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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laminationsvorrichtung zum Verpressen von Laminiergut, welche eine Presskammer und ein Transportband zum Ein- und Ausfördern des Laminierguts aufweist. Als Laminiergut kommen beispielsweise Plattenstapel bzw. Materialschichtungen in Frage, die als Ausgangsmaterial für Verbundglasscheiben, Solarmodule, Photovoltaikelemente sowie allgemein Bauteile dienen, die unter Vakuum und ggf. Wärmeeinwirkung laminiert werden. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Verpressen von Laminiergut.
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Stand der Technik
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Laminationsvorrichtungen (Laminatoren), wie sie beispielsweise aus der
DE 10 2009 002 023 B4 bekannt sind, bestehen in der Regel aus einer Press- bzw. Laminationskammer und einer diese in zwei unabhängig voneinander evakuierbare Kammerteile unterteilenden Anpressmembrane, die das Laminiergut nach erfolgter Evakuierung des unteren Kammerteils und eventueller Temperierung des Laminerguts mittels Belüften des oberen Kammerteils gegen die Kammerwand verpresst. Dabei besteht die Membrane aufgrund geforderter Eigenschaften, wie Temperaturbeständigkeit, vorzugsweise aus Silikon.
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Die Membrane selber verschleißt aufgrund chemischer und physikalischer Beanspruchungen regelmäßig und ist daher wesentlich für die Höhe der Betriebskosten eines Laminators verantwortlich. Außerdem wird die Membrane in bestimmten Membranspannsystemen gehalten und muss regelmäßig manuell oder automatisiert nachgespannt werden. Dazu wird der Laminator zeitweise außer Betrieb gesetzt.
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Darstellung der Erfindung
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Laminationsvorrichtung zum Verpressen von Laminiergut bereit, umfassend eine luftdicht verschließbare Presskammer und eine darin vorgesehene Auflage für das zu verpressende Laminiergut, wobei über der Auflage ein vakuumdichtes Releasesheet vorgesehen ist. Kennzeichnend ist dabei, dass die Laminationsvorrichtung einen Rahmen umfasst, mit welchem das Releasesheet und die Auflage so aneinander gebracht werden können, dass das zwischen Releasesheet und Auflage liegende Laminiergut gegenüber der umgebenden Presskammer vakuumdicht eingebettet wird. Hierbei ist es berücksichtigt, dass die Auflage einerseits in der Kammer ortsfest angeordnet sein kann, in anderen Worten wird mit dem Rahmen das Releasesheet an die (ortsfeste) Auflage gebracht und die vakuumdichte Einbettung des Laminierguts bewirkt, und dass die Auflage andererseits vertikal verfahrbar ist, so dass das Releasesheet mithilfe der Auflage an den (beweglichen oder ortsfesten) Rahmen gebracht wird und dadurch die vakuumdichte Einbettung des Laminierguts erfolgt.
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Das Releasesheet kann dabei wie gewohnt Laminationsreste, wie zum Beispiel Folienreste, die während des Verpressens aus dem Bauteilestapel heraus gedrückt werden, vom Laminiergut aufnehmen und schützt so die Presskammer, insbesondere die Kammerwände, vor Verunreinigung. Gleichzeitig kommt ihm aber die Funktion des Anpressens zu, wofür es von seinem Material her geeignet ist. Hierzu besteht das Releasesheet zweckmäßig aus einem Glasfaser- oder Kevlargewebe, das sehr stabil ist und die beim Laminieren/Verpressen auftretenden Kräfte aufnehmen kann. Das Releasesheet kann zudem mit beispielsweise ETFE oder PTFE beschichtet sein, um so Antihafteigenschaften zu erhalten.
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Die Presskammer ist evakuierbar bzw. belüftbar, die Kammer kann also einerseits zur Ausgasung des Laminierguts evakuiert werden und das Laminiergut andererseits durch gezielte, positive Druckbeaufschlagung zwischen Releasesheet und Auflage verpresst werden, wobei „positiver Druck” hier in Anbetracht deszwischen Releasesheet und Auflage herrschenden Unterdrucks zu verstehen ist.
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Die Erfindung nutzt somit das vakuumdichte Releasesheet als Membrane, wobei ein in der Kammer vorgesehener beweglicher Rahmen zu einem bestimmten Zeitpunkt im Laminationsverfahren das vakuumdichte Releasesheet zur bzw. an die Auflage bringt und so das zwischen Releasesheet und Auflage eingelegte Laminiergut gegenüber der umgebenden Presskammer vakuumdicht abschließt. Dabei ist besonders von Vorteil, dass keine Membran vorgesehen bzw. benötigt wird und dementsprechend auch nicht (nach)gespannt werden muss, wodurch Einsparungen bis zu 50.000 Euro und mehr pro Jahr möglich sind.
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In einer Ausführungsform ist das Releasesheet zwischen dem Rahmen und der Auflage angeordnet, so dass das Releasesheet vom Rahmen vakuumdicht an die Auflage gedrückt werden kann. Diese Ausführungsform ist besonders einfach realisierbar, da keine mechanische Verbindung von Rahmen und Releasesheet vorgesehen werden muss.
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Der Rahmen ist vorzugsweise in Bezug auf die Auflage und das Releasesheet beweglich, insbesondere vertikal verstellbar. Auf diese Weise wird eine einfache Methode bereitgestellt, durch die das Releasesheet an die Auflage gedrückt wird, wobei die Verstellbarkeit auch eine Steuerung der Andruckstellen und eine Dosierung des Anpressdrucks erlaubt. Verstellung und damit Justierung des Rahmens kann bevorzugt mithilfe pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer bzw. magnetischer Stellmittel erfolgen. Andererseits ist es wie oben erwähnt für gewisse Anwendungen denkbar, alternativ die Auflage beweglich, d. h. insbesondere vertikal verfahrbar zu gestalten, so dass die Auflage nach oben gefahren werden kann und das Releasesheet gegen den Rahmen drückt.
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Alternativ kann der Rahmen durch einen aufblasbaren Schlauch gebildet werden, welcher bei Aufblasen das Releasesheet vakuumdicht an die Auflage drückt. Diese Ausführung ist besonders kostengünstig realisierbar und kann sich zudem durch geeignete Formgebung des Schlauchs unterschiedlichsten räumlichen Anforderungen in der Presskammer anpassen.
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Das Releasesheet ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als durch die Presskammer geführtes, umlaufendes Endlosband ausgestaltet. Dadurch kann es beispielsweise außerhalb der Presskammer von Laminationsresten gereinigt werden. Es kann aber auch fest in der Presskammer eingehängt sein, was eine erheblich kostengünstigere Lösung ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Laminatoren verschleißt das Releasesheet nämlich wesentlich langsamer und muss daher viel weniger oft getauscht werden als die Anpressmembran.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist aber das Releasesheet bevorzugt im Rahmen eingebaut. Das bedeutet, dass das Releasesheet derartig mit dem Rahmen verbunden ist, dass Rahmen und Releasesheet für die Ausbildung der vakuumdichten Einbettung des Laminierguts als eine vakuumdichte Einheit anzusehen sind, die an die Auflage angepresst wird und gegenüber der Presskammer abdichten kann.
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Bevorzugt unterteilt dabei das Releasesheet die Presskammer in einen ersten und einen zweiten Kammerteil, die voneinander unabhängig evakuier- bzw. belüftbar sind.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst die Auflage ein zweites, vakuumdichtes Releasesheet, das die Presskammer weiter in einen dritten Kammerteil unterteilt, der unabhängig von den beiden anderen evakuier- bzw. belüftbar ist. So kann das Laminiergut zwischen zwei Releasesheets eingelegt und durch geeignete Evakuierung bzw. Belüftung der entsprechenden Kammerteile in der Presskammer an eine beliebige Position gehoben bzw. abgesenkt werden.
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Der Rahmen weist bevorzugt eine elastische Einlage auf. Dies dient dem besseren Verpressen des/der Releasesheet(s), wobei die Einlage zum Beispiel eine elastische Dichtlinie sein oder ein spezielles Profil aufweisen kann.
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Schließlicht ist denkbar, dass der Rahmen in Richtung des Kontakts mit dem Releasesheet mit durchgehenden Öffnungen versehen ist. Dadurch kann beim Druckbeaufschlagen der (einzigen) Kammer bzw. des oberen Kammerteils der Luftdruck direkt auf das Releasesheet einwirken und es gegen die Auflage pressen.
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Die oben beschriebene Laminationsvorrichtung der Erfindung kann sowohl so gestaltet sein, dass der Rahmen sich oberhalb des Releasesheets und dieses oberhalb der Auflage (beispielsweise eines umlaufenden Transportbands) befindet und die Verpressung „nach unten” gegen die Auflage erfolgt, als auch für ein invertiertes Verpressen ausgestaltet sein, das heißt der Rahmen ist unterhalb der Ebene des Laminierguts angeordnet und die Verpressung findet durch Andrücken des Releasesheets gegen eine oben in der Presskammer angeordnete Auflage statt.
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Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Verpressen von Laminiergut bereit, umfassend die folgenden Schritte: Einfordern bzw. Einlegen des Laminierguts zwischen eine Auflage und ein darüber angeordnetes Releasesheet einer Laminationsvorrichtung gemäß der obigen Ausführungen; Schließen der Laminationsvorrichtung; Evakuieren der Presskammer und des Laminierguts; Bewegen des Rahmens und Andrücken des Releasesheets mithilfe des Rahmens an die Auflage, um so das Laminiergut gegenüber der umgebenden Presskammer vakuumdicht einzubetten; Belüften der Presskammer; Bewegen des Rahmens zum Ablösen des Releasesheets und Belüften des Laminierguts; Öffnen der Kammer und Ausfördern bzw. Entnehmen des Laminierguts.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht einer Laminationsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit Releasesheet und darüber befindlichem, getrennt davon ausgebildetem Rahmen;
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2 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht einer Laminationsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Releasesheet im Rahmen eingebaut ist; und
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3 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht einer Laminationsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher im Rahmen durchgehende Öffnungen vorgesehen sind.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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In 1 ist eine schematische seitliche Schnittansicht einer Laminationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während der beiden Stadien der Evakuierung (links) und des Verpressens (rechts) gezeigt.
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Die Laminationsvorrichtung umfasst eine Presskammer 10, welche eine obere Kammerwand 11 und eine untere Kammerwand 12 aufweist. In der Presskammer 10 ist weiter eine Auflage 20 angeordnet, über die ein als Endlosband ausgestaltetes Transportband 21 geführt wird. Insbesondere in der Auflage 20, aber auch in einer oder beiden Kammerwänden, ist eine hier nicht gezeigte Heizvorrichtung vorgesehen, mit welcher der für die Vernetzung des Laminierguts notwendige Wärmeeintrag bereitgestellt wird. Dabei können die Heizvorrichtungen bspw. zur Erwärmung auf Vernetzungstemperatur (bspw. 150° Celsius) oder aber zum Erreichen einer Vorwärm-/Abkühltemperatur (z. B. 90° Celsius) ausgelegt sein.
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Auf dem Transportband wird das zu verpressende Laminiergut in die Presskammer eingefördert und nach dem Laminationsvorgang wieder aus der Kammer ausgefördert. Über der Auflage und dem zu verpressenden Laminiergut 100 befindet sich ein ebenfalls als Endlosband ausgestaltetes Releasesheet 22, das über Rollen 23 umlaufend bewegt wird.
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Die Kammerwände
11,
12 der Presskammer können durch geeignete Stellvorrichtungen zum Ein- bzw. Ausfördern des Laminierguts geöffnet werden und zum Verpressen luftdicht verschlossen werden. Hat das Releasesheet
22 eine geringere Breite als die Presskammer so stellt die Laminationsvorrichtung ein Ein-Kammer-System dar. Ist hingegen die Breite des Releasesheets
22 so gewählt, dass es die Breite der Presskammer überspannt (und entsprechende Dichtungsmaßnahmen zur Abdichtung des Releasesheets an den Kammerwänden vorgesehen sind, z. B. der Dichtrahmen aus der eingangs genannten
DE 10 2009 002 023 B4 ), dann unterteilt das Releasesheet die Presskammer
10 in einen oberen Kammerteil
10a und einen unteren Kammerteil
10b, welche durch hier nicht gezeigte Ventile und Pumpen unabhängig voneinander evakuiert bzw. belüftet (mit Druck beaufschlagt) werden können.
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In der Kammer ist weiter ein Rahmen 30 vorgesehen, welcher über Stellvorrichtungen 35 vertikal verstellbar aufgehängt ist. Der Rahmen kann dabei den Abmessungen der Auflage 20 entsprechen, und kann weiter entsprechend der Anzahl und der Geometrie des zu verpressenden Laminierguts weitere Unterteilungen bzw. Streben aufweisen. Im auf die Auflage 20 abgesenkten Zustand drückt der Rahmen 30 das Releasesheet 22 auf die Auflage 20/das Transportband 21, sodass das dazwischenliegende Laminiergut vakuumdicht eingebettet wird.
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Um nun die zu verpressenden Zwischenprodukte, bspw. Glasscheiben für die Verbundglasherstellung, oder Platten/Komponenten für Solarmodule herzustellen, wird – wie auf der linken Seite der 1 dargestellt – das Laminiergut 100 mithilfe des Transportbands 21 in den geöffneten Laminator 10 eingefördert, worauf der Laminator 10 durch Abdichten der oberen Kammerwand 11 mit der unteren Kammerwand 12 geschlossen wird (Schritte 1 und 2). Nun wird die Presskammer 10 evakuiert, sodass insbesondere Gaseinschlüsse im Laminiergut 100 entfernt werden (Schritt 3). Hierbei kann gleichzeitig die Auflage 20 bzw. können die Kammerwände beheizt werden.
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Zur rechten Seite der 1 übergehend wird im Schritt 4 nun der Rahmen 30 mithilfe der Stellvorrichtungen 35, bspw. Hubzylinder, nach unten verstellt, sodass der Rahmen 30 auf dem Releasesheet 22 zu liegen kommt und dieses gegen die Auflage 20 und das Transportband 21 drückt. Auf diese Weise wird das bereits entgaste Laminiergut vakuumdicht vom Rest der Presskammer 10 abgedichtet. Zur Verbesserung der Dichtwirkung kann der Rahmen 30 dabei elastische Einlagen an seiner zur Auflage 20 gewandten Seite aufweisen oder an der genannten Seite eine geeignete Dichtprofilierung aufweisen.
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Nun wird im Schritt 5 der obere Kammerteil 10a, welcher sich in dieser Ausführungsform oberhalb des Releasesheets 22 befindet, belüftet, d. h. mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt, wodurch das Releasesheet 22 das entgaste Laminiergut 100 gegen die Auflage 20/das Transportband 21 presst und somit die mechanische Laminationswirkung bereitstellt. Das zuvor erwähnte Erwärmen der Auflage 20 durch geeignete Heizvorrichtungen sorgt hingegen für die chemische Vernetzung.
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Nach der notwendigen Vernetzungszeit wird im Schritt 6 die Vakuumkammer 10, d. h. insbesondere die Kammerteile 10a und 10b wieder auf Atmosphärendruck belüftet, und im Schritt 7 der Rahmen mithilfe der Stellvorrichtungen 35 angehoben, wodurch auch das Laminiergut belüftet wird. Im 8. und letzten Schritt wird schließlich die Presskammer 10 geöffnet und das Laminiergut über das Transportband 21 ausgefördert.
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2 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der zum einen nur eine Presskammer 10 vorgesehen ist und zum anderen das Releasesheet 22 im Rahmen 30 eingebaut ist. Hierbei besteht der Rahmen 30 beispielsweise aus zwei Hälften, zwischen die der Rand des Releasesheets 22 gelegt wird und die dann beispielsweise permanent oder lösbar zusammengeklemmt werden, zum Beispiel durch Verschrauben. Es sind aber auch andere Arten der Befestigung des Releasesheets 22 am Rahmen 30 denkbar, insbesondere sind mit dem Begriff „eingebaut” auch solche Befestigungsarten gemeint, bei denen das Releasesheet von außen am Rahmen 30 fixiert wird. Vorteilhaft ist bei dieser Lösung, dass es nicht zu unbemerkten Dichtungsfehlern kommen kann wie bei nicht miteinander verbundenen Releasesheet und Rahmen.
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In 3 schließlich ist gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung der Rahmen 30 in Richtung des Kontakts mit dem Releasesheet mit durchgehenden Öffnungen 33 versehen. Diese erlauben es beim Belüften der Presskammer 10, dass der Druck direkt an das Releasesheet 22 gelangt, und zwar an jene Stellen, an denen das Releasesheet an die Auflage 20 gepresst wird. Zusätzlich zum mechanischen Druck des Rahmens 30 verstärkt also noch der Luftdruck (Überdruck) in der Kammer 10 die Abdichtung. Wird nun der Rahmen 30 hochgefahren, also der mechanische Anpressdruck weggenommen, so verbleibt zunächst noch der durch die Belüftung der Kammer 10 vorhandene Luftdruck (Überdruck) als Schließdruck, der das Releasesheet an die Auflage presst (der Raum zwischen Releasesheet und Auflage ist weiterhin evakuiert). Insgesamt lässt sich also das Vakuum, in welchem das Laminiergut eingebettet ist, verbessern und gezielter steuern, was sich wiederum positiv auf die Verpressung und somit das gesamte Laminationsergebnis auswirkt.
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Die neue Erfindung nutzt also, bezogen auf die dargestellten Ausführungsformen, das mitgeführte, (obere) vakuumdichte Releasesheet als Membrane, wobei ein in der Kammer integrierter, beweglicher Rahmen zu einem bestimmten Zeitpunkt im Prozess (Schritt 4) das vakuumdichte Releasesheet mit dem unteren, vakuumdichten Transportband verpresst und so das dazwischen eingelegte Laminiergut vakuumdicht abdichtet. Jetzt kann die Kammer belüftet werden und das Laminiergut wird mittels einstellbaren Luftdrucks verpresst. Nach erfolgter Verpressung wird der Rahmen in die Ausgangsstellung bewegt und somit der Raum zwischen oberem Releasesheet und unterem Transportband belüftet. Die geschlossene Vakuumkammer kann abschließend geöffnet und das Laminiergut heraustransportiert werden.
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Wesentlich ist, dass keine Membran-Einspannung erfolgt und keine Membrane benötigt wird. Hierdurch sind Einsparungen bis zu 50.000 Euro und mehr pro Jahr möglich. Da die Sheets herausgefordert werden, können diese auch mittels einer integrierten Reinigungsstation gereinigt werden oder einfacher hinsichtlich eventueller Beschädigungen begutachtet werden.
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In nicht automatisierten Laminatoren kann das Releasesheet im Laminator auch nur fest eingehängt oder einfach nur aufgelegt werden, welches dann durch den Rahmen mit der Auflage vakuumdicht verpresst wird, wobei der beispielhaft geschilderte Laminierprozess in gleicher Weise stattfindet.
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In allen Ausführungsformern ist es denkbar, eine elastische Dichtung an der Auflageseite des Rahmens vorzusehen, um die Dichtungswirkung zu verbessern.
