DE69828677T2 - Verfahren zur herstellung einer glasverbundscheibe und vorrichtung zur durchführung von diesem verfahren - Google Patents
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Description
- Die vorliegende 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 das Schichtenpaket, dessen Rand abgedichtet wurde, anschließend atmosphärischem Druck und einer Erhöhung der Temperatur ausgesetzt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Es ist bisher 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 dieses letztere bei Atmosphärendruck erfolgt. Ein Verfahren dieser Art ist zum Beispiel aus der DE-3 044 717 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 das Dokument DE-2 209 642 C3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Verbundglas, 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.
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FR 2 206 289 - 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 sind, 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.
- Gemäß einer anderen Variante schließt die Erfindung, nach dem Anlegen von Atmosphärendruck und eventueller zusätzlicher thermischer Behandlung unter Atmosphärendruck, einen Durchgang in einem Autoklaven nicht aus, wobei der Verbund einem erhöhten Überdruck ausgesetzt wird. Gemäß dieser Erfindungsvariante wird die Dauer des Durchgangs im Autoklav vorteilhafterweise kürzer als bei den bekannten Techniken.
- 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.
-
1 zeigt eine Gesamtanlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
2 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Vakuumbehälter in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Darstellung. - Wie
1 zeigt, umfasst die Anlage für die Herstellung von Verbundglasscheiben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Vorwärmkanal1 , eine Vakuum-Verbindestation2 und einen Nachheizkanal4 , 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-Verbindestation2 erforderliche Temperatur zu erhitzen. Er besteht aus einem beheizten Kanal mit einem mit Tragfingern12 versehenen Kettenförderer11 , 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 Vor wärmkanal 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 Vakuumbehälter20 weiterbehandelt. Der Vakuumbehälter20 , dessen vollständiger Aufbau in2 im einzelnen dargestellt ist, umfasst einen Bodenteil21 und einen Deckel22 , der das vakuumdichte Verschließen des Behälters ermöglicht. Innerhalb des Bodenteils21 sind auf dem Boden Stützen29 angeordnet, auf die die Schichtenanordnung abgelegt wird. Ferner ist auf dem Boden ein Rahmen23 mit Durchbrüchen47 angeordnet, dessen obere Auflagefläche der geometrischen Form und dem Umfang der Glasscheibe6 entspricht, die über die thermoplastische Polyvinylfolie8 mit der oberen Glasscheibe7 des Schichtenpakets verbunden werden soll. Die Durchbrüche47 in dem Rahmen23 stellen sicher, dass innerhalb des Rahmens23 derselbe Druck herrscht wie außerhalb des Rahmens23 am Rand der Glasscheibe. Auf dem Tragrahmen23 ist ein Schlauch24 aus einem Elastomer angeordnet, der ebenfalls einen geschlossenen und dem Umfang der Glasscheiben entsprechenden Ring bildet. Der Schlauch24 ist mit einem Rohr25 verbunden, das die Seitenwand des Bodenteils21 durchdringt und zu einem Dreiwegeventil26 führt. Über dieses Dreiwegeventil26 kann der Schlauch24 entweder mit einer Druckluftleitung27 oder mit einer Entlüftungsleitung28 verbunden werden. Die Höhe der Stützen29 ist so gewählt, dass bei drucklosem Schlauch24 das Schichtenpaket nur auf diesen Stützen29 aufliegt, so dass auf den Rand des Schichtenpakets keinerlei Druck ausgeübt wird. - Ebenso wie auf dem Bodenteil
21 ist auch an dem Deckel22 des Vakuumbehälters20 ein Rahmen33 mit Durchbrüchen48 angeordnet. Die untere Fläche dieses Rahmens33 entspricht wiederum in ihrer geometrischen Form der Form und dem Umfang der oberen Glasscheibe7 des Schichtenpakets. Auf der Stützfläche ist wiederum ein Schlauch34 aus einem Elastomer angeordnet, der seinerseits über das Rohr35 ebenfalls sowohl mit der Druckluftleitung27 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, stattdessen 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 und33 keine Durchbrüche aufweisen, so dass, sobald die Druckmittel in Tätigkeit treten und hierdurch eine gute Abdichtung gegenüber den Glasscheiben6 und7 erfolgt, vollständig geschlossene und voneinander getrennte Hohlräume entstehen, nämlich einerseits die beiden Hohlräume innerhalb der Rahmen23 und33 , und andererseits der Hohlraum außerhalb der Rahmen23 und33 . Wenn bei dieser Ausführung die Hohlräume innerhalb der Rahmen23 und33 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 der Luft aus dem Vakuumbehälter schnell erfolgen kann. Zum Zweck einer schnellen Evakuierung der Luft ist er über die Öffnung38 , eine Leitung39 und einen Absperrschieber40 mit einem Unterdruckkessel42 verbunden. Der Unterdruckkessel42 hat ein wesentlich größeres Volumen als der Vakuumbehälter20 . Das Vakuum wird in dieser Kammer mit Hilfe der Vakuumpumpe43 erhalten. Wenn über den Schieber40 die Verbindung zum Vakuumbehälter20 hergestellt wird, wird in diesem in extrem kurzer Zeit ein hohes Vakuum erzeugt. - Gemäß einer bevorzugten Durchführung der Erfindung umfasst der Vakuumbehälter
20 zusätzlich Heizelemente, wie nicht in den Zeichnungen dargestellte Infrarot-Strahler. Diese Heizelemente sind vorteilhafterweise dazu vorgesehen, die erreichte Temperatur im Vorwärmkanal1 zu erhalten, da die Temperatur des Schichtenpakets insbesondere während des Transports vom Vorwärmkanal1 zum Vakuumbehälter20 sinken kann. - Zur Fabrikationslinie, das heißt zur Gesamtanlage, gehört ferner der Nachheizkanal
4 . Der Nachheizkanal4 ist ebenso wie der Vorwärmkanal1 mit einem Transportsystem versehen, im dargestellten Fall wiederum mit einem Kettenförderer46 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 Ver bundglasscheiben 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 Vakuumbehälter20 , vom Vakuumbehälter20 in den Nachheizkanal4 und vom Ausgang des Nachheizkanals4 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 Folie8 aus Polyvinylbutyral und die zweite gebogene Glasscheibe7 von 2 mm Dicke. Das so gebildete Schichtenpaket wird auf den Kettenförderer11 des Vorwärmkanals1 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 Vakuumbehälters20 gelegt. Sodann wird der Vakuumbehälter20 durch Auflegen des Deckels22 geschlossen. In der geschlossenen Anordnung liegt der Schlauch34 oberhalb des Randes der oberen Glasscheibe7 des Schichtenpakets. Die beiden Schläuche24 und34 sind zunächst drucklos, so dass die beiden Glasscheiben6 und7 von den Schläuchen24 und34 nicht berührt werden. - Sobald der Vakuumbehälter
20 dicht verschlossen ist, wird durch Betätigen des Schiebers40 der Vakuumbehälter mit dem evakuierten Unterdruckkessel42 verbunden. Dadurch wird innerhalb von wenigen Sekunden im Vakuumbehälter20 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 und34 durch Betätigen der zugehörigen Dreiwegeventile26 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 Schläuchen24 ,34 wird etwa 5 bis 10 Sekunden lang aufrechterhalten. Danach wird durch Betätigen des Schiebers40 die Leitung zum Unterdruckkessel42 unterbrochen und die Belüftungsöffnung41 des Vakuumbehälters20 mit der Atmosphäre verbunden, so dass infolge der Durchbrüche47 ,48 in den Rahmen23 ,33 der Atmosphärendruck auf der gesamten Oberfläche des Schichtenpakets zur Einwirkung kommt. Der Deckel22 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 Nachheizkanals4 von dem Transportsystem46 entnommen. - Eine so hergestellte Verbundglasscheibe wurde den üblichen Tests unterworfen. Alle Anforderungen der Tests wurden voll erfüllt.
Claims (8)
- 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 das Schichtenpaket atmosphärischem Druck und dann 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 über 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 dessen Abdichten bezweckende Verklebung des Randes des Schichtenpakets durchgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtenpaket in dem Vakuumbehälter auf eine Temperatur nahe der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Polymers erwärmt oder gehalten wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Evakuierung der Luft aus dem Vakuumbehälter durch Verbindung des Vakuumbehälters mit einem unter hohem Unterdruck stehenden Behälter mit im Vergleich zum Innenvolumen des Vakuumbehälters großem Innenvolumen erfolgt.
- 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.
- 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 bei einer Temperatur nahe der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers unterzogen wird.
- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Vorwärmkanal (
1 ), einen Nachheizkanal (4 ) und einen Vakuumbehälter (20 ) mit einem ein Schichtenpaket (6 ,7 ,8 ) aufnehmenden Bodenteil (21 ) und einem Deckel (22 ) umfasst, 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 ausgeübt werden kann. - 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. - Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumbehälter (
20 ) mit einer Unterdruckkammer (42 ) mit einem im Vergleich zum Innenvolumen des Vakuumbehälters (20 ) großen Innenvolumen verbindbar ist.
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