DE19712145C1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit wenigstens einer Außenschicht aus Glas und wenigstens einer Zwischenschicht aus einem thermoplastischen Polymer, bei dem die einzelnen Schichten aufeinandergelegt, das Schichtenpaket in einem Vakuumbehälter zur Entgasung der Zwischenräume zwischen den Schichten unter Unterdruck gesetzt und anschließend bei abgedichtetem Rand atmosphärischem Druck und weiter erhöhter Temperatur ausgesetzt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es ist bisher allgemein üblich, zur Herstellung von Verbundglas aus der Schichtenanordnung durch Zusammenwalzen oder durch eine Vakuumbehandlung unter weitgehender Entfernung der zwischen den Schichten eingeschlossenen Luft zunächst einen Vorverbund herzustellen, und diesen Vorverbund anschließend in einem Autoklaven einem hohen Überdruck von in der Regel 10 bis 14 bar auszusetzen. Diese sogenannten Autoklavverfahren sind aufwendig und zeitraubend.

Es sind auch bereits Verfahren zur Herstellung von Verbundglas bekannt, bei denen eine Autoklavbehandlung zum endgültigen Verkleben nicht erforderlich ist, sondern das endgültige Verkleben bei Atmosphärendruck erfolgt. Ein Verfahren dieser Art ist zum Beispiel aus der DE 30 44 717 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird auf die Schichtenanordnung am Rand ein Gummirahmen aufgesetzt, der mit einem durchgehenden und mit einer Saugleitung versehenen Absaugkanal versehen ist. Mit diesem Gummirahmen wird die Schichtenanordnung in einen evakuierbaren Behälter eingebracht, und die Saugleitung wird durch die Behälterwandung nach außen geführt. Sodann werden einerseits die Zwischenräume zwischen den einzelnen Schichten über die Saugleitung und den Gummirahmen, und andererseits der evakuierbare Behälter getrennt unter unterschiedlich hohen Unterdruck gesetzt derart, daß unter der Wirkung des Unterdrucks im Vakuumbehälter sich die Schichten voneinander trennen, während gleichzeitig durch den über den Gummirahmen übertragenen Unterdruck die Zwischenräume zwischen den Schichten entgast werden. Nach dem Entgasen der Zwischenräume zwischen den einzelnen schichten wird die Temperatur erhöht und der Druck im Vakuumbehälter auf Atmosphärendruck gebracht, während gleichzeitig der Druck im Gummirahmen auf einem Wert unterhalb des Atmosphärendrucks verbleibt.

Auch aus der DE 22 09 642 C3 ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbundglas bekannt, das keinen Druckautoklaven benötigt und das sich für einen kontinuierlichen Produktionsablauf eignet. Auch bei diesem bekannten Verfahren wird die Schichtenanordnung mit einem dichten Profilrahmen aus einem Elastomer umgeben, über den die Luft und das Gas zwischen den Schichten abgesaugt werden, während gleichzeitig das Schichtenpaket in einem Vakuumbehälter einem äußeren Unterdruck ausgesetzt wird. Hierbei wird gleichzeitig mit der Einwirkung der unterdrücke die Schichtenanordnung erwärmt und anschließend unter weiterem Erhitzen auf Atmosphärendruck gebracht und dabei verklebt.

Diese bekannten Verfahren setzen zwei getrennte Unterdrucksysteme voraus und benötigen einen das Schichtenpaket am Rand abdichtenden Rahmen nicht nur während der Evakuierungsphase, sondern auch während der anschließenden Verbindungsphase unter Atmosphärendruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren weiter zu vereinfachen, um es noch besser in einen kontinuierlichen Produktionsprozeß integrieren zu können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schichtenpaket zunächst bis in die Nähe der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Polymers erwärmt wird, daß die Entgasung der Zwischenräume zwischen den Schichten des Schichtenpakets unmittelbar durch den innerhalb des Vakuumbehälters herrschenden Unterdruck durch die nicht abgedeckten Ränder des Schichtenpakets erfolgt, und daß nach erfolgter Entgasung innerhalb des Vakuumbehälters unter Aufrechterhaltung des Vakuums durch auf den Rand des Scheibenpakets ausgeübten mechanischen Druck eine abdichtende Randverklebung des Schichtenpakets durchgeführt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also weder zusätzliche Dichtprofilrahmen benötigt, deren Form und Größe im übrigen von den jeweiligen Scheibenmodellen abhängig ist, noch zusätzliche Mittel zum separaten Absaugen über diese Dichtprofilrahmen. Die Erfindung macht vielmehr von der Erkenntnis Gebrauch, daß eine bessere Entlüftung und Entgasung der Zwischenräume zwischen den einzelnen Schichten erreicht wird, wenn die Schichtenanordnung ohne Klemm- oder Halteelemente am Rand allein dem Unterdruck in dem Vakuumbehälter ausgesetzt wird. Die als thermoplastische Zwischenschicht verwendete Folie ist nämlich mit einer Oberflächenstruktur versehen. Während der voraufgegangenen Erwärmung des Schichtenpakets bis in die Nähe der Erweichungstemperatur der thermoplastischen Zwischenschicht ist wegen der Oberflächenstruktur noch keine vollständige Verklebung der Schichten miteinander erfolgt, vielmehr ist die Kontaktfläche zwischen der strukturierten Folie und den anliegenden Schichten hinreichend durchlässig, um eine gute Entlüftung und Entgasung allein unter der Wirkung des äußeren Unterdrucks zu ermöglichen.

Da andererseits die Temperatur des Schichtenpakets zu diesem Zeitpunkt bereits hoch genug ist, um bei hinreichend hohem mechanischen Druck zu einer dichten Verklebung mit der Glasoberfläche zu führen, wird durch den anschließenden mechanischen Preßvorgang, der sich auf den unmittelbaren Randbereich der äußeren Scheiben beschränkt, am Rand eine gute Abdichtung erzielt. Der anschließend auf die so am Rand abgedichtete Schichtenanordnung einwirkende Atmosphärendruck bewirkt, daß die Schichten auf ihrer gesamten Flächenausdehnung zusammengepreßt werden. An diese Druckbehandlung durch den Atmosphärendruck schließt sich dann lediglich noch eine weitere Temperaturbehandlung bei Atmosphärendruck an, bei der das thermoplastische Polymer der Zwischenschicht weiter aufschmilzt, und bei der unter vollständiger Benetzung der Glasflächen die endgültige Transparenz der Verbundglasscheibe erzielt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Gesamtanlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Vakuumbehälter in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Darstellung.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt die Anlage für die Herstellung von Verbundglasscheiben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Vorwärmkanal 1, eine Vakuum-Verbindestation 2 und einen Nachheizkanal 4, aus dem die fertige Verbundglasscheibe entnommen wird.

Der Vorwärmkanal 1 dient dazu, das aus den miteinander zu verbindenden Schichten bestehende Schichtenpaket auf die für die Behandlung in der Vakuum-Verbindestation 2 erforderliche Temperatur zu erhitzen. Er besteht aus einem beheizten Kanal mit einem mit Tragfingern 12 versehenen Kettenförderer 11, mit dessen Hilfe das Schichtenpaket durch den Wärmekanal hindurchgefördert wird. Die Temperatur, die das Schichtenpaket bei Verlassen des Wärmekanals aufweist, ist von dem thermoplastischen Polymer abhängig, das als Zwischenschicht für die Verbundglasscheibe verwendet wird. Üblicherweise werden für die Zwischenschicht Folien aus Polyvinylbutyral verwendet, deren Verbindetemperatur im üblichen Autoklavprozeß bei etwa 140°C liegt. Solche Polyvinylbutyralfolien werden im Vorwärmkanal auf eine Temperatur von etwa 100 bis 120°C erwärmt. Die Folien sollen bei dieser Temperatur bereits so weit erweicht sein, daß infolge der Oberflächenstruktur der Folien eine teilweise Verklebung jedenfalls so weit erfolgt, daß die Schichten aneinander haften, so daß die Schichtenanordnung gegebenenfalls mit Hilfe von die obere Schicht ergreifenden Saugern von dem Kettenförderer abgehoben und transportiert werden kann.

Das auf diese Weise erwärmte Schichtenpaket wird sodann mit Hilfe einer nicht dargestellten Übergabevorrichtung in die Vakuum-Verbindestation 2 verbracht und dort in dem Vakuumbehälter 20 weiterbehandelt. Der Vakuumbehälter 20, dessen vollständiger Aufbau in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist, umfaßt einen Bodenteil 21 und einen Deckel 22, der das vakuumdichte Verschließen des Behälters ermöglicht. Innerhalb des Bodenteils 21 sind auf dem Boden Stützen 29 angeordnet, auf die die Schichtenanordnung abgelegt wird. Ferner ist auf dem Boden ein Rahmen 23 mit Durchbrüchen 47 angeordnet, dessen obere Auflagefläche der geometrischen Form und dem Umfang der Glasscheibe 6 entspricht, die über die thermoplastische Polyvinylfolie 8 mit der oberen Glasscheibe 7 des Schichtenpakets verbunden werden soll. Die Durchbrüche 47 in dem Rahmen 23 stellen sicher, daß innerhalb des Rahmens 23 derselbe Druck herrscht wie außerhalb des Rahmens 23 am Rand der Glasscheibe. Auf dem Tragrahmen 23 ist ein Schlauch 24 aus einem Elastomer angeordnet, der ebenfalls einen geschlossenen und dem Umfang der Glasscheiben entsprechenden Ring bildet. Der Schlauch 24 ist mit einem Rohr 25 verbunden, das die Seitenwand des Bodenteils 21 durchdringt und zu einem Dreiwegeventil 26 führt. Über dieses Dreiwegeventil 26 kann der Schlauch 24 entweder mit einer Druckluftleitung 27 oder mit einer Entlüftungsleitung 28 verbunden werden. Die Höhe der Stützen 29 ist so gewählt, daß bei drucklosem Schlauch 24 das Schichtenpaket nur auf diesen Stützen 29 aufliegt, so daß auf den Rand des Schichtenpakets keinerlei Druck ausgeübt wird.

Ebenso wie auf dem Bodenteil 21 ist auch an dem Deckel 22 des Vakuumbehälters 20 ein Rahmen 33 mit Durchbrüchen 48 angeordnet. Die untere Fläche dieses Rahmens 33 entspricht wiederum in ihrer geometrischen Form der Form und dem Umfang der oberen Glasscheibe 7 des Schichtenpakets. Auf der Stützfläche ist wiederum ein Schlauch 34 aus einem Elastomer angeordnet, der seinerseits über das Rohr 35 ebenfalls sowohl mit der Druckluftleitung 27 als auch mit einer Entlüftungsleitung verbunden werden kann.

Bei der hier dargestellten Vorrichtung sind auf beiden Seiten des Schichtenpakets pneumatische Druckmittel in Form von Druckschläuchen vorgesehen. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, statt dessen starre oder halbstarre Druckrahmen zu verwenden, die mit Hilfe mechanischer oder pneumatischer Mittel gegen den Rand des Schichtenpakets gepreßt werden. Ebenso ist es möglich, auf der einen Seite des Schichtenpakets einen gegebenenfalls mit einer elastisch nachgiebigen Auflage versehenen Formrahmen starr in der Vorrichtung anzuordnen, und nur auf der anderen Seite des Schichtenpakets eine Druckvorrichtung vorzusehen, beispielsweise einen auf einen Rahmen angeordneten Druckschlauch, durch den der Rand des Schichtenpakets gegen den starren Formrahmen gepreßt wird.

Der dargestellte und beschriebene Vakuumbehälter kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß die Rahmen 23 und 33 keine Durchbrüche aufweisen, so daß, sobald die Druckmittel in Tätigkeit treten und hierdurch eine gute Abdichtung gegenüber den Glasscheiben 6 und 7 erfolgt, vollständig geschlossene und voneinander getrennte Hohlräume entstehen, nämlich einerseits die beiden Hohlräume innerhalb der Rahmen 23 und 33, und andererseits der Hohlraum außerhalb der Rahmen 23 und 33. Wenn bei dieser Ausführung die Hohlräume innerhalb der Rahmen 23 und 33 mit separaten und in eine gemeinsame Leitung mündenden Druckleitungen versehen werden, ist es möglich, auf die Scheibenfläche und auf den Rand des Schichtenpakets unterschiedliche Drücke zur Einwirkung zu bringen. Das kann unter Umständen für die Verfahrensführung von Vorteil sein. Beispielsweise kann das Schichtenpaket in der Fläche bereits unter Überdruck gesetzt werden, während auf den Rand noch der Unterdruck einwirkt.

Der Vakuumbehälter 20 hat ein verhältnismäßig kleines Innenvolumen, so daß die Evakuierung des Vakuumbehälters schnell erfolgen kann. Zum Zweck einer schnellen Evakuierung ist er über die Öffnung 38, eine Leitung 39 und einen Absperrschieber 40 mit einem Unterdruckkessel 42 verbunden. Der Unterdruckkessel 42 hat ein wesentlich größeres Volumen als der Vakuumbehälter 20. Er wird mit Hilfe der Vakuumpumpe 43 evakuiert. Wenn über den Schieber 40 die Verbindung zum Vakuumbehälter 20 hergestellt wird, wird in diesem in extrem kurzer Zeit ein hohes Vakuum erzeugt.

Zur Fabrikationslinie, das heißt zur Gesamtanlage, gehört ferner der Nachheizkanal 4. Der Nachheizkanal 4 ist ebenso wie der Vorwärmkanal 1 mit einem Transportsystem versehen, im dargestellten Fall wiederum mit einem Kettenförderer 46 zum Transport der Verbundglasscheiben in horizontaler Lage. Selbstverständlich können der Nachheizkanal und das Transportsystem auch so ausgebildet sein, daß die Verbundglasscheiben in vertikaler Stellung durch den Nachheizkanal transportiert werden. Der Nachheizkanal ist ferner mit einem nicht dargestellten regelbaren elektrischen Heizsystem versehen, so daß die Verbundglasscheiben im Nachheizkanal einer gezielten Temperatur-Nachbehandlung unterworfen werden können.

Selbstverständlich umfaßt die Fabrikationslinie weiterhin geeignete Transportsysteme, mit denen die Schichtenpakete in den Vorwärmkanal 1, von diesem in den Vakuumbehälter 20, vom Vakuumbehälter 20 in den Nachheizkanal 4 und vom Ausgang des Nachheizkanals 4 zur nachfolgenden Behandlungsstation transportiert werden.

Mit dieser Anlage wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zur Herstellung einer gebogenen Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe wie folgt durchgeführt: Die beispielsweise drei Schichten der späteren Verbundglasscheibe werden zu einem Schichtenpaket aufeinandergelegt, nämlich eine 3 mm dicke gebogene Glasscheibe 6, eine 0,76 mm dicke Folie 8 aus Polyvinylbutyral und die zweite gebogene Glasscheibe 7 von 2 mm Dicke. Das so gebildete Schichtenpaket wird auf den Kettenförderer 11 des Vorwärmkanals 1 aufgelegt und durch den Vorwärmkanal transportiert. In diesem Vorwärmkanal wird das Schichtenpaket auf eine Temperatur von 115°C erhitzt.

Das so erwärmte Schichtenpaket wird dann auf die Stützen 29 des geöffneten Vakuumbehälters 20 gelegt. Sodann wird der Vakuumbehälter 20 durch Auflegen des Deckels 22 geschlossen. In der geschlossenen Anordnung liegt der Schlauch 34 oberhalb des Randes der oberen Glasscheibe 7 des Schichtenpakets. Die beiden Schläuche 24 und 34 sind zunächst drucklos, so daß die beiden Glasscheiben 6 und 7 von den Schläuchen 24 und 34 nicht berührt werden.

Sobald der Vakuumbehälter 20 dicht verschlossen ist, wird durch Betätigen des Schiebers 40 der Vakuumbehälter mit dem evakuierten Unterdruckkessel 42 verbunden. Dadurch wird innerhalb von wenigen Sekunden im Vakuumbehälter 20 ein Unterdruck von weniger als 40 mbar erzeugt. Bei diesem Unterdruck werden die eingeschlossene Luft, die eingeschlossenen Gase und die flüchtigen Bestandteile aus der thermoplastischen Folie in kurzer Zeit über den Rand des Schichtenpakets abgesaugt.

Nach etwa 20 Sekunden nach Erreichen des vollen Vakuums werden die beiden Schläuche 24 und 34 durch Betätigen der zugehörigen Dreiwegeventile 26 mit Druckluft von etwa 4 bar gefüllt. Dadurch wird der Rand des Schichtenpakets auf seinem gesamten Umfang gleichmäßig so stark zusammengepreßt, daß eine dichte Verklebung des Schichtenpakets am Rand erfolgt. Der Druck in den Schläuchen 24, 34 wird etwa 5 bis 10 s lang aufrechterhalten. Danach wird durch Betätigen des Schiebers 40 die Leitung zum Unterdruckkessel 42 unterbrochen und die Belüftungsöffnung 41 des Vakuumbehälters 20 mit der Atmosphäre verbunden, so daß infolge der Durchbrüche 47, 48 in den Rahmen 23, 33 der Atmosphärendruck auf der gesamten Oberfläche des Schichtenpakets zur Einwirkung kommt. Der Deckel 22 wird sodann von dem Vakuumbehälter entfernt. Bei abgedichtetem Rand wirkt nun der Atmosphärendruck auf beiden Flächen der Verbundglasscheibe.

Die so unter Atmosphärendruck stehende Verbundglasscheibe wird aus dem Vakuumbehälter herausgenommen und auf das Transportsystem des Nachheizkanals 4 aufgelegt. In diesem Nachheizkanal wird sie etwa 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 135°C gehalten. Bei dieser Temperatur schmilzt das thermoplastische Polyvinylbutyral so weit auf, daß es sich unter dem Atmosphärendruck vollständig mit den Glasscheiben verbindet. Die auf diese Weise klar durchsichtig gewordene Verbundglasscheibe wird am Ende des Nachheizkanals 4 von dem Transportsystem 46 entnommen.

Eine so hergestellte Verbundglasscheibe wurde den üblichen Tests unterworfen. Alle Anforderungen der Tests wurden voll erfüllt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe mit wenigstens einer Außenschicht aus Glas und wenigstens einer Zwischenschicht aus einem thermoplastischen Polymer, bei dem die einzelnen Schichten aufeinandergelegt, das Schichtenpaket in einem Vakuumbehälter zur Entgasung der Zwischenräume zwischen den Schichten unter Unterdruck gesetzt und anschließend bei abgedichtetem Rand atmosphärischem Druck und erhöhter Temperatur ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtenpaket zunächst bis in die Nähe der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Polymers erwärmt wird, daß die Entgasung der Zwischenräume zwischen den Schichten des Schichtenpakets unmittelbar durch den innerhalb des Vakuumbehälters herrschenden Unterdruck durch die nicht abgedeckten Ränder des Schichtenpakets erfolgt, und daß nach erfolgter Entgasung innerhalb des Vakuumbehälters durch auf den Rand des Schichtenpakets ausgeübten mechanischen Druck eine abdichtende Randverklebung des Schichtenpakets durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuumbehälter mit verhältnismäßig kleinem Innenvolumen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuierung des Vakuumbehälters durch Verbindung des Vakuumbehälters mit einem unter hohem Unterdruck stehenden Behälter mit im Vergleich zum Innenvolumen des Vakuumbehälters großem Innenvolumen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtenpaket in dem Vakuumbehälter während der Entgasung in horizontaler Anordnung gelagert ist, wobei die obere Glasscheibe frei auf den unteren Schichten aufliegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtenpaket nach der Belüftung des Vakuumbehälters dem Vakuumbehälter entnommen und in einem Nachheizkanal einer weiteren Wärmebehandlung etwa bei der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers unterzogen wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Vorwärmkanal (1), einem Nachheizkanal (4) und einem Vakuumbehälter (20) mit einem ein Schichtenpaket (6, 7, 8) aufnehmenden Bodenteil (21) und einem Deckel (22), dadurch gekennzeichnet, daß im Bodenteil (21) ein der Kontur und der Form der unteren Glasscheibe (6) entsprechender Rahmen (23), und am Deckel (22) ein ebenfalls der Kontur und der Form der oberen Glasscheibe (8) entsprechender Rahmen (33) angeordnet ist, und daß mit dem Rahmen (23) und/oder mit dem Rahmen (33) Druckmittel verbunden sind, durch die nach Evakuierung des Vakuumbehälters (20) ein mechanischer Druck auf den Rand des Schichtenpakets aufgebracht werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Rahmen (23) und/oder mit dem Rahmen (33) verbundenen Druckmittel aus mit einer Druckluftleitung (27) verbindbaren Druckschläuchen (24, 34) aus einem Elastomer bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter (20) mit einem Unterdruckkessel (42) mit einem im Vergleich zum Innenvolumen des Vakuumbehälters 20 großen Volumen verbindbar ist.