<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het vervaardigen van een laminaat en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.
De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van laminaten, waarbij onder laminaten meer speciaal lagen van glas, plastiek en andere stijve materialen worden bedoeld die aan elkaar worden gehecht door middel van tussenlagen gevormd op basis van een polymeriseerbaar mengsel, hetzij een giethars of een lijm.
Deze werkwijze vindt haar voornaamste toepassing in de glasnijverheid voor het fabriceren van enkelvoudig gelaagd of van meervoudig gelaagd glas dat bestaat uit tenminste twee glaslagen waartussen een laag uithardbaar giethars aangebracht wordt.
Het volgens de uitvinding verkregen gelaagd glasprodukt kan naargelang het gebruikte giethars, benut worden voor verschillende doeleinden zoals onder meer als geluidsisolerend glas, kogelvrij glas, brandvertragend glas, en het kan worden gekombineerd met thermisch isolerend glas met een dubbele beglazing, spiegels, dekoratief glas en dergelijke.
Een bekende werkwijze voor het vervaardigen van gelaagd glas maakt gebruik van transparante PVB (polyvinylbutyral) folie en/of PU (polyurethaan) folie en bestaat erin dat één of meerdere van de voornoemde folies tussen twee glasplaten geplaatst wordt, waarna het geheel in een autoklaaf bij een temperatuur van ongeveer 140 graden Celsius gedurende een termijn van ongeveer drie kwartier wordt verhit en geperst
<Desc/Clms Page number 2>
om een goede hechting en versmelting van de folie aan elkaar en aan beide glasplaten te bekomen.
Alhoewel met deze werkwijze een uitstekende uniforme laagdikte tussen de glasplaten wordt bekomen heeft zij als nadeel dat het samenstellen, verwarmen en persen niet als een kontinu proces kan geschieden zodat deze werkwijze nooit volledig automatisch geïmplementeerd kan worden.
Een ander nadeel is dat deze werkwijze beperkt wordt door de specifieke eigenschappen van de PVB of PU folie zelf hetgeen niet toelaat om laminaten met andere of speciale eigenschappen te vervaardigen.
Andere bekende werkwijzen zijn gebaseerd op het nauwkeurig parallel plaatsen van twee glasplaten op een gewenste afstand, waarbij de ruimte tussen deze platen opgevuld wordt met een vloeibaar giethars dat hierna hetzij chemisch wordt uitgehard, of waarbij het geheel bestraald wordt met ultraviolet licht van geschikte golflengte waardoor de uitharding van het giethars plaatsvindt en tevens de hechting aan de glasoppervlakten wordt verkregen.
Veelal gebeurt daarbij het vullen van de ruimte tussen de glasplaten met giethars in bijna vertikale positie.
Doordat de hydrostatische druk van de vloeibare gietharskolom in de bijna vertikale stand op beide glasplaten naar beneden toe lineair toeneemt hebben de onderste gedeelten van deze glasplaten de neiging om zich naar buiten te verplaatsen, wat onvermijdelijk aanleiding geeft tot een niet-uniforme laagdikte van het giethars. Dit kan tijdens en na het uitharden spanningszones in het geheel veroorzaken wat kan leiden tot een delaminatie
<Desc/Clms Page number 3>
effekt, dit wil zeggen het loskomen van de uitgeharde laag giethars van één of beide glasplaten.
In het GB 1 367 977 wordt beschreven hoe men het nadelig effekt van de hydrostatische druk van de vloeibare laag giethars op de glasplaten kan verhelpen door het aanbrengen van een hydrostatische tegenwerkende druk. Hiertoe worden de glasplaten vertikaal in een recipiënt geplaatst waarbij deze recipiënt geleidelijk gevuld wordt met een vloeistof en waarbij terzelfdertijd de laag vloeibaar, uithardbaar giethars tussen de glasplaten wordt aangebracht. Het uitharden van het giethars gebeurt door het opwarmen van de vloeistof in de recipiënt.
Een analoge werkwijze wordt beschreven in het CH 574 371 waarbij de vloeistof water is. Deze werkwijze is omslachtig en garandeert niet dat de platen mooi parallel blijven.
In het DE 22 26 342 en het DE 26 06 569 geschiedt het inbrengen van de vloeibare, uithardbare laag giethars tussen de glasplaten in vertikale positie terwijl het uitharden van het giethars tussen de glasplaten in horizontale positie geschiedt.
Deze laatsgenoemde werkwijzen geven geen garantie dat het uitstulpen van de glasplaten hierdoor volledig verdwijnt, waarbij in het DE 22 26 342 een onderdruk in de laag giethars wordt toegepast om dit uitstulpen zoveel mogelijk te vermijden.
In het GB 20 15 427 gebeurt het vullen van de ruimte tussen de vertikaal geplaatste platen met vloeibaar, uithardbaar giethars, enerzijds, en het uitharden van dit giethars met behulp van ultraviolet straling, anderzijds, stapsgewijs in
<Desc/Clms Page number 4>
aansluitende lagen om de hydrostatische druk op deze wijze te beperken. Het nadeel van deze werkwijze is dat het uitharden van een eerste laag en het vervolgens aanbrengen van een volgende laag zonder onderbreking moeten gebeuren aangezien een te hard geworden eerste laag voordat een volgende laag wordt aangebracht aanleiding zou geven tot een zichtbare, zeer storende horizontale scheidingslijn tussen deze lagen.
In het US 4 828 784 wordt eenzelfde werkwijze toegepast waarbij men door middel van persrollen een bijkomende zijdelingse druk kan uitoefenen tijdens het kontinu vullen en uitharden van de opeenvolgende lagen giethars.
Volgens andere bekende werkwijzen wordt een vloeibare uithardbare laag giethars aangebracht op een horizontaal geplaatste onderste glasplaat, waarna een bovenste glasplaat wordt aangebracht en vervolgens het vloeibaar giethars uitgehard wordt met behulp van ultraviolet licht van een geschikte golflengte.
Een voorbeeld van zulke horizontale positionering is beschreven in het DE 27 28 762 maar hierin wordt de problematiek van het doorbuigen van de bovenste glasplaat op het vloeibaar giethars en op de onderste glasplaat niet besproken.
Een ander voorbeeld hiervan is het EP 200 394 waarin de onderste glasplaat zodanig verborgen wordt dat deze een konkave centrale zone vertoont waarin het uithardbaar hars wordt gegoten en waarna hierop een bovenste glasplaat wordt aangebracht. Hierbij worden de randen van het in voorbereiding zijnde laminaat afgesloten met een tape zodanig dat de op deze wijze ontstane begrenzing luchtdoorlatend blijft terwijl het giethars verhinderd
<Desc/Clms Page number 5>
wordt om uit het in voorbereiding zijnde laminaat te lekken. Vervolgens wordt de onderste glasplaat in een vlakke horizontale positie gebracht, en wordt hierna op de bovenste glasplaat een druk uitgeoefend zodat het giethars zich uniform kan verspreiden waarbij tegelijkertijd de aanwezige luchtbellen zijdelings uit het giethars worden gedreven.
Het US 472 4023 is gebaseerd op dezelfde werkwijze waarbij de kuipvorm van de onderste glasplaat wordt verkregen door een centraal gelegen en onder de glasplaat geplaatste zuignap waaraan een gewicht is bevestigd.
Nadelen aan deze laatste werkwijzen zijn dat de dikte van de laag giethars beperkt wordt door de maximale doorbuiging en de zo ontstane kaviteit van de glasplaat. Tevens is de insluiting van luchtbellen moeilijk te vermijden en kunnen resterende luchtbellen moeilijk verwijderd worden.
Een bijkomend ernstig nadeel is dat de bovenliggende plaat, door haar eigen gewicht en door het feit dat de gietharslaag in een vloeibare fase wordt aangebracht, in het midden kan doorbuigen waardoor een niet uniforme laagdikte wordt bekomen waaruit een mogelijke delaminatie van de gietharslaag kan volgen.
Een kenmerk dat gemeenschappelijk is aan alle voorgaande en andere werkwijzen die gebruik maken van voornoemde vulprocédés is het feit dat het aan te wenden giethars voldoende vloeibaar moet zijn wat met zich meebrengt dat de monomeren die een verdunnen effekt aan deze gietharsen geven in voldoende hoge concentratie aanwezig moeten zijn in de samenstelling. Het gehalte aan monomeren bepaalt de viscositeit van de samenstelling die voor de gietharsen,
<Desc/Clms Page number 6>
gebruikt in de hierboven beschreven werkwijzen, een waarde heeft gelegen tussen 7 en 300 mPa. sec Een ernstig nadeel hieraan verbonden is dat een hoge concentratie van monomeren in het vloeibaar giethars de ontvlambaarheid en de toxische eigenschappen van deze gietharsen in de hand werken.
Een bijkomend nadeel verbonden aan de hoge concentratie van monomeren in het vloeibaar giethars is dat tijdens het uitharden de laag giethars beduidend krimpt wat aanleiding kan geven, vooral indien dit te snel gebeurt, tot zichtbare scheuren en barsten in deze laag.
Voor het uitharden van deze harsen maakt men daarom meestal gebruik van een ultraviolet belichting gedurende 15 tot 20 minuten met behulp van bijvoorbeeld UV-A fluorescentielampen, zoals gebruikt in zonnebanken, die een beperkt totaal vermogen van 20 tot maximaal 100 W bezitten.
De huidige uitvinding heeft een werkwijze tot doel voor het vervaardigen van laminaten die de hierboven vermelde en andere nadelen totaal uitsluit.
Tot dit doel heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een laminaat bestaande uit tenminste twee platen, die aan elkaar gehecht worden met behulp van een tussenlaag op basis van een polymeriseerbaar giethars, waarbij een laag van het polymeriseerbaar giethars wordt aangebracht op een horizontaal geplaatste plaat en een tweede plaat op deze laag wordt aangebracht, waarna het verkregen geheel wordt samengeperst en voornoemde laag volledig wordt gepolymeriseerd, daardoor gekenmerkt dat tussen het aanbrengen van de laag van giethars en het aanbrengen van
<Desc/Clms Page number 7>
de tweede plaat, deze laag eerst gedeeltelijk gepolymeriseerd wordt en deze laag pas na het samenpersen van het geheel volledig wordt gepolymeriseerd.
Het gedeeltelijk uitharden van de polymeriseerbare laag vooraleer een bovenliggende plaat erop gelegd wordt heeft als voordeel dat de polymeriseerbare gietharslaag zich vooraf mooi egaliseert en vervolgens als ondersteuning dient voor de bovenliggende plaat die hierdoor verhinderd wordt door te buigen zodat laminaten met perfekt uniforme laagdikten worden bekomen en de kans op een delaminatie achteraf totaal vermeden wordt.
Een bijkomend voordeel is dat door het gedeeltelijk uitharden van de polymeriseerbare laag, men laminaten met tussenlagen kan verwezenlijken waarvan de dikte kan variëren gaande van 1 tot 15 mm, wat met de huidige, klassieke werkwijzen niet mogelijk is.
Nog een voordeel van deze werkwijze is dat de criteria die aan de vloeibare eigenschappen van het aan te brengen giethars gesteld worden niet zeer kritisch zijn, zodat naast traditionele gietharsen bij voorkeur gietharsen kunnen aangewend worden die weinig monomeren bevatten wat met zich meebrengt dat de krimp van de polymeriseerbare laag tijdens het uitharden sterk vermindert.
Een laag monomeergehalte schept als bijkomende voordelen dat de ontvlambaarheid en het toxisch effekt van het polymeriseerbaar giethars sterk verminderen.
Tevens kan hierdoor de bestraling tijdens het uithardingsproces korter en meer intens kan gebeuren, waardoor het rendement van de laminatenproduktie beduidend verhoogt.
<Desc/Clms Page number 8>
Een bijkomend voordeel is dat de werkwijze volledig automatisch geïmplementeerd kan worden en omwille van het feit dat het uitharden van de gietharslagen snel kan gebeuren, een zeer grote produktiecapaciteit kan bekomen worden die veel groter is dan deze bekomen met de klassieke, bestaande werkwijzen.
De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting die bijzonder geschikt is voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een inrichting weergeeft voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding ; figuren 2 tot 8 op grotere schaal en in perspektief de gedeelten van figuur 1 weergeven die respektievelijk door F2 tot F8 zijn aangeduid.
Voor het vervaardigen van een glaslaminaat volgens de uitvinding met behulp van de inrichting weergegeven in de figuren wordt als volgt tewerk gegaan.
In de eerste plaats wordt een gereinigde en gedroogde glasplaat 1 platgelegd op een steun 2 die volledig waterpas staat.
Vervolgens wordt op de randen over de volledige omtrek een geschikte begrenzing 3 aangebracht die boven de glasplaat 1 uitsteekt, waardoor boven de glasplaat 1 een kuipvormige
<Desc/Clms Page number 9>
ruimte 4 wordt gekreëerd die lekdicht begrensd is door de glasplaat 1 en de begrenzing 3.
Deze ruimte 4 wordt hierna tenminste gedeeltelijk gevuld met een polymeriseerbaar mengsel of giethars met behulp van een spuitinrichting 6 tot de vorming van een polymeriseerbare laag 7.
Na het aanbrengen van de laag 7 wordt deze laatste gedeeltelijk gepolymeriseerd of uitgehard door middel van een stralingsinrichting 8 tot de vorming van een gel, waarna een tweede glasplaat 9 op deze laag 7 wordt aangebracht.
De begrenzing 3 wordt verwijderd voor of na het aanbrengen van de tweede glasplaat 9.
In een volgende stap wordt het verkregen geheel samengeperst, in het bijzonder voor het verwijderen van lucht tussen de tweede glasplaat 9 en de laag 7, en tot slot bestraald met een stralingsinrichting 10 die de laag 7 volledig polymeriseert.
De steun 2 is volledig vlak en waterpas opgesteld en geeft een volledige ondersteuning van de eerste glasplaat. De steun 2 vormt een statisch produktiegedeelte dat aangrenst aan een glastransportinrichting 11 die hoofdzakelijk bestaat uit een eindloze glastransportband 12 met rollen 13 en 14. In de steun 2 zijn voorzieningen aangebracht, bijvoorbeeld plexiglazen vensters 15, om de ultraviolet straling van de stralingsinrichting 8 naar de gietharslaag 7 te geleiden.
In een variante kan de steun 2 bijkomend een luchtkussen ondersteuning vormen voor de glasplaat 1.
<Desc/Clms Page number 10>
Het aanbrengen van de begrenzing 3 op de randen van de glasplaat 1 gebeurt bij voorkeur automatisch, waarbij de begrenzing 3 gevormd wordt door rubberen, plastieken of met teflon bedekte metalen latten 16 die, zoals weergegeven in figuur 3, met elkaar verbonden zijn. Eventueel kunnen ze ten opzichte van elkaar verschuiven om zich aan verschillende afmetingen en vormen van de glasplaat 1 aan te passen.
In een andere uitvoeringsvorm kan de begrenzing 3 gevormd worden met een komprimeerbare, kleefbare, en bij voorkeur lucht doorlatende tape, die op de rand van de glasplaat 1 wordt gekleefd. Deze tape moet kunnen weerstaan aan de zijdelingse druk van het polymeriseerbaar giethars.
Meestal wordt de tape verwijderd na de gedeeltelijke polymerisatie maar hij kan volgens een variante in een latere stap of zelfs niet verwijderd worden in welke gevallen de tape zeker luchtdoorlatend moet zijn.
De spuitinrichting 6 waarmee de laag 7 wordt aangebracht is, zoals weergegeven in figuur 4, voorzien van een spuitleiding 17 die zich over de volledige breedte van de steun 2 uitstrekt en waarop-op regelmatige afstanden van elkaar spuitkoppen 18 gemonteerd zijn. Deze spuitkoppen 18 zijn eventueel verplaatsbaar in funktie van de breedte van de glasplaat 1 en/of eventueel voorzien van een regelbare klep, bij voorkeur een elektromagnetische afsluitklep.
De spuitleiding 17 is in de lengterichting van de steun 2 verplaatsbaar met een konstante, regelbare snelheid door middel van een verplaatsingsinrichting 19 en is aangesloten op een soepele toevoerleiding 20 die onder tussenkomst van een debietregelinrichting 21 op een niet in de figuur 4 voorgestelde pomp aansluit. Met behulp van de debietregelinrichting 21 wordt het debiet geregeld in
<Desc/Clms Page number 11>
funktie van een aantal parameters, zoals daar onder meer zijn de oppervlakte van de glasplaat 1 en de gewenste dikte van de polymeriseerbare laag 7.
Op de hierboven beschreven manier verkrijgt men een gelijkmatige verdeling van het polymeriseerbaar giethars op de glasplaat 1.
De gietharsen zijn bij voorkeur van het één-komponent type en worden gemaakt met specifieke eigenschappen hetzij geluidsisolerende, of inbraakbeveiligende, of kogelwerende of brandvertragende eigenschappen.
De polymeriseerbare gietharsen zijn een mengsel dat benevens één of meer prepolymeren één of meer komponenten bevat uit de groep gevormd door acryl-en methacrylmonomeren, vinylmonomeren, ethyleenmonomeren, oligomeren, foto-initiatoren, additieven voor het verbeteren van de stabiliteit, adhesiepromotors en krimpvermindering.
Als polymeriseerbaar giethars kunnen klassieke fotopolymeriseerbare gietharsen aangewend worden maar door het feit dat de vulling horizontaal gebeurt en gevolgd wordt door een gedeeltelijke polymerisatie of uitharding, kunnen naast deze klassieke gietharsen bij voorkeur meer viskeuze gietharsen aangebracht worden, namelijk met een viskositeit tussen 500 en 50. 000 mPa. sec, waardoor de inkrimping tijdens het polymeriseren sterk daalt wat resulteert in een betere hechting aan de glasplaat, enerzijds, en een zwakker mechanisch spanningsveld in het giethars, anderzijds. Het verdient daarom de voorkeur om enkel de voor deze werkwijze speciaal ontwikkelde en/of de meest geëigende gietharsen te gebruiken.
<Desc/Clms Page number 12>
Luchtinsluitingen kunnen relatief gemakkelijk verwijderd worden gedurende het persen van het laminaat.
De stralingsinrichting 8 waarmee de laag 7 gedeeltelijk wordt uitgehard is bij voorkeur een ultraviolet oven waarbij een aantal ultraviolet stralingsbronnen 22, voorzien van afzonderlijk aan-en uitschakelbare UV lampen, reflektoren en oogbeschermingskappen, in een regelmatig matrixvormig patroon bij voorkeur worden ingebouwd in de steun 2. De stralingsbronnen 22 worden bestuurd door middel van een kontrole-inrichting 23 in funktie van de afmetingen van de glasplaten. Door deze kontrole-inrichting 23 is de stralingsintensiteit nauwkeurig regelbaar. De intensiteit en de duur van de straling worden hoofdzakelijk bepaald door de reaktiviteit van het giethars, de koncentratie aan aanwezige foto-initiatoren in het polymeriseerbaar mengsel en de gewenste dikte van de laag 7.
In een andere uitvoeringsvorm van de stralingsinrichting 8 wordt gebruik gemaakt van een ultraviolet laser en een kombinatie van optische vezels en lenzen voor de bundelverspreiding.
In een nog andere uitvoeringsvorm wordt de stralingsinrichting 8 waarmee de laag 7 wordt uitgehard in een regelmatig patroon op een instelbare hoogte boven en/of onder de laag 7 opgesteld.
Het aanbrengen en positioneren van de tweede glasplaat 9 op de gedeeltelijk gepolymeriseerde laag 7 geschiedt met een pneumatisch hefmechanisme 24 dat, zoals weergegeven in figuur 6, toelaat de glasplaat 9 exakt te positioneren op de gepolymeriseerde laag 7.
<Desc/Clms Page number 13>
Om het geheel gevormd door de twee glasplaten 1 en 9 en de laag 7 samen te persen wordt gebruik gemaakt van een persinrichting 25 die, zoals weergegeven in figuur 7, bijvoorbeeld bestaat uit minstens één rij persrollen 26 die de volledige breedte van de steun 2 innemen en waartussen het geheel geleid wordt. De persrollen 26 worden naar elkaar geduwd door drukcilinders 27 zodanig dat een gelijkmatige druk over de volledige breedte van de glasplaten 1 en 9 wordt uitgeoefend en de overblijvende lucht tussen de bovenliggende glasplaat 9 en de laag 7 naar buiten geduwd wordt.
De stralingsinrichting 10 waarmee de laag 7 volledig gepolymeriseerd wordt is weergegeven in figuur 5. De stralingsinrichting 10 volgt onmiddelijk na de persinrichting 25 en overspant de volledige breedte van de glasplaat. De ultraviolet lampen van de stralingsinrichting 10 kunnen van hetzelfde of van een ander type zijn dan deze van de stralingsinrichting 8. Zij kunnen bestaan uit lampen van een gemengd type dat zowel ultraviolet licht als infrarood licht uitstraalt (UV/IR).
De lampen kunnen in één enkele of in meerdere rijen achter mekaar worden geplaatst.
In een variante kan een of meerdere rijen ultraviolet lampen of lampen van een gemengd type onder en/of boven het laminaat en onmiddellijk na de persinrichting worden geplaatst. Hiertoe wordt tussen de pers en de erop volgende draagtafel een gleuf voorzien.
Wanneer een derde of volgende glasplaat wordt aangebracht kunnen nu de verschillende stappen volgens de hierboven beschreven werkwijze, gaande van het aanbrengen van de begrenzing 3 tot en met het bestralen met de
<Desc/Clms Page number 14>
stralingsinrichting 10, voor iedere toegevoegde glasplaat herhaald worden.
In een variante kunnen reeds na het aanbrengen van de tweede plaat en voor het samenpersen van het geheel de verschillende stappen in de werkwijze vertrekkende van het aanbrengen van de begrenzing tot en met het positioneren van een derde en volgende glasplaat op een tweede en volgende gedeeltelijk uitgeharde laag herhaald worden in funktie van het aantal benodigde glasplaten, waarna het geheel pas doorheen de persinrichting 25 en de stralingsinrichting 10 gestuurd wordt.
De verschillende glasplaten kunnen, voordat ze aangebracht worden, behandeld worden met een hechtingsmiddel zoals bijvoorbeeld met een acrylfunktioneel silaan voor glasplaten, en bijvoorbeeld met een fosforzuur acrylaat of - methacrylat ester voor metaalplaten.
Deze behandeling zal de hechting van de polymeriseerbare laag aan de glasplaten tijdens de polymerisatie versterken waardoor de kans op delaminatie nog verminderd wordt.
Volgens nog een andere variante kan een co-polymeriseerbare laag, een laag die de glasplaat kleurt of een tint eraan geeft, een ultraviolet licht absorberende laag en dergelijke op de glasplaten aangebracht worden.
Het is duidelijk dat een ultraviolet licht absorberende laag steeds in een voorbereidende fase op de bovenste glasplaat moet aangebracht worden, indien de bestraling langs onder geschied.
In een bijkomende variante van de hierboven beschreven werkwijze kunnen vaste voorwerpen zoals geleidingsdraden,
<Desc/Clms Page number 15>
inbraaksensoren, zonnecellen, schermen en dergelijke in de ruimte 4 geplaatst worden vooraleer de laag 7 aangebracht wordt.
De hierboven beschreven werkwijze is zeer snel en laat zeer hoge polymerisatiesnelheden toe, bijvoorbeeld tussen 5 seconden en een aantal minuten.
De werkwijze laat een zeer hoge produktiviteit toe en is kompetitief met de werkwijzen voor het vervaardigen van laminaten die gebruik maken van PVB folie.
Gebaseerd op de grootste afmetingen van glasplaten (6m x 3. 2m) en met een volledig automatisch werkende inrichting
EMI15.1
3 kan een produktie van 150 to 190 laminaten worden verkregen.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijk werkwijze voor het vervaardigen van een laminaat en inrichting die deze werkwijze toepast kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
In het bijzonder moeten de platen niet noodzakelijk glasplaten zijn maar kunnen ook platen zijn bestaande uit een synthetisch materiaal, metaal en dergelijke. De voorwaarde is echter dat de onderste of de boven de polymeriseerbare gietharslaag liggende plaat steeds volledig of gedeeltelijk transparant moet zijn voor ultraviolet licht indien vanaf de onderzijde respektievelijk vanaf de bovenzijde van de steun 2 bestraald wordt.
<Desc / Clms Page number 1>
Method for manufacturing a laminate and device for applying this method.
The present invention relates to a method of manufacturing laminates, particularly laminates referring to layers of glass, plastic and other rigid materials which are bonded together by means of intermediate layers formed on the basis of a polymerizable mixture or a casting resin or an adhesive.
This method finds its main application in the glass industry for the manufacture of single-layered or multi-layered glass consisting of at least two glass layers between which a layer of curable casting resin is applied.
Depending on the casting resin used, the laminated glass product obtained according to the invention can be used for various purposes, such as, for example, as sound-insulating glass, bullet-proof glass, fire-retardant glass, and it can be combined with thermally insulating glass with double glazing, mirrors, decorative glass and of such.
A known method for manufacturing laminated glass uses transparent PVB (polyvinyl butyral) film and / or PU (polyurethane) film and consists of placing one or more of the aforementioned films between two glass plates, after which the whole is placed in an autoclave at a temperature of about 140 degrees Celsius is heated and pressed for a period of about 45 minutes
<Desc / Clms Page number 2>
to achieve good adhesion and fusion of the film to each other and to both glass plates.
Although an excellent uniform layer thickness between the glass plates is obtained with this method, it has the drawback that the assembly, heating and pressing cannot take place as a continuous process, so that this method can never be fully automatically implemented.
Another drawback is that this method is limited by the specific properties of the PVB or PU film itself, which does not allow to produce laminates with different or special properties.
Other known methods are based on precisely placing two glass plates at a desired distance in parallel, filling the space between these plates with a liquid casting resin which is then either chemically cured, or irradiating the whole with ultraviolet light of suitable wavelength whereby the casting resin is cured and adhesion to the glass surfaces is also obtained.
Usually the filling of the space between the glass plates with casting resin takes place in an almost vertical position.
Since the hydrostatic pressure of the liquid casting resin column in the almost vertical position on both glass plates increases linearly downwards, the lower parts of these glass plates tend to move outward, which inevitably gives rise to a non-uniform coating thickness of the resin. . This can cause stress zones as a whole during and after curing, which can lead to delamination
<Desc / Clms Page number 3>
effect, i.e. the release of the cured layer of casting resin from one or both glass plates.
GB 1 367 977 describes how one can remedy the adverse effect of the hydrostatic pressure of the liquid layer of casting resin on the glass plates by applying a hydrostatic counter pressure. To this end, the glass plates are placed vertically in a container, this container being gradually filled with a liquid and, at the same time, the layer of liquid, curable casting resin being applied between the glass plates. The casting resin is cured by heating the liquid in the container.
An analogous method is described in CH 574 371 where the liquid is water. This method is cumbersome and does not guarantee that the plates remain nicely parallel.
In DE 22 26 342 and DE 26 06 569, the liquid, curable layer of casting resin is introduced between the glass plates in a vertical position, while the casting resin is cured between the glass plates in a horizontal position.
These latter methods do not guarantee that the bulging of the glass plates will disappear completely as a result of this, in DE 22 26 342 a negative pressure is applied in the layer of casting resin in order to avoid this bulging as much as possible.
In GB 20 15 427 the filling of the space between the vertically placed plates with liquid, curable casting resin, on the one hand, and the curing of this casting resin using ultraviolet radiation, on the other hand, takes place step by step in
<Desc / Clms Page number 4>
subsequent layers to limit the hydrostatic pressure in this way. The disadvantage of this method is that the curing of a first layer and the subsequent application of a subsequent layer must be carried out without interruption, since a first layer that has become too hard before a subsequent layer would give rise to a visible, very disturbing horizontal dividing line between these layers.
In US 4 828 784 the same method is used in which an additional lateral pressure can be exerted by means of press rollers during the continuous filling and curing of the successive layers of casting resin.
According to other known methods, a liquid curable casting resin layer is applied to a horizontally disposed lower glass plate, an upper glass plate is applied, and then the liquid casting resin is cured using ultraviolet light of a suitable wavelength.
An example of such horizontal positioning is described in DE 27 28 762, but it does not discuss the problem of bending the top glass plate on the liquid casting resin and on the bottom glass plate.
Another example of this is EP 200 394 in which the bottom glass plate is hidden so that it has a concave central zone into which the curable resin is poured and after which an upper glass plate is applied. The edges of the laminate in preparation are closed with a tape in such a way that the boundary created in this way remains permeable to air while the casting resin is prevented.
<Desc / Clms Page number 5>
to leak from the laminate being prepared. Then, the bottom glass plate is brought into a flat horizontal position, and then a pressure is applied to the top glass plate so that the casting resin can spread uniformly while simultaneously expelling the air bubbles present from the casting resin.
US 472 4023 is based on the same method in which the tub shape of the bottom glass plate is obtained by a centrally located suction cup placed under the glass plate to which a weight is attached.
The drawbacks of the latter methods are that the thickness of the casting resin layer is limited by the maximum deflection and the resulting cavity of the glass plate. The inclusion of air bubbles is also difficult to avoid and residual air bubbles are difficult to remove.
An additional serious drawback is that the overlying plate, due to its own weight and the fact that the casting resin layer is applied in a liquid phase, can bend in the middle, resulting in a non-uniform layer thickness from which a possible delamination of the casting resin layer can follow.
A feature common to all of the foregoing and other processes using the aforementioned filling processes is the fact that the casting resin to be used must be sufficiently liquid, which means that the monomers that give a diluting effect to these casting resins are present in a sufficiently high concentration. should be in the composition. The monomer content determines the viscosity of the composition used for the casting resins,
<Desc / Clms Page number 6>
used in the methods described above, has a value between 7 and 300 mPa. A serious drawback is that a high concentration of monomers in the liquid casting resin promotes the flammability and the toxic properties of these casting resins.
An additional drawback associated with the high concentration of monomers in the liquid casting resin is that during the curing the layer of casting resin shrinks significantly which can give rise, especially if this happens too quickly, to visible cracks and cracks in this layer.
For the curing of these resins, therefore, use is usually made of ultraviolet lighting for 15 to 20 minutes using, for example, UV-A fluorescent lamps, such as used in tanning beds, which have a limited total power of 20 to a maximum of 100 W.
The present invention aims at a method of manufacturing laminates that completely eliminates the above and other disadvantages.
For this purpose, the invention relates to a method for manufacturing a laminate consisting of at least two plates, which are bonded together using an intermediate layer based on a polymerizable casting resin, wherein a layer of the polymerizable casting resin is applied to a a horizontally placed plate and a second plate are applied to this layer, after which the whole obtained is pressed together and the said layer is completely polymerized, characterized in that between the application of the layer of cast resin and the application of
<Desc / Clms Page number 7>
the second plate, this layer is first partially polymerized and this layer is only fully polymerized after the whole has been compacted.
The partial curing of the polymerizable layer before an overlay is placed on it has the advantage that the polymerizable cast resin layer is smoothed beforehand and subsequently serves as a support for the overlay which is prevented from bending so that laminates with perfectly uniform layer thicknesses are obtained and the risk of delamination afterwards is completely avoided.
An additional advantage is that by partially curing the polymerizable layer, laminates with intermediate layers can be realized, the thickness of which can vary from 1 to 15 mm, which is not possible with the current, classical methods.
Another advantage of this method is that the criteria for the liquid properties of the casting resin to be applied are not very critical, so that in addition to traditional casting resins it is preferable to use casting resins that contain few monomers, which means that the shrinkage of the polymerizable layer is greatly reduced during curing.
A low monomer content has the additional advantages of greatly reducing the flammability and toxic effect of the polymerizable casting resin.
It also allows the irradiation during the curing process to be shorter and more intense, whereby the yield of the laminate production increases significantly.
<Desc / Clms Page number 8>
An additional advantage is that the method can be implemented fully automatically and because the casting resin layers can be cured quickly, a very large production capacity can be obtained, which is much greater than that obtained with the conventional existing methods.
The invention also relates to a device which is particularly suitable for applying the method according to the invention.
With the insight to better demonstrate the features of the invention, some preferred embodiments are described below, by way of example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically represents an apparatus for applying the method according to the invention ; figures 2 to 8 show on a larger scale and in perspective the parts of figure 1 which are indicated by F2 to F8, respectively.
The production of a glass laminate according to the invention with the aid of the device shown in the figures is carried out as follows.
Firstly, a cleaned and dried glass plate 1 is laid flat on a support 2 that is completely level.
Then a suitable boundary 3 is applied to the edges over the entire circumference, which protrudes above the glass plate 1, so that above the glass plate 1 a tub-shaped
<Desc / Clms Page number 9>
space 4 is created, which is bounded leak-tight by the glass plate 1 and the boundary 3.
This space 4 is then at least partially filled with a polymerizable mixture or casting resin using a spraying device 6 to form a polymerizable layer 7.
After the layer 7 has been applied, the latter is partially polymerized or cured by means of a radiation device 8 to form a gel, after which a second glass plate 9 is applied to this layer 7.
The boundary 3 is removed before or after the application of the second glass plate 9.
In a next step, the whole obtained is compressed, in particular for removing air between the second glass plate 9 and the layer 7, and finally irradiated with a radiation device 10 which completely polymerizes the layer 7.
The support 2 is completely flat and level and provides full support of the first glass plate. The support 2 forms a static production part adjacent to a glass transport device 11, which mainly consists of an endless glass conveyor belt 12 with rollers 13 and 14. In the support 2 provisions are arranged, for instance plexiglass windows 15, to transfer the ultraviolet radiation from the radiation device 8 to the radiation device 8. conducting resin layer 7.
In a variant, the support 2 can additionally form an air cushion support for the glass plate 1.
<Desc / Clms Page number 10>
Applying the boundary 3 to the edges of the glass plate 1 is preferably automatic, the boundary 3 being formed by rubber, plastic or teflon-covered metal slats 16 which are connected to each other, as shown in figure 3. Optionally, they can slide relative to each other to adapt to different sizes and shapes of the glass sheet 1.
In another embodiment, the boundary 3 can be formed with a compressible, adhesive, and preferably air-permeable tape, which is adhered to the edge of the glass plate 1. This tape must be able to withstand the lateral pressure of the polymerizable casting resin.
Usually, the tape is removed after the partial polymerization, but according to a variant it can be removed in a later step or even in which cases the tape must be air permeable.
The spraying device 6 with which the layer 7 is applied is, as shown in figure 4, provided with a spraying pipe 17 which extends over the full width of the support 2 and on which nozzles 18 are mounted at regular distances from each other. These nozzles 18 can optionally be moved in function of the width of the glass plate 1 and / or optionally provided with an adjustable valve, preferably an electromagnetic shut-off valve.
The spray line 17 is displaceable in the longitudinal direction of the support 2 at a constant, adjustable speed by means of a displacement device 19 and is connected to a flexible supply line 20 which, via a flow control device 21, connects to a pump not shown in figure 4. The flow rate is controlled by means of the flow control device 21
<Desc / Clms Page number 11>
function of a number of parameters, such as, inter alia, the surface of the glass plate 1 and the desired thickness of the polymerizable layer 7.
In the manner described above, an even distribution of the polymerizable casting resin on the glass plate 1 is obtained.
The casting resins are preferably of the one-component type and are made with specific properties, whether sound-insulating, or burglary-resistant, or bullet-resistant or fire-retardant.
The polymerizable casting resins are a mixture containing, in addition to one or more prepolymers, one or more components from the group consisting of acrylic and methacrylic monomers, vinyl monomers, ethylene monomers, oligomers, photoinitiators, additives for improving stability, adhesion promoters and shrinkage reduction.
As the polymerizable casting resin, classic photopolymerizable casting resins can be used, but due to the fact that the filling is done horizontally and is followed by partial polymerization or curing, it is preferable to apply more viscous casting resins in addition to these classic casting resins, namely with a viscosity between 500 and 50. 000 mPa. sec, which greatly reduces shrinkage during polymerization, resulting in better adhesion to the glass plate, on the one hand, and a weaker mechanical stress field in the casting resin, on the other. It is therefore preferable to use only the specially developed and / or the most suitable casting resins for this method.
<Desc / Clms Page number 12>
Air inclusions can be removed relatively easily during the pressing of the laminate.
The radiation device 8 with which the layer 7 is partly cured is preferably an ultraviolet oven, in which a number of ultraviolet radiation sources 22, provided with separately switchable and switchable UV lamps, reflectors and eye protection caps, are built into the support 2 in a regular matrix-shaped pattern. The radiation sources 22 are controlled by means of a control device 23 in function of the dimensions of the glass plates. The radiation intensity can be accurately controlled by this control device 23. The intensity and duration of the radiation are mainly determined by the reactivity of the casting resin, the concentration of photoinitiators present in the polymerizable mixture and the desired thickness of the layer 7.
In another embodiment of the radiation device 8, an ultraviolet laser and a combination of optical fibers and lenses are used for the beam dispersion.
In yet another embodiment, the radiation device 8 with which the layer 7 is cured is arranged in a regular pattern at an adjustable height above and / or below the layer 7.
The application and positioning of the second glass plate 9 on the partially polymerized layer 7 is effected with a pneumatic lifting mechanism 24 which, as shown in figure 6, allows the glass plate 9 to be precisely positioned on the polymerized layer 7.
<Desc / Clms Page number 13>
In order to compress the whole formed by the two glass plates 1 and 9 and the layer 7, use is made of a pressing device 25 which, as shown in figure 7, for instance consists of at least one row of pressing rollers 26 occupying the full width of the support 2 and between which the whole is guided. The press rollers 26 are pushed together by pressure cylinders 27 such that an even pressure is exerted over the full width of the glass plates 1 and 9 and the remaining air between the upper glass plate 9 and the layer 7 is pushed out.
The radiation device 10 with which the layer 7 is fully polymerized is shown in figure 5. The radiation device 10 follows immediately after the pressing device 25 and spans the full width of the glass plate. The ultraviolet lamps of the radiation device 10 may be of the same or a different type than those of the radiation device 8. They may consist of mixed-type lamps which emit both ultraviolet and infrared (UV / IR) light.
The lamps can be placed one behind the other in several rows.
In a variant, one or more rows of ultraviolet lamps or mixed type lamps can be placed below and / or above the laminate and immediately after the pressing device. A groove is provided for this purpose between the press and the subsequent supporting table.
When a third or subsequent glass plate is applied, the different steps can now be carried out according to the method described above, from applying the boundary 3 to irradiating with the
<Desc / Clms Page number 14>
radiation device 10, for each additional glass plate to be repeated.
In a variant, the various steps in the process, from applying the limitation to positioning a third and subsequent glass plate on a second and subsequent partially cured surface, can already be applied after the second plate has been applied and before the whole has been compacted. be repeated low in function of the number of glass plates required, after which the whole is only passed through the pressing device 25 and the radiation device 10.
The different glass plates can be treated with an adhesive before they are applied, such as, for example, with an acrylic functional silane for glass plates, and, for example, with a phosphoric acid acrylate or methacrylate ester for metal plates.
This treatment will enhance the adhesion of the polymerizable layer to the glass plates during the polymerization, thereby further reducing the chance of delamination.
In yet another variant, a copolymerizable layer, a layer that dyes or tints the glass plate, an ultraviolet light absorbing layer, and the like can be applied to the glass plates.
It is clear that an ultraviolet light absorbing layer must always be applied to the top glass plate in a preparatory phase, if the irradiation is done from below.
In an additional variant of the method described above, solid objects such as guide wires,
<Desc / Clms Page number 15>
intrusion sensors, solar cells, screens and the like are placed in space 4 before the layer 7 is applied.
The process described above is very fast and allows very high polymerization rates, for example between 5 seconds and several minutes.
The process allows very high productivity and is competitive with the processes for producing laminates using PVB film.
Based on the largest dimensions of glass plates (6m x 3.2m) and with a fully automatic device
EMI15.1
3, a production of 150 to 190 laminates can be obtained.
The present invention is by no means limited to the embodiments described above and shown in the figures, but such a method of manufacturing a laminate and device employing this method can be realized in different variants without departing from the scope of the invention.
In particular, the plates need not necessarily be glass plates, but may also be plates consisting of a synthetic material, metal and the like. The condition, however, is that the bottom or the plate lying above the polymerizable casting resin layer must always be fully or partially transparent to ultraviolet light if it is irradiated from the bottom or from the top of the support 2, respectively.