Cam Laminasyon Fırını (Tripleks, Polipleks Cam)

Levha mimari cam, inşaat malzemesi olarak yıllardır uygulama alanı bulmaktadır. Bu süre zarfında üreticiler, üretim ve işleme teknolojisinde önemli ilerleme kaydetmiş, neredeyse tüm özelliklerini ve niteliklerini ortaya çıkarmıştır. Nano teknolojiden faydalanarak camın geliştirilmesi, mimar ve tasarımcılar için yeni ufuklar açıp, camın performans ve estetik niteliklerini artırmıştır.
Çok katmanlı güvenlik camı (laminasyon cam), camın tüm yapı ve özelliklerinde yapısal bir malzeme olarak en önemli gelişmelerden biri olduğunu belirtmek isteriz. Bu tür camların tüm operasyonel ve teknolojik özellikleri, “sandviç” ilkesi, yani bir ara polimer tabakası ile kompozitin içinde heterojen bir yapı oluşturmasına dayanarak, endüstride çok önemli yenilikler ve avantajlar getirmiştir.
Cam bir yapı malzemesi olarak günümüz yapı malzemelerinden sac, beton gibi temel inşaat malzemelerin yanında yer almaktadır.
Ne yazık ki, katmanlı(tripleks) cam üretimi teknolojisinde, yeni makine ve üretim teknolojileri araştırması yeterince yapılmamaktadır. Bu bağlamda tripleks cam sektöründe üretim eski yöntemlerle yapılmaktadır. Araştırmacıların dikkati dışında kalan lamine cam (tripleks) oluşturmak için teknoloji ve ekipman iyileştirilmesinde zorluklar vardır.
İlk olarak; camın oluşum mekanizması, katmanlı cam yapma teknolojisini ve mevcut mukavemet özelliklerini incelemek gerekir. Sonrasında ise yeni çıkan, eskilerine göre daha dayanıklı polimer malzemelerin bu sandviç panel içine nasıl entegre edileceği araştırılmalıdır.
Kırılgan cam ve plastik malzeme (örneğin; Polikarbonat cam, sandviç cam, akrilik cam blok, ve diğerleri) kombinasyonu lamine camın özelliğini optimize eder. Hiç şüphe yok ki, bu alanlardaki araştırmaların geliştirilmesi ile var olan ürünlerin daha da iyileştirilmesi ve lamine camların endüstriyel üretimi için cihaz tasarımında ve inşasında yeni yaklaşımların geliştirilmesi teşvik edilecektir.
Böylece, lamine cam, katmanlı cam, tripleks cam bilimsel ve teknik yorumlama farklılıkları almadan, geleneksel tanımına odaklanacak:
Laminasyon;  camı, sıvı veya film polimer malzemelerin yardımıyla, düz veya kavisli camın tüm yüzeyi üzerine yapıştırılmış kararlı bir birleşim yöntemidir.
Şu anda, lamine cam üretimi için dünyada iki teknoloji kullanılmaktadır. Birincisi, yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda polimer film kullanılarak cam birbirine yapıştırılır, ikinci olarak bir ara katman kullanımına dayalı, sıvı(plastikleştirilmiş reçine) dökme teknolojisi kullanılarak cam tabakaları birbirine yapıştırılır.
Sıvı dökme teknolojisi, cam üretiminde teknolojik ve operasyonel sınırlamalar nedeni ile güvenlik camlarının genel segmentinde çok fazla yer kaplamaz.
Cam film teknolojisi autoclave ve non-autoclave olmak üzere iki gruba ayrılmıştır. Her iki proses de aynı fiziksel ilkelere dayanmaktadır. Farkları ise teknik işlemlerin ana hatları ve sırası ile alakalıdır.
Levha katmanlı cam üreticileri ekonomik sebeplerden dolayı daha çok non- autoclave teknolojisini tercih etmektedir. Ayrıca yeni filmlerin ortaya çıkması non-autoclave tripleks teknolojinin mimari amaçlarla kullanımını artırmaktadır. Özelliklede tamperli ve bükülmüş camlarda.
Ne yazık ki, her iki teknolojinin dezavantajı üretimden % 10-15 kadar hata oranı vermesi. Bu tür ürünlerin hata oranının yüksek olmasının başlıca nedeni; cam tabakaları arasında yapışma kalitesinin düşük olmasından dolayı kabarcıklar meydana gelmesindendir.
Bu nedenle, lamine cam üretiminde en önemli iyileştirme faaliyeti, polimerik malzemelerin ve camın tüm temas yüzeyi boyunca tutarlılık ve mukavemet artışının sağlanmasıdır. Bu faaliyet kısaca; hem ekipmanın tasarımında hem de güvenli lamine cam için, üretim proseslerinin optimizasyonu tanımlanması olarak adlandırılabilir.
Yapışkanlık, çok tabakalı cam bileşimini oluşturan polimer malzemelerin kimyasal niteliğine bağlıdır. Buna ek olarak “yapışkan teması oluşumu” açısından, montaj/paket, ön tahliye istiflemesi, yıkama ve kurutma, vakumlama v.b işlemler çok önemlidir. Ancak pratik çalışmaların gösterdiği gibi hataların ana nedeni termo işlemlerden kaynaklanmaktadır. Bunun nedeni, camın ısınımsal fiziksel nitelikleridir, dolayısı ile katmanlı cama ısı verildiğinde camın her tarafında aynı ısı değerleri oluşmuyor, ör; basit kombinasyonlarda cam-polimer-cam kompozisyonunda, homojen ısı dağıtımı daha kolay olurken, polipleks gibi katmanlı camlarda homojen ısı dağılımını sağlamak çok daha zor olmaktadır.
Son 10-15 yıl içerisindeki teorik ve uygulamalı monografi, makale ve anket çalışmalarında camın homojen ısıtılamaması konusuna değinilmiştir. Bu çalışmalarda daha çok levha camın sertleştirilmesine, güçlendirilmesine, esnekliğine, ısıl işlemlerin optimizasyonuna dikkat çekilmiştir.
Genel olarak, çok katlı bir bileşimin (özellikle daha büyük boyutlarda) ısıtılması için gerekli donanım/makine üretimi ve uygun rejim seçilebilmesi, camın fiziksel özelliklerinden dolayı çok zor olmaktadır. Belirtilmelidir ki günümüzde eski yöntemler, yaşanan problemlerden dolayı yerlerini kaybetmekte. Kızılötesi ısıtma teknolojileri cam laminasyon sektöründe daha fazla yer almaya başlamıştır.
IR ışınına maruz kalan nesne yüzeyinin seçilen alanlarında, ısı akış yoğunluğunda belirgin bir artış olmakta, bundan dolayı da ısı giriş oranının kontrol edilmesi gerekir. Malzemeye derin nüfuz etmesi konularında IR ışının kullanımı, ısıl işlemin birçok teknolojik sürecini iyileştirir. Mevcuttaki konveksiyonel sistemlerin IR fırınları ile değiştirilmesi için çalışmalar yapıldı ancak bu konuda da en büyük engel daha önce cam laminasyonu konusunda teorik tezlerin ve araştırmaların yetersizliği gelişmeleri güçleştirmektedir.

Bilimsel ve Teknik Problemleri Çözmek İçin Objektif Ön Koşullar Vardır:

Çok katmanlı mimari camın üretim verimliliğini artırmak için, bir dizi önlem ve yöntem geliştirmek gerekiyor, bu yöntemlerde camın arasındaki polimer tabakasının tüm yüzeyi boyunca eşit miktarda ısınmasını ile homojen ısı dağılım rejimi yakalayarak tabakaların daha iyi yapışmasını hata oranlarının düşürülmesini ve kaliteli ürün çıkmasını sağlamak.

CAM LAMİNASYONU İŞLEMİ İÇİN ARAŞTIRILMASI GEREKEN HUSUSLAR:

  • Cam-polimer arasında yapışkan bir temasın oluşma koşulları altında (100 ° C’nin üzerindeki sıcaklıklarda) cam-polimer ara yüzündeki etkileşimlerin fiziksel özelliklerini anlamak;
  • Isıl işlemlerde camın termo özellikleri 0,8-2.0 μm spektral aralıktaki ışınıma maruz kalan camın ısıl-fiziksel nitelikleri ile camın kendi içerisindeki ısı dağıtımının tabiatını anlamak;
  • Katmanlı camın bütün tabakalarının homojen ısınım kazanmasını izlemek ve kontrol etmek için bir teknik geliştirmek. Sadece üst ve alt tabaka için değil orta tabakalar içinde ısının homojen bir şekilde iletilmesi, enerji akış yoğunluğunun sağlanması gereklidir.
  • Lamine camın bütün katmanları ile hızlı ve düzgün bir şekilde ısıtılmasını sağlamak için zaman ve enerji tüketiminin önemli ölçüde azaltılması ile yüksek işlem verimliliğini sağlamak için teknolojik ve tasarım çözümleri bulmak gereklidir;
  • Lamine camın ısınmasındaki en uygun ısı kontrol yasasını sentezleyin;
  • Rejim parametrelerinin stabilize edilmesi ve laminasyonun dinamik modalarının kontrol edilmesi için araçlar geliştirilmesi.

Isı mühendisliği işlemlerini lamine cam üretiminde optimize etme süreci, daha önce de düşünülmüştü. Üretimdeki çözümleri, ısıl işlem sürecinin özelliklerini geliştirmeye yönelik birtakım pratik öneriler geliştirmemizi sağladı.

Bununla birlikte, şu ana kadar, tek bir rejim kriterine sahip bütüncül bir metodoloji geliştirilmemiştir. Yerli ve yabancı laminasyon fırınlarında pratik çalışmalarının sonuçlarının genelleştirilmesi, makine tesisatlarını bir cam eşyadan diğerine geçirirken veya ara polimer filmin türünü değiştirirken çalışma rejimlerinin ayarlanması gerekmektedir. Lamine tesis operatörleri rejim seçimi için ya film üreticilerinin önerdiği teknolojik rejimler, ya da kendi tecrübeleri doğrultusunda seçim yapmaktadır. Çünkü üreticilerin talimatları yüzeysel kalmakta bundan dolaylıda operatörler kendi rejimlerini oluşturmakta. Dolayısı ile hata oranları yükselmekte, buna ek olarak pratik deneyim ile seçilen ısıl işlem modları genellikle en etkin mod olmamaktadır.

Sonuç olarak tüm bu faktörler ürünlerin maliyet ve kalite gereksinimlerini olumsuz etkilemektedir. Ekipman üreticileri tüm bunlara karşılık detaylı ve açıklayıcı fiziksel özellikleri içeren kullanma talimatı hazırlamalıdır. Ör; Toz boyaları düşünebiliriz. Laminasyon için filmler gibi iki ana gruba ayrılır termoset ve termoreaktif.

Boya teknolojisinde prosesler açık ve nettir: Bir kaplama oluşturmak için belirli bir dereceye çıktıktan sonra ürünün talimatta belirtildiği süre boyunca bekletilmesi söylenir.

Termoplastik boyalar için belirli bir dereceye çıktıktan sonra bekleme zamanı yoktur. Laminasyon yaparken, cam-polimer-cam-filmden oluşan kompleks bir kombinasyonunda(sıkıştırmak için kural olarak, en az 4 mm kalınlığında bir silikon membran);  basitleştirilmiş bir biçimde, laminasyon işlemi yapıştırma prosedürüne indirgenir, yapışkan filmi ısıtarak,  basınçla yapıştırılır.

Temel tasarım konsepti yanı sıra, laminasyon teknolojisinde IR enerjisinin rasyonel modlarının seçimi ve gerekçelendirilmesi, düşük ataletli lineer, kuvars, kızılötesi kaynakları kullanarak özel olarak geliştirilmiş bir IR tipi endüstriyel ünite üzerinde çalışılmıştır.

Fırının genel görünümü

Portatif çalışması (varsayımlar çerçevesinde) analitik olarak, tasarımların, geometrik boyutların ve yansıtıcı ekranların konfigürasyonu dikkate alınarak, IR yayıcılarını, radyant ısı alışverişi sorununu çözmesi için tüm tesisin düzeni ile ilişkilendirmeye çalıştık.

ARAŞTIRMA SONUÇLARININ ANALİZİ

  • Isıtılan nesnesinin sıcaklığının homojen olması; ısıtma kaynağının konumu(malzemeye göre), ısıtma kaynağının dağılımı ve ısıtma kaynağı ile nesnenin yüzeyi arasındaki mesafeye bağlıdır.
  • Isıtma kaynağı ile cismin yüzeyi arasındaki mesafe, kaynaklar arasındaki basamak oranı ile belirlenir.
  • Üst ve alt ısıtma bölümlerini kullanırken IR kaynaklarını ısıl bloklar halinde birleştirmek ve karşılıklı çapraz ışınım yayılımı sağlanmalıdır.

İkincil derecede aşılması gereken sorun; Kızılötesi ışınımın ısı dağılımı, lamine camın kalınlığı boyunca sıcaklık gradyanı ile verilen sınır koşulları ve kısıtlamaları(polimer malzemenin üretici tarafından verilen sıcaklık değerleri)  ile katmanlı camın ısıtma hızında optimizasyonu yakalamak. Cam tabakanın hızlı ısıtılması (mevcut olan lamine fırınlarda polimerin sıcaklık değerlerini aştığında polimerin kaynamasına sebep olmakta ve polimerin yapısını bozmaktadır) ara tabakada polimerin yapısını bozmakta. Cam tabakanın yavaş ısıltılması ise polimerle cam tabaka arasında sıcaklık farklarını düşürüyor ancak fırınlama zamanını uzattığı için kapasite kayıplarına yol açmaktadır. Polimerin tam olarak ısınmaması üretimde hata oranlarını yükseltir. Kompozit yapının dinamik ısıtma modlarını optimize ederken aşağıdaki çelişkiler ortaya çıkar.

  • Polimerin önerilen işleme sıcaklığı aynı olmalıdır,

Sıcaklık gradyanı belirli bir değere sahip olmalıdır.
Sonuç olarak sandviç camda, kızılötesi ısıtmasının dinamik modunu kontrol etme işlemini şu şekilde sıralayabiliriz:

  • Doğru enerji akış yoğunluğunun seçimi,
  • Doğru sıcaklık değerlerinin seçimi(Işınım kaynağından gelen güce orantılı),
  • Doğru fırınlama zamanı seçimi,
  • Işınım kaynaklarının optimal dağılımı ve kaynakla malzeme arasındaki mesafenin doğru seçimi,

 Seçimleri yapıldıktan sonra sandviç cam-polimer tabakanın optimal fırınlama işlemini gerçekleştireceğiz.

Problemi çözmenin bir yolu, katmanlı kompozit cam ve polimerik malzemelere uygun salınım rejimi(lambaların otomosyon kontrolü, lambalar belli bir süre ışık verdikten sonra kapatılıp ışınımdan kaynaklanan ısı malzemenin içerisinde dağılmaya başlar, lamba tekrar açılır ve enerjiyi dağa derin tabakalara kadar ulaştırır.) kullanarak IR ısıtma.

Cam sandviçin sıcaklığının ölçülmesi ve ayarlanması ihtiyacı ile bağlantılı olarak, salınım rejimli kızıl ötesi ısıtmayı kontrol etmek için bilgi ölçüm sistemi geliştirildi ve böylece malzemenin maksimum ve minimum sıcaklığının korunması sağlandı.

Çalışmalarımızın sonucunda elde edilen sonuçların modellemesini yaparak kızılötesi ışınım kullanımı ile ürünün bölge bölge sıcaklık kontrolünü sağlayabilen bir sistem geliştirdik.

CAM LAMİNASYONU ULS-4,1 / 2,5 IR

(fotoğraflara ve özelliklere bakın)

AMAÇ:

  • Vakumlu laminasyon yöntemi kullanarak filmli Tripleks  üretimi;
  • Cam, MDF, Metal dekorasyonu;
  • Tripleks-cam blok üretimi;
  • Dekoratif tripleks üretimi.

ISITMA YÖNTEMİ

  • IR ışınımı.

“Cam-Film-Cam” programlanabilir kızılötesi ısıtması ilkesine göre çalışır.

TEMEL ÖZELLİKLER:

  • Ürünün tamamını ısıtmak için bilgisayarlı akıllı sıcaklık kontrol sistemi;
  • Entegre vakum masası tesviye sistemi – çalışma sırasında bozulmaların oluşmasını önler;
  • Operatör tarafından sağlanan limitler dahilinde vakum sisteminde vakumun muhafaza edilmesi için otomatik sistem;
  • Isıtma bölmesindeki sıcaklığa bağlı olarak ısıtıcıların gücünün otomatik olarak sürekli ayarlanması (PID kontrol cihazı);
  • Bağımsız üst ve alt ısıtma bölümleri;
  • Vakum sisteminin dijital göstergeli elektronik kontrolü;
  • Kullanılmış vakum pompası tipi: Döner plakalı, yağ yalıtımlı;
  • Vakum sisteminin kapasitesi, m3 / h – 63;
  • Kullanılan membranlar: ısıya dayanıklı silikon (iki tuval 4 mm kalınlığında);
  • Kullanılan teknolojik döngü yöntemi; Sürekli;
  • Çeşitli algoritmalar için çalışma modları, laminasyon ve dekorasyon süreçleri göz önüne alınarak:
    1. Otomatik;
    2. Yarı otomatik;
    3. Manuel;
  • Tablanın toplam boyutları, mm – 4300 × 2500;
  • Çalışma masalarının sayısı – 2;
  • Tip ısıtma elemanları – Yaygılı yansıtıcılı KGT tipi IR kaynakları;
  • Maksimum ısıtma sıcaklığı: 200 ° C’ye kadar;
  • Çalışma sıcaklığı ve ayarlanan sıcaklığın korunması aşamasında ürünün yüzeyi üzerindeki sıcaklığın korunması: (±) 2-3 ° C;
  • Laminasyonda basınç, kg / m² – 9700’e kadar;
  • Mamullerin soğutulması: Zorlayıcı hava;
  • İyonomerik Yapışma, Polimerik Malzemelerini Kullanma İmkanı – SENTRY GLASS;
  • Güç tüketimi: 60 kW;
  • Tek seferde maksimum yükleme kapasitesi, m² – 10,25;
  • Ağırlık, kg – 2000;
  • Kontrol edilen parametreler:
    1. Nadirlik derecesi;
    2. İki eksende sıcaklık gradyanı;
    3. Her operasyonun zamanı;
    4. Mutlak sıcaklık.
  • Kullanılan film türü:
    1. EVA; PTU; SENTRY GLASS;
    2. TERMOPLASTİK TOZ BOYA.
  • Muamele edilmiş camın maksimum kalınlığı, mm – 30;
  • Kontrol edilen ısıtma bölgeleri sayısı – 12;
  • Vakum sayısı – 2;
  • Laminasyon sıcaklığı: 100-150 ° C;
  • Üst bölgenin IR kaynakları ayrı ayrı kontrol edilebilir;
  • IR yayıcıların üst ve alt bölümleri, salınım rejimi sistemleri ile donatılmıştır;
  • Tesisatın iç yüzeyleri, yaygın bir yansıma sağlayan özel bir malzeme ile kaplanmıştır;
  • Laminasyon için kullanılan cam çeşitleri:
    1. Renksiz float cam;
    2. Kütleli renkli;
    3. Temperli;
    4. Emaylı cam
  • Tam yükte kurulum performansı:
    *4×4 paketler için ortalama döngü performansı 30 dakikadır.

Laminasyon makinesi  Model ULS-4,1 / 2,5 IR’de yapılan çalışmalarda camın farklı film türleri ile laminasyon kalitesinde ve enerji tüketiminde iyi sonuçlar alındı.

Özetlemek gerekirse, katmanlı cam üretiminde kızılötesi (IR_kısa dalga 0,78-2 micron),  salınım rejimli ısıtma ilk kez bu sektörde bizim tarafımızdan kullanılmış ve verimli sonuçlar elde edilmiştir.

Kızılötesi Fırınlarda  Lamine Cam Üretiminde Kaliteyi Arttırmak İçin Aşağıdaki Sorulara Cevap Bulmak Gerekir

  • Cam-polimer arasındaki kullanılan filmlerin yapışma özelliklerinin standartlaştırılması gerekiyor.
  • Matematik modellemesinin geliştirilmesi ve IR tesisatının kurulumunun mühendislik hesaplama metodolojisi;
  • Malzeme ve basıncın IR ısıtma kinetiği üzerindeki etkisi ve optik özelliklerinin incelenmesi.
  • Laminasyon öncesi ön hazırlama işlemlerinin cam ve polimer yüzeyi üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi;
  • Isıl işlem sürecinde kullanılan cam çeşitlerine uygulanacak IR ısı transferinin, bu cam yüzeylerine ve kaplamalarına etkisinin incelenmesi.

Bu yöndeki çalışmaların sürdürülmesi, daha doğru pratik tavsiyelerde bulunmamıza, böylelikle hatalı ürün yüzdesinin azaltılmasına ve üretilen lamine cam kalitesinin artırılmasına yönelik ciddi ilerleme sağlayacaktır.