PL243109B1 - Sposób wytwarzania szkła laminowanego - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania szkła laminowanego, w którym pomiędzy oczyszczonymi taflami szkła umieszcza się co najmniej jedną warstwę folii (2) z poliwinylobutyralu (PVB), po czym prowadzi się laminację wstępną tafli szkła z folią w piecu konwekcyjnym z wymuszonym obiegiem powietrza, a następnie laminację właściwą, znamienny tym, że na etapie wstępnej laminacji w piecu do laminacji jako medium transferujące ciepło pomiędzy grzałką pieca a powierzchnią szkła stosuje się mieszaninę powietrza z argonem zawierającą co najmniej 10% objętościowo argonu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szkła laminowanego.

Szkło w ostatnich jest popularnym materiałem budowlanym, który jednocześnie pełni funkcję ozdobną. Wiodącym w architekturze trendem jest zwiększanie powierzchni przeszklonych. Szkło obecnie wykorzystuje się przy produkcji fasad, balustrad, podłóg, ścianek działowych czy też łatwych do czyszczenia osłon w kuchni. Szkło monolityczne zasadniczo zostało wyparte przez materiały kompozytowe, tj. szkło laminowane, ponieważ wspomniane powyżej produkty powinny cechować się odpowiednimi parametrami zapewniającymi bezpieczeństwo użytkowania. Podstawową cechą użytkową, jednocześnie mającą wpływ na bezpieczeństwo, jest wytrzymałość na działanie sił zewnętrznych, zarówno stałych jak i zmiennych. Zauważyć przy tym należy, że coraz powszechniejsze są rozwiązania wielkogabarytowe, co wprost przekłada się na wzrost przenoszonych obciążeń, jakie element szklany musi wytrzymać.

Szkło laminowane to połączenie dwóch lub więcej tafli szkła za pomocą warstwy pośredniej. Zasadniczo tafle szkła zapewniają wytrzymałość i sztywność, natomiast warstwa pośrednia umożliwia rozłożenie sił uderzenia na większą powierzchnię tafli szkła, a co za tym idzie zwiększenie odporności udarowej. Ta warstwa pośrednia o charakterze lepkosprężystym może ulegać odkształceniu plastycznemu podczas uderzenia, jak i pod obciążeniem statycznym po uderzeniu, przez co pochłania energię i zmniejsza penetrację przez uderzający obiekt, jak również zmniejsza energię uderzenia, która jest przenoszona na uderzający obiekt. Istotną właściwością warstwy pośredniej jest zdolność do wiązania odłamków szkła w przypadku rozbicia tafii. Biorąc pod uwagę możliwość doboru właściwości warstwy pośredniej, dla szkła laminowanego można nadać szereg dodatkowych funkcjonalności, takich jak np. tłumienie dźwięku. Typowo stosowanymi materiałami na warstwę międzyszybową są folie EVA (kopolimer etylenu i octanu winylu) oraz PVB (poliwinylobutyral).

Typowo zwiększenie wytrzymałości szkła laminowanego realizuje się przez zwiększenie grubości szyby, niemniej jednak jest to rozwiązanie kosztowne, a ponadto znacząco zwiększa masę wyrobu, co w konsekwencji prowadzi do zwiększenia obciążenia stałego wynikającego z konieczności utrzymania masy własnej, a także obciążenia innych elementów konstrukcyjnych.

Z opisu meksykańskiego zgłoszenia patentowego MX2007005365 znany jest sposób i urządzenie do laminowania paneli szklanych. Struktura warstwowa, która ma być laminowana, jest wstępnie podgrzewana przez ciepło promieniowania, po czym struktura wielowarstwowa jest ogrzewana przez dwustronne oczyszczanie gorącym powietrzem równocześnie z ogrzewaniem radiacyjnym. Elementy grzejne konwekcyjne do obróbki strumieniowej gorącego powietrza obejmują rolki przenośnikowe, które są wydrążone i perforowane. Promieniowe elementy grzejne dostarczają ciepło do struktury wielowarstwowej poprzez bezpośrednie ogrzewanie promieniowe i dodatkowo podgrzewają powietrze konwekcyjne cyrkulujące w komorze grzewczej.

Z opisu amerykańskiego zgłoszenia patentowego US2011247754 znany jest sposób wytwarzania laminowanego produktu obejmujący etapy: umieszczania co najmniej jednej warstwy pośredniej między co najmniej dwoma arkuszami materiału w celu utworzenia laminowanego produktu, a następnie umieszczenia produktu w komorze. Ogrzewanie produktu do pierwszej temperatury (poniże j temperatury, w której rowki w międzywarstwie spłaszczą się i powyżej temperatury otoczenia), w celu polepszenia procesu usuwania powietrza i wilgoci. Usuwanie powietrza i wilgoci z komory, a następnie ogrzewanie produktu do drugiej temperatury odpowiadaj ącej temperaturze utwardzania międzywarstwy, przy czym druga temperatura jest wyższa niż pierwsza temperatura.

Z opisu międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO2008048464 znany jest sposób i urządzenie do laminowania artykułów szklanych bez użycia autoklawu. Struktura warstwowa, która ma być laminowana, jest podgrzewana, a następnie umieszczana w kontrolowanej próżni i poddawana promieniowaniu elektromagnetycznemu o określonych częstotliwościach i mocy. Podgrzewanie i końcowe ogrzewanie zapewniają konwekcyjne źródło ciepła. Ciśnienie, które jest stosowane w sposób ciągły podczas etapów promieniowania, ogrzewania i chłodzenia, jest również określone dla uzyskania odpowiedniego wiązania. Zapewnione jest również urządzenie odpowiednie do realizacji wynalezionego procesu. Urządzenie zawiera stół załadowczy, trzy piece i komorę chłodzącą, które są ustawione i połączone ze sobą. Części te zapewniają niezbędne warunki dla wysokiej jakości laminowania prostych i wielowarstwowych struktur o wysokiej wydajności i wydajności. Urządzenie jest niedrogie i pasuje do przestrzeni o dwóch długościach artykułów szklanych.

Biorąc powyższe pod uwagę, celowym jest opracowanie rozwiązań nakierunkowanych na zwiększenie odporności szkła laminowanego na działanie sił zewnętrznych bez pogorszenia walorów estetycznych oraz bez zwiększania masy produktu. Pozwoliłoby to na produkcję szkła laminowanego o poprawionych parametrach użytkowych i zwiększonym bezpieczeństwie.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szkła laminowanego, w którym pomiędzy oczyszczonymi taflami szkła umieszcza się co najmniej jedną warstwę folii z poliwinylobutyralu (PVB), po czym prowadzi się laminację wstępną tafli szkła z folią w piecu konwekcyjnym z wymuszonym obiegiem powietrza, a następnie laminację właściwą, charakteryzujący się tym, że na etapie wstępnej laminacji w piecu do laminacji jako medium transferujące ciepło pomiędzy grzałką pieca a powierzchnią szkła stosuje się mieszaninę powietrza z argonem zawierającą co najmniej 10% objętościowo argonu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematycznie w przekroju szkło laminowane, a Fig. 2 przedstawia proces wytwarzania szkła laminowanego.

Fig. 2 przedstawia proces wytwarzania szkła laminowanego, o strukturze przedstawionej schematycznie (nie w skali) na Fig. 1 i zawierającego dwie tafle szkła 1,2 połączone folią 3 z poliwinylobutyralu (PVB).

W pierwszym etapie 11 oczyszcza się tafle szkła 1, 2, przykładowo poprzez wielokrotne mycie podgrzaną wodą demineralizowaną i odtłuszczanie przy pomocy alkoholu izopropylowego. Następnie pomiędzy tak przygotowanymi taflami szkła w etapie 13 umieszcza się odpowiednio kondycjonowaną, w etapie 12, folię PVB 3, dociętą na wymiar tafli szkła 1,2 z pewnym nadmiarem, przykładowo po 2 mm z każdej strony. Stosować można przy tym więcej niż jedną warstwę folii PVB, korzystnie 2 lub 4 warstwy folii PVB 3. Folię przycina się korzystnie w komorze bezpyłowej, aby uniknąć wszelkich zanieczyszczeń na powierzchni folii. Następnie w etapie 15 prowadzi się laminację wstępną w piecu konwekcyjnym z wymuszonym obiegiem powietrza. Następnie w etapie 16 prowadzi się laminację właściwą.

Istotnym dla niniejszego wynalazku jest, aby na etapie wstępnej laminacji w piecu do laminacji jako medium transferujące ciepło pomiędzy grzałką pieca a powierzchnią szkła, zamiast stosowanego typowo powietrza stosować przygotowaną w etapie 14 mieszaninę powietrza z argonem, zawierającą co najmniej 10% argonu.

Twórcy niniejszego wynalazku zauważyli, że można zwiększyć skuteczność przekazywania ciepła pomiędzy promiennikami ciepła a wsadem szklanym poprzez modyfikację atmosfery pieca w ten sposób, że standardowo stosowane w tego typu piecach powietrze atmosferyczne wzbogaca się o dodatek argonu. Jako piec konwekcyjny rozumie się w ramach niniejszego wynalazku piec, w którym występuje wymuszony wentylatorem obieg powietrza. Zauważono, że argon wprowadzony do atmosfery pieca łatwiej przejmuje ciepło z promienników i powoduje znaczne lepsze przekazywanie ciepła do wsadu szklanego.

Laminację właściwą prowadzi się w sposób znany w stanie techniki. Celem laminacji właściwej, prowadzonej w podwyższonej względem laminacji wstępnej temperaturze, jest usieciowanie PVB i tym samym uzyskanie szczelnego połączenia folii PCV ze szkłem. Laminacja właściwa może być prowadzona w znanym procesie podciśnieniowym (który prowadzi się w worku próżniowym) lub nadciśnieniowym (który prowadzi się w autoklawie).

Przykład wykonania 1

W etapie 11 przygotowano dwie tafle szkła 1,2 o grubości 4 mm każda (zastosowano szkło Optifloat firmy Pilkington) i o rozmiarze 1100 x 360 mm. W etapie 12 kondycjonowano folię PVB o grubości 0,76 mm (zastosowano folię TROSIFOL HR firmy Kuraray) w pomieszczeniu magazynowym o wilgotności względnej 26%, tak aby uzyskać wilgotność folii 0,43%. Z tak przygotowanej folii docięto na wymiar tafli szkła z naddatkiem 2 mm dwie warstwy, które w etapie 13 umieszczono pomiędzy taflami szkła 1, 2, a następnie całość umieszczono w worku próżniowym (ze względu na późniejszy proces próżniowej laminacji właściwej). Następnie w etapie 15 przeprowadzono laminację wstępną, w której w piecu do laminowania zwiększano temperaturę do 95°C w czasie 25 minut, a następnie utrzymywano tą temperaturę przez kolejne 25 minut. Proces laminacji wstępnej w etapie 15 prowadzono w atmosferze mieszaniny powietrze : argon w stosunku objętościowym 1 : 2. Następnie przeprowadzono w etapie 16 laminację właściwą próżniową, podgrzewając laminat w worku próżniowym do temperatury 135°C w czasie 45 minut, a następnie utrzymując tą temperaturę przez czas 50 minut.

Przykład wykonania 2 - porównawczy

Laminat wytworzono jak w przykładzie 1, przy czym w piecu, w którym prowadzono laminację wstępną, zastosowano, zamiast mieszaniny powietrze : argon, samo powietrze atmosferyczne.

PL 243109 Β1

W trakcie ogrzewania próbki w etapie wstępnej laminacji po 15 minutach mierzono temperatury w różnych miejscach tafli szkła i stwierdzono, że dla próbki według przykładu 3 różnice temperatur pomiędzy punktami tafli szkła dochodziły do 8°C (średnio około 5°C), natomiast dla przykładu 1 w tych samych punktach pomiarowych różnice temperatur, pomiędzy punktami tafli szkła dochodziły do 3°C (średnio około 1°C). A zatem, zastosowanie w przykładzie 1 laminacji wstępnej w atmosferze mieszaniny powietrze :argon przyczynia się do znacznie bardziej równomiernego nagrzewania laminatu. W rezultacie, uzyskane zostanie znacznie bardziej równomierne złączenie laminatu z taflami szklanymi, co przełoży się na dłuższą trwałość laminatu.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania szkła laminowanego, w którym pomiędzy oczyszczonymi taflami szkła umieszcza się co najmniej jedną warstwę folii z poliwinylobutyralu (PVB), po czym prowadzi się laminację wstępną tafli szkła z folią w piecu konwekcyjnym z wymuszonym obiegiem powietrza, a następnie laminację właściwą, znamienny tym, że na etapie wstępnej laminacji w piecu do laminacji jako medium transferujące ciepło pomiędzy grzałką pieca a powierzchnią szkła stosuje się mieszaninę powietrza z argonem zawierającą co najmniej 10% objętościowo argonu.