DE19745160A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbundsicherheitsglas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundsicherheits­ glas, bei dem jeweils eine Glasscheibe auf eine Transportstrecke gelegt, ge­ waschen und getrocknet wird, bei der sodann wenigstens einmal eine Folie und eine weitere Scheibe aufgelegt wird und bei dem der so entstandene Sandwich in einer Vorverbundstrecke erwärmt und zum Auspressen von Luft verpreßt wird.

Beim konventionellen Verfahren erfolgt die Herstellung des Sandwich-Ver­ bunds zumeist in einem sogenannten "Reinraum", der vor allem staubfrei ge­ halten und klimatisiert wird. Hier wird zunächst die Folie, eine Polyvinylbuty­ ral-Folie, manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch in verschiedenen Stärken zwischen 0,38 und 1,52 mm aufgelegt. Schließlich wird eine weitere Glasscheibe auf die Folie gelegt. Dieser Schritt kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden, wenn beschußsicheres Glas oder Panzerglas entstehen soll.

Die anschließende Erwärmung und Verpressung kann in einem sogenannten Vorverbundofen erfolgen, der beispielsweise aus einer Vorheizstrecke, einer ersten Walzenstuhlung zum Auspressen der Luft aus dem Sandwich, einer Hauptheizstrecke mit mittelwelligen Infrarotstrahlern und einer zweiten Wal­ zenstuhlung zur Herstellung des Vorverbundes aus den Glasscheiben und der partiell plastifizierten Folie gebildet wird.

Durch diese Vorbehandlung wird aus dem Vorverbund etwa 95% der einge­ schlossenen Luft entfernt. Ferner wird etwa 70% der Rauhtiefe der Folien­ oberflächen, die etwa 50 µ betragen kann und die erforderlich ist, damit die Luft aus dem Sandwich herausgepreßt werden kann, abgebaut. Der Sandwich verläßt den Vorverbundofen mit einer Temperatur von ca. 70°C.

Anschließend wird eine Anzahl von Vorverbund-Scheiben in ein Gestell gesta­ pelt und mittels Stapler in einen Autoklaven gefahren. In diesem wird ein ge­ nau definierter Druck- und Temperaturzyklus gefahren. Zunächst werden ma­ ximal 15 bar Luftdruck aufgebaut, und sodann wird zeitversetzt auf eine Fo­ lientemperatur von max. ca. 145 aufgeheizt. Sind die Sollwerte für Tempera­ tur und Druck erreicht, so werden sie über eine gewisse Haltezeit aufrechter­ halten. Anschließend wird zunächst die Temperatur und dann zeitversetzt der Druck gesenkt. Diese Behandlung im Autoklaven kann insgesamt 2 bis 4 Stunden dauern.

Die Notwendigkeit der Behandlung im Autoklaven führt zu einer erheblichen Verzögerung des gesamten Verfahrensablaufs. Autoklaven verursachen zudem hohe Inventionskosten, großen Installationsaufwand und hohen Energiever­ brauch. Dieser Aufwand erhöht sich entsprechend, wenn im Anschluß an eine Vorverbundstrecke der beschriebenen Art mehrere Autoklaven eingesetzt werden. In der Praxis ist daher oft ein 24-Stunden-Betrieb des Autoklaven er­ forderlich, damit die Produktionsmengen einer Vorverbundstrecke bewältigt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstel­ lung von Verbundsicherheitsglas zu schaffen, das wesentlich vereinfacht ist, die Verwendung eines Autoklaven zumindest bei der Herstellung von Einfach­ verbundglas entbehrlich macht und im Durchlauf durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der obigen Art erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß der Sandwich am Ausgang der Vorverbundstrecke in einer gekapselten Strecke durch kurzwellige Strahlung bis zum Plastifizieren der Kunststoff-Folie erwärmt und anschließend verpreßt und gekühlt wird.

Unter kurzwelliger Strahlung sollen im vorliegenden Zusammenhang insbe­ sondere ultrahochfrequente Strahlungen im Bereich von 2,45 Gigahertz mit einer Wellenlänge von 12,2 cm verstanden werden.

Kurzwellige Strahlung, insbesondere in der Form sogenannter Mikrowellen, läßt sich mit verhältnismäßig geringen Energieverlusten durch die äußeren Glasscheiben hindurch auf die Kunststoff-Folie übertragen. Wahlweise ist eine Erwärmung des Sandwich auch mittels Infrarot-Bestrahlung möglich. Dies führt jedoch zu einer stärkeren Glaserwärmung. Das Verpressen des Sand­ wich erfolgt gleichzeitig auf mechanische Weise mit Hilfe von Rollen-Pressen und nachfolgender Rückkühlung mittels Luftdüsen, ebenfalls in einer Rollen- Pressen-Station.

Die Erwärmung durch kurzwellige Strahlung kann im Durchlauf oder auch im Taktbetrieb erfolgen. Bei Durchlaufbetrieb müssen Einlaß und Auslaß der ge­ kapselten Heizstrecke zum Schutz des Personals sorgfältig abgeschirmt sein. Beim ebenfalls möglichen Taktbetrieb können Einlaß und Auslaß während der Wärmebehandlung geschlossen werden. Beim Taktbetrieb kann zur Ho­ mogenisierung der Einwirkung der Strahlen der Sandwich um ca. 500 mm hin- und hergefahren werden.

In einem speziellen Rollenverbundofen mit Luftkühlung befinden sich viele kleinere, mit Gummi beschichtete Preßwalzen, die über die Breite gegenein­ ander versetzt angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Preßwalzen befin­ den sich oben und unten Luftdüsen, durch die das Glas gekühlt wird. Auch ein derartiger Rollenofen kann alternativ im kontinuierlichen Betrieb oder im Taktbetrieb eingesetzt werden. Beim Taktbetrieb kann das Glas oszillierend vor- und zurückgefahren werden, damit der Druck gleichmäßig verteilt wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines erfindungs­ gemäß verwendeten Rollenofens in einer Darstellung, bei der im Inneren liegende Teile teilweise in die Sei­ tenansicht hineingezeichnet sind;

Fig. 2 ist eine Stirnansicht des Rollenverbundofens gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 und 4 sind perspektivische Teildarstellungen von Hohlleitern für die Abgabe einer kurzwelligen Strahlung im Zusam­ menhang mit der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist eine weitere Teildarstellung eines im Zusammen­ hang mit der Erfindung verwendbaren Hohlleiters.

In Fig. 1 ist der Rollenverbundofen insgesamt mit 10 bezeichnet. Der Rollen­ verbundofen weist ein langgestrecktes Gehäuse 12 auf, das von einer zu be­ handelnden Glasscheibe in Querrichtung in Fig. 1 durchlaufen wird und auf Stützen 14, 16 ruht. Innerhalb des Gehäuses 12 sind in Querrichtung Rollen­ paare mit oberen Rollen 18 und unteren Rollen 20 gelagert, die eine Durch­ laufbahn 22 für Glasscheiben definieren. Bei dem Beispiel der Fig. 1 sind zwölf Rollenpaare vorgesehen, jedoch kommt auch eine größere oder auch kleinere Zahl von Rollenpaaren in Betracht.

Zwischen jeweils zwei aufeinander folgende Rollenpaaren sind im mittleren Bereich der Durchlaufbahn 22 Hohlleiter 24 angeordnet, von denen in Fig. 1 im wesentlichen nur ein von einem Endflansch 26 eingerahmtes Rechteck erkennbar ist. Die Hohlleiter 24 sind geometrisch genau gearbeitete Recht­ eck-Röhren, in die Hochfrequenzstrahlung von sogenannten Magnetrons von außerhalb eingespeist wird. Die Hohlleiter sind in Höhe der Durchlaufbahn 22 der Glasscheibe getrennt, so daß Glasscheiben eintreten können. Die Strah­ lungsleistung wird auf diese Weise auf das Verbundglas-Sandwich konzen­ triert, und eine Strahlungsabgabe in unerwünschte Bereiche der Umgebung wird gering gehalten.

Verschiedene Ausführungsformen von Hohlleitern sollen anhand von Fig. 3 bis 5 beschrieben werden.

Ein nicht gezeigter Verbundglas-Sandwich läuft mit relativ hoher Geschwin­ digkeit in den Rollenverbundofen 10 ein. Er wird durch einen Sensor zum Abtasten der Vorderkante angehalten und sodann hin- und hergehend mit einstellbarem Oszillationshub, der mindestens das 1,5fache der Rollentei­ lung darstellt, angetrieben. Die Rollen sind etwa 10 mm dick mit einem Ma­ terial beschichtet, das resistent ist gegen hochfrequente Strahlung.

Während die unteren Rolle 20 jedes Rollenpaares fest im Gestell gelagert ist, kann die obere Rolle 18 federnd nach oben nachgeben, so daß sie den Einlauf des Sandwich in den Rollenspalt ermöglicht und ständig Druck auf den Sand­ wich ausgeübt wird. Im übrigen ist eine Höheneinstellung der oberen Rollen für unterschiedliche Sandwich-Stärken möglich.

Dies geht aus Fig. 2 hervor.

Gemäß Fig. 2 befindet sich oben links an dem Gehäuse des Ofens ein Kasten 28, der fest am Gestell angebracht ist. Der Kasten 28 trägt in seiner links in Fig. 2 liegenden Außenwand, also auf der vom Gestell abgewandten Seite, ein festes Lager 30, das eine nach außen auskragende Welle 32 trägt, auf der sich ein Zahnrad 34 für einen nicht gezeigten Zahnriemen befindet. Zwischen dem Lager 30 und der oberen Rolle 18 befindet sich eine Kupplung 36, die eine gewisse radiale Abweichung zwischen der Achse der Welle 32 und der Achse der Rolle 18 ermöglicht. Die Rolle 18 ist daher in einer Führung 38 in senkrechter Richtung verschiebbar, ohne daß die Antriebsverbindung zu dem Zahnrad 34 unterbrochen wird.

Wie erwähnt, ist die untere Rolle 20 fest im Gestell gelagert. In diesem Falle trifft auf der rechten Seite des Gehäuses 12 eine Welle 40 aus, auf der sich ein Zahnrad 42 für einen nicht gezeigten Zahnriemen befindet.

Zwischen den Stützen 14 des Ofens verläuft im unteren Bereich unterhalb des Gehäuses 12 eine quer zur Durchlaufrichtung gerichtete Traverse 44, auf der ein Antriebsmotor 46 befestigt ist. Der Antriebsmotor 46 treibt über nur strichpunktiert angedeutete Zahnriemen 48, 50 jeweils eine Welle auf den beiden Längsseiten des Ofens an, die sich über die gesamte Länge des Ofens erstreckt und daher als Königswelle 52 bzw. 54 bezeichnet werden soll.

Die Königswelle 52 ist auch in Fig. 1 erkennbar. Die Königswelle 52 trägt in Zuordnung zu jedem Rollenpaar 18, 20 etc. ein Zahnrad 56, das in diesem Fal­ le über den bereits erwähnten, nicht gezeigten Zahnriemen mit dem Zahnrad 34 des Antriebs der oberen Rolle 18 (Fig. 2) in Verbindung steht. Die Rich­ tungsänderung zwischen der längsgerichteten Königswelle 52 und der quer­ gerichteten Welle 32 der oberen Rolle 18 kann beispielsweise durch Verdre­ hen des Zahnriemens oder auch über ein nicht dargestelltes Umlenkgetriebe überwunden werden.

Auf diese Weise können die oberen Rollen 18 hin- und hergehend bzw. oszil­ lierend angetrieben werden. Entsprechend ist der Antrieb für die unteren Rollen 20 mit Hilfe der zweiten Königswelle 54 ausgeführt, so daß beide Rol­ len 18, 20 synchron, jedoch mit entgegengesetztem Richtungssinn laufen können.

Die Strahlungsleistung der Magnetrons wird in Abhängigkeit vom Oszilla­ tionshub so gesteuert, daß an den Bewegungs-Umkehrpunkten keine uner­ wünschten Leistungsverdichtungen auftreten. Die einzelnen Magnetrons sind räumlich um jeweils eine halbe Wellenlänge so versetzt angeordnet, daß sich auch in der Breite keine Bestrahlungs-Leistungsunterschiede ergeben.

Auf diese Weise wird der Sandwich für eine bestimmte Zeit bestrahlt, bis der Verbund vollständig zustandegekommen ist. Anschließend wird der Oszilla­ tionshub abgeschaltet, und das Substrat läuft mit hoher Geschwindigkeit un­ ter Beibehaltung des Oberdrucks in eine zweite, konstruktiv gleich aufgebaute Transportstrecke, in der wiederum das Glas an der Vorderkante gestoppt wird und dann in gleicher Weise, wie zuvor beschrieben, oszilliert. In dieser zweiten Strecke wird unter Beibehaltung des Oberdrucks über Düsen eine Rückkühlung des Verbundes durchgeführt.

Auf diese Weise kann Verbundglas ohne Autoklaven mit einstellbarer Taktzeit- abhängig von Folienstärke und Glasstärke - im Durchlaufverfahren herge­ stellt werden.

Im Bereich des Rollenverbundofens mit Mikrowellenbestrahlung können zu­ sätzlich Infrarot-Elemente zur Erwärmung der umgebenden Luft vorgesehen sein, die die Temperaturdifferenz zwischen dem Glas und der Folie reduzie­ ren.

In den Fig. 3 bis 5 sind verschiedene Arten von Hohlleitern gezeigt, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Fig. 3 zeigt einen Hohlleiter 24 in der Form eines im Querschnitt rechteckigen Hohlprofils mit einem Endflansch 26. In die beiden senkrechten Wände des Hohlprofils, von denen in Fig. 3 eine sichtbar ist, treten langgestreckte waa­ gerechte Schlitze 56 ein, in die eine in Fig. 3 nicht dargestellte Scheibe ein­ treten kann. Ein entsprechender Schlitz befindet sich auf der gegenüberlie­ genden Seite. Ein geschlitzter Hohlleiter dieser Art ist insbesondere einsetz­ bar für die Herstellung von Standard-Einfachverbundscheiben. Bei Mehrfach- Verbundscheiben, die einen hohen Energiebedarf aufweisen, besteht zumeist nicht die Möglichkeit einer Verwendung von Hohlleitern 24 mit Schlitzen gemäß Fig. 3.

Bei Mehrfach-Verbundscheiben werden daher zwei Hohlleiter 58 gemäß Fig. 4 eingesetzt, die auf den beiden einander gegenüberliegenden, beiderseits ei­ ner durchlaufenden Scheibe liegenden Seiten abwechselnd schräg zur Längs­ richtung des Hohlleiters 58 geneigte Schlitze 60 aufweisen. Durch diese Schlitze 60 kann die erforderliche Leistung gleichzeitig von unten und oben in eine hindurchgeführte Scheibe eingebracht werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4, die einen Hohlleiter 62 in Draufsicht zeigt, sind Schlitze 64 in den der Glasscheibe zugewandten Flächen von zwei Hohlleitern vorgesehen, die sich parallel zur Längsrichtung der Hohlleiter er­ strecken, jedoch parallel zueinander versetzt sind. Auch diese Schlitze er­ möglichen den Austritt der erforderlichen Strahlungsenergie.

Wie bereits erwähnt wurde, wird erfindungsgemäße vorzugsweise mit einer Ultrahochfrequenz von mindestens 2,45 GHz und einer entsprechenden Wel­ lenlänge λ von 12,2 cm gearbeitet. Eine homogene Leistungsverteilung der Strahlungsleistung über die Fläche des Substrats wird durch Oszillation des Substrats in bezug auf Länge und Geschwindigkeit erreicht. Auch die Strah­ lungsleistung kann geschwindigkeitssynchron oszillieren.

Weiterhin dient der Leistungshomogenisierung eine Verschiebung der Pha­ senlage der eingespeisten Strahlung von Hohlleiter zu Hohlleiter durch soge­ nannte Kurzschlußschieber. So können die Magnetrons einer Transport­ strecke jeweils um eine halbe Wellenlänge gegeneinander versetzt sein.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundsicherheitsglas, bei dem jeweils eine Glasscheibe auf eine Transportstrecke gelegt, gewaschen und getrock­ net wird, bei dem sodann wenigstens einmal eine Folie und eine weitere Scheibe aufgelegt wird und bei dem der so entstandene Sandwich in einer Vorverbundstrecke erwärmt und zum Auspressen von Luft verpreßt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sandwich am Ausgang der Vorverbund­ strecke in einer gekapselten Strecke durch kurzwellige Strahlung unter Druck bis zum Plastifizieren der Kunststoff-Folie erwärmt und anschließend unter gleichbleibendem Druck rückgekühlt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzwel­ lige Strahlung im Durchlauf aufgebracht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzwei­ lige Strahlung im Taktbetrieb aufgebracht wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand­ wich während der Aufbringung der kurzwelligen Strahlung im Taktbetrieb zur gleichmäßigen Verteilung der Energie vor und zurück bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rollenverbundofen mit Luftkühlung zum Pressen des Sandwich ver­ wendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verwendete Strahlung eine Ultrahochfrequenz von wenig­ stens 2,45 GHz und eine entsprechende Wellenlänge λ von 12,2 cm aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine homogene Leistungsverteilung der Strahlungsleistung über die Fläche des Substrats durch eine in Länge und Geschwindigkeit verstellba­ re Substratoszillation erzielt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strah­ lungsleistung geschwindigkeitssynchron oszilliert.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Phasenlage der eingespeisten Leistung von Hohlleiter zu Hohlleiter durch Kurzschlußschieber verschoben wird, derart, daß die Lei­ stung über die Substratfläche homogenisiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Magnetrons einer Durchlaufstrecke jeweils um eine halbe Wellenlänge ver­ setzt sind zum Zwecke einer optimalen Leistungsverteilung über die Substrat­ fläche.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprü­ che 1 bis 10, mit einer Transportstrecke mit einer Legestation zur Herstel­ lung eines Vorverbund-Sandwich aus wenigstens einer Kunststoff-Folie und zwei Glasscheiben auf der Außenseite der Folie, wenigstens einer stromab­ wärts angeordneten Heizeinrichtung und wenigstens einer auf die Heizein­ richtung folgenden Presse zum Auspressen von Luft aus dem Verbund, ge­ kennzeichnet durch eine an dieser Vorverbundstrecke anschließende, gekap­ selte Heizstrecke mit Heizeinrichtungen zum Aufbringen von kurzwelliger und/oder mittelwelliger Strahlung auf den Vorverbund-Sandwich, und eine anschließende mechanische Pressenstation.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pres­ senstation einen Rollenverbundofen mit Luftkühlung aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Hohlleiter (24) vorgesehen sind, die die Strahlung in das Inne­ re des Substrates einbringen.