WO2013117689A1 - Warmlaminierverfahren zum herstellen eines glas-kunststoff-laminats - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a Warmlaminier Kunststoff for producing a glass-plastic laminate, in which a sandwich of a plastic layer, a glass layer and an interposed adhesive layer is bonded under the action of heat and pressure to a glass-plastic laminate.
  • Glass-plastic laminates are used in particular as machine protection disks for the visible working range of machine tools, in particular industrial turning and milling machines.
  • the glass-plastic laminates corresponding to the requirement profile of protective disks have a first main surface of glass and a second main surface of plastic opposite the first main surface.
  • the plastic layer expands significantly more during warm lamination than the glass layer. Conversely, when cooled, the plastic layer shrinks significantly more than the glass layer.
  • the adhesive layer By means of the adhesive layer, the plastic layer and the glass layer are firmly bonded together during the cooling of the heated sandwich, i. H. they are not solvable. Due to the solid bonding over the surface between the plastic layer and the glass layer, the shrinkage stresses in the cooled plastic layer act on the glass layer in such a way that the entire glass-plastic laminate bulges strongly on cooling, so that the production of a plane, i. a planar machine protection by means of a Warmlaminierbacters is not possible.
  • the invention is therefore based on the object to propose a Warmlaminierbacter for producing a largely flat glass-plastic laminate.
  • the shock-like cooling causes a particularly rapid shrinkage of the plastic layer which is particularly extensively extended during the warming up.
  • the shrinkage takes place so rapidly that the plastic layer already has its shape largely under normal conditions (eg the temperature during the assembly of the sandwich) before the hardening adhesive layer produces a firm, no longer displaceable connection between the glass layer and the plastic layer Has.
  • warm laminating means any laminating method in which heat energy is additionally supplied for connecting the layers of a laminate or for setting an adhesive.
  • warm laminating means any laminating method in which heat energy is additionally supplied for connecting the layers of a laminate or for setting an adhesive.
  • Warmlaminier Kunststoff method understood in which the lamination process temperatures of 70 ° C to 200 ° C, preferably 8o ° C to 175 ° C, particularly preferably from 90 0 to 150 ° C, preferably ioo ° C to 140 ° C and advantageously 120 ° C reaches 130 ° C.
  • glass-plastic laminates are understood to mean exclusively laminates, ie interconnected layers, which are constructed inhomogeneous in the use state.
  • a glass-plastic laminate according to the invention has two upper sides in the condition of use, wherein the first upper side contains a plastic and the second upper side glass opposite the first upper side.
  • Laminates that have a homogeneous structure, ie, for example, glass-plastic-glass laminates are not part of this invention.
  • the lamination of the sandwich can be done in conventional hot laminators.
  • Vacuum mat a vacuum - to remove air bubbles between the glass layer and the plastic layer - applied and then a pressure for pressing the two layers is applied.
  • the sandwich is supplied with thermal energy.
  • the assembling of the sandwich or the arrangement of the adhesive layer between the plastic layer and the glass layer can, for example, be carried out by superposing the (three) layers. It is also possible to apply the adhesive layer to the plastic layer. Apply layer and then arrange the applied to the plastic layer adhesive layer on the glass layer.
  • the adhesive layer can also be constructed, for example, in two layers, so that one layer of the adhesive layer is applied to the glass layer, a second layer of the adhesive layer is applied to the plastic layer and subsequently the two layers of the adhesive layer are superimposed so that both layers together form an adhesive layer.
  • a plastic layer can be used with an already applied adhesive.
  • an adhesive layer can be applied in two layers.
  • This adhesive can be applied, for example, with a component to the top of the glass layer and with the second component to the underside of the plastic layer.
  • the shock-like cooling is carried out with a coolant acting on the plastic layer.
  • the coolant acting on the plastic layer.
  • it is cooled much faster and more strongly than the adhesive layer adjoining the plastic layer or the glass layer adjoining the adhesive layer.
  • the shrinkage process of the plastic layer i. Also, the relative shrinkage process of the plastic layer against a relative shrinkage process of the glass layer significantly accelerated.
  • the shock-like cooling is carried out with at least -20 ° C, preferably at least -40 ° C, more preferably at least -6o ° C and advantageously between at least -y8 ° C and -2ii ° C cold coolant.
  • Coolants in such a temperature range are particularly suitable because they can be produced by a time and dimensionally accurate shrinkage of the plastic layer. Dry ice or liquid nitrogen is particularly preferably used as the coolant. Both coolants are technically easy to manufacture, or to acquire inexpensively, so that the special cost advantage of a Warmlaminiervons is still given.
  • the coolant is introduced into a container, in particular a flexible bag and is according to an embodiment of the invention placed on the glass-plastic laminate, in particular on the plastic layer.
  • the container, in particular a flexible bag allows in a particularly advantageous manner a uniform application of the coolant to the glass-plastic laminate, so that the cooling is carried out uniformly over the entire surface of the laminate.
  • a particularly good heat transfer is made possible by the direct contact of the container with the surface of the plastic or the glass laminate, so that the cooling can be carried out very quickly and particularly evenly over the surface.
  • shock-like cooling in the laminator is relatively easy after opening the laminator by placing or applying the coolant.
  • the introduction of the shock-like cooling takes place particularly advantageously immediately after the removal of the glass-plastic laminate from the laminator.
  • the period between the opening of the laminator and the initiation of the shock cooling is, for example, up to 5 minutes, preferably up to 3 minutes, particularly preferably up to 120 seconds, advantageously up to 90 seconds, particularly advantageously up to 60 seconds and preferably up to 30 seconds.
  • this period is highly dependent on the adhesive layer used and / or on the temperature used during lamination, so that, for example, in the case of particularly thick adhesive layers, more than 5 minutes may pass until the initiation of the shock cooling.
  • the duration of the shock-like cooling and the thereby acting temperature also has an influence on the absolute temperature of the glass-plastic laminate, up to which the cooling takes place. Particularly in the event of premature termination of the shock-like cooling, ie if the glass-plastic laminate is not sufficiently cooled, warping of the glass-plastic laminate may occur again following storage at, for example, room temperature (20 ° C.) These are not largely flat at room temperature.
  • the cooling of the glass-plastic laminate is therefore up to a temperature of io ° C to - 40 ° C, preferably o ° C to -35 ° C, particularly preferably -io ° C to -30 ° C. or preferably to -20 ° C ⁇ 5 ° C performed.
  • a further advantage of the additional cooling of the glass layer, in particular by a heating plate adjacent to the glass layer, is a shortening of the total cooling time, i. the period in which the cooling and the
  • the plastic layer contains at least one plastic from the group of polycarbonates and / or is transparent.
  • Polycarbonates are advantageously suitable for the use of protective screens and in particular for lamination with glass, since they are particularly cost-effective to obtain as transparent plastics. Polycarbonates are particularly easy to meet all the necessary technical requirements of machine protection disks.
  • the implementation and the process parameters can be designed differently and are preferably adapted to, for example, the thickness of the glass layer, the plastic layer or the type and setting time of the adhesive layer. Individual process steps can accordingly be adapted, changed or added to the overall process or eliminated.
  • the assembled sandwich is introduced into a laminator and / or the sandwich introduced in the laminator, for example, with a vacuum mat a cold vacuum applied and / or applied to the introduced into the laminator sandwich pressure and / or with
  • the sandwich applied to the cold vacuum and / or the pressing pressure is heated, in particular to a final temperature t and / or the sandwich is heated for a uniform heat distribution in the sandwich during a temperature holding phase with the final temperature t over a period of time T and / or directly following the Temperature-holding phase
  • the shock-cooling is introduced, wherein a filled with a coolant, in particular flexible container is placed on the plastic layer of the sandwich or the sandwich applied directly after the temperature maintenance phase from the laminator, optionally on a surface with low iger thermal conductivity and the filled with a coolant, in particular flexible container is placed on the plastic layer of the sandwich.
  • the adhesive layer can also be highly relevant.
  • an adhesive layer is used, which is transparent, since this ensures good transparency through the glass-plastic laminate in interaction with the glass layer and the preferred embodiment of the plastic layer as a polycarbonate.
  • Adhesive layers are also used which are particularly easy to control via the lamination process.
  • the adhesive layer, in particular the time of setting of the adhesive layer should, for example, on the amount of energy added (heat) can be regulated.
  • adhesive layers based on ethylene vinyl acetate (EVA) or polyvinyl butyral (PVB) can be used.
  • an adhesive layer containing a polyurethane-based adhesive is used.
  • Polyurethane is particularly inexpensive to obtain in a transparent form. Furthermore, polyurethane ensures a secure and protected against delamination connecting the plastic layer with the glass layer. Also, the setting process or the setting time of the polyurethane is well controllable under the influence of heat and pressure.
  • the adhesive layer can basically be in any form between the top of Glass layer and the plastic layer are arranged.
  • the adhesive layer can be applied as a liquid.
  • a pasty, highly viscous or gel-like consistency of the adhesive layer can be used.
  • all common application methods are applicable.
  • the adhesive layer can be arranged as a solid and here in particular as a web-shaped solid, for example as a film.
  • the handling as a solid is particularly suitable for the production of a glass-plastic laminate.
  • a solid present as a film or mat can be particularly easily placed on the glass layer or on the plastic layer.
  • An adhesive layer as a solid guarantees a uniform thickness over the entire surface of the plastic layer to be bonded to the glass layer and prevents bleeding or running out of the adhesive layer from the laminator.
  • the adhesive layer may have different thicknesses (thicknesses).
  • the adhesive layer for example, in a thick design compensate for slight distortions in the glass-plastic laminate.
  • the adhesive layer therefore preferably has a thickness of at least 0.5 mm, more preferably at least 1 mm, advantageously at least 1.52 mm, particularly advantageously between 1.5 mm and 3 mm, or preferably a multiple thickness of 1, prior to lamination , 52 mm up.
  • the thickness of the plastic layer depends on the overall thickness of the glass-plastic laminate to be achieved and on the thickness of the glass layer.
  • the plastic layer has a thickness of 0.1 mm and 25 mm, preferably 2 mm to 20 mm, more preferably from 4 mm to 20 mm, preferably from 6 mm to 15 mm and advantageously from 6 mm to 12 mm.
  • the glass layer has a thickness of 0.1 mm to 10 mm, preferably from 1.5 mm to 9 mm, preferably from 3 mm to 7 mm and advantageously from 4 mm to 6 mm.
  • the glass layer and the plastic layer can be made the same thickness.
  • the glass layer itself can exert a high influence on the process.
  • all known types and varieties of glass can be used.
  • the glass layer can consist of a toughened safety glass (ESG) or a partially tempered glass (TVG). Both disc types meet advantageously for use as a protective screen, the increased applicable safety regulations. They prevent the destruction of the glass-plastic laminate, the formation of glass fragments and thus prevent, for example, the occurrence of personal injury or the ingress of glass splinters in eg. The machine tool, which protects them from damage.
  • an inventive glass-plastic laminate can be created in any size with the inventive method. This ranges from particularly small glass-plastic laminates of, for example, a few square centimeters to glass-plastic laminates, which are several square meters in size.
  • the laminate preferably has an area of from 0.05 m 2 to 5 m 2 , more preferably an area of from 0.1 m 2 to 4 m 2 ', preferably an area of from 0.20 m 2 to 3 m 2 and advantageously an area of 0.25 m 2 to 1.6 m 2 .
  • Fig. 1 is a perspective view in exploded view of a glass-plastic laminate produced by the inventive method.
  • Figure 1 shows in a perspective view and an exploded view of a manufactured by the inventive method glass-plastic laminate 1.
  • the glass-plastic laminate 1 consists of a 6 mm thick, transparent polycarbonate layer 2 (plastic layer), also a 6 mm thick Glass layer 3, which is designed as a single-pane safety glass and arranged between the polycarbonate layer 2 and the glass layer 3 2.5 mm thick adhesive layer 4 made of polyurethane.
  • the process for producing the glass-plastic laminate 1 shown in FIG. 1 is as follows:
  • the polycarbonate layer 2 and the glass layer 3 are provided at a temperature of about 20 ° +/- 5 ° C. as transparent panes, the adhesive layer 4 as a sheet-like film.
  • the three layers 2, 3, 4 are superposed edge-to-edge and a banding of the edges is carried out to prepare for vacuuming the sandwich.
  • a vacuum fleece of about 5 mm thickness is placed on a lower heating plate.
  • the vacuum fleece is larger all around than the sandwich prefers approx. 15 cm, in order to enable a simple vacuuming.
  • the sandwich is placed in the laminator and on the vacuum fleece.
  • wood is applied to the edge of the sandwich so as to protect it from damage during lamination and to achieve a good throughput during vacuuming.
  • the sandwich and the vacuum fleece are connected to a vacuum pump and a vacuum mat completely covering the sandwich, in this case a silicone mat, is placed over the sandwich.
  • the laminator is closed and it is pulled within about 10 minutes, a cold vacuum, which produces a uniformly acting on the sandwich vacuum of about -1 bar.
  • the cold vacuum is then held for about 20 minutes to remove any air bubbles in the sandwich.
  • the lower heating plate and an upper heating plate of the laminator are activated and in addition a compressed pressure of about 2 bar is applied to the vacuum mat by means of compressed air.
  • the heating of the sandwich takes place up to a final temperature of 130 ° C and took about 45 minutes.
  • the thickness of the glass and / or plastic layer 2, 3, the heating phase can also be between 30 to 90 minutes.
  • a temperature maintenance phase in which the final temperature is kept 1 15 minutes to allow a uniform heat distribution in the sandwich.
  • the machine is opened when hot, the heating plate is moved out, the vacuum mat is removed and the sandwich with the vacuum fleece is drawn from the heating plate onto a base with poor thermal conductivity, for example a wooden panel.
  • the shock-cooling is initiated by placing an elastic rubber sack filled with dry ice onto the plastic layer 2.
  • the low temperature of the dry ice of about -8 ° C withdraws the plastic layer 2 immediately heat energy and causes a rapid and uniform shrinkage of the plastic layer 2, before the adhesive layer 4 can establish a firm bond between the plastic layer 2 and the glass layer 3.
  • the shock cooling is maintained for about 15 minutes. Following the elastic bag is taken from the glass-plastic laminate 1 down. The glass-plastic laminate 1 is cooled during the shock cooling to a temperature of about -20 ° C and shows at this temperature a slight curvature.
  • the cooled to -20 ° C glass-plastic laminate 1 is heated without additional measures to room temperature, in this case 20 ° C, with a slight expansion of the plastic layer 2, which smoothes the curvature of the glass-plastic laminate 1 press, so that the glass-plastic laminate 1 at 20 ° C room temperature is largely flat.
  • the sandwich with the plastic layer is placed on the lower heating plate, the heating glass-plastic sandwich with the plastic layer on a shock-cooling tray, eg. A cooled metal plate, placed or pulled.
  • a shock-cooling tray eg. A cooled metal plate

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Glas-Kunststoff-Laminats mit einer Kunststoffschicht, einer Glasschicht und einer dazwischen angeordneten Klebstoffschicht. Zum Herstellen eines weitestgehend planen Glas-Kunststoff-Laminats mit einem Warmlaminierverfahren, ist vorgesehen, dass Glas-Kunststoff-Laminat, vor dem Aushärten der Klebstoffschicht schockartig abzukühlen.

Description

Warmlaminierverfahren zum Herstellen eines Glas-Kunststoff-Laminats
Die Erfindung betrifft ein Warmlaminierverfahren zum Herstellen eines Glas- Kunststoff-Laminats, bei dem ein Sandwich aus einer Kunststoffschicht, einer Glasschicht und einer dazwischen angeordneten Klebstoffschicht unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einem Glas-Kunststoff- Laminat verbunden wird.
Glas-Kunststoff- Laminate werden insbesondere als Maschinenschutzscheiben für den sichtbaren Arbeitsbereich von Werkzeugmaschinen, insbesondere von industriellen Dreh- und Fräsmaschinen verwendet. Die dem Anforderungsprofil an Schutzscheiben entsprechenden Glas-Kunststoff-Laminate weisen eine erste Hauptoberfläche aus Glas sowie eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche aus Kunststoff auf.
Da üblicherweise der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kunststoffschicht deutlich höher ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Glasschicht, dehnt sich die Kunststoff- schicht beim Warmiaminieren deutlich stärker aus als die Glasschicht. Umgekehrt schrumpft die Kunststoffschicht beim Abkühlen deutlicher stärker als die Glasschicht. Beim Abkühlen des Laminats entstehen somit in der Kunststoffschicht starke Schrumpfspannungen, die ein Zusammenziehen der Kunststoffschicht bewirken. Mittels der Klebstoffschicht werden die Kunststoffschicht und die Glasschicht während des Abkühlens des erwärmten Sandwichs fest miteinander verbunden, d. h. sie sind nicht voneinander lösbar. Aufgrund des festen, über die Fläche erfolgenden Verbundes zwischen der Kunststoffschicht und der Glasschicht wirken die Schrumpfspannungen in der abgekühlten Kunststoffschicht derart auf die Glasschicht, dass sich das gesamte Glas-Kunststoff- Laminat beim Abkühlen stark wölbt, so dass die Herstellung einer planen, d.h. einer ebenen Maschinenschutzscheibe mittels eines Warmlaminierverfahrens nicht möglich ist.
Aus diesem Grund werden zur Herstellung ebener Maschinenschutzscheiben der vorge- nannten Art derzeitig ausschließlich Kaltlaminierverfahren zum Verbinden der Glasschicht mit der Kunststoffschicht verwendet.
Sichere, dauerhafte und vor Delaminierungseffekten geschützte Verbindungen sind mit Kaltlaminierverfahren jedoch deutlich schwieriger herzustellen. Weiter sind Kaltlaminierverfahren sehr zeitaufwendig, da der Kleber im Kaltlaminierverfahren eine deutlich längere Abbindezeit aufweist als bei einer Laminierung unter Wärmeeinfluss. Auch das Herstellen eines vollständig blasenfreien Verbundes zwischen Glas und Kunststoff ist im Kaltlaminierverfahren deutlich schwieriger und verfahrenstechnisch besonders aufwen- dig. Die Produktionskosten eines Kaltlaminierverfahrens sind somit deutlich höher als die eines Warmlaminierverfahrens.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Warmlaminierverfahren zum Herstellen eines weitestgehend planen Glas-Kunststoff-Laminats vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs l. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens werden in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben. Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung eines Glas-Kunststoff-Laminats durch Warmiaminieren mit den Schritten:
Zusammenstellen eines Sandwichs aus einer Kunststoffschicht, einer Glasschicht und einer dazwischen angeordneten Klebstoffschicht,
Laminieren des Sandwichs in einem Laminator unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einem Glas-Kunststoff- Laminat,
schockartiges Abkühlen des Sandwichs vor dem Aushärten der Klebstoffschicht.
Das schockartige Abkühlen bewirkt ein besonders schnelles Schrumpfen der sich beim Aufwärmen besonders stark ausgedehnten Kunststoffschicht. Die Schrumpfung erfolgt derart schnell, dass die Kunststoffschicht bereits wieder weitestgehend ihre unter Normalbedingungen (z. B. die Temperatur beim Zusammenstellen des Sandwichs) aufweisende Form besitzt, bevor die aushärtende Klebstoffschicht eine feste nicht mehr verschiebbare Verbindung zwischen der Glasschicht und der Kunststoffschicht hergestellt hat.
Hierdurch wird das Entstehen von stärkeren Schrumpfspannungen zwischen der Kunststoffschicht und der Glasschicht, die eine Krümmung des abgekühlten Glas-Kunststoff- Laminats bewirken, verhindert, wodurch ein weitestgehend planes, d.h. ebenes Glas- Kunststoff- Laminat erzeugt werden kann.
Unter dem Warmiaminieren wird im Rahmen der Erfindung jedes Laminierverfahren verstanden, bei dem zum Verbinden der Schichten eines Laminats, bzw. zum Abbinden eines Klebstoffs, zusätzlich Wärmeenergie zugeführt wird. Insbesondere werden unter Warmlaminierverfahren Verfahren verstanden, bei denen der Laminiervorgang Temperaturen von 70°C bis 200°C, bevorzugt 8o°C bis 175°C, besonders bevorzugt 900 bis 150°C, vorzugsweise ioo°C bis 140°C und vorteilhaft 120°C bis 130°C erreicht. Unter Glas-Kunststoff- Laminaten werden im Zusammenhang mit der Erfindung ausschließlich Laminate, d. h. miteinander verbundene Schichten verstanden, die im Verwendungszustand inhomogen aufgebaut sind. Ein erfindungsgemäßes Glas-Kunststoff- Laminat weist im Verwendungszustand zwei Oberseiten auf, wobei die erste Oberseite einen Kunststoff und die der ersten Oberseite gegenüberliegende zweite Oberseite Glas enthält. Laminate, die homogen aufgebaut sind, d. h. bspw. Glas-Kunststoff-Glas- Laminate sind nicht Teil dieser Erfindung.
Das Laminieren des Sandwichs kann in üblichen Warmlaminatoren erfolgen. Bevorzugt wird jedoch ein Lamipress ®-Laminator verwendet, bei dem das zusammengestellte Sandwich von einer Vakuummatte, bspw. einer Gummimatte überdeckt, wobei an die
Vakuummatte ein Vakuum -um Luftblasen zwischen der Glasschicht und der Kunststoffschicht zu entfernen- angelegt und anschließend ein Druck zum Verpressen der beiden Schichten aufgebracht wird. Zusätzlich wird dem Sandwich hierbei Wärmeenergie zugeführt.
Das Zusammenstellen des Sandwichs bzw. das Anordnen der Klebstoffschicht zwischen der Kunststoffschicht und der Glasschicht kann bspw. durch ein Übereinanderlegen der (drei) Schichten erfolgen Auch ist es möglich, die Klebstoffschicht auf die Kunststoff- schicht aufzutragen und anschließend die auf die Kunststoffschicht aufgetragene Klebstoffschicht auf der Glasschicht anzuordnen. Auch kann die Klebstoffschicht bspw. zwei- lagig aufgebaut sein, so dass eine Lage der Klebstoffschicht auf die Glasschicht aufgetragen wird, eine zweite Lage der Klebstoffschicht auf die Kunststoffschicht und im An- schluss daran die beiden Lagen der Klebstoffschicht aufeinandergelegt werden, so dass beide Lagen gemeinsam eine Klebstoffschicht bilden. Auch kann bspw. eine Kunststoffschicht mit einem bereits aufgetragenen Klebstoff verwendet werden. Sollte bspw. eine besonders dicke Klebstoffschicht zwischen der Glasschicht und der Kunststoffschicht notwendig sein, ist es möglich, zwei oder mehr Klebstoffschichten anzuordnen, die nach dem Laminieren eine Klebstoffschicht ausbilden. Auch kann bspw. eine Klebstoffschicht in zwei Lagen aufgetragen werden. So ist es bspw. möglich, einen Zweikomponentenklebstoff zu verwenden. Dieser Klebstoff kann bspw. mit einer Komponente auf die Oberseite der Glasschicht und mit der zweiten Komponente auf die Unterseite der Kunststoffschicht aufgetragen werden.
Zum Erzeugen des Schrumpfvorgangs in der Kunststoffschicht bevor die Klebstoffschicht eine feste Verbindung zwischen der Kunststoffschicht und der Glasschicht herstellt, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung die schockartige Abkühlung mit einem auf die Kunststoffschicht wirkenden Kühlmittel durchgeführt. Durch das direkte Einwirken des Kühlmittels auf die Kunststoffschicht wird diese deutlich schneller und stärker abgekühlt als die an die Kunststoffschicht angrenzende Klebstoffschicht beziehungsweise die an die Klebstoffschicht angrenzende Glasschicht. Hierdurch und durch den gegenüber der Glasschicht deutlich höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten, wird der Schrump- fungsprozess der Kunststoffschicht, d.h. auch der relative Schrumpfungsprozess der Kunststoffschicht gegenüber einem relativen Schrumpfungsprozess der Glasschicht deutlich beschleunigt.
Weiter abhängig ist das schockartige Abkühlen von der Temperatur des eingesetzten Kühlmittels. Je kälter das Kühlmittel ist, desto schneller und stärker und somit intensi- ver wird die Abkühlung durchgeführt. Hierbei kann ein zu kaltes Kühlmittel jedoch zu Beschädigungen an der Kunststoffschicht, am Kleber der Klebstoffschicht oder an der Glasschicht führen. Umgekehrt ist ein zu warmes Kühlmittel nicht geeignet, den Schrumpfungsprozess der Kunststoffplatte derart zu beschleunigen, dass diese vor dem Verkleben mit der Glasschicht ihre unter Normalbedingungen vorliegende Form einnimmt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die schockartige Abkühlung mit einem mindestens -20°C, bevorzugt mindestens -40°C, besonders bevorzugt mindestens -6o°C und vorteilhaft einem zwischen mindestens -y8°C und -2ii°C kaltem Kühlmittel durchgeführt. Kühlmittel in einem derartigen Temperaturbereich sind besonders geeignet, da durch sie eine zeit- und maßgenaue Schrumpfung der Kunststoffschicht erzeugt werden kann. Besonders bevorzugt wird als Kühlmittel Trockeneis oder flüssiger Stickstoff eingesetzt. Beide Kühlmittel sind technisch leicht herzustellen, beziehungsweise kostengünstig zu erwerben, so dass der besondere Kostenvorteil eines Warmlaminierverfahrens weiterhin gegeben ist.
Zur besseren Handhabung des Kühlmittels, insbesondere zum gleichmäßigen Aufbringen des Kühlmittels auf die Kunststoffschicht und um einen direkten Kontakt des Kühlmittels mit der Kunststoffschicht oder der Glasschicht zu vermeiden, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Kühlmittel in einen Behälter, insbesondere einen flexiblem Sack eingebracht und wird auf das Glas-Kunststoff- Laminat, insbesondere auf die Kunststoffschicht aufgelegt. Der Behälter, insbesondere ein flexibler Sack, ermöglicht in besonders vorteilhafterweise ein gleichmäßiges Aufbringen des Kühlmittels auf das Glas-Kunststoff- Laminat, so dass die Kühlung gleichmäßig über die gesamte Fläche des Laminats durchgeführt wird. Außerdem wird durch den direkten Kontakt des Behälters mit der Oberfläche des Kunststoffs oder des Glaslaminats eine besonders gute Wärmeübertragung ermöglicht, so dass die Kühlung besonders schnell und über die Oberfläche besonders gleichmäßig durchgeführt werden kann. Ein weiterer positiver Effekt ist, dass aufgrund des Gewichtes des Behälters zusätzlich weiterhin ein leichter Druck auf das Glas-Kunststoff- Laminat ausgeübt wird. Zusätzlich zur Auswahl des Kühlmittels, der Kühltemperatur und der Art des Aufbrin- gens ist insbesondere der Zeitpunkt, zu dem die Schockkühlung einsetzt entscheidend. So wird nach einer Weiterbildung der Erfindung die schockartige Kühlung entweder direkt im Laminator oder unmittelbar nach der Entnahme des Glas-Kunststoff- Laminats aus dem Laminator durchgeführt.
Die Durchführung der schockartigen Kühlung im Laminator erfolgt relativ einfach nach dem Öffnen des Laminators durch das Auflegen beziehungsweise Aufbringen des Kühl- mittels.
Damit der Laminator weiter benutzt werden kann und nicht zuvor abgekühlt wird, erfolgt das Einleiten der schockartigen Kühlung besonders vorteilhafterweise unmittelbar nach der Entnahme des Glas-Kunststoff-Laminats aus dem Laminator.
Unmittelbar bedeutet hierbei, dass die Schockkühlung deutlich vor dem Verkleben der Klebstoffschicht eingeleitet wird, so dass die Kunststoffplatte ausreichend Zeit zum Schrumpfen hat, bevor sie durch die Klebstoffschicht mit der Glasschicht verklebt wird. Der Zeitraum zwischen dem Öffnen des Laminators und dem Einleiten der Schockkühlung beträgt bspw. bis zu 5 Minuten, bevorzugt bis zu 3 Minuten, besonders bevorzugt bis zu 120 Sekunden, vorteilhaft bis zu 90 Sekunden, besonders vorteilhaft bis zu 60 Sekunden und vorzugsweise bis zu 30 Sekunden. Dieser Zeitraum ist jedoch stark abhängig von der verwendeten Klebstoffschicht und/oder von der verwendeten Temperatur beim Laminieren, so dass bspw. bei besonders dicken Klebstoffschichten auch mehr als 5 Minuten bis zur Einleitung der Schockkühlung vergehen können. Die Dauer des schockartigen Abkühlens und die dabei wirkende Temperatur hat außerdem Einfluss auf die absolute Temperatur des Glas-Kunststoff- Laminats, bis zu der die Abkühlung erfolgt. Insbesondere bei einem vorzeitigen Abbruch der schockartigen Kühlung, d. h. bei einem nicht ausreichenden Durchkühlen des Glas-Kunststoff-Laminats kann es im Anschluss bei einer Lagerung bei bspw. Raumtemperatur (20°C) wieder zu Verwerfungen des Glas-Kunststoff- Laminats kommen, so dass diese bei Raumtemperatur nicht weitestgehend plan sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Abkühlung des Glas-Kunststoff-Laminats daher bis zu einer Temperatur von io°C bis - 40°C, bevorzugt o°C bis -35°C, besonders bevorzugt -io°C bis -30°C oder vorzugsweise bis -20°C ± 5°C durchgeführt.
Aufgrund des deutlich geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten der Glasschicht hat sich diese beim Laminiervorgang gegenüber der Kunststoffschicht deutlich weniger aus- gedehnt. Um vor dem Abbinden der Klebstoffschicht auch das Schrumpfen der Glasschicht zu fördern, kann zu der schockartigen Abkühlung eine zusätzliche Kühlung mit einem auf die Glasschicht wirkenden Medium durchgeführt werden, wobei die Kühlung insbesondere durch Kühlung einer an die Glasschicht angrenzenden Heizplatte durchgeführt wird.
Als Medium zur Kühlung können hier beispielsweise Sole, Wasser oder andere Flüssigkeiten oder Gase, die normalerweise in der Heizplatte zum Beheizen der Platte eingesetzt werden, Verwendung finden. Ein weiterer Vorteil bei der zusätzlichen Kühlung der Glasschicht, insbesondere durch eine an die Glasschicht angrenzende Heizplatte ist eine Verkürzung der Gesamtkühlzeit, d.h. des Zeitraums, in dem die Kühlung und die
Schockkühlung stattfinden. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, eine deutlich schnellere Produktionstaktung zu erreichen, da die Heizplatte schneller wieder mit einem neuen Sandwich bestückt werden kann. Nach einer Weiterbildung der Erfindung enthält die Kunststoffschicht mindestens einen Kunststoff aus der Gruppe der Polykarbonate und/oder ist transparent ausgeführt. Polykarbonate eignen sich in vorteilhafter Weise zur Verwendung von Schutzscheiben und insbesondere zum Laminieren mit Glas, da diese besonders kostengünstig als transparente Kunststoffe zu erhalten sind. Fernen erfüllen Polykarbonate besonders einfach alle notwendigen technischen Anforderungen von Maschinenschutzscheiben.
Die Durchführung und die Prozessparameter, insbesondere die unterschiedlichen Drücke, Temperaturen, Temperaturhaltezeiten und Laminierzeiten, können unterschiedlich ausgeführt sein und werden bevorzugt an beispielsweise die Dicke der Glasschicht, der Kunststoffschicht oder an die Art und Abbindezeit der Klebstoffschicht angepasst. Auch einzelne Verfahrensschritte können dementsprechend angepasst, verändert oder im Gesamtverfahren hinzu kommen oder wegfallen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das zusammengestellte Sandwich in einem Laminator eingeführt und/oder an das in dem Laminator eingeführte Sandwich wird beispielsweise mit einer Vakuummatte ein Kaltvakuum angelegt und/oder auf das in den Laminator eingebrachte Sandwich wird ein Pressdruck aufgebracht und/oder das mit dem Kaltvakuum und/oder dem Pressdruck beaufschlagte Sandwich wird aufgeheizt, insbesondere auf eine Endtemperatur t und/oder das Sandwich wird zum Erreichen einer gleichmäßigen Wärmeverteilung im Sandwich während einer Temperaturhaltephase mit der Endtemperatur t über einen Zeitraum T beheizt und/oder direkt im Anschluss an die Temperaturhaltephase wird die Schockkühlung eingeleitet, wobei ein mit einem Kühlmittel gefüllter, insbesondere flexibler Behälter auf die Kunststoffschicht des Sandwichs aufgelegt wird oder das Sandwich direkt im Anschluss an die Temperaturhaltephase aus dem Laminator aufgebracht, gegebenenfalls auf eine Oberfläche mit niedriger Wärmeleitfähigkeit aufgelegt und der mit einem Kühlmittel gefüllte, insbesondere flexible Behälter wird auf die Kunststoffschicht des Sandwichs aufgelegt.
Neben der Glasschicht und der Kunststoffschicht kann auch die Klebstoffschicht hochrelevant sein. Bevorzugt wird eine Klebstoffschicht verwendet, die transparent ist, da diese im Zusammenspiel mit der Glasschicht und der bevorzugten Ausführungsform der Kunststoffschicht als Polykarbonat eine gute Durchsicht durch das Glas-Kunststoff- Laminat gewährleistet. Auch werden Klebstoffschichten verwendet, die über den Lami- niervorgang besonders gut steuerbar sind. So sollte die Klebstoffschicht, insbesondere der Zeitpunkt des Abbindens der Klebstoffschicht bspw. über die zugefügte Energiemenge (Wärme) regelbar sein. Es können bspw. Klebstoffschichten auf Basis von Ethylenvi- nylacetat (EVA) oder Polyvinylbutyral (PVB) verwendet werden.
Vorteilhaft wird eine Klebstoffschicht, die einen Kleber auf Basis von Polyurethan enthält verwendet. Polyurethan ist besonders kostengünstig in transparenter Form zu erhalten. Ferner gewährleistet Polyurethan ein sicheres und vor Delaminierung geschütztes Verbinden der Kunststoffschicht mit der Glasschicht. Auch ist der Abbindevorgang bzw. der Abbindezeitraum des Polyurethans unter Einfluss von Wärme und Druck gut steuerbar.
Die Klebstoff schicht kann grundsätzlich in jeglicher Form zwischen der Oberseite der Glasschicht und der Kunststoffschicht angeordnet werden. So kann die Klebstoffschicht bspw. als Flüssigkeit aufgetragen werden. Auch kann bspw. eine pastöse, hochviskose oder gelartige Konsistenz der Klebstoffschicht verwendet werden. Hierzu sind alle üblichen Auftragungsverfahren anwendbar. Die Klebstoffschicht kann als Feststoff und hier insbesondere als bahnförmiger Feststoff, bspw. als Folie, angeordnet werden. Die Handhabung als Feststoff ist für die Herstellung eines Glas-Kunststoff-Laminats besonders geeignet. Ein Feststoff vorliegend als Folie oder Matte, kann auf der Glasschicht oder auf die Kunststoffschicht besonders einfach aufgelegt werden. Eine Klebstoffschicht als Feststoff garantiert eine gleichmäßige Dicke über die gesamte Fläche der zu verklebenden Kunststoffschicht mit der Glasschicht und verhindert ein Verlaufen bzw. aus dem Lami- nator Herauslaufen der Klebstoffschicht.
Unter anderem abhängig von den an das Glas-Kunststoff- Laminat gestellten Anforderungen kann die Klebstoffschicht unterschiedliche Dicken (Stärken) aufweisen. So kann die Klebstoffschicht bspw. bei einer dicken Ausführung leichte Verwerfungen im Glas- Kunststoff- Laminat kompensieren. Bevorzugt weist die Klebstoffschicht vor dem Lami- nieren deshalb eine Dicke von mindestens 0,5 mm, besonders bevorzugt mindestens 1 mm, vorteilhaft von mindestens 1,52 mm, besonders vorteilhaft zwischen 1,5 mm und 3 mm oder vorzugsweise eine vielfache Dicke von 1,52 mm auf.
Die Dicke der Kunststoffschicht ist abhängig von der zu erreichenden Gesamtstärke des Glas-Kunststoff- Laminats und von der Stärke der Glasschicht. Vorzugsweise weist die Kunststoffschicht eine Dicke von 0,1 mm und 25 mm, bevorzugt 2 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt von 4 mm bis 20 mm, vorzugsweise vom 6 mm bis 15 mm und vor- teilhaft von 6 mm bis 12 mm.
Vorteilhaft weist die Glasschicht eine Dicke von 0,1 mm bis 10 mm, bevorzugt von 1,5 mm bis 9 mm, vorzugsweise von 3 mm bis 7 mm und vorteilhafterweise von 4 mm bis 6 mm auf. Auch können die Glasschicht und die Kunststoffschicht gleich dick ausgebildet sein.
Zusätzlich zu den bereits erläuterten Eigenschaften und Abmessungen der Glasschicht kann auch die Glasschicht an sich einen hohen Einfluss auf das Verfahren ausüben. Prin- zipiell können alle bekannten Glasarten und -sorten verwendet werden. Insbesondere bei der Verwendung des Glas-Kunststoff- Laminats als Schutzscheibe für Werkzeugmaschinen sind jedoch spezielle Anforderungen an das Glas zu erfüllen. So kann die Glasschicht aus einem Einscheibensicherheitsglas (ESG) oder einem teilvorgespannten Glas (TVG) bestehen. Beide Scheibenarten erfüllen in vorteilhafterweise für die Verwendung als Schutzscheibe die erhöhten geltenden Sicherheitsvorschriften. Sie verhindern bei einer Zerstörung des Glas-Kunststoff- Laminats das Entstehen von Glassplittern und verhindern somit bspw. auch das Auftreten von Verletzungen von Personen oder auch das Eindringen von Glassplittern in bspw. die Werkzeugmaschine, wodurch diese vor Beschädigung geschützt wird.
Grundsätzlich kann mit dem erfinderischen Verfahren ein erfindungsgemäßes Glas- Kunststoff- Laminat in beliebiger Größe erstellt werden. Dies geht von besonders kleinen Glas-Kunststoff- Laminaten von bspw. wenigen Quadratzentimetern bis zu Glas- Kunststoff- Laminaten, die mehrere Quadratmeter groß sind. Das Laminat weist bevorzugt eine Fläche von 0,05 m2 bis 5 m2, besonders bevorzugt eine Fläche von 0,1 m2 bis 4 m2' vorzugsweise eine Fläche von 0,20 m2 bis 3 m2und vorteilhaft eine Fläche von 0,25 m2 bis 1,6 m2 auf. Im Weiteren werden Details der Erfindung anhand einer Figur näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung eines mit dem erfinderischen Verfahren hergestellten Glas-Kunststoff- Laminats.
Figur 1 zeigt in einer perspektivische Ansicht und als Explosionsdarstellung ein mit dem erfinderischen Verfahren hergestelltes Glas-Kunststoff- Laminat 1. Das Glas-Kunststoff- Laminat 1 besteht aus einer 6 mm dicken, transparenten Polycarbonatschicht 2 (Kunststoff Schicht), einer ebenfalls 6 mm starken Glasschicht 3, die als Einscheibensicherheits- glas ausgeführt ist und einer zwischen der Polycarbonatschicht 2 und der Glasschicht 3 angeordneten 2,5 mm dicken Klebstoffschicht 4 aus Polyurethan.
Der Ablauf zum Herstellen des in Figur 1 dargestellten Glas-Kunststoff- Laminats 1 ist wie folgt:
Die Polycarbonatschicht 2 und die Glasschicht 3 werden bei einer Temperatur von ca. 20° +/- 5°C als transparente Scheiben, die Klebstoffschicht 4 als bahnförmige Folie be- reitgestellt. Die drei Schichten 2, 3, 4 werden kantenbündig übereinandergelegt und es wird zur Vorbereitung einer Vakuumierung des Sandwichs eine Bänderung der Kanten durchgeführt.
In einem Laminator, hier einem LamiPress®-Laminator wird auf eine untere Heizplatte ein ca. 5 mm dickes Vakuumvlies eingelegt. Das Vakuumvlies ist rundum größer als das Sandwich bevorzugt ca. 15 cm, um eine einfache Vakuumierung zu ermöglichen. Im An- schluss wird das Sandwich in den Laminator und auf das Vakuumvlies gelegt. Um das Sandwich wird ein Kanten-Schutzrahmen aus bspw. Holz bündig an die Kanten des Sandwichs angelegt, um dies beim Laminiervorgang zu schützen und eine gute Durchlüf- tung beim Vakuumieren zu erreichen.
Das Sandwich und das Vakuumvlies werden an eine Vakuumpumpe angeschlossen und eine das Sandwich vollständig überdeckende Vakuummatte, in diesem Fall eine Silikonmatte, wird über das Sandwich gelegt.
Nachfolgend wird der Laminator geschlossen und es wird innerhalb von ca. 10 Minuten ein Kaltvakuum gezogen, das einen gleichmäßig auf das Sandwich wirkenden Unterdruck von ca. -1 bar erzeugt. Das Kaltvakuum wird anschließend noch ca. 20 Minuten gehalten, um sämtliche Luftblasen im Sandwich zu entfernen.
Anschließend werden die untere Heizplatte und eine obere Heizplatte des Laminators aktiviert und zusätzlich wird mittels Druckluft ein Pressdruck von ca. 2 bar auf die Vakuummatte angelegt. Das Aufheizen des Sandwichs erfolgt bis zu einer Endtemperatur von 130°C und dauerte ca. 45 Minuten. Abhängig von der Klebstoffschicht 4, der Dicke der Glas- und/oder Kunststoffschicht 2, 3 kann die Aufheizphase auch zwischen 30 bis 90 Minuten betragen. Es folgt eine Temperaturhaltephase, in der die Endtemperatur 1 15 Minuten gehalten wird, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Sandwich zu ermöglichen. Im An- schluss an die Temperaturhaltephase wird die Maschine im heißen Zustand geöffnet, die Heizplatte wird herausgefahren, die Vakuummatte entfernt und das Sandwich mit dem Vakuumvlies wird von der Heizplatte auf eine schlecht wärmeleitende Unterlage, bspw. eine Holzplatte, gezogen.
Unmittelbar, d.h. hier. ca. 120 +/-15 Sekunden nach dem Öffnen des Laminatos wird die Schockkühlung durch Auflegen eines mit Trockeneis gefüllten elastischen Gummisacks auf die Kunststoffschicht 2 eingeleitet.
Die niedrige Temperatur des Trockeneises von ca. -y8°C entzieht der Kunststoffschicht 2 unverzüglich Wärmeenergie und bewirkt eine schnelle und gleichmäßige Schrumpfung der Kunststoffschicht 2, bevor die Klebstoffschicht 4 einen festen Verbund zwischen der Kunststoffschicht 2 und der Glasschicht 3 herstellen kann.
Die Schockkühlung wird für ca. 15 Minuten beibehalten. Im Anschluss wird der elastische Sack vom Glas-Kunststoff- Laminat 1 herunter genommen. Das Glas-Kunststoff- Laminat 1 wird während der Schockkühlung auf eine Temperatur von ca. -20°C abge- kühlt und zeigt bei dieser Temperatur eine leichte Wölbung.
Im Anschluss erwärmt sich das auf -20°C abgekühlte Glas-Kunststoff- Laminat 1 ohne zusätzlich Maßnahmen auf Raumtemperatur, in diesem Fall 20°C, wobei eine leichte Ausdehnung der Kunststoffschicht 2 erfolgt, die die Wölbung des Glas-Kunststoff- Laminats 1 glatt drückt, so dass das Glas-Kunststoff-Laminat 1 bei 20°C Raumtemperatur weitestgehend eben ist.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschrankt. Bspw. ist es denkbar, die Erfindung ent- sprechend eines Ausführungsbeispiels zu betreiben, in dem
des Sandwichs mit der Kunststoffschicht auf die untere Heizplatte aufgelegt wird, des heizen Glas-Kunststoff-Sandwichs mit der Kunststoffschicht auf eine schockkühlende Ablage, bspw. eine gekühlte Metallplatte, aufgelegt oder gezogen wird.

Claims

(13624.3)
Ansprüche
Verfahren zum Herstellen eines Glas-Kunststoff- Laminats durch Warmiaminieren mit mindestens den Schritten:
Zusammenstellen eines Sandwichs aus einer Kunststoffschicht (2), einer Glasschicht (3) und einer dazwischen angeordneten Klebstoff Schicht (4),
Laminieren des Sandwichs in einem Laminator unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einem Glas-Kunststoff-Laminat (1),
schockartiges Abkühlen des Glas-Kunststoff- Laminats (1) vor dem Aushärten der Klebstoff Schicht (4).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schockartige Abkühlung mit einem auf die Kunststoffschicht (2) wirkenden Kühlmittel durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schockartige Abkühlung mit einem mindestens -20°C, bevorzugt mindestens -40°C, besonders bevorzugt mindestens -6o°C und vorteilhaft zwischen mindestens -78°C und -2ii°C kalten Kühlmittel, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel Trockeneis oder flüssiger Stickstoff eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in einen Behälter eingebracht ist und auf das Glas-Kunststoff- Laminat (1) aufgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schockartige Kühlung im Laminator oder unmittelbar nach der Entnahme des Glas- Kunststoff-Laminats (1) aus dem Laminator durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des Glas-Kunststoff- Laminats (1) bis zu einer Temperatur von io°C bis - 40°C, bevorzugt o°C bis -35°C, besonders bevorzugt -io°C bis -30°C oder vorzugsweise bis -20°C +/-5°C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu der schockartigen Abkühlung eine zusätzlich Kühlung mit einem auf die Glasschicht (3) wirkenden Medium durchgeführt wird, wobei die Kühlung insbesondere durch Kühlung einer an die Glasschicht (3) angrenzenden Heizplatte durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (2) mindestens einen Kunststoff aus der Gruppe der Polycarbona- te enthält und/ oder transparent ausgeführt ist.
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