ITUB20154270A1 - Composizione per materiale refrattario - Google Patents

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ITUB20154270A1
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refractory material
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slip
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ITUB2015A004270A
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Davide Davoli
Simone Davoli
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Bottega Del Fuoco Di Davoli E C Snc
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Description

DESCRIZIONE
"COMPOSIZIONE PER MATERIALE REFRATTARIO"
CAMPO TECNICO
La presente invenzione riguarda un materiale refrattario.
In particolare 1'invenzione riguarda un materiale refrattario per applicazioni a contatto fiamma, come ad esempio barbecue e/o stufe, e/o per applicazioni di stoviglieria destinate anche al contatto con il cibo o altre applicazioni.
TECNICA PREESISTENTE
Come è noto, svariati dispositivi per il riscaldamento di ambienti e/o per la cottura di alimenti comprendono camere del fuoco, ovvero ambienti, interni al dispositivo stesso, in cui avviene la combustione di un combustibile guale ad esempio legno, carbone o gas.
Ad esempio, sono diffuse stufe o bruciatori che sfruttano legna o gas per il riscaldamento di ambienti.
Inoltre, sono ampiamente diffusi barbecue o grill che sfruttano la combustione, principalmente di legna o carbonella, per la cottura di alimenti .
Le camere del fuoco di tali dispositivi noti sono solitamente realizzate in materiale metallico, come ad esempio ghisa o acciaio.
Tali dispositivi tuttavia, seppur caratterizzati da un basso costo di produzione, sono soggetti a deformazioni e corrosioni dovute alle temperature e al contatto con la fiamma che si raggiungono durante la combustione , nonché alle intemperie.
Inoltre, tali tipologie di dispositivi non consentono il raggiungimento di condizioni di temperatura e di proprietà organolettiche ideali per la cottura degli alimenti.
Per superare tali inconvenienti, sono noti dispositivi in cui la camera di cottura è realizzata in materiale refrattario.
Tali tipologie di materiali infatti, sono caratterizzati da una buona capacità di accumulo termico, ovvero dalla capacità di accumulare il calore sprigionato dalla combustione e rilasciarlo lentamente in modo da incrementare ulteriormente la temperatura all'interno della camera di cottura, aumentando così dopo un certo tempo di accensione l'efficienza del dispositivo.
Inoltre, i materiali refrattari, come noto, sono caratterizzati da una buona resistenza meccanica alle alte temperature.
Tuttavia, i materiali refrattari noti, utilizzati a questi scopi, sono spesso caratterizzati da una resistenza allo shock termico non sufficiente che ne limita l'utilizzo.
Inoltre, i materiali refrattari noti sono solitamente caratterizzati da un alto coefficiente di assorbimento che ne impedisce l'utilizzo per il contatto diretto con il cibo, o in ambienti umidi.
Uno scopo della presente invenzione è quello di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota, nell' ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.
Tali scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell'invenzione riportate nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell'invenzione.
ESPOSIZIONE DELL'INVENZIONE
Una forma di attuazione dell'invenzione, particolarmente, rende disponibile una composizione per un materiale refrattario comprendente un impasto di base avente la seguente composizione in ossidi (mol%): Si(3⁄4 tra 69% e 73%; AI2O3 tra 22% e 28%; Ti(3⁄4 tra 0,4% e 1%; Fe23⁄4 tra 0,2% e 1%; CaO tra 0,1% e 1%; MgO tra 0,1% e 1%; K2O tra 0,5% e 2%; Na2G tra 0,1% e 0,5%; e comprendente un impasto riempitivo comprendente almeno uno tra una schamotte e un fondente.
Grazie a tale soluzione, è reso disponibile un materiale refrattario caratterizzato da una elevata resistenza allo shock termico e da una buona capacità di accumulo termico e, pertanto, particolarmente adatto all'utilizzo in camera del fuoco o come catalizzatore.
Inoltre, grazie a tale soluzione il materiale è caratterizzato da un basso coefficiente di assorbimento e pertanto risulta particolarmente adatto per la realizzazione di prodotti atti ad entrare a diretto contatto con alimenti o destinati ad applicazioni in ambienti umidi. In tal modo, inoltre, si rende disponibile un materiale refrattario ottenuto con materie prime di origine naturale, completamente riciclabile e quindi sostanzialmente biocompatibile.
Vantaggiosamente, l'impasto di base ha preferibilmente la seguente composizione: S1O2 = 71,4%; AI2O3 = 25,7%; Ti(3⁄4 = 0,6%; Fe2(3⁄4 = 0,5%; CaO = 0,3%; MgO = 0,2%; K20 = 1%; Na20 = 0,3%.
Grazie a tale soluzione, l'impasto di base conferisce al materiale refrattario la plasticità necessaria alla formazione di un manufatto ed al contempo garantisce una discreta resistenza allo shock termico. Secondo un altro aspetto dell'invenzione, la composizione è costituita dall'impasto di base e dal fondente, in cui il fondente è un feldspato avente preferibilmente la seguente composizione: Li(3⁄4 tra 2% e 6%; Si(3⁄4 tra 75% e 79%; AI2O3tra 15% e 19%; Ti02tra 0,1% e 1%; Fe2G3tra 0,01% e 0,05%; CaO tra 0,01% e 0,5%; MgO tra 0,01% e 0,1%; K20 tra 0,1% e 1%; Na20 tra 0,1% e 1%.
Grazie a tale soluzione, il fondente favorisce la formazione di una fase vetrosa che chiude le porosità aperte e superficiali del materiale rendendolo di fatto impermeabile; il materiale refrattario può quindi essere generalmente utilizzato a scopo alimentare.
Secondo un altro aspetto del trovato la composizione comprende tra il 30 e il 50 % in peso di impasto di base e il 50 e 70 % in peso di fondente .
Grazie a tale soluzione, il materiale refrattario comprende una sufficiente componente plastica, conferita dal materiale di base, per garantire la formatura del materiale stesso in un manufatto, e una sufficiente componente di fondente tale da un basso coefficiente di dilatazione e ottime caratteristiche superficiali.
Secondo un altro aspetto dell'invenzione, la composizione è costituita dall'impasto di base e da un riempitivo comprendente sia la schamotte sia un fondente, in cui la schamotte ha la seguente composizione: Si(3⁄4 tra 52% e 56%; AI2O3tra 39% e 43%; T1O2tra 1% e 2%; Fe2G3tra 0,5% e 1,5%; CaO tra 0,01% e 1%; MgO tra 0,01% e 1%; 3⁄4G tra 0,5% e 1,5%; ed in cui il feldspato di litio ha la seguente composizione: LÌO2tra 2% e 6%; SÌO2tra 75% e 79%; AI2O3 tra 15% e 19%; TÌO2tra 0,1% e 1%; Fe203 tra 0,01% e 0,05%; CaO tra 0,01% e 0,5%; MgO tra 0,01% e 0,1%; Κ≤0 tra 0,1% e 1%; Na20 tra 0,1% e 1%.
In tal modo, il materiale refrattario è arricchito di una componente, quale la schamotte, che conferisce al materiale refrattario stesso una particolare rigidità alle alte temperature, ow ero un basso coefficiente di dilatazione termica e una elevata resistenza allo shock termico.
Un ulteriore aspetto del trovato prevede che la composizione comprende tra il 30 e il 50 % in peso di impasto di base e il 50 e il 70 % in peso di schamotte e di feldspato di Litio.
In tal modo, il materiale refrattario comprende una sufficiente componente plastica, conferita dal materiale di base, per garantire la formatura del materiale stesso in un manufatto, e una sufficiente componente di schamotte da garantire resistenza alle alte temperature.
Un altro aspetto del trovato rende disponibile un metodo per la realizzazione di un materiale refrattario avente una composizione secondo l'invenzione, comprendente le fasi di: miscelare l'impasto di base e l'impasto riempitivo, miscelare la composizione ad acqua per ottenere una barbottina; colare la barbottina in uno stampo; essiccare la barbottina nello stampo per ottenere un manufatto crudo; sottoporre il manufatto crudo ad un trattamento termico di cottura in modo da sinterizzare il materiale refrattario.
In tal modo, il materiale refrattario può essere lavorato in maio semplice ed economico per la formazione di un manufatto refrattario.
Inoltre, grazie alla formatura per colaggio il materiale refrattario può essere utilizzato per la formatura di manufatti con geometria complessa.
Secondo un altro aspetto del trovato, la cottura avviene ad una temperatura massima compresa tra 1120 e 1200 °C per un tempo compreso tra 30 e 50 minuti, preferibilmente con curva di riscaldamento compresa tra 11 e 14 ore e curva di raffreddamento compresa tra 11 e 14 ore.
Grazie a tale soluzione, il materiale può essere sinterizzato a temperature relativamente basse pur ottenendo una compattazione tale da garantire elevata rigidità alle alte temperature ed ottima resistenza allo shock termico.
Secondo un altro aspetto del trovato, la cottura avviene ad una temperatura massima compresa tra 1100 e 1200 °C per un tempo compreso tra 30 e 50 minuti, preferibilmente con curva di riscaldamento compresa tra 11 e 14 ore e curva di raffreddamento compresa tra 11 e 14 ore.
Grazie a tale soluzione, il materiale può essere sinterizzato a temperature relativamente basse pur ottenendo una compattazione tale da garantire elevata rigidità alle alte temperature ed ottime caratteristiche superficiali.
Inoltre, al manufatto è conferita, nello stampo, la forma di un elemento atto a definire almeno una porzione di rivestimento interna ad una camera del fuoco e/o atto ad entrare in contatto diretto con la fiamma all'interno della camera del fuoco.
In tal modo, il materiale refrattario, grazie alla resistenza alle alte temperature e alla resistenza allo shock termico può essere utilizzato in camere del fuoco senza giungere a rottura.
Inoltre, grazie alla capacità di accumulo termico il materiale refrattario consente un lento rilascio del calore anche in seguito allo spegnimento della fiamma.
Secondo una altro aspetto del trovato, al manufatto è conferita, nello stampo, la forma di un manufatto di stoviglieria.
In tal modo, il materiale refrattario può essere utilizzato, grazie alle ottime proprietà superficiali ed in particolare grazie al basso coefficiente di assorbimento e alla elevata igienicità, per il contatto diretto con gli alimenti .
Inoltre , grazie alla resistenza allo shock termico e alla capacità di accumulo termico i manufatti di stoviglieria possono essere posti in prossimità di fonti di calore e per poi esserne allontanati anche repentinamente , senza subire rotture e consentendo un lento rilascio del calore per mantenere gli alimenti in temperatura .
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con 1'ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.
La figura 1 è una vista in sezione di manufatto in materiale refrattario secondo l'invenzione in uno stampo.
La figura 2A è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una prima forma di attuazione.
La figura 2B è una vista assonometrica di un predotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una seconda forma di attuazione.
La figura 3 è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una terza forma di attuazione.
La figura 4 è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una quarta forma di attuazione.
La figura 5 è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una quinta forma di attuazione.
La figura 6 è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una sesta forma di attuazione.
La figura 7 è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una settima forma di attuazione.
La figura 8A è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una ottava forma di attuazione.
La figura 8B è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una nona forma di attuazione.
La figura 8C è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una decima forma di attuazione.
La figura 8D è una vista assonometrica di un prodotto ottenuto con il materiale refrattario secondo una undicesima forma di attuazione.
MODO MIGLIORE PER ATTUARE L'INVENZIONE
Ai fini della presente descrizione, tutte le composizioni di seguito riportate, salvo ove esplicitamente indicato, si intendono espresse in percentuali molari (mol%).
In accordo con la presente invenzione è descritto un materiale refrattario per applicazioni in camera del fuoco e/o a contatto con il cibo comprendente un impasto di base di natura sostanzialmente argillosa ottenuto dalla macinazione e la miscelazione di una o più materie prime. In particolare, l'impasto di base è ottenuto mediante la miscelazione di una pluralità di argille, ad esempio, di tipo caolinitico.
L'impasto di base comprende la seguente composizione in ossidi: Si<3⁄4 tra 69% e 73%; AI2G3 tra 22% e 28%; T1O2tra 0,4% e 1%; Fe2(3⁄4 tra 0,2% e 1%; CaO tra 0,1% e 1%; MgO tra 0,1% e 1%; tra 0,5% e 2%; Na20 tra 0,1% e 0,5%.
Preferibilmente, l'impasto di base comprende la seguente composizione: SÌO2 = 71,4%; AI2O3 = 25,7%; Ti<3⁄4 = 0,6%; Fe≤3⁄4 = 0,5%; CaO = 0,3%; MgO = 0,2%; K20 = 1%; Na20 = 0,3%.
L'impasto di base permette di ottenere, in seguito a sinterizzazione, un materiale refrattario caratterizzato da bassi coefficienti di espansione termica, e conseguentemente discreta resistenza allo shock termico, e da una buona capacità di accumulo del calore.
Inoltre, la natura argillosa dell'impasto di base garantisce una plasticità sufficiente a permettere la formatura di manufatti di forma anche complessa mediante il materiale refrattario.
Il materiale refrattario comprende, inoltre, un impasto riempitivo comprendente almeno uno tra una schamotte e un fondente.
La miscelazione di tali componenti all'impasto di base consente di ridurre ulteriormente il coefficiente di espansione termica in modo da migliorare notevolmente la resistenza allo shock termico e consentono, inoltre, di diminuire la porosità del materiale refrattario migliorando sensibilmente il coefficiente di assorbimento.
In maggiore dettaglio, il materiale refrattario comprende tra il 30 e il 50% in peso di impasto di base e tra il 50 e il 70% in peso di almeno uno tra la schamotte e il fondente.
Secondo una forma di attuazione preferita e descritta il materiale refrattario comprende tra il 30 e il 50% in peso di impasto di base e, alternativamente, tra il 50 e il 70% in peso di schamotte, o tra il 50 e il 70% in peso di fondente.
Secondo una ulteriore forma di attuazione preferita e descritta il materiale refrattario comprende tra il 30 e il 50% in peso di impasto di base e tra il 50 e il 70% in peso di un riempitivo comprendente sia schamotte che fondente.
Di seguito vengono descritte tre forme di attuazione del materiale refrattario con alcuni esempi di prodotti realizzabili con il materiale refrattario stesso.
MATERIALE REFRATTARIO A
Una prima forma di attuazione dell'invenzione prevede un materiale refrattario A costituito dall'impasto di base e da un fondente.
Ad esempio, il materiale refrattario A comprende tra il 30 e il 50% in peso di impasto di base, come sopra descritto, e tra il 50 e il 70% in peso di un fondente, ad esempio un feldspato, preferibilmente un feldspato di Litio.
Preferibilmente, il materiale refrattario A comprende il 50% in peso di impasto di base e il 50% in peso di feldspato di Litio.
Secondo la prima forma di attuazione, il feldspato di Litio comprende la seguente composizione in ossidi: Li(3⁄4 tra 2% e 6%; Si(3⁄4 tra 75% e 79%; AI2O3tra 15% e 19%; Ti<3⁄4 tra 0,1% e 1%; Fe2(3⁄4 tra 0,01% e 0,05%; CaO tra 0,01% e 0,5%; MgO tra 0,01% e 0,1%; K≤0 tra 0,1% e 1%; Na20 tra 0,1% e 1%.
Preferibilmente, il feldspato di Litio comprende la seguente composizione in ossidi: Li<(>3⁄4 = 4,2%; Sif3⁄4 = 76,8%; Al203 = 16,7%; Ti02= 0,5%; Fe203= 0,03%; CaO = 0,25%; MgO = 0,05%; t3⁄40 = 0,4%; Na2Q= 0,5%. Il feldspato di Litio viene miscelato all'impasto di base in modo da ottenere un impasto refrattario.
Vantaggiosamente la miscelazione, tra l'impasto di base e il feldspato di Litio, avviene a umido in modo da ottenere un impasto refrattario omogeneo .
In particolare, la miscelazione avviene a umido con una aggiunta di acgua in modo da ottenere una barbottina comprendente tra il 65% e 75% in peso di impasto refrattario e 25% e 35% in peso di acqua, ed avente una densità compresa tra 1,78 e 1,80 kg/1.
Preferibilmente, la barbottina comprendente il 71% in peso di impasto refrattario e il 29% in peso di acqua.
La barbottina può comprendere, inoltre, additivi quali ad esempio flocculanti o deflocculanti in modo da controllare le caratteristiche reologiche della barbottina stessa.
La barbottina viene quindi colata nello stampo 1 (Figura 1) la cui cavità ha sostanzialmente la forma del manufatto 2 che si desidera ottenere, ad esempio la forma di un manufatto 2 di stoviglieria come verrà nel seguito descritto.
La barbottina, contenuta nello stampo 1, viene essiccata in modo da rimuovere l'acqua e consentire all'impasto refrattario di assumere la forma della cavità dello stampo 1 stesso grazie alle proprietà plastiche dell'impasto di base, definendo il manufatto 2 crudo.
In particolare, la barbottina viene essiccata in modo da conservare una umidità residua compresa tra il 5% e 7% in peso.
Il manufatto 2 crudo, una volta sformato dallo stampo, viene sottoposto ad un trattamento termico di cottura che lo porta a sinterizzazione. Il trattamento termico presenta una temperatura massima T compresa tra 1120 e 1200 °C che viene mantenuta per un tempo τ compreso tra 40 e 60 minuti .
Preferibilmente, il manufatto 2 crudo viene cotto ad una temperatura massima T di 1150 °C per un tempo τ compreso tra 40 e 60 minuti.
In particolare, il trattamento termico presenta una curva di riscaldamento per il raggiungimento della temperatura massima T a partire dalla temperatura ambiente che dura per un tempo Tri3ccompreso tra 11 e 14 ore, ad esempio 12 ore.
Inoltre, il trattamento termico presenta una curva di raffreddamento per il raggiungimento della temperatura ambiente a partire dalla temperatura massima T che dura per un tempo iraffcompreso tra 11 e 14 ore, ad esempio 12 ore.
Il materiale refrattario A, secondo questa prima forma di attuazione, comprende la seguente composizione: Si(3⁄4 tra 68% e 73%; AI2O3tra 23% e 27%; Ti(3⁄4 tra 0,1% e 1%; Fe^Og tra 0,1% e 1%; CaO tra 0,1% e 0,5%; MgO tra 0,1% e 0,5%; 3⁄40 tra 0,5% e 1,5%; Na≤0 tra 0,1% e 0,5%; L12O tra 1,5% e 3%.
Preferibilmente, il materiale refrattario A, secondo questa prima forma di attuazione, comprende la seguente composizione: SÌO2= 69,9%; AI2O3= 25,2%; ΤίΟΞ= 0,6%; Fe203= 0,5%; CaO = 0,3%; MgO = 0,2%; K20 = 1%; Na20 = 0,3%; Li20 = 2,1%.
Il materiale refrattario A ha un coefficiente di dilatazione termica compreso tra 1,7 X 10-6 e 2 X 10-6 °Ct<1>, preferibilmente 1,8 X 10-6 °Ct<I>ed un coefficiente di assorbimento di assorbimento compreso tra 6 e 10%, ad esempio 8%.
II materiale refrattario A è caratterizzato da una elevata resistenza allo shock termico, da una buona resistenza meccanica, e da una notevole capacità di accumulo termico.
Inoltre, l'aggiunta del feldspato di Litio favorisce la sinterizzazione del materiale refrattario A anche a temperature relativamente basse in modo da ridurre al minimo la porosità aperta e migliorare le proprietà superficiali del materiale refrattario A stesso come, ad esempio, il coefficiente di assorbimento.
Inoltre, il materiale refrattario A così ottenuto è bianco risultando gradevole alla vista e particolarmente adatto alla realizzazione di manufatti di stoviglieria, anche senza che si renda necessaria l'applicazione di uno smalto sulla superficie del manufatto stesso. In particolare, al basso coefficiente di assorbimento sono connesse altre caratteristiche del materiale refrattario A cane, ad esempio, la sporcabilità .
Infatti, un basso coefficiente di assorbimento equivale ad una scarsa capacità di assorbire sostanze come ad esempio acqua oli o grassi, e di conseguenza il materiale risulta facilmente pulibile e in generale particolarmente igienico.
Un materiale così ottenuto, essendo caratterizzato da elevata resistenza allo shock termico e basso assorbimento, si presta inoltre ad applicazioni in ambienti umidi quali ad esempio saune o in ambienti aggressivi ad esempio come catalizzatore.
Grazie al basso coefficiente di assorbimento e alla elevata igienicità il materiale refrattario A risulta particolarmente adatto alla realizzazione di prodotti 10 atti ad entrare in contatto diretto con alimenti, ad esempio manufatti di stoviglieria.
Inoltre, grazie al basso coefficiente di dilatazione termica e alla buona resistenza meccanica ed allo shock termico il materiale refrattario A si presta per la realizzazione di prodotti 10 soggetti a sbalzi di temperatura come, ad esempio, piastre di cottura, pirofile o altri manufatti.
Di seguito sono elencati alcuni esempi di prodotti 10 realizzati attraverso il materiale refrattario A.
In Figura 2A è mostrato un vassoio 10 comprendente un corpo piatto 11 a cui possono essere associate maniglie 12 per consentire la presa e la manipolazione del vassoio 10 da parte di un operatore.
Il vassoio 10, ed in particolare il corpo piatto 11, è vantaggiosamente realizzato mediante il materiale refrattario A.
In tal modo, il vassoio 10 può essere posizionato in prossimità di una fonte di calore, ad esempio le braci di un barbecue o un forno, e supportare alimenti, ad esempio una pizza, in modo da consentirne la cottura, e, grazie alla resistenza allo shock termico del materiale refrattario A, può essere allontanato anche repentinamente dalla fonte di calore subendo uno sbalzo di temperatura senza che guesta comporti rotture nel vassoio 10 stesso.
Inoltre, grazie alla capacità di accumulo termico del materiale refrattario A il vassoio 10 rilascia lentamente il calore accumulato in prossimità della fonte di calore in modo da mantenere in temperatura l'alimento cotto anche dopo molto tempo dalla cottura.
Nelle figure 1B e 1C è mostrata una ulteriore forma di realizzazione del vassoio 10.
Ad esempio, il vassoio 10 mostrato in figura 2B comprende un corpo contenitore 13 atto ad essere associato inferiormente al corpo piatto 11 il guale, a sua volta, definisce un coperchio del corpo contenitore 13 stesso.
Il corpo contenitore 13 è atto a contenere una fonte di calore, come ad esempio braci o corpi radianti 80 (Fig. 8) in modo da mantenere una temperatura elevata del corpo piatto 11 il quale può essere utilizzato per cuocere o scaldare pietanze.
In alternativa (Figura 2C) il corpo contenitore 13, ad esempio conformato a vasca (come una pirofila) può essere riscaldato, unitamente al corpo piatto 11, in prossimità della fonte di calore e contenere al proprio interno gli alimenti cotti in modo da fungere da scaldavivande. In tale forma di attuazione, inoltre, il corpo piatto 11 può comprendere un bordo perimetrale 15 che si sviluppa inferiormente al corpo piatto 11 stesso ed è atto ad associarsi al bordo dell'apertura del corpo contenitore 13 in modo da isolare il vassoio 10.
In figura 2D è mostrata una ulteriore forma di realizzazione del vassoio 10 in cui il corpo piatto 11 comprende una pluralità di recessi 14 atti a contenere alimenti da cuocere o riscaldare.
MATERIALE REFRATTARIO B
Una seconda forma di attuazione dell'invenzione prevede un materiale refrattario B il quale è costituito da impasto di base e un riempitivo comprendente sia fondente sia schamotte.
Ad esempio, il materiale refrattario B comprende tra il 30 e il 50% in peso di impasto di base, come sopra descritto, e tra il 50 e il 70% in peso di un materiale riempitivo comprendente sia fondente che schamotte. Preferibilmente, il materiale refrattario B comprende il 30% in peso di impasto di base e il 70% in peso di riempitivo.
In maggiore dettaglio, il materiale refrattario B comprende il 30% in peso di impasto di base, e tra il 20% e il 40% di fondente e il 40% e 11 50% di schamotte, ad esempio il 30% di fondente e il 40% di schamotte. Inoltre, vantaggiosamente, secondo tale forma di attuazione, il fondente è il feldspato di Litio sopra descritto, pertanto il materiale refrattario B è analogo al materiale refrattario A al quale viene aggiunta una percentuale in peso variabile tra il 30% e il 50%, ad esempio il 40% di schamotte.
Secondo la seconda forma di attuazione, la schamotte comprende la seguente composizione: Si(3⁄4 tra 52% e 56%; AI2O3tra 39% e 43%; Ti02tra 1% e 2%; Fe2(3⁄4 tra 0,5% e 1,5%; CaO tra 0,01% e 1%; MgO tra 0,01% e 1%; K20 tra 0,5% e 1,5%.
Preferibilmente, la schamotte comprende la seguente composizione: Si<3⁄4 = 54,8%; Al203 = 41,6%; Ti<3⁄4 = 1,6%; Fe203= 1%; CaO = 0,1%; MgO = 0,2%; K20 = 0,7%.
La schamotte è macinata in modo da ottenere una granulometria compresa tra 0,001 mm e 0,5 mm, quindi viene miscelata all'impasto di base e al fondente in modo da ottenere un impasto refrattario.
Vantaggiosamente la miscelazione, tra l'impasto di base e il riempitivo, avviene a umido in maio da ottenere un impasto refrattario omogeneo. In particolare, la miscelazione avviene a umido con una aggiunta di acqua in modo da ottenere una barbottina comprendente tra il 80% e il 90% in peso di impasto refrattario e 10% e 20% in peso di acqua, ed avente una densità compresa tra 1,99 e 2,00 kg/1.
Preferibilmente, la barbottina comprendente il 84% in peso di impasto refrattario e il 16% in peso di acqua.
La barbottina può comprendere, inoltre, additivi quali ad esempio flocculanti o deflocculanti in modo da controllare le caratteristiche reologiche della barbottina stessa.
La barbottina viene quindi colata in uno stampo 1 (Fig. 1) la cui cavità ha sostanzialmente la forma di un manufatto 2 che si desidera ottenere, ad esempio di un manufatto atto a definire almeno un rivestimento di una camera del fuoco e/o ad entrare in contatto diretto con la fiamma, come meglio verrà descritto nel seguito.
La barbottina, contenuta nello stampo 1, viene essiccata in modo da rimuovere l'acgua e consentire all'impasto refrattario di assumere la forma della cavità dello stampo 1 stesso grazie alle proprietà plastiche dell'impasto di base, definendo il manufatto 2 crudo.
In particolare, la barbottina viene essiccata in modo da conservare una umidità residua compresa tra il 5% e 7% in peso.
Il manufatto 2 crudo, una volta sformato dallo stampo, viene sottoposto ad un trattamento termico di cottura che lo porta a sinterizzazione. Il trattamento termico presenta una temperatura massima T compresa tra 1100 e 1200<Q>C che viene mantenuta per un tempo τ compreso tra 40 e 60 minuti .
Preferibilmente, il manufatto 2 crudo viene cotto ad una temperatura massima T di 1180 °C per un tempo τ compreso tra 40 e 60 minuti.
In particolare, il trattamento termico presenta una curva di riscaldamento per il raggiungimento della temperatura massima T a partire dalla temperatura ambiente che dura per un tempo Tri3ccompreso tra 11 e 14 ore, ad esempio 12 ore.
Inoltre, il trattamento termico presenta una curva di raffreddamento per il raggiungimento della temperatura ambiente a partire dalla temperatura massima T che dura per un tempo compreso tra 11 e 14 ore, ad esempio 12 ore.
Il materiale refrattario B, secondo questa forma di attuazione, comprende la seguente composizione: Si(3⁄4 tra 60% e 65%; AI2O3 tra 30% e 35%; Ti(3⁄4 tra 0,8% e 1,2%; Fe2Os tra 0,5% e 1,1%; CaO tra 0,1% e 0,3%; MgO tra 0,1% e 0,3%; K20 tra 0,5% e 1,5%; Na2G tra 0,01% e 0,5%; Li(3⁄4 tra 0,5% e 1,5%.
Preferibilmente, il materiale refrattario B, secondo questa forma di attuazione, comprende la seguente composizione: Si02= 63,9%; A12G3 = 31,8%; TiC3⁄4 = 1%; Fe203= 0,70%; CaO = 0,20%; MgO = 0,20%; K20 = 0,90%; Na20 = 0,20%; Li<(>3⁄4 = 1,3%.
Il materiale refrattario B ha un coefficiente di dilatazione termica compreso tra 2,6 X IO<-6>e 2,9 X IO<-6>°C<_1>, preferibilmente 2,7 X IO<-6>°Ct I
Inoltre, il materiale refrattario B ha un coefficiente di assorbimento di acqua compreso tra 9 e 12%.
II materiale refrattario B può, inoltre, essere smaltato in modo da occludere la porosità aperta del manufatto migliorandone le caratteristiche superficiali, come ad esempio la durezza superficiale, la capacità di riflettere calore e la sporcabilità, nonché essere decorato a piacimento.
Il materiale refrattario B è caratterizzato da una elevata resistenza allo shock termico, da una buona resistenza meccanica, e da una notevole capacità di accumulo termico di conseguenza è, ad esempio, particolarmente adatto per applicazioni all'interno di camere del fuoco .
Infatti, grazie alla capacità di accumulo termico, il manufatto 2 realizzato con il materiale refrattario B, utilizzato all'interno di camere del fuoco permette di rilasciare lentamente il calore anche in fasi successive allo spegnimento della fiamma.
Inoltre, grazie al basso coefficiente di dilatazione termica e alla buona resistenza meccanica ed allo shock termico il materiale refrattario B si presta per la realizzazione di manufatti che costituiscono componenti anche strutturali all'interno delle camere del fuoco stesse.
In particolare, il materiale refrattario B può essere utilizzato per la realizzazione di manufatti 2 atti a definire almeno una porzione di rivestimento interna ad una camera del fuoco e/o ad entrare in contatto diretto con la fiamma all'interno di una camera del fuoco.
Di seguito sono elencati alcuni esempi di manufatti 2 realizzati attraverso il materiale refrattario B.
In figura 3A è mostrato un barbecue 20, ad esempio, di forma sostanzialmente ovoidale dotato di un primo corpo concavo 21 inferiore, ad esempio di forma sostanzialmente troncoconica o emisferica, ed atto a delimitare una camera del fuoco interna alla sua concavità.
Il primo corpo concavo 21 è atto ad appoggiare al suolo su piedi di appoggio di per sé noti e non mostrati nella figura.
Il barbecue 20 comprende inoltre un secondo corpo concavo 22 superiore, ad esempio conformato a calotta semisferica atto a chiudere la concavità del primo corpo concavo 21 definendo un coperchio del barbecue 20 stesso.
Il secondo corpo concavo 22 comprende una apertura superiore 23 atta a consentire la fuoriuscita dei fumi di combustione che si generano all'interno del barbecue 20.
Vantaggiosamente, il primo e il secondo corpo concavo 21,22 sono realizzati mediante il materiale refrattario B.
In particolare, le pareti interne alla concavità dei corpi concavi 21 e 22 sono almeno parzialmente rivestite mediante il materiale refrattario B.
In figura 3B è mostrato un forno 30 dotato di una base piatta 31 sormontata da una volta 32 in modo da definire una camera di cottura interna al forno 30.
Il forno 30 comprende inoltre una apertura frontale 35 che consente l'inserimento delle pietanze all'interno della camera di cottura, e può comprendere una apertura superiore 36 per la fuoriuscita dei fumi caldi. Secondo una forma preferita di attuazione il forno 30 è atto ad essere utilizzato in combinazione con un barbecue 20, ad esempio in materiale refrattario come mostrato nella figura 3A.
In particolare, secondo tale forma di attuazione, il forno 30 può essere utilizzato in sostituzione del secondo corpo concavo 22 ed è atto ad associarsi all' apertura superiore del primo corpo concavo 21 del barbecue 20.
In maggiore dettaglio, la base 31 è atta ad occludere l'apertura del primo corpo concavo 21 e consente, attraverso opportuni fori non mostrati (ad esempio realizzati in corrispondenza della base piatta 31, preferibilmente in una zona perimetrale della stessa), il passaggio dei fumi e del calore dalla camera del fuoco (interna al primo corpo concavo 21) alla camera di cottura (interna al forno 30).
Vantaggiosamente, il forno 30 è realizzato interamente mediante il materiale refrattario B, in tal modo la volta 32 e la base 31 permettono, grazie alla capacità di accumulo termico di raggiungere le temperature idonee alla cottura di alimenti, ad esempio pane o pizza.
In figura 4 è mostrato un braciere 40 dotato di un corpo a vasca 41 aperto superiormente.
Il braciere 40 ccmprende, inoltre, piedi di appoggio 42 associati al corpo concavo 41 per migliorare la stabilità del braciere 40 su di una superficie d'appoggio, ad esempio al suolo.
Vantaggiosamente, il braciere 40, ed in particolare almeno il corpo concavo 41, è realizzato mediante il materiale refrattario B, e può essere utilizzato per la combustione di legna o carbone, ad esempio per la realizzazione di un falò in un giardino altro ambiente aperto.
In figura 5 è mostrato un accenditore 50 dotato di un corpo conformato a bicchiere 51 e di un coperchio 52, ad esempio conformato a calotta e dotato di una apertura superiore.
Il corpo a bicchiere 51 comprende una parete laterale dotata di una pluralità di fori 53 che permettono 1'areazione della cavità interna del corpo a bicchiere 51 stesso.
In pratica, il corpo a bicchiere 51 è atto ad accogliere braci per favorirne la combustione prima della collocazione delle stesse all'interno della camera del fuoco, ad esempio di un barbecue.
L'accenditore 50 comprende, inoltre, un manico 54 fissato al corpo a bicchiere 51 per permettere ad un operatore di movimentare l'accenditore 50 stesso.
L'accenditore 50, ed in particolare il corpo a bicchiere 51 e il coperchio 52, è realizzato mediante il materiale refrattario B.
In figura 6 è mostrato un dispositivo porta-braci 60 atto a definire il fondo della camera del fuoco di un barbecue non mostrato.
In particolare, il dispositivo porta-braci 60 è atto ad essere inserito in un barbecue, ad esempio in metallo o altro materiale come quello sopra descritto, in modo da definire il fondo della camera del fuoco in cui vengono collocate le braci.
Il dispositivo porta-braci 60 comprende una base 61 sostanzialmente piatta, e comprende un bordo laterale 62, saliente dalla base 61, atto ad aderire alle pareti del barbecue.
La base 61 comprende una pluralità di fori passanti 63 che favoriscono l'ossigenazione delle braci contenute nel dispositivo 60.
Il dispositivo porta-braci 60 può comprendere, inoltre, una o più pareti verticali 64, di partizione del volume interno della base 61, anch'esse dotate dei fori passanti 63.
In particolare, le pareti verticali 64 sono alloggiate all'interno del dispositivo porta-braci 60 associate, ad esempio in modo removibile, al bordo laterale 62.
Le pareti verticali 64 sono atte a suddividere la cavità del dispositivo porta-braci 60 in una pluralità di scomparti per 1'accoglimento delle braci .
Ad esempio, inserendo una o più pareti verticali in un dispositivo porta-braci 60 alloggiato in un barbecue, è possibile creare scomparti per le braci e scompartì atti a rimanere vuoti e liberi dalle braci al di sopra dei quali verranno disposti gli alimenti da cuocere in modo tale da rimanere distanti rispetto alla fonte di calore e in modo tale che il grasso, o le sostanze rilasciate dagli alimenti durante la cottura, si possono raccogliere in apposite vaschette collocate negli scompartì liberi dalle braci.
Il dispositivo porta-braci 60 è vantaggiosamente realizzato interamente mediante il materiale refrattario B.
In figura 7 è mostrata una piastra frangi-fiamma 70 atta ad essere disposta in prossimità di un bruciatore in un barbecue a gas.
La piastra frangi-fiamma 70 comprende una pluralità di fori passanti 71 atti a favorire la trasmissione del calore e il flusso di aria verso il bruciatore .
In pratica, la piastra frangi-fiamma 70 è atta ad essere disposta tra il bruciatore di un barbecue a gas e la griglia di sostegno degli alimenti in cottura ed impedisce che il grasso rilasciato dagli alimenti, cadendo sul bruciatore, generi una fiamma potenzialmente pericolosa per l'operatore.
Vantaggiosamente, la piastra frangi-fiamma 70 è realizzata interamente in materiale refrattario B in modo da resistere, grazie alle proprietà del detto materiale refrattario, alle differenze di temperatura che si generano tra le facce opposte della piastra 70 stessa.
In figura 8 è mostrato un corpo radiante 80, realizzato interamente in materiale refrattario B, il quale può avere qualsiasi forma e geometria come mostrato nella figura stessa.
Ad esempio, il corpo radiante 80 può avere una forma poliedrica a base quadrangolare, esagonale o irregolare ad esempio con bordi smussati o arrotondati, in modo da massimizzare la superficie del corpo radiante stesso.
Il corpo radiante 80 è atto ad essere disposto a contatto con la fiamma, ad esempio mescolato alle braci, in una camera del fuoco, ad esempio in una stufa o in un barbecue, in modo da sfruttare la capacità di accumulo termico del materiale refrattario B per favorire un lento rilascio del calore anche in seguito allo spegnimento della fiamma.
I corpi radianti 80 possono essere utilizzati anche, ad esempio, in bracieri per saune o bagni turchi per essere irrorati direttamente con acqua per la generazione di calore.
II materiale refrattario B potrebbe, in alternativa, comprendere oltre all'impasto di base un riempitivo comprendente la sola schamotte, senza 1'aggiunta del fondente senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.
L'invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Composizione per un materiale refrattario comprendente un impasto di base avente la seguente composizione in ossidi (mol%): • Si(3⁄4 tra 69% e 73%; • AI2G3tra 22% e 28%; • Ti<3⁄4 tra 0,4% e 1%; • Fe2(3⁄4 tra 0,2% e 1%; • CaO tra 0,1% e 1%; • MgO tra 0,1% e 1%; • K2O tra 0,5% e 2%; • Na20 tra 0,1% e 0,5%; e comprendente un impasto riempitivo che comprende almeno uno tra una schamotte e un fondente.
  2. 2 . Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'impasto di base ha preferibilmente la seguente composizione in ossidi (mol%): • S1O2= 71,4%; • AI2O3= 25,7%; • Ti<3⁄4 = 0,6%; • Fes03= 0,5%; • CaO = 0,3%; • MgO = 0,2%; • K20 = 1%; • Na20 = 0,3%.
  3. 3. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, costituita dall'impasto di base e dal fondente, in cui il fondente è un feldspato avente preferibilmente la seguente composizione (mol%): • L1O2tra 2% e 6%; • Si(3⁄4 tra 75% e 79%; • AI2G3tra 15% e 19%; • T1O2tra 0,1% e 1%; • Fe^OBtra 0,01% e 0,05%; • CaO tra 0,01% e 0,5%; • MgO tra 0,01% e 0,03%; • ί3⁄40 tra 0,1% e 1%; • Na20 tra 0,1% e 1%.
  4. 4. Composizione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal comprendere tra il 30 e il 50 % in peso di impasto di base e il 50 e 70 % in peso di fondente.
  5. 5. Metodo per la realizzazione di un materiale refrattario avente la composizione secondo una qualsiasi rivendicazione da 3 a 4, comprendente le fasi di: • miscelare l'impasto di base al fondente; • miscelare la composizione ad acqua per ottenere una barbottina; • colare la barbottina in uno stampo (1); • essiccare la barbottina nello stampo (1) per ottenere un manufatto (2) crudo; • sottoporre il manufatto (2) crudo ad un trattamento termico di cottura in modo da sinterizzare il materiale refrattario.
  6. 6. Metodo per la realizzazione di un materiale refrattario secondo la rivendicazione 5, in cui la cottura avviene ad una temperatura massima compresa tra 1120 e 1200 °C per un tempo compreso tra 30 e 50 minuti, preferibilmente con curva di riscaldamento compresa tra il e 14 ore e curva di raffreddamento compresa tra il e 14 ore.
  7. 7. Metodo per la realizzazione di un materiale refrattario secondo una qualsiasi rivendicazione da 5 a 6, in cui al manufatto (2) è conferita, nello stampo, la forma di un manufatto di stoviglieria
  8. 8. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, costituita dall'impasto di base e da un riempitivo comprendente sia la schamotte sia il fondente, in cui la schamotte comprende la seguente composizione in ossidi (mol%): • Si(3⁄4 tra 52% e 56%; • AI2O3tra 39% e 43%; • Ti<(>3⁄4 tra 1% e 2%; • Fe2Ì3⁄4 tra 0,5% e 1,5%; • CaO tra 0,01% e 1%; • MgO tra 0,01% e 1%; • K≤G tra 0,5% e 1,5%; ed in cui il fondente è un feldspato di litio avente la seguente composizione: • Li(3⁄4 tra 2% e 6%; • SÌO2tra 75% e 79%; • AI2O3tra 15% e 19%; • Ti(3⁄4 tra 0,1% e 1%; • Fe203tra 0,01% e 0,05%; • CaO tra 0,01% e 0,5%; • MgO tra 0,01% e 0,03%; • K20 tra 0,1% e 1%; • Na20 tra 0,1% e 1%.
  9. 9. Composizione secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto comprende tra il 30 e il 50 % in peso di impasto di base e il 50 e il 70 % in peso di schamotte e feldspato.
  10. 10. Metodo per la realizzazione di un materiale refrattario avente una composizione secondo una qualsiasi rivendicazione da 3 a 4, comprendente le fasi di: • miscelare l'impasto di base alla schamotte ed al feldspato; • miscelare la composizione ad acqua per ottenere una barbottina; • colare la barbottina in uno stampo (1); • essiccare la barbottina nello stampo (1) per ottenere un manufatto (2) crudo; • sottoporre il manufatto (2) crudo ad un trattamento termico di cottura in modo da sinterizzare il materiale refrattario.
  11. 11. Metodo per la realizzazione di un materiale refrattario secondo la rivendicazione 10, in cui la cottura avviene ad una temperatura massima compresa tra 1100°C e 1200°C per un tempo compreso tra 30 e 50 minuti, preferibilmente con curva di riscaldamento compresa tra 11 e 14 ore e curva di raffreddamento compresa tra 11 e 14 ore.
  12. 12. Metodo per la realizzazione di un materiale refrattario secondo una qualsiasi rivendicazione da 10 a 11, in cui al manufatto (2) è conferita, nello stampo, la forma di un elemento atto a definire almeno una porzione di rivestimento interna ad una camera del fuoco e/o atto ad entrare in contatto diretto con la fiamma all'interno della camera del fuoco.
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