Titolo. "METODO ED APPARECCHIATURA PER LA PRODUZIONE DI PIASTRELLE DI CERAMICA"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un metodo ed una apposita apparecchiatura per la produzione di piastrelle di ceramica o simile ed in particolare un nuovo metodo ed una nuova apparecchiatura di pressatura delle stesse.
Attualmente, nella produzione di piastrelle in ceramica vengono utilizzate polveri ceramiche, dalla monocottura al gres porcellanato, che vengono pressate ad una pressione specifica variabile dai 200 agli oltre 500 kg/cm2.
II sistema più diffuso di formatura di piastrelle in ceramica consiste nella pressatura di polveri atomizzate. Queste polveri, contenute in una tramoggia dietro la pressa, alimentano per caduta un carrello che le trasferisce, trasportandone un volume maggiore di quello necessario al riempimento, negli alveoli dello stampo. Il materiale in eccesso viene poi raschiato e trasportato per un successivo riutilizzo.
Pur essendo tale lavorazione piuttosto efficace essa presenta inconvenienti per il fatto che tale pressatura ad alta pressione specifica è costosa e deve essere effettuata in spazi ristretti che rendono veramente difficile, se non a volte impossibile, l'ottenimento di una distribuzione non casuale delle polveri o dei granulati. Nel campo della monopressatura, in particolare sarebbe desiderabile poter ottenere una maggiore varietà di effetti senza naturalmente creare limiti alla produttività delle normali presse.
* L'alimentazione delle polveri a scopi decorativi, nei sistemi tradizionali, risulta particolarmente complessa, variabile e così inaffidabile. Infatti è nota la variabilità di granulometria del materiale polveroso alimentato e cosi la difficoltà di erogare solo la giusta quantità di materiale in base a soli controlli volumetrici e non di peso. Tutto ciò a scapito della qualità del prodotto finito e dell'economia della lavorazione. ;I problemi di cui sopra, oltre ad altri, vengono brillantemente risolti dal metodo secondo l'invenzione avente le caratteristiche indicate nella rivendicazione indipendente l e dalla relativa apparecchiatura secondo la rivendicazione 12. Ulteriori loro aspetti vantaggiosi vengono indicati nelle rispettive rivendicazioni dipendenti. ;Verrà ora data , a titolo di esempio non limitativo, una dettagliata descrizione del metodo e dell'apparecchiatura secondo una preferita forma di realizzazione dell'invenzione facendo riferimento ai disegni allegati, in cui: ;- la Fig. 1 raffigura, in modo schematico, l'apparecchiatura dell'invenzione che permette di realizzare il metodo secondo l'invenzione; e ;- le Figg. 2a-2e raffigurano in modo schematico, le varie fasi della precompattazione secondo l'invenzione. ;Al fine di facilitare la comprensione della descrizione che segue si darà inizialmente una sintetica descrizione degli elementi principali che compaiono nelle varie Figure del disegno. ;10 Apparecchiatura per la produzione di piastrelle; ;18 Nastro; ;20A Stazione distribuzione polveri: prima "microdosatura"; ;20B Stazione distribuzione polveri: seconda "microdosatura"; ;20C Stazione distribuzione polveri: "macrodosatura" o "riempimento"; ;T Tramoggia mobile (trasversalmente o parallelamente alla marcia del nastro, singola ♦ o doppia in funzione delle velocità, o dei colori e mantenuta piena ad esempio da un tubo flessibile collegato ad uno o più silos sovrastanti contenenti i materiali da distribuire); ;S Schermo fisso o a nastro con rete impressa tipo serigrafico o maschera rigida che permettono il passaggio della polvere nei punti richiesti; ;R Stazione di raschiatura: elimina l'eccedenza di polvere data dall’ultima dosatura. ;Comandata dalla stazione 32 che effettua il trasporto ed il controllo di peso oppure, in caso di trasferimento dalla pressa di precompattazione alla pressa principale senza possibilità di pesare, viene comandato dalla pressa principale al posto della "regolazione prima caduta"; ;SCC Stazione di controllo caricamento: per ottenere la più omogenea densità del pressato in tutte le zone della piastrella provvede (per ogni singolo tampone) ad aggiungere polvere; ;12 Pressa di precompattazione; ;14 Matrice mobile; ;32 Trasporto ed eventuale pesatura; ;30 Pressa principale; ;34 Tramoggia di raccolta o recupero polveri non pressate; ;24A Piastrella precompattata in posizione pronta per il trasporto; ;24B Piastrella precompattata depositata nel carrello e sulla piastra base 38 pronta per essere trasferita nello stampo della pressa; ;24C Piastrella precompattata in posizione finale pronta alla pressatura; ;36 Pistoni per il movimento verticale della matrice; ;16 Tampone superiore mobile; ;38 Piastra base. ;Benché non illustrata, tra la fase 2c e la fase 2d vi è un'altra fase intermedia in cui la traversa mobile che porta il tampone interrompe la pressione di discesa ed effettua una piccola salita per non lasciare la piastrella in compressione quando salirà la matrice (perdita del contenimento laterale). ;Sostanzialmente il metodo secondo l'invenzione prevede di inserire nel processo produttivo per la fabbricazione di piastrelle in ceramica una nuova fase intermedia fra la preparazione delle polveri e la pressatura avente gli scopi di a) poter distribuire in maniera controllata le polveri e b) precompattare con una bassa pressione specifica, preferibilmente da un quinto ad un decimo delle pressioni specifiche attualmente utilizzate, per avere una resistenza meccanica tale da consentire il trasporto dalla pressa di precompattazione alla vera e propria pressa. Questa riduzione di pressione specifica comporta la possibilità di costruire una pressa di precompattazione 12 costituita da due parti mobili: una matrice 14 ed una traversa porta tamponi 16. ;La matrice 14, relativamente leggera, si cala su un letto di polvere con una triplice funzione: 1. " fustellatrice", cioè calandosi su di uno strato di polvere determina l'area che sarà pressata; 2. matrice di contenimento delle polveri durante la discesa della traversa portatamponi che esercita la pressione; e 3. " sformatrice": il mantenimento della traversa in una posizione abbassata fino a che la parte inferiore della matrice non ha raggiunto la parte inferiore dei tamponi determina la sformatura dei pezzi. ;Il parametro determinante nella progettazione della suddetta pressa di precompattazione 12 sarà dato dalla individuazione della minima plasticità dei materiali che si intenderà pressare e quindi della forza di pressatura necessaria solo a consentire la trasportabilità delle piastrelle precompattate alla vera e propria pressa 30, che effettuerà l’ulteriore compressione necessaria per ottenere le caratteristiche tecniche richieste dal seguito del processo produttivo. ;Individuata la forza massima di pressatura data dalla plasticità dei materiali, dalla superficie che si intende pressare e dal sistema di trasporto necessario per depositare le piastrelle nel nuovo carrello della vera e propria pressa, sarà determinata la solidità del piano destinato a trasportare lo strato di polveri sotto la pressa di precompattazione. ;Ipotizzando per semplicità descrittiva che i tre suddetti parametri siano ottimali e cioè di avere una elevata plasticità dei materiali, una dislocazione della " linea di precompattazione " a monte e in asse con una pressa principale a punzoni rientranti (faccia bella o a vista in basso) e, per semplicità esplicativa del processo, un’ unica piastrella rettangolare da pressare di non elevatissima superficie, si potrà realizzare un trasporto degli strati di polveri su di un nastro piano 18, largo grossomodo quanto la luce della pressa principale, che avanza passo passo sotto una serie di stazioni 20A, 20B, 20C di distribuzione polveri. ;Ognuna di queste stazioni 20A-C distribuirà, secondo le esigenze tecniche ed estetiche che si richiedono al prodotto finito, sulla larghezza del nastro, con modalità da descrivere meglio successivamente, delle polveri per strati successivi fino ad ottenere un letto di polveri la cui larghezza e lunghezza sono di poco superiori, nella parte alta, al pezzo che si dovrà precompattare e la cui altezza consenta una eventuale leggera raschiatura deireccedenza. ;Successivamente a questa zona di distribuzione polveri il nastro trasporterà preferibilmente, sempre passo passo, e con un passo pari a poco più della misura del lato della piastrella parallelo al senso di marcia, il letto di polveri 22 in una zona di "compensazione caricamento" SCC, illustrata meglio in seguito quando sarà più evidente la funzione, e successivamente sotto la pressa di precompattazione 12 (Fig. 2a). Qui la matrice 14 si calerà sul nastro 18 (Fig. 2b), determinando l'area che verrà pressata e una volta effettuata la pressatura (Figg. 2c, 2d) e la sformatura (Fig. 2e) con la salita della matrice 14 sarà possibile un' ulteriore passo del nastro. Troveremo a questo punto una piastrella precompattata 24 le cui misure sono leggermente inferiori a quelle di un alveolo 26 della pressa principale per lunghezza e larghezza e la cui altezza sarà circa un 20/30% maggiore dello spessore finale a causa della ridotta pressione esercitata. Tutto intorno a questa piastrella resteranno le polveri 28 non circoscritte dalla matrice 14 e quindi non pressate dal tampone 16 (Fig. 2e). ;In questa posizione potrà avvenire il prelievo della piastrella precompattata 24 ed il suo trasporto in nuovo carrello della pressa principale 30. In via di prima approssimazione ipotizziamo un carrello privo di stecche o alveoli per il contenimento della polvere e costituito da una unica cornice, leggermente svasata nella parte alta e di misura poco più grande della piastrella e poco più piccola dell'alveolo dello stampo. Sarà dotato di un sistema di avanzamento lineare e non a biella. ;In questo esempio, essendo il nastro in asse, alla stessa altezza e vicino alla pressa principale potrà essere effettuato un prelievo del pezzo a mezzo di una opportuna, per numero e forma, serie di ventose 32 attraverso le quali verrà creata la depressione necessaria a sollevare il pezzo e sostenerlo durante il trasporto orizzontale e la discesa nel carrello. Esse preferibilmente saranno poste su una piastra porta ventose che dovrà essere dotata di celle di carico per controllare il peso durante il trasporto. Questa lettura del peso servirà per inviare informazioni alla predetta zona di "compensazione carimento" per ridurre o aumentare l'altezza del materiale soffice 22 se 1' oscillazione di peso è entro dei limiti ridotti ma non tollerabili; servirà invece di sicurezza se la deviazione è maggiore in tutte le fasi del trasporto in quanto segnalerà l'eventuale rottura di parte del pezzo. Qualora la rottura avvenga verso la fine della corsa e quindi con la possibilità che pezzi rotti siano caduti nel carrello della pressa principale il sistema comanderà un indietreggiamento del carrello in modo da far cadere eventuali polveri fuori dalla piastra base. ;Ovviamente il carrello 38 della pressa principale 30 partirà solamente se la piastrella precompattata è arrivata in posizione di deposito con un peso non significativamente alterato e dopo che è stata rilasciata dalle ventose. L'operazione di prelievo dal nastro e trasporto nel carrello avviene durante la fase di pressatura della pressa principale. ;Mentre il controllo del peso viene effettuato per ogni trasporto dal nastro al carrello e quindi potrà essere ottenuta una precisione almeno equivalente ma con tutta probabilità superiore a quella di una pressa alimentata con polveri trascinate nel carrello tradizionale con controllo a mezzo encoder della corsa della traversa, un controllo periodico a campione della densità del pressato darà informazioni alla zona "compensazione carimento" dove sarà molto semplice effettuare un caricamento aggiuntivo nelle zone poco dense. ;Ritornando al funzionamento del nastro 18, il passo che porta la piastrella successiva fuori dalla pressa di precompattazione determina la caduta delle polveri 28 che erano intorno alla piastrella pressata (Fig. 2e) che saranno recuperate 34, e, dopo una eventuale setacciatura, riutilizzate in una delle stazioni di distribuzione 20. ;Quanto abbiamo ipotizzato in questo esempio per illustrare il processo di precompattazione può naturalmente essere esteso modificando i parametri di partenza. Se si deve precompattare più di una piastrella bisognerà distribuire le polveri 22 con una zona leggermente più scarica in corrispondenza di dove calerà la matrice 14, con due lati di contenimento, avere gli stessi interassi della matrice e dei tamponi nella pressa di precompattazione e nella pressa principale, avere il sistema di prelievo a ventose con celle di carico per ogni singola piastrella. ;Se non fosse possibile una esecuzione a nastro per qualsiasi motivo o se le pressioni da esercitare per mantenere integri i pezzi nel trasferimento alla pressa principale dovranno essere più elevate, il trasporto degli strati di polveri potrà essere effettuato ad esempio a mezzo di piastre (non illustrate), gommate o non gommate sulle due facce, la cui larghezza e lunghezza saranno dettate dalla superficie massima da pressare, mentre lo spessore verrà imposto dai cicli di pressione che dovranno sostenere senza deformazioni. La loro movimentazione sarà funzione della loro dimensione, del numero e della posizione delle stazioni di distribuzione. ;Ritornando alle "stazioni di distribuzioni polveri" 20 è evidente che anche per le presse di grande potenza e con luce massima tra gli alveoli 26 dello stampo di circa 1600 mm. La superfìcie da pressare non è attualmente superiore al metro quadrato. Il tempo a disposizione per la singola stazione è pari al tempo del ciclo della pressa principale meno il tempo necessario al trasporto da una stazione all'altra. Durante questo intervallo di tempo è possibile distribuire delle polveri di varie composizioni e granulometrìe su di una superficie piana e ferma con le esperienze derivate dai processi di smaltatura a secco. L'utilizzo di piani di trasporto pesanti e quindi lenti da movimentare potrebbe comportare la necessità di effettuare applicazioni anche con i piani in movimento e anche in questo caso saranno utili le esperienze di smaltatura. ;Ogni stazione di distribuzione delle polveri sarà costituita da una tramoggia T e da adatti mezzi S di applicazione della polvere sul nastro. ;Ritornando alla pressa di precompattazione (Figg. 2a-2e) la detta matrice dovrà essere un compromesso fra la necessità di non spostare nè pressare troppa polvere nella sua discesa e la rigidità necessaria a sostenere, senza deformazioni nè usure, ripetuti cicli di pressatura anche se a bassa pressione. ;I tamponi superiori potranno o dovranno avere delle zone isostatiche per equilibrare i caricamenti progressivi e per permettere, insieme ai giochi con la matrice, una leggera friabilità dei bordi laterali per facilitare l'ingresso nel carrello e nello stampo delia pressa principale. ;Nei caso si voglia pressare nella pressa principale con la faccia a vista in alto, occorrerà posizionare la stazione di macrodistribuzione/riempimento 20C ad inizio della linea, seguita dalla raschiatura R e dalla compensazione SCC. Occorrerà solo aggiungere un cilindro (non illustrato) con asse di rotazione parallelo al nastro passo passo 18 ed avente la stessa velocità. H cilindro, o eventualmente un nastro liscio o inciso, a contatto con le polveri creerà la superfìcie utile alle stazioni di microdistribuzione 20A e 20B successive, a seguire la pressa di compattazione 12 ed il trasporto, che potrà avvenire in piano, non avendo la faccia a vista in basso. ;L'aspetto estetico più rilevante del controllo del caricamento per sovrapposizioni successive sarà dato dalla possibilità di utilizzare aggregati di forma non necessariamente assimilabile alle sfere e non necessariamente omogenei di composizione, come accade attualmente con il caricamento di polveri sciolte. ;Come conseguenza successiva dello sviluppo del sistema di precompattazione potrebbe essere caricato controllatamente anche uno stampo a doppia fila di notevole corsa del carrello di alimentazione. Attualmente questo tipo di stampo viene utilizzato solo per piastrelle di piccole dimensioni per i limiti di velocità del carrello e di imprecisione del caricamento. Ovviando con la precompattazione gli errori di distribuzione della doppia fila, potrebbero svilupparsi presse di minore luce colonne. Queste nuove presse potrebbero, dovendo pressare un piano con i due lati meno differenti degli attuali, contrastare più efficacemente le deformazioni della loro struttura, sotto pressione massima, e quindi potrebbe aumentare la superficie pressabile e con un aumento delia produzione oraria anche con un rallentamento del ciclo dovuto alla maggiore corsa del carrello. ;Saranno a questo punto evidenti i vantaggi ottenuti con la presente invenzione vale a dire, in primo luogo, la possibilità di “ costruire “ l’intero spessore della piastrella per stratificazioni successive e la precompattazione successiva eliminano le imprecisioni intrinseche dei sistemi attuali di caricamento. Questi, infatti, nel caso di un carrello singolo edi una o più tramogge di alimentazione producono dei risultati casuali, nel caso di sistemi a doppio caricamento migliorano parzialmente l’utilizzo delle polveri ma a costo di un notevole rallentamento della pressa. ;Il processo di precompattazione ottimizza il rendimento dei prodotti utilizzati con vantaggi tecnici, estetici ed economici. ;La pressa principale non solo non sarà rallentata ma rispetto ai normali cicli di pressatura, avendo già effettuato una precompattazione, si potrà completare il degasamento evitando la difettistica collegata alla riduzione dei tempi di ” prima pressata " e di " deareazione Sarà possibile inoltre la riduzione della corsa di sformatura in quanto a parità di peso della piastrella finita l'alveolo dello stampo dovrà contenere un volume di aria inglobata nelle polveri ridotto di oltre il 60 % e non sarà necessario il volume della " seconda caduta " in quanto verrà caricata in ogni alveolo dello stampo una piastrella il cui peso è stato già determinato nelle fasi precedenti. Infine il controllo della distribuzione delle polveri nel " processo di precompattazione 11 potrà permettere di distribuire, a spessore e riempimento variabili, un primo strato, corrispondente alla "faccia a vista", di polveri di materiali che rimangano aggregati in fase di pressatura, ma che vengano eliminati nei normali processi produttivi successivi, consentendo di ottenere delle strutture a bassorilievo, ripetitive o non ripetitive, della superficie della piastrella, senza dover sostituire o riducendo il numero dei tamponi " strutturati " da utilizzare. ;E* evidente che a quanto descritto sopra ed illustrato nelle varie Figure potranno essere apportate numerose modifiche, adattamenti, varianti e sostituzioni di parti senza peraltro fuoriuscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.