專利名稱：用于層壓基本為板形的工件的壓力機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于在壓力作用和熱作用下層壓 基本為板形的工件的壓力機，以及一種用于這種壓力機的柔性隔膜。
背景技術：
據此，這種壓力機包括能夠為打開和閉合壓力機而彼此相對運動的下壓力機半部 和上壓力機半部。下壓力機半部和上壓力機半部在閉合狀態(tài)下借助于環(huán)繞的、一體式或多 件式的密封部形成一真空腔，在所述真空腔內層壓一個或多個工件。一柔性隔膜將所述真 空腔劃分成用于接納至少一個工件的、能被抽真空的產品室和能被抽真空和/或能被加載 壓力的壓力室。由于通過對所述產品室抽真空和/或通過對所述壓力室加載壓力而在所述 真空腔中產生的壓差，所述隔膜被壓靠在所述工件上，因此所述隔膜將工件直接或間接地 壓抵到真空腔的下側上，從而向工件施加層壓所必需的外加負荷。通常，真空腔的下側由加 熱板構成，從而在壓制過程中將層壓所必需的工藝熱直接導入工件。當然也可以采用其它 方式來引入工藝熱。這種類型的壓力機優(yōu)選用于層壓光電模塊。這種光電模塊通常包括太陽能電池 層，該太陽能電池層連同其電接觸元件一起設置在玻璃板與耐環(huán)境變化的薄膜之間或者設 置在兩塊玻璃板之間，并且利用一層或多層粘合劑層與玻璃板或薄膜層壓在一起，從而以 防潮并耐環(huán)境變化的方式封裝在一可透光的分層復合體中?，F在為了層壓一個工件或者同時層壓多個工件——簡單起見下面分別僅針對一 個工件的情況進行說明，將工件放入真空腔的產品室內并閉合真空腔。接下來，通常首先給 真空腔的壓力室抽真空，以使隔膜被向上拉向上半腔。此后，通常在一段時間后產品室也被 抽真空，控制真空腔的兩個室的抽真空以使壓力室與產品室之間始終存在壓差，該壓差將 隔膜保持在上半腔內，并且避免隔膜提前與工件接觸。如果壓力機腔的產品室被抽真空至一通常低于Imbar的目標壓力，那么給該壓力 室通風從而使壓力室與產品室之間的壓差反轉并且使隔膜壓向工件。這樣，通過控制壓力 室內的壓力而設定一希望的隔膜壓制壓力，從而在工件上產生層壓所必需的外加負荷。通常以如下方式向工件提供層壓所必需的工藝熱將真空腔的下側設計成加熱 板，工件被隔膜壓在該加熱板上。這樣，壓力和工藝熱共同用于軟化和/或活化粘合劑層、 必要時也用于其硬化和/或交聯(lián)。盡可能在明顯加熱工件之前就迅速地對真空腔的尤其是產品室抽真空，使得可能 存在的殘留空氣(在各工件層之間的空氣)或可能在加熱時產生自工件的氣體被抽出，然 后才開始在粘合劑層中的粘合劑硬化和/或交聯(lián)。因為在制成的層壓工件中的氣泡對其使 用壽命有極為嚴重的不利影響或者在極端不利的情況下造成工件立即失效，因此制造時要 避免氣泡。在現有技術的壓力機中采用的柔性隔膜，通常由具有500%至600%的彈性或者 說斷裂伸長率的高彈性材料制成，具體來說在大多數情況下由硅樹脂制成、而在少數應用情況下由天然橡膠制成。在主要的應用場合中、即在層壓光電模塊時，此前沒有這種柔性隔 膜的替代品。原因在于絕大多數光電模塊包括含太陽能電池的太陽能電池層，這些太陽能 電池由晶體的硅晶片制成并且材料厚度通常不大于0. Imm至0. 2mm。因此該該層極易破裂。 在多數情況下這種光電模塊的結構又包括分層復合體，該分層復合體包括玻璃基質、第一 EVA粘合膜、太陽能電池層、第二EVA粘合膜和背側膜。由于晶體的太陽能電池極易破裂，所 以在本領域中認為，為了壓緊上述各層而在層壓時采用的柔性隔膜必須由高彈性且肖式硬 度小于50的柔軟材料制成。此處，高彈性的特性之所以如此重要，主要是因為隔膜應當補 償所有在模塊結構中存在的不平整度、尤其是在各硅太陽能電池與其線路之間存在的不平 整度。此外，必須為柔性隔膜使用高彈性材料的原因還在于，柔性隔膜必須被以機械方 式預張緊以能夠在任何情況下無褶皺地壓在光電模塊上。因為在層壓過程中特別是前述類 型的、即具有背側膜的光電模塊具有在層壓過程中柔軟的背側，因此在壓制過程中隔膜絕 不會留下任何的褶皺、凹痕或者壓痕。然而，為了能夠使預張緊的隔膜實施一垂直于其表面 的、層壓過程所必須的運動、從而壓靠在光電模塊上，該隔膜必須具有高彈性特性。由于柔性隔膜具有氣密地將真空腔劃分成壓力室和產品室的功能，所以對柔性隔 膜提出了另外的要求該隔膜的材料必須是氣密的。此外，由于層壓過程的傳熱，該材料的 溫度耐受性必須高達約180°C至200°C。最后還必須對光電模塊所用的薄膜和粘合材料具 有一定的化學耐受性。目前，按照現有技術中的主流觀點一柔性隔膜必須具有的所有這些特性，由硅樹 脂或天然橡膠最佳地滿足，而沒有真正意義上的替代品。而其缺點在于，由這些材料制成的 隔膜比較昂貴。而且，通常僅能實現數千次循環(huán)的使用壽命。除機械影響外的主要原因在 于，在層壓過程中由光電模塊中最常用的粘合膜、EVA釋放出的反應物。尤其是過氧化物和 乙酸對由硅樹脂和天然橡膠制成的隔膜造成不可忽視的腐蝕，從而降低其使用壽命。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于前述類型的壓力機的柔性隔膜以及具有這 種柔性隔膜的壓力機，其廉價和/或能達到更長的使用壽命。該目的通過具有權利要求1的特征的壓力機以及通過具有權利要求10的特征的 柔性隔膜來實現。權利要求2至9給出了根據本發(fā)明的壓力機的優(yōu)選實施方式；權利要求11和12 列出了根據本發(fā)明的柔性隔膜的有利實施方式。與此前的現有技術不同，本發(fā)明的柔性隔膜是一種織物或薄膜，所述織物或薄膜 具有氣密、可彎(biegweich)、完全平面地拉伸穩(wěn)定、進而無彈性的特性。根據本發(fā)明的柔性 隔膜的無彈性的特性優(yōu)選通過選用斷裂伸長率優(yōu)選小于60%、優(yōu)選小于50%、更優(yōu)選小于 15%的材料來實現。根據本發(fā)明的柔性隔膜的斷裂伸長率優(yōu)選低于現有技術的高彈性隔膜 的 1/10。根據本發(fā)明認識到，根本無需此前強制要求的隔膜高彈性材料特性，來實現在層 壓優(yōu)選光電模塊時的良好結果。如根據本發(fā)明的認識，為了在層壓時得到良好結果，僅氣密 性、溫度耐受性、和在隔膜平面內的可彎曲性的意義上的可彎柔性便完全足夠，而無需使材料具有不可忽略的延展性。申請人:的試驗表明，當在閉合的壓力機中給壓力室通風時，此時柔性隔膜貼靠在 工件上以便向該工件施加層壓所需的外加負荷，由于此前采用的硅樹脂或天然橡膠的橡膠 式表面的良好摩擦接合，隔膜幾乎不可移動地附著在與工件初次接觸的位置上、或者也可 能是與位于中間的隔離膜初次接觸的位置上。于是，隔膜每朝向工件進一步運動便在隔膜 中造成局部延展，這種局部延展可能在待層壓的模塊邊緣上造成很大的彈性力；因此，一旦 粘合劑層被加熱到超出其軟化溫度，各模塊層便會相對移動。尤其是，當在高柔性隔膜的 外加負荷下超過粘合劑層的軟化溫度時，光電模塊的太陽能電池經常開始在模塊中“游動/ 浮動”。使用根據本發(fā)明的、無彈性的柔性隔膜來在層壓過程中向工件施加壓緊力，便減 小了作用在工件邊緣上的力，其原因在于無彈性的柔性隔膜不像高彈性隔膜那樣地容易并 且自然地貼靠在工件棱邊上。同時還驚奇地發(fā)現，與利用根據現有技術的、高彈性的柔性隔 膜所達到的層壓結果相比，只要根據本發(fā)明地為隔膜涂覆以低摩擦的 材料和/或隔膜由低 摩擦的材料制成時，層壓結果同樣良好、甚至更佳。另外，通過柔性隔膜的無彈性的實施方式還克服了已知的高彈性的柔性隔膜的另 一缺點即高彈性隔膜在壓力室通風時立刻緊貼在產品室的與工件相鄰的表面上，并在所 有側面緊密地貼靠在工件上。由此工件被氣密地密封，使得可能仍存在的殘留空氣、但主要 是在層壓時產生的氣體(殘余潮氣、催化劑氣體、蒸汽形態(tài)的軟化劑/增塑劑等)不能從工 件中溢出和被吸出。一種如本發(fā)明提出的盡管具有柔性、但是無彈性或幾乎無彈性的隔膜 沒有表現出這種現象或者顯著地減弱了這種現象。根據本發(fā)明的柔性隔膜由于其彈性很 差，所以不是那樣緊密地、主要不是那么快速地在所有側面貼靠在工件的邊緣上。根據本發(fā)明的柔性隔膜可以由塑料和/或金屬制成，優(yōu)選由含工業(yè)纖維的密實織 造的織物制成。所述工業(yè)纖維優(yōu)選包括芳族聚酰胺、玻璃纖維、PTFE、PC等，或者由金屬長 絲或者被塑料包覆的金屬長絲形成。這些材料的混合物也是可行的。根據本發(fā)明設計的柔 性隔膜的這種實施方式比此前使用的硅樹脂或天然橡膠隔膜廉價得多，同時顯著提高了其 使用壽命，其原因在于本發(fā)明相應提出的材料對于從粘合膜溢出的反應物的敏感性明顯更根據本發(fā)明的柔性隔膜的材料厚度可小于約1mm，優(yōu)選在約0. 25mm至約0. 5mm之 間。這一點對于有利地降低本發(fā)明提出的隔膜的成本、以及一直必要的柔性的材料特性產 生正面影響。尤其優(yōu)選的是，在本發(fā)明的范圍內提出的柔性隔膜至少在其面對工件的一側上涂 覆有PTFE，而在背離工件的一側上具有例如帶有橡膠式的不透氣層的覆層，以實現氣密性。 所述覆層尤其是在柔性隔膜是帶狀織物的情況下是合適的。用PTFE來涂覆隔膜，確保隔膜不再受到從粘合膜以氣體形式釋放的反應物的負 面影響，另外使柔性隔膜與工件或隔離膜之間的摩擦能夠比現有技術低很多倍，從而在壓 力室通風期間隨時能夠相對滑動，不必擔心因柔性隔膜的附著而損害工件。柔性隔膜被以如此松弛下垂的方式固定在壓力機中，使得所述柔性隔膜在壓力機 閉合并且產品室與壓力室內的壓力平衡的情況下至少部分地放置在工件上，也就是說一直 下垂到該工件上，由此可實現其它特別的優(yōu)點。這一點使得隔膜雖然具有無彈性的特性、但
6在給真空腔抽真空時仍然能夠如此前那樣由于相應選定的在壓力室與產品室之間的壓差 而被向上拉從而離開工件；而隔膜在給壓力室通風時能夠走過必要的行程直到抵達工件， 從而基于在壓力室與工藝室之間的變得越來越大的壓差而向工件施加外加負荷。適當的是，為此柔性隔膜被固定在一兩件式隔膜框架的上半部與下半部之間，其 中該隔膜框架被安裝在上壓力機半部上。由此，便在固定隔膜的平面與工件表面之間自動 給出了壓力機裝料所必需的距離。如上所述，根據現有技術的高彈性的柔性隔膜在其由于為壓力室通風而貼靠在工 件上之前必須被預張緊。要避免在工件上出現褶皺這一點很重要。然而，為此在根據現有 技術的壓力機中隔膜固定結構上所需的張緊件較為復雜、因而較為昂貴。因為根據本發(fā)明提出的柔性隔膜基本是無彈性的，并且優(yōu)選在工件側被涂覆以 PTFE或類似的低摩擦材料，或者需要時在局部或者完全由這種材料制成，所以即使在隔膜 在初始狀態(tài)下松弛貼靠到工件上或下垂到工件上的情況下也不必擔心出現褶皺。盡管隔膜 的彈性很低但仍然可能存在的褶皺在通過給產品室抽真空或給壓力室通風引起的抽吸期 間被拉平。利用根據本發(fā)明提出的柔性的、但幾乎無彈性的隔膜不僅可以因隔膜本身的低采 購成本和因省去了張緊件和費時的張緊過程而節(jié)約成本并且明顯提高隔膜的使用壽命，而 且可以在層壓尤其是光電模塊時實現更好的結果。另外，這時便可以根據必要的特性來“訂 制”柔性隔膜，這尤其是通過為織物隔膜選擇材料，例如塑料、金屬或玻璃纖維來進行的。


下面結合附圖進一步說明和闡述根據本發(fā)明設計的壓力機的實施例。附圖中圖1以橫向于行進方向的示意性剖視圖示出根據本發(fā)明設計的壓力機，該壓力機 處于打開狀態(tài)；圖2以類似于圖1的視圖示出關閉狀態(tài)；圖3以類似于圖1的視圖示出實際的層壓過程。
具體實施例方式圖1、圖2和圖3示意性地示出根據本發(fā)明設計的、用于層壓光電模塊1的壓力機 的剖視圖，其中光電模塊1的行進方向垂直于圖紙平面，其中圖1示出在裝料時打開的壓 力機；圖2示出在抽真空時關閉的壓力機；而圖3示出在實際層壓過程中關閉的壓力機。在由下壓力機半部2和上壓力機半部3形成的壓力機中，將一光電模塊1設置在 輸送帶4和隔離膜5之間。輸送帶4位于下壓力機半部2上，該下壓力機半部2在該區(qū)域 中具有加熱板6以便為光電模塊1引入所需的工藝熱。沿行進方向觀察，在下壓力機半部 2中、在加熱板6旁側設有多個抽吸開口 7，這些抽吸開口通入下通道8中。下通道8與抽 真空及通風單元(此處未示出)相連接。輸送帶4用于將光電模塊1送入和送出壓力機， 因此該輸送帶以垂直于圖紙平面的方式穿過該壓力機。上壓力機半部3設有用于抽真空、通風或施加壓力的上通道9 ；上壓力機半部3帶 有其中夾緊有隔膜11的雙框架10。雙框架10利用上環(huán)形密封部12和下環(huán)形密封部13形成多件式密封結構用以氣密地封閉壓力機，該上環(huán)形密封部12和該下環(huán)形密封部13分別 相對/抵靠上壓力機半部3和下壓力機半部2進行密封，其中，該雙框架10在其內部與相 鄰的壓力機半部2、3 —起圍成真空腔14。真空腔14利用缺口 15與下通道8和上通道9建 立連接。隔膜11氣密地將真空腔14分成一位于隔膜11下方的、與下通道8相連接的產品 室16和一位于隔膜11上方的、與上通道9相連接的壓力室17。圖1示出將位于輸送帶4上的光電模塊1連同位于該光電模塊上的隔離膜5在真 空腔14的區(qū)域內送入壓力機的階段，此時壓力機仍然是打開的。為了保護隔膜11免受機 械損害，通過上通道9將隔膜11吸附在上壓力機半部3上。然后如圖2所示，通過使上壓力機半部3下降而閉合壓力機。通過上通道9和下 通道8使真空腔14被抽真空，但其中要注意使隔膜11上方的壓力小于隔膜11下方的壓 力，從而保持朝向上壓力機半部3、向上吸引隔膜11。因此在圖2中僅能夠看到產品室16， 而看不到壓力室17。在產品室16被抽真空至大約Imbar的最終壓力之后，通過上通道9給壓力室17 通風，從而得到圖3所示的狀況。隔膜11由于存在的壓差而貼到光電模塊1上，并將光電 模塊壓在加熱板6上。此處，隔離膜5避免隔膜11與光電模塊1直接接觸，從而使此處可 能出現的粘合劑不能接觸到隔膜11。圖3所示的階段是實際的層壓階段，在實際的層壓階 段中利用隔膜11將光電模塊1壓緊，由此同時由加熱板6經過輸送帶4向光電模塊施加熱 量。與現有技術不同，本實施例的柔性隔膜11不是由硅樹脂或天然橡膠制成的高彈 性隔膜，而是由芳族聚酰胺織物制成的隔膜，該芳族聚酰胺織物隔膜完全平面地、僅可在隔 膜平面中彎曲(即是可彎的)、但幾乎無彈性(即幾乎不能延展)，所述芳族聚酰胺織物在 產品側具有低摩擦的PTFE涂層、而在背側覆層上具有橡膠式的不透氣層。隔離膜5也被涂 覆PTFE，從而在層壓過程中(圖3)，在隔膜11、隔離膜5和光電模塊1的分層復合體中使低 摩擦的表面彼此疊置，從而可靠避免了形成褶皺。因此也不必擔心光電模塊1變形。還改 善了經由抽吸開口 7對光電模塊1的相鄰體積進行的排氣。如圖1和2所示，隔膜11不是如現有技術那樣被張緊在雙框架10中，而是僅松弛 地固定在該雙框架處。因此，雖然隔膜11缺乏彈性，也能在裝料期間(圖1)以及在抽真空 期間(圖2)通過經上通道9抽真空而將該隔膜11向上拉向上壓力機半部3并保持在那里， 直到再次經該上通道9為壓力室17通風為止。可以通過將柔性隔膜11松弛地保持在雙框 架10中，來實現柔性隔膜11的圖3所示的狀態(tài)。因為根據本發(fā)明隔膜11僅可以在極小的 范圍內延展，這一點如上文中詳細所述，所以其在光電模塊1的邊緣區(qū)域中又具有優(yōu)點，這 是因為在所述邊緣區(qū)域中隔膜11不像現有技術的高彈性隔膜那樣容易地貼靠。本實施例的柔性隔膜11的所述實施方式保證其對以氣體形式釋放的反應物具有 高化學耐受性并且具有高機械強度，從而使該隔膜11的使用壽命明顯高于現有技術。同時 該隔膜的制造比較簡單，這又帶來了成本優(yōu)勢。最后，與按照現有技術在開始實際層壓工藝 之前將高彈性隔膜張緊在雙框架10中、以及在必要時對其進行預加熱并再次進行再張緊 相比，按照本發(fā)明將隔膜11松弛地裝入雙框架10簡單得多。
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權利要求
一種用于在壓力作用和熱作用下層壓基本為板形的工件的壓力機，所述壓力機具有能為打開和閉合所述壓力機而相對運動的下壓力機半部(2)和上壓力機半部(3)，所述下壓力機半部(2)和上壓力機半部(3)借助于環(huán)繞的、一體式或多件式的密封部(12、13)在閉合狀態(tài)下形成一真空腔(14)；以及柔性隔膜(11)，所述柔性隔膜將所述真空腔(14)劃分成用于接納至少一個工件(1)的、能被抽真空的產品室(16)和能被抽真空和/或能被加載壓力的壓力室(17)，其中所述隔膜(11)設計和布置成，使所述隔膜由于在所述真空腔(14)中產生的壓差而將工件(1)直接或間接地壓靠到所述真空腔(14)的下側(2)上，所述壓差通過對所述產品室(16)抽真空和/或通過對所述壓力室(17)加載壓力而產生；其特征在于，所述柔性隔膜(11)是一種織物或薄膜，所述織物或薄膜具有氣密、可彎、完全平面地拉伸穩(wěn)定、進而幾乎無彈性的特性；所述柔性隔膜(11)被涂覆以低摩擦材料和/或由低摩擦材料制成。
2.根據權利要求1所述的壓力機，其特征在于， 所述柔性隔膜(11)由塑料和/或金屬制成。
3.根據權利要求1或2所述的壓力機，其特征在于， 所述柔性隔膜(11)包括由工業(yè)纖維緊密織造而成的織物。
4.根據權利要求3所述的壓力機，其特征在于，所述工業(yè)纖維包括芳族聚酰胺、玻璃纖維、PTFE、PC等，或者由金屬長絲或被塑料包覆 的金屬長絲形成。
5.根據權利要求1至4中至少一項所述的壓力機，其特征在于， 所述柔性隔膜(11)至少在其面對工件(1)的一側上涂覆有PTFE。
6.根據權利要求1至5中至少一項所述的壓力機，其特征在于，所述柔性隔膜(11)的材料厚度小于約1mm，優(yōu)選處于約0. 25mm至約0. 5mm之間。
7.根據權利要求1至6中至少一項所述的壓力機，其特征在于，所述柔性隔膜(11)的材料的斷裂伸長率小于60%、優(yōu)選小于50%、更優(yōu)選小于15%。
8.根據權利要求1至7中至少一項所述的壓力機，其特征在于，所述柔性隔膜(11)被以如此松弛下垂的方式固定在所述壓力機中，使得所述柔性隔 膜(11)在所述壓力機閉合并且所述產品室(16)與所述壓力室(17)內的壓力平衡的情況 下至少部分地放置在所述工件(1)上。
9.根據權利要求8所述的壓力機，其特征在于，所述柔性隔膜(11)被固定在一兩件式隔膜框架(10)的上半部與下半部之間，其中所 述隔膜框架(10)被安裝在所述上壓力機半部(3)上。
10.一種柔性隔膜，應用在根據權利要求1至9中至少一項所述的壓力機中，其特征在于，所述柔性隔膜是一種織物或薄膜，所述織物或薄膜具有氣密、可彎、完全平面地拉伸穩(wěn) 定、進而幾乎無彈性的特性；所述柔性隔膜被涂覆以低摩擦材料和/或由低摩擦材料制成。
11.根據權利要求10所述的柔性隔膜，其特征在 于，所述柔性隔膜的材料的斷裂伸長率小于60%、優(yōu)選小于50%、更優(yōu)選小于15%。
12.根據權利要求10或11所述的柔性隔膜，其特征在于， 所述柔性隔膜是具有氣密覆層的帶狀織物。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在壓力作用和熱作用下層壓基本為板形的工件的壓力機，包括下壓力機半部(2)和上壓力機半部(3)，它們借助密封部(12、13)在閉合狀態(tài)下形成真空腔(14)；柔性隔膜(11)，其將真空腔(14)劃分成用于接納工件(1)的、能被抽真空的產品室(16)和能被抽真空和/或被加載壓力的壓力室(17)。隔膜(11)因壓差將工件(1)直接或間接壓在真空腔(14)下側(2)上，該壓差通過對產品室(16)抽真空和/或對壓力室(17)加載壓力而產生。柔性隔膜是一種織物或薄膜，其具有氣密、可彎、完全平面地拉伸穩(wěn)定、進而幾乎無彈性的特性。柔性隔膜還被涂覆以低摩擦材料和/或由低摩擦材料制成。
文檔編號B32B27/08GK101885258SQ201010176
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權日2009年5月12日
發(fā)明者N·達姆 申請人:羅伯特別克勒有限公司