Projekt 23513/01

Technologieentwicklung für einen Inline-Vakuum-Klebeprozess mit Gasbefüllung zur umweltgerechten Produktion von Plasmabildschirmen und Gasentladungslampen

Projektträger

ELINO Industrie-Ofenbau Carl Hanf GmbH + Co. KG
Zum Mühlengraben 16 - 18
52355 Düren
Telefon: 02421/6902-125

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projekts war die Entwicklung von neuen Technologien als Grundlage für einen neuartigen Vakuum-Durchlaufofen für die Produktion von Plasmabildschirmen und Leuchtkörpern. Dieser Inline-Vakuum-Klebeprozess (InVaK-Prozess) stellt eine Integration der zwei bisher getrennten Verfahrensschritte Kleben und Evakuieren im Kammerofen dar. Hierdurch kann der Energieverbrauch bei der Herstellung von Plasmabildschirmen gegenüber dem Prozess im Kammerofen um fast 90% reduziert werden. Gleichzeitig wird durch den Wegfall manueller Produktionsschritte der Material- und Zeiteinsatz deutlich verringert.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitspaket 1: Technologieentwicklung zum Vakuumofen. Ziel des Arbeitspaketes war die Entwicklung eines Prozesses, der es ermöglicht, in Form eines Durchlaufofens das Verkleben und Evakuieren zu integrieren. Hierbei handelt es sich um eine vollständige Neuentwicklung, bei der nicht auf am Markt verfügbare Technologien zurückgegriffen werden konnte. Im InVaK-Prozess wird zunächst evakuiert und dann verklebt. Bei dem Verklebevorgang entstehen Ausgasungen der Fritte, die die Bildschirmqualität beeinflussen und nach dem Klebevorgang nicht mehr aus dem Bildschirm entfernt werden können. Zur Lösung dieses Problems müssen Ausgasungen der Fritte daher möglichst vermieden und Auswirkungen verbleibender Reste im Bildschirm genau untersucht werden. Außerdem werden Einflüsse von Evakuiergeschwindigkeit, Endvakuum, Leckrate sowie Vakuumtemperatur vor und während des Klebevorgangs auf die Bildschirmparameter untersucht.
Arbeitspaket 2: Technologieentwicklung zur Gasfüllstation. Im neuen InVaK-Prozess verlassen die Bildschirme den Ofen komplett verklebt, evakuiert und abgedichtet. Zum Gasfüllen bei Raumtemperatur wurde ein raumsparender Adapterflansch entwickelt, mit dem der Bildschirm lediglich noch über einen Glasrohrstummel wieder geöffnet, mit Gas befüllt und nachfolgend wieder verschlossen wird. Durch Analysen bezüglich Restsauerstoff, residualer Kohlenwasserstoff-Verbindungen und Endvakuum wird sichergestellt, dass der InVaK-Prozess die gestellten Geräteanforderungen erfüllt bzw. übertrifft.


Ergebnisse und Diskussion

Die Verfahrensschritte Evakuieren, Verkleben und Gasfüllen wurden im Projekt erfolgreich dargestellt. Aus einer Matrix bestehend aus einer Serie von Glasfritten unterschiedlicher Hersteller, deren spezifischer Vorbehandlung sowie Verfahrensparameter (insbesondere Temperaturführungen), Vakuum- und Spülzyklen im Klebeprozess wurden geeignete Materialien und Prozesseinstellungen ermittelt. Im Rahmen des Projekts wurde dazu an Versuchsaufbauten die Verfahrensweise getestet.
Die Eignung der so hergestellten Plasmabildschirme mit Diagonale 7,5 Zoll wurde durch Messung der Bildschirmparameter verifiziert. Damit sind nun die technischen Voraussetzungen bekannt, die zum Upscaling auf eine Pilotanlage im Durchlaufbetrieb notwendig sind.

Im Projektrahmen wurde die ursprüngliche Zielstellung durch die Darstellung der sog. Tipless-Panels erweitert. Dabei handelt es sich um eine Technik zur Vermeidung des sonst üblichen Pumpstängels, welcher auf der Rückseite des Bildschirms um mehrere Zentimeter senkrecht absteht. Dieser Pump-stängel ist heute eine Schwachstelle bei der manuellen Handhabung der Bildschirme und erfordert ein um ein Vielfaches erhöhtes Transportvolumen als für die flachen Bildschirme eigentlich notwendig wäre. Die Transportkosten und der Transport-Energiebedarf können bei Tipless-Panels drastisch gesenkt werden. Der Transportenaufwand ist signifikant, da zurzeit die Panel-Herstellung in Hochlohnländern erfolgt und die Gerätemontage in Niedriglohnländern, wodurch lange Transportwege für die Panels erfor-derlich sind.

Das InVaK-Verfahren ist durch die im Rahmen dieses Projekts durchgeführten Untersuchungen soweit definiert, dass nun das Upscaling auf eine Pilotanlage erfolgt. Die Errichtung der Pilotanlage ist bereits projektiert. Der entsprechende Ofen für den InVaK-Prozess wird zunächst flexibel nutzbar sein für Plas-mabildschirme im Bereich 40 bis 100 Zoll Bildschirmdiagonale.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Da es sich bei dem durchgeführten Projekt um eine reine Verfahrensentwicklung handelt, welche die Grundlage für die nun geplante Pilotanlage darstellt, ist eine Veröffentlichung der Ergebnisse bisher nicht erfolgt. Veröffentlichungen und Präsentationen der Ergebnisse werden im Rahmen des Betriebs der Pilotanlage erfolgen.


Fazit

Das Projekt InVaK-Prozess hat zu wichtigen Erkenntnissen und Verfahrensentwicklungen geführt, welche nun die Grundlage zum Scale-up des Inline-Vakuum-Klebeprozesses auf eine Pilotanlage bilden. Von der Pilotanlage wird aufgrund der bisher erzielten Ergebnisse erwartet, dass die oben dargestellten Ziele zur Material- und Energieeinsparung bei der Herstellung und beim Transport von Plasmabildschirmen erreicht werden können.