DE3305806C2 - Verfahren zum Verformen eines Laminats - Google Patents
Verfahren zum Verformen eines LaminatsInfo
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Abstract
Leichtgewichtige, durchsichtige Scheiben für Flugzeuge werden in der gewünschten Form hergestellt durch Übereinanderlegen einer Vielzahl von flachen, größeren Kunststoffplatten in der gewünschten Reihenfolge und Ausbilden eines flachen Plattenpaketes (36). Teile der Außenkanten des flachen Plattenpaketes (36) werden gestützt von einem aufnehmenden Tragring (30), dessen Stützfläche gewölbt ist. Das Plattenpaket (36) wird zunächst unterhalb der Verformungstemperatur der Kunststoffe vorgespannt, so daß seine Außenkanten die gewölbte Form der stützenden Oberfläche des aufnehmenden Tragringes (30) annehmen. Das Plattenpaket (36) wird dann in einem Autoklaven (22) gleichmäßig einem erhöhten Druck zum Vermeiden des Ausgasens und einer Temperatur oberhalb der Verformungstemperatur der Kunststoffe ausgesetzt, bei Beibehaltung der Übereinstimmung der Form der Außenkanten des Plattenpaketes (36) mit der Form der Oberfläche des aufnehmenden Tragringes (30). Eine Druckform (32), deren Umfang kleiner ist als der des aufnehmenden Tragringes (30), wird zum Eingriff mit dem Mittelteil des vorgeformten bzw. vorgespannten Plattenpaketes (36) gebracht, um die gewünschte endgültige Form aufzudrücken, beispielsweise eine komplex zusammengesetzte Konfiguration. Abschließend werden die Kanten des erhaltenen Laminats besäumt, so daß ein Laminat der gewünschten Form aus dem Mittelteil des Plattenpakets (36) erhalten wird.
Description
2. Verfahrtn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Latrinierep vor dem Erwärmen ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch ', dadurch gekennzeichnet,
daß das Laminieren während des Erwärmens ausgeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen und Anpressen
der Druckform an das Plattenpaket in einem geschlossenen Autoklaven ausgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff der Druckform zum Voi ·
spannen des Plattenpaketes vor dem Erwärmen unter erhöhtem Druck in dem Autoklaven aufgehoben
wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannen in einer
Kammer ausgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kammer für das Erwärmen und
Anpressen der Druckform ein Autoklav verwendet wird.
8. Verwendung der nach dem Verfahren der An-Sprüche 1 bis 7 hergestellten Laminate als Scheiben
für Flugzeugfenster.
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Die Erfindung betrifft ein VerfahFen zum Verformen eines Laminates gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
Leichtgewichtige Flugzeugfenster wurden hergestellt durch Laminieren einer Vielzahl von dünnen Kunststoffolien.
Üblicherweise wird eine Scheibe hergestellt aus einer gewünschten Anzahl relativ fester Kunststoffplatten
der erforderlichen Krümmung, zwischen die relativ weichen Kunststoffzwischenschichten Eingebracht
werden. Wegen der erforderlichen hohen optischen Qualität d. n. der hohen Transparenz oder Durchsicht,
und wegen der relativ hohen Empfindlichkeit der Kunststoffplatten
gegenüber Beschädigungen wurden spezielle Verfahren zum Laminieren entwickelt
Bei einem solchen Herstellungsverfahren wird die gewünschte Zahl fester Platten, beispielsweise zwei oder
vier, aus 13 m - 13 m großen Kunststoffplaßen ausgeschnitten, wobei die GröSe geringfügig größer dls die
gewünschte Endgröße des Laminats gewählt wird. Jede der einzelnen Platten wird dann mittels einer Formplatte
vorgeformt Danach wird jede der Einzelplatten zwischen Glasdruckplatten einer erhöhten Temperatur und
Druck ausgesetzt Eine entsprechende Anzahl relativ weicher Kunststoffzwischenschichtfolien, beispielsweise
Polyurethanfolien und/oder weichgemachte Polyvinyl-butyralfolien,
werden dann auf die entsprechende Größe geschnitten und vorgedehnt auf den Umfang der
vorgeformten Platten. Die Platten und Zwischenschichten werden dann in der gewünschten Reihenfolge aufeinandergelegt
und das Paket zwischen einem Paar vor. Glaspreßplatten, deren Oberflächen mit einem Trennmittel
ausgerüstet sind, angeordnet Das gesamte System wird dann in einen Autoklaven eingebracht in dem
das Laminieren und die endgültige Formgebung erfolgt Nach dem Abkühlen, Entnehmen aus dem Autoklaven
und Abnehmen von uen Preßplatten wird durch Besäumen die endgültige Form der Scheibe hergestellt
Obwohl diese Arbeitsweise für relativ einfache Formen
von Flugzeugscheiben angewendet werden kann, weist das Verfahren zahlreiche Nachteile auf. Beispielsweise
muß jede Platte und Zwischenschichtfolie einzeln auf die Zwischengröße geschnitten und dann jeweils
einzeln zwischen Glaspreßplatten vorgeformt werden. Diese Schritte sind zeit- und arbeitsaufwendig. Außerdem
kann es Schwierigkeiten bereiten, jede der Einzelplatten mit ausreichender Übereinstimmung vorzuformen,
um Dickenunterschiede und Ungleichmäßigkeiten in den Zwischenschichtfolier. zu vt/meiden. Die Zwischenschichtfolien
müssen beim Laminieren auf Temperaturen erwärmt werden, bei denen sie zu fließen beginnen,
um fehlenden Übereinstimmung der Form benachbarter Platten innerhalb des Paketes dadurch auszugleichen.
Außerdem ist die endgültige Kontur des Laminats, das aus vorgeformten Teilen erhalten wird, begrenzt
durch die Kontur der formgebenden Preßplatten, die zum Erzeugen der Form verwendet werden. Diese
Nachteile verursachen keine Probleme, wenn es sich um relativ einfache Formen der Scheiben handelt sie verursachen
jedoch große Schwierigkeiten, wenn es sich um kompliziert geformte Scheiben handelt. Optisch glatte,
komplex geformte Glaspreßplatten sind außerordentlich schwer herzustellen.
Es besteht deshalb ein großes Bedürfnis nach verbesserten Verfahren zur Herstellung von gekrümmten Laminaten,
insbesondere von solchen mit komplizierten Formen.
Bei einem bekannten Verfahien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (JP-PS 56-1 33 122) wird ein mehrschichtiges
Laminat von einem Tragring getragen, dann laminiert und danach durch eine Druckform in eine gewünschte
Gestalt verformt.
In US-PS 36 07 188 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen halbkugligör Glasplatten beschrieben. Die Vorrichtung weist einen Tragring zum
Stützen der flachen Glasplatten auf. Ein Stempel, der
33 UD ÖUO
3 4
kleiner ist als der Tragring kann von oben auf die Glas- Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteran-
platte einwirken und diese zur Halbkugel auf eine auf- Sprüchen beschrieben.
nehmende Oberfläche unterhalb des stützenden Ringes Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher
drücken. erläutert Es zeigt
von laminierten Fensterscheiben beschrieben. Die Be- als formgebendes Teil. Schematisch ist auch die Außen-
standteile des Fensters werden innerhalb einer porösen linie der Druckform angegeben, die mit dem aufneh-
Κϊί letztere wird in einen evakuierbaren Container einge- io des aufnehmenden Tragringes deutlich zu machen.
t§ bracht Dann Aird der Druck im Sack und im Container F i g. 2 zeigt die Anordnung der Druckform und des
ff niedriger ist als der im Sack. Dann werden Temperatur während des Aufheizens und der Einwirkung von er-
f| und Druck innerhalb des Containers erhöht, während höhtem atmosphärischen Druck.
if der Unterdruck in dem Sack erhalten wird, um die Kan- is F i g. 3 ist die Sicht gemäß F i g. 2 in einem späteren
0 ten des Paketes zu versiegeln. Anschließend wird der Stadium, nachdem das Erwärmen und^Aufbringen von
%\ Unterdruck innerhalb des Sackes auf einen Druck ober- atmosphärischem Druck und mechanischem Druck be-
'-I nenten zu einem Laminat zu verbinden. pels die endgültige Form auf das Laminat übertragen
ψ. Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren 20 wird.
fi zum Herstellen von durchsichtigen Kunststofflaminaten F i g. 4 ist die Sicht gemäß F i g. 3, zeigt jedoch ein
ili maß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1. abgezogen wurde.
;£ len von Laminaten einer erwünschten Form, insbeson- tes.
J| dere mit zusammengesetzten komplexen Konturen. Da- Die Materialien und die Dicke der Platten und der
S-. bei wird eine Vielzahl von relativ flach liegenden Folien Zwischenschichten sind derart, daß die für Flugzeug-
% zu einem Plattenpaket übereinandergelegt Zur Entfer- scheiben erforderliche Durchsicht gegeben ist Für die
U nung von Gasen aus den Innenoberflächen der Folien 30 Platten kommen üblicherweise solche aus Polycarbonates
und Platten wird Vakuum angelegt Danach werden die ten und Acryiaten wie Polymethylmethscrylat (beides
!§. Folien und Platten miteinander verbunden. Teile der gegossen und verstreckt) in Frage, wobei Dicken von
If- Außenkanten des Plattenpaketes werden dann mit Tei etwa 03 cm bis etwa 1,9 cm auftreten. Für die Zwischenk>
len einer gewölbten tragenden Oberfläche eines aufneh- schichten werden üblicherweise Polyurethane und
U menden Tragringes in Kontakt gebracht Das Paket 35 weichgemachtes Polyvinylbutyral verwendet mit
Π wird dann vorgespannt durch Eingriff einer entspre- Schichtstärken im Bereich von etwa 0,04 cm bis etwa
U chend gegenteilig geformten Druckform auf die äußere 0,3 cm. Zusätzlich zu diesen Schichten kann das Platten-■■
Hauptoberfläche des Pakets, die von dem Tragring ab- paket dünne Primer-Schichten zwischen den innenlie-'
; gewandt ist, bei einer ersten Temperatur, die unterhalb genden Oberflächen der Platten aufweisen, um die Haf-
-V- der Verformungstemperatur der Kunststoffe liegt. Der 40 tung zu verbessern. Geeignete Primer-Materialien für
i'' Eingriff erfolgt in Richtung auf die tragende Oberfläche diesen Zweck sind in Methylenchlorid/Cyclohexanon
des Tragringes, um die Außenkantenteile der ersten oder Chloroform als Lösungsmittel gelöste Polyuretha-Hauptoberfläche
des Paketes vorzuformen und in ne.
;.-: Übereinstimmung mit der Form der tragenden Oberflä- Das vorgeformte Plattenpaket wird mit dem geboge-
;'.; ehe des Tragringes zu bringen. Danach wird das Platten- 45 nen aufnehmenden Tragring 30 mittels Klammern 70 an
■ oder höher ist als die Verformungstemperatur des verbunden. Innerhalb des Autoklaven 22 wird die
; ■, Kunststoffes, wobei gleichzeitig die Druckform von Druckform 32 aus dem Eingriff mit dem eingespannten
dem Plattenpaket abgezogen wird und das Paket einem Plattenpaket 36 gelöst. Fig.2 zeigt das vorgeformte
: Überdruck ausgesetzt wird, um das Ausgasen aus den 50 und eingespannte Plattenpaket 36 in seiner Stellung im
vi Folien zu unterdrücken. Danach wird der Eingriff der Autoklaven 22 relativ zur bereits hochgezogenen
;; Druckform gegen das Mittelteil des ungestützten Teils Druckform 32.
auf der pegenüberlieger.den Oberfläche wiederherge- Innerhalb des Autoklaven 22 wird der atmosph&ristellt,
um die gewünschte Form von der Druckform auf sehe Druck relativ schnell erhöht und die Temperatur
den Mittelteil des Paketes zu übertragen, wobei gleich- 55 weniger schnell erhöht, bis das Plattenpaket 36 erhöhzeitig
das Paket erwärmt und erhöhtem atmosphäri- ten Temperaturen und Drucken ausgesetzt ist, beispielsschen
Druck ausgesetzt wird. Auf diese Weise ist es weise 1570C bei 133 bar, und zwar für eine Zeit, die
nicht notwendig, die Platten des Laminats während des ausreichend ist, um das Plattenpaket 36 durch und durch
Laminierens einzeln vorzuformen. Alle Platten werden gleichmäßig zu erwärmen.
gleichzeitig in der gleichen Vorrichtung geformt, um eo Das Plattenpal.^t 36 wird erwärmt auf eine Temperaoptische
Fehler infolge ungleichmäßiger Formgebung tür oberhalb der Verformungstemperatur, die es erder
Platten und/oder Ungleichmäßigkeiten der Dicke laubt, die gewünschte komplizierte endgültige Form
der Zwischenschichten in dem Laminat zu minimieren. auszubilden, beispielsweise eine komplex zusammenge-Weiterhin
können außerordentlich komplizierte Kontu- setzte Kontur. Zur gleichen Zeit verringert oder verhinren
und Konfigurationen, die mittels der bekannten 65 dert der erhöhte Druck im Autoklaven 22 jegliches Aus-Glaspreßplatten
überhaupt nicht herstellbar sind, mit- gasen, das normalerweise cus den Zwischenschichten 42
tels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wer- und 46 bei derart erhöhten Temperaturen auftritt Das
den. Ausgasen der Zwischenschichten 42 und 46 wird insbe-
sondere wegen der Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften des Laminats durch eingeschlossene Gasblasen
unterdrückt
In Fi g. 3 ist gezeigt, daß, nachdem das eingespannte
Plattenpaket 36 über seine Verformungstemperatur erwärmt ist, die Pne'.imatikzylinder 34 erneut betätigt
werden, um die Druckform 32 wieder in Eingriff mit der Mitte des Plattenpaketes 36 zu bringen. Die Druckform
32 wird durch den Tragring 30 hindurch auf einen Punkt gebracht, der unterhalb des Niveaus des Tragringes 30
liegt, um auf die Mitte des Plattenpaketes 36 die gewünschte komplizierte Kontur aufzudrücken, die die
Formoberflache der Druckform 32 aufweist. Sobald die Druckform 32 in die tiefste Stellung zur Ausbildung der
endgültigen gewünschten Form des Plattenpaketes 36 gebracht ist, wird ein Kühlungs- und Entspannungsschritt im Autoklaven 22 begonnen, Während dieser
Zeit bleibt die Druckform 32 in der tiefsten Stellung.
Nach Kühlung und Entspannung des Autoklaven 22 wird die Formvorrichtung 20 aus dem Autoklaven 22
entfernt. Dann wird die Druckform 32 aus dem Eingriff mit dem Plattenpaket 36 gelöst und ebenso werden die
Klammern 70 abgenommen, so daß das Plattenpaket 36 freiliegt, wie es in F i g. 4 wiedergegeben ist. Wenn die
Schichten 40 bis 48 des Plattenpaketes 36 im flachen Zustand miteinander verbunden werden, ehe das Paket
auf dem Tragring 30 angeordnet wird, erfolgt durch die Druckbehandlung und endgültige Formgebung wie sie
zuvor beschrieben wurde, nur die Formveränderung des Plattenpaketes 36 zu der erwünschten Endkontur im
Autoklaven.
Nachdem das Plattenpaket 36 vom aufnehmenden Tragring 30 abgenommen ist, kann die Schutzschicht 50
entfernt werden. Anschließend kann das erhaltene geformte Plattenpaket 36 an den Außenkanten bearbeitet
oder besäumt werden, um den gewünschten Außenumfang auszubilden, wobei der nach dem Besäumen verbleibende
Mittelteil die gewünschte Kontur aufweist, die durch die Druckform 32 erzeugt wurde.
Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Schichten 40 bis 48 des Plattenpakets 36 in flachem
Zustand nicht miteinander verbunden sein müssen, um das Plattenpaket auf dem aufnehmenden Tragring 30
anzuordnen. Ein äußerer Evakuierkanal 34 wird um den Außenrand des flachen, nicht verbundenen Plattenpakets
36 angeordnet und durch Anlegen von Vakuum die Gase von den Oberflächen der Zwischenschichten entfernt.
Das Plattenpaket 36 mit dem befestigten Evakuierkanal 54 wird dann auf dem flachen Tragring 30 angeordnet
zur anschließenden, nahezu gleichzeitigen Bindung und dem Vorformen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels noch näher erläutert
Ein Plattenpaket 36 enthält eine Platte 40 in Form einer flachen 122 cm · 122 cm ■ 032 cm messenden Folie
aus Polycarbonat Die Zwischenschicht 42 besteht aus einer Polyurethanfolie der Größe
122 cm · 122 cm · 0,076 cm. Die Platte 44 ist eine flache
122 cm ■ 122 cm · 032 cm Größe aufweisende Folie aus Polycarbonat der gleichen Qualität wie die Platte 40,
und die Zwischenschicht 46 ist eine Polyurethanfolie der Größe 122 cm · 122 cm ■ 0,152 cm. Die Platte 48 ist eine
122 cm - 122 cm · 032 cm Größe aufweisende Folie aus
gegossenem Acrylglas.
dann 16 Stunden in einem Heizofen bei 12PC getrocknet,
um die Feuchtigkeit zu entfernen. Nach Kontrolle der optischen Eigenschaften der Platte 40 war es zeitweise
erforderlich, die optischen Eigenschaften zu verbessern durch Druckglätten zwischen einem Paar von
optisch glatten, flachen Glaspreßplatten. Die Platte 48 wurde dann gereinigt unmittelbar vor dem Herstellen
des Pakets, auf der innenliegenden Oberfläche mit einem geeigneten Primer versehen, beispielsweise einer
Lösung feinteiligen Polyurethans in Chloroform.
Das Paket wurde dann zusammengefügt in der gewünschten Reihenfolge der Schichten mit übereinstimmenden
Kanten der Platten 40,44,48 und der Zwischenschichten
42 und 46. Um die Schichten 40 bis 48 in der gewünschten Stellung zu halten, wurden Klammern 70
verwendet. Das zusammengestellte Plattenpaket 36 wurde dann zwischen ein Paar optisch glatter, planer
Preßplatten angeordnet Jede dieser Platten weist ein Trennmittel auf. Das erhaltene Mehrschichtmaterial
wurde dann in eine luftdichte Hülle eingebracht. Die Hülle wurde auf einen Druck von mindestens ciwa
0,032 bar evakuiert und um das Mehrschichtpaket verschlossen, so daß die Gase aus den Zwischenschicht-Oberflächen
zwischen den Platten und den Zwischenschichten 40 bis 48 entfernt werden. Nach dem Evakuieren
wurde die Hülle und der Inhalt in einen Autoklaven 22 eingebracht. Der Druck des Autoklaven 22 wurde
relativ schnell erhöht, während die Temperatur langsam anstieg, bis das Verbundmaterial eine Temperatur von
etwa 15'/1O bei einem Druck von etwa 135 bar erreicht
hatte, und wurde 45 Minuten unter diesen Bedingungen gehalten, um die Platten mit den Zwischenschichten zu
einer Einheit zu verbinden. Der Autoklav wurde dann zunächst auf 38° C abgekühlt, ehe der erhöhte Druck
aufgehoben wurde.
Nachdem die Verbindung der Schichten vollständig war, wurde die Hülle entfernt und das flache, laminierte
Plattenpaket 36 in horizontalem Zustand mit einer Schutzschicht 50 auf der Oberplatic 40 versehen. Das
Aufbringen erfolgte durch Gießen und Härten eines Silikonharzes auf die entsprechende Oberfläche innerhalb
eines den Außenrand umfassenden Ringes. Die Schutzschicht 50 wurde IV2 bis 2 Stunden bei 66° C gehärtet.
Die Schutzschicht kann auf der Oberfläche bleiben, solange sie nicht zerstört ist. Sie kann bei Bedarf jedoch
leicht abgezogen werden.
Das flache Plattenpaket 36 wurde dann auf dem aufnehmenden Tragring 30 angeordnet und die Formvorrichtung
20 in den Autoklaven 22 bei Raumtemperatur so und -druck eingebracht Die Druckform 32 wurde abgesenkt
auf das Mittelstück des Plattenpakets 36 zum Vorformen der Hauptkanten des flachen, laminierter Plattenpakets
36 an die Form des aufnehmenden Tragringes . 30. Die Außenkanten des vorgeformten Plattenpakets
36 wurden dann am Tragring 30 unter Verwendung der Klammern 70 festgespannt, um die Übereinstimmung
der Form mit der des Ringes 30 zu erhalten. Der Autoklav 22 wurde dann geschlossen und die Druckplatte 32
aus dem Eingriff mit dem eingespannten Plattenpaket eo 36 gelöst
Der Autoklav 22 wurde dann schnell aufgedrückt und
langsamer erwärmt auf eine Temperatur von 157° C und
einen Druck von 135 bar. Diese Bedingungen wurden
45 Minuten eingehalten, um eine gleichmäßige Erwärmung des vorgeformten und eingespannten Piattenpaketes
36 zu erreichen. Die Druckform 32 wurde dann erneut abgesenkt bis auf ein Niveau unterhalb des Tragringes
30. um ihre vorbestimmte Kontur auf die Mitte
des erwärmten, eingespannten Plattenpaketes 36 aufzudrücken. Der Autoklav 22 wurde dann auf unter 38°C
bei Beibehaltung des Druckes und des Eingriffes der Druckform 32 abgekühlt. Der Druck im Autoklaven 22
wurde dann verringert bei Aufrechterhaltung des Eingriffs der Druckform 32 auf das Platlenpaket 36. Danach
wurde der Autoklav 22 geöffnet, die Druckform 32 aus dem Eingriff mit dem endgültig geformten, laminierten
Plat'cnpaket 36 gelöst. Das endgültig geformte, laminierte
Plattenpaket 36 wurde besäumt auf die gewünschte äußere Kantenform durch Abschneiden der
überstehenden Teile von dem verbleibenden, geformten Plattenpaket. Die Schutzschicht 50 wurde zunächst
nicht von der Oberplatte 40 entfernt und für die Weiterverarbeitung zu einem geformten, laminierten Fenster
so lange beibehalten, bis ein Schutz nicht mehr erforderlich war.
25
30
35
40
50
55
60
65
Claims (1)
1. Verfahren zum Verformen eines Laminates, bei dem eine Vielzahl in Form eines Plattenpaketes
übereinander liegender, flacher Platten mit Zwischenschichten bzw. Folien auf der stützenden Oberfläche
eines Tragringes angeordnet wird, bei dem das Plattenpaket vorgespannt wird, bei dem das
Plattenpaket laminiert wird, bei dem eine Druckform
mit ihrer formgebenden Oberfläche auf das Mittelteil des Plattenpaketes angepreßt wird und bei
dem unter Druck das Laminat verformt wird, dadurch gekennzeichnet,
15
— daß vor dem Laminieren die Gase von den innen liegenden Oberflächen der Platten bzw. Folien
entfernt werden,
— daß der Tragring an seiner tragenden Oberfläche nach innen verlaufend gewölbt ist,
— daß das Vorspannen des Plattenpaketes bei einer
Ternperatur unterhalb der Verformungstemperatur
des Plattenpaketes an der tragenden Oberfläche des Tragringes erfolgt, so daß
der Randbereich des Plattenpaketes sich an dje gewölbte Fläche des Tragringes anpaßt, und
— daß das Anpressen der Druckform an das Plattenpaket bei einer Temperatur erfolgt, die mindestens
der Verformungstemperatur des Plattenpaketes entspricht, um das Ausgasen der Folien
zu unterdrücken.
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