TWI461304B - 用於層壓工件的方法和層壓壓力機 - Google Patents

用於層壓工件的方法和層壓壓力機 Download PDF

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Description

用於層壓工件的方法和層壓壓力機
本發明關於一種根據申請專利範圍第1項的前序部分所述的、用於在壓力作用和熱作用下層壓工件的方法，所述工件至少包含能熱活化的膠合劑層，以及一種根據申請專利範圍第8項的前序部分所述的、用於實施所述方法的層壓壓力機。
在所述類型的方法中應用的所述類型的層壓壓力機相應地包括至少一個可氣密閉合的壓力機腔，所述壓力機腔具有上半腔和下半腔，二者可彼此相對運動以便能夠打開和閉合壓力機腔。在上半腔和下半腔之間設置一環繞的、單件式或多件式的密封件，以便能夠氣密地閉合壓力機腔。在上半腔上直接或間接地安裝一隔膜，一旦所述壓力機腔被閉合，所述隔膜便氣密地劃分壓力機腔，從而將所述壓力機腔分為一處於下半腔與隔膜之間的產品室和一處於隔膜與上半腔之間的壓力室。至少下半腔設置有用於給閉合的壓力機腔抽真空的裝置，從而至少能夠給在隔膜下方的產品室抽真空。
在此應指出，在本發明的範圍內不一定必須使用彈性隔膜。也可以為隔膜應用非彈性材料，即，無拉伸彈性或抗拉的薄膜材料。重要的僅僅是，隔膜氣密地劃分壓力機腔。
為了將層壓工件所需的工藝熱量引入工件，層壓壓力機包括用於將熱量引入工件的裝置，其中所述裝置通常由多個加熱板組成，所述加熱板形成下半腔和/或上半腔的一部分。
為了層壓一個工件(或者大多是同時層壓多個工件，為了簡明起見，下面僅講述一個工件的情況)，將所述工件送入壓力機腔的產品室中，並閉合壓力機腔。此刻，應盡可能少地為工件加熱。因為將工件加熱到其包含的膠合劑層(或多層膠合劑層，在此同樣為了清楚起見僅講述一層膠合劑層的情況)的軟化溫度和高於該軟化溫度應該在真空下進行，以便在膠合劑層中的膠合劑硬化和交聯開始之前，從工件中排出可能的氣體夾雜或者可能在加熱時形成的氣體。氣體夾雜或氣泡可能會引起完成層壓的工件的不密封性，因此必須避免。
為了遵守邊界條件，通常首先給壓力機腔的壓力室抽真空，以使隔膜向上朝向上半腔移動。然後，通常以確定的時間間隔，在閉合壓力機腔之後還給產品室抽真空，其中如此調節對壓力機腔的兩個室的抽真空，即在壓力室和產品室之間始終保持一差壓，該差壓將隔膜保持在上半腔，並阻止隔膜提前與工件接觸。
當壓力機腔的產品室被抽真空直到一低於1毫巴的希望壓力時，為壓力室換氣到使得在壓力室和產品室之間的差壓反向的程度，使隔膜貼靠到工件上。通過調節壓力室中的壓力來調節隔膜的壓力。通過隔膜施加到工件上的壓力與引入工件的工藝熱量一起用於膠合劑層的軟化或活化，必要時用於其硬化。
本發明的優選應用領域是光電模組的層壓，其中防潮地封裝以及耐環境變化但透光地覆蓋太陽能電池層及其電接觸元件。
相應的層壓壓力機例如在WO 2006/128699 A2中已知。其中另外還使用一與隔膜相對的、向上覆蓋工件的分隔薄膜，其中分隔薄膜能夠與工件一起被送入打開的壓力機腔中，所述分隔薄膜防止了：通常在光電模組中應用的、粘附性非常強的膠合劑接觸和污染所述隔膜，從而在對優秀工藝效果的可應用性方面對該隔膜形成限制或者使其根本不能使用。
這種分隔薄膜在閉合壓力機腔時被夾緊在上半腔和下半腔之間。因為在上半腔和下半腔之間的分隔薄膜在絕大多數情況下不是精確地處於工件的上介面的高度上，而是處於其下方，所以分隔薄膜從其在上半腔和下半腔之間的夾緊位置起經該工件轉向，這導致分隔薄膜中的縱向拉應力。這致使在使分隔薄膜轉向的工件棱邊上的載荷提高。
如果在閉合壓力機腔之後抬起工件，上述效果還被加強數倍。這種(閉合壓力機腔後抬起工件的)措施在所述類型的層壓壓力機中很普遍，因為工藝熱量通常通過內置於下半腔中加熱板引入壓力機腔中，所述工件應如上所述地在給隔膜下方的產品室抽真空期間盡可能少地被加熱。這種在閉合的壓力機腔中抬起工件以及相應地夾緊分隔薄 膜(的方法)極大地提高了工件棱邊的載荷。
因此本發明的目的在於，在待層壓的工件的機械載荷方面改善開頭所述類型的、用於層壓工件的方法和層壓壓力機。
所述目的通過具有申請專利範圍第1項特徵的方法以及通過具有申請專利範圍第7項特徵的層壓壓力機來實現。根據本發明的方法的優選擴展方案在申請專利範圍第2至6項中給出。根據本發明的層壓壓力機的有利設計方案在申請專利範圍第8至12項中記述。
根據本發明認識到，工件棱邊(如果同時在壓力機腔中層壓多個工件則至少是邊緣側的工件棱邊)的機械載荷會引起多種有缺陷的層壓結果和故障。
在根據現有技術運行層壓壓力機時，較頻繁地出現影響產品品質或者甚至導致整個廢品的產品缺陷。對於光電模組，這經常是玻璃碎裂，這一點不僅導致了相應模組的損失，而且由於清除碎玻璃片所需的清潔耗費導致了額外的生產停頓。此外玻璃碎裂引起了其他損害(例如薄膜被損壞)的風險。
即使沒有發生玻璃碎裂，可能也會例如以工件的各個待彼此層壓的層在膠合劑層軟化時相對滑動的方式出現產品缺陷。
已經提及的、在壓力機腔的兩個半腔之間夾緊的分隔薄膜在工件的邊緣側的上棱邊上的轉向不僅導致了在該位置處的彎曲載荷，而且導致了顯著的橫向力。在此根據本發明認識到，這種彎矩和橫向力是引起所述產品缺陷和玻璃碎裂的原因。
由此在本發明的範圍內提出：在閉合壓力機腔之前鬆弛分隔薄膜；以及，如果在給壓力機腔中的產品室抽真空期間將工件抬起，則使所述工件在氣密地閉合壓力機腔之前(即在分隔薄膜尚未被夾緊在兩個半腔之間時)已被抬起。通過這種措施實現了：當壓力機腔被閉合、分隔薄膜被夾緊時，使通常為了避免形成褶皺而預張緊的分隔薄膜鬆弛，並無延長()地平放在工件上。
只要在壓力機腔中抬起工件，則分隔薄膜優選在抬起工件之前或者在抬起工件時被鬆弛。由此避免了在工件上形成褶皺。在任何情況下都有利的是：緊接在壓力機腔被完全地氣密閉合之前，使分隔薄膜鬆弛，即，優選首先使壓力機腔接近閉合，然後使分隔薄膜鬆弛，然後使壓力機腔完全地氣密閉合。通過這種措施又確保了：分隔薄膜無褶皺地平放在工件上，其中，在此後閉合壓力機腔時僅再經過一較小的路程，相應地分隔薄膜的延長同樣很小，以便避免對工件棱邊的載入。
優選地，工件被一穿過壓力機腔運行的、基本上與分隔薄膜同步運動的輸送帶送入壓力機腔中，再從中輸出。
分隔薄膜的鬆弛能夠通過分隔薄膜引導件(特別是轉向輥或分隔薄膜的驅動裝置)的運動來實現。
圖1中以示意性側向剖視圖示出的設備包括一具有上半腔2和下半腔3的壓力機腔1以及一安裝在上半腔2上的、具有環繞的密封件5的密封框架4。上半腔2能夠上下運動，以便能夠打開和閉合壓力機腔。下半腔3設置有一加熱板6，以便能夠將所需的工藝熱量引入壓力機腔1中。在環繞的輸送帶7上，將工件8送入壓力機腔1中，再從該壓力機腔中輸出。工件8在本實施例中為光電模組，該光電模組由玻璃板、嵌入膠合劑層中的太陽能電池層、以及背側薄膜組成。所述各層在本設備中在壓力作用和熱作用下被相互層壓。
在上半腔2上安裝一柔性隔膜9，所述隔膜在所示出的工序中通過給處於隔膜9上方的室抽真空而被吸到上半腔2上。隔膜9完全平坦地、氣密地劃分壓力機腔1。為了保護該隔膜9，與輸送帶7同步地將一分隔薄膜10與工件8一起送入壓力機腔1中，再從該壓力機腔中輸出。分隔薄膜10處於工件8和隔膜9之間，相應地保護隔膜9免受可能從工件8中溢出的膠合劑(的損害)。彈簧12使分隔薄膜10平面地張緊，以避免穿過壓力機腔1傳送分隔薄膜時形成褶皺。
在下半腔3中設置一抬升裝置11，利用所述抬升裝置能夠將工件8抬離嵌入下半腔3中的加熱板6。所述抬升阻止工件8被過早地施加來自加熱板6的熱量。
在此前所描述的部分中，在圖1中示出的、根據本發明設計的設備與根據現有技術的設備相對應，根據現有技術的設備在圖2、3和4中示出。因此，相互對應的部件在全部附圖中都具有相同的標記。下面借助圖2至4來說明根據現有技術的方法流程：在抬升裝置11沉降的狀態下給打開的壓力機腔1裝載工件8(在圖2中示出)。這一點是必要的，因為否則的話必須將輸送帶7從上方拉過抬升裝置11並且工件8的前棱邊可能會由於碰撞到抬升裝置11而被損壞。
如圖3所示，在現有技術中，然後通過將上半腔2沉降到下半腔3上而將壓力機腔1閉合。由於必須氣密地閉合壓力機腔1，在此，在上半腔2或固定在該處的密封框架4與下半腔3之間、輸送帶7和分隔薄膜10都被不可移動地夾緊在密封件5上。因為分隔薄膜10借助彈簧12張緊以保持無褶皺，所以該分隔薄膜在夾緊的時刻便已被凸出地處於輸送帶7上的工件8向上張緊。由此，在輸送方向上處於外部的工件棱邊被載入分隔薄膜10的拉應力的力分量。該拉力在輸送方向上從外向內指向處於外部的工件8的橫向棱邊上。在此，工件8越接近壓力機腔1的密封框架4，所引起的力分量越強烈和斜度大(steil)。
如圖4所示，在現有技術中緊接在閉合壓力機腔1之後起動抬升裝置11，以將工件8抬離加熱板6。這項措施的目的在於，避免了過早地、不希望地、較高地給工件8中的膠合劑層加熱。通常實施12至15mm的行程。
在抬起工件8時，進一步載入所張緊的分隔薄膜10。在處於外部的工件8與密封框架4通常的邊緣間距為50至80mm時，形成了顯著的彎矩，由此在工件8上作用很高的彎曲載荷和橫向力，這完全可能導致玻璃碎裂。在此彈簧12不能實現補償，因為分隔薄膜10在氣密閉合的壓力機腔中在邊緣側被夾緊。
再回到圖1，說明根據本發明的、用於克服根據本發明認識到的問題的措施：如圖1示出，首先改變方法次序。在尚未完全閉合壓力機腔1時已經進行了通過抬升裝置11將工件8抬離加熱板6。此刻，分隔薄膜10尚未被在邊緣側夾緊。工件8的向上運動將未被夾緊的分隔薄膜10拉到密封件5的上方。為此所需的拉力非常小，因為分隔薄膜10由於其抗附著的功能而具有極小的摩擦，並且此前已使彈簧12的張緊鬆馳。然後分隔薄膜10無縱向張緊地處於抬離加熱板6的工件8的上方。此後進行的上半腔2的極小的剩餘閉合行程不能再形成分隔薄膜的縱向張緊；工件8在無應力的情況下處於抬升裝置11上。
如圖1所示，作為附加的根據本發明的措施提出，一用於轉向和引導環繞的分隔隔膜10的轉向機構(Umlenkstation)13垂直於轉向軸線運動，以便能夠主動地鬆弛分隔薄膜10。由此特別是補償或過度補償在輸入工件8時確保分隔薄膜10無褶皺地平放的彈簧力12，使分隔薄膜10在任何情況下都能夠鬆弛地平放在工件8上，因此不對工件8形成載入。
在非環繞地設計分隔薄膜10時，例如能夠通過使分隔薄膜件的牽拉件的輕微地返回運動而實現所述分隔薄膜的主動鬆弛。
1．．．壓力機腔
2．．．上半腔
3．．．下半腔
4．．．密封框架
5．．．密封件
6．．．加熱板
7．．．輸送帶
8．．．工件
9．．．隔膜
10．．．分隔薄膜
12．．．彈簧
11．．．抬升裝置
13．．．轉向機構
借助附圖來描述根據本發明設計的層壓壓力機的實施例，並利用相應的、根據本發明認識到的問題來闡述根據現有技術的傳統方法的流程。附圖中：
圖1示出根據本發明設計的層壓壓力機的示意性側向剖視圖；
圖2示出根據現有技術的、在第一工序/方法階段中的層壓壓力機的與圖1相似的視圖；
圖3示出在第二工序中的圖2中的層壓壓力機；
圖4示出在第三工序中的圖2中的層壓壓力機。
1．．．壓力機腔
2．．．上半腔
3．．．下半腔
4．．．密封框架
5．．．密封件
6．．．加熱板
7．．．輸送帶
8．．．工件
9．．．隔膜
10．．．分隔薄膜
12．．．彈簧
11．．．抬升裝置
13．．．轉向機構

Claims (12)

  1. 一種用於在壓力作用和熱作用下層壓工件的方法，該工件至少包含一層能熱活化的膠合劑層，該方法包括以下方法步驟：將至少一個工件(8)送入層壓壓力機的、打開的、能氣密閉合的壓力機腔(1)中，該壓力機腔具有一上半腔(2)和一下半腔(3)，該上半腔和該下半腔能相對運動以便打開或閉合該壓力機腔(1)；該層壓壓力機具有在該上半腔(2)和該下半腔(3)之間設置的、環繞的、單件式或多件式的密封件(5)；具有直接或間接安裝在該上半腔(2)上的、氣密地劃分該壓力機腔(1)的隔膜(9)；以及具有用於將熱量引入該工件(8)的裝置(6)，將一向上與該隔膜(9)相對地覆蓋該工件(8)的分隔薄膜(10)送入該層壓壓力機的該壓力機腔(1)中，閉合該壓力機腔(1)，至少將該壓力機腔(1)的處於該隔膜(9)下方的、圍繞該工件(8)的體積抽真空，給該工件(8)施加熱量，其特徵在於，在閉合該壓力機腔(1)之前使該分隔薄膜(10)鬆馳，及 將該工件(8)送入該壓力機腔(1)中借助於一穿過該壓力機腔(1)運行的、基本上與該分隔薄膜(10)同步運動的輸送帶(7)來進行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，在氣密地閉合該壓力機腔(1)之前抬起該工件(8)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，在抬起該工件(8)之前或在抬起該工件時使該分隔薄膜(10)鬆弛。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，使該壓力機腔(1)接近閉合，然後使該分隔薄膜(10)鬆馳，然後使該壓力機腔(1)完全地氣密閉合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，在被送入該壓力機腔(1)中時，該分隔薄膜(10)被保持成平面地拉伸以避免形成褶皺。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該分隔薄膜(10)的鬆弛借助於一分隔薄膜引導件(13)的運動來實現。
  7. 一種用於在壓力作用和熱作用下層壓工件的層壓壓力機，該工件至少包含一層能熱活化的膠合劑層，該層壓壓力機包括至少一個能氣密閉合的壓力機腔(1)，該壓力機腔具有一上半腔(2)和一下半腔(3)，該上半腔和該下半腔能相對運動以便打開或閉合該壓力機腔(1)；該層壓壓力機具有一在該上半腔(2)和該下半腔(3)之間設置的、環繞的、單件式或多件式的密封件(5)；具 有直接或間接安裝在該上半腔(2)上的、氣密地劃分該壓力機腔(1)的隔膜(9)；以及具有用於將熱量引入該工件中的裝置(6)；其中至少該下半腔(3)設置有用於將閉合的該壓力機腔(1)抽真空的裝置；其中設置有一分隔薄膜(10)，該分隔薄膜能與至少一個該工件(8)一起被送入打開的該壓力機腔(1)中並向上與該隔膜(9)相對地覆蓋該工件(8)，其特徵在於，具有用於使該分隔薄膜(10)鬆馳的裝置(13)，及設有一穿過該壓力機腔(1)運行的、基本上能與該分隔薄膜同步運動的輸送帶(7)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的層壓壓力機，其中，用於使該分隔薄膜(10)鬆弛的裝置與用於該分隔薄膜(10)的該引導件(13)相接合。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的層壓壓力機，其中，該引導件設計成用於該分隔薄膜(10)的轉向機構(13)或者牽引件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的層壓壓力機，其中，至少一個用於該分隔薄膜(10)的該轉向機構(13)在需要時能垂直於轉向軸線運動。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的層壓壓力機，其中，設有用於該分隔薄膜(10)的拉伸裝置(12)以避免形成褶皺。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的層壓壓力機，其中， 設有用於相對於該下半腔(3)抬起該工件(8)的裝置(11)。
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