DE102009040212A1

DE102009040212A1 - Verfahren zur Straffung einer Membran und Herstellungsverfahren für ein Mehrscheibenelement

Info

Publication number: DE102009040212A1
Application number: DE102009040212A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Kramer; Klaus Dipl.-Ing. Kallée; Heinz Dr. Schicht
Original assignee: Kramer & Best Process Engineering GmbH
Current assignee: Southwall Technologies Inc
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2011-03-03
Also published as: DE102009040212A8

Abstract

Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zur Straffung einer zwischen zwei Scheiben (2, 3) angeordneten Membran (4) eines Isolierglases (1). Zur effektiven Straffung wird vorgeschlagen, dass die Membran (4) mit einem durch einen Zwischenraum (6, 7) zwischen den Scheiben (2, 3) geführten Konditioniermedium beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Straffung einer zwischen zwei Scheiben angeordneten Membran und ein Herstellungsverfahren für ein Mehrscheibenelement.
Solche Verfahren sind beispielsweise bekannt bei Isolierglasscheiben oder Isolierglasfenstern, bei welchen, z. B. zur Gewichtsreduktion, eine zwischen zwei Glasscheiben beabstandet angeordnete transparente Folie oder Membran anstelle einer dritten Glasscheibe vorgesehen ist.
Bei einem aus der DE 27 53 127 bekannten Verfahren zur Straffung einer derartigen Folie wird diese beispielsweise durch einen speziell ausgebildeten Rahmen mechanisch gespannt. Allerdings kann es dabei vorkommen, dass die Folie nach dem Spannen eine unerwünschte Restwelligkeit aufweist, also nur unzulänglich gespannt wird.
Bei thermisch schrumpfbaren Folien ist es ferner bekannt, diese zur Straffung mit Strahlungswärme zu beaufschlagen. Jedoch ist ein solches Vorgehen vergleichsweise zeit- und energieaufwändig.
Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem zwischen zwei Scheiben beabstandet angeordnete Folien oder Membranen effektiv, insbesondere vergleichsweise schnell, und energieeffizient gestrafft werden können. Ferner soll unter analogen Gesichtspunkten ein Herstellungsverfahren für ein Mehrscheibenelement angegeben werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Straffung zumindest einer zwischen zwei Scheiben angeordneten Membran. Dabei soll der Begriff Straffung als gleichberechtigt neben den Begriffen Glätten oder Spannen und ggf. Schrumpfen verstanden werden. Bei den Scheiben kann es sich insbesondere um Glasscheiben handeln, wobei jedoch auch andere Scheiben, die als Glasersatz zur Anwendung kommen, z. B. aus transparentem Kunststoff, in Frage kommen. Als Glasersatz eignen sich beispielsweise Materialien wie Acrylglas, Kunststoffe und andere Ersatzmaterialien. Im Allgemeinen ist das Verfahren auch anwendbar bei zwischen zwei Platten angeordneten Membranen oder einem Mehrschichtelement mit zumindest einer zwischenliegenden Membran. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit soll der Begriff Membran insbesondere alle Arten von Folien, insbesondere Metall- oder Kunststofffolien, umfassen. Bevorzugt sind die Membranen transparent, insbesondere zum Einsatz in Isolierglasscheiben oder Isolierfenstern oder -türen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zumindest eine Membran zu deren Straffung mit einem durch einen Zwischenraum zwischen den Scheiben oder Membran(en) geführten Konditioniermedium beaufschlagt.
Bei dem Konditioniermedium kann es sich im Wesentlichen um einen beliebigen, insbesondere flüssigen, vorzugsweise aber gasförmigen Stoff, insbesondere ein Füllmedium, handeln, welcher bei Inkontaktkommen mit der Membran deren Straffung bewirkt.
Die Straffung kann dabei durch unterschiedliche, insbesondere chemische oder physikalische, Prozesse erfolgen. Beispielsweise kann die Straffung einer thermisch isotrop oder anisotrop schrumpfbaren Membran durch Beaufschlagung mit einem entsprechend erhitzten Konditioniermedium, insbesondere einem Konditioniergas, erfolgen. Sofern bei der Membran eine Straffung oder Schrumpfung durch insbesondere Mitwirkung von Trocknungsprozessen erfolgen kann, ist es möglich, ein entsprechend getrocknetes Konditioniermedium zu verwenden. Bei Membranen, welche durch mehrere chemische oder physikalische Prozesse, insbesondere in unterschiedlichem Ausmaß, gestrafft werden kann, ist es möglich, ein entsprechend aufbereitetes Konditioniermedium zu verwenden, so dass mehrere Straffungsprozesse gleichzeitig hervorgerufen werden können.
Indem das durch den Zwischenraum geführte Konditioniermedium unmittelbar mit der zumindest einen Membran in Wechselwirkung treten kann, ist es möglich, eine besonders effektive Straffung zu erreichen. Die Unzulänglichkeiten der mechanischen Straffung und der Straffung durch Beaufschlagung mit Wärmestrahlung beim Stand der Technik können dabei vermieden werden. Jedoch soll damit nicht ausgeschlossen werden, dass neben der Verwendung des Konditioniermediums eine zusätzliche Straffung der Membran durch mechanisches Spannen erfolgen kann. Ebenfalls soll nicht ausgeschlossen werden, dass, bei thermisch spannbaren Membranen, eine zusätzliche Straffung durch Einwirken von Wärmestrahlung erfolgen kann.
Das Führen des Konditioniermediums durch einen Zwischenraum impliziert, dass eine jeweilige Membran von zumindest einer der Scheiben oder einer weiteren Membran beabstandet ist. Dabei können die Scheiben und die zumindest eine Membran zueinander parallel, insbesondere planparallel, angeordnet sein. Ferner ist es möglich, dass die Scheiben und die zumindest eine Membran, vorzugsweise unter Einhaltung eines konstanten Abstands zueinander, zumindest teilweise gekrümmt verlaufen. Bei dem Zwischenraum kann es sich um einen oder mehrere zwischen einer Scheibe und einer benachbarten Membran oder zwischen benachbarten Membranen ausgebildete Freiräume handeln. Insbesondere ist es also möglich, dass das Konditioniermedium durch sämtliche Freiräume, die zwischen Scheiben und Membran oder Membranen bzw. zwischen Membranen ausgebildet sind, geführt wird, oder dass das Konditioniermedium selektiv durch einen oder mehrere ausgewählte Freiräume geführt wird. Eine effektive Straffung kann insbesondere erreicht werden, wenn das Konditioniermedium durch beiderseits der zumindest einen Membran befindliche Freiräume geführt wird. In letzterem Fall kann die zur Wechselwirkung zwischen Konditioniermedium und Membran verfügbare Fläche, und damit die Straffung der Membran maximiert werden.
Konstruktionsbedingt kann es sein, dass die Scheiben und die zumindest eine dazwischen befindliche Membran von einem zumindest teilweise die Scheiben randseitig umlaufenden Rahmen gehaltert werden. In diesem Fall ist es möglich, dass das Konditioniermedium durch Ausnehmungen oder Öffnungen des Rahmens geführt, wird. Dabei ist es möglich, dass die Ausnehmungen und ggf. der Rahmen derart vorgesehen und ausgebildet sind, dass das Konditioniermedium im Gleichstrom oder im Gegenstrom durch die Freiräume geführt werden kann.
Je nach Beschaffenheit und Straffungseigenschaften der Membran kann zur Straffung der Membran das Konditioniermedium erhitzt und/oder getrocknet werden. Im Allgemeinen kann das Konditioniermedium derart vorbereitet bzw. konditioniert werden, dass die Membran eine gewünschte bzw. vorgegebene Straffung erreicht, beispielsweise in kürzestmöglicher Zeit. Selbstverständlich sind auch andere Vorgaben im Zusammenhang mit der Straffung möglich. Eine Erhitzung und Trocknung kommt insbesondere bei Membranen in Frage, welche thermisch gestrafft werden können. Bei einer, insbesondere thermischen, Straffung der Membran können Straffungstemperaturen von bis zu 80°C oder bis zu 90°C oder mehr verwendet werden.
Das Konditioniermedium kann ferner vor Beaufschlagung der Membran einer Reinigungsstufe unterzogen werden. Dazu können dem Konditioniermedium Fremdstoffe entzogen werden. Insbesondere gasförmige Konditioniermedien können dazu beispielsweise getrocknet und/oder gefiltert werden. Das Trocknen kann durch Auskondensieren von Wasser erfolgen. Dazu können z. B. eine Absorptionskältemaschine oder eine Kompressionskältemaschine verwendet werden. Eine Trocknung ist aber auch oder ggf. ergänzend mit einem hygroskopischen Material möglich.
Durch Trocknung und/oder Filterung des Konditioniermediums kann insbesondere vermieden werden, dass sich im Zwischenraum bzw. in den Freiräumen Stoffe absetzen oder anlagern, die möglicherweise zu einer Degradation führen können. Beispielsweise kann durch eingehende Trocknung vermieden werden, dass sich im Zwischenraum Feuchtigkeit ansammelt, oder es kann Feuchtigkeit entzogen werden. Feuchtigkeit kann bei einer fertig gestellten Isolierglasscheibe beispielsweise zu Trübungen führen, die in der Regel einen Austausch der Isolierglasscheibe nach sich ziehen.
Als Konditioniermedium eignen sich insbesondere die folgenden Medien: Luft, insbesondere Umgebungsluft, Inertgas, Schutzgas und andere. Dabei ist es möglich, beliebige Mischungen der vorangehenden Medien zu verwenden. Als Inertgas kommen insbesondere Gase wie Krypton, Xenon, Argon, Helium, Neon in Frage. Als Schutzgase können insbesondere beliebige Gase oder Gasgemische verwendet werden, welche die Eigenschaften haben, atmosphärische Luft oder andere unerwünschte Gase oder Stoffe zu verdrängen oder zu absorbieren. Die Verwendung von Inert- oder Schutzgasen bereits bei der Straffung der Membran ist von besonderem Vorteil, wenn der Zwischenraum ohnehin mit Inert- oder Schutzgas gefüllt werden soll. Das Inert- oder Schutzgas, oder allgemein das jeweilige Füllmedium, kann während der gesamten Straffung oder zumindest in der Endphase der Straffung als Konditioniermedium verwendet werden. Nach der Straffung der Membran ist der Zwischenraum dann bereits mit dem jeweiligen Füllmedium gefüllt. Die Zwischenräume können dann gegenüber der Umgebung unter Einschluss des Füllmediums abgedichtet werden, so dass ein separater Füllschritt für das Inert- bzw. Schutzgas entfallen kann.
Inert- oder Schutzgase oder andere, insbesondere vergleichbare, Medien können z. B. bei Isolierglasscheiben dazu verwendet werden, die Isolationswirkung zu verbessern. Werden solche Medien bereits bei der Straffung der Membran eingesetzt, kann die Herstellung der Isolierglasscheibe vereinfacht werden. Insbesondere kann die Anzahl der Herstellungsschritte verringert werden, da das gesonderte Füllen des Zwischenraums mit dem jeweiligen Füllmedium entfallen kann.
Eine weitere Vereinfachung der Herstellung kann erreicht werden, wenn dem Konditioniermedium ein zur Beschichtung der Scheibe oder der Scheiben und/oder der Membran geeignetes Beschichtungsmaterial zugesetzt wird. Solche Beschichtungsmaterialien können z. B. zur gezielten Veränderung der Transmissionseigenschaften der Scheiben oder der Membran bzw. der Membranen verwendet werden. Beispielsweise können Scheibe/n und/oder Membran/en mit einer Ultraviolettstrahlung und/oder Infrarotstrahlung hemmenden Beschichtung versehen werden. Auch Beschichtungen zur Entspiegelung zur Abtönung usw. sind möglich. Zur Beschichtung eignen sich insbesondere Metalle wie Aluminium, Chrom, Nickel, Kupfer. Das Beschichtungsmaterial kann auch Farbpartikel zur Einfärbung der Membran/en und/oder Scheibe/en umfassen. Das Beschichtungsmaterial kann derart ausgewählt oder zusammengesetzt sein, dass eine spezifische oder zumindest weitestgehend spezifische Beschichtung einer oder mehrerer Seiten der Scheibe/n und oder einer oder mehrerer Seiten der Membran/en erfolgt.
Insbesondere wenn es sich bei dem Konditioniermedium um ein spezielles Inert- oder Schutzgas handelt, kann es, auch unter Berücksichtigung der Kostenfrage, von Vorteil sein, wenn das Konditioniermedium wiederverwendet wird. Dazu kann das Konditioniermedium nach Verlassen des Zwischenraums aufgefangen und ggf. aufgereinigt und aufbereitet, insbesondere gefiltert, getrocknet usw. werden. Ein solches Vorgehen kann auch dann sinnvoll sein, wenn das Konditioniermedium beim Spannen der Membran im Kreislauf geführt wird. Hier ist es möglich, das Konditioniermedium kontinuierlich aufzubereiten. Nach Aufbereitung kann das Konditioniermedium wieder zur Straffung der Membran eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Konditioniermedium nach Aufbereitung in einen Speicher oder Zwischenspeicher überführt wird, von dem es je nach Bedarf abgerufen werden kann. Sofern keine Wiederverwendung vorgesehen ist, kann das Konditioniermedium an die Umgebung abgegeben werden, was selbstverständlich nur bei solchen Konditioniermedien erfolgen sollte, welche keine schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt haben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Mehrscheibenelement, insbesondere eine Isolierglasscheibe oder ein Isolierfenster oder eine Isoliertür, bei welchem das Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung zum Einsatz kommt. Vorteile und vorteilhafte Wirkungen für das Herstellungsverfahren ergeben sich insbesondere aus den Ausführungen zum ersten Aspekt der Erfindung. Insbesondere kann der Herstellungsaufwand für das Mehrscheibenelement gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren verringert werden und die Qualität des Mehrscheibenelements insbesondere im Hinblick auf die Membranstraffung verbessert werden. Nicht nur Kostenvorteile, sondern auch technische Vorteile wie eine besonders effektive und gute Spannung der Membran können in einfacher Weise erreicht werden.
Insbesondere für Isolierglasscheiben oder -fenster oder -türen kann der Zwischenraum nach ausreichender Straffung der Membran gegenüber der Umgebung, insbesondere Feuchtigkeits- und/oder Gas bzw. Luftdicht, abgedichtet werden. Damit kann u. a. die gewünschte oder erforderliche Isolierwirkung erreicht werden. Die Abdichtung kann erfolgen, wenn der Zwischenraum mit einer geeigneten Konzentration eines Füllmediums, insbesondere Inert- oder Schutzgas oder einer Gasmischung geeigneter Zusammensetzung, gefüllt ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, zumindest in der Endphase beim Verfahrensschritt der Spannung der Membran das Füllmedium als Konditioniermedium zu verwenden. Das Füllmedium kann nicht nur in der Endphase, sondern auch für die gesamte Zeitdauer der Spannung der Membran als Konditioniermedium oder als Hauptbestandteil im Konditioniermedium verwendet werden. Sofern erforderlich, kann in der Endphase die Zusammensetzung des Konditioniermediums so angepasst werden, dass sich im Zwischenraum die gewünschte Endzusammensetzung bzw. Endkonzentration an Füllmedium einstellt, so dass der Zwischenraum unmittelbar anschließend an die Spannung der Membran abgedichtet werden kann. Insbesondere können durch ein solches nahtloses Verfahren Oxidationen oder Degradationen der Scheibenoberflächen und/oder der Membranoberflächen und andere abträgliche Effekte, vermieden werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann, insbesondere zur schnelleren Abkühlung, auch durch wenigstens einen Zwischenraum zwischen Membran und Scheibe(n) ein Kühlmedium geleitet werden, das die Membran auf eine gewünschte Endtemperatur, üblicherweise die Umgebungstemperatur, abkühlt und das dazu vorzugsweise vor dem Einleiten in den Zwischenraum auf eine entsprechend niedrige Kühltemperatur gebracht wurde, wobei auch eine schrittweise oder kontinuierliche Reduzierung der Kühltemperatur in einem Kühltemperaturverlauf für einen flacheren Temperaturgradienten möglich ist. Die Kühltemperatur des Kühlmediums vor Einleiten in den Zwischenraum kann insbesondere zwischen 4°C und der Straffungstemperatur, beispielsweise 90°C, liegen oder variiert werden und die Endtemperatur der Membran oder im Zwischenraum am Ende des Kühlvorgangs kann insbesondere zwischen 15°C und 30°C betragen, im Allgemeinen Umgebungstemperatur. Der Kühlprozess wird vorzugsweise vergleichsweise schnell durchgeführt, insbesondere mit einer zeitlichen Temperaturänderung aus einem Bereich von ungefähr 0,6°C/s bis 2,6°C/s.
Es handelt sich auch bei dem Kühlmedium vorzugsweise um ein Gas, insbesondere Luft wie Umgebungsluft, das vorzugsweise auch auf eine vorbestimmte Maximalfeuchte durch Trocknung gebracht wurde. Als Kühlmedium können jedoch allgemein die gleichen Medien, insbesondere die bereits erwähnten Medien wie Luft, Schutzgas oder Inertgas, verwendet werden wie für das Konditioniermedium oder für das Füllgas. In einer speziellen Ausführungsform kann im ersteren Fall das Konditioniermedium durch Abkühlen auch als Kühlmedium verwendet werden und im letzteren Fall gasförmiges Kühlmedium auch als permanentes Füllgas verwendet werden. Es können aber auch getrennte Verfahrensschritte und/oder verschiedene Medien zum Konditionieren/Straffen, Abkühlen und Befüllen vorgesehen sein. Auch für die Trocknung des gasförmigen Kühlmediums können gleiche oder auch dieselben Verfahren oder Vorrichtungen verwendet werden wie für das gasförmige Konditioniermedium.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der anliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung schematisch ein Isolierglas;
2 eine stirnseitige Ansicht des Isolierglases; und
3 schematisch einen Verfahrensablauf für ein Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die im Zusammenhang mit den Figuren beschriebenen Ausgestaltungen werden nur insoweit beschrieben, als zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Ferner sind die Figuren nicht zwingend Maßstabsgetreu und Maßstäbe zwischen den Figuren können variieren.
1 zeigt beispielhaft ein Isolierscheibenelement 1 in perspektivischer Darstellung, das im Folgenden auch kurz Isolierglas 1 genannt wird, auch wenn die Scheiben nicht notwendigerweise aus Glas bestehen müssen, sondern auch aus einem anderen transparenten Material oder Glasersatzmaterial gebildet sein können. Das Isolierglas 1 umfasst eine erste Scheibe 2 und eine zweite Scheibe 3. Die erste 2 und zweite Scheibe 3 können beispielsweise aus Glas oder aber aus einem Glasersatzmaterial hergestellt sein. Die erste 2 und zweite Scheibe 3 sind parallel zueinander angeordnet, wobei die erste Scheibe 2 beabstandet von der zweiten Scheibe 3 ist.
Etwa mittig zwischen der ersten 2 und zweiten Scheibe 3 befindet sich eine Folie 4. Die Folie 4 wird – entsprechend der Orientierung der 1 – durch obere und untere Rahmenelemente 5 gehaltert.
Durch die Folie 4 wird der Raum zwischen der ersten 2 und zweiten Scheibe 3 unterteilt, wodurch die Isolationswirkung des Isolierglases gesteigert werden kann, bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion gegenüber Isoliergläsern mit drei Scheiben. Die Folie 4 kann auch für andere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise können durch Einfärben der Folie Farbeffekte erzeugt werden, und/oder durch Beschichtung der Folie die Transmissionseigenschaften des Isolierglases 1 insgesamt beeinflusst werden. Beispielsweise kann das Isolierglas 1 durch eine geeignete Beschichtung, insbesondere der Folie 4, weitgehend undurchlässig für ultraviolette Strahlung und/oder Infrarotstrahlung gemacht werden. Ferner ist es mit geeigneten Beschichtungsmaterialien möglich, das Isolierglas 1 zumindest in Teilbereichen zu verspiegeln.
Damit die Transmissionseigenschaften des Isolierglases 1 ungeachtet etwaiger Beschichtungen nicht durch Wellen oder Falten der Folie 4 beeinträchtigt werden, ist es erforderlich, die Folie in ausreichendem Maße zu straffen.
Das kann mechanisch etwa mittels der Rahmenelemente 5 erfolgen. Eine Straffung durch die Rahmenelemente 5 alleine, etwa durch mechanische Mechanismen, hat sich jedoch als nicht besonders effektiv herausgestellt.
Im vorliegenden Fall ist die Folie 4 auch thermisch straffbar, was bedeutet, dass die Folie 4 durch Zufuhr von Wärmeenergie gestrafft werden kann, indem sich die Folie 4 unter Wärmeeinwirkung entweder isotrop oder anisotrop zusammenzieht.
Es hat sich gezeigt, dass eine Straffung der thermisch straffbaren Folie 4 durch Beaufschlagung mit Wärmestrahlung durch die erste 2 oder zweite Scheibe 3 hindurch ebenfalls wenig energieeffizient ist. Hier wirken die erste 2 oder zweite Scheibe 3 wie Wärmeschilde, so dass eine derartige Straffung einen enormen Zeit- und Energiebedarf erfordert.
Nach der Erfindung werden diese Nachteile z. B. dadurch beseitigt, dass die Folie 4 zu deren Straffung mit einem Konditioniergas beaufschlagt wird. Dazu wird das Konditioniergas durch einen Zwischenraum zwischen der ersten 2 und der zweiten 3 Scheibe geleitet, so dass das Konditioniergas die Folie 4 direkt beaufschlagen kann.
Konkret wird das Konditioniergas durch einen zwischen der ersten Scheibe 2 und der Folie 4 ausgebildeten ersten Freiraum 6 und durch einen zwischen der Folie 4 und der zweiten Scheibe 3 ausgebildeten zweiten Freiraum 7 geleitet, wobei die Strömung des Konditioniergases in 1 durch Pfeile angedeutet ist.
Das Konditioniergas wird im vorliegenden Fall beiderseits der Folie 4 vorbeigeleitet. Es ist auch möglich, dass das Konditioniergas lediglich auf einer Seite der Folie 4 vorbeigeleitet wird. Sofern mehr als die in 1 lediglich beispielhaft gezeigte Folien 4 und/oder Scheiben vorhanden sind, können alle Freiräume zwischen einer Scheibe und einer Folie 4 gemeinsam oder selektiv zur Durchleitung des Konditioniergases verwendet werden.
Eingeleitet wird das Konditioniergas im Beispiel der 1 an der vorderen Seite durch eine nicht gezeigte Zuführeinheit und tritt in der Ansicht der 1 hinteren Seite wieder aus. Am Ein- und Austritt befinden sich vorliegend keine Rahmenelemente 5. Am Austritt kann das Konditioniergas in die Umgebung abgegeben werden. Möglich ist es aber auch, dass das Konditioniergas aufgefangen wird. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Konditioniergas wiederverwendet und regeneriert werden soll, oder schädliche bzw. toxische Wirkungen auf die Umwelt hätte.
Zur Straffung der Folie 4 wird das Konditioniergas vor Einleiten in die ersten 6 und zweiten Freiräume 7 erhitzt, insbesondere auf eine vom Material der Membran oder Folie 4 abhängige Straffungstemperatur von typischerweise 80°C bis 90°C oder mehr, und auch getrocknet. Das heiße und trockene Konditioniergas durchläuft anschließend die Freiräume 6 und 7, wobei die Folie 4 unmittelbar vom Konditioniergas beaufschlagt wird. Es hat sich gezeigt, dass durch diese unmittelbare Beaufschlagung der Folie 4 mit dem entsprechend konditionierten, d. h. vorliegend heißen und trockenen, Konditioniergas eine besonders effektive Straffung der Folie 4 erreicht werden kann. Im Rahmen der Erfindung liegt es insbesondere, wenn die Straffung durch unmittelbare Beaufschlagung der Folie 4 mit einem Konditioniergastrom neben der bekannten mechanischen Straffung und der Straffung durch Wärmestrahlung erfolgt.
Je nach Beschaffenheit und Eigenschaften der Folie 4 kann das Konditioniermedium neben oder alternativ zum Erhitzen und Trocknen auch in anderer Weise konditioniert werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine Straffung der Folie 4 durch Wechselwirkung mit einer, z. B. chemischen, Substanz hervorgerufen werden kann. In diesem Fall kann eine Konditionierung des Konditioniergases darin bestehen, eine geeignete Konzentration der Substanz im Konditioniergas einzustellen.
In 1 gezeigt sind oben und unten gelegene Rahmenelemente 5. Diese Rahmenelemente 5 dienen einerseits zum Haltern der ersten 2 und zweiten Scheibe 3 in vorgegebenem Abstand. Ferner wird im vorliegenden Fall die Folie 4 von den Rahmenelementen 5 gehaltert. Neben den gezeigten Rahmenelementen 5 können an den in Strömungsrichtung gelegenen Stirnseiten, d. h. am Ein- und Austritt, des Isolierglases 1 weitere, nicht dargestellte Rahmenelemente liegen. Diese können ebenso zum Haltern von Scheiben 2, 3, und Folie 4 verwendet werden.
Ein weiteres Rahmenelement 8 ist in 2 schematisch dargestellt. Dieses weitere Rahmenelement 8 überdeckt hier die vordere Stirnseite des Isolierglases 1 der 1, d. h. den Eintritt für das Konditioniergas. Im weiteren Rahmenelement 8 sind Ausnehmungen 9 vorhanden, über welche das Konditioniergas in die Freiräume 6 und 7 geleitet werden kann. Die Ausnehmungen 9 können nach erfolgreicher Straffung der Folie 4 beispielsweise gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen werden. Ein analoges weiteres Rahmenelement kann am Austritt vorgesehen sein. Die Ausnehmungen 9 und/oder die weiteren Rahmenelemente 8 können derart ausgebildet und angeordnet sein, dass das Konditioniergas im Gleich- oder Gegenstrom durch die Freiräume 6 und 7 geführt werden kann.
Für das Konditioniergas kann beispielsweise Luft, insbesondere Umgebungsluft, verwendet werden. Bei Bedarf kann diese vor dem Einleiten in die Freiräume 6 und 7 noch gefiltert werden.
Nach der Straffung der Folie durch das Konditioniergas kann zur schnelleren Abkühlung, insbesondere für einen darauf folgenden Füllschritt, auch noch in einem Kühlschritt ein Kühlmedium, insbesondere Kühlgas, durch die Freiräume 6 und 7 zwischen Scheiben 2, 3 und der Folie 4 geführt werden. Das Kühlgas wird dazu zuvor auf eine Kühltemperatur gebracht werden oder gemäß einem vorgegebenen Kühltemperaturverlauf mit vorzugsweise abnehmender Kühltemperatur, beispielsweise von der Straffungstemperatur von beispielsweise 90°C auf eine Endtemperatur von typischerweise zwischen 5°C bis 30°C, temperiert und vorzugsweise auch mit einer vorbestimmten entsprechend niedrigen Restfeuchte konditioniert. Vorzugsweise wird das Kühlgas in gleicher Weise wie das Konditioniergas eingeleitet, insbesondere durch die Ausnehmungen 9, die dann erst nach dem Kühlschritt oder ggf. einem darauf folgenden Schritt permanent verschlossen werden. Das Kühlgas kann insbesondere das gleiche Gas sein wie das Konditioniergas, beispielsweise Umgebungsluft.
Häufig werden die zwischen Scheiben 2, 3 und der Folie 4 ausgebildeten Freiräume 6 und 7 (permanent) mit einem Inert- oder Schutzgas gefüllt. Das kann einerseits zur Verbesserung der Isolationseigenschaften des Isolierscheibenelements oder Isolierglases 1 führen. Andererseits ist es möglich, einer Degradation von Folie 4 und/oder Innenflächen der Scheiben 2 und 3 zumindest ansatzweise entgegenzuwirken.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, als Konditioniergas oder, falls vorgesehen, als Kühlgas das jeweilige Inert- oder Schutzgas zumindest in einer Endphase bei der Straffung bzw. Kühlung der Folie 4 zu verwenden, so dass die Freiräume 6 und 7 nach erfolgter Straffung und ggf. Kühlung bereits mit Inert- oder Schutzgas gefüllt sind. Mithin kann bei der Herstellung des Isolierglases 1 ein gesonderter Füllschritt für das Inert- bzw. Schutzgas entfallen.
Dem Konditioniergas, sei es Luft, Inert- oder Schutzgas, kann ferner ein Beschichtungsmaterial zugesetzt werden. Das Beschichtungsmaterial kann spezifische Affinität zur Folie 4 bzw. zur ersten 2 und/oder zweiten Scheibe 3, insbesondere deren, ggf. vorbehandelten, Innenflächen, aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, die Folie 4 und/oder die erste 2 bzw. zweite Scheibe 3, insbesondere spezifisch, zu beschichten. Beschichtungsmaterialien können beispielsweise Farbstoffe, Ultraviolett absorbierende Materialien, Infrarot absorbierende Materialien und/oder Materialien zur Versiegelung oder zur Verspiegelung der Folie 4 und/oder der ersten 2 bzw. zweiten Scheibe 3 usw. umfassen.
3 zeigt schematisch einen möglichen Verfahrensablauf zur Straffung der Folie 4. In einem ersten Schritt S1 wird das Konditioniergas, z. B. in einem Speicher 10, bereitgestellt. Bei dem Konditioniergas kann es sich insbesondere um Luft, Inert- oder Schutzgas, oder eine Mischung derselben handeln. Das Konditioniergas wird in einem zweiten Schritt S2 mittels einer Konditioniereinrichtung 11 konditioniert. Dieser zweite Schritt kann folgende Teilschritte umfassen, die nacheinander, gleichzeitig oder in einem beschränkten Zeitfenster während des Straffungsprozesses ausgeführt werden können: Trocknen des Konditioniergases, Erwärmen des Konditioniergases, z. B. auf Temperaturen im Bereich von 90°C oder mehr, Filtern des Konditioniergases. Optional kann dem Konditioniergas im zweiten Schritt, z. B. in der Endphase der Straffung, noch ein Beschichtungsmaterial zugesetzt werden, was vorzugsweise bei dem gefilterten Konditioniergas erfolgt. Dazu kann die Konditioniereinrichtung 11 nicht dargestellte Heizeinrichtungen, Trocknungseinrichtungen, Filtereinrichtungen, oder Beimengungseinrichtungen zur Beimengung eines Beschichtungsmaterials aufweisen.
Trocknen und Erwärmen des Konditioniergases erfolgen mit dem Ziel der Straffung der Folie 4, während das Filtern und die Beimengung des Beschichtungsmaterials vorwiegend der Vermeidung von Degradationen von Folie 4 und Scheiben 2 und 3 bzw. der Veredelung derselben dient.
Das Trocken des Konditioniergases kann beispielsweise erfolgen mittels einer Absorptionskältemaschine, einer Kompressionskältemaschine und/oder unter Verwendung eines hygroskopischen Materials.
Nach Konditionieren des Konditioniergases im zweiten Schritt wird dieses durch das Isolierglas 1 geleitet, wo eine Straffung der Folie 4 erfolgt und, sofern etwaige Beschichtungsmaterialien dem Konditioniergas zugesetzt sind, die Folie 4 und/oder Innenflächen der Scheiben 2 und 3 mit einem Beschichtungsfilm überzogen werden. Das Konditioniergas kann beispielsweise über Ausnehmungen 9, wie in 2 gezeigt, in die Freiräume 6 und 7 geleitet werden. In entsprechender Weise kann das Konditioniergas z. B. an einer gegenüberliegenden Stirnseite abgeleitet werden. Dazu können entsprechend ausgebildete Zu- und Abführeinrichtungen, mit entsprechenden Anschluss- und Verbindungsstücken, die mit den Ausnehmungen 9 gekoppelt werden können, vorgesehen sein. Die Ableitung des Konditioniergases kann in die Umgebung erfolgen. Bei dem Verfahren nach 3 ist jedoch vorgesehen, dass das Konditioniergas in einem Schritt S3 aufgefangen und, vorzugsweise nach Regeneration und Aufbereitung, zur Wiederverwendung bereitgestellt wird. Hierzu kann eine Regenerationseinheit 12 vorgesehen sein. Damit ist es möglich, einen, durch die Pfeile in 3 schematisch angedeuteten, Kreislaufprozess für das Konditioniergas mit entsprechenden Kostenvorteilen einzurichten.
Das Konditioniergas wird zumindest so lange durch die Freiräume 6 und 7 geführt, beispielsweise mittels einer nicht explizit dargestellten Pumpeinrichtung oder einem Ventilationssystem, bis eine ausreichende Straffung der Folie 4 erreicht ist. Je nach Erfordernisse der Beschichtungsprozesse kann das Konditioniergas auch länger oder weniger lang durch die Freiräume 6 und 7 geführt werden, wobei in letzterem Fall einer der oben genannten zusätzlichen Straffmechanismen bereitgestellt werden sollte, damit eine ausreichende Straffung der Folie 4 erreicht werden kann.
In gleicher Weise kann, falls gewünscht, im Anschluss an das Straffen der Folie 4 mit dem Konditioniergas auch das gekühlte und vorzugsweise getrocknete Kühlgas durch die Ausnehmungen 9 im Rahmen 8 in die Freiräume 6 und 7 ein- und wieder ausgeleitet werden.
Nach ausreichender Straffung und ggf. Kühlung der Folie 4 können die Ausnehmungen 9 verschlossen werden, so dass die Freiräume 6 und 7 gegenüber der Umgebung abgedichtet sind. Dazu kann eine nicht dargestellte Abdichtungseinheit verwendet werden. Sofern die Freiräume 6 und 7 mit Inert- oder Schutzgas gefüllt werden sollen, kann das z. B. in einem weiteren Füllschritt erfolgen. Wird als Konditioniergas oder Kühlgas bereits das gewünschte Inert- oder Schutzgas verwendet, entfällt der separate Füllschritt und die Ausnehmungen 9 können unmittelbar nach Straffung der Folie 4 verschlossen werden.
Bezugszeichenliste

1: Isolierglas
2: erste Scheibe
3: zweite Scheibe
4: Folie
5: Rahmenelement
6: erster Freiraum
7: zweiter Freiraum
8: weiteres Rahmenelement
9: Ausnehmung
10: Speicher
11: Konditioniereinrichtung
12: Regenerationseinheit
S1: erster Schritt
S2: zweiter Schritt
S3: dritter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2753127 [0003]

Claims

Verfahren zur Straffung zumindest einer zwischen zwei Scheiben (2, 3) angeordneten Membran (4), wobei zur Straffung die zumindest eine Membran (4) mit einem durch wenigstens einen Zwischenraum (6, 7) zwischen einer der Scheiben (2, 3) einerseits und der Membran (4) andererseits geführten Konditioniermedium beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konditioniermedium durch beiderseits der Membran (4) befindliche Zwischenräume (6, 7) zwischen der Membran (4) und jeweils einer der Scheiben (2, 3) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Konditioniermedium durch Ausnehmungen (9) eines die Scheiben (2, 3) randseitig zumindest teilweise umlaufenden oder einfassenden oder verbindenden Rahmens (5, 8) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zur Straffung der Membran (4) das Konditioniermedium erhitzt und/oder getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Konditioniermedium auf eine Straffungstemperatur im Bereich von 80°C bis 90°C oder mehr erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das Konditioniermedium mittels einer Absorptionskältemaschine, mittels einer Kompressionskältemaschine und/oder mittels eines hygroskopischen Materials getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konditioniermedium vor Beaufschlagung der Membran (4) gefiltert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konditioniermedium gasförmig ist, insbesondere ausgewählt aus folgender Gruppe: Luft, insbesondere Umgebungsluft, Inertgas, Schutzgas.
Verfahren insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem, vorzugsweise gasförmigen, Konditioniermedium ein zur, insbesondere spezifischen, Beschichtung der Scheibe/n (2, 3) und/oder der zumindest einen Membran (4) geeignetes Beschichtungsmaterial zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Konditioniermedium nach Beaufschlagung der Membran (4) zur Wiederverwendung aufbereitet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei zur Abkühlung durch wenigstens einen Zwischenraum (6, 7) zwischen einer der Scheiben (2, 3) einerseits und der Membran (4) ein, vorzugsweise gasförmiges, Kühlmedium geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem mittels des Kühlmediums die Membran auf eine gewünschte Endtemperatur, insbesondere Umgebungstemperatur, abkühlt wird und/oder das Kühlmedium vor dem Einleiten in den Zwischenraum auf wenigstens eine entsprechend niedrige Kühltemperatur gebracht wurde.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Kühlmedium ein Gas, insbesondere Luft wie Umgebungsluft, das vorzugsweise auch auf eine vorbestimmte Maximalfeuchte durch Trocknung gebracht wurde, ist und insbesondere im Wesentlichen das gleiche Gas wie das Konditioniermedium ist.
Herstellungsverfahren für ein Mehrscheibenelement (1), welches zwei Scheiben (2, 3) und eine dazwischenliegende Membran (4) umfasst, wobei ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei der Zwischenraum (6, 7) nach ausreichender Straffung oder ggf Kühlung der Membran (4) gegenüber der Umgebung abgedichtet wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 15 und Anspruch 3, bei dem die Ausnehmungen (9) abgedichtet werden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei eine Abdichtung des Zwischenraums (6, 7) erfolgt, wenn dieser mit einem Füllmedium, insbesondere Inertgas oder Schutzgas, einer gewünschten Konzentration und Zusammensetzung gefüllt ist oder evakuiert ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 17, bei dem als Füllmedium im Zwischenraum verbleibendes Konditioniermedium oder Kühlmedium verwendet wird.