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Jul 22, 2023

オートクレーブ滅菌

Data: 14 ottobre 2022 Scritto da Luc Moeyersons Nel campo dei laminati architettonici

日付: 2022 年 10 月 14 日

リュック・モーイヤーソンズ

建築ラミネート業界では、ラミネーターはすぐに処理の歩留まりと速度を向上させる方法を模索し始めました。

オートクレーブ処理はバッチプロセスであるため、連続ラミネートプロセス内で、オートクレーブのサイクルと料金はかなり長い間分析され、変更され、さまざまな段階の成功が収められてきました。

私の知る限り、最良の方法は、業界で「ブロックオートクレーブ滅菌」として知られている方法です。

これは、それぞれの単一の積層体がスペーサーによって分離されているのではなく、オートクレーブの負荷を高めるために積層体のブロックが形成されていることを意味します。

負荷の増加はオートクレーブのサイクルに影響を与えるため、この文書から得られるように、オートクレーブの負荷とサイクルのテストを実行することをお勧めします。 その段階から、さらに微調整を試みることができます。

組み立て/積層ステップ中に、積層品は脱気されます。 言い換えれば、空気は（粗い）PVB とガラスの界面の間から絞られるか吸い込まれます。

この「脱気ステップ」の後、積層体は加熱および加圧され、周囲の空気が「積層体」に再び侵入するのを防ぐエッジシールが達成される。

オートクレーブ内では、一定時間の間、温度と圧力が加えられます。

温度：

- PVB が確実に流れ、ガラスに完全に浸透します (最終的なポリマー応力を除去します)。

- 表面の荒れを解消します。

- 最終的な密着性と最終的な接着力を設定します。

プレッシャー：

- メガネを（平行）位置に保ちます。

- 溶解した揮発性物質 (空気、水など) の溶解度を高め、気泡を形成することなく高温に到達できるようにします。

時間：

- 以前の両方のパラメーター (特に温度) が完全かつ均等に適用されるようにします。

単層オートクレーブ負荷:

単一のラミネートオートクレーブ負荷 (建築および自動車) で、アプリケーションの空間が観察されます。 各ラミネート間の間隔は 2 cm です。

これは、積層体間の優れた空気の流れ (オートクレーブの設計に応じて水平または軸方向) を可能にし、積層体が互いに接触するのを避けるために行われます。

ラミネートが互いに接触すると、空気の流れが妨げられ、ガラスが破損する可能性があります。

ラミネートの振動も避ける必要があります。これは、エッジ欠陥（振動によるエネルギー負荷により溶液から出てくるエッジの泡）を引き起こす可能性があるためです。

この低い負荷/容量関係 (ガラス対空気比: 2 ～ 8 %) により、優れた熱交換が実現されますが、明らかにオートクレーブ内のエネルギー伝達は理想的ではありません。 加熱と冷却のサイクルには、温度保持ステップよりも時間がかかります。

オートクレーブ負荷をブロック:

ブロックラミネートオートクレーブロードでは、アプリの空間を観察する必要があります。 各ラミネートブロック間の間隔は 2 cm です。

ブロックの厚さは、必要なオートクレーブのサイクル長、オートクレーブの加熱および冷却能力などによって異なります。

後でラミネートを確実に取り外せるように、ラミネートブロック内で粉末を使用する必要があります（空気がラミネートの間に浸透し、オートクレーブ処理後にブロックから 1 つのラミネートを取り外すことができます）。

このブロックのオートクレーブ処理により、より高い負荷/容量関係 (ガラス対空気比: 12 ～ 35 %) が生成されますが、その結果、積層ブロックの周囲および内部の熱伝達が低下するリスクがあります。

これにより、気温の変化に伴うガラスの遅延 (その結果として最高温度と時間が低下) が発生したり、ガラス板内の温度変化による熱破損が発生したりする可能性があります。

長所と短所：

単一ラミネートの積み重ね:

+オートクレーブ内のガラス質量が少ないため、オートクレーブサイクルを短縮できます。

+非常に優れた温度均一性を実現します。

+その結果、熱による破損のリスクが軽減されます。

-オートクレーブの装填密度を低くします。

-圧力スポットにより、表面欠陥や光学歪みスポットが発生する可能性があります。

ブロックスタッキング:

+より高い積載能力

+加熱/冷却ステップが少ないため、エネルギー (単位面積あたり) が削減されます。

-熱破壊のリスクが高い

-オートクレーブサイクルが長くなります。

– 温度: 125 ～ 145°C

– 圧力: 8 ～ 15 気圧 (バール)

– 時間: 30分 12時間まで。

l 浸す時間: 最低 20 分

l 一般に、ガラスまたはガラスブロックの厚さと熱破壊のリスクのため、自動車サイクルよりも建築用途で長いサイクルが使用されます。

迅速かつ安全に積み重ねることができるように、サポート バーは完全な垂直から 2 ～ 7 度である必要があります。

これにより、積層ブロックの重量による（支持点への）圧力をほとんど受けずに保管することもできます。

角度が 2 度未満の場合、ラミネートがわずかな動きや力で落下する危険性が高くなります。

これらのサポート バーがすべて同じ「3 次元プレート」内にあることを確認する必要があります。 ガラスはあらゆる変形に適応し、冷えるときにガラスが「硬くなる」と、PVB がガラスを所定の位置に保ちます。 (このような 100% 平らな状態からの変形は、完全に平らな支持体でサポートされ、再度オートクレーブ処理することで回復できます)。

「柔らかい」サポートを提供するには、加硫ゴムを金属シートに適用します (ショア硬度 60 ～ 80 ショア A)。

これにより、良好な（熱）安定性が確保されます。

このようなストリップは、底部サポートにも推奨されます。

1.5 メートルのラミネート (サポート) の長さごとに少なくとも 1 つのサポート バー (底部サポートと背面サポート) を設けることをお勧めします。これにより、平らなプレートを維持できるとともに、底部サポートでの局所的な圧力が軽減されます。

サポートエッジでの局所的な圧力が高いと、サポートポイントの周囲に剥離の「ハロー」が発生する可能性があります。 これは、エッジシールがあまり良くない場合により顕著になる可能性があります。

金属シートに対するこのような加硫ゴムストリップの供給者は、Ｓｔａｋｅｈｉｌｌ（英国）および「Ｐｒｏｄｕｃｔｏｓ Ｓａｌｉｎａｓ」（スペイン）である。

木製の棒は短期間は使用できます。 しかし、木材はオートクレーブ条件下で炭化し、純粋な炭素はオートクレーブ条件下で自然発火します。

木材が濃い茶色から黒に変色したら、交換することをお勧めします。

木製のサポートを選択する場合は、珍しい硬材タイプの (一時的な) 使用をお勧めします。

この厚さはオートクレーブの熱交換能力によって決まります。

業界では最大 60 mm が実用的であると考えられています。

良好な接着力 (信頼水準 95 % 以内) および光学品質 (PVB 応力の完全な除去) を保証する最低温度/時間は、110 ℃、20 分間です。

理想的な (保持) 温度は 135 °C です。

各スポットのすべてのラミネートがこの絶対最小値になるように、オートクレーブ サイクルを採用する必要があります。

製造されたラミネートのサイクルと最終品質を評価することをお勧めします。

いくつかの評価/測定から導き出された経験則は次のとおりです。

ラミネートブロックの厚さcmごとに、1時間のオートクレーブサイクルが必要です

冷却ステップとして 30 分を 1 回:

また、圧力解放 (オートクレーブの空気温度が 40 ℃ 未満の場合) を長時間 (5 分以上) かけて行うことをお勧めします。

空気出口での急激な圧力低下により、大きな温度差が生じ、その結果、空気出口の下で熱ガラスが破損する可能性があります。

g. ブロック内のエージェントを分離します。

間に分離剤を入れずにラミネートを隣り合わせに積み重ねると、2 つのラミネートの間にある小さな空気の膜が、ラミネートの重量とオートクレーブ処理中の圧縮空気の圧力によって絞り出されます。 。

このため、スタックから 1 つのラミネートを取り除こうとすると、次のラミネートも同様に持ち上げられ、重力がこの「毛管力」を超えた場合にのみ滑り落ちる可能性があります。

ラミネートがほんの数センチ持ち上げられた場合でも、落下すると破損します (安全上のリスクは言うまでもありません)。

この現象を避けるために、人々は「分離剤」を使用します。

これらは、静電的または機械的塗布によってラミネートの片面に塗布される粉末です。

使用されている粉末は、「ココナッツ パウダー」、Colacryl P2608 (Bonar Polymers Ltd. の架橋ポリスチレン)、Separol (Chemetal) などです。

ガラスライトの保管には、ルーサイトアクリルパウダーを使用できます。 この粉末は約 125 ℃ で柔らかくなり、ガラス片に付着し始めます。 結果として、ルーサイト アクリル パウダーは、このオートクレーブ用途には好ましい製品ではありません。

前述したように、ラミネートまたはラミネートブロック間に 2 cm の「エアギャップ」があると、良好な熱交換が可能になります (間に圧縮空気が流れる可能性が十分にあります)。

ただし、前のスタックの上に垂直に吊り下げるスペーサーを設計する必要がある場合は、最終的にほぼ同じ厚さ (2 cm) になる複合材料を作成する必要があります。

このようなスペーサーは、同じ厚さの小さなブロック（テフロンまたはザイテル ST）が取り付けられた中央の金属バー（厚さ 6 ～ 8 mm）から存在する可能性があります。

厚さ 6 ～ 8 mm の金属バー (幅 20 ～ 30 mm)、ラミネートの幅に近い長さ。

これらの小さなブロックは、空気の通り道ができるように中央の金属棒の両側に配置する必要があります。 実際のブロックの 3 倍大きく (高く)、金属バーの反対側のブロックは反対側のエア ギャップの中央にある必要があります。

6 mm は、これらの小さなスペーサー ブロックの最小厚さです。

そうしないと、圧縮空気流量が減少しすぎて、熱交換に悪影響を及ぼします。

これらのスペーサーは、前のラミネートスタックに掛ける必要があります。

少なくとも 2 つのスペーサーが必要で、アプリに掛ける必要があります。 端の垂直端からラミネートの合計長さの 1/4 離れています。

自動システムの場合は、合わせガラスを所定の位置に配置するために使用される真空吸引システムを使用してスペーサーを自動的に適用できるようにスペーサーを変更できます (合わせガラスのサイズが同じである必要があることに注意してください)。

自動化されたシステムの場合、追加の労力をほとんど加えずに手動で適用できるようにスペーサーを変更することもできます (すべての積層体が同じサイズ (長さ) である必要があることに注意してください)。

セクション「f」（個々のブロックの厚さ）ですでに述べたように、次のオートクレーブ サイクルを提案できます。

ラミネートブロックの厚さcmごとに、1時間のオートクレーブサイクルが必要です

冷却ステップとして 30 分を 1 回:

また、圧力解放 (気温が 40 ℃ 未満の場合) を長時間 (5 分以上) かけて行うことをお勧めします。

エッジ欠陥のリスクを軽減するために、オートクレーブ サイクルを「オルソン フィッツジェラルド サイクル」に変更することを決定することもできます。

オートクレーブは圧力をかけずに加熱されます。

60℃以降、3.5 barまで圧力を加えます。

このようにして 3 番目のニップが得られ、エッジのシールが向上します。

加熱が続く間、3.5 bar の圧力が少なくとも 20 分間維持されます。

(少なくとも) 20 分後、圧力が増加します。

目標は、最高温度と最高圧力を同時に達成することです (エネルギー効率)。

最大温度と圧力は推奨時間に従って維持されます (パックの厚さに関連します)。

冷却が開始されると、アプリの圧力が自動的に低下する (断熱圧力降下) ことが期待されます。 2バール。 一部のオートクレーブは、この圧力降下を補償するように設定されています。

オートクレーブに自動圧力補償が装備されている場合は、冷却ステップ全体で 2 bar の圧力降下をプログラムできます。

圧力を（最大設定で）維持することは実際には必要ではなく、むしろコストがかかります（高圧ステップ）。

オートクレーブの空気温度が 40°C に達すると、圧力は低下します (5 分を超える長時間にわたって)。

まだ温かいスポットが見られる場合 (パックの中央のラミネートの中央)、内部に負荷を入れたままオートクレーブのドアを開けたままにしておいても構いません。

1 時間以内に、ガラスはより均一に冷却されるはずです。

ほとんどのオートクレーブには、プロセス制御用に複数の熱電対が装備されています。

これらの熱電対はプロセス コントローラーに接続されており、多くの場合、ヒステリシス制限は 0.5 ℃ に設定されています。

この意味は全て熱電対の読み出しはこの 0.5 度の許容差内にある必要があります。

そうでない場合、システムはその条件（すべての温度が 0.5 ℃ の制限内）に達するまで停止します。

これは、サイクルがプログラムされているよりも長くかかっていることを意味します。

この現象は、ブロック装填を行うオートクレーブでよく発生します。

オートクレーブサイクルを評価し、フルオートクレーブの実際の寿命に必要な時間の長さを採用することを決定できます。 しかし、これはオートクレーブサイクルを短縮するのには役立ちません (処理時間を必要な時間枠に戻します)。

または、ヒステリシスを 2 °C (さらには 5 °C) に変更することもできます (オートクレーブ製造業者に確認してください)。 これにより、継続的な加熱と冷却が可能になり、「正しい」オートクレーブサイクル期間が保証されます。

5 °C の温度変化 (同じオートクレーブ負荷内) が合わせガラスの品質に悪影響を及ぼすことはありません。

5 年間、私はオートクレーブの（頻繁な）火災を研究しました。

私の分析/結論によると、火災のほとんどは蒸発した PVB 可塑剤、過剰なグリース/脂肪、炭化した木や紙によって引き起こされ、時にはタバコの吸い殻によっても発生しました。

PVB可塑剤 : 前世代の PVB では、ある大手メーカーは DHA (アジピン酸ジヘキシル) を可塑剤として使用していました (CAS 番号: 103–23–1 — EC 番号 203–090–1)。 このエステルは、現在の PVB 可塑剤よりも引火点が低いです。

オートクレーブの（内部）断熱材を分析したところ、この可塑剤が大量に検出されました。 現在、ほとんどの世界的な PVB サプライヤーが可塑剤としてトリエチレン グリコール オクタノエート (CAS 番号: 94–28-0; EC 番号: 202–319–2) に変更しているため、このような状況ははるかに少なくなっています。

私が行ったオートクレーブ火災 (> 25) のすべての分析では、ほとんどの場合、冷却ステップで火災が発生しました。

説明：揮発性物質が存在し、電気加熱により火花が発生し、断熱圧力低下を補うために酸素が追加された。

オートクレーブ火災のもう 1 つの原因は、局所的な液体 (油/脂肪/滴下する可塑剤/... (または (炭化した) 木材や紙) である可能性があり、局所的に蓄積して発火する可能性があります (オートクレーブ カート レールの下)。レール間にはオートクレーブの内部断熱材があり、定期的な点検と清掃が可能です (一部のオートクレーブには液体収集リザーバーが付いています)。この場所でオートクレーブの外に突き出ています (コールド スポット))。

注記：紙や木材はオートクレーブを数回繰り返すと炭化します。 オートクレーブ条件下では炭素が自然発火し、オートクレーブ火災を引き起こす可能性があります。

定期的 (6 か月 (?)) のオートクレーブ断熱分析によって、オートクレーブ火災の時間/リスクを「予測」できます。

内容分析のための絶縁がどこに取られるかは非常に重要です。

通常、ラジエーターの上のスポットが断熱材の残りの部分を最もよく表しています (局所的に蓄積されている場合を除く)。

重量分析 (75 ～ 500 °C で蒸発) (ガスクロマトグラフィーによる化学成分分析) で 20 % を超える揮発分は憂慮すべきレベルとみなされ、オートクレーブ内部の断熱材を緊急に交換する必要があります。

揮発性物質の蓄積を防ぎ、オートクレーブ火災を防ぎます。

多くの「オートクレーブ洗浄サイクル」が存在します。

私が提案したいのは次のとおりです。

・市販のオートクレーブサイクルと同じサイクル長と温度です（複数のサイクルタイプを使用する場合は最長）。

· 圧力排気バルブを (手動で) 開き、低圧 (0.1 ～ 0.5 bar) を加え、空気の流れを作ります。

· この洗浄サイクルを週に 1 回実行してください。

· 洗浄サイクル後、バルブを手動で再度閉じます。

前回のオートクレーブサイクル中に、揮発性物質がオートクレーブ本体シェルの内側 (内部断熱材の内側) に「沈降」します。 空気圧により、定期的なサイクル中にそれらは断熱材内に溶解したままになります。 非気圧から低気圧までのサイクルでは、揮発性物質が「空気中に発生」します。

低い空気圧と開いた圧力排気バルブにより、外側に向かう空気の流れが生成されます。

洗浄サイクルが機能しているかどうかを常に確認できます。サイクル中は、排気口の前に清潔なティッシュペーパーを置くことができます。 組織が汚れたり脂肪になったりすると、揮発性物質がこの排気を通して排出されます。 しかしそれは同時に、清掃サイクルを継続する必要があることも意味します。

適切な頻度は、毎週 (週の仕事の終わりに?) 1 回の清掃サイクルです。

オートクレーブ洗浄サイクル: 空気圧喚起バルブを開いた状態で、低圧 (0.1 ～ 0.5 bar) の通常 (最高) 温度で使用される最長のオートクレーブ サイクルの時間の長さ。

注記: 洗浄サイクルの終了時および市販のオートクレーブを開始する前に、このバルブを忘れずに閉めてください。

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