ITRE970058A1

ITRE970058A1 - Metodo per formare piastrelle ceramiche di grandi dimensioni, e impian to per attuare il metodo.

Info

Publication number: ITRE970058A1
Application number: IT97RE000058A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Cassani
Original assignee: Sacmi
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-01
Also published as: US6027675A; ES2205377T3; BR9802822A; ITRE970058A0; DE69817482D1; EP0894589B1; IT1294943B1; EP0894589A1; PT894589E; DE69817482T2; US6599114B1

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto per Invenzione dal titolo: 'METODO PER FORMARE PIASTRELLE CERAMICHE DI GRANDI DIMENSIONI’, E IMPIANTO PER ATTUARE IL METODO'

La formatura delle piastrelle ceramiche viene comunemente effettuata pressando materiale in polvere, con umidità compresa tra 1% e 10%, all'interno di uno stampo.

Questa tecnica di formatura è comunemente conosciuta come formatura a secco.

Il materiale soffice viene caricato nello stampo mediante mezzi noti.

Dopo la chiusura dello stampo ad opera dei punzoni comandati dagli organi prementi, la polvere subisce una prima pressatura leggera, con conseguente riduzione di volume, grazie alla quale si favorisce la disaerazione della polvere .

A detta prima pressatura leggera, detta anche prima pressata, fa seguito la fase di disaerazione, nella quale si ha una interruzione della pressione con talvolta la riapertura dello stampo, al fine di consentire l'uscita dell 'aria.

La pressatura leggera sottopone la polvere a pressioni che sono circa un decimo della pressione di pressatura.

Segue quindi la pressata vera e propria sino a pressioni di circa 400 bar che garantiscono la perfetta compattazione della polvere.

La pressata vera e propria avviene in una o in più fasi successive ed a pressioni crescenti sino alla pressione massima.

La spinta esercitata dalla traversa superiore della pressa è suddivisa tra la superficie totale delle piastrelle che vengono pressate ad ogni ciclo.

Le presse di maggiori dimensioni attualmente in commercio hanno una capacità (forza premente) di 4000 tonnellate, e sono adatte a pressare, ad ogni ciclo, una superficie di non oltre 10000 cm2, ad esempio sono atte ad azionare uno stampo a tre impronte di 54 cm x 54 cm.

La formatura di piastrelle di sempre maggiori dimensioni, superiori al metro di lato, non è sinora effettuabile coi noti procedimenti a secco, per il fatto che la capacità (forza premente) delle presse necessaria per compattare la polvere, implica strutture di dimensioni tali da renderne difficile la realizzazione.

Attualmente per fabbricare piastrelle di grandi dimensioni, dell'ordine di un metro e oltre di lato, si fa ricorso o a processi di estrusione, o a processi di formatura a umido in stampi igroscopici simili a quelli utilizzati nei sanitari. A prescindere dalla scarsa convenienza economica di detti processi, la successiva fase di essiccamento e cottura del materiale ad alta temperatura crea importanti problemi dovuti alla eccessiva o mal distribuita umidità del materiale .

Lo scopo del presente brevetto è di rendere possibile la formatura a secco per compattazione di polveri di piastrelle ceramiche di grandi dimensioni, aventi ad esempio un lato dell'ordine dei 100 cm avvalendosi di forze prementi, o in altre parole di presse con capacità dell'ordine di quelle attualmente disponibili.

Questo scopo viene conseguito grazie al metodo ed al dispositivo secondo le rivendicazioni.

In particolare il metodo secondo il trovato prevede di ottenere con forze prementi anche di entità non elevata, pressioni di compattazione molto elevate.

Il metodo secondo il trovato prevede di suddividere la superficie della piastrella in due o più porzioni, preferibilmente di uguale superficie, e di pressare dette porzioni non contemporaneamente, ma una alla volta in successione .

E' subito evidente che suddividendo la superficie da pressare in due porzioni della stessa entità si dimezza la capacità della pressa.

Per la attuazione del metodo il punzone dello stampo deve a sua volta essere suddiviso in porzioni adiacenti, preferibilmente aventi la stessa superficie.

Ad esempio dette porzioni di punzone possono essere convenientemente concentriche.

Il ciclo di pressatura secondo il trovato comprende le seguenti operazioni.

Il caricamento della polvere nello stampo avviene in modo tradizionale, ossia espulsa la piastrella la griglia mobile del carrello porta la polvere dentro la matrice dello stampo.

Successivamente la traversa che porta il punzone superiore suddiviso in porzioni si abbassa chiudendo lo stampo.

Segue una prima leggera compattazione, o prima pressata.

La prima pressata si può fare muovendo le varie (ad esempio due) porzioni del punzone come se fosse un punzone unico; poiché la pressione di compattazione della prima pressata moltiplicata per l'intera superficie della piastrella non supera certamente la forza che può dare la pressa.

Prendendo in considerazione un punzone diviso in due porzioni di circa eguale superficie, ad esempio concentriche, dal momento in cui pressando contemporaneamente con le porzioni del punzone si raggiunge la forza massima della pressa, si procede applicando in successione parte della forza della pressa, ad esempio prima sulla prima porzione del punzone e successivamente si allenta la prima porzione e si applica parte della forza sulla seconda porzione e così via, dando degli incrementi di forza fino ad applicare l'intera forza prima su una porzione e poi sull'altra.

Come variante anziché dare degli incrementi di forza alternativamente a una parte e all'altra del punzone fino a raggiungere l'intera forza, si può applicare l'intera forza della pressa da subito prima a una parte del punzone e poi all'altra.

Il punzone che viene suddiviso può essere il punzone superiore o quello inferiore o in combinazione entrambi.

I pregi e le caratteristiche costruttive e funzionali del trovato saranno meglio comprese dalla particolareggiata descrizione che segue, che con l'aiuto delle allegate tavole disegni ne mostrano quattro preferite forme di attuazione date a titolo di esempio non limitativo.

La Fig.l mostra schematicamente in sezione la prima forma di attuazione di una pressa con relativo stampo atta ad attuare il trovato, in una prima posizione operativa.

La Fig.2 mostra la vista parziale.da II di Fig.l.

La Fig.3 mostra la pressa di Fig.l in una seconda posizione operativa .

La Fig.4 mostra la pressa di Fig.l in una terza posizione operativa .

La Fig.5 mostra schematicamente in sezione la seconda forma di attuazione di una pressa con relativo stampo atta ad attuare il trovato in una prima posizione operativa.

La Fig.6 mostra la vista parziale da VI di Fig.5.

La Fig.7 mostra schematicamente in sezione la terza forma di attuazione di una pressa con relativo stampo atta ad attuare il trovato in una prima posizione operativa.

La Fig.8 mostra la vista parziale da Vili di Fig.7.

La Fig.9 mostra schematicamente in sezione la terza forma di attuazione di una pressa con relativo stampo atta ad attuare il trovato in una prima posizione operativa.

La Fig.10 mostra la vista parziale da X di Fig.9.

La Fig.11 mostra la pressa di Fig.9 in una seconda posizione operativa .

La Fig.12 mostra la pressa di Fig. 9 in una terza posizione operativa .

La Fig.13 mostra la pressa di Fig. 9 in una quarta posizione operativa .

Nelle Figure da 1 a 4 si rileva il cilindro oleodinamico principale 1 di una pressa, nel quale scorre un pistone 2 al cui stelo 3 è fissata la traversa mobile 4.

La traversa mobile 4 porta inferiormente almeno un punzone 5 all'interno del quale è ricavato il cilindro oleodinamico secondario 6 in cui scorre il pistone 7.

Il pistone 7 porta inferiormente un blocco parallelepipedo 8, ricevuto in una cavità del punzone 5, e che in funzione della posizione del pistone 7 può assumere una posizione leggermente rientrata o leggermente all'esterno del punzone 5-stesso .

Viene così realizzato un punzone avente due porzioni, 51 definita dalla cornice che circoscrive il blocco 8, e 52 costituita dalla base del blocco 8.

Sotto il punzone 5 si trova uno stampo 10 comprendente una matrice 101 ed una base mobile 102 entrambe sostenute dal basamento 11 della pressa.

Il cilindro principale 1 è posto in comunicazione, sopra e sotto il pistone 2, rispettivamente con una fonte di olio in pressione e con l'esterno, e viceversa, tramite il distributore 12 ed i condotti 121 e 122.

Tra la fonte 13 dell'olio in pressione ed il distributore 12 è posta una valvola 14 di massima pressione.

Il cilindro secondario 6 è posto in comunicazione, sopra e sotto il pistone 7, rispettivamente con una fonte di olio in pressione e con l'esterno, e viceversa, tramite il distributore 15 ed i condotti 151 e 152.

Dopo il caricamento del materiale soffice nella cavità dello stampo 10 la traversa della pressa viene abbassata sino a che il punzone 5 entra nella cavità dello stampo; in questa fase di prima pressatura le porzioni 51 e 52 del punzone sono complanari.

Col punzone in queste condizioni si fa una prima pressata, una disaerazione e una seconda pressata al valore massimo della spinta della pressa.

Il pistone 2 viene mantenuto alimentato in discesa, col distributore 12 posizionato come in Fig.3, col cilindro che si trova alla pressione max segnalata dalla valvola di max pressione 14.

A questo punto si alimenta il cilindro secondario per fare discendere il pistone 7, ponendo il distributore 15 nella posizione illustrata in Fig.3.

La porzione 52 del punzone 5 si abbassa ed esercita sulla polvere una pressione uguale alla pressione nel cilindro per il rapporto delle aree del cilindro 6 e della porzione 52 del punzone.

In questa fase sul pistone principale 2 si esercita la somma di due reazioni: quella relativa alla spinta sulla polvere della porzione 51 del punzone e quella relativa alla spinta sulla polvere della porzione 52 del punzone.

Mano a mano che aumenta la spinta della porzione 52 del punzone. quella della porzione 51 diminuisce fino ad annullarsi quando la spinta della porzione 52 del punzone uguaglia quella del pistone principale, il che significa che la traversa e il pistone principale si sollevano, poiché la pressione dentro il cilindro principale non può aumentare oltre il valore di taratura della valvola di massima 14.

Quando la pressione nel cilindro pressatore tende a crescere, si apre la valvola 14 che scarica l'eccedenza di pressione oltre cui è stata tarata.

A questo punto si inverte il comando al distributore 15 mettendo in scarico il cilindro secondario 6, come illustrato in Fig.4, e viene così annullata la spinta sulla porzione 52 del punzone.

Il pistone principale esercita tutta la spinta F sulla porzione 51 del punzone 5 che viene così sottoposto ad una pressione pari a F diviso la superficie della porzione 51 del punzone 5.

Se la superficie della porzione 51 è pari alla metà della superficie dell'intero punzone 5, la spinta F ai fini della pressione di compattazione vale il doppio della spinta che sarebbe esercitata dall'intero punzone.

Naturalmente le cose vanno condotte (ossia le pressioni di lavoro vanno scelte) in modo che generalmente le due aree del punzone alla fine della pressata esercitino la stessa pressione sull'intera superficie.

Naturalmente si può arrivare alla pressione finale di compattazione della piastrella con incrementi parziali in crescendo della pressione prima su una porzione del punzone e poi sull'altra.

Le Figure 5 e 6 illustrano una seconda forma di attuazione del trovato.

Le caratteristiche ed il funzionamento di detta seconda forma di attuazione appare evidente, essendo sufficiente precisare che col pistone principale si esercita, tramite la traversa 4 una spinta crescente sino al valore massimo determinato dalla soglia di taratura della valvola di massima (non illustrata) che è posta sul condotto di alimentazione del cilindro principale 1.

Mentre aumenta la spinta trasmessa dalla traversa i cilindri 6 e 6a attraverso i rispettivi distributori 12-e 12a come indicato in Fig.5, vengono alimentati alternativamente in guisa da spingere sulle porzioni 52 e 53 del punzone.

La suddivisione delle superfici delle porzioni 51, 52 e 53 del punzone rispetta i criteri spiegati nella forma di attuazione precedente.

Una terza forma di realizzazione del trovato è illustrata nelle Figg.7 e 8, nelle quali gli stessi riferimenti numerici delle Figg.l a 4 sono stati utilizzati per contraddistinguere gli elementi corrispondenti.

In dette Figure è stato rappresentato un punzone 5 suddiviso in cinque porzioni 51, 52, 53, 54 e 55 ciascuna comandata da un martinetto rispettivamente 6, 6a, 6b e 6c.

E1 possibile anche inserire un azionamento comune a due o più porzioni per avere un moto sincronizzato di queste.

Il punzone può ovviamente essere diviso in un numero qualsivoglia di porzioni di forma qualunque variamente distribuite .

Le Figure da 9 a 13 illustrano una quarta forma di attuazione del trovato nella quale i pistoni che premono sulle varie porzioni in cui è stato suddiviso il punzone sono azionati in modo meccanico sfruttando mezzi non cedevoli come eccentrici, che opportunamente comandati producono un movimento alternato dei pistoni.

Nelle Figure da 9 a 13 gli stessi riferimenti numerici delle Figg.l a 4 sono stati utilizzati per contraddistinguere gli elementi corrispondenti.

Nelle Figure è stato rappresentato schematicamente un meccanismo per la pressatura a zone della piastrella.

E' costituito da un punzone diviso in due porzioni, una porzione esterna 51 collegata rigidamente alla traversa mobile 4; ed una porzione interna 52 azionata per mezzo di una camma 16 mossa a sua volta da una cremagliera 17 traslànte .

Le superfici delle due porzioni, pur potendo essere diverse, si assumono uguali e pari alla metà dell'intera superficie del punzone.

Nel ciclo di pressatura le prime fasi avvengono in modo tradizionale .

Il carrello espelle la piastrella e carica la polvere nell'alveolo dello stampo, la traversa mobile che porta il punzone superiore si abbassa in modo che le due porzioni del punzone penetrino nell'alveolo.

In questa fase le due porzioni del punzone sono sullo stesso piano.

Effettuata la chiusura dello stampo si può procedere alla pressatura vera e propria.

Nella prima pressata leggera che serve a togliere l'aria dalla polvere, addensandola, il punzone si muove pressando l'intera superficie: le porzioni 51 e 52 giacciono sullo stesso piano ed esercitano sulla polvere una leggera pressione uguale in tutti i punti, come illustrato in Fig.9. Segue una fase di allentamento nella pressa e leggera risalita del punzone per favorire la fuoriuscita dell'aria dalla polvere compattata (deaerazione).

Si procede quindi alla fase di pressatura vera e propria. Per effetto della traslazione della cremagliera 17 si realizza il disimpegno della camma 16 dalla parte interna del punzone che per azione della molla 18 viene richiamata verso l'alto allontanando dalla polvere la porzione 52, come illustrato in Fig.ll.

Tramite la traversa mobile 4 si spinge con una forza F solo sulla porzione 51 del punzone ottenendo sulla polvere un raddoppio della pressione di compattazione rispetto al caso di pressatura tradizionale in cui il punzone è un blocco unico rigido che compatta simultaneamente 1'intera superficie della piastrella.

La traversa mobile effettua poi una corsa minima di risalita distaccando il punzone dalla polvere.

La traslazione della cremagliera 17 provoca una rotazione della camma 16 che sposta la porzione 52 del punzone su un piano che sopravanza la porzione 51 del punzone di una quantità opportuna, regolabile mediante l'entità della corsa della cremagliera, come illustrato in Fig.12.

Si procede quindi alla pressatura della polvere che viene ora compattata solo dalla porzione 52 del punzone, come illustrato in Fig.13.

Anche in questo caso si ottiene un raddoppio della pressione di compattazione rispetto alla pressatura tradizionale.

Si prosegue alternando alla pressatura da parte della porzione 51 del punzone la pressatura da parte della porzione 52 del punzone.

La spinta F esercitata dal pistone principale della pressa durante queste fasi può crescere gradualmente fino al valore max oppure mantenersi costante ad un valore prefissato, ad esempio alla spinta massima che la struttura è in grado di sopportare .

In linea di principio il punzone può essere diviso in un numero qualsivoglia di porzioni, ognuna di queste mosse da una apposita camma.

Il ciclo di pressatura si svolgerà in modo simile a quello precedentemente descritto, alternando le fasi di compattazione della polvere da parte delle porzioni, o gruppi di porzioni, in cui è stato suddiviso il punzone.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per formare piastrelle ceramiche di grandi dimensioni, caratterizzato dal comprendere le seguenti fasi: - caricare la polvere da pressare nella cavità dello stampo; esercitare una prima pressione uniforme su tutta la superficie della polvere presente nella cavità dello stampo,-- allentare la prima pressione; esercitare la pressione di pressatura su tutta la superficie della polvere contenuta nella cavità dello stampo; aumentare la pressione su una prima porzione della superficie della polvere contenuta nella cavità dello stampo sino ad un valore consentito dalla capacità della pressa; - alleggerire la pressione su detta prima porzione della superficie della polvere contenuta nella cavità dello stampo ed aumentare la pressione su una seconda porzione della superficie della polvere contenuta nella cavità dello stampo, - alternare l'esercizio della pressione su detta prima e su detta seconda porzione, - interrompere l'esercizio della pressione.
2. Metodo secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto che l'alternanza dell'esercizio delle pressioni su dette prima e seconda porzione della superficie della polvere viene fatta al massimo valore consentito dalla capacità della pressa.
3. Metodo secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto che l'alternanza dell'esercizio delle pressioni su dette prima e seconda porzione della superficie della polvere viene fatta a pressioni crescenti progressivamente sino al valore massimo consentito dalla capacità della pressa.
4. Metodo secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto chela prima pressione ha un valore circa pari al massimo valore consentito dalla capacità della pressa.
5. Metodo secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda porzione della superficie della polvere hanno uguale estensione.
6. Metodo secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto che la pressione cui viene assoggettata la polvere può raggiungere i 500 bar.
7. Metodo secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto che durante l'esercizio della alternanza delle pressioni su dette prima e seconda porzione della superficie della polvere contenuta nella cavità dello stampo la somma delle pressioni esercitate su dette porzioni è uguale alla massima pressione consentita dalla capacità della pressa.
8. Metodo secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto che la alternanza delle pressioni si ripete un numero pari di volte .
9. Impianto per formare piastrelle ceramiche di grandi dimensioni comprendente un basamento, uno stampo ceramico sostenuto da detto basamento, una traversa superiore fissa, una traversa mobile collegata a detta traversa fissa mediante un gruppo cilindro pistone oleodinamico principale a doppio effetto, ed un punzone sostenuto da detta traversa mobile, una sorgente di liquido oleodinamico in pressione collegata al cilindro di detto gruppo cilindro pistone mediante un distributore ed una valvola tarabile di massima pressione, caratterizzato dal fatto che il punzone è diviso in almeno due porzioni di cui una prima porzione è solidale alla traversa mobile della pressa, ed una seconda porzione è collegata alla traversa mobile della pressa tramite mezzi atti a porre la detta seconda porzione complanare, leggermente all'interno e leggermente all'esterno di detta prima porzione.
10 . Impianto secondo la Riv. l caratterizzato dal fatto che detta prima porzione del punzone comprende una cavità cilindrica che realizza il cilindro di un gruppo cilindro pistone a doppio effetto il cui pistone è solidale a detta seconda porzione del punzone.
11. Impianto secondo la Riv.10 caratterizzato dal fatto che detto cilindro è posto in comunicazione con una sorgente di liquido oleodinamico in pressione tramite un distributore che pone alternativamente le zone sopra e sotto il pistone rispettivamente in comunicazione con la sorgente di liquido in pressione e con lo scarico.
12. Impianto secondo la Riv.10 caratterizzato dal fatto che nel corpo della prima porzione del punzone sono ricavati almeno due cilindri i cui rispettivi pistoni sono collegati a seconde porzioni del punzone la cui superficie premente è complessivamente uguale alla superficie premente della prima porzione del punzone.
13. Impianto secondo la Riv.l caratterizzato dal fatto che tra la prima e la seconda porzione del punzone sono posti mezzi meccanici atti a modificare la posizione in quota di detta seconda porzione del punzone rispetto a detta prima porzione del punzone.
14. Impianto secondo la Riv.13 caratterizzato dal fatto che detti mezzi meccanici comprendono una camma agente su detta seconda porzione del punzone, in contrasto con mezzi elastici, un pignone coassiale e solidale a detta camma, ed una cremagliera atta ad azionare detto pignone in un movimento di va e vieni per imprimere almeno una rotazione completa a detto pignone.
15. Impianto secondo la Riv.13 caratterizzato dal fatto che il profilo di detta camma comprende almeno tre zone in successione in corrispondenza delle quali detta seconda porzione del punzone sì trova rispettivamente allineata con detta prima porzione, rientrata rispetto alla stessa e sporgente rispetto alla stessa.