ITRE20010061A1 - Metodo di compattazione delle polveri per formare piastrelle ceramiche, ed attrezzatura per attuare il metodo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

di Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: "METODO DI COMPATTAZIONE DELLE POLVERI PER FORMARE PIASTRELLE CERAMICHE, ED ATTREZZATURA PER ATTUARE IL METODO",

Il presente brevetto inerisce alla formatura di piastrelle ceramiche per pavimento o rivestimento mediante compattazione delle polveri ceramiche e successiva cottura ad alta

In particolare il presente brevetto inerisce unicamente la fase della compattazione poiché per quanto concerne la successiva cottura il processo non si discosta da quelli tradizionali

La compattazione a povere ceramica, m re di argille atomizzate e/o altre polveri anche non atomizzate, avviene mediante presse che sottopongono la polvere di umidità opportuna, generalmente compresa tra 4% e 6%, ad una pressione superiore a 150 Kg./cm<2>.

La compattazione della polvere avviene all'interno delle cavità di adatti stampi, alle quali la polvere è alimentata mediante noti sistemi di caricamento, come ad esempio un carrello dotato di moto alternativo, che comprende un cassetto a fondo aperto atto a disporsi alternativamente al di sotto di una tramoggia che fa cadere la polvere nel cassetto, e al di sopra della cavità dello stampo nella quale la polvere viene lasciata cadere.

I metodi di formatura tradizionale presentano un duplice ordine di inconvenienti, non indipendenti tra loro.

Un primo inconveniente è dettato dal fatto che la polvere, durante la compattazione nello stampo, riduce di circa la metà il proprio spessore con conseguente uscita di aria dal materiale in fase di compattazione.

L'uscita di aria avviene tra il punzone superiore dello stampo ed il perimetro della cavità, ed oltre a provocare una usura sensibile della propria luce di passaggio, presenta difficoltà che aumentano proporzionalmente alle dimensioni superficiali della piastrella che si sta compattando.

Un secondo inconveniente è che i sistemi noti di trasferimento delle polveri dalle tramogge alla cavità dello stampo sono inadatti ad impedire che le polveri subiscano indesiderati rimescolamenti, il che rende impossibile predisporre polveri di diverso colore con una desiderata distribuzione e mantenere questa distribuzione inalterata sino all'interno della cavità dello stampo.

E' appena il caso di dire che la possibilità di predisporre e mantenere la desiderata distribuzione delle polveri equivale alla possibilità di ottenere e mantenere un desiderato decoro della piastrella finita.

Lo scopo della presente invenzione è rendere disponibile un metodo di compattazione delle polveri che oltre a risolvere in modo completo i problemi inerenti alla disaerazione, consenta di trasferire le polveri all'interno della cavità dello stampo senza sostanzialmente modificarne la distribuzione.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è rendere disponibile un metodo che consenta di distribuire le polveri in modo desiderato, atto a creare decori nelle varie porzioni della superficie superiore della piastrella.

Un ulteriore scopo del trovato è rendere disponibile una attrezzatura atta ad attuare il metodo.

Gli scopi del trovato vengono conseguiti grazie ad un metodo che prevede la preparazione di formelle precompattate di polveri ceramiche aventi definite dimensioni, grazie all'applicazione di una forza specifica tale da creare una compattazione sufficiente a provocare la pressoché completa disaerazione del prodotto e tale da rendere le formelle manipolabili. Una forza specifica sufficiente ad ottenere lo scopo è indicativamente compresa tra i 10 kg/cm<2 >e i 100 kg/cm<2>. Le formelle, secondo il trovato, vengono successivamente inserite in una pressa tradizionale per la formatura finale ad una forza specifica superiore a 150 kg/cm<2>.

La preparazione delle formelle avviene, secondo il trovato, su un nastro inferiore chiuso ad anello e rotante ad intermittenza a velocità fissa, determinata in base alla produttività richiesta ed al formato dell'elemento realizzato .

La superficie di questo nastro che è a contatto col materiale è, normalmente, liscia, tuttavia, a volte può presentare dei risalti trasversali, sviluppati per tutta la larghezza del nastro; detti risalti sono spaziati fra di loro a distanze fisse e uguali uno dall'altro, questa distanza è uguale ad una delle dimensioni della formella che si desidera ottenere. Il trovato prevede un secondo nastro superiore chiuso ad anello e rotante ad intermittenza in concomitanza al nastro inferiore in modo tale da avere velocità periferica uguale a quella del nastro inferiore. La superficie di questo nastro che è a contatto col materiale presenta pure dei risalti trasversali sviluppati per tutta la larghezza del nastro equamente spaziati fra di loro e tali che la distanza fra di loro coincida con la dimensione dell'elemento formato che si desidera ottenere; la dimensione in direzione ortogonale al tappeto di detti risalti trasversali è tale da far sì che questi penetrino nel materiale trasportato dal nastro inferiore per la maggior parte del suo spessore; il movimento dei nastri superiore ed inferiore deve essere sincronizzato in modo da far corrispondere i risalti trasversali del nastro superiore con i risalti trasversali del nastro inferiore, qualora questi siano presenti; la larghezza del nastro superiore e di quello inferiore sono uguali e coincidenti con l'altra dimensione della formella che si desidera ottenere Il trovato prevede inoltre due ulteriori nastri, chiusi ad anello, montati lateralmente ai nastri superiore ed inferiore, opposti uno all'altro, rotanti su piani ortogonali a quello di rotazione dei nastri superiore ed inferiore ed in concomitanza con essi.

Detti ulteriori nastri sono posizionati in modo che la loro superficie sia a contatto coi bordi del nastro superiore ed inferiore; e rotanti in modo tale che la loro velocità periferica sia uguale a quella dei nastri superiore ed inferiore.

La sincronia di movimento dei diversi nastri è opportuna per evitare i fenomeni di scorrimento, dovuti all'effetto dell'attrito, delle polveri costituenti lo strato di materiale sul nastro.

E' previsto un sistema atto a premere il nastro superiore su quello inferiore per compattare il materiale compreso fra i due nastri.

Questo sistema deve essere facilmente regolabile e controllabile per poter ottenere una formella precompattata con un carico specifico ben determinato, costante ed in accordo con quanto desiderato.

Una struttura fissa di contrasto al carico del nastro superiore è posta al di sotto del nastro inferiore in modo da impedire gli spostamenti di questo nastro in direzione verticale .

Due strutture fisse di contrasto sono poste all'esterno dei due nastri laterali in modo tale da evitare i loro possibili spostamenti verso l'esterno e, quindi il distacco dai nastri superiore ed inferiore con perdita del materiale.

I pregi e le caratteristiche costruttive e funzionali del trovato risulteranno evidenti dalla particolareggiata descrizione che segue, che ne illustra con l'aiuto delle allegate tavole disegni, una preferita forma di attuazione data a titolo di esempio non limitativo.

Le Figg.1A, 1B ed 1C mostrano l'attrezzatura secondo il trovato in vista schematica laterale.

La Fig.2 è la sezione II-II di Fig.1B.

La Fig.3 è una vista schematica in pianta di una parte del trovato .

Dalle figure si rileva il primo nastro 1 teso tra quattro rulli di rinvio 2 dei quali almeno uno, non illustrato, è un rullo motore.

Il nastro 1 è convenientemente costruito in un materiale resistente alla compressione ed agli sforzi di trazione.

All'inizio, estremità destra in figure, del nastro 1 sono poste due tramogge 3 atte a fare cadere sul nastro due strati sovrapposti di materiale.

Ovviamente è possibile l'uso di altri dispositivi di caricamento in aggiunta od in alternativa a quelli indicati, in funzione delle caratteristiche del prodotto che si desidera ottenere.

Ognuno di detti due strati interessa tutta o parte della larghezza del nastro 1, mentre è essenziale che nel loro complesso i due strati interessino tutta la larghezza del nastro 1.

La posizione in quota di ognuna delle tramogge 3 è registrabile per determinate lo spessore desiderato del rispettivo strato di materiale rilasciato dalle stesse.

A valle delle tramogge 3 sono posti mezzi 4 atti a fare cadere sugli strati di materiale deposti dalle tramogge 3 ulteriore materiale in forma di smalti o polveri colorate, per realizzare o completare un decoro.

Nell'esempio illustrato detti mezzi sono rappresentati da rulli serigrafici per polveri, ma potrebbero essere altri mezzi egualmente noti atti a depositare polveri finissime (polverizzati) o corpi agglomerati di dimensioni variabili fino a valori rilevanti dell'ordine dei centimetri.

Sotto il tratto di nastro 1 occupato dalle tramogge 3 e dai rulli 4 è posto un piano di scorrimento 5.

Subito a valle dei rulli 4 il nastro 1 è sovrastato da un secondo nastro 6, affacciato al nastro 1 e teso tra quattro rulli 7 di cui almeno uno è motore.

Il nastro 6 scorre sotto un piano superiore di spinta 8, realizzato da una struttura complessa in carpenteria, il quale è incernierato in 9 ed è soggetto alla azione di un martinetto 10.

Il piano di spinta 8 presenta una prima parte 81 che comprende la cerniera 9, ed una seconda parte 82, incernierata trasversalmente alla prima 81, che è direttamente collegata la martinetto 10.

In tal modo la parte 81 oscilla intorno a 9 mentre la parte 82 si sposta verso il basso mantenendosi orizzontale, o quantomeno parallela a se stessa.

Sotto al nastro 1, nel tratto affacciato al nastro 6, è posto un piano di contrasto il realizzato da una struttura complessa in carpenteria atta a sopportare la spinta verso il basso esercitata dal martinetto 10 tramite il piano di spinta 8 .

A valle del primo nastro 1 è posto un terzo nastro 12, teso tra quattro rulli 13 di cui almeno uno è motore, e presentante il lato superiore complanare con quello del nastro 1.

Anche il lato superiore del terzo nastro 12 è appoggiato su un piano di scorrimento e contrasto 14, mentre è sovrastato da due ulteriori mezzi 41 di decorazione.

A valle del nastro 12 è posta una usuale pressa avente uno stampo la cui cavità è allineata con i nastri 1 e 12, e la cui matrice è complanare con essi.

Tra il nastro 12 e la cavità dello -stampo della pressa sono posti mezzi meccanici spìntori, in forma di un telaio 15 dotato di traverse 151, atto a spingere nella cavità dello stampo una delle formelle che si sono create tra i nastri, ed a spingere fuori dallo stampo la piastrella definitivamente pressata .

Si precisa infine che sia sul nastro 1 che sul nastro 6 sono presenti dei risalti trasversali equidistanti rispettivamente 100 e 600, atti a disporsi uno contro l'altro durante l'avanzamento dei nastri per separare porzioni dal corpo lastriforme in via di formatura tra i nastri stessi, porzioni che corrispondono alle formelle precompattate.

Inoltre ai lati dei nastri 1 e 6 sono disposti due nastri laterali 101 e 102 di contenimento della polvere posta sul nastro 1. I nastri l terali. sono tesi tra rispettive coppie di rulli 103-104, e 203-204, aventi l'asse verticale ed essendo almeno un rullo di ogni copia motorizzato.

Il funzionamento del trovato è il seguente.

La parte iniziale del nastro 1 inferiore è leggermente inclinata verso l'alto nel verso di avanzamento del materiale, nel caso esemplificato l'inclinazione è di 0,5° sessagesimali rispetto all'orizzontale; in questa prima parte sono ubicate le due tramogge 3 che depositano due strati di materiali sovrapposti uno all'altro, che costituiscono lo strato di materiale soffice da cui sarà ricavata per compattazione la piastrella.

Lo strato di materiale soffice così ottenuto ha una larghezza pari a quella del nastro inferiore 1 e spessore costante in tutta la sua larghezza, spessore stabilito tramite la regolazione in quota delle tramogge 3 di carico delle polveri, e correlato allo spessore dell'elemento finito che si desidera ottenere.

L'altezza del materiale soffice è costante per tutta la sua larghezza grazie all'azione di contenimento esercitata dai due nastri laterali 101 e 102 che si muovono alla stessa velocità del nastro inferiore 1 per evitare scorrimenti fra le diverse particelle costituenti il materiale soffice, scorrimenti che possono avvenire a causa di fenomeni di attrito .

Lo scorrimento del materiale potrebbe dare -origine a modifiche della disposizione delle polveri, disposizione che può presentare superficialmente disegni, venature o altro ottenuti con un'opportuna deposizione delle polveri da parte dei sistemi di caricamento e dei mezzi 4.

Proseguendo lungo il suo percorso il materiale arriva a contatto col nastro superiore 6; anche il nastro superiore 6 presenta il suo primo tratto inclinato dello stesso angolo rispetto all'orizzontale del nastro 1 inferiore ma di segno opposto, in modo da realizzare una sorta di imbuto per il materiale .

La velocità del nastro 6 superiore dovrà essere la stessa del nastro inferiore per i motivi esposti relativamente ai nastri laterali .

La distanza iniziale fra il nastro superiore e quello inferiore dovrà essere tale da far si che i risalti 600 montati sul nastro superiore non vengano a contatto con la superficie del materiale soffice in corrispondenza della curvatura che il tappeto superiore compie in corrispondenza dei rulli 7, ma in una posizione successiva; per rispettare quanto indicato, occorre che la posizione verticale dell 'intero gruppo del nastro superiore 1 sia registrabile in senso verticale in modo da seguire le variazioni di spessore del materiale soffice e dell'elemento finito che possano essere richieste.

Proseguendo lungo l'imbuto dei nastri si ha il contatto fra i risalti 600 del nastro superiore e la superficie del materiale soffice con penetrazione dei risalti 600 nel materiale secondo una direzione essenzialmente verticale e tale da isolare una porzione di materiale delle dimensioni volute senza produrre spostamenti significativi dei granèlli di materiale sulla superficie superiore, superficie che sarà quella visibile della piastrella.

Lo stesso vale per la superficie inferiore del nastro quando ad essa corrisponde la superficie in vista della piastrella finita .

Successivamente la superficie superiore del materiale soffice viene in diretto contatto col nastro superiore 6.

Al termine del tratto conico ad imbuto di accostamento dei nastri inferiore e superiore si ha che la distanza fra di loro è uguale allo spessore del materiale soffice. Col procedere del moto dei nastri la porzione di materiale soffice delimitata dai risalti 600 del nastro superiore, con dimensioni di lunghezza e larghezza corrispondenti a quelle della formella che si vuole ottenere, viene centrata al di sotto dell'elemento 82 di spinta.

A questo punto si ha l'arresto dei nastri e la discesa dell'elemento 82 di spinta fino ad ottenere lo spessore finale desiderato per la formella; l'elemento di spinta rimane in questa posizione per il tempo necessario ad ottenere una formella delle dimensioni volute, dimensionalmente stabile una volta che si toglie la spinta e con caratteristiche di compattazione uniformi in tutto il suo volume; per ottenere ciò, nella fase di schiacciamento viene interessata anche una porzione del materiale che si trova soggetta all'elemento di spinta 81 che definisce l'imbuto di accostamento .

E' evidente che l'altezza dei risalti 600 del nastro superiore è tale da non entrare, in fase di schiacciamento, completamente nello spessore della formella. Nel caso in cui il nastro inferiore presenti pure dei risalti 100 occorre operare in modo tale che questi siano sempre in corrispondenza dei risalti 600 del nastro superiore, pertanto, è necessaria una perfetta sincronia di movimento dei nastri inferiore e superiore. Inoltre, al termine di questo tratto, per effetto dell'avvolgimento del nastro superiore sul suo rullo di estremità, ì risalti montati sul nastro esercitano un'azione meccanica di distacco di una formella dalla successiva con frattura dell'ultimo setto che le teneva unite.

Secondo possibili modificazioni non illustrate, il nastro 1 inferiore potrà essere allargato in modo tale da montare i due nastri laterali al disopra di esso per facilitare la tenuta alle fughe di materiale durante la fase di formatura. Inoltre il nastro inferiore potrebbe avere una sezione a "U" con eliminazione dei due nastri laterali, facendo entrare il nastro superiore fra le ali verticali della sezione.

I nastri laterali di contenimento potrebbero essere sostituiti da sponde fisse nel caso in cui gli scorrimenti del materiale per attrito non comportino effetti indesiderati sulla disposizione delle polveri sulla superficie in vista dell 'elemento.

Questa forma alternativa di attuazione offre anche la possibilità di realizzare sistemi atti a fornire uscite multiple contemporanee.

Dopo il periodo di stabilizzazione, il martinetto 10 viene azionato per allontanare il mezzo pressore 82 dalla polvere, ed il nastro 1 si rimette in moto per portare la formella a disposizione di una normale pressa di formatura.

Nell'esempio illustrato trattasi di una pressa dotata di uno stampo ad una sola impronta delle dimensioni di 450x450 mm. Nel tratto di avvicinamento alla pressa è possibile procedere anche ad ulteriori applicazioni di materiali (ad esempio smalti) sulla superficie superiore della formella precompattata che costituirà la superficie in vista della piastrella finale, mediante i mezzi indicati nei disegni con 41 .

E' pure possibile realizzare delle incisioni di una certa profondità su questa superficie e, successivamente, riempirle con altro materiale.

Per inserire la formella nello stampo situato all'iiterno della pressa ed estrarre dalla pressa la piastrella finita nel ciclo precedente, è previsto il telaio 15, poiché la fragilità della formella non consente l'espulsione della piastrella finita mediante la spinta della formella in arrivo .

Per ottenere il corretto posizionamento della formella nella cavità dello stampo, la formella dovrà avere dimensioni di lunghezza e larghezza inferiori a quelle della cavità, inoltre, per ottenere piastrelle finite esenti da pericolose tensioni anomale il posizionamento della formella dovrà avvenire con elevata precisione per suddividere lo spazio vuoto in parti uguali.

Vengono qui di seguito riportati, a titolo puramente indicativo, i dati inerenti la formatura di una piastrella finita di 450x450 mm in gres porcellanato.

Si assume un coefficiente di ritiro pari all'8% per cui la cavità dell'alveolo avrà una dimensione massima di 486x486; per consentire l'inserimento della formella nella cavità dello stampo, occorre una dimensione della formella che è stata assunta pari a 480x480 mm.

Si è adottata una pressione specifica di pre-formatura sul nastro 1 pari a 50 kG\cm<2>, anche se dalle prove di laboratorio risulterebbe corretto un valore superiore a 30 kG\cm<2>.

La velocità media del nastro 1 è stata scelta pari a 6 m/min. corrispondenti a 0,1 m/sec. ed una capacità produttiva di 12,5 pezzi/min. considerando una durata del ciclo di preformatura dì 2,5 sec. (2 sec. di permanenza del carico ed 0,5 sec. fra discesa, salita, fermata e ripartenza nastro). Il tempo di arresto totale è di 31,25 sec., ed il tempo di moto reale è di 28,75 sec. ad una velocità reale di moto del nastro di 12,52 m/min.

La variazione di spessore fra soffice e formella è pari al 44,5%, e pertanto da uno spessore di soffice di 22 mm si ricava una formella di spessore pari a 12,2 mm.

Per evitare eccessivi stiramenti del disegno superficiale del materiale soffice si è scelta una mutua inclinazione dei nastri 1 e 6 di 1 grado sessagesimale ( 0,5° per ogni tappeto rispetto all'orizzontale).

La successiva azione della pressa ha ridotto lo spessore della piastrella cruda a 10 mm.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la fabbricazione di una piastrella ceramica caratterizzato dal comprendere le seguenti operazioni: stesura di almeno uno strato di polvere atomizzata su un nastro animato di moto uniforme; prima compattazione di detto almeno uno strato ad una pressione sufficiente a provocare la disaerazione del prodotto garantendo alla lastra così compattata una congruenza sufficiente alla sua manipolabilità; alimentazione della lastra precompattata alla cavità di uno stampo, e seconda compattazione finale ad una pressione superiore a 150 kG/cm<2>; essiccazione e cottura con mezzi tradizionali.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato per il fatto che la prima compattazione avviene ad una pressione compresa tra 30 kG/cm<2 >e 100 kG/cm<2>.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato per il fatto che prima della prima compattazione la superficie superiore dello almeno uno strato riceve polveri colorate o pigmenti secondo un disegno desiderato.
4. 4 . Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato per il fatto che dopo la prima compattazione la superficie superiore dello almeno uno strato riceve polveri colorate o pigmenti secondo un disegno desiderato.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato per il fatto dopo la prima compattazione la superficie superiore dello almeno uno strato pre-compattato viene incisa secondo disegni desiderati, e le incisioni vengono riempite di materiale di tipo diverso.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato per il fatto che dopo la seconda compattazione finale la superficie superiore dello almeno uno strato pre-compattato riceve polveri colorate o pigmenti secondo un disegno desiderato.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che lo strato inferiore di polvere alimentato per primo sul nastro è destinato a creare la faccia in vista della piastrella .
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che lo strato inferiore di polvere alimentato per primo sul nastro è costituito da strisce adiacenti di polvere parallele all'asse del nastro.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto le strisce adiacenti che costituiscono lo strato inferiore di polvere alimentato per primo sul nastro comprendono polveri di qualità diversa.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che lo almeno uno strato inferiore di polvere alimentato sul nastro comprende polveri di diversa granulometria, o agglomerati di polveri.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il nastro su cui si deposita detto almeno uno strato presenta una superficie non liscia.
12. 12 . Attrezzatura per la precompattazione di polveri ceramiche destinate alla formatura di piastrelle caratterizzata dal comprendere un primo nastro sul quale viene creato almeno uno strato di polvere; un secondo nastro che sovrasta per un tratto detto primo nastro, mezzi prementi associati a detto secondo nastro atti a premerlo in direzione dì detto primo nastro; il tratto di detto primo nastro sovrastato da detto secondo nastro essendo scorrevole su mezzi di reazione atti a contrastare la spinta di detti mezzi prementi .
13. 13. Attrezzatura secondo la rivendicazione 12 caratterizzata per il fatto che detti mezzi prementi sono costituiti da un piano la cui inclinazione relativamente al primo nastro è registrabile.
14. 14. Attrezzatura secondo la rivendicazione 13 caratterizzata dal fatto che detti mezzi prementi comprendono un primo ed un secondo tratti di piano reciprocamente collegati con libertà di oscillazione.
15. 15. Attrezzatura secondo la rivendicazione 14 caratterizzata dal fatto che il primo tratto di piano è incernierato alla struttura della macchina secondo un asse ortogonale all'asse del nastro, ed il secondo tratto di piano è appoggiato ad una estremità su detto primo tratto di piano, ed è associato ad un gruppo cilindro pistone atto a premerlo verso il basso.
16. 16. Attrezzatura secondo la rivendicazione 12 caratterizzata dal fatto che a detto primo nastro sono associati mezzi alimentatori di polvere, mezzi atti a deporre un decoro sulla polvere giacente sul detto primo nastro.
17. 17. Attrezzatura secondo la rivendicazione 12 caratterizzata dal fatto che a detto primo nastro sono associati mezzi atti a creare incisioni sullo strato di polvere giacente sullo stesso .