 18 mit einer erfindungsgemäßen Etagenlaminierpresse werden diese den Etagen 20 der geöffneten Etagenpresse 21 mittels der umlaufenden Fördereinheit 15 und dem Transportmittel 14 des unteren Etagenelementes 19 der jeweiligen Etage 20 zugeführt. Bevorzugt werden die Werkstücke 18 dabei in horizontaler Richtung mit einem Abstand zu den vorzugsweise bereits beheizten Heizelementen 12 zugeführt und erst später vertikal abgesenkt. Nach der Zufuhr werden die Etagen 20 soweit geschlossen, bis mindestens ein evakuierbares Volumen 28 bzw. 26 und 27 in der jeweiligen Etage 20 entsteht. Bevorzugt erfolgt der gasdichte Abschluss des jeweiligen Volumens 28 bzw. der jeweiligen Volumina 26 und 27 mittels des Zusammenwirkens der Heizelemente 12, dem umlaufenden Dichtelement 11, Transportmittel 14 und, falls vorhanden, einer flexiblen Andrückvorrichtung 17 einer Etage 20. In einem weiteren Verfahrensschritt wird in den einzelnen Etagen 20 dann das das Werkstück 18 umgebende Volumen 28 bzw. der Produktbereich 26 evakuiert. Dies ist für ein blasenfreies Laminieren erforderlich. In einem weiteren Verfahrensschrift wird unter entsprechender Wärmeeinwirkung der erforderliche Gesamt-Pressdruck in den jeweiligen Etagen 20 aufgebracht. Dabei wird vorzugsweise ein Anteil 24 des erforderlichen Gesamt-Pressdrucks mittels einer Hydraulikeinheit 22 aufgebracht und ein restlicher Anteil 25 mittels der flexiblen Andrückvorrichtung erzeugt. Dazu ist im oberen Volumen 27 der Druck so einzustellen, dass sich ein gewünschter Differenzdruck zwischen Druckbereich 27 und Produktbereich 26 einstellt. Bevorzugt wird ein Differenzdruck in einem Bereich von 0 bis 6 bar eingestellt. Zur Erzeugung des Hydraulik-Pressdrucks 24 werden die Etagenelemente 19 zunächst vollständig zusammengebracht, so dass das obere Etagenelement 19 auf dem zu laminierenden Werkstück 18 anliegt, bevor anschließend der Hydraulik-Pressdrucks 24 erzeugt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007034135 A1 [0003, 0010]
- DE 102007025380 A1 [0004, 0010]
- EP 1609597 A2 [0010]
- WO 2006/128699 A2 [0010]
