DE102005022963A1

DE102005022963A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines Vorverbundes zur Bildung einer Verbundglasscheibe

Info

Publication number: DE102005022963A1
Application number: DE102005022963A
Authority: DE
Inventors: Joachim Korswird; Andreas Staubach
Original assignee: Benteler Maschinenbau GmbH
Current assignee: Benteler Maschinenbau GmbH
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-23
Also published as: US20060260761A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Vorverbundes (2) aus mindestens zwei Glasscheiben (3, 4) und einer dazwischen liegenden Kunststofffolie (5) zur Bildung einer Verbundglasscheibe in einem Autoklaven. Diese Vorrichtung (1) umfasst eine Transporteinrichtung (6), einen Vorwärmkanal (7), ein sich daran anschließendes erstes Presswalzwerk (8), einen Hauptwärmekanal (9) und ein sich daran anschließendes zweites Presswalzwerk (10). DOLLAR A Dabei ist der Vorwärmkanal (7) und der Hauptwärmekanal (9) mit Heizaggregaten in Form von Infrarotstrahlern (11) ausgestattet, von denen jeweils ein Teil in konstanter Grundlast betrieben wird und der restliche Teil zur Erzeugung einer gewünschten Arbeitstemperatur regelbar ist, wobei die Regelung jeweils über einen Pilotstrahler (11a) mit einem dem Pilotstrahler (11a) räumlich unmittelbar zugeordneten Temperatursensor (12), einen Regler (13) und ein Thyristor-Leistungssteller (14) erfolgt. DOLLAR A Die Presswerke (8, 10) sind jeweils mit über Druckmittelzylinder (16) in Richtung der zugeordneten Gegendruckwalzen (15) beaufschlagbaren Andruckwalzen (17) ausgestattet, wobei die Andruckwalzen (17) unabhängig von der Größe oder der geometrischen Grundform des Vorverbundes (2) stets mit dem gleichen Anpressdruck auf die einander gegenüberliegenden Außenkanten des Vorverbundes (2) auf den Vorverbund (2) aufpressbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vorverbundes aus mindestens zwei Glasscheiben und einer dazwischen liegenden Kunststofffolie zur Bildung einer Verbundglasscheibe in einem Autoklaven, umfassend eine Transporteinrichtung, einen Vorwärmkanal, ein sich daran anschließendes erstes Presswalzwerk, einen Hauptwärmekanal und ein sich daran anschließendes zweites Presswalzwerk.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der die Fertigung von Vorverbund-Einheiten zur Bildung von Verbundglasscheiben mit hoher Produktivität und hoher Produktqualität möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorgeschlagen, bei welcher der Vorwärmkanal und der Hauptwärmekanal mit Heizaggregaten in Form von Infrarotstrahlern ausgestattet sind, von denen jeweils ein Teil in konstanter Grundlast betrieben wird und der restliche Teil zur Erzeugung einer ge wünschten Arbeitstemperatur regelbar ist, wobei die Regelung jeweils über einen Pilotstrahler mit einem dem Pilotstrahler räumlich unmittelbar zugeordneten Temperatursensor, einen Regler und einen Thyristor-Leistungssteller erfolgt.

Für die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu bildenden Vorverbund-Einheiten aus jeweils mindestens zwei Glasscheiben und einer dazwischen liegenden Kunststofffolie ist eine gezielte Erwärmung von ausschlaggebender Bedeutung. Im Vorwärmkanal wird eine Grunderwärmung dahingehend angestrebt, dass die Kunststofffolie zwar schon erwärmt wird, dabei aber noch nicht am Glas klebt. Die in den Folienlagen vorhandene Luft soll noch zuverlässig entweichen können. Diese Entlüftung erfolgt dann im nachgeschalteten ersten Presswalzwerk.

Im Hauptwärmekanal wird dann eine Vorverbund-Einheit weiter erwärmt, so dass sich eine Haftung zwischen den Glasscheiben und den Kunststofffolien ergibt. Im zweiten Presswalzwerk erfolgt dann endgültige Nachentlüftung und gleichzeitig werden die umlaufenden Kanten eines Vorverbundes abgedichtet dadurch, dass die Glasscheiben im Randbereich mit der Kunststofffolie praktisch luftdicht versiegelt werden.

Für diese Vorgänge ist eine exakte Temperatursteuerung von großer Wichtigkeit. Diese Temperatursteuerung kann durch den erfindungsgemäßen Gedanken präzise ausgeführt werden, da die Infrarotstrahler auf eine gewünschte Farbtemperatur eingestellt und durch die Regelung konstant gehalten werden können. Da die Erwärmung eines Vorverbundes einen bestimmten Wärmeenergieaufwand erfordert, fällt die Temperatur der Infrarotstrahler beim Durchlauf eines Vorverbundes ab. Dieser Temperaturabfall wird unmittelbar am Pilotstrahler durch einen Temperatursensor ermittelt. Unmittelbar ist hier zu verstehen im Sinne einer zeitlich nahezu verzögerungsfreien Erfassung des genannten Temperaturabfalls. Dieser Temperaturabfall wird über den Regler mit der voreingestellten gewünschten Farbtemperatur verglichen und durch die sich ergebende Differenz wird über den Thyristor-Leistungssteller den Infrarotstrahlern mehr Energie zugeführt, so dass sich wieder eine Anpassung an die gewünschte, voreingestellte Farbtemperatur ergibt. Die Erfassung des Temperaturabfalles direkt an einem Pilotstrahler ist aufgrund der schnellen Reaktion auf einen Temperaturabfall insofern besonders vorteilhaft, als sich bei einer Messung im Vorwärmkanal oder Hauptwärmekanal eine Reaktion erst mit einer großen zeitlichen Verzögerung ergeben würde, beispielsweise nach mehreren Minuten. Dies würde wiederum letztendlich zu einer ungenügenden Erwärmung des Vorverbundes einschließlich der Kunststofffolie führen, so dass keine Sicherheit für eine präzise Entlüftung und präzise Kantenversiegelung gegeben wäre. Mit erhöhten Ausschuss-Werten müsste also in einem derartigen Falle gerechnet werden, was für die Produktivität einer derartigen Vorrichtung natürlich inakzeptabel ist.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass Infrarotstrahler mit entsprechender Temperaturregelung jeweils oberhalb und unterhalb der Transporteinrichtung angeordnet sind.

Somit kann bei einer jeweiligen Vorverbund-Einheit aufgrund einer optimal möglichen, angepassten Wärmeeinbringung in Form von Ober- und Unterwärme der Scheibenverzug minimiert werden. Der Scheibenverzug tritt durch die Verbindung zweier Materialien mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung auf. Dem kann durch eine gezielte Wärmebehandlung von oben und von unten zielgerichtet entgegengewirkt werden.

Es ist aufgezeigt worden, dass die gezielte Wärmebehandlung von Vorverbund-Einheiten der hier in Rede stehenden Art für die Vorfertigung von Verbundglasscheiben von großer Bedeutung ist.

Ebenso wichtig ist es, dass ein Vorverbund vor dem Einbringen in einen Autoklaven, in dem dieser Vorverbund relativ hohen Drücken ausgesetzt wird, im umlaufenden Kantenbereich luftdicht versiegelt sein muss. Bei fehlender Kantenversiegelung kann nämlich in einem nachfolgenden Autoklaven-Prozess die Druckluft des Autoklaven zwischen die Glaslagen gelangen, so dass sich keine Presskraft zur Herstellung eines Verbundglases einstellen kann.

Um die Kantenversiegelung vor dem Einbringen in einen Autoklaven sicherstellen zu können, ist vorgesehen, dass die Presswalzwerke jeweils mit einer über Druckmittelzylinder in Richtung der zugeordneten Gegendruckwalzen beaufschlagbaren Andruckwalze ausgestattet sind und dass die Andruckwalzen unabhängig von der Größer oder der geometrischen Grundform des Vorverbundmaterials stets mit dem gleichen Anpressdruck auf die einander gegenüber liegenden Außenkanten des Vorverbundmateriales auf das Vorverbundmaterial aufpressbar sind.

Es wird also gewährleistet, dass die umlaufenden Kanten druckmäßig gleichmäßig beaufschlagt sind, so dass sich insbesondere im zweiten Presswalzwerk nach endgültiger Nachentlüftung eine dichte und sichere Kantenversiegelung ergibt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
2 eine noch weiter vereinfachte Ansicht in Richtung des Pfeiles II in 1
3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in 2
4 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines Vorwärm- oder Hauptwärme-Kanales mit Heizaggregaten zur Erzeugung von Oberwärme und Unterwärme.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vorverbundes zur Bildung einer Verbundglasscheibe in einem nachfolgenden, nicht gezeigten Autoklaven bezeichnet.
Insbesondere 4 zeigt in schematischer Darstellung, dass der angesprochene Vorverbund 2 beispielsweise aus zwei Glasscheiben 3 und 4 sowie einer dazwischen liegenden Kunststofffolie 5 besteht. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein Vorverbund 2 natürlich auch aus mehreren Lagen bestehen kann, wobei in jedem Falle immer zwischen zwei Glasscheiben eine Kunststofffolie liegt.
Der Vorverbund 2 wird durch die gesamte Vorrichtung 1 über Transportmittel 6 gefördert.
Die gesamte Vorrichtung 1 umfasst im wesentlichen einen Vorwärmkanal 7, ein erstes Presswalzwerk 8, einen Hauptwärmekanal 9 und ein zweites Presswalzwerk 10. Die genannten Stationen sind dabei in Richtung der durch den Pfeil A angegebenen Transportrichtung aufgelistet.
Die Vorrichtung 1 ist darauf ausgelegt, zunächst eine Entlüftung im Bereich zwischen den Glasscheiben 3 und 4 sowie der Kunststofffolie 5 zu bewirken, und anschließend eine luftdichte Versiegelung zumindest der Außenkanten des Vorverbundes 2 herzustellen.
Zu diesem Zweck wird der Vorverbund zunächst in den Vorwärmkanal 7 eingeführt. In diesem Vorwärmkanal 7 wird eine Erwärmung des Vorverbundes durchgeführt, die aber noch nicht zu einer Verbindung zwischen den Glasscheiben 3 und 4 sowie der Kunststofffolie 5 führt.
Im ersten Presswalzwerk 8 wird die Entlüftung zwischen den Glasscheiben 3 und 4 und der Kunststofffolie 5 bewirkt.
Danach gelangt der Vorverbund 2 in den Bereich des Hauptwärmekanales 9, in dem eine weitere Erwärmung des Vorverbundes durchgeführt bis in einen Temperaturbereich hinein, in dem eine Verbindung zwischen den Glasscheiben 3 und 4 einerseits und der Kunststofffolie 5 andererseits eintritt.
Im zweiten Presswalzwerk 10 wird dann eine Kantenversiegelung durchgeführt, das heißt, der Vorverbund wird derart verpresst, dass zumindest die umlaufenden Kanten des Vorverbundes luftdicht abgeschlossen sind.
Der derart hergestellte Vorverbund kann dann in einem nicht dargestelltem Autoklaven endgültig zu einer Verbundglasscheibe verpresst werden.
Damit dieser Prozess störungsfrei ablaufen kann, ist es wichtig, dass der Bereich zwischen den einzelnen Glasscheiben 3 und 4 sowie der Kunststofffolie 5 einwandfrei entlüftet ist und eine hermetische, umlaufende Kantenversiegelung stattgefunden hat.
Hierfür sind letztendlich zwei Faktoren maßgebend. Einerseits ist es von großer Bedeutung, dass die Erwärmung des Vorverbundes 2 innerhalb des Vorwärmkanales 7 und damit vor dem Einlaufen in das erste Presswalzwerk 8 ebenso präzise und auch weitestgehend konstant erfolgen muss, wie die Erwärmung im Hauptwärmekanal 8 und somit vor dem Einlaufen in das zweite Presswalzwerk 10.
Andererseits ist innerhalb der Presswalzwerke 8 und 10 von Bedeutung, dass diese Presswalzwerke 8 und 10 so ausgelegt sind, dass ein gleichmäßiger Druck auf die Seitenkanten des Vorverbundes ausgeübt werden kann.
4 zeigt in schematischer Darstellung diejenigen Mittel, die für eine gezielte Erwärmung eines Vorverbundes 2 innerhalb eines Vorwärmkanales 7 oder eines Hauptwärmekanales 9 Verwendung finden.
Es wird deutlich, dass hier Heizaggregate in Form von mehreren Infrarotstrahlern 11 bzw. 11a Verwendung finden.
Mehrere derartiger Infrarotstrahler 11 bzw. 11a sind oberhalb und unterhalb des Vorverbundes 2 angeordnet, so dass insoweit eine Ober- und eine Unterwärme erzeugt werden kann.
Letzteres ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Dicke der Glasscheiben 3 und 4 oder das Material dieser Glasscheiben unterschiedlich ist, z. B. wenn zumindest eine der Scheiben eine Scheibe aus Polycarbonat und/oder die Verbindungsschicht eine Folie aus Polyurethan ist.
Die mit den Bezugszeichen 11 bezeichneten Infrarotstrahler werden im Betrieb jeweils ein einer konstanten Grundlast betrieben und sorgen somit für ein bestimmtes Temperaturniveau, welches geringfügig unterhalb einer gewünschten und voreinstellbaren Arbeitstemperatur liegt.
Um diese Arbeitstemperatur dann im Betrieb auch erreichen zu können, wird über einen mit dem Bezugszeichen 11a bezeichneten Pilotstrahler der restliche Teil der Infrarotstrahler in Abhängigkeit von den gegebenen Betriebsbedingungen geregelt derart, dass der Pilotstrahler 11a mit einem ihm räumlich unmittelbar zugeordneten Temperatursensor 12 versehen ist, der die effektive Temperatur des Pilotstrahlers 11a ermittelt, diese in einem Regler 13 mit der voreingestellten Arbeitstemperatur verglichen und das sich hieraus ergebende Differenzsignal über einen Thyristor-Leistungssteller 14 als Regelgröße für die Leistungsaufnahme des Pilotstrahlers 11a und der mit ihm gekoppelten weiteren Infrarotstrahler genutzt wird.
Die Erfassung der Temperatur unmittelbar am Pilotstrahler 11 bietet eine praktisch Zeitverlust freie Temperaturerfassung und somit die Möglichkeit, ebenso ohne nennenswerte Verzögerung die Temperatur des Vorverbundes 2 so zu steuern, dass diese praktisch konstant auf der gewünschten Arbeitstemperatur gehalten wird. Damit wird es praktisch ohne nennenswerten Zeitverzug möglich, die erforderliche Arbeitstemperatur eines Vorverbundes ständig konstant zu halten, so dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit der gesamten Vorrichtung 1 relativ hoch angesetzt werden kann.
Die gleiche Anordnung von Infrarotstrahlern und Steuerung derselben wird vorgesehen im Hauptwärmekanal 9. Der Hauptwärmekanal 9 unterscheidet sich diesbezüglich vom Vorwärmkanal 7 lediglich dadurch, dass im Hauptwärmekanal 9 höhere Arbeitstemperaturen eingestellt werden.
Um eine gleichmäßige Kantenversiegelung der umlaufenden Kanten eines Vorverbundes 2 sicherzustellen, ist das Presswerk 8 genau wie das Presswerk 10 jeweils mit einer ortsfesten Gegendruckwalze 15 und einer über Druckmittelzylinder 16 in Richtung der Gegendruckwalze 15 beauschlagbaren Andruckwalze 17 ausgestattet, wobei die Druckbeaufschlagung der Andruckwalzen 17 so ausgelegt ist, dass diese unab hängig von der Größe oder der geometrischen Grundform des Vorverbundes 2 stets gleich ist.
Der Vorverbund 2 läuft stets parallel zu einer sogenannten Referenzkante 20, die in 3 als gestrichelte Linie dargestellt ist. Der auf der Seite dieser Referenzkante 20 befindliche Druckmittelzylinder 16 beaufschlagt die Andruckwalze 17 stets mit einer vorgegebenen Anpresskraft.
Der weitere Druckmittelzylinder 16, welcher der Referenzkante 20 gegenüber liegt, ist als sogenannter doppeltwirkender Zylinder sowohl in Belastungsrichtung wie auch entgegen der Belastungsrichtung mit einem Druckmittel beauschlagbar.
Auf der der Referenzkante 20 zugeordneten Seite wird zur Erreichung des erforderlichen Anpressdruckes im Scheibenverbund und unter Berücksichtung des Eigengewichts die obere Druckwalze 17 durch den dazugehörigen Druckzylinder 16 über einen Druckregler kolbenseitig von einem Druckmittel mit konstanten Druck beaufschlagt.
Zur Berücksichtigung des Eigengewichts der Druckwalze auf der der Referenzkante 20 gegenüberliegenden Seite wird an dem stangenseitig angeordneten Druckregler ein bestimmter unveränderlicher Druck des Druckmittels eingestellt. Über eine Messeinrichtung 19 wird die effektive Breite des Vorverbundes 2, das heißt also der jeweils aktuelle Abstand zur Referenzkante 20, ständig gemessen und dieses Messergebnis einer Steuerung 18 übermittelt.
Aus diesem Messwert wird nun in der Steuerung aufgrund der sich aus der Breite des Vorverbundes 2 und der Walzenlänge ergebenden Hebelverhältnisse ermittelt, mit welchen Druck des Druckmittels der auf den der Referenzkante 20 abgewandt liegenden Druckmittelzylinder 16 über das Proportional-Druckregelventil 21 zu beaufschlagen ist, so dass effektiv auf alle äußeren Kanten eines Vorverbundes 2 stets der gleiche Anpressdruck einwirkt. Dadurch ist auch eine gesicherte, zuverlässige Versiegelung des umlaufenden Kantenbereiches des Vorverbundes 2 gewährleistet, wobei dies auch im Durchlauf mit relativ hohen Prozessgeschwindigkeiten erfolgen kann.
Durchgeführte Versuche haben gezeigt, dass besonders bei Verbundsicherheitsglas mit einer Polycarbonat-Schicht ein sicherer Kantenverschluss von großer Bedeutung ist, da die zu verwendende Polyurethan Folie ein geringeres Diffusionsverhalten als eine PVB-Folie aufweist, und bei der es so schneller zu Lufteinschlüssen kommen kann.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit ein Vorverbund 2 in relativ hohen Arbeitsgeschwindigkeiten in einem kontinuierlichen Durchlauf erzeugt werden, der ohne weiteres und zusätzliche Hilfsmittel in einem nachfolgenden Autoklaven unter hohem Druck zu einer Verbundglasscheibe weiter verarbeitet wird.
Die beiden Druckmittelzylinder 16 können mit Druckreglern 16a ausgestattet sein, wobei über den auf der Seite der Referenzkante 20 liegenden Druckregler 16a der entsprechende Druckmittelzylinder 16 mit einem konstanten, vorbestimmten Druck beaufschlagt wird. Der der Referenzkante gegenüberliegende Druckmittelzylinder 16, der als doppelt wirkender Druckmittelzylinder ausgelegt ist, wird über den Druckregler 16a entgegen der Anpressrichtung derart mit Druck beaufschlagt, dass das Eigengewicht der Andruckwalze 17 an dieser Stelle praktisch aufgehoben ist. Über das Proportional-Druckregelventil 21 wird der entsprechende Druckmittelzylinder 16 dann unter Berücksichtigung aller in die Steuerung 18 einzubeziehenden Messgrößen, insbesondere der Ergebnisse der Messeinrichtung, derart mit Druck beaufschlagt, dass die der Referenzkante 20 gegenüberliegende Außenkante eines Vorverbundes 2 praktisch mit dem gleichen Druck beaufschlagt wird wie die im Bereich der Referenzkante 20 liegenden Außenkanten.

Claims

Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Vorverbundes (2) aus mindestens zwei Glasscheiben (3, 4) und einer dazwischen liegenden Kunststofffolie (5) zur Bildung einer Verbundglasscheibe in einem Autoklaven, umfassend eine Transporteinrichtung (6), einen Vorwärmkanal (7), ein sich daran anschließendes erstes Presswalzwerk (8), einen Hauptwärmekanal (9) und ein sich daran anschließendes zweites Presswalzwerk (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmkanal (7) und der Hauptwärmkanal (9) mit Heizaggregaten in Form von Infrarotstrahlern (11) ausgestattet sind, von denen jeweils ein Teil in konstanter Grundlast betrieben wird und der restliche Teil zur Erzeugung einer gewünschten Arbeitstemperatur regelbar ist, wobei die Regelung jeweils über einen Pilotstrahler (11a) mit einem dem Pilotstrahler (11a) räumlich unmittelbar zugeordneten Temperatursensor (12), einem Regler (13) und einem Thyristor-Leistungssteller (14) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Infrarotstrahler (11, 11a) mit entsprechender Temperaturregelung jeweils oberhalb und unterhalb der Transporteinrichtung (6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Presswalzwerke (8, 10) jeweils mit einer über Druckmittelzylinder (16) in Richtung der zugeordneten Gegendruckwalzen (15) beaufschlagbaren Andruckwalze (17) ausgestattet sind und dass die Andruckwalzen (17) unabhängig von der Größe oder der geometrischen Grundform des Vorverbundes (2) stets mit dem gleichen Anpressdruck auf die einander gegenüber liegenden Außenkanten des Vorverbundes auf den Vorverbund (2) aufpressbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck der Andruckwalzen (17) über eine Steuerung (18) gesteuert wird, welche sowohl die in Durchlaufrichtung eines Vorverbundes (2) gemessene effektive Breite wie auch die aufgrund des Eigengewichtes der Andruckwalzen (17) und der effektiven Breite des Vorverbundes (2) sich ergebende Hebelkraft berücksichtigt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Bereich einer Referenzkante (20) liegender erster Druckmittelzylinder (16) als einfach wirkender Druckmittelzylinder ausgebildet und ständig mit einem voreingestellten Druck belastet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der der Referenzkante (20) abgewandt liegende Druckmittelzylinder (16) als doppelt wirkender Druckmittelzylinder ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelzylinder (16) über Druckregler (16a) mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagbar sind, wobei der der Referenzkante (20) gegenüberliegende, doppelt wirkende Druckmittelzylinder (16) über den Druckregler (16a) entgegen der Anpressrichtung mit einem dass Eigengewicht der Andruckwalze (17) aufhebenden Druck beaufschlagt ist und der Anpressdruck unter Berücksichtigung insbesondere der die Breite eines Vorverbundes (2) erfassenden Messeinrichtung (19) über ein von der Steuerung (18) beeinflusstes Proportional-Druckregelventil (21) auf den der Referenzkante (20) abgewandt liegenden Druckmittelzylinder (16) aufgebracht wird.