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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen von plattenförmigen Elementen, insbesondere Photovoltaikmodulen. Grundsätzlich sind solche Verfahren bekannt, bei denen mit einer Andrückmembran bzw. Pressmembran gearbeitet wird. Beispielsweise ist aus der
WO 94/29106 A1 ein Laminator bekannt, der ein oder mehrere Membranformpressen aufweist, mit welchen die zu laminierenden Einzelteile von Bauteilstapeln aufeinandergedrückt werden. Der zum Laminiervorgang erforderliche Pressdruck wird über eine Andrückmembran aus elastischem und flexiblem Material, beispielsweise Silikongummi, auf den Bauteilstapel aufgebracht. Die Andrückmembran teilt dabei den Innenraum einer luftdicht verschließbaren Laminierkammer druckdicht in einen unteren Kammerraum, in dem sich eine Bauteilauflage und der Bauteilstapel befinden, und einen oberen Kammerraum oberhalb der Andrückmembran. Der erforderliche Anpressdruck der Andrückmembran wird über ein Druckgefälle zwischen den beiden Kammerräumen erzeugt, wobei durch den höheren Druck in dem oberen, dem Bauteilstapel abgewandten Kammerraum die Membran auf den Bauteilstapel gepresst wird. Üblicherweise wird dazu in dem unteren Kammerraum ein Unterdruck erzeugt, während der obere Kammerraum mit Atmosphärendruck belüftet wird oder zur Unterstützung mit einem Überdruck versorgt werden kann.
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Derartige Membranpressen arbeiten in der Regle zufriedenstellend. Die Membranen sind jedoch mit hohen Anschaffungskosten verbunden. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass sie insbesondere durch im Prozess stattfindende Ausgasungen beschädigt werden, so dass sie relativ geringe Standzeiten haben. Durch entsprechende Stillliegezeiten und den mit dem Auswechseln der Membranen verbundenen Aufwand werden die Kosten weiter erhöht.
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Bei weiteren bekannten Pressverfahren werden Platten auf hydraulische oder pneumatische Weise zusammengepresst, um dazwischen angeordnete plattenförmige Elemente, beispielsweise Laminate, einem Pressvorgang zu unterziehen. Für solche hydraulischen oder pneumatischen Pressen entstehen ebenfalls hohe Maschinenanschaffungskosten. Des Weiteren kann mit den hierfür eingesetzten Hydraulik- oder Pneumatikzylindern in der Regel kein exakt isobarer Pressvorgang durchgeführt werden. Mit anderen Worten, es besteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Druckaufbringung, so dass entsprechend große plattenförmige Elemente über ihre Fläche ungleichmäßig mit Pressdruck beaufschlagt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Pressen von plattenförmigen Elementen zu schaffen, das bei geringem Aufwand einen besonders gleichmäßigen Pressvorgang ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Pressen von plattenförmigen Elementen, insbesondere Photovoltaikmodulen, gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
Einführen eines Elementes in einen andrückmembranfreien Arbeitsraum einer Presse und Anordnen des Elementes auf einer Lagereinrichtung;
Aufblasen einer an einer Pressplatte vorgesehenen umlaufenden aufblasbaren Dichtung und Absenken der die umlaufende aufblasbare Dichtung aufweisenden Pressplatte in Richtung auf das zu pressende Element, bis die Dichtung mit einer Umgrenzung des Arbeitsraumes in Kontakt tritt und den Arbeitsraum zur Umgebung hin abdichtet;
Erzeugen eines Unterdrucks im Arbeitsraum zum Pressen der Pressplatte gegen das zu pressende Element;
gleichzeitig damit oder vorher gesteuertes Reduzieren des Drucks in der aufblasbaren Dichtung zur Durchführung einer gleichmäßigen flächigen isobaren Anpressung der Pressplatte gegen das zu pressende Element; und
Reduzieren des Unterdrucks im Arbeitsraum, Abheben der Pressplatte vom zu pressenden Element und Herausführen desselben aus dem Arbeitsraum.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Pressplatte durch Erzeugung von Unterdruck im Arbeitsraum gegen das zu pressende Element gepresst. Damit der entsprechende Unterdruck im Arbeitsraum erzeugt werden kann, ist eine Dichtung für den Arbeitsraum vorgesehen, die aufblasbar ist. Die Dichtung wird aufgeblasen und die Pressplatte wird in Richtung auf das zu pressende Element abgesenkt, bis die Dichtung mit einer Umgrenzung des Arbeitsraumes in Kontakt tritt und somit den Arbeitsraum zur Umgebung hin abdichtet. Im Arbeitsraum kann nunmehr Unterdruck erzeugt werden, so dass hierdurch die Pressplatte gegen das zu pressende Element gepresst wird. Damit auch im Randbereich der Pressplatte, in dem die aufgeblasene Dichtung vorgesehen ist, ein entsprechendes Absenken der Pressplatte möglich ist, wird gleichzeitig mit der Unterdruckerzeugung ein gesteuertes Reduzieren des Drucks in der aufgeblasenen Dichtung durchgeführt, so dass sich insgesamt eine gleichmäßige flächige isobare Anpressung der Pressplatte gegen das zu pressende Element ergibt. Es findet daher im mittleren Bereich der Pressplatte kein stärkeres Anpressen als im Randbereich derselben statt.
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Nach dem Kontakt der aufgeblasenen Dichtung mit der Umgrenzung ist es auch möglich, erst einen Teil des Drucks in der Dichtung zu reduzieren und die Pressplatte gezielt auf dem zu pressenden Element abzulegen, bevor die Unterdruckerzeugung durchgeführt wird. Im nächsten Schritt kann dann evakuiert werden.
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Vorzugsweise wird die aufblasbare Dichtung so weit aufgeblasen, dass sie mit der Umgrenzung in Kontakt tritt, bevor die Pressplatte beim Absenken gegen das zu pressende Element stößt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Pressplatte durch Unterdruckwirkung mit dem zu pressenden Element in Kontakt tritt und der eigentliche Pressvorgang durch Unterdruck durchgeführt wird. Das vorherige Absenken der Pressplatte bis in die Nähe des zu pressenden Elementes kann dabei auf herkömmliche Weise durchgeführt werden, beispielsweise pneumatisch, hydraulisch, elektromechanisch.
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Die Pressplatte wird daher vorzugsweise auf herkömmliche Weise, wie vorstehend angedeutet, so weit abgesenkt, bis die aufgeblasene Dichtung die Umgrenzung kontaktiert und den Arbeitsraum abdichtet. Danach wird der Arbeitsraum mit Unterdruck beaufschlagt, so dass sich die Pressplatte weiter absenken und gegen das zu pressende Element pressen kann. Nach Abschluss des Pressvorganges wird der Unterdruck im Arbeitsraum reduziert, so dass sich die Pressplatte entweder selbsttätig oder druck- oder kraftbetätigt wieder vom zu pressenden Element abheben kann.
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Der Druck in der aufblasbaren Dichtung wird vorzugsweise so reduziert, dass sich die Pressplatte in ihrem Randbereich genauso abwärts bewegt wie in ihrem mittleren Pressbereich. Die durch Unterdruck bewirkte Abwärtsbewegung der Pressplatte wird daher von einer Abwärtsbewegung der Pressplatte in deren Randbereich begleitet, die durch eine entsprechende Druckreduzierung in der aufgeblasenen Dichtung bewirkt wird. Die Unterdruckbeaufschlagung und die Druckreduzierung in der Dichtung werden dabei so aufeinander abgestimmt, dass sich eine gleichmäßige Abwärtsbewegung der Pressplatte im Wesentlichen über deren gesamte Fläche ergibt. Die Druckreduzierung in der aufgeblasenen Dichtung wird vorzugsweise so lange durchgeführt, bis die Pressplatte infolge ihres Kontaktes mit dem zu pressenden Element keine Abwärtsbewegung mehr ausführt. In diesem Zustand sichert die aufgeblasene Dichtung eine ausreichende Abdichtung des Arbeitsraumes, so dass eine entsprechende Unterdruckbeaufschlagung möglich ist.
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Vorzugsweise wird das zu pressende Element vor und/oder während des Pressvorganges erhitzt. Nach dem Pressvorgang kann eine Kühlung des gepressten Elementes stattfinden. Geeignete Heiz/Kühleinrichtungen hierfür sind bekannt. Auf diese Weise kann die zum Verbinden von verschiedenen Schichten bzw. Lagen eines zu pressenden Elementes erforderliche Wärme erzeugt und aufgebracht werden, beispielsweise über die als Heizeinrichtung ausgebildete Lagereinrichtung, die auch als Kühleinrichtung ausgebildet sein kann.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Eine derartige Vorrichtung umfasst eine mit einem Arbeitsraum versehene Presse, die eine ein zu pressendes Element lagernde Lagereinrichtung, eine Umgrenzung für den Arbeitsraum und eine Pressplatte aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Pressplatte eine umlaufende aufblasbare Dichtung, die mit der Umgrenzung in Kontakt bringbar ist und den Arbeitsraum gegenüber der Umgebung abdichten kann, und weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Aufblasen der Dichtung, eine Einrichtung zum gesteuerten Reduzieren des Drucks in der Dichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks im Arbeitsraum auf.
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Vorzugsweise ist die aufblasbare Dichtung in der Form eines Schlauches ausgebildet und zweckmäßigerweise innerhalb einer Ausnehmung in der Pressplatte angeordnet. Beim Aufblasen tritt der Schlauch aus der Ausnehmung heraus und beim Absenken der Pressplatte schließlich in Kontakt mit der Umgrenzung des Arbeitsraumes.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform besitzt die Vorrichtung eine Steuervorrichtung, die die Unterdruckerzeugung und die Aufblasvorrichtung für die Dichtung so steuert, dass sich die Pressplatte in ihrem Randbereich genauso abwärts bewegt wie in ihrem mittleren Pressbereich. Die Druckreduzierung in der aufgeblasenen Dichtung und die Unterdruckbeaufschlagung werden daher synchron durchgeführt, so dass sich eine gleichmäßige Abwärtsbewegung der Pressplatte über ihre gesamte Fläche ergibt. Die Dichtung stellt ferner sicher, dass sie ausreichend nachgiebig ist, um ebenfalls einen Ausgleich für die durch das Zusammenpressen des Elementes bedingte Abwärtsbewegung der Pressplatte zu ermöglichen.
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Die Lagereinrichtung für das zu pressende Element ist vorzugsweise als Heizplatte ausgebildet, kann aber auch als Kühlplatte ausgebildet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Pressplatte auf ihrer Unterseite mit einem Presspolster versehen. Eine geeignete Ausbildung eines derartigen Presspolsters zur Erzielung eines weichen Eingriffes mit dem zu pressenden Element ist dem Fachmann bekannt. Das Presspolster kann thermisch isolierend oder thermisch leitend ausgebildet sein.
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Eine derartige Vorrichtung, die beispielsweise als Laminator ausgebildet sein kann, hat den Vorteil, dass keine teure Andrückmembran verwendet werden muss. Da diese Membranen relativ anfällig sind, wie vorstehend angedeutet, ergeben sich längere Laufzeiten der Vorrichtung sowie eine Verringerung der Wartungsstillstände. Durch die Ausgasungen während des Prozesses wird die Standzeit der Vorrichtung nicht beeinflusst. Da die Kräfte nicht punktuell über Hydraulik/Pneumatikzylinder eingeleitet werden, wird ein annähernd isobares Pressverhalten erzielt. Ferner wird die für den Herstellungsprozess schädliche Kantenpressung verringert, da ein im Wesentlichen gleichmäßiger Absenkvorgang und Pressvorgang über die gesamte Fläche der Pressplatte erreicht wird. Die hergestellten Produkte besitzen daher eine bessere Qualität. Des Weiteren besitzt die Vorrichtung ein geringeres Gewicht als vergleichbare Hydraulikpressen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt durch den Arbeitsraum einer Vorrichtung zum Pressen von Photovoltaikmodulen bei abgehobener Pressplatte; und
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2 eine entsprechende Darstellung wie 1 mit abgesenkter Pressplatte.
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Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist eine Formpresse bzw. ein Laminator zum Pressen von Photovoltaikmodulen. In den Figuren ist lediglich ein schematischer Schnitt durch den Arbeitsraum der Vorrichtung dargestellt. Alle weiteren Teile, die im Wesentlichen keine Bedeutung für die Erfindung haben, sind weggelassen worden.
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In den Figuren ist nur der linke Teil des Arbeitsraumes dargestellt. Es versteht sich, dass sich der Arbeitsraum 5 in der Figur nach rechts erweitert und dort eine entsprechende Ausbildung (spiegelverkehrt) besitzt.
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Die Vorrichtung weist eine obere Pressplatte 1 auf, auf deren Unterseite ein Presspolster 2 angeordnet ist. Am Rand der Pressplatte 1 befindet sich eine um den Umfang der Pressplatte laufende Ausnehmung 8, in der eine aufblasbare Dichtung 6 in der Form eines Schlauches angeordnet ist. Über ein Zuführrohr 7 kann die Dichtung mit einem geeigneten Gas (Luft etc.) aufgeblasen oder im Druck reduziert werden.
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Die Pressplatte 1 bildet die obere Begrenzung eines Arbeitsraumes 5, in dem eine als Heizplatte ausgebildete Lagereinrichtung 4 angeordnet ist. Eine Umgrenzung 9 bildet den seitlichen Abschluss des Arbeitsraumes 5. 1 zeigt den Arbeitsraum 5 in einem Zustand, in dem ein zu pressender Photovoltaikmodul 3 in den Arbeitsraum 5 eingeführt und auf der als Heizplatte ausgebildeten Lagereinrichtung 4 gelagert worden ist. Die Pressplatte 1 befindet sich in einem entsprechenden Abstand von der Oberseite des Photovoltaikmoduls 3, und die aufblasbare Dichtung 6 befindet sich im nichtaufgeblasenen Zustand.
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Zur Durchführung des Pressprozesses wird nunmehr die Pressplatte 1 pneumatisch, hydraulisch oder elektromechanisch abgesenkt, und die aufblasbare Dichtung 6 wird durch Zuführung eines geeigneten Gases über das Rohr 7 aufgeblasen. Die Pressplatte 1 wird so weit abgesenkt, bis die aufgeblasene Dichtung 6 mit der Oberseite der Umgrenzung 9 in Kontakt tritt und den Arbeitsraum 5 nach außen hin abdichtet.
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Mittels einer geeigneten Vakuumpumpe wird nunmehr im Arbeitsraum 5 ein Unterdruck erzeugt, wodurch die Pressplatte 1 auf den Photovoltaikmodul 3 gepresst wird. Gleichzeitig wird der Druck in der aufgeblasenen Dichtung 6 auf gesteuerte Weise reduziert, so dass es zu einer flächigen isobaren Anpressung der Pressplatte 1 auf den Photovoltaikmodul 3 kommt. Durch entsprechendes Aufheizen der als Heizplatte dienenden Lagereinrichtung 4 wird diese mit Wärme beaufschlagt, so dass der gewünschte Press/Heizprozess durchgeführt werden kann. Nach Beendigung des Press/Heizprozesses wird der Unterdruck im Arbeitsraum 5 reduziert bzw. aufgehoben und die Pressplatte 1 nach oben angehoben. Nach entsprechender Abkühlung kann der fertige Photovoltaikmodul nunmehr aus der Vorrichtung entfernt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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