ES2308466T3 - Metodo para la consolidacion de piedras ornamentales y planta pertinente. - Google Patents
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Abstract
Método para consolidar piedras ornamentales a modo de placa, de lámina o de elemento modular que comprende: la impregnación por medio de la presión creada en el entorno de tratamiento con una disolución de vidrio soluble en la que el material que está tratándose se sumerge durante el tiempo suficiente para la penetración completa en las fisuras y microporosidades de la superficie del mismo; caracterizado porque tiene las siguientes etapas: - un tratamiento previo del material por aspiración; - una permanencia de la etapa de tratamiento previo durante el tiempo suficiente, después de alcanzar el valor de vacío deseado, para extraer gases, vapores y polvos existentes en dichas fisuras y microporosidades; - una inyección de la disolución de impregnación en la misma cámara de tratamiento previo de vacío, con una disolución de vidrio soluble adecuada para el litotipo de la roca que está tratándose y para el objeto mecánico-estético previsto por la impregnación; - mantener la cámara de tratamiento en vacío durante la inyección; - una etapa de impregnación que se mantiene durante el tiempo suficiente para que la disolución penetre en dichas fisuras y microporosidades siempre en vacío.
Description
Método para la consolidación de piedras
ornamentales y planta pertinente.
La presente invención se refiere a un método
para la consolidación de piedras ornamentales, principalmente pero
no exclusivamente, utilizadas en edificios tanto para suelos como
para revestimientos, realizado utilizando disoluciones acuosas de
silicatos solubles. El método se aplica mientras se trabajan piedras
ornamentales tanto sobre productos semiacabados como en artículos
finales. La invención también se refiere a los medios que permiten
implementar el método de consolidación.
El tratamiento de consolidación se requiere en
el material pétreo a modo de placa puesto que su primer objetivo es
sellar las porosidades y las fracturas de roca y mejorar entonces
las propiedades mecánicas del producto semiacabado, en particular
la resistencia a la flexión y el módulo de elasticidad. Además, la
consolidación permite por ejemplo obtener productos semiacabados
más resistentes, adecuados para aguantar todas las etapas de
trabajo siguientes que exponen a la roca a altas tensiones mecánicas
para obtener artículos finales con propiedades mecánicas más altas
que los productos similares no tratados. Además, el tratamiento va
dirigido a mejorar el aspecto de piedra ornamental realizando un
pulido mejorado, acentuando los colores naturales de la roca.
La técnica anterior comprende varios métodos
para consolidar piedras o materiales pétreos en placas
impregnándolos con productos fluidos o similares; pueden dividirse
en dos familias de métodos; la impregnación de resina y la
impregnación de disolución acuosa de silicatos.
El tratamiento de material pétreo por medio de
resinas se conoce bien y se utiliza comúnmente. El material que va
a impregnarse puede insertarse en una cámara, sumergirse en la
resina y después se pone la cámara a presión para ayudar a la
resina, normalmente muy viscosa, a penetrar en el material.
La patente DE 3930281 describe un método en el
que la penetración de resina se obtiene calentando el material de
placa para la total deshidratación del mismo y a continuación
aspirando la cámara antes de sumergir la placa en el fluido de
impregnación, completándose el método por la catálisis de la resina
en un horno.
Otras patentes, siendo una de las más recientes
de las mismas la solicitud de patente estadounidense 2004/0076771,
describen el método de impregnación de placa para un fin de
reparación o estético en el que las placas se aproximan
verticalmente con hojas de material interpuestas que absorben la
resina y al menos una hoja de material de plástico a la que no
afecta la acción de la resina, todo esto para la ruptura posterior
del bloque así formado después de la impregnación. Esta
impregnación se produce después de calentar las placas que están
trabajándose, componiendo el bloque en equipo modular que puede
hacerse estanco, impregnando con la resina a la presión atmosférica
y a una presión más alta, sellando dicho equipo y controlando la
absorción de resina durante el proceso mediante dicho bloque de
placas.
El uso de resinas tiene sin embargo una serie de
desventajas principalmente debido a que son tóxicas, contaminantes,
caras; después de utilizarse en un único proceso no pueden
reciclarse y requieren diferentes dispositivos y etapas de proceso
posteriores principalmente debido al manchado de la máquina y la
planta, a la necesidad de reducir a un mínimo el área alrededor del
material que está tratándose para reducir la resina que está
utilizándose y el coste así como a la necesidad de etapas de gran
habilidad para aproximar y separar las placas del bloque de placas
que está tratándose.
Para remediar estos problemas se utilizan
disoluciones de vidrio soluble como consolidante en la técnica. Se
conocen bien las propiedades de consolidación, obtención de pruebas
y mejora de las características mecánicas de suelos, compuestos por
polvos inorgánicos y materiales pétreos, del vidrio soluble. Se
describen en la técnica diferentes composiciones de disoluciones de
vidrio soluble según la función del material y clase así como la
configuración de la roca. En muchos casos se añaden otras sustancias
y compuestos a la disolución de vidrio soluble, basándose en la
necesidad de controlar diferentes parámetros del consolidador tales
como la viscosidad de disolución, el tiempo de endurecimiento, las
características de impermeabilidad. La impregnación de disolución
en el material se produce a una presión más alta que la presión
atmosférica.
De hecho se conoce en la técnica un método a
través de la patente EP 651842 que describe una impregnación de
silicato para consolidar placas u hojas de material pétreo por medio
de disoluciones de vidrio soluble. La impregnación se realiza
aplicando presión a la disolución, con valores mínimos de 0,8 Mpa (8
bares) hasta, y preferiblemente de, 15 Mpa (150 bares).
Sin embargo, el uso de dicho método con
silicatos requiere el uso de cantidades convenientes de aditivos
para no obtener tiempos de endurecimiento muy largos. Por tanto,
las disoluciones de vidrio soluble que se utilizan para la
impregnación pueden utilizarse sólo durante tiempos limitados, es
decir como máximo uno o dos días. Además, la acción de la presión,
al contrario de lo que se ha recalcado en la descripción de la
patente, no permite obtener una solidificación de silicato sin
defectos puesto que el gas y el vapor en las fisuras y
microporosidades de la placa que está trabajándose, con la alta
presión se reduce a microcavidades en el silicato solidificado lo
que hace que la resistencia mecánica del mismo y por consiguiente de
la placa impregnada sea inferior.
Esta técnica anterior está sujeta a muchas
mejoras en cuanto a la posibilidad de realizar un tratamiento que
permita sellar las porosidades y las fracturas de roca y así mejorar
las propiedades mecánicas del producto semiacabado, en particular
la resistencia a la flexión y el módulo de elasticidad para aguantar
todas las etapas de trabajo que exponen a las placas a altas
tensiones mecánicas.
Una mejora adicional se refiere a conseguir
artículos finales con propiedades mecánicas superiores a los
productos similares no tratados y con tal nivel que casi no pueda
encontrarse en la naturaleza. Y no menos la mejora del tratamiento
permite mejorar las propiedades estéticas de la piedra ornamental
garantizando un mejor resultado de la operación de pulido, así como
acentuar los colores naturales de la roca.
Lo anterior da como resultado la necesidad de
solucionar el problema técnico de realizar un método de tratamiento
por impregnación de la piedra natural o de placas o láminas de
material pétreo, permitiendo obtener la consolidación del mismo
para superar los inconvenientes de los métodos conocidos.
Además, un objetivo principal del presente
tratamiento es sellar las porosidades y fracturas de roca y así
mejorar las propiedades mecánicas del producto semiacabado para
aguantar todas las etapas de trabajo posteriores que exponen a la
roca a altas tensiones mecánicas.
Además, otro objetivo es realizar artículos
finales con propiedades mecánicas superiores a las de los productos
similares no tratados, así como obtener un aspecto de piedra
ornamental mejorado.
Además, un segundo objetivo aunque no menos
importante es realizar disoluciones de vidrio soluble para impregnar
materiales pétreos en placas o láminas que tengan una estabilidad y
vida media más altas que las disoluciones conocidas.
Finalmente, por último pero no menos importante
un objetivo es realizar una planta y un equipo específico para
implementar el tratamiento de consolidación, permitiendo realizar el
tratamiento con una capacidad de producción industrial suficiente:
es decir, haciendo las etapas de tratamiento no sólo posibles sino
también baratas de realizar.
La invención soluciona dicho problema técnico
adoptando: un método de consolidación de piedras ornamentales a
modo de placa, de lámina o de elemento modular, que comprende: la
impregnación por medio de presión creada en el entorno de
tratamiento por medio de una disolución de vidrio soluble en la que
se sumerge el material que está tratándose durante el tiempo
suficiente para la penetración completa en las fisuras y
microporosidades de la superficie del mismo; caracterizado porque
comprende las etapas siguientes:
- un tratamiento previo del material por
aspiración;
- una permanencia de la etapa de tratamiento
previo durante el tiempo suficiente, después de alcanzar el valor
de vacío deseado, para extraer gases, vapores y polvos existentes en
dichas fisuras y microporosidades;
- una inyección de la disolución de impregnación
en la misma cámara de tratamiento previo de vacío, con una
disolución de vidrio soluble adecuada para el litotipo de la roca
que está tratándose y para el objeto
mecánico-estético previsto por la impregnación;
- mantener la cámara de tratamiento en vacío
durante la inyección;
- una etapa de impregnación que se mantiene
durante el tiempo suficiente para que la disolución penetre en
dichas fisuras y microporosidades siempre en vacío.
Además, adoptando en una realización preferida:
después de la impregnación, una etapa de desecación del material
tratado a una temperatura que supera ligeramente la temperatura
ambiente con una duración de al menos un día.
Características adicionales del método adoptado
serán más evidentes a partir de la descripción y las
reivindicaciones siguientes.
Adoptando, en una realización preferida: un
dispositivo para la manipulación y almacenamiento de piedras
ornamentales a modo de placa, de lámina o de elemento modular, que
va a utilizarse en el método de consolidación, que comprende: un
armazón para soportar y agarrar un conjunto de materiales a modo de
placa, de lámina o de elemento modular que están trabajándose;
caracterizado porque tiene al menos una estructura cerrada que rodea
los bordes laterales superficiales de dichos materiales que están
trabajándose en la que se proveen múltiples formaciones de al menos
tres o más dedos en el lateral interior de dicha forma cerrada,
alineados y orientados hacia el interior de dicha forma cerrada,
para definir una distancia predeterminada y constante, basada en el
área de superficie del material que está tratándose, entre dos
placas, láminas o elementos modulares adyacentes mantenidos en
posición entre los dedos de dicho dispositivo.
Además, adoptando en una realización preferida:
el dispositivo disponiendo en una dirección subvertical o vertical
las placas, láminas o elementos modulares.
Características adicionales del dispositivo de
manipulación y almacenamiento adoptado serán más evidentes a partir
de la descripción y reivindicaciones siguientes.
Adoptando en una realización preferida: una
planta para implementar el método para consolidar piedras
ornamentales a modo de placa, de lámina o de elemento modular de un
modo industrial con una producción y rendimiento económicamente
rentables, caracterizada porque comprende:
- una estación de carga/descarga de los
materiales que están trabajándose que comprende al menos un
manipulador para recoger y situar dichos materiales sobre un
dispositivo de manipulación y almacenamiento; al menos una máquina
transportadora para recoger y manipular el conjunto de material
alojado sobre el dispositivo desde la estación de carga/descarga
hacia una estación de tratamiento previo e impregnación;
- al menos una cámara de vacío en la que dicho
conjunto está alojado durante las etapas de tratamiento; al menos
uno o más medios de extracción del aire de la cámara de vacío; al
menos uno o más dispositivos para alimentar y extraer la disolución
de fluido de impregnación en la cámara de vacío.
Además, adoptando en una realización preferida:
al menos una estación de desecación equipada con una o más cámaras
de temperatura controlada para el curado y secado completo del
impregnante.
Características adicionales de la planta
adoptada serán más evidentes a partir de la descripción y
reivindicaciones siguientes.
Una implementación de la invención se muestra,
simplemente a modo de ejemplo, en los siete dibujos adjuntos en los
que: la figura 1 es la vista en perspectiva esquemática de la planta
para el tratamiento de consolidación de placas de material pétreo
según la invención, en este caso dimensionada para láminas cortadas
de bloques de granito; la figura 2 es la vista en perspectiva
esquemática de la estación de composición del armazón de
manipulación de láminas en el estado abierto para la carga; la
figura 3 es la vista en perspectiva esquemática de la estación de
carga de la figura 2 con láminas ya situadas sobre el armazón
todavía abierto; la figura 4 es la vista esquemática de una clase
de armazón vacío con los brazos de cierre conformados en "L";
la figura 5 es la vista esquemática del armazón cerrado con las
láminas listas para la manipulación; la figura 6 es la vista en
perspectiva ampliada de la estación de carga/descarga de las láminas
de la planta de la figura 1; la figura 7 es la vista lateral de la
manipulación de un armazón completo de láminas; la figura 8 es la
vista en perspectiva ampliada de la cámara de tratamiento de vacío
de la figura 1; la figura 9 es la sección transversal de una cámara
de tratamiento de vacío e impregnación durante la etapa de
impregnación; la figura 10 es la vista en perspectiva ampliada de
la cámara de desecación de láminas impregnadas, cada una con
diferentes planos de almacenamiento, para la consolidación final de
la disolución de vidrio soluble.
La figura 1 muestra las diferentes estaciones de
la planta de tratamiento según la invención en la que las láminas 1
proceden de la mesa de rodillos 2 en la estación de carga/descarga 3
de la planta. Aguas arriba una cámara de lavado y secado de láminas
4 está sobre dicha mesa de rodillos antes de la estación de
carga/descarga. Un manipulador aéreo de copa de succión 5 conocido
se ocupa de mover las láminas 1 desde la mesa de rodillos 2 hacia
el armazón 50 equipado con peines móviles 51 para separar los
laterales de las láminas 1 durante la carga. El manipulador 5
durante su movimiento sitúa una lámina 1 entre parejas de dientes de
peine 52 de modo que también quedan separadas por parejas de dedos
53 equipando el armazón sobre la viga de soporte 54 de los bordes
de lámina 55; los peines se hacen funcionar accionando los cilindros
actuadores 56 en ascenso y descenso. Una carretilla 6 lleva el
conjunto 7 de láminas 1 a la cámara de vacío 8 de la estación de
impregnación 9; una puerta 10 se cierra para aspirar cada cámara.
La estación de desecación 11 siguiente tiene las cámaras de
desecación 12 en las que la carretilla 6 manipula el conjunto de
láminas 7 sobre los diferentes estantes.
La figura 4 muestra también los brazos de cierre
superior conformados en "L" 57 del armazón 50 después de
cargar las láminas 1. Estos brazos están equipados con dedos 58 que
se extienden hacia abajo, es decir hacia el borde superior de
lámina 55 después de cerrar el armazón, tal como puede verse en la
figura 5.
En la figura 7 la carretilla 6 está equipada con
horquillas 61 que se extienden sobre la mitad de la longitud de las
láminas 1 para la recogida inferior del armazón 50 con el conjunto
de láminas 7.
Las cámaras de vacío 8, tal como puede verse en
las figuras 8 y 9, del área de impregnación 9 son adyacentes y
tienen un conducto superior 20 que aloja una válvula solenoide de
seccionamiento 21 para controlar la aspiración desde la tubería de
vacío principal 22; los armazones 50 cargados con el conjunto 7 de
láminas 1 están soportados por las guías 23 longitudinalmente a la
cámara de vacío 8. La parte inferior de la cámara 24 está conformada
en "V" recogiendo la disolución de vidrio soluble durante el
vaciado, por medio del conducto 25 equipado con un filtro para
impurezas 26 y con una válvula solenoide de seccionamiento 27 hacia
una tubería de flujo de retorno de disolución de impregnación 28;
la disolución se almacena en un tanque 29. Durante el tratamiento
la disolución de vidrio soluble se mantiene en el nivel S, justo por
debajo del borde superior 55 de las láminas 1. Una pantalla 31 con
aberturas laterales para evitar la succión de partículas o gotas de
fluido protege la boca de succión de vacío 30. La cámara de vacío 8
está equipada con tuberías 31 para distribuir y pulverizar el agua
de lavado.
La estación de desecación 11 de láminas 1
impregnadas comprende la cámara 12 en la que se inyecta aire
caliente a la temperatura requerida incluso diferentes entre las
dos cámaras, produciéndose el aire mediante la estación térmica 13;
las cámaras se dividen en alojamientos 14 sobre diferentes estantes
en los que los armazones 50 con los conjuntos de láminas 7 están
soportados sobre guías longitudinales 15. Las cámaras de desecación
se cierran mediante una sencilla tapa 16 para cada alojamiento para
manipular desde los alojamientos individuales los conjuntos de
láminas 7 respectivos individualmente.
El método de tratamiento según la invención
comprende una etapa de tratamiento previo de vacío de producto para
obtener materiales secos y limpios, eliminando las porosidades y
fracturas de polvo y gases residuales, para garantizar la posterior
penetración completa del consolidante y la interacción directa entre
el consolidante y los minerales que componen la roca.
La etapa de tratamiento previo consiste en un
tratamiento de vacío de las láminas 1 situadas en la cámara de
vacío 8 que puede utilizarse en la siguiente etapa como cámara de
impregnación. La cámara de vacío tiene un tanque con una abertura
lateral con una puerta 10, siendo ambos estancos. La cámara 8 está
conectada a través de la tubería 20 y 22 a una o más bombas, no
mostradas, que pueden crear en la cámara el nivel de vacío deseado.
Ventajosamente los productos son productos semiacabados, es decir
placas, hojas y láminas no acabadas y están situados en un lateral
en la estructura que los soporta, el armazón 50 y los brazos 57,
para mantenerlos separados una distancia mínima relativa que ayuda
a que la disolución de impregnación fluya entre los mismos. La
distancia está predeterminada con respecto al ancho de la superficie
de producto semiacabado. Las placas, láminas o elementos modulares
están situados en la estructura de armazón con las superficies
mayores orientadas de tal manera que se favorece el flujo hacia
abajo del fluido una vez que el tratamiento de impregnación ha
acabado, preferiblemente orientados verticalmente o incluso
subverticalmente con un borde o lateral casi alineado con la parte
inferior 24 de dicho tanque.
El método de la presente invención proporciona
en la etapa de tratamiento previo alcanzar un vacío que es inferior
a 2 mbar, preferiblemente de 0,2-0,3 mbar. El tiempo
necesario para alcanzar el vacío necesario (el vacío previsto)
varía según el volumen y la tipología de la roca que va a tratarse,
el grado de humedad de la roca, el grado de limpieza de las
superficies del producto semiacabado y obviamente las
características del sistema de bombas que está utilizándose; el
material que está tratándose debe limpiarse previamente, y
finalmente lavarse y secarse por medio de chorros de aire comprimido
en la cámara 4, para eliminar los polvos de corte residuales y para
estar también, en lo posible, seco. El tiempo necesario para
alcanzar le grado de vacío anteriormente mencionado varía según el
tipo de roca, estando comprendido entre 2 y 12 horas.
Una vez que se obtiene el vacío requerido en la
etapa de tratamiento previo, se produce la etapa de impregnación,
controlando la succión de las bombas que extraen el aire de la
cámara de vacío 8; en la planta de la figura 1 esta operación se
realiza mediante la válvula de solenoide 21 que intercepta y detiene
la conexión de la cámara a la tubería de vacío principal 22, que se
hace funcionar mediante un equipo de control lógico para mantener
el grado de vacío requerido.
Entonces se inyecta la disolución de vidrio
soluble, manteniendo la presión absoluta en la cámara de vacío 8
baja. La entrada de disolución se favorece por el vacío interno; el
control de inyección se realiza haciendo funcionar la válvula
solenoide de seccionamiento 27 de la disolución situada en la
tubería de alimentación 25; en una realización preferida de la
invención esta válvula solenoide se hace funcionar mediante un
equipo de control lógico. El fluido se inyecta desde la parte
inferior de cámara 24, durante la etapa de entrada de la disolución
de vidrio soluble de impregnación; el grado de vacío en la cámara,
en una realización preferida del método, es tal que favorece la
ebullición y la posterior pérdida de agua de la disolución de vidrio
soluble. El vapor que se libera en la cámara de vacío 8 y la
presión ejercida por el fluido de entrada desde la tubería 25
determinan el aumento en la presión absoluta interior. Esta presión
en la cámara de vacío se mantiene en esta etapa en el valor
predeterminado y sin superar 300 mbar.
Por tanto, según la presente invención los
materiales que están tratándose se impregnan en vacío, para acelerar
y ayudar al impregnante a que se introduzca en las porosidades de
la roca, para garantizar una impregnación completa en el espesor de
las placas, láminas o elementos modulares de las cavidades y
microporosidades sobre la superficie de los mismos.
Continuando con la aplicación del método la
presión interior se mantiene en un valor inferior al valor
atmosférico, por tanto la inyección de disolución se realiza en
realidad por vacío. Preferiblemente esta operación de entrada de
fluido se controla directamente según el grado de vacío en la cámara
que funciona por ejemplo a un valor de presión absoluto constante
comprendido entre 10 y 100 mbar.
El nivel S de la disolución de impregnación en
la cámara de vacío 8 debe ser tal que no supere el borde superior
55 de las láminas que están tratándose, es decir que alcance
entonces un nivel justo por debajo de dicho borde superior. Las
pruebas que están realizándose confirmaron que este truco ayuda
enormemente al impregnante a introducirse en la roca contribuyendo
a una reducción de los tiempos de tratamiento globales.
La cámara de vacío 8 debe dejarse cerrada
durante el tiempo suficiente para que el proceso continúe por
capilaridad y la impregnación se produce de manera homogénea.
Preferiblemente el nivel de vacío se mantiene constante próximo al
nivel de presión de vapor de la disolución que está utilizándose,
sin embargo dentro del intervalo de 10 y 50 mbar con el fin de
optimizar los tiempos de tratamiento. Se ha detectado un intervalo
de tiempo que varía considerablemente entre 4 y 24 horas mientras
se realizan las etapas de impregnación.
El tratamiento acaba aumentando la presión
absoluta de la cámara de vacío hasta la presión atmosférica,
vaciando la disolución con un dispositivo de extracción que no se
muestra. En una realización preferida el mismo dispositivo de
inyección se utiliza para extraer el fluido de impregnación, es
decir las tuberías 25 y 28, la válvula de solenoide 27 y el filtro
26 atrapando las impurezas. En este punto los materiales que están
tratándose se extraen desde la cámara de vacío 8.
La cámara de vacío así vaciada se lava sólo con
agua, que se pulveriza mediante las tuberías 32 en la cámara 8 que
está vaciándose del conjunto de láminas 7, para permitir que los
residuos de silicato se eliminen y realizar el siguiente ciclo. El
desagüe de la disolución en primer lugar y del agua de lavado
después se realiza mediante un dispositivo adecuado de la cámara de
vacío 8, que puede ser diferente de la parte inferior conformada en
"V" 24 que se muestra. El agua de lavado puede descargarse
fácilmente, siendo inerte.
La disolución de impregnación puede utilizarse
varias veces teniendo cuidado de verificar los porcentajes de los
componentes y de no utilizarla cuando aparece opacidad, puesto que
indica la separación de una nueva fase.
En una realización preferida de la presente
invención, el método continúa con una etapa de desecación posterior
realizada mediante tratamiento térmico en una cámara de temperatura
controlada, es decir, en la cámara de desecación 12 de la estación
de desecación 11. Las temperaturas se mantienen constantes en la
cámara 12 y ventajosamente diferentes entre sí, sin embargo de
manera que no se exponga el material a tensiones térmicas,
garantizando el calentamiento y la deshidratación progresiva del
aglutinante de silicato impregnado en la roca. La desecación se
produce preferiblemente a una temperatura comprendida entre 40 y
60ºC y en condiciones de humedad relativa controlada,
preferiblemente comprendida entre 40-75% UR. El
tiempo de desecación se necesita para que el impregnante actúe de
manera eficaz aumentando considerablemente las propiedades mecánicas
del material pétreo que está tratándose. Los tiempos detectados
durante la prueba, aunque no vinculantes, varían entre 1 y 7 días
para obtener resultados óptimos. En cualquier caso se ha comprobado
que tiempos de permanencia o de desecación demasiado largos,
incluso de 28 días, después del tratamiento conducen en algunas
piedras ornamentales a una ligera disminución en los beneficios
conseguidos.
La presente invención comprende también la
posibilidad de más aplicaciones de la misma disolución de vidrio
soluble o de diferentes disoluciones de vidrio soluble sobre el
mismo conjunto de productos semiacabados o materiales con objetivos
que pueden ser diferentes según la tipología de la roca ornamental
que está tratándose.
Pueden realizarse más ciclos alternados con
etapas de desecación para los siguientes objetivos:
a) actuar de una manera específica según el
aspecto estructural, particularmente según el grado de porosidades
y/o de fractura del litotipo;
b) acentuar los efectos cromáticos del
tratamiento; las siguientes aplicaciones pueden realizarse con la
misma formulación de impregnante adecuada para el litotipo que va a
tratarse.
En el caso de múltiples aplicaciones, elegidas
de una manera específica según el aspecto estructural, pueden
distinguirse las siguientes aplicaciones:
a1) roca con pequeñas fracturas cerradas sin
porosidad tosca; en ese caso más aplicaciones de la misma
formulación pueden garantizar tanto la impregnación completa como
la consolidación de las fracturas existentes;
a2) roca con fracturas de tamaño medio o con
fracturas de tamaño variable hasta fracturas abiertas, y radios de
poro inferiores a 1 mm; en ese caso se sugieren dos o más
aplicaciones con dos objetivos diferentes: en primer lugar
consolidar de un modo completo la parte sólida de roca, aquella que
no tiene fracturas y con porosidades inferiores a 1 mm; en segundo
lugar sellar las fracturas con un consolidante más pegajoso y más
viscoso que se adhiere mejor a la roca y particularmente a la capa
de consolidante dejada por la aplicación anterior.
El segundo tratamiento se adhiere más a las
porosidades tanto debido a las diferentes propiedades físicas del
mismo, en particular la viscosidad y adhesión más altas, y debido a
que tiende a adherirse a la capa de vidrio soluble formada en la
aplicación anterior que crea cuellos y puentes en las porosidades.
La potencia de sellado del segundo tratamiento aumenta así mediante
el tratamiento anterior.
La segunda aplicación puede realizarse con
disoluciones de sellado y muy viscosas que se producen también
añadiendo cargas en suspensión y/o en disolución. En algunos casos
la adición de cantidades adecuadas de cargas reduce a una o pocas
aplicaciones la vida media de la disolución pero puede requerirse la
adición de carga para una aplicación dirigida a rocas fracturadas
y/o porosas. Es posible añadir cargas en suspensión de calcita o
cemento aluminoso. En la disolución pueden añadirse aditivos,
elegidos entre los diversos agentes de curado existentes para
disoluciones de vidrio soluble, en cantidades inferiores a un valor
límite que varía con la formulación del silicato. Pueden aplicarse
disoluciones de agente de curado más concentradas por separado como
un tratamiento reactivo y estabilizante del impregnante de silicato
para acelerar los tiempos de endurecimiento y aumentar la
resistencia del impregnante de silicato a la humedad y al agua en
los poros.
\newpage
El método anteriormente descrito se aplica a
artículos finales o a productos semiacabados, es decir, a trozos de
roca obtenidos cortando un bloque con cualquier forma que sea
funcional para el trabajo posterior. El tratamiento de
consolidación puede implicar la intervención de una o más fases de
trabajo en los productos semiacabados desde en bruto hasta casi
acabados. Por ejemplo pueden tratarse productos semiacabados de
aproximadamente 5-40 mm de espesor, en la etapa que
precede al trabajo final de la producción de losas de suelo pulidas.
La técnica puede aplicarse sobre productos semiacabados con un
ancho de superficie diferente (productos semiacabados de gran
tamaño uniformes tales como placas) y espesor (5-40
mm), que cumplan los requisitos de las diferentes clases de trabajo
y aplicación final del producto. Además, es posible aplicar el
proceso varias veces, incluso en diferentes fases de trabajo de
productos semiacabados.
Un aspecto adicional de la presente invención se
refiere a la formulación del impregnante más adecuado para los
diferentes litotipos, a la composición química y aspecto estructural
del mismo.
A partir de pruebas llevadas a cabo se ha
detectado que una formulación adecuada para un tratamiento único
completo en los casos de piedras sólidas menos porosas sin
fracturas, es decir, tipo a1), o adecuada para un primer
tratamiento en los casos de piedras porosas o fracturadas, es decir,
tipo a2), es particularmente eficaz en piedras de granito de grano
medio-fino, como granitos conocidos comercialmente
como "Blanco sardo" y "Blanco imperial", o de grano
variable como el "Multicolor" de migmatita, es decir, todos con
la composición de cuarzo-feldespato hasta
composiciones de labradorita, formulado por los tres compuestos
siguientes:
- A)
- vidrio soluble de sodio (con una relación SiO_{2}/Na_{2}O comprendida entre 1,8 y 3,8, preferiblemente comprendida entre 3,0 y 3,5, y sólidos comprendidos entre el 25 y el 50% en peso, preferiblemente comprendidos entre el 30 y el 40%) en el porcentaje comprendido entre el 40 y el 80% en peso;
- B)
- vidrio soluble de potasio (con una relación SiO_{2}/K_{2}O comprendida entre 0,6 y 2,2, preferiblemente comprendida entre 0,6 y 1,0, y sólidos comprendidos entre el 35 y el 50% en peso, preferiblemente comprendidos entre el 45 y el 50%) en el porcentaje comprendido entre el 20 y el 50% en peso;
- C)
- H_{2}O en el porcentaje comprendido entre el 0 y el 25% en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
La mezcla de silicato más eficaz en disolución
de agua, y el primer o único tratamiento de impregnación de rocas
de tipo "granito" es, como se describió anteriormente, una
mezcla de sodio y potasio con una concentración más alta de
disolución de sodio.
En la gran variedad de rocas incluidas en la
categoría comercial de granitos, se ha descubierto que para rocas
con una composición más básica, tales como por ejemplo basalto muy
compacto de grano fino que tiene una resistencia mecánica inicial
alta, como los que se conocen comercialmente como "Negro
absoluto", el tratamiento más eficaz se realiza con una
disolución más rica en potasio y muy fluida, que comprende vidrio
soluble de potasio (con una relación SiO_{2}/K_{2}O comprendida
entre 0,6 y 1,0, preferiblemente de 0,6, y sólidos comprendidos
entre el 40 y el 50% en peso, preferiblemente comprendidos entre el
45 y el 50%) en el porcentaje comprendido entre el 80 y el 100% en
peso y agua comprendida entre el 0 y el 20%.
A partir de pruebas llevadas a cabo se ha
detectado que para la aplicación siguiente a la primera, es decir,
en el caso de múltiples aplicaciones que requieren la aplicación de
una disolución viscosa (150-500 mps a 20ºC) con un
ligero efecto de sellado, las disoluciones con la mayor potencia de
aglutinación están compuestas de silicato de sodio (con una
relación SiO_{2}/Na_{2}O comprendida entre 3,2 y 4,0, y sólidos
comprendidos entre el 30 y el 35% en peso) en el porcentaje del
100% en peso.
La viscosidad y el poder de sellado de esta
disolución pueden aumentarse añadiendo cargas en suspensión para
aplicaciones previstas para rocas con un alto grado de porosidad y
fractura.
Las composiciones más ricas en silicato de
potasio tienen un efecto de consolidación más alto si la desecación
térmica se realiza a una temperatura más alta. Las disoluciones que
contienen únicamente silicato de potasio con SiO_{2}/K_{2}O
comprendida entre 0,6 y 1, y sólidos comprendidos entre el 40 y el
50% en peso requieren temperaturas de desecación que superan 50ºC,
y preferiblemente de 60ºC.
Al llevar a cabo las pruebas, se ha verificado
que las disoluciones de vidrio soluble utilizadas para consolidar
profundamente piedras ornamentales, además de mejorar las
propiedades mecánicas de las mismas, proporcionan también
beneficios estéticos considerables tales como: más brillo, más
pureza y definición del color natural. Este efecto nunca descrito
antes y absolutamente inesperado es particularmente ventajoso puesto
que permite mejorar dos características significativas de la roca
ornamental en un único tratamiento: la resistencia mecánica de la
misma, para realizar placas de revestimiento finas y el aspecto de
la misma con una mejora considerable de los valores estéticos
superficiales.
A partir de pruebas llevadas a cabo, la
penetración de silicato de impregnación dio como resultado
aproximadamente 5-6 mm en el espesor de una placa
de 30 mm de espesor.
El funcionamiento de la planta según se ha
descrito y se representa en las figuras ya es evidente a partir de
la descripción anterior del método. Todavía debe especificarse que
los dedos 53, 58 que equipan el armazón 50 y los brazos de cierre
en "L" para la duración total del método, soportan el conjunto
7 de láminas 1. Estos dedos están situados para mantener las
láminas separadas una distancia mínima, pero suficiente para que el
fluido de impregnación pueda penetrar entre las superficies
enfrentadas y actuar bajo el efecto de las presiones aplicadas.
Dicha distancia también se calcula basándose en la viscosidad del
fluido al final de la impregnación para dejar que el fluido gotee,
es decir, la disolución de vidrio soluble sobrante, liberando las
láminas 1 que están tratándose. Los brazos en "L" están
conectados al armazón mediante uniones mecánicas conocidas que
pueden disolverse, no mostradas para mayor simplicidad, se sujetan a
la composición del conjunto de láminas 7 y se abren al final del
método de extracción de láminas.
Las ventajas obtenidas por esta invención son:
el método de tratamiento permite sellar las porosidades y fracturas
de la roca y entonces el artículo final, y ventajosamente mejorar
las propiedades mecánicas del producto semiacabado, mejorando
particularmente la resistencia a flexión y el módulo de elasticidad.
La consolidación que puede conseguirse permite por ejemplo realizar
productos semiacabados más resistentes, es decir, adecuados para
aguantar todas las siguientes etapas de trabajo que con mucha
frecuencia exponen a la roca a altas tensiones mecánicas.
La repetición de las etapas de impregnación, con
los mismos objetivos o con diferentes objetivos en las diferentes
etapas, permite mejorar gradualmente las características mecánicas
incluso más del doble de las características mecánicas de la roca
inicial.
Los artículos finales así realizados muestran
propiedades mecánicas superiores que productos similares no
tratados.
Además, el tratamiento de consolidación permite
mejorar las propiedades estéticas de la piedra ornamental
garantizando un mejor resultado para la operación de pulido,
acentuando los colores naturales de la roca y los diferentes
aspectos superficiales puesto que se sellan las porosidades y las
fisuras, así como es posible añadir también algún pigmento a la
disolución o material cargado de color para fines de
embellecimiento.
La presente invención por tanto une a las
ventajas de la consolidación de la roca un claro efecto de
embellecimiento de la roca que está trabajándose.
En la presente invención las ventajas
principales, con respecto a la técnica anterior, se consiguen debido
a que el proceso de aspiración, que representa que el dispositivo
favorece la infiltración de fluido natural por capilaridad, se
realiza con valores de vacío muy altos en una etapa de tratamiento
previo diferente, que requiere la aplicación de una presión
negativa inferior a los valores de impregnación predeterminados. En
este tratamiento previo se consigue la eliminación fehaciente de
polvos, gas absorbido y exceso de humedad de las porosidades, al
contrario que en la técnica anterior descrita en la patente EP
651842 en la que dichas inclusiones se comprimían y se incorporaban
en microcavidades en el material de silicato consolidado.
La disolución de impregnación basada en
disoluciones de vidrio soluble puede utilizarse también para algunos
cientos de impregnaciones, controlando previamente únicamente de
manera visual la transparencia y la concentración de los
componentes.
Una ventaja adicional con respecto a la técnica
anterior es el hecho de que comprende también una etapa de
desecación de los materiales semiacabados impregnados, que debe
implementarse según la clase de consolidante y de las
características morfológicas, físicas y químicas del material que
está tratándose, es decir el litotipo. De hecho, se ha verificado
que la desecación permite aumentar considerablemente las propiedades
mecánicas con respecto al producto semiacabado sólo impregnado.
A partir de pruebas llevadas a cabo, se ha
detectado una mejora del rendimiento de producción, con una
reducción de rotura de fragmentos del 60%.
En la implementación práctica, los materiales,
tamaños, detalles de ejecución podrían ser diferentes de los
indicados, pero técnicamente similares a los mismos, sin alejarse
del alcance jurídico de la presente invención según se define
mediante las reivindicaciones.
Claims (37)
1. Método para consolidar piedras ornamentales a
modo de placa, de lámina o de elemento modular que comprende: la
impregnación por medio de la presión creada en el entorno de
tratamiento con una disolución de vidrio soluble en la que el
material que está tratándose se sumerge durante el tiempo suficiente
para la penetración completa en las fisuras y microporosidades de
la superficie del mismo; caracterizado porque tiene las
siguientes etapas:
- -
- un tratamiento previo del material por aspiración;
- -
- una permanencia de la etapa de tratamiento previo durante el tiempo suficiente, después de alcanzar el valor de vacío deseado, para extraer gases, vapores y polvos existentes en dichas fisuras y microporosidades;
- -
- una inyección de la disolución de impregnación en la misma cámara de tratamiento previo de vacío, con una disolución de vidrio soluble adecuada para el litotipo de la roca que está tratándose y para el objeto mecánico-estético previsto por la impregnación;
- -
- mantener la cámara de tratamiento en vacío durante la inyección;
- -
- una etapa de impregnación que se mantiene durante el tiempo suficiente para que la disolución penetre en dichas fisuras y microporosidades siempre en vacío.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
la etapa de tratamiento previo se produce con una presión absoluta
inferior a 2 mbar, preferiblemente inferior a
0,2-0,3 mbar.
3. Método según la reivindicación 1, en el que
la etapa de inyección se produce con una presión absoluta inferior
a 300 mbar.
4. Método según la reivindicación 3, en el que
la etapa de inyección se produce con una presión absoluta
comprendida entre 10 y 100 mbar.
5. Método según la reivindicación 1, en el que
la etapa de impregnación se produce a una presión absoluta próxima
al nivel de presión de vapor de la disolución de impregnación que
está utilizándose, comprendida en cualquier caso entre 10 y 50
mbar.
6. Método según la reivindicación 1, en el que
después de la impregnación se aplica una etapa de desecación del
material que está tratándose, a una temperatura que supera
ligeramente la temperatura ambiente durante una duración de al
menos un día.
7. Método según la reivindicación 1, en el que
el nivel de la disolución de impregnación en la cámara de
impregnación se mantiene justo por debajo del borde superior del
material que está tratándose.
8. Método según la reivindicación 1, que aplica
múltiples impregnaciones siendo consecutivas o intercalándose en
diferentes etapas de trabajo de los materiales pétreos a modo de
placa, de lámina o de elemento modular.
9. Método según la reivindicación 8, en el que
se aplican múltiples impregnaciones para fines diferentes de
consolidación o embellecimiento estético usando disoluciones de
vidrio soluble con diferentes composiciones en las diferentes
impregnaciones.
10. Método según la reivindicación 1, en el que
la disolución de vidrio soluble para la aplicación como un fluido
de impregnación comprende:
- A)
- vidrio soluble de sodio (con una proporción SiO_{2}/Na_{2}O comprendida entre 1,8 y 3,8, preferiblemente comprendida entre 3,0 y 3,5, y sólidos comprendidos entre el 25 y el 50% en peso, preferiblemente comprendidos entre el 30 y el 40%) en el porcentaje comprendido entre el 40 y el 80% en peso;
- B)
- vidrio soluble de potasio (con una proporción SiO_{2}/K_{2}O comprendida entre 0,6 y 2,2, preferiblemente comprendida entre 0,6 y 1,0, y sólidos comprendidos entre el 35 y el 50% en peso, preferiblemente comprendidos entre el 45 y el 50%) en el porcentaje comprendido entre el 20 y el 50% en peso;
- C)
- H_{2}O en el porcentaje comprendido entre el 0 y el 25% en peso.
11. Método según la reivindicación 1, en el que
la disolución de vidrio soluble, para la aplicación como fluido de
impregnación, comprende: vidrio soluble de potasio (con una
proporción SiO_{2}/K_{2}O comprendida entre 0,6 y 1,
preferiblemente de 0,6, y sólidos comprendidos entre el 40 y el 50%
en peso, preferiblemente comprendidos entre el 45 y el 50%) en el
porcentaje comprendido entre el 80 y el 100% en peso y agua
comprendida entre el 0 y el 20%.
\newpage
12. Método según la reivindicación 1, en el que
la disolución de vidrio soluble, para la aplicación como fluido de
impregnación, comprende: silicato de sodio (con una proporción
SiO_{2}/Na_{2}O comprendida entre 3,2 y 4,0, y sólidos
comprendidos entre el 30 y el 35% en peso) en el porcentaje del 100%
en peso.
13. Método según la reivindicación 1, en el que
la disolución de vidrio soluble, para la aplicación como fluido de
impregnación, comprende: silicato de potasio con una proporción
SiO_{2}/K_{2}O comprendida entre 0,6 y 1, y sólidos
comprendidos entre el 40 y el 50% en peso.
14. Planta para la aplicación del método para
consolidar piedras ornamentales a modo de placa, de lámina (1) o de
elemento modular, según las reivindicaciones 1 a 13 de un modo
industrial con una producción y rendimiento económicamente
rentables, caracterizada porque comprende:
- -
- una estación de carga/descarga (3) de los materiales que están trabajándose que comprende al menos un manipulador (5) para recoger y situar dichos materiales sobre un dispositivo de manipulación y almacenamiento (50); al menos una máquina transportadora (6) para recoger y manipular el conjunto de material (7) alojado sobre el dispositivo desde la estación de carga/descarga hacia una estación de tratamiento previo e impregnación (9);
- -
- al menos una cámara de vacío (8) en la que dicho conjunto (7) está alojado durante las etapas de tratamiento; al menos uno o más medios de extracción del aire de la cámara de vacío; al menos uno o más dispositivos para alimentar y extraer la disolución de fluido de impregnación en la cámara de vacío.
15. Planta según la reivindicación 14, que
comprende al menos una estación de desecación equipada con una o más
cámaras de temperatura controlada para el curado y secado completo
del impregnante.
16. Planta según la reivindicación 14, en la que
la máquina transportadora (6) tiene horquillas largas (61) para
agarrar el dispositivo en la dirección de la longitud de dichos
materiales (1).
17. Planta según la reivindicación 14, en la que
la estación de carga/descarga (3) está precedida de una cámara de
lavado y/o secado (4) del material (1) que va a tratarse.
18. Planta según la reivindicación 14, en la que
la cámara de vacío (8) tiene una configuración de paralelepípedo y
la carga/descarga sobre una base inferior lateral; esta base está
cerrada mediante una tapa (10) durante el tratamiento.
19. Planta según la reivindicación 14, en la que
la cámara de vacío (8) está conectada con el equipo de vacío en la
parte superior.
20. Planta según la reivindicación 14, en la que
la cámara de vacío (8) está conectada con el equipo de inyección de
la disolución de fluido de impregnación desde la parte inferior.
21. Planta según la reivindicación 14, en la que
la tubería de conexión (20) del equipo de vacío se intercepta
mediante una válvula solenoide de seccionamiento (21), para
comprobar y controlar el suministro de vacío.
22. Planta según la reivindicación 14, en la que
la tubería de conexión (25) del equipo de inyección de impregnante
se intercepta mediante una válvula de solenoide de seccionamiento
(27), para comprobar y controlar dicho suministro de fluido de
impregnación.
23. Planta según la reivindicación 14, en la que
la cámara de vacío (8) está equipada con un dispositivo de desagüe
del fluido de impregnación al final de la impregnación.
24. Planta según la reivindicación 23, en la que
la parte inferior (24) de la cámara de vacío está conformada en
"V".
25. Planta según la reivindicación 14, en la que
los dispositivos de alimentación y extracción de disolución del
fluido de impregnación en la cámara de vacío comprenden al menos un
dispositivo de filtrado (26) para las impurezas en la disolución de
impregnación.
26. Planta según la reivindicación 14, en la que
la cámara de vacío (8) tiene un dispositivo de lavado (32) al final
de la etapa de impregnación de los residuos de la disolución de
fluido de impregnación.
27. Planta según la reivindicación 26, en la que
el dispositivo de lavado está compuesto por tuberías (32) para
suministrar y pulverizar el agua de lavado en la cámara de vacío
(8).
28. Planta según la reivindicación 14, en la que
los dispositivos para alimentar y extraer la disolución de fluido
de impregnación en la cámara de vacío comprenden al menos un tanque
de almacenamiento de disolución (29).
29. Planta según la reivindicación 21, en la que
dicha válvula solenoide de seccionamiento (21) sobre la tubería de
vacío (20) se controla mediante un equipo de control lógico para
mantener el grado de vacío requerido.
30. Planta según la reivindicación 22, en la que
dicha válvula solenoide de seccionamiento (27) sobre la tubería de
la tubería de entrada de impregnante (25) se controla mediante un
equipo de control lógico.
31. Planta según la reivindicación 15, en la que
la cámara de desecación está equipada con guías longitudinales (15)
para alojar el dispositivo con el conjunto de material a modo de
placa, de lámina o de elemento modular situado sobre más
planos.
32. Planta según la reivindicación 14, en la que
está presente un dispositivo al menos para la manipulación y
almacenamiento de piedras ornamentales a modo de placa, de lámina o
de elemento modular, que comprende: un armazón (50) para soportar y
agarrar un conjunto (7) de materiales a modo de placa, de lámina (1)
o de elemento modular que están trabajándose; caracterizada
porque tiene al menos una estructura cerrada (50, 54, 57) que rodea
los bordes laterales superficiales (55) de dichos materiales que
están trabajándose en la que se colocan múltiples formaciones de al
menos tres o más dedos (53, 58) en el lateral interior de dicha
forma cerrada, alineados y orientados hacia el interior de dicha
forma cerrada, para definir una distancia predeterminada y
constante, basada en el área de superficie del material que está
tratándose, entre dos placas, láminas (1) o elementos modulares
adyacentes mantenidos en posición entre los dedos en dicho
dispositivo.
33. Planta según la reivindicación 32, en la que
la disposición de las placas, láminas o elementos modulares en el
dispositivo está en una dirección subvertical o vertical.
34. Planta según la reivindicación 33, en la que
dicha estructura cerrada del dispositivo está compuesta por al
menos un brazo superior (57) con dedos (58) alineados con dedos
correspondientes (53) sobre las vigas (54) del armazón (50) para
que el dispositivo agarre y manipule.
35. Planta según la reivindicación 33, en la que
la manipulación de carga/descarga del dispositivo se realiza en una
estación de manipulación de material (3) y tiene un dispositivo
espaciador (51, 52) de dichos materiales interpuestos durante las
etapas de carga/descarga con el dispositivo abierto.
36. Planta según la reivindicación 35, en la que
el dispositivo espaciador está compuesto por una pluralidad de
dientes (52) y se hace funcionar mediante medios de
actuación(56) por medio de un único peine (51) o incluso
mediante medios de accionamiento de diente único o por parejas.
37. Planta según la reivindicación 33, en la que
el armazón (50) del dispositivo de manipulación y almacenamiento
tiene aberturas inferiores para el paso de lo recogido por
horquillas (61) de una máquina transportadora (6) a ambos
lados.
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