ES2227626T3 - Procedimiento y aparato para crear dibujos en materiales moldeados. - Google Patents
Procedimiento y aparato para crear dibujos en materiales moldeados.Info
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Abstract
UN PROCEDIMIENTO PARA CREAR DISEÑOS Y PATRONES MULTICOLOR ESTETICAMENTE AGRADABLES EN MATERIALES DE MOLDEO (6), ESPECIALMENTE MATERIALES DE CEMENTO, QUE PUEDEN UTILIZARSE PARA IMITAR EN SU ASPECTO LA PIEDRA NATURAL. EL PROCEDIMIENTO INCLUYE LAS ETAPAS DE: PREPARAR MULTIPLES COLORES DEL MATERIAL MOLDEANTE (6), CARGAR GEOMETRICAMENTE ESTOS COLORES EN FORMACION TRIDIMENSIONAL EN UN DEPOSITO CONTENEDOR (2), DE ACUERDO CON FORMULAS CORRESPONDIENTES A PATRONES ESPECIALES A CREAR, COLOCANDO LOS COLORES GEOMETRICAMENTE CARGADOS DENTRO DE UN MOLDE (16), VERTIENDO, EXTRUSIONANDO, ROCIANDO, CONSOLIDANDO LAS MEZCLAS (6) EN EL MOLDE (16) Y PERMITIENDOLAS FRAGUAR, Y EXTRAYENDO LA ESTRUCTURA DE MOLDEO DEL MOLDE (16), SEGUIDO POR EL PULIDO Y LA HERMETIZACION, SI SE REQUIERE. UNA MATRIZ EXTRAIBLE (1) EN EL DEPOSITO CONTENEDOR (2), PROPORCIONA LA CAPACIDAD PARA REPETIR DE MANERA FIABLE, PATRONES DE ACUERDO CON LAS FORMULAS DE CARGA.
Description
Procedimiento y aparato para crear dibujos en
materiales moldeados.
La presente invención se refiere a estructuras y
superficies ornamentales, más particularmente, a estructuras y
superficies moldeadas, y más particularmente a estructuras
moldeadas basadas en cemento con dibujos de colores integrales y a
un procedimiento para la fabricación de dichas estructuras por el
que se logra el control del dibujo en un grado tal que es
reproducible de un moldeo al siguiente. El procedimiento de esta
invención es también adaptable fácilmente a los procedimientos
automatizados.
Existe la necesidad de poder crear y controlar
dibujos en materiales basados en cemento y escayola o yeso tanto de
productos promediados como de piezas moldeadas "in
situ". Actualmente, la posibilidad de crear y controlar
decoraciones de cemento es extremadamente limitada. Comúnmente, si
se desea un aspecto de piedra atractivo sobre un material basado en
cemento, normalmente se logra cubriendo con una placa de granito o
mármol.
Algunos de los inconvenientes de los mármoles y
granitos que pueden ser resueltos por esta invención son la
variación de un lote a otro en el color y en el dibujo, límites en
el tamaño debido a los costes de manejo y de transporte, dificultad
para mantener la continuidad del dibujo en placas de mármol, y el
coste. En cuanto al problema de la variación de lote a lote y al de
mantener la uniformidad del dibujo, dado que el mármol y el granito
son materiales naturales, no existe control alguno sobre la
continuidad del color y del dibujo de una pieza a la siguiente. A
veces es necesario comparar y cotejar muchas piezas diferentes para
obtener unas pocas que sean suficientemente similares para su uso
en la creación de un revestimiento de aspecto uniforme. En lo que se
refiere al tamaño y al coste, no es práctico usar mármol en piezas
mayores que aproximadamente 1,22 m (cuatro pies) por 2,44 m (ocho
pies).
La técnica anterior está llena de procedimientos
para producir colores y dibujos en materiales moldeados para
simular un aspecto de piedra natural, como mármol o granito. Sin
embargo, en la mayor parte de los casos existe poco o ningún
control sobre el dibujo o sobre su reproductibilidad. Además, pocos,
si alguno, de los procedimientos de la técnica anterior son
adaptables fácilmente a la automatización para la producción
uniforme de artículos concordantes.
Por ejemplo, la patente de EE. UU. 27,022, Lamb,
revela un procedimiento para la fabricación de mármol artificial en
el que se mezclan bolas de cemento hasta una determinada
consistencia de la pasta y se recubre parcialmente con pintura seca.
A continuación se colocan las bolas en un molde y se comprimen
haciendo que la humedad del interior de cada bola penetre en el
material seco y que se consolide en una sola masa. A continuación
la pintura seca adopta el aspecto de vetas en la superficie del
artículo producido. Este procedimiento es lento y requiere
precisión por parte del profesional para lograr algún grado de
uniformidad de una pieza a la siguiente. Ni es tampoco fácilmente
adaptable a un procedimiento automatizado.
La patente de EE. UU. 106.263, Frear, revela la
fabricación de mármol artificial en el que se combina una solución
de sulfato de cinc, cloruro de cinc, diacetato de plomo, alumbre o
sal con una mezcla de cemento y silex para formar una masa pastosa
que tiene la consistencia del mortero que luego se vierte en moldes.
Añadiendo colorantes adecuados a la composición mientras está en su
estado plástico o a la solución con la que se humedece, se obtienen
imitaciones de mármol. Sin duda alguna, los colorantes añadidos a
la masa plástica van a requerir algún tipo de mezcla para lograr un
dibujo parecido al mármol, similar al procedimiento usado en la
mezcla de los dos colores claro y oscuro del mármol (tarta de
mármol).
La patente de EE. UU 134.300, Mellen, revela un
procedimiento para la fabricación de mármol artificial en el que
las cargas individuales de cemento de colores diferentes se
preparan en vasijas aparte de pitorros pequeños. A continuación,
estos se vierten individualmente dentro de un molde en pequeñas
corrientes imitando las vetas del mármol y el área entre estas
corrientes se llena con cemento de otro color. Seguidamente se
sopla aire a través del molde para hacer que los colores fluyan y
se combinen hasta que se obtenga el efecto deseado. Para vetas más
finas, se bañan hebras en los colores y se ponen en el molde para
extraerlas a través del cemento después de su vertido en el molde.
Como en el caso de la patente de Lambt, este procedimiento requiere
un grado de atención y de destreza considerables por parte del
profesional para lograr algún grado de uniformidad en el dibujo de
una pieza a la siguiente.
La patente de EE. UU. 635.005, Summers, revela un
mármol artificial que se fabrica mezclando juntos agua salobre y
silicato de sosa y añadiendo un cemento hasta que está totalmente
incorporado. A continuación se añaden pigmentos mezclados con
cemento seco y se agita la mezcla con un utensilio adecuado. A
continuación, esta mezcla se vierte en un molde y se deja que se
endurezca. Este procedimiento en el que el pigmento se agita
meramente en una mezcla base es el procedimiento clásico de la
"tarta de mármol" que es de muy difícil control de un moldeo
al siguiente.
La patente de EE. UU: 704.621, Czermak, revela un
procedimiento para la fabricación de mármol artificial en el que se
esparce cemento o similar sobre una superficie lisa y se deja que
se endurezca parcialmente formando una losa. Se vierte sobre la
losa una masa líquida de mortero, o una sustancia similar, que
tenga un color que se corresponda con el color de vetas deseado,
seguidamente se agrieta la losa en todo su espesor con un
instrumento adecuado para desplazar ligeramente sus partes
componentes. La masa líquida entra en las grietas y produce vetas
artificiales que penetran de cara a cara de la losa. Dado que la
forma y dirección del agrietamiento de la losa depende en parte de
la aplicación del instrumento y en parte de la estructura de la
misma losa, es improbable que se pueda lograr un alto grado de
uniformidad en el dibujo de una pieza a la siguiente usando este
procedimiento. Además, dado que el agrietamiento de la losa afecta
a su estructura interna, este procedimiento tiene el efecto añadido
de debilitar la losa.
La patente de EE. UU. 928.061, Mitats, divulga un
mármol artificial que comprende cemento portland, polvo de mármol,
arena, un colorante y agua que se mezclan juntos y se comprimen en
un molde. En este procedimiento, se cree que el producto resultante
será posteriormente de un color en el que el polvo de mármol puede
estar presente con alguna variación.
La patente de EE. UU. 2.280.488, Jenkins, y
colaboradores, revela un procedimiento y un aparato para fabricar
una unidad similar a piedra en el que se premezclan cargas de
hormigón coloreado y se vierten en capas en una caja mezcladora. Se
arrastra verticalmente una rejilla de mezclado a través de las
capas al menos una vez para mezclarlas de acuerdo con una variante
del procedimiento del "pastel de mármol" de la patente de
Summers. Una vez mezclada las capas de esta manera la mezcla se
vierte de la caja a un molde.
La patente de EE. UU. 5.248.338, Price, revela un
hormigón de mármol coloreado y un procedimiento para la producción
del mismo, en el que se prepara una mezcla maestra de hormigón de
un color primario deseado. Los colores secundarios o de tonalidad
se añaden a la superficie de la mezcla maestra dentro de un
contenedor, tal como un cubo, y se agitan para crear un dibujo en
remolino con los colores. A continuación, se vierte la mezcla
agitada dentro de un molde. Como en el caso de Summers, este es el
clásico procedimiento de "tarta de mármol " que es difícil de
controlar de un moldeo al siguiente.
Del resumen de la patente de Japón, publicación
nº. 07-329039, se conoce un procedimiento para la
fabricación de un azulejo con un dibujo en un tono de mármol como
de franjas en degradación, en el que se dispone de un cilindro con
una pluralidad de espacios de alojamiento formados por particiones
verticales dentro del cilindro. En estos espacios de alojamiento se
pueden poner varias materias primas en polvo de diferentes colores,
en el que las materias primas en polvo se pasan seguidamente a un
utensilio de moldeo, mientras que las materias primas en polvo de
colores diferentes se distribuyen mediante una parte inferior
rotativa del cilindro que tiene aberturas para permitir la salida de
las materias primas del cilindro.
En la publicación FR 2 665 101 se presenta además
un sistema en el que se pueden poner dos fluidos por medio de dos
tubos sobre una mesa, después de lo cual el fluido se puede verter
a través de aberturas dentro de un dispositivo de moldeo.
A diferencia de la técnica anterior, la presente
invención presenta un procedimiento por el cual el color y el
diseño se pueden controlar y replicar en muchos moldeos
proporcionando uniformidad en el color y en el diseño así como,
cuando se desee, continuidad en el veteado de una pieza a la
siguiente. El procedimiento de esta invención es adaptable a
cualquier tamaño de moldeo, tanto en el sitio como remotamente, y
con la mayor parte de los medios para transferir mezclas de moldeo
a un molde así como para sistemas de producción automatizada para
producir artículos sustancialmente uniformes e idénticos.
La invención expuesta en este documento presenta
la posibilidad de crear artículos moldeados basados en cemento que
pueden ser iguales en belleza que algunos de los mejores mármoles y
granitos, que tienen además las ventajas del coste, capacidad de
control y réplica del color y del diseño, así como la posibilidad
de ser creados, cuando se necesario, moldeados en el sitio, y con el
tamaño deseado.
Los moldeos en el sitio pueden ser tan grandes
como sea necesario, en teoría 6,09 m (20 pies) por 30,48 m (100
pies) o mayores. La ventaja en coste de poder producir en el sitio
fácilmente una superficie con dibujo y diseño controlados y
reproducibles a diferencia del gasto de la selección, corte,
transporte y erección de revestimientos de piedra natural en una
estructura son fácilmente evidentes.
La posibilidad de controlar la creación de un
dibujo en un material moldeable es un aspecto esencial de la
invención. Esta posibilidad de controlar el dibujo lo hace también
reproducible de un moldeo al siguiente. Este control se efectúa por
medio de la viscosidad de una mezcla de vertido, de la disposición
geométrica de dos o más mezclas antes de su vertido, de la
colocación de dos o más mezclas durante el vertido y de la
consolidación de la mezcla vertida después de la colocación. La
presente invención emplea todos estos medios en un procedimiento
original por medio del cual los materiales moldeables se disponen
geométricamente en un contenedor de acuerdo con una fórmula o
gráfica para un dibujo determinado y se vierten para producir las
estructuras o superficies diseñadas en las que el dibujo es
constante y reproducible siempre que se sigan la fórmula y los
criterios de vertido.
Por consiguiente, es un objeto de la presente
invención presentar un procedimiento para crear diseñas y dibujos
multicolor en materiales moldeados y los artículos
correspondientes, por el cual se puede controlar el color y el
dibujo y replicarlos a través de muchos moldeos para permitir la
uniformidad del color y del dibujo, siendo el procedimiento
especialmente aplicable a un sistema de producción automatizada
para producir artículos sustancialmente constantes e idénticos.
Otro objeto de la invención es presentar un equipo para la
producción de dichos artículos moldeados, y los artículos
manufacturados de acuerdo con dicho procedimiento.
Los objetivos de la presente invención se logran
por medio de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 y
de un equipo para producir artículos moldeados de acuerdo con la
reivindicación 22. Las reivindicaciones 2 a 21 y 23 a 25
corresponden a realizaciones específicas del procedimiento de la
invención o del equipo de la invención.
La figura 1 es una vista compuesta de un despiece
de una combinación del contenedor de retención simple y de la
matriz usados en el procedimiento de la presente invención.
La figura 2 es una realización alternativa de la
combinación del contenedor de retención y de la matriz usados en el
procedimiento de la invención.
La figura 3 es otra realización alternativa de la
combinación del contenedor de retención y de la matriz usados en el
procedimiento de la invención.
La figura 4 es una vista compuesta de un despiece
de un contenedor de retención cargado geométricamente y de una
cámara de vertido subdividida usadas en el procedimiento de la
invención.
La figura 5 es una realización alternativa de la
cámara de vertido subdividida usada en el procedimiento de la
invención.
La figura 6 es una ilustración del procedimiento
de vertido de las mezclas cargadas geométricamente que usa el
contenedor de retención y la cámara de vertido subdividida de la
figura 4.
La figura 7 es una combinación del contenedor de
retención de tipo vejiga y de la matriz usados en una realización
alternativa de la invención.
La figura 8 es una ilustración del procedimiento
de extrusión de mezclas cargadas geométricamente que usa el
contenedor de tipo vejiga de la figura 7.
La figura 9 es una combinación del contenedor de
extrusión de pistón alternativo y de la matriz usados en la
presente invención.
La figura 10 es una ilustración del contenedor de
extrusión de pistón de la figura 9 con el miembro del pistón
montado.
La figura 11 es una ilustración del procedimiento
de extrusión de las mezclas cargadas geométricamente que usa el
aparato de pistón de la figura 10.
La figura 12 es una representación de un sistema
adaptado para usar el procedimiento de la presente invención y
adecuado para el moldeo automatizado en el sitio o en fábrica.
La figura 13 es una cámara de carga geométrica
para su uso en el sistema de la figura 12.
La figura 14 es una cámara de mezcla para su uso
en el sistema de la figura 12.
La figura 15 es una mesa de moldeo para su uso en
el procedimiento de la presente invención.
La figura 16 ilustra la mesa de moldeo de la
figura 15 en uso con el sistema de la figura 12.
La figura 17 es una realización alternativa de la
mesa de moldeo de la figura 15.
La figura 18 es un aparato golpeador para su uso
con la mesa de moldeo de la figura 15.
La figura 19 es una vista desde abajo de una mesa
de moldeo con una pluralidad de golpeadores en posición.
La figura 20 es una vista en planta de un molde
de moldeo para su uso con el procedimiento de la presente invención
para producir una estructura con un dibujo formal.
La figura 21 es una sección transversal de la
figura 20 tomada a lo largo de la línea 1-1.
La figura 22 es una sección transversal de una
pieza moldeada producida usando el molde de la figura 21.
La figura 23 es una representación de una gráfica
de vertido para su uso con el procedimiento de la presente
invención.
La figura 24 es una representación de una gráfica
de vertido para la producción de un dibujo continuo en más de un
moldeo que usa el procedimiento de la presente invención.
El procedimiento de la presente invención tiene
cuatro elementos clave: control de la viscosidad de las mezclas,
carga geométrica de las mezclas en un contenedor de retención,
vertido o transferencia de las mezclas cargadas desde el contenedor
de retención a un molde, y consolidación de las mezclas vertidas.
Estos cuatro elementos conjuntamente se combinan para permitir un
nivel de control sobre la creación y la replicación de los dibujo
en materiales moldeados que, hasta ahora, no estaban disponibles.
Además, es posible una gama enorme de diseños mediante la
modificación de estos elementos, siendo dichas modificaciones
registrables y siendo los dibujos resultantes reproducibles, como
se hará evidente en la siguiente descripción.
El procedimiento comienza con la preparación de
las mezclas originales de materiales de moldeo así como la
preparación del molde, los forros del molde y las descargas del
molde. Es preferible premezclar todos los ingredientes secos antes
del moldeo ya que esto reduce el tiempo de mezclado. Los materiales
tienen plazos de laboreo limitados antes de que empiecen a
endurecerse. Aunque los plazos de endurecimiento para materiales de
moldeo se pueden controlar por medios conocidos en la técnica (es
decir, químicos, control de la temperatura, etc.) estos medios
pueden no ser siempre prácticos o deseables.
Todos los dibujos producidos usando este
procedimiento requieren el uso de al menos dos mezclas diferentes
que varían principalmente en la cantidad y matiz del agente
colorante usado. La manipulación y control del contraste entre los
diferentes colores es importante para el efecto estético del dibujo.
Además, las mezclas pueden diferir en las calidades de sus
agregados, en su viscosidad y en sus aditivos. El tamaño, o
calidad, de los agregados es un factor integral de la calidad o
especificación, del dibujo en particular. Por consiguiente, un
dibujo liso y minucioso requerirá generalmente agregados de la
mejor calidad posible para obtener los mejores dibujo y superficie
terminados con la mayor calidad. En la práctica actual, el tamaño
de los agregados es una variable que se tiene en consideración y
que se especifica en las fórmulas de los dibujos en particular y
pueden ser tan finos como la arena o, por supuesto, como la grava
usada normalmente en el hormigón. Análogamente, aunque normalmente
todas las mezclas usadas en cualquier moldeo en particular, tienen
una viscosidad igual o similar con el fin de asegurar el control
adecuado del grado de mezclado y de la separación de los colores,
la viscosidad de las mezclas se puede variar entre las mezclas
usadas en el mismo moldeo y dentro de límites razonables para
generar ciertos efectos. Por ejemplo, una viscosidad mayor en una
mezcla rodeada por mezclas de viscosidad menor puede producir en el
dibujo algo parecido a una veta tosca discurriendo a través de un
fondo de especificación de más calidad.
En la práctica, para la mayor parte de las
aplicaciones se prefiere una mezcla seca de cemento Portland y
arena fina en una proporción de 1:3. A esta mezcla se añaden varios
óxidos minerales opacos en polvo y resistentes a los álcalis para
obtener la paleta de colores deseada en particular. Dado que la
viscosidad de las mezclas húmedas usadas en los moldeos está
relacionada directamente con la cantidad de agua añadida a los
ingredientes secos, dichos ingredientes secos se pueden preparar en
cantidades fijas, envasadas y almacenadas hasta que se necesiten
con la cantidad de agua concreta a añadir indicada en los envases.
Las cantidades relativas de ingredientes secos y de agua a mezclar
para viscosidades y tiempos de secado determinados se pueden
obtener fácilmente de las gráficas estándar y de los textos de la
industria del cemento.
Los moldes a usar se deben preparar también
previamente al mezclado de los materiales de moldeo. A este
respecto, los moldes pueden estar hechos de acuerdo con los
estándares comunes en la industria. Sin embargo, la superficie
moldeada es crítica para el aspecto del producto terminado. Por lo
tanto, para un terminado de alta calidad, se prefiere que el molde
tenga una superficie lisa como la que se puede obtener construyendo
el molde con metal pulido, plástico o similares. Un desmoldador
disponible comercialmente aplicado en una capa fina a la superficie
interior del molde permite desmoldar fácilmente el artículo
moldeado así como ayudar en la obtención de una superficie lisa en
el mismo. Alternativamente las superficies del molde se pueden
texturar para producir un diseño tridimensional deseado en el
producto terminado.
Aunque el control de la viscosidad en materiales
cementosos es bien conocido en la técnica general, se considera uno
de los aspectos importantes del presente procedimiento. Cuanto
menor sea la viscosidad de los materiales de moldeo húmedos, mayor
será la calidad del dibujo potencial, mientras que cuanto mayor sea
la viscosidad, más integridad tendrán las mezclas húmedas
individuales entre sí y más basto será el dibujo resultante. Se
advierte que el uso de los términos "basto" y "calidad"
en este documento no indica una diferencia cualitativa, sino que se
refieren a diferencias a escala micrométrica del mismo dibujo,
pudiendo ser cualquiera de los dos calificativos igualmente
deseable.
En la práctica, el control de la viscosidad es el
logro del equilibrio entre la necesidad de una viscosidad baja para
facilitar la colocación en los moldes y de un bajo contenido en
agua para alcázar grandes resistencias estructurales. En la
presente invención, aunque la resistencia es un atributo obviamente
deseable, es secundaria en comparación con el logro de dibujos
controlados. La resistencia estructural se puede dar a las piezas
producidas por otros medios mediante el procedimiento descrito en
este documento, tal como por laminado a un soporte o relleno con un
hormigón reforzado. Ahora, el control de la viscosidad sirve para
controlar el grado de interacción entre las diferentes mezclas
usadas. Típicamente, cuanto menor es la viscosidad mayor es la
interacción, cuanto mayor calidad mas detallado y lineal es el
dibujo resultante. Por el contrario, cuanto mayor es la viscosidad
menos interacción hay entre las mezclas que producen un dibujo más
basto, menos detallado y más aglutinante o más redondeado.
Por lo tanto, el control de la viscosidad de las
mezclas es importante para la presente invención. Afecta también al
aparato mecánico y a los medios usados en las diferentes etapas del
procedimiento ya que las viscosidades más altas son más difíciles
de verter y requieren ondas de choque significativamente mayores
para consolidar y aglutinar las mezclas. Por el contrario, una
viscosidad demasiado baja permitirá que las mezclas discurran
juntas y que la diferenciación entre ellas en el producto final se
haga se haga indistinta y amorfa. Por lo tanto, aunque no se ha
propuesto medio especial alguno para controlar la viscosidad de las
mezclas, se trata de un componente esencial del procedimiento por
su contribución a la posibilidad general para crear, controlar y
replicar parámetros en materiales moldeados.
Está dentro del alcance de esta invención
preparar los ingredientes secos en grupos premezclados codificados
para un determinado dibujo de manera que el agua se puede añadir en
cantidades predeterminadas cuidadosamente para lograr la viscosidad
deseada para dicho dibujo. Dichos conjuntos de ingredientes secos
premezclados pueden incluir superplastificantes en polvo y
desespumantes así como otros aditivos conocidos para su uso en
cemento. Los conjuntos de ingredientes secos premezclados,
preferiblemente, se envasan separadamente o en juegos y pueden
incluir un aparato y las instrucciones para producir un determinado
artículo y/o modelarlo en un moldeo. Por ejemplo, un juego para
hacer una baldosa moldeada que, con un determinado dibujo amarmolado
de tres colores, puede comprender un conjunto de ingredientes secos
premezclados que constituyen un color base dos colores de veta,
instrucciones de mezclado, una fórmula de carga, preferible en
forma de gráfica o de tabla como se describe más adelante en este
documento, y una combinación de contenedor de retención y matriz.
Preferiblemente, las instrucciones incluyen también una descripción
del molde, si el molde no se suministra como parte del juego, y los
criterios de vertido específicos para el diseño en particular a
producir. Igual que la fórmula de carga, los criterios de vertido
se describen más adelante.
Después de la preparación, las mezclas secas se
cargan geométricamente en un contenedor de retención de acuerdo con
una disposición vertical y en cantidades que se han preestablecido
de acuerdo con una fórmula o receta específica para lograr un
determinado dibujo en el artículo moldeado final. Antes del
desarrollo de la carga geométrica de este procedimiento, el
procedimiento de la "tarta de mármol" en el que se añadían
colores de tono encima de un color base y se "agitaba" con un
instrumento, como en la patente de Price, era el procedimiento
principal para obtener los materiales moldeados dibujados.
Claramente, tanto si el agitado se hace manualmente como por medios
mecánicos, este procedimiento anterior introduce un grado de
aleatoriedad que hace difícil, si no imposible, el control de la
naturaleza del dibujo y el logro de algún grado de repetición del
dibujo de un moldeo al siguiente. Por el contrario, la carga
geométrica del presente procedimiento es, esencialmente, una
combinación controlada parcialmente de las diferentes mezclas para
producir un dibujo estético sin introducir el factor de
aleatoriedad introducido por la agitación.
La carga geométrica de las mezclas de moldeo,
como se practica en este procedimiento, es un procedimiento que
comprende la colocación de cantidades específicas de cada mezcla en
una determinada disposición tridimensional dentro del contenedor de
retención. El resultado es la creación de un solo volumen de mezcla
compuesto de islas tridimensionales discretas de colores diferentes
en posiciones determinadas horizontales y verticales dentro del
contenedor. Cuando se vierte o de otro modo se transfiere la mezcla
en masa desde el contenedor de retención al molde, la disposición
tridimensional se comporta de manera coherente con los principios
del flujo de los fluidos para producir dibujos que, para la
preparación y el vertido, tienen la misma fórmula.
Al crear una mezcla en masa cargada
geométricamente, se debe entender que hay muchos parámetros que se
pueden modular para crear diferentes cargas y, por lo tanto,
diferentes dibujos en el producto terminado. Estos parámetros
incluyen el número de colores diferentes, la cantidad de cada color
en relación con los otros, la secuencia de carga, la cantidad de
cada isla cuando está cargada, el número total de islas y la
localización de cada isla dentro del contenedor de retención tanto
horizontalmente como verticalmente. Todos estos parámetros se
pueden expresar como parte de una fórmula o receta predeterminada
para un determinado dibujo que se debe seguir para producir moldeos
con parámetros que sea constantemente iguales de un moldeo al
siguiente.
La carga geométrica de las mezclas de moldeo se
realiza con ayuda de una matriz instalada dentro del contenedor de
retención que subdivide el contenedor de manera coherente con la
fórmula predeterminada. La figura 1 ilustra una forma simple de
dicha matriz 1 instalable en el contenedor 2 de retención para crear
un contenedor 3 subdividido en nueve subcámaras en una disposición
de 3 x 3. La matriz 1 es desmontable del contenedor 2 para que no
interfiera con el vertido y para facilitar la limpieza. Aunque la
matriz 1 y el contenedor 2 se muestran ambos en la figura 1 con
forma prácticamente rectangular, tanto la matriz como el contenedor
se pueden suministrar con formas diferentes como se muestran en las
figuras 2 y 3. Por ello, en la figura 2, el contenedor 2' es
redondo, mientras que la matriz 1 es prácticamente rectangular,
mientras que en la figura 3, la matriz 1' se muestra como un
conjunto de tubos dispuestos verticalmente dentro del contenedor
2'. Preferiblemente, cada subdivisión creada por la matriz se
numera o de otra manera se distingue y se codifica para la fórmula
del diseño predeterminado a crear. Como se muestra en esta, la
fórmula se expresa, preferiblemente, como una tabla correspondiente
a la matriz en particular.
En uso, la matriz 1 se coloca dentro del
contenedor 2 y las mezclas húmedas preparadas se cargan en las
subdivisiones en cantidades y localizaciones especificadas por la
fórmula predeterminada del dibujo que se codifica para la
disposición de la matriz. Cada subdivisión se puede cargar con un
solo color o con combinaciones de colores cuando el diseño lo
requiera. La Tabla 1 es un ejemplo de una fórmula para un dibujo
elemental de dos colores.
\vskip1.000000\baselineskip
Se pueden obtener dibujos más complejos usando el
procedimiento con fórmulas de carga más complejas. Por ejemplo, la
fórmula de la Tabla 2, o incluso la fórmula asimétrica de la Tabla
3.
\vskip1.000000\baselineskip
El diseño del dibujo en el moldeo es, por
consiguiente, la disposición tridimensional de los colores
individuales en el contenedor de retención que luego se transforma
en un diseño superficial de dos dimensiones así como un diseño
tridimensional a través del moldeo. Preferiblemente, el orden de la
carga es el orden en que están listados los colores para cada
cámara. Por lo tanto, el concepto subyacente de carga geométrica es
crear una geometría específica tridimensional en el contenedor de
retención que, cuando se vierte el contenedor en el molde, da lugar
a un dibujo predeterminado correspondiente a la geometría de la
carga y a la manera del vertido. Claramente por consiguiente, el
vertido en el molde representa el orden en que se carga el
contenedor de retención. Por lo tanto, si las subcámaras se cargan
en un orden regular de colores alternativos, como en la Tabla 1, el
dibujo producido tenderá a ser regular y lineal desde el comienzo
del vertido hasta el final. Alterativamente, si las subcámaras se
cargan en la parte inferior de manera diferente que en la superior,
como en la Tabla 2 o en la 3, los colores y el dibujo producido
variará durante todo el vertido. Análogamente, si la carga es
idéntica en la parte inferior y en la superior con una variación en
la mitad, la variación aparecerá en la mitad del molde en todo el
vertido.
Después de la carga, la matriz se retira
cuidadosamente para no alterar la disposición tridimensional.
Considerando que la viscosidad preferida de las mezclas debe ser
tal que retenga la integridad separada de cada color, la retirada
de la matriz no debe dar lugar a mezcla alguna de los colores
individuales. De hecho, si se dejaran endurecer en el contenedor de
retención, se podría cortar una sección transversal del bloque
resultante y mostrar las áreas discretas de los colores
individuales en su disposición geométrica de carga.
Una vez cargado el contenedor, a continuación se
vierte la mezcla en masa o se transfiere de otro modo al molde. La
acción de verter la mezcla en masa cargada en el molde proporciona
otro nivel de control sobre el dibujo resultante que también puede
estar especificado por la fórmula de un dibujo determinado. Se ha
descubierto que, siguiendo los mismos criterios de vertido para
cargas sucesivas de una fórmula específica cualquiera, el nivel de
control es tal que los dibujos en los artículos moldeados son
prácticamente constantes de una carga a la siguiente. Por lo tanto,
el presente procedimiento hace posible la creación de una serie de
artículos moldeados con dibujos prácticamente idénticos que imitan
materiales naturales, como el mármol, el granito o similares. El
control es ejercido a través de los siguientes criterios de vertido
que también son adaptables a otros procedimientos de transferencia,
como la extrusión: el diseño del vertido, el ángulo del vertido, la
modulación del vertido y la geometría del borde del contenedor.
El diseño del vertido se refiere al diseño en que
la mezcla en masa se pone en el molde. Típicamente, el molde tiene
generalmente un fondo plano, o cara, y la mezcla en masa se vierte
en filas o tiras paralelas hasta que se cubre el fondo. El diseño
del vertido se puede expresar como un esquema incluido en la gráfica
de una determinada fórmula. La figura 23 ilustra un esquema de
diseño de vertido típico en el que se especifica el molde 16 y el
diseño de vertido se indica con las líneas A - F a través de la
superficie del molde 16. La dirección de la flecha indica la
dirección que sigue el vertido. Además de indicar el esquema del
vertido con una sola fórmula, cada una de las líneas puede estar
codificada para fórmulas separadas. Por ejemplo, en el esquema de
la figura 23, las líneas A, B y C pueden ser para una carga
correspondiente a la fórmula de la Tabla 1, mientras que las líneas
D, E y F son para una carga correspondiente a la fórmula de la
Tabla 3. El diseño de las filas o tiras tiende a la apariencia
natural de un mástil en el producto final. Por otra parte, se
pueden usar otros diseños, como arcos, ondulaciones o, incluso
círculos concéntricos. Cada diseño dará lugar a un dibujo
diferente, pero constante para una carga geométrica dada del
contenedor.
El ángulo de vertido se refiere al ángulo formado
entre la dirección del contenedor y la dirección del vertido. Este
aspecto del vertido se considera que comprende tres operaciones
básicas. Cuando la abertura del contenedor está orientada en la
dirección del vertido, la mezcla pasa sobre el borde a medida que
se vierte creando un dibujo moteado cuando se abre la superficie de
la mezcla y muestra la disposición interior. Cuando la abertura del
contenedor es tangencial a la dirección de vertido, la mezcla se
agrupa formando dibujos más finos y más lineales. Y cuando la
abertura del contenedor está orientada en la dirección opuesta a la
dirección del vertido, la relación entre los colores individuales
cuando salen del contenedor y cuando se ponen en el molde cambia
poco.
La modulación del vertido depende, en parte, de
la viscosidad de la mezcla. Una viscosidad más alta requerirá
normalmente una mayor modulación, o vibración, del contenedor para
hacer que la mezcla fluya más regularmente. Sin embargo, con
independencia de la viscosidad de la mezcla, cuando se incrementa el
nivel de la vibración, el flujo se hace más irregular. Por lo
tanto, si el cubo se mueve continuamente durante el vertido, el
flujo de la mezcla transfiere al molde como una modulación
repetitiva de la anchura de la fila o tira. Si la vibración se
amplía aún más, la mezcla deja de fluir de manera continua, cae en
el molde en gotas o bloques. Dependiendo de la velocidad relativa
del vertido a través de la superficie del molde, el vertido creará
elementos del dibujo bien discretos o superpuestos.
La geometría del borde sobre el que se vierte la
mezcla afecta a la creación de los dibujos de una o dos maneras.
Primero, o bien transferirá la geometría de la mezcla cargada
directamente al molde, si el borde es tan ancho como el contenedor,
o hará que la geometría se estreche y se alargue si el borde es más
estrecho que el contenedor. Por lo tanto, cuando el contenedor de
retención tiene la sección transversal cuadrada, un vertido a lo
largo de un borde producirá un dibujo diferente que un vertido a
través de una esquina. El segundo efecto de la geometría del borde
depende de si existe un reborde en el borde. Un reborde a lo largo
del borde de vertido creará más de una rotura en la corriente del
vertido como se expuso anteriormente en relación con el ángulo de
vertido.
La geometría del borde del contenedor se puede
cambiar añadiendo una cámara de vertido que tiene tamaño,
configuración, estructura del borde diferentes o similares. Además,
la cámara de vertido puede incluir desviadores que forman una
trayectoria específica a través de la cual debe fluir la mezcla. La
figura 4 ilustra el contenedor 2 en el que se han cargado mezclas
húmedas y del cual se ha retirado la matriz dejando la mezcla 6 en
masa cargada geométricamente. Se puede unir al contenedor 2 una
cámara 4 de vertido hueca que tiene una serie de desviadores 5. En
esta realización, los desviadores constan de un par de placas 7 que
se extienden prácticamente a través de la mitad de la anchura de la
cámara de vertido y que tienen aberturas 8 que forman un camino
para que la mezcla 6 en masa fluya a su través. La figura 5 ilustra
una cámara 4 de vertido con un desviador 5' alternativo que consta
de una sola placa 7' en ángulo y que tiene una pluralidad de
aberturas 8' en la misma. La cámara de vertido de la figura 5
ilustra también la geometría alternativa de una esquina en vez de a
lo largo del borde 10 de la cámara 4 de vertido.
La figura 6 ilustra un uso en el vertido de la
combinación del contenedor y de la cámara de vertido de la figura
4. En esta realización, la mezcla 6 en masa cargada geométricamente
intenta fluir en forma de banda ancha y plana y salir del
contenedor 2 con las mezclas individuales en el orden y disposición
en los que fueron cargados. Sin embargo, colocando la cámara 4 de
vertido con el desviador 5 sobre la abertura del contenedor, el
flujo primero se divide para pasar a través del primer desviador
con dos aberturas y, a continuación, se recombina para fluir a
través del segundo desviador que tiene una sola abertura. Las
características del flujo de una determinada mezcla a través de este
tipo de desviador se pueden calcular de acuerdo con las
características de flujo conocidas de fluidos con una viscosidad
también conocida usando los principios de la mecánica de fluidos
mediante lo cual se puede predecir razonablemente el efecto del
desviador sobre la disposición geométrica de la mezcla y, por lo
tanto, sobre el dibujo del moldeo.
Los criterios para un dibujo específico se pueden
expresar como un algoritmo que consta de a) las fórmulas para las
mezclas de color específico, incluida su viscosidad; b) las
instrucciones o gráfica para la carga geométrica; c) la gráfica de
vertido; d) las instrucciones de vertido incluido el ángulo del
vertido, la geometría del borde y/o desviadores a usar, el tipo de
modulación o frecuencia, etc. Todos los cuales son mecanismos que
conducen al control y reproductibilidad del dibujo. Estos
mecanismos proporcionan tanto grado como control en la creación y
replicación de dibujos en materiales moldeados. Además,
proporcionan el medio para controlar la variabilidad dentro de un
dibujo dado que sea especialmente deseable cuando se emulan dibujos
en piedra natural. Por lo tanto, cuando se examina un conjunto de
azulejos de mármol, por ejemplo, se puede reconocer que son de la
misma cantera o bloque de mármol, pero está claro que no son
idénticos ya que los dibujos en piedra natural varían de una pieza a
otra. Estas variaciones incluyen matices de colores determinados,
variación en los dibujos a través de una o varias piezas, ángulo,
espesor y/o dirección del veteado; etc. registrando las variaciones
menores en los elementos del algoritmo para un determinado dibujo,
se puede, por medio de este procedimiento introducir esta variación
natural en el dibujo, manteniendo al mismo tiempo el control tanto
sobre el dibujo en su conjunto como sobre los cambios menores de los
elementos que producen las variaciones naturales en el producto
final. Por lo tanto, la misma fórmula o algoritmo que especifica
los criterios para un determinado dibujo, se puede usar también
para determinar los criterios para un conjunto de dibujos que
varían en grados menores correspondientes a variaciones naturales
pero que tienen, como base, el dibujo específico general de un
determinado material natural.
Los mismos principios son aplicables a la
transferencia de la mezcla en masa cargada geométricamente por
extrusión, bien desde un contenedor de retención en forma de vejiga
11 flexible contra la que se aplica una presión exterior para
extruir la mezcla como se muestra en las figuras 7 y 8, o desde un
contenedor 12 rígido en el que está montada una unidad 13, como se
muestra en las figuras 9 - 11. En el caso de la vejiga 11 flexible,
el extremo inferior puede estar provisto con una boquilla 14 de un
tamaño o forma predeterminada en el que se pueden montar
desviadores opcionalmente y que está cerrado durante la carga. La
matriz 1 se usa para cargar geométricamente la vejiga 11 y se retira
antes de que la boca de la vejiga 11 se cierre y se asegure, A
continuación la mezcla cargada se extruye desde la vejiga en el
molde 16 aplicando presión al exterior de la vejiga 11 usando
medios manuales o mecánicos. De manera similar, el contenedor 12
rígido se carga geométricamente usando la matriz 1 como guía. La
matriz 1 se retira, se monta una boquilla 17 en el extremo inferior
del contenedor 12 y en el extremo superior se monta una unidad 13
de pistón y accionamiento. El pistón aplica presión en el interior
para extruir la mezcla cargada geométricamente a través de la
boquilla 17 en el molde 16. En este aparato, la boquilla 17 puede
ser intercambiable y suministrada en diferentes tamaños y
configuraciones. El pistón se puede accionar neumáticamente,
hidráulicamente o por medios mecánicos. Como alternativa, para
extruir la mezcla en masa, se puede aplicar aire comprimido
directamente en vez de a través de un pistón. En estos casos, el
orden de extrusión de la mezcla cargada será el mismo orden en el
que las mezclas individuales se cargan en los contenedores.
Con el equipamiento adecuado, el procedimiento de
esta invención se puede aplicar a equipamientos automatizados que
se pueden utilizar bien para la producción en fábrica o en
proyectos de construcción a gran escala, en el sitio. La figura 12
ilustra un conjunto de equipos con el que se puede llevar a cabo
esto. En este tipo de realización, las diferentes mezclas se
preparan en máquinas 18 de mezclado móviles que tienen bombas 19 de
inyección de lechada conectadas a una cámara 20 de carga geométrica
mediante mangueras 21. La cámara 20 de carga geométrica es
equivalente al contenedor de retención y matriz del sistema básico
y se ilustra con más detalle en la figura 13. En la cámara 20 de
carga geométrica, las mangueras 21 desde las bombas 19 de inyección
de lechada alimentan la cámara 20 con una configuración 22 de
matriz a través de un sistema 23 de tuberías y válvulas que se
puede controlar manual o automáticamente para variar las
configuraciones de las mezclas entrantes y controlar los caudales de
entrada. Este tipo de sistema es esencialmente una matriz mecánica
que es necesaria para llevar a cabo las proporciones de las mezclas
adecuadas y la disposición tridimensional de la fórmula del dibujo
en particular.
Conectada a la cámara 20 de carga geométrica está
una cámara 24 de mezclado que es equivalente a la cámara 4 de
vertido con los desviadores 5. Por la presión de las bombas 19, las
mezclas fluyen desde la cámara 20 de carga geométrica adentro de la
cámara 24 de mezclado para su combinación por los desviadores 25
activos o pasivos y, a continuación, hacia la cabeza 26 de moldeo.
Los desviadores activos son desviadores cuya posición relativa en
la mezcla fluyente se puede cambiar por medios activadores manuales
o automáticos para cambiar el grado y tipo de la combinación de la
mezcla en masa de acuerdo con la fórmula del dibujo. Los
desviadores pasivos son fijos, como los desviadores 5 de la cámara 4
de vertido.
La cabeza 26 de moldeo controla la manera en que
la mezcla en masa sale del aparato y es transferida al molde 16.
Cambiando la cabeza 26 de moldeo, se pueden obtener condiciones de
transferencia equivalentes al vertido, a la extrusión o a la
pulverización, pues, para el vertido, la cabeza 26 de moldeo tiene
una abertura igual o mayor que el volumen de la misma mezcla lo que
permite que la mezcla combinada parcialmente sea vertida a través de
la cabeza 26 de moldeo adentro del molde 16. Como se expuso
anteriormente, el vertido se puede controlar por medio del diseño y
del ángulo de vertido así como por el uso de vibraciones para
modular el vertido y por cambios en la geometría del borde de la
abertura de la cabeza de moldeo.
Para la extrusión, la cabeza 26 de moldeo tiene
una abertura que es menor que el volumen de la mezcla lo que hace
que la mezcla emerja como un cordón con los diferentes colores como
elementos del dibujo dispuestos prácticamente linealmente. Igual
que en el aparato de extrusión más sencillo expuesto anteriormente,
se pueden suministrar boquillas cambiables para variar el tamaño
y/o la forma del cordón extruido.
Para la pulverización, la cabeza 26 de moldeo se
acopla a una fuente de aire comprimido que se sopla dentro de la
cabeza de moldeo y a través de la mezcla o se puede dirigir el
soplado dentro de la mezcla cuando ésta se extruye desde la cabeza
de moldeo. El aire comprimido, cuando fluye saliendo de la cabeza de
moldeo, descompone la mezcla en pequeñas gotas o bolas de tamaños
que dependen de la viscosidad de la mezcla y del caudal y presión
del flujo de aire. Se pueden usar procedimientos alternativos para
lograr la subdivisión de la mezcla, incluidos dispositivos tales
como un troceador mecánico de velocidad variable en la salida de la
cabeza de moldeo.
El aparato constituido por la cámara 20 de carga,
la cámara 24 de mezclado y por la cabeza 26 de moldeo, se monta,
preferiblemente, para que se pueda manipular fácilmente en
cualquiera de los ejes y de manera que desplace un molde grande
durante la transferencia de la mezcla. A este fin, el aparato puede
estar suspendido, como se muestra en las figuras 12 y 16, o montado
en un aparato móvil y ubicable independientemente, como un brazo
accionado hidráulicamente o un mecanismo multieje sobre raíles de
referencia y línea transversal, como un brazo robótico.
Una vez que la mezcla ha sido transferida al
molde, se debe consolidar. En el vertido de cemento o de hormigón,
es normal aplicar vibraciones para asentar la mezcla vertida y
eliminar las burbujas. Sin embargo, las vibraciones que se usan
normalmente son de alta frecuencia, vibración de baja amplitud
aplicada directamente a la mezcla vertida insertando un instrumento
vibratorio En la presente invención, dicha vibración no es
perjudicial para el desarrollo del dibujo. En consecuencia, la
consolidación se lleva a cabo principalmente produciendo ondas de
choque de baja frecuencia para atravesar verticalmente la mezcla
vertida dentro del molde. Inicialmente, se aplican varios choques
grandes en la parte inferior del molde para producir una
consolidación general de la mezcla seguidos de choques menores en
los sitios específicos en los que sea necesario para lograr una
superficie uniforme.
En la práctica, el choque necesario se puede
producir dejando caer o golpeando el molde seguido de golpes
repetidos en la parte inferior en sitios específicos y con
martillos de pesos variables. También se pueden emplear medios
mecánicos, pero se deben limitar para evitar la licuefacción
excesiva de la mezcla lo que podría afectar al dibujo deseado. Las
figuras 15 - 19 ilustran un aparato que facilita la aplicación de
ondas de choque a mezclas
vertidas.
vertidas.
En las figuras 15 y 16 se ilustra el aparato
básico de una unidad 27 de soporte del molde. La unidad 27
comprende el molde 16 y los bastidores 28 de soporte. El molde 16
tiene pasadores 29 de posición que penden de la parte inferior y
coinciden con los miembros 30 de soporte elásticos sobre los
bastidores 28 de soporte. Los bastidores 28 de soporte y los
miembros 30 de soporte elásticos elevan el molde 16 lo suficiente
para que se pueda golpear la parte inferior del molde 16.
El golpeo del molde 16 para aplicar un choque se
puede realizar manualmente o por medios mecánicos. La figura 17
ilustra una realización alternativa de la unidad 27 de soporte del
molde que está provista con martillos 31 neumáticos situados debajo
del molde 16 para aplicar choques. En la figura 18 se ilustra un
aparato alternativo que comprende un golpeador 32 mecánico que puede
ser operado por un martillo neumático 36 estándar. El golpeador 32
comprende un soporte 33, que puede ser móvil o fijo al bastidor 28
de soporte, un brazo 34 giratorio y un brazo 35 de transferencia.
El brazo 34 giratorio es una pieza en ángulo recto rígida que tiene
una primera bisagra 37 de giro en el ángulo y una segunda bisagra
38 de giro en el extremo del brazo. El extremo del otro brazo está
provisto con una manilla o cabeza 39 que golpea la parte inferior
del molde 16. La primera bisagra 37 de giro conecta el brazo 34
giratorio con el soporte 33 de manera giratoria libremente. El
brazo 35 de transferencia conecta con la segunda bisagra 38
giratoria y se extiende hacia fuera desde debajo del molde 16 para
conectar con el extremo de la herramienta del martillo neumático 36.
De esta manera, la acción alternativa del martillo 36 neumático se
transfiere al brazo 34 giratorio y hace que el brazo 34 giratorio
se traslade alrededor de la primera bisagra giratorio de manera que
la cabeza 39 golpea la parte inferior del molde 16 transmitiendo el
choque principalmente verticalmente a través de la mezcla vertida.
Igual que con los martillos neumáticos 31, se puede situar una
pluralidad de golpeadores 32 debajo del molde 16, como se muestra en
la figura 19, con los brazos de transferencia expuestos para operar
simultánea o alternativamente.
El procedimiento de consolidación nivela la
superficie de la mezcla vertida sin tener que pasar una llana o
pasar una herramienta de nivelación a través de la parte superior
del molde lo que podría afectar negativamente al dibujo sobre dicha
superficie del moldeo. La consolidación sirve también para aglutinar
los componentes químicos y físicos de la mezcla vertida en un
conjunto estructural. Además, la consolidación usando ondas de
choque, como opuestas a los, más comunes, vibradores o tablas
vibrantes insertados, se ha descubierto que producen una
fractalización, o entrecruce en el dibujo que tiende a seguir las
líneas naturales vistas en la geometría de los fractales.
Es importante entender que el uso de vibraciones
aquí es muy diferente de los usos tradicionales en las industrias
del cemento / hormigón. Esta diferencia es tanto en el tipo como en
la finalidad. Tradicionalmente, el cemento o el hormigón, una vez
vertido, se distribuye mecánicamente o manualmente y, a
continuación, se enrasa pasando una herramienta a través de la masa
vertida para producir una superficie lisa. A continuación, se puede
asentar y extraer todo el aire por medio de una vibración de alta
frecuencia aplicada por un instrumento insertado dentro de la
mezcla vertida. Este tipo de vibración se esparce en un dibujo
horizontal y da lugar a una mayor licuefacción de la mezcla vertida.
En el presente procedimiento, ese grado de licuefacción da lugar a
una menor definición del dibujo, mientras que el esparcido mecánico
empleado normalmente afecta negativamente al dibujo y anula de
hecho el control obtenido a través de la carga geométrica. Por lo
tanto, el presente procedimiento emplea vibración de baja
frecuencia aplicada como choques a la parte inferior del molde para
asentar y nivelar el vertido. Dado que la mezcla después del
vertido está generalmente desnivelado, requiere una vibración
desigual para asentar el vertido y convertirlo en una pieza lisa.
Por consiguiente, los primeros choques o los principales se aplican
debajo de las áreas más elevadas del vertido haciendo que se
asienten hacia abajo y que se aplanen y se llene cualquier vacío
contiguo. Los dibujos lineales tienden a estirarse y a unirse,
produciendo con ello la impresión de vetas continuas.
Secundariamente, se aplican choques menos fuertes en la medida
necesaria en áreas seleccionadas para nivelar la superficie sin
tener que golpear a través de la superficie del vertido.
Después del asentamiento, se retira la pieza
moldeada del molde y se puede terminar por cualquiera de los
procedimientos comunes de limpieza, pulido y sellado conocidos en
la técnica. Por ejemplo, la limpieza se puede hacer con jabón o con
una solución de ácido muriático seguida por un lavado con amoniaco.
En el pulido se puede emplear el mismo equipo y procedimientos
usados en las labores en piedra. Sin embargo es importante recordar
que el pulido actualmente elimina material moldeado y le afecta y
puede afectar al dibujo. Sin embargo, generalmente, el pulido
ligero y cuidadoso se ha descubierto que elimina toda irregularidad
de la superficie que se pueda producir en el drenaje y tiende a
definir el dibujo haciéndolo más claro.
El sellado se puede realizar también con
materiales disponibles comercialmente y es importante para la
protección y perfeccionamiento del dibujo. En el caso de la
protección, los materiales cementosos son porosos y pueden absorber
agua y suciedad. El sellado de las superficies de la pieza moldeada
previene cualquier absorción y coloración que pudiera interferir
con el dibujo.
Los diferentes procedimientos para transferir la
mezcla cargada al molde, es decir, vertido, extrusión o
pulverización, tienden a crear dibujos que se parecen a
determinados materiales naturales. Por ello, los dibujos producidos
por vertido tienden a parecerse al mármol, los producidos por
extrusión tienden a parecerse a la piedra sedimentaria y
travertinos, mientras que el procedimiento de pulverización de una
mezcla cargada geométricamente crea dibujos que se parecen al
granito. Aunque estos procedimientos de transferencia tienden a
crear dibujos que se parecen a estos diferentes tipos de piedra, es
evidente que el usuario sabrá apartarse significativamente tanto en
cuanto al color como a la gama de dibujos de aquellos que se
encuentran realmente en la naturaleza. Por una parte, los colores y
el control del dibujo pueden crear dibujos aparentemente similares
a los productos de piedra mientras que, por otra parte, los dibujos
se pueden crear de manera que sean claramente hechos por la mano
del hombre.
Los siguientes ejemplos ilustran el procedimiento
como se aplica en estos procedimientos de transferencia en
particular usando la fórmula de la Tabla 1.
Se prepara un molde y material de tamaño
conveniente con un desmoldador adecuado. Se preparan las mezclas
secas correspondientes a los colores de la Tabla 1 y se añade agua
para producir las mezclas húmedas con la viscosidad deseada. Usando
el aparato de la figura 1, con las subcámaras numeradas de
izquierda a derecha y de arriba a abajo, se carga el contenedor 2 de
retención de acuerdo con la fórmula 1. Se retira la matriz 1 y la
mezcla cargada se vierte en el molde en una serie de filas
paralelas. Se combinan el procedimiento de vertido y la geometría
del borde del contenedor para combinar los colores cargados de
manera que se parezca a un mármol de vetas anchas. Si se desea un
veteado más estrecho, se monta una combinación de cámara de vertido
y desviador en el contenedor antes del vertido. El efecto de los
desviadores es la creación de un detallado más fino haciendo que la
mezcla fluya alrededor y a través de los obstáculos representados
por los desviadores lo que da lugar a una mayor combinación de los
colores y a un flujo más estrecho. Se aplica un choque adecuado en
el molde de la manera dada a conocer para asentar y consolidar la
mezcla.
Se preparan un molde y mezclas como en el ejemplo
1. Se facilita un aparato de extrusión como el de las figuras 9 y
10 con una matriz 1 de nueve cámaras y se carga el contenedor 12 de
acuerdo con la fórmula. Se retira la matriz 1, se monta la unidad
13 de pistón y accionamiento y se abre la boquilla 17. Activado el
pistón, se extruye la mezcla cargada a través de la boquilla 17
formando un gran cordón. Las islas de la mezcla cargada
geométricamente se hacen muy estrechas, los elementos coloreados
dibujados linealmente a medida que son forzados a través de la
boquilla 17 hacia el molde 16. Para simular la apariencia de gres o
de piedra travertina, el cordón se extruye en filas ligeramente
irregulares. Se aplican choques al molde para asentar y consolidar
la mezcla que, seguidamente, se deja endurecer. Se pueden obtener
efectos diferentes en la linealidad del dibujo mediante cambios en
la forma y tamaño de la boquilla y por medio de los criterios de
vertido como se expuso anteriormente.
En este ejemplo se prepara un aparato de
extrusión como en el ejemplo 2 y se monta en el mismo una manguera
de aire comprimido que conduce desde una fuente de aire comprimido
hasta una salida inmediatamente contigua a la boquilla 17 de
extrusión. La mezcla cargada geométricamente se extruye desde la
boquilla dentro del flujo de aire comprimido y se descompone en
gotas o bolas multicoloreadas que se depositan en el molde. La
consolidación de las bolas en el molde produce un dibujo en la
pieza moldeada que se parece al aspecto moteado del granito. Se
entiende que el tamaño de partícula de las bolas y, por lo tanto, el
tamaño aparente del moteado similar al granito se puede controlar
variando la relación entre el tamaño y la forma de la boquilla y el
caudal del flujo de aire comprimido.
Se hará fácilmente evidente para todo versado en
la técnica que puede haber otras variaciones hechas al
procedimiento que están incluidas en el alcance de la invención.
Por ejemplo, el tamaño y la forma del contenedor de retención puede
variar como puede variar también el número de subdivisiones en la
matriz. Lo que es más importante, la fórmula para cargar
geométricamente el contenedor es infinitamente variable. En cuanto
a los colores, su disposición y cantidades. Sin embargo, una vez
desarrollada una fórmula para un determinado dibujo, el presente
procedimiento facilita un medio por el cual se puede registrar y
reproducir dicho dibujo siguiendo la fórmula y el criterio de
vertido en particular para el mismo.
El presente procedimiento también es adaptable
para producir piezas con aspecto de mármol o de otros dibujos
naturales o artificiales, pero con un dibujo continuo de pieza a
pieza como si fueran cortados de un solo bloque o piedra. Para
crear este efecto de dibujo continuo, se crea un esquema de vertido,
similar al expuesto anteriormente, haciendo dibujos a escala de la
forma de las piezas a moldear, mostrándolos en sus posiciones
contiguas. La figura 24 ilustra dicho esquema en el que las líneas
de vertido, A - F están dibujadas a través de los bordes entre las
representaciones de una pluralidad de moldes 16a, 16b y, las líneas
pueden indicar el diseño del vertido como en la figura 23 o pueden
corresponder a una disposición de las vetas en el dibujo a moldear.
En dibujos complejos se recomienda que cada veta sea etiquetada con
su particular fórmula de carga geométrica y criterios de vertido.
Una vez terminado el esquema, se marcan los bordes de los moldes
con los puntos de entrada y salida de cada veta, cotejándolos con
el esquema y con los bordes del molde de cada pieza contigua a
moldear. En un entorno de producción automatizada este procedimiento
se puede ver facilitado usando un sistema de marcado de rejilla en
los bordes del molde. Una vez que los bordes del molde están
definidos adecuadamente, los moldes se llenan de la manera descrita
anteriormente en este documento, con la excepción de que cada
vertido subsiguiente debe seguir su trayectoria predeterminada de
acuerdo con el esquema de vertido. Las piezas moldeadas terminadas,
cuando se retiran de sus moldes, son erigidas en sus posiciones
contiguas correctamente para presentar un dibujo continuo a través
de varias piezas. Usando este sistema los paneles individuales se
pueden moldear en cualquier orden, pero cuando están curados y
retirados de sus moldes, entonces se pueden disponer en su orden
adecuado y presentar el dibujo continuo como se diseñó
originalmente. En un entorno automatizado, se puede usar un brazo
robótico controlado por ordenador combinado con una cabeza de
moldeo como en la figura 12, para transferir las mezclas a los
moldes. En este tipo de entornos, el establecimiento de la formula
del dibujo y de los criterios del esquema de vertido como parte del
programa de software que controla la acción del brazo, está dentro
del alcance de esta invención.
El procedimiento de esta invención se puede usar
también para producir artículos con un diseño formal en combinación
con los diferentes dibujos. En este caso se produce un molde 40 que
tiene un dibujo formal como partes 41 elevadas sobre la base del
molde como se indica en las figuras 20 y 21. El molde se llena con
una mezcla cargada geométricamente deseada de una manera que dará
lugar a las áreas 42 en bajo relieve con el dibujo a modo de piedra
deseado. Si se desea, la mezcla vertida se puede rellenar para
añadir resistencia al artículo final. La pieza moldeada resultante
se retira del molde y presenta el aspecto, como en la figura 22, de
una serie de piezas de piedra 43 sobre un fondo 44 con vacíos 45
entre las piezas 43 correspondientes a las partes 41 elevadas. A
continuación se llenan los vacíos 45 con una mezcla cargada
geométricamente diferente, una lechada, cemento u otro material
vertido o depositado con una llana y dejado endurecer. En una
realización alternativa, el dibujo formal puede ser un enrejado o
similar de metal o madera formado separadamente que se coloca sobre
la base del molde antes del vertido y que después se convierte en
parte integral de la pieza moldeada final.
El procedimiento de esta invención se puede usar
para producir cualquier artículo que se pueda fabricar con
materiales moldeables, y particularmente con materiales de cemento
y/o hormigón. Por lo tanto, los artículos tales como piedras de
pavimentación, baldosas, altillos, artículos de mobiliario de
interior y exterior, artículos de construcción estructurales y
elementos artísticos, decorativos y arquitectónicos están entre los
muchos artículos a los que es aplicable este procedimiento. En el
área de los elementos arquitectónicos, el presente procedimiento es
aplicable a la producción de paneles veteados promediados para su
incorporación a partes integrales de una estructura mural de
paneles veteados promediados o moldeados en el sitio en la que los
paneles están provistos en un lado con medios para su enganche e
incorporarse en una estructura de hormigón vertido en la que los
paneles promediados forman al menos una parte del encofrado para el
hormigón.
El procedimiento de esta invención es
especialmente adaptable a entornos de producción automatizada en
los que el mezclado, medición, carga y transferencia de la mezcla
están controlados de acuerdo con un programa instalado en un
ordenador o en otra máquina de control que supervisa las operaciones
de los mezcladores, dispensadores, cámaras de vertido, extrusores,
paso de los moldes a lo largo de una línea de montaje, y similares,
de manera coherente tanto con el procedimiento de esta invención
como con las líneas de montaje automatizadas. Además, el aparato
descrito en esta publicación se puede adaptar análogamente al
ajuste manual o automático dentro del alcance de la presente
invención.
Las realizaciones y dibujos anteriores ilustran
las realizaciones preferidas de la presente invención y se entiende
que, para los expertos en la técnica, será evidente que se pueden
llevar a cabo muchas variaciones y modificaciones de dichas
realizaciones sin salir del alcance de la presente invención.
Claims (25)
-
\global\parskip0.920000\baselineskip
1. Un procedimiento para crear diseños multicoloreados y dibujos en artículos moldeados que comprende las etapas de:- a)
- preparación de un molde (16) para recibir mezclas (6) de molde;
- b)
- preparación de al menos dos mezclas de moldeo húmedas de diferentes colores a una viscosidad que facilite el vertido regular de las mismas, pero que se resistan a la combinación cuando se pongan una contra la otra,
- c)
- provisión de una fórmula que defina una disposición geométrica horizontal y vertical para cargar dichas mezclas de moldeo dentro de un contenedor (2, 2', 12);
- d)
- carga de dichas mezclas en dicho contenedor (2, 2', 12) en una disposición geométrica tridimensional de acuerdo con dicha fórmula, mediante lo cual se prepara una carga que comprende islas tridimensionales discretas de diferentes colores en posiciones horizontal y vertical determinadas dentro de dicho contenedor (2, 2',12) que comprende una matriz (1, 11) desmontable en dicho contenedor (2, 2, 12) que subdivide dicho contenedor (2, 2', 12) y la carga de dichas mezclas de moldeo en dicho contenedor (2, 2',12) subdividido de acuerdo con una fórmula predeterminada en el que dicha fórmula está codificada para la disposición subdividida por dicha matriz (1, 11),
- e)
- transferencia de dichas mezclas cargadas desde dicho contenedor (2, 2', 12) al molde (16) de manera coherente con los principios del flujo de fluidos; y
- f)
- consolidación de dichas mezclas en dicho molde en una masa uniforme físicamente y dejando que dicha masa se endurezca,
mediante lo cual se forma un artículo moldeado con un dibujo de color en el mismo estando determinado dicho dibujo por dicha fórmula por lo cual dichas mezclas de moldeo se cargan en dicho contenedor (2, 2', 12). - 2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de consolidación comprende la aplicación de ondas de choque de baja frecuencia, alta amplitud al molde (16).
- 3. El procedimiento de la reivindicación 2 que comprende además la retirada de la masa endurecida del molde y la terminación de su superficie.
- 4. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende además la retirada de dicha matriz después de la carga de dicho contenedor (2, 2', 12).
- 5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que las mezclas cargadas se transfieren a dicho molde (16) por vertido desde dicho contenedor (2, 2', 12)
- 6. El procedimiento de la reivindicación 5 que comprende además la provisión de una cámara (4) unible desmontablemente a dicho contenedor (2, 2', 12) y que tiene una pluralidad de desviadores (5) que definen un itinerario a través del cual pasan dichas mezclas cargadas al verterlas, y vertido de dichas mezclas cargadas de dicho contenedor (2, 2', 12) a través de dicha cámara (4) de vertido dentro del molde mediante lo cual dichas mezclas cargadas geométricamente fluyen alrededor de dichos desviadores (5) de manera predecible para crear un dibujo en dicho molde.
- 7. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que las mezclas cargadas se transfieren a dicho molde (16) por extrusión.
- 8. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que dichas mezclas cargadas se transfieren a dicho molde (16) por pulverización.
- 9. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende la retirada de dicha matriz (1, 1 ') de dicho contenedor (2, 2', 12), la provisión de una boquilla (17) en un extremo de dicho contenedor (2, 2', 12) y de un pistón (13) accionado en el otro extremo de dicho contenedor y un medio de accionamiento de dicho pistón (13) en dicho contenedor (2, 2', 12) mediante lo cual dichas mezclas cargadas son extruidas a través de dicha boquilla (17) dentro de dicho molde (16).
- 10. El procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende la retirada de dicha matriz (1, 1') de dicho contenedor (2, 2',12) y la unión de una abertura de vertido desviado a dicho contenedor (2, 2',12) y la transferencia de dichas mezclas desde dicho contenedor (2, 2',12) a dicho molde (16) a través de dicha abertura de vertido con lo que dicha abertura de vertido desviado hace que dichas mezclas fluyan y se combinen de manera predecible para controlar dicha decoración de dicha mezcla de moldeo basada en cemento multicoloreado.
- 11. El procedimiento de la reivindicación 10 que comprende además la consolidación de las mezclas en dicho molde (16) por aplicación de ondas de choque de baja frecuencia, alta amplitud a dicho molde.
- 12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho contenedor (2, 2',12) comprende una vejiga (11) flexible desde la que dichas mezclas son extruidas a través de dicha abertura.
- 13. El procedimiento de la reivindicación 11 en el que dicho contenedor (2, 2',12) comprende un cilindro (12) rígido que tiene un pistón (13) en el mismo con el que dichas mezclas son extruidas a través de dicha abertura.
- 14. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho contenedor (2, 2', 12) comprende una cámara inclinable con dicha abertura de vertido desviada unida en un extremo con lo que, cuando dicha matriz (1, 1') se retira, dicha cámara se inclina para verter dichas mezclas de la misma a través de dicha abertura de vertido desviada.
- 15. El procedimiento de una de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas al menos dos mezclas de moldeo húmedas están preparadas con una viscosidad con la que dichas mezclas son vertibles, pero resisten la combinación cuando se colocan una contra la otra.
- 16. El procedimiento de la reivindicación 15 que comprende además la aplicación de ondas de choque de baja frecuencia, alta amplitud a dicho molde para consolidar dichas mezclas.
- 17. El procedimiento de la reivindicación 16 que comprende la ayuda en la colocación geométrica de dichas mezclas en dicho contenedor (2, 2', 12) proporcionando temporalmente una matriz (1, 1') desmontable que subdivide dicho contenedor (2, 2', 12) en el que dichas diferentes mezclas coloreadas se colocan de acuerdo con dicha receta, y en el que dicha matriz (1, 1') se retira de dicho contenedor (2, 2', 12) después de la colocación de dichas mezclas y antes de la transferencia de dichas mezclas en masa a dicho molde.
- 18. El procedimiento de la reivindicación 16 que comprende además la provisión de un aparato de combinación en dicho contenedor (2, 2',12) y la transferencia de dichas mezclas en masa por vertido desde dicho contenedor (2, 2', 12) a través de dicho aparato de combinación con lo que dichas mezclas en masa se combinan parcialmente durante el vertido y en el que dicha combinación parcial es sustancialmente predecible de acuerdo con la viscosidad de dichas mezclas y las características de fluidez de las mismas.
- 19. El procedimiento de la reivindicación 18 en el que dicho aparato de combinación comprende un reborde de vertido en dicho contenedor (2, 2',12), teniendo dicho reborde de vertido una geometría fija.
- 20. El procedimiento de la reivindicación 18 en el que dicho aparato de combinación comprende una boquilla (14, 17) de vertido unible a dicho contenedor (2, 2', 12), comprendiendo dicha boquilla (14, 17) de vertido una pluralidad de desviadores que definen una trayectoria específica de vertido para dichas mezclas en masa.
- 21. El procedimiento de la reivindicación 15 en el que dicha fórmula predeterminada especifica el orden, localización y cantidad de cada una de dichas mezclas de hormigón a colocar en dicho contenedor.
- 22. Un conjunto para producir artículos moldeados con un dibujo que simula piedra natural que comprende:
- una pluralidad de envases de ingredientes premedidos y premezclados, coloreados, secos y cementosos,
- un contenedor (2, 2', 12) de carga y una matriz (1, 1') divisora desmontable para el mismo: instrucciones para preparar mezclas húmedas individuales de diferentes colores con dichos ingredientes,
- una gráfica codificada con las divisiones de dicha matriz y la designación de un orden para cargar dicho contenedor (2, 2', 12) con dichas mezclas húmedas de diferentes colores para crear una disposición tridimensional específica en dicho contenedor (2, 2', 12), y
- criterios de vertido que dirigen la manera en que se transfieren las mezclas cargadas de diferentes colores desde dicha cámara el molde (16).
- 23. El conjunto de la reivindicación 22 que comprende además una combinación de cámara (4) de vertido y desviadores (5, 5') montables desmontablemente en dicho contenedor (2, 2', 12) y provisión de una trayectoria de vertido para dichas mezclas cargadas desde dicho contenedor (2, 2', 12) hasta dicho molde (16), con lo que dicha disposición tridimensional se convierte en un dibujo sustancialmente lineal correspondiente a dicho dibujo de piedra natural simulada.
- 24. El conjunto de la reivindicación 22 o 23 en el que dicho contenedor comprende una vejiga (11) flexible y dicha combinación de cámara de vertido y desviador comprende una boquilla (14) montable en dicha vejiga (11), con lo que dichas mezclas cargadas son extruidas desde dicha vejiga (11) a través de dicha boquilla (14) en respuesta a la presión ejercida contra el exterior de la vejiga (11).
- 25. El conjunto de una de las reivindicaciones 22 a 24 en el que dicho contenedor (2, 2', 12) comprende un cilindro (12) rígido, dicha combinación de cámara de vertido y desviador comprende una estructura (17) de boquilla montable en un extremo de dicho cilindro(12), y dicho conjunto comprende además una unidad (13) de pistón montable en el otro extremo de dicho cilindro (12), con lo que dicho pistón (13) encaja con dicho cilindro (12) y ejerce una fuerza contra dichas mezclas cargadas para extruir dichas mezclas a través de dicha boquilla (17).
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