УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО БЕЗОПАСНОГО СТЕКЛА
APPARATUS AND METHOD OF PRODUCING MULTILAYER SAFETY GLASS

Изобретение относится к устройству и способу изготовления многослойного безопасного стекла, состоящего по меньшей мере из двух стеклянных пластин и расположенного между ними клеевого слоя.
Многослойное безопасное стекло упомянутого выше типа содержит, как правило, две стеклянные пластины и соединяющий их клеевой слой, который предпочтительно образован поливинилбутиральной (PVB) пленкой. Такие стеклянные пластины применяют, например, в автомобилестроении или в строительстве.
Изготовление такого многослойного безопасного стекла, обладающего предписанными для него свойствами, обычно осуществляют с применением автоклавов, в которых составленные с образованием предварительной композиции стеклянные пластины вместе с расположенной между ними клеевой пленкой подвергают прессованию при температуре до 145°С и давлении более 10 бар с образованием собственно многослойного безопасного стекла. Недостаток применения автоклавов состоит в том, что они, а также сам процесс изготовления требуют особенного больших затрат средств и времени и поэтому он является экономически нерентабельным, в частности для малых объемов производства.
В основе изобретения лежит задача предложить устройство, а также способ изготовления многослойного безопасного стекла, которые обеспечивают возможность его экономичного изготовления.
В изобретении задача решена посредством устройства с признаками п.1 формулы изобретения, а также способа с признаками п.11 формулы изобретения. Предпочтительные варианты реализации изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению устройство для изготовления многослойного безопасного стекла содержит основную плиту и закрывающую плиту, которые выполнены с возможностью перемещения  по отношению друг к другу между рабочим положением и положением извлечения. В положении извлечения, в котором основная плита свободно доступна по меньшей мере с одной стороны, а предпочтительно с трех сторон, для оператора устройства имеется возможность удобного позиционирования на основной плите предварительной композиции, образованной из двух стеклянных пластин и расположенного между ними клеевого слоя, предпочтительно пленки из PVB. Одновременно положение извлечения дополнительно предоставляет оператору возможность по существу беспрепятственного извлечения из устройства изготовленного в нем многослойного безопасного стекла после завершения процесса изготовления.
В рабочем положении устройства основная плита вместе с закрывающей плитой, в сочетании с уплотнительной рамкой, герметично расположенной между плитами и удерживающей их на расстоянии друг от друга, образует воздухонепроницаемое или герметичное замкнутое рабочее пространство. В частности, для перестановки устройства между положением извлечения и рабочим положением основная плита и закрывающая плита выполнены с возможностью перемещения друг к другу.
Кроме того, устройство согласно изобретению содержит средства для создания пониженного давления, а также средства для создания повышенного давления, соответственно в рабочем положении. При помощи средств для создания пониженного давления в полом пространстве, образованном между основной плитой и гибким оболочечным материалом, покрывающим предварительную композицию, создают пониженное давление. Средства для создания повышенного давления служат согласно изобретению для создания в рабочем пространстве между закрывающей плитой и расположенным на стеклянных пластинах оболочечным материалом давления воздуха, превосходящего атмосферное давление. Благодаря гибкому выполнению оболочечного материала, при поддержке посредством пониженного давления в полом пространстве, повышенное давление в рабочем пространстве равномерно воздействует на предварительную композицию и прижимает стеклянные пластины друг к другу.
Для изготовления многослойного безопасного стекла наряду с прижатием стеклянных пластин друг к другу требуется установление температуры процесса, зависящей от применяемого клеевого слоя. В рабочем положении для этого служат нагревательные средства, которые перед, во время и/или после создания пониженного давления в полом пространстве и повышенного давления в рабочем пространстве нагревают предварительную композицию до требуемой температуры и поддерживают эту температуру в течение установленного промежутка времени.
Благодаря гибкому оболочечному материалу, а также возможности применения уплотнительных рамок с переменными размерами, согласованными с размерами предварительной композиции, устройство согласно изобретению отличается своей простой конструкцией и простым установлением эффективных типовых условий для рентабельного производства.
Взаимодействие пониженного давления в полом пространстве с повышенным давлением в рабочем пространстве, которое благодаря гибкому выполнению оболочечного материала воздействует на предварительную композицию, особенно надежным образом обеспечивает удаление из области между стеклянными пластинами имеющихся воздушных пузырьков или влаги, которая может осаждаться между стеклянными пластинами, в частности, вследствие абсорбционных свойств пленок из PVB. Кроме того, повышенное давление в рабочем пространстве, в противоположность механическому нагружению давлением, обеспечивает особенно равномерное прижатие стеклянных пластин друг к другу. Устройство согласно изобретению в особой мере обеспечивает возможность надежного и рентабельного изготовления многослойного безопасного стекла.
Дополнительно затраты при изготовлении многослойного безопасного стекла уменьшаются благодаря предусмотренному применению в качестве оболочечного материала коврика из силиконового каучука, который может отдельно вкладываться в устройство, а также может быть расположен на устройстве в накопительном рулоне. Он выполнен с возможностью многократного повторного применения и может быть размещен над предварительной композицией особенно простым способом. Кроме того, в частности, при периферийном прижатии к основной плите, он обеспечивает при помощи уплотнительной рамки образование герметичного полого пространства, которое может подвергаться вакуумированию с целью создания пониженного давления. Для этого коврик из силиконового каучука предпочтительно содержит выполненный в нем присоединительный элемент для всасывающего трубопровода.
Предусмотренная согласно изобретению уплотнительная рамка в первую очередь выполняет функцию образования непроницаемого для воздуха рабочего пространства в области между плитами. Дополнительно, при описанном выше выполнении с применением в качестве оболочечного материала коврика из силиконового каучука, она может использоваться для того, чтобы прижать его по периферии к закрывающей плите, с целью особенно надежного образования непроницаемого для воздуха полого пространства между оболочечным материалом и основной плитой. Кроме того, оболочечный материал служит в качестве уплотнительного элемента, герметизирующего рабочее пространство по отношению к окружающей среде.
Уплотнительная рамка принципиально может быть выполнена произвольным образом, если только она не превышает размеры основной плиты и закрывающей плиты. Так, например, существует возможность применения различных уплотнительных рамок в зависимости от размеров изготавливаемых многослойных безопасных стекол, при этом уплотнительные рамки от случая к случаю лишь вкладывают в устройство. Альтернативно возможно выполнение основной плиты или закрывающей плиты как одного целого вместе с уплотнительной рамкой, при этом уплотнительная рамка выступает от одной из плит, предпочтительно от закрывающей плиты, по типу периферийного ребра. Однако, согласно особенно благоприятному варианту выполнения изобретения, уплотнительная рамка соединена с основной плитой или с закрывающей плитой с возможностью отсоединения. Возможность разъемного соединения комбинирует преимущества уплотнительной рамки, соединенной как одно целое с основной плитой или с закрывающей плитой, с преимуществами применения уплотнительных рамок с переменными размерами. Кроме того, возможность разъемного соединения обеспечивает точное расположение и фиксацию применяемой рамки в устройстве. Применение уплотнительных рамок, согласованных по размерам с изготавливаемыми многослойными безопасными стеклами, обеспечивает возможность образования таких полых пространств или же рабочих пространств, в которых особенно быстро могут быть установлены требуемые условия процесса, такие как давление и температура.
Согласно изобретению устройство содержит средства для создания пониженного давления в полом пространстве, а также повышенного давления в рабочем пространстве. В случае предпочтительного применения в качестве оболочечного материала коврика из силиконового каучука такое средство образует по меньшей мере один герметично присоединенный к нему трубопровод, который с целью создания пониженного давления на другом конце может быть соединен с предусмотренным вакуумирующим устройством. Средства для создания повышенного давления могут быть образованы, например, посредством нагнетательных трубопроводов, входящих в рабочее пространство.
Выведение присоединительных трубопроводов из устройства принципиально может осуществляться произвольным способом, при этом, например, возможны присоединительные элементы, расположенные с наружной стороны на закрывающей плите и/или на основной плите. Однако, согласно одному особенно предпочтительному варианту выполнения изобретения, уплотнительная рамка содержит вводы для присоединения трубопроводов вакуумирующего и/или нагнетательного устройств. Согласно этому варианту выполнения изобретения в рабочем положении на уплотнительной рамке с наружной стороны расположены присоединительные элементы, которые ведут внутри устройства в рабочее пространство и/или в полое пространство. При этом расположение вводов в уплотнительной рамке отличается, в частности, тем, что в рабочем положении они хорошо доступны снаружи, и таким образом обеспечивают возможность удобного присоединения предусмотренных вакуумирующего и/или нагнетательного устройств. Возможна также комбинация вакуумирующего и/или нагнетательного устройств в одном насосном устройстве, которое может известным способом включаться в зависимости от устанавливаемого рабочего режима.
Существенным для принципа функционирования устройства согласно изобретению является образование в течение длительности процесса герметичного рабочего пространства в области между закрывающей плитой и основной плитой. Надежная конструкция принципиально может быть достигнута уже при помощи соответствующих средств для обеспечения возможности перемещения основной плиты по отношению к закрывающей плите, при этом посредством выбранных средств перемещения может быть реализована фиксация положения основной плиты по отношению к закрывающей плите. Однако согласно одному выгодному усовершенствованию изобретения предусмотрено, что основная плита и закрывающая плита выполнены с возможностью стопорения в рабочем положении. Посредством возможности стопорения, например механического стопорения при помощи соответствующих запорных элементов, особенно надежным образом обеспечена фиксация основной плиты и закрывающей плиты по отношению друг к другу в рабочем положении. При этом реализация стопорения принципиально может выбираться свободно, причем применимы механические, а также гидравлические или электрические средства стопорения.
Выполнение предусмотренных согласно изобретению нагревательных средств для нагревания соединяемых стеклянных пластин также принципиально может выбираться свободно. Например, возможны проходящие в форме меандра в закрывающей плите и/или в основной плите электрические нагревательные провода, которые нагревают одну или обе плиты. Однако, согласно одному выгодному усовершенствованию изобретения предусмотрено, что нагревательное устройство образовано посредством трубопроводов, проходящих в основной плите и/или в закрывающей плите. При этом трубопроводы служат для размещения или же для пропускания текучего теплоносителя, например воды, который проводят через трубопроводы. Применение трубопроводов отличается тем, что посредством скорости потока пропускаемой текучей среды можно варьировать теплопередачей. Например, для более быстрой теплопередачи количество воды может быть чрезвычайно малым, чтобы достигнуть высоких скоростей потока. Кроме того, трубопроводы в закрывающей плите и/или в основной плите могут применяться с целью ускоренного или же контролируемого охлаждения при завершении процесса изготовления, при этом горячую текучую среду заменяют холодной, например водой. Сокращение фазы охлаждения дополнительным образом повышает рентабельность устройства.
С целью повышения эффективности особенно выгодным образом предусмотрено, что как основная плита, так и закрывающая плита снабжены трубопроводами. Также для повышения эффективности служит предусмотренная теплоизоляция, которая предпочтительно расположена с наружной стороны на основной плите и/или на закрывающей плите. Кроме того, теплоизоляция служит для повышения безопасности при обслуживании устройства, поскольку благодаря ней эффективно предотвращается нагревание доступных со стороны оператора конструкционных элементов устройства.
Возможность перемещения основной плиты по отношению к закрывающей плите может быть реализована произвольным способом. Однако особенно выгодным образом основная плита выполнена с возможностью продольного перемещения и с возможностью перемещения по направлению к закрывающей плите. Благодаря возможности продольного перемещения, при котором, например, основная плита может вытягиваться по направляющим из устройства, этот вариант выполнения изобретения обеспечивает возможность простого доступа к основной плите и, таким образом, простого размещения и извлечения предварительной композиции, а также изготовленного многослойного безопасного стекла по окончании процесса. После размещения предварительной композиции основная плита может быть, например, вдвинута в устройство по типу выдвижного ящика, где ее затем перемещают по направлению к закрывающей плите, чтобы тем самым образовать замкнутое рабочее пространство.
Средства для выполнения перемещения основной плиты по направлению к закрывающей плите могут быть при этом выполнены как механическими, так и гидравлическими. Однако особенно выгодным образом эти средства образованы при помощи пневматических сильфонов, посредством которых основная плита может перемещаться по направлению к закрывающей плите. Применение пневматических сильфонов отличается тем, что они особенно равномерно перемещают основную плиту по направлению к закрывающей плите, так что с особенно высокой надежностью обеспечено образование рабочего пространства, которое уплотнено по отношению к окружающей среде.
Кроме того, применение пневматических сильфонов обеспечивает возможность простого расширения или же адаптации устройства в соответствии с заданием заказчика. Для расширения установки с целью адаптации к измененным размерам плит требуется лишь увеличение количества сильфонов, при этом простым способом возможны адаптация или же изготовление устройства с произвольными длиной и шириной.
Равным образом согласно изобретению для возможности расширения или же изготовления устройства согласно изобретению с произвольными размерами является предусмотренный согласно одному предпочтительному усовершенствованию вариант выполнения, согласно которому основная плита и закрывающая плита в рабочем положении расположены внутри рамы, образованной посредством по меньшей мере двух кольцевых держателей. Посредством количества кольцевых держателей, которые при расположении друг за другом образуют внутреннее пространство для размещения закрывающей плиты и основной плиты, может быть установлена произвольная длина устройства. Кроме того, преимущество держателей состоит в том, что благодаря позиционированию закрывающей плиты и основной плиты в рабочем положении внутри периферийных держателей все возникающие в процессе усилия воспринимаются держателями. В свою очередь, устройство может быть установлено на месте производства на опорах, расположенных на держателях лишь в зависимости от веса устройства. При этом особенно выгодным образом кольцевой держатель имеет Т-образное поперечное сечение.
В случае применения кольцевого держателя в сочетании с пневматическими сильфонами последние также расположены внутри образованного кольцевыми держателями внутреннего пространства, вследствие чего дополнительно обеспечено отсутствие передачи усилий нажима наружу.
Таким образом, как применение Т-образного держателя, так и применение пневматических сильфонов обеспечивает возможность изготовления устройства согласно изобретению по типу «конструктора», по существу со свободно выбираемыми размерами. Благодаря этому оно может быть изготовлено особенно экономично и в соответствии с конкретными пожеланиями заказчика.
Предложенный в изобретении способ изготовления многослойного защитного стекла, который реализован с применением устройства согласно изобретению, включает в себя следующие этапы:
- размещение стеклянных пластин вместе с расположенным между ними клеевым слоем на основной плите, при этом в качестве клеевого слоя предпочтительно применяют пленку из PVB,
- покрытие стеклянных пластин гибким оболочечным материалом, предпочтительно ковриком из силиконового каучука,
- создание пониженного давления в полом пространстве между закрывающим материалом и основной плитой,
- образование герметичного рабочего пространства между закрывающей плитой и оболочечным материалом, расположенным на стеклянных пластинах,
- создание повышенного давления в рабочем пространстве и
- нагревание стеклянных пластин вместе с клеевым слоем и последующее охлаждение.
При этом способ согласно изобретению отличается тем, что многослойное безопасное стекло может быть надежным образом изготовлено с особой эффективностью и малыми затратами. После образования герметичного рабочего пространства между закрывающей плитой и расположенным на стеклянных пластинах оболочечным материалом могут последовательно или одновременно осуществляться процессы создания пониженного давления в полом пространстве между оболочечным материалом и основной плитой, создания повышенного давления в рабочем пространстве, а также нагревания предварительной композиции. Однако особенно благоприятным образом предусмотрено, что после создания в полом пространстве пониженного давления в размере предпочтительно от -1,0 до -0,5 бар, особенно предпочтительно -0,95 бар, начинают процесс нагревания, в конце которого рабочее пространство нагружают давлением от 1,5 до 4 бар, предпочтительно от 2 до 3 бар, особенно предпочтительно от 1,4 до 1,8 бар. Устанавливаемая температура зависит от применяемого клеевого слоя, при этом в случае предпочтительно предусмотренного применения пленок из PVB устанавливают температуру от 125 до 155°С, предпочтительно от 130 до 140°С, особенно предпочтительно 135°С.
Ниже подробнее пояснены варианты выполнения изобретения со ссылками на чертежи. На чертежах показано:
фиг.1 - вид в сечении первого варианта выполнения устройства для изготовления многослойного безопасного стекла в положении извлечения,
фиг.2 - вид в сечении устройства согласно фиг.1 в рабочем положении, и
фиг.3 - перспективное изображение второго варианта выполнения устройства для изготовления многослойного безопасного стекла в рабочем положении.
На фиг.1 показан вид в сечении устройства 1 для изготовления многослойного безопасного стекла, при этом плоскость сечения в эксплуатационном положении устройства 1 проходит вертикально.
Устройство 1 содержит основную плиту 3, а также выполненную с возможностью перемещения по отношению к ней закрывающую плиту 2. Основная плита 3 служит для размещения предварительной композиции, состоящей из двух стеклянных пластин 10 и расположенного между ними клеевого слоя, предпочтительно пленки из PVB (здесь не показана), которая внутри устройства 1 подвергается ламинированию с образованием многослойного безопасного стекла. В положении извлечения, показанном на фиг.1, после размещения предварительной композиции на основной плите 3 над предварительной композицией по поверхности распределяют выполненный в виде коврика 7 из силиконового каучука оболочечный материал, так что между ковриком 7 из силиконового каучука и основной плитой 3 образуется полое пространство 12.
В рабочем положении, показанном на фиг.2, основную плиту 3 перемещают по отношению к закрывающей плите 2 таким образом, что расположенная по периферии на закрывающей плите 2 уплотнительная рамка 4 прилегает к основной плите 3 при промежуточном расположении края коврика 7 из силиконового каучука. При этом уплотнительная рамка 4 в сочетании с ковриком 7 из силиконового каучука обеспечивает воздухонепроницаемое или же герметичное закрытие как полого пространства 12, так и рабочего пространства 13, образованного в рабочем положении между закрывающей плитой 2 и основной плитой 3.
В рабочем положении трубопроводы 9, 11 служат для создания пониженного давления в полом пространстве 12 или же повышенного давления в рабочем пространстве 13. Для этого с целью создания пониженного давления к коврику 7 из силиконового каучука присоединен трубопровод 9 таким образом, что через него может подвергаться вакуумированию полость 12. При этом для присоединения вакуумирующего устройства (здесь не показано) трубопровод 9 выведен из устройства 1 через ввод 15, расположенный в уплотнительной рамке 4, так что вакуумирующее устройство может быть соединено с трубопроводом 9 простым способом, например посредством быстроразъемных соединений.
Кроме того, уплотнительная рамка 4 содержит ввод 14 для трубопровода 11, который выполнен для присоединении нагнетательного устройства, например компрессора (здесь также не показан), посредством которого может создаваться давление в рабочем пространстве 13, при этом особенно предпочтительно предусмотрено установление давления в рабочем пространстве таким образом, что абсолютное давление, действующее на предварительную композицию, составляет 2,4 бар. Пониженное давление в полом пространстве 12 предпочтительно составляет -0,95 бар.
Для обеспечения безопасности процесса изготовления положение закрывающей плиты 2 по отношению к основной плите в рабочем положении зафиксировано при помощи средств 8 стопорения. Наряду с созданием пониженного давления в полом пространстве 12, или же повышенного давления в рабочем пространстве 13, важным параметром процесса является устанавливаемая температура процесса. Для этого с целью нагревания предварительной композиции служат трубопроводы 6, которые расположены в форме меандра в основной плите 3 и закрывающей плите 2. Эти трубопроводы 6 служат для пропускания текучей среды, предпочтительно воды, которая в фазе нагревания имеет температуру, соответствующую температуре процесса, а после фазы нагревания заменяется холодной водой, так что процесс охлаждения может ускоряться.
Кроме того, для оптимизации процесса служит теплоизоляция, выполненная в форме теплоизолирующих плит 5, которые расположены с наружной стороны на основной плите 3 и закрывающей плите 2, и таким образом способствуют повышению эффективности. Кроме того, изолирующие плиты 5 служат для того, чтобы защищать доступные снаружи части устройства 1 от слишком сильного нагревания, которое при обслуживании требовало бы особой предосторожности.
На фиг.3 показан второй вариант выполнения устройства 1а для изготовления многослойного безопасного стекла. По сравнению с вариантом выполнения, показанным на фиг.1 и 2, вариант выполнения, показанный на фиг.3, отличается тем, что основная плита 3 выполнена с возможностью перемещения по направлению к закрывающей плите 2 при помощи пневматических сильфонов 16. При этом пневматические сильфоны 16 отличаются тем, что они обеспечивают особенно равномерное прижатие основной плиты 3 к уплотнительной рамке 4 закрывающей плиты 2. Кроме того, пневматические сильфоны 16 в сочетании с кольцевыми держателями 17, которые расположены в продольном направлении плит 2, 3, обеспечивают возможность гибкой конфигурации устройства 1a. Рама 18, образованная из держателей 17, может произвольным образом расширяться посредством их количества, так что устройство 1а принципиально может быть изготовлено с произвольной длиной, в соответствии с желаниями заказчика, причем для этого требуются лишь увеличение количества пневматических сильфонов 16, а также применение плит 2, 3 соответствующего размера.
Кроме того, преимущество рамы 18, образованной из держателей 17, состоит в том, что с наружной стороны на раме 18 не возникает никаких нагрузок вследствие давления прижатия сильфонов 16. Для размещения устройства 1а, например, в производственном помещении лишь требуется закрепление рамы 18 на предусмотренной на этого станине.
В остальном устройство 1а имеет конструкцию, показанную в соответствии с устройством 1 на фиг.1 и 2, при этом в устройстве 1а с целью наглядности не показаны вводы и охлаждающие или же нагревательные трубопроводы. Кроме того, с целью перемещения основной плиты 3 в положение извлечения она выполнена с возможностью выдвигания из рамы 18 по направляющим (здесь не показаны), так что обеспечена возможность простого доступа.
Устройство или же способ согласно изобретению могут также применяться для надежной реализации сложных процессов соединения. Так, например, для надежного изготовления многослойного безопасного стекла существует возможность применения пленок с решетчатой структурой или пленок с нанесенными печатными изображениями.