ITBO990596A1 - PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR THE COMPACTION OF MATERIAL INTENDED FOR THE CERAMIC INDUSTRY. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo: attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled:
PROCEDIMENTO ED APPARECCHIATURA PER LA COMPATTAZIONE DI MATERIALE DESTINATO ALL’INDUSTRIA CERAMICA. PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR COMPACTION OF MATERIAL INTENDED FOR THE CERAMIC INDUSTRY.
Il presente trovato concerne un procedimento ed una apparecchiatura per la compattazione di materiale destinato, in particolare, all'industria ceramica. The present invention relates to a process and an apparatus for compacting material intended, in particular, for the ceramic industry.
I procedimenti attuali per compattare materiale destinato all'industria ceramica, ad esempio nel campo della produzione di piastrelle, comprendono diverse fasi che permettono una aggregazione dei diversi componenti a partire dallo stato di polveri per costituire il prodotto finale. Current processes for compacting material intended for the ceramic industry, for example in the field of tile production, comprise various steps that allow the various components to be aggregated starting from the state of powders to form the final product.
Tali procedimenti prevedono una prima fase di atomizzazione del materiale in modo da ottenere delle polveri, le quali contengono una determinata percentuale di umidità che permette la compattazione successiva. I singoli componenti del materiale ceramico, infatti, non sono compattabili e possono essere tenuti insieme a temperatura ambiente grazie all’umidità contenuta nel relativo aggregato. These processes involve a first phase of atomization of the material in order to obtain powders, which contain a certain percentage of humidity which allows subsequent compaction. The individual components of the ceramic material, in fact, are not compactable and can be kept together at room temperature thanks to the humidity contained in the relative aggregate.
Secondo la tecnica nota, le polveri inumidite sono sottoposte a pressatura mediante presse di elevata potenza (in una o più fasi), in modo da ottenere un materiale compattato contenente una determinata percentuale di umidità. According to the known art, the moistened powders are subjected to pressing by means of high-power presses (in one or more phases), so as to obtain a compacted material containing a certain percentage of humidity.
Successivamente, il materiale compattato viene essiccato in modo da eliminare l’umidità ed ottenere un prodotto che potrà quindi essere smaltato e posto in un forno di cottura a definire, ad esempio, la classica piastrella. Subsequently, the compacted material is dried in order to eliminate moisture and obtain a product that can then be glazed and placed in a cooking oven to define, for example, the classic tile.
Il procedimento descritto presenta pertanto diverse fasi che comportano la realizzazione di un impianto complesso, costituito da più apparecchiature. In particolare, per la realizzazione della fase di pressatura è necessario l’impiego di macchine di notevole potenza e quindi di notevole dimensione ed ingombro. The described process therefore has different phases which involve the construction of a complex plant, consisting of several apparatuses. In particular, for the realization of the pressing phase it is necessary to use machines of considerable power and therefore of considerable size and bulk.
Inoltre, per ottenere una elevato grado di compattazione e quindi delle caratteristiche ottimali di resistenza e rigidezza del prodotto finale, sono necessarie fasi diverse (ci riferiamo alla pressatura e successiva essiccazione) che implicano pertanto un tempo considerevole per la realizzazione di tale prodotto. Furthermore, to obtain a high degree of compaction and therefore the optimal characteristics of resistance and stiffness of the final product, different phases are necessary (we refer to pressing and subsequent drying) which therefore imply a considerable time for the realization of this product.
Il prodotto ottenuto mediante il procedimento noto presenta un unico spessore, che non può essere variato nelle dimensioni longitudinali, in quanto la pressatura è realizzata con un’unica pressa che agisce su tutta la superficie dello stampo. The product obtained by the known process has a single thickness, which cannot be varied in longitudinal dimensions, as the pressing is carried out with a single press that acts on the entire surface of the mold.
Lo scopo del presente trovato è pertanto quello di superare gli inconvenienti ora menzionati attraverso un procedimento ed un’apparecchiatura per la compattazione di materiale ceramico che consenta di eliminare l'uso di presse di notevoli dimensioni. The purpose of the present invention is therefore to overcome the drawbacks mentioned above by means of a process and an apparatus for compacting ceramic material that allows to eliminate the use of large presses.
Ulteriore scopo del presente trovato è quello di semplificare il procedimento per la compattazione in modo da limitare il tempo necessario e, nel contempo, l'impiego di diverse attrezzature per l’ottenimento del prodotto finito. A further object of the present invention is to simplify the method for compaction in order to limit the time required and, at the same time, the use of different equipment for obtaining the finished product.
Un altro scopo del presente trovato è quello di fornire un procedimento per ottenere un prodotto ceramico, ad esempio una piastrella, che possieda elevata resistenza e rigidezza, e che possa essere realizzato con spessori diversi nelle sue dimensioni longitudinali. Another object of the present invention is to provide a process for obtaining a ceramic product, for example a tile, which has high strength and stiffness, and which can be made with different thicknesses in its longitudinal dimensions.
Questi scopi ed altri ancora che meglio appariranno nella descrizione che segue vengono raggiunti in accordo con il presente trovato da un procedimento per la compattazione di materiale destinato all'industria ceramica, comprendente le fasi di introduzione del materiale in forma di polveri in un elemento di contenimento; e di pressatura delle polveri all'interno dell'elemento di contenimento caratterizzato dal fatto che la fase di pressatura comprende una pressione meccanica associata a vibrazioni ultrasoniche. These objects and still others which will become clearer in the following description are achieved in accordance with the present invention by a process for compacting material intended for the ceramic industry, comprising the steps of introducing the material in the form of powders into a containment element. ; and pressing the powders inside the containment element characterized in that the pressing step comprises a mechanical pressure associated with ultrasonic vibrations.
Il presente trovato concerne altresì un'apparecchiatura per la compattazione di materiale destinato all'industria ceramica, comprendente un elemento di contenimento del materiale in forma di polveri; e mezzi di compressione di dette polveri, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di compressione comprendono almeno un pressore ed almeno una sorgente di vibrazioni ultrasoniche agenti su dette polveri. The present invention also relates to an apparatus for compacting material intended for the ceramic industry, comprising an element for containing the material in the form of powders; and means for compressing said powders, characterized in that said compression means comprise at least one presser and at least one source of ultrasonic vibrations acting on said powders.
Ulteriori caratteristiche tecniche ed i vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui: Further technical characteristics and the advantages of the invention will become more evident in the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, which represent a purely exemplary and non-limiting embodiment thereof, in which:
la figura 1 illustra una vista schematica di una apparecchiatura per la realizzazione del presente procedimento per la compattazione del materiale destinato all'industria ceramica; Figure 1 illustrates a schematic view of an apparatus for carrying out the present process for compacting the material intended for the ceramic industry;
la figura 2 illustra una vista schematica di una seconda forma realizzativa dell’apparecchiatura secondo l'invenzione. Figure 2 illustrates a schematic view of a second embodiment of the apparatus according to the invention.
Conformemente alle figure dei disegni allegati, con 1 viene indicato un’apparecchiatura per la compattazione di materiale destinato all'industria ceramica secondo l'invenzione. In accordance with the figures of the attached drawings, 1 indicates an apparatus for compacting material intended for the ceramic industry according to the invention.
L’apparecchiatura 1 comprende uno elemento di contenimento 2, ad esempio uno stampo, per racchiudere le polveri del materiale che si vuole compattare e conferire una specifica forma al prodotto che sarà ottenuto dalla compattazione. The equipment 1 includes a containment element 2, for example a mold, to enclose the powders of the material to be compacted and to give a specific shape to the product that will be obtained from the compaction.
Le polveri di materiale ceramico vengono introdotte nello stampo 2 tramite opportuni mezzi di alimentazione 3, costituiti ad esempio da una tramoggia 4, a valle della quale può essere previsto un dispositivo dosatore 5 della quantità di materiale da introdurre nello stampo 2 stesso. The powders of ceramic material are introduced into the mold 2 by means of suitable feeding means 3, consisting for example of a hopper 4, downstream of which a metering device 5 for the quantity of material to be introduced into the mold 2 itself can be provided.
L’apparecchiatura 1 è provvista di mezzi di compressione 6 delle polveri, il cui azionamento viene eseguito tramite opportuni mezzi motori 7. The equipment 1 is equipped with means of compression 6 of the powders, the operation of which is performed by means of suitable motor means 7.
Nell'apparecchiatura 1 secondo l'invenzione, i mezzi di compressione 6 comprendono almeno un pressore 8 ed almeno una sorgente 9 di vibrazioni ultrasoniche. In the apparatus 1 according to the invention, the compression means 6 comprise at least one presser 8 and at least one source 9 of ultrasonic vibrations.
Vantaggiosamente, nella soluzione realizzativa rappresentata in figura 1, il pressore 8 è collegato alla sorgente 9 di vibrazioni ultrasoniche, per costituire un pressore sonotrodo. Advantageously, in the embodiment shown in Figure 1, the presser 8 is connected to the source 9 of ultrasonic vibrations, to constitute a sonotrode presser.
Il pressore sonotrodo 8 e lo stampo 2 sono dotati di moto relativo alternativamente da una posizione non operativa ad una posizione operativa in cui il pressore a contatto con le polveri da compattare. The sonotrode presser 8 and the mold 2 are provided with relative motion alternately from an inoperative position to an operative position in which the presser in contact with the powders to be compacted.
L’apparecchiatura 1 può anche comprendere una pluralità di pressori 8 almeno una sorgente 9 di vibrazioni ultrasoniche e agenti su tutta la superficie dell’elemento di contenimento 2. The apparatus 1 can also comprise a plurality of pressers 8 at least one source 9 of ultrasonic vibrations and acting on the entire surface of the containment element 2.
Vantaggiosamente, i pressori 8 possono essere connessi ad una singola sorgente 9 o a rispettive sorgenti 9, in modo da esercitare la pressione sulle polveri in modo indipendente l’uno dall’altro. Advantageously, the pressers 8 can be connected to a single source 9 or to respective sources 9, so as to exert pressure on the powders independently of each other.
Come illustrato in figura 2, il numero di pressori sonotrodi 8 può variare a seconda delle dimensioni finali del prodotto della compattazione. Nel caso di una piastrella, ad esempio, possono essere previsti quattro pressori 8 disposti in modo da realizzare la compattazione simultanea dei quattro quadranti della piastrella stessa. As illustrated in Figure 2, the number of sonotrode pressers 8 can vary according to the final dimensions of the compaction product. In the case of a tile, for example, four pressers 8 can be provided, arranged so as to achieve simultaneous compacting of the four quadrants of the tile itself.
Questa disposizione permette infatti di distribuire uniformemente la pressione esercitata sulla superficie della piastrella, limitando quindi il rischio di una compattazione disomogenea che provocherebbe la formazione di zone più fragili. This arrangement makes it possible to uniformly distribute the pressure exerted on the surface of the tile, thus limiting the risk of uneven compaction which would cause the formation of more fragile areas.
L'apparecchiatura 1 può comprendere inoltre un supporto per lo stampo e dei mezzi di movimentazione del prodotto finale, non illustrati nelle figure. The apparatus 1 can further comprise a support for the mold and means for moving the final product, not shown in the figures.
L’apparecchiatura 1 permette di realizzare il procedimento secondo l'invenzione, in cui la fase di pressatura è realizzata utilizzando l'energia ultrasonica. The equipment 1 allows to carry out the process according to the invention, in which the pressing step is carried out using ultrasonic energy.
Il procedimento prevede una fase di introduzione del materiale sotto forma di polveri nello stampo 2, seguita dalla fase di pressatura. The process provides for a step of introducing the material in the form of powders into the mold 2, followed by the pressing step.
Nella fase di pressatura, il pressore sonotrodo 8 viene accostato al materiale contenuto nello stampo 2, in modo da trasmettere al materiale stesso l’energia derivante dalle vibrazioni ultrasoniche durante la compressione meccanica. In the pressing phase, the sonotrode presser 8 is approached to the material contained in the mold 2, in order to transmit the energy resulting from the ultrasonic vibrations during mechanical compression to the material itself.
Vantaggiosamente, il procedimento secondo l’invenzione prevede una prima fase durante la quale alle polveri viene aggiunto un aggregante contenente una determinata percentuale di umidità. Advantageously, the process according to the invention provides a first phase during which an aggregate containing a certain percentage of humidity is added to the powders.
La compattazione del materiale viene ottenuta tramite l’azione delle vibrazioni ultrasoniche sulla struttura dell’aggregante introdotto nelle polveri: infatti, l’energia trasmessa alla miscela di polveri ed aggregante sotto forma di vibrazioni ultrasoniche provoca la liberazione dell ’umidità contenuta e una conseguente cementizzazione dell’aggregato, che permette quindi la compattazione del materiale. The compaction of the material is obtained through the action of ultrasonic vibrations on the structure of the aggregate introduced into the powders: in fact, the energy transmitted to the mixture of powders and aggregating in the form of ultrasonic vibrations causes the release of the humidity contained and a consequent cementation. of the aggregate, which therefore allows the compaction of the material.
L'aggiunta di un aggregante permette di realizzare la compattazione del materiale durante la fase di pressatura, eliminando così la fase successiva di essiccazione. The addition of an aggregate allows the compaction of the material to be achieved during the pressing phase, thus eliminating the subsequent drying phase.
L’aggregante può essere costituito da un silicato allo stato liquido, o da altro materiale in grado di modificare il proprio stato chimico-fisico in seguito al rilascio di umidità. The aggregate can consist of a silicate in a liquid state, or other material capable of changing its chemical-physical state following the release of moisture.
Mediante il procedimento secondo l’invenzione, durante la fase di pressatura viene quindi realizzata una compattazione per effetto combinato meccanico-termico, tramite l’impiego del pressore sonotrodo 8 che agisce sulla miscela di polveri e aggregante, in quanto l’energia ultrasonica che attraversa il materiale, causando la vibrazione delle molecole d'acqua, produce una modificazione nello stato chimico-fisico del materiale stesso. By means of the method according to the invention, during the pressing phase, a compaction is therefore carried out due to the combined mechanical-thermal effect, through the use of the sonotrode presser 8 which acts on the mixture of powders and aggregating, as the ultrasonic energy that passes through the material, causing the vibration of the water molecules, produces a modification in the chemical-physical state of the material itself.
Nel procedimento secondo l'invenzione, ad una unica pressione esercitata da una pressa di notevole potenza viene sostituita una serie di pressioni di entità inferiore, eliminando la necessità di utilizzare apparecchi ingombranti e costosi, che richiedono un forte consumo di energia per il funzionamento. In the method according to the invention, a series of lower pressures is replaced at a single pressure exerted by a press of considerable power, eliminating the need to use bulky and expensive devices, which require a high consumption of energy for operation.
L'aggiunta dell'aggregante unita all'impiego delle vibrazioni ultrasoniche consente di eliminare la fase di essiccazione, la quale implica un aumento del tempo necessario alla realizzazione del prodotto finale. The addition of the aggregate combined with the use of ultrasonic vibrations allows to eliminate the drying phase, which implies an increase in the time required to make the final product.
La compattazione ottenuta con il procedimento e l’apparecchiatura secondo l'invenzione consente di ottenere un prodotto dotato di elevata resistenza e rigidezza, in quanto l’aggregazione dei componenti è realizzata non solo per compressione meccanica, ma anche per trasformazione della struttura molecolare dei componenti stessi. The compaction obtained with the process and the apparatus according to the invention allows to obtain a product with high strength and stiffness, since the aggregation of the components is achieved not only by mechanical compression, but also by transformation of the molecular structure of the components. themselves.
Inoltre, la possibilità di disporre di un pressore modulare permette di compattare prodotti di superficie elevata o di forme diverse, senza dover ricorrere all’impiego di presse di diversa potenza e forma. L'apparecchiatura dotata di pressore modulare consente inoltre di realizzare spessori diversi lungo le dimensioni longitudinali del medesimo prodotto. In addition, the possibility of having a modular presser allows you to compact products with a large surface or of different shapes, without having to resort to the use of presses of different power and shape. The equipment equipped with a modular presser also makes it possible to create different thicknesses along the longitudinal dimensions of the same product.
Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept. Furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements.
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