(57)【要約】【課題】積層プロセスの効率が改善された板状加工物積層技術を提供すること。【解決手段】可撓性の圧接仲介体によって物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分された真空チャンバを有するプレス段を複数備えた多段真空積層プレス２００には一定数のラミネータ段を有する少なくとも１つの多段ラミネータ２０１が後置され、そこで前記加工物２０、２１は接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上の温度を受け、かつ加工物を多段真空積層プレス２００から多段ラミネータ２０１へ移送するための移送装置が設けられている。圧接仲介体は物側チャンバ領域からの排気によりまたは圧側チャンバ領域への付加的圧力供給により真空チャンバ内に生ずる圧力差によって加工物を真空チャンバの下側に押し付ける。【選択図】図３
2008296583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱によって活性化されて硬化する少なくとも１つの接着剤層を有する板状の加工物を熱間プレスで積層するための方法であって、
一定数の加工物が多段真空積層プレス内に積み込まれ、同所において前記加工物は可撓性の圧接仲介体によって物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分された真空チャンバを有する各プレス段において熱作用下で積層され、その際、前記真空チャンバのうち少なくとも１つの加工物が配置された前記物側チャンバ領域が排気され、かつ前記圧接仲介体は、排気によって生じた負圧によって、または前記真空チャンバの圧接仲介体の被加工物とは反対側に位置する前記圧側領域の付加的な圧力によって、あるいはその両方によって、被加工物を直接的にまたは間接的に前記真空チャンバの下側に押し付ける方法において、
前記積層プロセスは前記多段真空積層プレスの開によって中止され、予備積層された前記加工物は多段ラミネータに移送され、前記加工物は前記多段ラミネータ内で前記接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上の温度を受けることを特徴とする板状加工物積層方法。
【請求項２】
前記可撓性の圧接仲介体として、前記多段真空積層プレスの各プレス段に設けられた封止フレームに張設された膜が用いられることを特徴とする請求項１に記載の板状加工物積層方法。
【請求項３】
一定枚数のヒートプレートを備えた多段真空積層プレスが用いられ、各ヒートプレートは搬送ベルト部分と戻りベルト部分とからなる周回式コンベアベルトとを備え、前記コンベアベルトの前記戻りベルト部分は各プレス段の前記可撓性の圧接仲介体として用いられることを特徴とする請求項１に記載の板状加工物積層方法。
【請求項４】
前記搬送ベルト部分が戻りベルト部分とは異なる形態で形成されているコンベヤベルトが用いられていることを特徴とする請求項３に記載の板状加工物積層方法。
【請求項５】
前記多段真空積層プレス及び前記多段ラミネータへの積み込み・積み降ろしのため、先ず加工物が後者から取り出され、次いで第２のステップにおいて、加工物が前記多段真空積層プレスから前記多段ラミネータへ移送され、次いで第３のステップにおいて、新たな加工物が前記多段真空積層プレスに積み込まれることを特徴とする請求項４に記載の板状加工物積層方法。
【請求項６】
前記加工物は前記多段ラミネータから多段冷却装置へ移送されて、前記加工物は前記接着剤層の軟化温度以下の温度に冷却されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の板状加工物積層方法。
【請求項７】
多段真空積層プレスまたは多段ラミネータあるいはその両方において、前記加工物とそれぞれの熱交換面との間に圧力クッションまたはポルスターが挿設されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の板状加工物積層方法。
【請求項８】
多段真空積層プレスまたは多段ラミネータあるいはその両方において、前記加工物の前記接着剤層に対する時間的熱作用に影響を及ぼすため、前記加工物とそれぞれの熱交換面との間に所定の伝熱特性を有する圧力クッションまたはポルスターが挿設されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の板状加工物積層方法。
【請求項９】
前記多段真空積層プレスのプロセス温度は前記多段ラミネータとは独立に制御されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の板状加工物積層方法。
【請求項１０】
前記多段真空積層プレスにおける前記加工物への熱作用は、前記接着剤層が軟化されて積層プロセスが開始しても、前記接着剤層の温度はその硬化温度未満に保たれるように調節されることを特徴とする請求項９に記載の板状加工物積層方法。
【請求項１１】
前記多段真空積層プレスにおける熱作用の調節のため、目標温度は低く選択されるかまたはプロセスは早期に停止されることを特徴とする請求項１０に記載の板状加工物積層方法。
【請求項１２】
直列配置された複数の多段ラミネータが用いられ、目標温度はラミネータ毎に可変であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の板状加工物積層方法。
【請求項１３】
熱によって活性化されて硬化する少なくとも１つの接着剤層を有する板状の加工物を熱間プレスで積層するための装置であって、
可撓性の圧接仲介体によって物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分された真空チャンバを有するプレス段を複数備えた多段真空積層プレスを備え、前記物側チャンバ領域は少なくとも１つの加工物を収容するために設けられているとともに排気可能であり、他方、前記圧側チャンバ領域には圧力供給が可能であり、前記可撓性の圧接仲介体は前記物側チャンバ領域からの排気によりまたは前記圧側チャンバ領域への付加的圧力供給によりあるいはその両方により前記真空チャンバ内に生ずる圧力差によって前記加工物を直接的にまたは間接的に前記真空チャンバの下側に押し付けるように構成した装置において、
前記多段真空積層プレスには一定数のラミネータ段を有する少なくとも１つの多段ラミネータが後置され、同所において前記加工物は前記接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上の温度を受け、かつ
前記加工物を前記多段真空積層プレスから前記多段ラミネータへ移送するための移送装置が設けられていることを特徴とする板状加工物積層装置。
【請求項１４】
前記多段ラミネータには、前記加工物を前記接着剤層の軟化温度を下回る温度に冷却するための少なくとも１つの多段冷却装置が後置され、かつ、前記加工物を前記多段ラミネータから前記多段冷却装置に移送するための移送装置が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の板状加工物積層装置。
【請求項１５】
前記多段真空積層プレスの前記真空チャンバ内の前記可撓性の圧接仲介体は、前記多段真空積層プレスの各々のプレス段に設けられた封止フレーム上にそれぞれ張設された弾性膜として形成されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の板状加工物積層装置。
【請求項１６】
前記多段真空積層プレスは一定枚数のヒートプレートを備え、各ヒートプレートには搬送ベルト部分と戻りベルト部分とからなる周回式コンベアベルトが備えられ、前記コンベアベルトの前記戻りベルト部分は各プレス段における可撓性の圧接仲介体として機能することを特徴とする請求項１３または１４に記載の板状加工物積層装置。
【請求項１７】
前記搬送ベルト部分が戻りベルト部分とは異なる形態で形成されているコンベヤベルトが用いられていることを特徴とする請求項１６に記載の板状加工物積層装置。
【請求項１８】
前記多段真空積層プレスまたは前記多段ラミネータあるいはその両方において、前記加工物の下に圧力クッションまたはポルスターが配設される形態かまたは前記加工物の上に圧力クッションまたはポルスターが配設される形態かあるいはその両方の形態が採用されていることを特徴とする請求項１３から１７のいずれか一項に記載の板状加工物積層装置。
【請求項１９】
前記圧力クッションまたは前記ポルスターは、前記加工物の前記接着剤層への時間的熱作用に影響を及ぼすため、それぞれ所定の伝熱特性を有することを特徴とする請求項１８に記載の板状加工物積層装置。
【請求項２０】
前記多段真空積層プレスのプロセス温度は前記多段ラミネータとは独立に制御されることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか一項に記載の板状加工物積層装置。
【請求項２１】
前記多段真空プレス装置における前記加工物への熱作用は、前記接着剤層が軟化されて積層プロセスが開始するが、ただし前記接着剤層の温度はその硬化温度未満に保たれるようにして調節可能であることを特徴とする請求項２０に記載の板状加工物積層装置。
【請求項２２】
複数の多段ラミネータが直列配置されていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の板状加工物積層装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の加工物を熱間プレスで積層するための方法、及び、前記方法を実施するための装置に関する。ここで積層さるべき加工物は多層構造を有し、熱を受けること（熱作用）によって活性化されて硬化する接着剤を有する少なくとも１つの接着剤層を含んでいる。本発明の好ましい適用分野は、ソーラ電池層がその電気的接触手段ともどもカプセル被覆されて防湿シールされ、かつ、ただし透光性を確保するとともに耐候被覆される太陽電池モジュールの積層化技術である。
【０００２】
上述した積層化技術分野では、複数のプレス段を有した多段真空積層プレスが使用される。いずれのプレス段にも、可撓性の圧接仲介体によって物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分される真空チャンバが設けられている。前記真空チャンバの物側チャンバ領域は少なくとも１つの加工物を収容するために設けられて排気可能であり、他方、前記真空チャンバの圧側チャンバ領域には圧力供給が可能である。前記可撓性の圧接仲介体は、前記物側チャンバ領域からの排気または前記圧側チャンバ領域への付加的な圧力供給あるいはその両方によって前記真空チャンバ内に生み出される圧力差により前記加工物を直接的または間接的に前記真空チャンバの下側に圧接するように構成されている。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池モジュールを積層するための多段真空積層プレスは特許文献１から知られている。この積層プレスは一定枚数のヒートプレートを備え、このヒートプレートの間にそれぞれプレス段が形成されている。各々のヒートプレートの上方の、直上に配置されたヒートプレートの下側にはそれぞれ封止フレームが配置されており、この封止フレームはプレス閉時にこの封止フレームがその下にあるヒートプレート上に密接載置されることによって排気可能な真空チャンバの境界を形成する。封止フレーム上には弾性膜が張設されており、この弾性膜は真空チャンバを物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分すると共に、太陽電池モジュールの積層に必要な対ヒートプレート圧力をもたらす圧接仲介体として機能する。そのため、プレス閉時に弾性膜の下で、弾性膜とヒートプレートとの間にあって、真空チャンバの物側チャンバ領域を形成する空間が排気され、これによって弾性膜は加工物に密接する。さらに、必要に応じ、上側プレス板に対する封止フレームの封止によって形成された、下方に対して弾性膜によって境界形成された圧力造成側の区分けチャンバ領域に圧縮空気が供給されて、加工物への圧接力がさらに高められる。物側チャンバ領域の排気によって加工物の気泡なし積層が可能とされるが、それは、万一空気などが閉じ込められていても、なお使用接着剤の軟化温度到達前にそれらが排出されるからである。加工物がヒートプレートと接触することにより、加工物は接着剤層の軟化温度を経て硬化温度に至るまで徐々に加熱されるため、積層プロセスは接着剤が完全に硬化するまで持続可能である。
【０００４】
【特許文献１】欧州特許公開公報第１６０９５９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽電池モジュールの電気エネルギー収率は面積に直接依存している。この点から、必要時間が決まっている工程たとえば積層の場合には、単位面積当たりの加工処理能力がモジュール製造時のコストパフォーマンスに直接影響する。したがって、複数のプレス段が上下に配置された多段真空積層プレスを使用するのが有利である。これによって、製造立地の所要面積を高めることなく、面積当たり加工処理能力が高められる。ただし、積層プレスを多段プレスとして形成することにより、加熱・冷却サイクル時の高い所要エネルギーは、個々のヒートプレートと周囲との相互作用が減少することでさらに高まることになる。さらに、多段積層プレスの狭小なスペース事情によって、最適な温度操作に必要とされる寸法の加熱・冷却ユニットを収納するのが困難となる。最後に、コストパフォーマンスのいっそうの向上に鑑みて、多段積層プレス使用時にも積層に際するサイクル時間をさらに減少させることが望ましいが、これはまさに上述した理由から限定的な条件の下で加熱・冷却時間を短縮することによってしか行うことができない。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来の板状加工物積層技術の短所を回避して、積層プロセスの効率をさらに改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る、熱によって活性化されて硬化する少なくとも１つの接着剤層を有する板状の加工物を熱間プレスで積層するための方法は、一定数の加工物が多段真空積層プレス内に積み込まれ、同所において前記加工物は可撓性の圧接仲介体によって物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分された真空チャンバを有する各プレス段において熱作用下で積層され、その際、前記真空チャンバのうち少なくとも１つの加工物が配置された前記物側チャンバ領域が排気され、かつ前記圧接仲介体は、排気によって生じた負圧によって、または前記真空チャンバの圧接仲介体の被加工物とは反対側に位置する前記圧側領域の付加的な圧力によって、あるいはその両方によって、被加工物を直接的にまたは間接的に前記真空チャンバの下側に押し付ける。さらに、前記積層プロセスは前記多段真空積層プレスの開によって中止され、予備積層された前記加工物は多段ラミネータに移送され、前記加工物は前記多段ラミネータ内で前記接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上の温度を受ける。
【０００８】
さらに、上記課題を解決するため、本発明に係る、熱によって活性化されて硬化する少なくとも１つの接着剤層を有する板状の加工物を熱間プレスで積層するための装置は、可撓性の圧接仲介体によって物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分された真空チャンバを有するプレス段を複数備えた多段真空積層プレスを備え、前記物側チャンバ領域は少なくとも１つの加工物を収容するために設けられているとともに排気可能であり、他方、前記圧側チャンバ領域には圧力供給が可能であり、前記可撓性の圧接仲介体は前記物側チャンバ領域からの排気によりまたは前記圧側チャンバ領域への付加的圧力供給によりあるいはその両方により前記真空チャンバ内に生ずる圧力差によって前記加工物を直接的にまたは間接的に前記真空チャンバの下側に押し付けるように構成している。さらに、前記多段真空積層プレスには一定数のラミネータ段を有する少なくとも１つの多段ラミネータが後置され、同所において前記加工物は前記接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上の温度を受け、かつ前記加工物を前記多段真空積層プレスから前記多段ラミネータへ移送するための移送装置が設けられている。
【０００９】
本発明は、前記多段真空積層プレスに少なくとも１つの多段ラミネータが後置されていることによって特徴付けられている。前記ラミネータは一定数のラミネータ段を含み、同所で前記加工物は前記接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上の温度を受ける。前記加工物を前記多段真空積層プレスから前記少なくとも１つの多段ラミネータへ移送するために移送装置が設けられている。最も簡素な場合、前記移送装置は、前記多段真空積層プレスも前記多段ラミネータもそれぞれの段に前記加工物を搬出入するためのコンベアベルトを備え、前記多段真空積層プレスから前記多段ラミネータへの前記加工物の移送はコンベアベルトからコンベアベルトへの直接の引渡しによって行われ、それゆえ、中間に介在する補助的な中継装置は不要となるように構成することによって実現することができる。ただし、そのためには、前記多段真空積層プレスと前記多段ラミネータとは直接に直列配置されていなければならない。
【００１０】
本発明によれば、前記多段真空積層プレス内において前記加工物は先ず予備積層されるのみである。つまり、前記加工物は気泡形成を回避するため真空下に置かれて、圧接力が加えられ、次いで、前記接着剤層が軟化するまで加熱される。その際、ガス状成分の抽出が完了するかまたはその抽出が前記接着剤層の軟化によって終結し、かつ反対側では、前記真空チャンバの通気に際する前記加工物ないしこの加工物の層間への外部からの空気の侵入（これは気泡形成を生ずることになる）が排除される。積層プロセスのこの時点で前記加工物は前記多段真空積層プレスから引き出されるが、それはその後の加工処理、したがって前記接着剤層の硬化は引き続き真空下で行われる必要がないからである。これはむしろ真空チャンバを含まない前記多段ラミネータによって引き受けられて、同所において前記加工物は前記接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上の温度を受ける。
【００１１】
特に、前記多段真空積層プレスにおける予備積層（本積層の前段階）の動作サイクルが前記接着剤層を硬化させるための前記多段ラミネータの動作サイクルよりも短い場合には、前記多段真空積層プレスの後方に複数の多段ラミネータを配置するのが有利である。たとえば、２台の多段ラミネータを使用する場合の硬化サイクルは前記多段真空積層プレスの動作サイクルの２倍の長さにすることができ、これによって、前記多段真空積層プレスの無駄時間（遊び時間）をなくすることができる。
【００１２】
前記多段ラミネータは、前記接着剤層の硬化を温度作用下のみならず圧力作用下でも進行させて、接触圧力によって前記ヒートプレートから前記加工物への熱伝達を向上させるため、好ましくはプレスとして形成される。
【００１３】
積層プロセスを完全にするため、前記多段ラミネータの後方に、前記加工物を前記接着剤層の軟化温度以下の温度に冷却するための１台または場合によっては複数台の多段冷却装置が設けられるとよい。これらの冷却装置は、前記加工物を冷却プレートへの圧接によって冷却するために、好ましくはプレスとして形成される。
【００１４】
太陽電池モジュールの積層には非常に強力な接着剤が使用される。しかしながら特に、前記多段真空積層プレスの前記真空チャンバ内の前記可撓性の圧接仲介体が、従来のように、たとえばシリコンまたはゴムからなる膜として形成され、しかもこの膜が前記多段真空積層プレスの各々のプレス段に設けられた封止フレームにそれぞれ張設されている場合には、使用されている強力な接着剤が問題を生ずる。なぜなら、膜に付着して、膜を使用不能にしてしまうことがあるかあるいは少なくとも製品品質を低下させてしまう接着剤残滓は多段積層プレスにおいて、妥当な費用で膜から取り去ることがほぼ不可能だからである。したがって、従来の技術では、前記加工物の上下に配置されて、前記多段真空積層プレスのヒートプレートおよび膜への接着剤残滓の付着を防止する剥がし膜が用いられる。ただし、剥がし膜の使用にはまたも前記多段真空積層プレスの前後における手作業が必要とされるため、加工物の積み込みから積み降ろしまでを全自動で行なう全自動加工処理ラインにこの種の剥がし膜を組み込むことはほぼ不可能である。
【００１５】
これに関しての本発明の大きな利点は、前記接着剤層は軟化を開始するとはいえ、前記の膜または前記ヒートプレートに接着剤残滓が付着することを懸念しなければならないほどまでに前記接着剤層が流動化することのない低温で前記多段真空積層プレス内の予備積層を進行させることができる点にある。したがって、剥がし膜の使用を不要にすることができる。本発明によって後置された多段ラミネータにおける硬化は前記接着剤層の硬化温度で行われるが、ただし前記多段ラミネータには、機能が損なわれないようにするために接着剤残滓が取り去られなければならないような軟弾性膜は設けられていない。
【００１６】
ごく一般的に言って、本発明による方法ならびにこの方法に応じた装置の大きな利点は、個々のステーション、つまり前記多段真空積層プレス、前記多段ラミネータ、及び場合により追加される多段ラミネータにおける温度操作が互いに独立に実施可能であるため、積層プロセス全体が単一の多段真空積層プレスで実施される場合に比較して、加熱と圧力との連携を合理的かつ個別的に制御することができる点にある。たとえば、前記多段真空積層プレスにおいて、前記加工物の急速な加熱を保証するため、目標温度は硬化温度よりも遥かに高く選択することが可能である。ただしこの場合、プロセスはその高い温度に相応して早期に中止されなければならないであろう。しかしながらまた反対に、前記多段真空積層プレスにおける目標温度は前記接着剤層の硬化温度よりも著しく低く選択することも可能であり、これにより、前記加工物の加熱は、それが望ましい限り、より緩慢に行われ、同時にエネルギー使用が極めて低くレベルに抑制される。
【００１７】
同様にして、複数の多段ラミネータが直列に配置され、目標温度がラミネータ毎に相違させられ、特に引上げられるようにすることによって、前記積層プロセスをエネルギー使用の観点ならびに最適温度制御の観点において改善することができる。
【００１８】
前記加工物への熱伝達を調節するため、前記多段真空積層プレスおよび／または前記多段ラミネータおよび／または前記多段冷却プレスにおいて、前記加工物の下に圧力クッションまたはポルスターを配設する形態、または前記加工物をその種のクッションで被覆する形態、あるいはその両方の形態を採用することができる。この場合、こうした圧力クッションまたはポルスターが機械内部に固定取り付けされているかまたは固定されずに前記加工物と共にプロセス空間を移動するかどうかはそれらの作用にとって重要ではない。この場合、前記加工物の温度制御にさらなる影響を及ぼすため、所定の伝熱特性を有し、熱伝達を相応して所定どおりに遅延させる圧力クッションまたはポルスターを使用するが好ましい。
【００１９】
前記多段真空積層プレスが、可撓性の圧接仲介体としての膜が設けられることなく、上下に配置された、互いに可動する一定枚数のヒートプレートと、前記ヒートプレート周りを周回する、それぞれ搬送ベルト部分と戻りベルト部分とからなる一定数のコンベアベルトとを備えていれば、本発明において特別な利点が生ずる。この場合にはむしろ、各プレス段の前記真空チャンバは一方で上側のヒートプレートにより、他方で下側コンベアベルトの前記搬送ベルト部分によって境界形成される。前記ヒートプレートと前記コンベアベルトとの間にはシール手段、特に、前記真空チャンバを外側に対して封止する封止フレームが設けられている。こうして、上側に位置するヒートプレートにおけるコンベアベルトの前記戻りベルト部分は、前記真空チャンバの下側物側チャンバ領域を前記真空チャンバの上側圧側チャンバ領域から分離する可撓性の圧接仲介体として機能する。したがって、封止フレームに張設される膜は完全に不要となる、この膜の機能は周回式コンベアベルトによって追加的に引き受けられる。前記コンベアベルトは周回式に形成されていることから、そのクリーニングはプレス段の外側から非常に容易に行うことが可能であり、そのため隔壁も不要にすることができる。また、シール手段とくに真空チャンバを形成するための封止フレームを追加装備することにより、従来の多段プレスを封止フレーム付き多段真空積層プレスに改造することも可能である。この追加装備は特に直接ヒートプレートに行うことができるため、対応するコンベアベルトはそのシール手段上方を走行し、隣接するヒートプレートの双方のコンベアベルトは上記のように形成された真空チャンバを貫通することになる。
【００２０】
前記ヒートプレートはそのため、好ましくは凹部ないし切り欠き部を設けていることから、前記シール手段は必ずしもフレームの形を有する必要はなく、それにもかかわらず前記真空チャンバ内には十分な空間が存在している。前記上側ヒートプレートがその下側面に凹部を設けているか、または前記下側ヒートプレートがその上側面に凹部を設けていてもよく、あるいは１つのプレス段の双方のヒートプレートがともに凹部を有していてもよい。したがって、前記コンベアベルト自体がヒートプレート内の前記チャンバの周囲に対する封止を行わない限り、前記真空チャンバの輪郭は、所要のシールを含めて、前記ヒートプレートの上側面および／または下側面に組み込まれていてよい。あるいは、前記真空チャンバを形成するとともにこのチャンバの封止を行うために、封止フレームを設置することも可能である。
【００２１】
この種の公的な実施形態の多段真空積層プレスにおいて、前記コンベアベルトの前記搬送ベルト部分は前記戻りベルト部分とは異なる材料特性を有していれば、さらなる利点が生ずる。なぜなら、前記コンベアベルトの前記搬送ベルト部分は積層さるべき加工物の載置搬送手段として用いられるが、他方、前記戻りベルト部分は、少なくとも前記コンベアベルトがその加工物の搬出入を行うためにそれぞれ前記ヒートプレート周りを１周回する場合に、単にコンベアベルトを補足して完全な周回を可能にするのに役立つだけであって、加工物の運搬に直接使用されるわけではないからである。したがって、この戻りベルト部分は、より軟質かつより弾性あるものとして形成されて、積層時の圧接仲介体としての機能のために最適化することができる。
【００２２】
ただし、前記コンベアベルトの搬送ベルト部分と戻りベルト部分を前記のように異なって形成する場合、前記加工物の搬出入にはそれぞれコンベアベルトの１周回が、したがって、加工物の搬出と搬入との間に半周回の空走行が必要である。それにもかかわらず、多段真空積層プレスと、１台または複数台の多段ラミネータとに対して本発明による直列配置を可能にするべく、先ず加工物が最後の多段ラミネータから搬出され、次いで第２のステップにおいて、前置された多段ラミネータないし多段真空積層プレスから次の加工物が後置された多段ラミネータに移送され、最後になって初めて新たな加工物が多段真空積層プレスに搬入されるため、コンベアベルトの半周回の“空”走行は生産ラインの最後で始まり、前方の生産ライン先頭のところで多段真空積層プレスに現れることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に述べて、説明する。
【００２４】
図１は、多数のヒートプレートを有する多段真空積層プレスのうち、３枚のヒートプレート１０、１１、１２の概略的な部分側面図を示す図である。図示した３枚のヒートプレート１０、１１、１２は相互の間に２つのプレス段を形成し、同所に積層さるべき加工物２０、２１が位置している。
【００２５】
ヒートプレート１０、１１、１２周りにはそれぞれコンベアベルト３０、３１、３２が、詳細には案内ローラ４０、４１、４２周りに、巻き掛けられており、この案内ローラはそれぞれピストン・シリンダユニット５０、５１、５２を介してヒートプレート１０、１１、１２の端面に取付けられており、この端面への接近・離反によってコンベアベルト３０、３１、３２を弛緩・緊張させることができる。コンベアベルト３０、３１、３２はそれぞれ、運搬ベルトとして形成された搬送ベルト部分３０ａ、３１ａ、３２ａと、このベルト部分に比較して高弾性かつ幅広に形成された戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂとからなり、これら双方のベルト部分は２つの着脱式ベルト継手６０、６１、６２（ただし、図中にはそれらのうちそれぞれ１つ、片側のものが見えるにすぎない）によって互いに結合されている。
【００２６】
部分的に図示された多段真空積層プレスの個々のプレス段の真空チャンバを形成するため、コンベアベルト３０、３１、３２の搬送ベルト部分３０ａ、３１ａ、３２ａとヒートプレート１０、１１、１２の上側面との間にはそれぞれ封止フレーム１１０、１１１、１１２が取り付けられ、他方、戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂとヒートプレート１０、１１、１２の下側面との間にはそれぞれ上側封止フレーム８０、８１、８２が取付けられており、これら上側封止フレームはプレス閉時（図２）に下側封止フレーム１１０、１１１、１１２に圧接される。これによって形成される気密真空チャンバはそれぞれ戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂによって物側チャンバ領域１４１と圧側チャンバ領域１３１とに上下で区分され、その際、加工物２０、２１は戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂの下側で真空チャンバの物側チャンバ領域１４１内に位置している。
【００２７】
物側チャンバ領域に隣接するヒートプレート１０、１１、１２の上側面は図示された実施形態において平坦に形成されて、下側コンベアベルト３１の搬送ベルト部分３１ａと上側コンベアベルト３０の戻りベルト部分３０ｂとの間の製品空間（加工物をプレスする空間）を排気する、模式的に図示されている排気孔１００、１０１、１０２を備えている。そのため、下側コンベアベルト３０、３１、３２の搬送ベルト部分３０ａ、３１ａ、３２ａは戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂよりも狭幅に形成されており、これにより、封止フレーム８０、８１、８２、１１０、１１１、１１２の内側において、搬送ベルト部分３０ａ、３１ａ、３２ａの側方近くに製品空間（加工物をプレスする空間）とヒートプレート１０、１１、１２の上側面との間の連通が生じて、真空チャンバの物側チャンバ領域１４１が形成されている。そのため、たとえば排気孔１０２を経てヒートプレート１２による物側チャンバ領域１４１とくに製品空間の排気を行うことができ、これによって積層時の気泡形成が防止される。
【００２８】
ヒートプレート１０、１１、１２の下側面にはそれぞれ凹部７０、７１、７２が設けられているため、封止フレーム８０、８１、８２と連携して戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂの上側にそれぞれ真空チャンバの圧側チャンバ領域１３１が形成される。この圧側チャンバ領域には模式的に図示されている圧力流路９０、９１、９２を経て圧縮ガスを供給することができるかまたは最も簡易な場合にも通気が可能であるため、戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂは物側チャンバ領域を支配している真空により、場合により、圧側チャンバ領域を支配している高圧によって助勢されて加工物に密接し、加工物をヒートプレート１１、１２に押付ける。コンベアベルトの戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂは相対的に幅広に保持されているため、このベルト部分は封止フレーム８０、８１、８２を完全かつ気密に覆っている。
【００２９】
ヒートプレート１０、１１、１２の端面に配置されたピストン・シリンダユニット５０、５１、５２により、コンベアベルトの張り、特に戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂの張りを変化させることが可能である。この場合、たとえば、加工物が搬入または搬出される場合には高いコンベアベルト張力が設定され、他方、プレス閉時、特に真空チャンバの排気および圧力造成による積層プロセス中はコンベアベルト３０、３１、３２を弛緩させるのが有利である。これにより、加工物２０、２１は搬送ベルト部分３１ａ、３２ａの張力が低下するためヒートプレート１１、１２の上側面に容易に着座し得る一方で、真空と場合により高圧助勢による戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂの変形に対する抵抗も減少する。
【００３０】
各々のコンベアベルト３０、３１、３２の案内ローラ４０、４１、４２にはそれぞれクリーナ１２０、１２１、１２２たとえば回転式クリーニングブラシまたは、ここに図示したように、ドクターが設けられている。多段真空積層プレスの開後、加工物２０、２１が搬出される際に、コンベアベルト３０、３１、３２の戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂはクリーナ１２０、１２１、１２２の近傍を通過し、同所で、万一接着剤残滓が付着していればそれが取り除かれる。加工物２０、２１が搬出されると、戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂはそれぞれヒートプレート１０、１１、１２の上側面に位置していることから、次の加工物の搬入を可能にするには、再度コンベアベルト３０、３１、３２の半周回分の空走行が必要である。その際、コンベアベルト３０、３１、３２の搬送ベルト部分３０ａ、３１ａ、３２ａもクリーナ１２０、１２１、１２２の近傍を通過するため、これらのベルト部分も万一接着剤残滓が付着していればそれが取り除かれる。
【００３１】
図２は図１の多段真空積層プレスの同様な部分図を、模式的に、ただし閉状態にある場合を表している。同図から明白となるように、多段真空積層プレスの閉時には、コンベアベルト３０、３１、３２の戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂはそれぞれ下側にあるベルトコンベアの搬送ベルト部分３０ａ、３１ａ、３２ａないし中間に介在する加工物２０、２１上に上載している。同時に一方でシール手段８０、８１、８２、他方でシール手段１１０、１１１、１１２は中間にあるコンベアベルト３０、３１、３２と共に、各々のプレス段において真空チャンバを形成すべく、完全な封止を実現している。これらの真空チャンバはコンベアベルトの戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂによって気密区分、すなわち上側の圧側チャンバ領域１３１と下側の物側チャンバ領域１４１とに気密区分される。真空チャンバの物側チャンバ領域１４１が流路１００、１０１、１０２を経て排気された後、真空チャンバの圧側チャンバ領域１３１に流路９０、９１、９２を経て圧縮空気が供給される。したがって、コンベアベルト３０のテフロン（商標）加工された、低弾性の、薄い戻りベルト部分３０ｂはこの実施形態において弾性膜に代わって加工物２０の積層時の圧接仲介体の役割を引き受ける。
【００３２】
図３は、３つのステーションつまり多段真空積層プレス２００と、多段ラミネータ２０１と、多段冷却装置２０２とに区分された、太陽電池モジュールを積層するための本発明による装置の１つの実施形態の概略的な側面図を示している。多段真空積層プレス２００の前および多段冷却装置２０２の後にはそれぞれ、加工物２０、２１を多段真空積層プレス２００に積み込みないし多段冷却装置２０２から搬出するための多段積み込み装置ないし多段積み降ろし装置２０３、２０４が設けられている。
【００３３】
多段真空積層プレス２００も多段ラミネータ２０１ならびに多段冷却装置２０２も共に多段プレスとして形成され、それぞれのヒートプレートないし冷却プレートはそれぞれ周回式コンベアベルトを備えている。これらの周回式コンベアベルトは、加工物を多段真空積層プレスから多段ラミネータおよび多段冷却装置へ移送するための搬送装置を形成し、その際、加工物２０、２１は直接、別個の搬送装置の介在なしに、１つのステーションから次のステーションへ引渡される。これに応じて、図示した３つのステーションは省スペースを意図して直接に直列配置されている。上述したように、多段真空積層プレスにおいてコンベアベルトの戻りベルト部分はコンベアベルトの搬送ベルト部分とは別様に形成されていることから、加工物２０、２１を搬出した後に再び新たな加工物を搬入し得るためには、コンベアベルトの半周回分の空走行が必要である。多段ラミネータ２０１と多段冷却装置２０２においても、同じく、たとえばコンベアベルトを浄化するため、この種の空走行を実施することができる。したがって、図３に示した装置において、各々の動作サイクルの最後に、先ず多段冷却装置２０２から積み降ろし装置２０４への加工物の搬出が行われて、多段冷却装置２０２の空走行が実施され、その後に始めて多段ラミネータ２０１から多段冷却装置２０２への加工物の移送が開始される。その後、場合により同じく空走行が予定されていれば、予備積層された加工物２０、２１が多段真空積層プレスから搬出されて多段ラミネータ２０１に引渡される前に、多段ラミネータ２０１の空走行が実施される。さらに再び多段真空積層プレス２００の所要の空走行が実施された後、最後に積み込み装置２０３から新たな加工物が多段真空積層プレス中に搬入される。したがって、この手順は半導体結晶における電荷キャリアのホール移動のように考えることができる。
【００３４】
図４は同一実施形態の、図３に比較して改変した形態を表した図であり、この場合、多段真空積層プレス２００も多段ラミネータ２０１ならびに多段冷却装置２０２も閉状態にある。したがって、これはサイクル運転される装置の作業サイクルを表している。ここで、本発明による装置のサイクル式動作は望ましいが、ただし、これに限定されるわけではない。本発明の範囲において、１つのプレスの全プレス段が同時に開閉されることも排除されているわけではなく、プレス段はむしろ実質的にはグループ毎または個別に作動される。
【００３５】
加工物２０、２１は本発明によれば、多段真空積層プレスにおいてのみ真空作用に付される。多段ラミネータ２０１および多段冷却装置２０２は、一方でヒートプレートならびに他方で冷却プレートへの接触圧力による熱伝達を改善するために、それぞれプレスとして形成されている。多段ラミネータ２０１における加圧は同時に加工物中の接着剤層の硬化を支援する。
【００３６】
図５および図６は、開状態（図５）および閉状態（図６）における多段真空積層プレス２００の全体を示す図である。それぞれ一方で上側加圧バー２０７と、他方で、支持枠２０９に対して可動する下側加圧バー２０８とに固定されたそれぞれ２つの油圧シリンダ２０５、２０６によって上下の加圧バー２０７、２０８を互いに運動させて、プレスを開閉することができる。したがって、この実施形態においてプレス段全体は逐次開閉される。
【００３７】
図７は多段真空積層プレスでの従来の一般的・形式的なプロセスの種々の周辺条件の線図を示している。この場合、従来の技術によって、加工物は接着剤層が硬化するまで多段真空積層プレス内で処理される。実線３０１は加工物の温度を示唆しており、他方、線図の前半の鎖線３０２は真空チャンバの物側チャンバ領域の空気圧を表し、線図後半では線３０３として加工物に作用する接触圧力を表しており、線３０２の場合は直接的にガス圧としてｍｂａｒで記載され、線３０３の場合は等価ガス圧としてｍｂａｒで記載されている。これらの周辺条件（圧力および温度）の結果として破線で記入された線３０４と３０５が生じ、ここで、線３０４は接着剤層の軟化度（％）を表し、他方、線３０５は接着剤層、この場合、架橋性接着剤の架橋度を表している。
【００３８】
この線図から理解できるように、加工物の温度は線３０１に沿って室温：２０℃から始まって目標温度：約１５０℃まで上昇するが、この場合、線３０１の上昇はヒートプレートと加工物との間の熱伝達に依存している。
【００３９】
急速に下降する線３０２により、真空チャンバの物側チャンバ領域は加工物が顕著に加熱される前にできるだけ急速に排気されることが明白である。加工物温度が５０℃以下で、すでに真空チャンバ内の圧力はほぼ５ｍｂａｒに低下しているため、接着剤層における気泡形成は回避される。接着剤層の軟化（線３０４参照）は加工物温度（線３０１参照）の上昇に応じて増大する。温度約１２０℃かつ軟化度８０％強に達すると真空チャンバの圧側チャンバ領域に通気が行われるため、圧側チャンバ領域を（引き続き排気されている）真空チャンバの物側チャンバ領域から分離している圧接仲介体は増大する圧接力を加工物に及ぼす。これは線３０３によって明白に示されている。このケースにおいて、真空チャンバの圧側チャンバ領域は単に通気されるだけであって、付加的な圧力が加えられないため、これによって生ずる、加工物に作用する圧接力（線３０３参照）は大気圧をやや下回ったままである。圧力の上昇（線３０３参照）および温度の上昇（線３０１参照）と共に接着剤層の架橋度（線３０５参照）が高まる結果、硬化が行われる。真空チャンバの圧側チャンバ領域の通気によって生ずる、ヒートプレートに対する加工物の接触圧力は言うまでもなく加工物への熱伝達を高め、これによって、温度（線３０１参照）は緩やかに目標温度に接近するに至るまで相対的に急速に上昇する。
【００４０】
他方、図８は本発明によって編成されたプロセスの第１の実施形態を示しており、ここで、ステーションＩは多段真空積層プレスを、ステーションIIは多段ラミネータを、ステーションIIIは第２の多段ラミネータを表している。多段冷却装置はステーションIVとして図１０に表されている。
【００４１】
図８から明白なように、この場合にもステーションＩにおいて、真空チャンバの物側チャンバ領域の圧力（線３０２参照）は、接着剤層における気泡形成を防止するため、できるだけ急速に低下させられる。ただし、本発明によってプロセスは複数のステーションに区分されているため、目標温度は従来のプロセスのように接着剤層の硬化温度前後またはそれ以上である必要はなく、それよりも低く選択することができる。本例において目標温度は１２０℃であり、これは二重線３０６によって示されている。
【００４２】
目標温度（二重線３０６参照）が低下されたことにより加工物はもっと緩慢に加熱されるため、より緩やかな温度カーブ３０１が生ずる。したがって、接着剤層の軟化３０４も相対的に緩慢に行なわれ、その結果、製品空間（加工物をプレスする空間）の排気（線３０２参照）も接着剤層が顕著に軟化する前にすでに達成されることができる。
【００４３】
それゆえ、接着剤層の硬化はステーションIIおよびIIIにおいて、したがって、直列配置された２つの多段ラミネータで段階的に行なわれる。第１の多段ラミネータ（ステーションII）において目標温度（二重線３０６参照）は依然として硬化温度に比較して低下したレベル、本例においては約１４０℃にあるため、温度３０１はもっぱら緩慢に、しかも第２段階のステーションIIIにおいて初めて目標温度１５０℃に接近する。
【００４４】
ステーションIIおよびIIIの多段ラミネータは熱圧プレスとして形成されているため、加工物に作用する圧接力は、線３０３が示しているように、最適架橋（線３０５）のために調節することができる。先ずステーションＩにおける真空チャンバの圧側チャンバ領域のもっぱら一方的な通気と、続いての多段真空積層プレスの開のための両側の通気により、ちなみにすでにステーションＩにおいて一定の圧接力（線３０３参照）が加工物に及ぼされる。
【００４５】
図９には本発明による方法におけるさらに別のプロセス制御における実施形態が示されており、これは図８に示した実施形態と同じであるが、ただしプロセスパラメータの点で異なっている。この場合、特にステーションIIIにおいて、より高い圧接力が加工物に加えられる一方で、目標温度は図８に示した例と同じに選択されている。また、予備積層時の気泡形成回避を向上させるためのステーションＩにおける加工物への圧接力の付与は、この場合、もっと早期にかつもっと大きな規模で行われる。
【００４６】
図１０は、多段冷却装置を表すステーションIVによる図８ならびに図９の補足を示す図である。したがって、ここでの目標温度（二重線３０６参照）は室温であり、加工物温度３０１のカーブは約１５０℃の硬化温度から室温にまで低下している。冷却プレート（二重線３０６参照）から加工物（線３０１参照）への熱伝達は圧接力３０３によって向上させられるため、多段冷却装置（ステーションIV）は冷却プレート付き多段プレスとして形成されている。
【００４７】
最後に図１１および１２は本発明による装置の２つの異なった実施形態を概略的に示したものであり、この場合、図１１に示した実施形態において、多段真空積層プレス２００（真空ステーションＩ）には、２つの多段ラミネータ２０１ａと２０１ｂ（加熱ステーションIIおよびIII）ならびに多段冷却装置２０２（冷却ステーションIV）が後置されている。多段真空積層プレス２００への積み込みのために積み込みステーション２０３が設けられ、他方、多段冷却装置２０２からの積み降ろしのために積み降ろし装置２０４が後置されている。
【００４８】
図１１に示した生産ラインによって、図８および１０ないし図９および１０に示したプロセスを実施することができる。図１２に示した生産ラインが前記生産ラインと相違しているのは、たとえば、その動作サイクルが場合により短すぎて、積層完了した加工物の冷却を単一の冷却ステーションでは行うことのできない多段真空積層プレス２００に動作サイクルを合わせるため、単一の多段冷却装置２０２に代えて２つの多段冷却装置２０２ａと２０２ｂが設けられている点のみである。
【００４９】
図１３の（ａ）には、本発明による方法で積層さるべき加工物２０の一例が表されている。これは、２枚の接着剤フィルム４０２の間に埋設された一定数のケイ素太陽電池４０１を含んだケイ素太陽電池モジュールである。モジュールの表側面は支持体ガラス４０３によって形成され、他方、モジュールの裏側面には裏面フィルム４０４が配されている。この図から直ちに判明するように、図示加工物２０は本発明による方法により、支持体ガラス４０３と、ケイ素太陽電池４０１と、裏面フィルム４０４とが接着剤フィルム４０２に含まれた架橋性接着剤によって耐久的かつ耐候的に互いに結合されるようにして積層される。
【００５０】
図１３の（ｂ）は積層さるべき加工物２１の別の一例を示しており、この場合、この加工物はまたも太陽電池モジュールとして形成されているが、ただし、支持体ガラス４０３と裏面ガラス４０６との間で接着剤フィルム４０２内に埋設された薄膜太陽電池４０５を含んでいる。積層プロセス完了後、支持体ガラス４０３と裏面ガラス４０６とは中間に介在する薄膜太陽電池４０５と耐久的かつ耐候的に互いに結合されている。
【００５１】
図１４は、図１と同じく、積層さるべきそれぞれ１つの加工物２０、２１を擁したまたも２つのプレス段を形成する、多段真空積層プレスの３枚のヒートプレート１０、１１、１２の概略的な部分側面図を示している。ヒートプレート１０、１１、１２周りにはまたもそれぞれコンベアベルト３０、３１、３２が、詳細にはまたも案内ローラ４０、４１、４２周りに、巻き掛けられており、この案内ローラはそれぞれピストン・シリンダユニット５０、５１、５２を介してヒートプレート１０、１１、１２の端面に取付けられており、この端面への接近・離反によってコンベアベルト３０、３１、３２を弛緩・緊張させることができる。各々のコンベアベルト３０、３１、３２の案内ローラ４０、４１、４２にはそれぞれクリーナ１２０、１２１、１２２が配置されている。
【００５２】
部分的に図示された多段真空積層プレスの個々のプレス段における真空チャンバを形成するため、またも、下側封止フレーム１１１、１１２ならびに上側封止フレーム８０、８１が設けられている。ただし、この場合、図１に表された実施形態とは異なり、上側封止フレーム８０、８１には、プレス閉時に形成される気密真空チャンバをそれぞれ物側チャンバ領域と圧側チャンバ領域とに区分する膜１５０、１５１が取り付けられている。したがって、膜１５０、１５１は従来のように図１に示した実施形態の戻りベルト部分３０ｂ、３１ｂ、３２ｂの役割を引き受けるが、その他の点については図１に関連して述べた機能説明ならびに真空積層プレスにおける従来の技術を参照されたい。
【００５３】
最後に、図１４において、補助的改良として、加工物２０、２１の平行度の点で万一不整性または公差があればそれを補償するため、ヒートプレート１１、１２と加工物２０、２１との間にそれぞれ圧力クッション１６０、１６１が配置されている。
【００５４】
図１５には、図１および２に示した本発明による装置の実施形態のさらに別途の改良が表されており、この場合、改良の基本は、加工物２０、２１の上側と下側にそれぞれポルスター１７０、１７１、１７２、１７３が取付けられており、これらのポルスターが圧力分布の改善に役立つのみならず、所定の伝熱特性を有し、ヒートプレート１０、１１、１２から加工物２０、２１への熱伝達に所定の影響を及ぼす点にある。ここに図示した実施形態のその他の特徴については、機能的に等しい部材や手段等にはそれぞれ同一の符号を付してあるため、上述した各図面の説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】開状態の多段真空積層プレスの模式的部分側面図
【図２】閉状態の多段真空積層プレスの模式的部分側面図
【図３】多段真空積層プレス、多段ラミネータ、多段冷却装置、積み込み／積み降ろし装置からなる本発明によって構成された生産ラインの模式的側面図
【図４】動作サイクル中の図３に対応する模式的側面図
【図５】開状態の多段真空積層プレスの全体の
【図６】閉状態における図５に対応する側面図
【図７】形式的な多段真空積層プロセスで加工処理された加工物の時間と相関した種々のパラメータの線図
【図８】本発明による、多段真空積層プロセスで加工処理された加工物の時間と相関した種々のパラメータの図７に対応する線図
【図９】周辺条件の相違する図８に対応する線図
【図１０】多段冷却ステーションによる図８および図９の線図を補足する線図
【図１１】本発明によって構築された生産ラインの１つの実施態様の概略図
【図１２】本発明によって構築された生産ラインの他の実施態様の概略図
【図１３】積層さるべき加工物の２つの形態（ａ）と（ｂ）を示す模式的側面図
【図１４】別の実施態様における図１に対応する模式的部分側面図
【図１５】さらに別の実施態様における図１に対応する模式的部分側面図
【符号の説明】
【００５６】
２０、２１：加工物
３０、３１、３２：移送装置
３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、１５０、１５１：圧接仲介体
１３１：圧側チャンバ領域
１４１：物側チャンバ領域
２００：多段真空積層プレス
２００：多段真空積層プレス
２０１：多段ラミネータ
４０２：接着剤層
【図１】
2008296583.tif 000003
【図２】
2008296583.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008296583.tif 000006
【図５】
2008296583.tif 000007
【図６】
2008296583.tif 000008
【図７】
2008296583.tif 000009
【図８】
2008296583.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008296583.tif 000012
【図１１】
2008296583.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2008296583.tif 000016
【図１５】
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