BRPI0520084B1 - Method for the consolidation of ornamental stones, device and relevant installation - Google Patents

Abstract

método para a consolidação de pedras ornamentais, dispositivo e instalação relevante. o método para consolidação de pedras ornamentais similares a placa, similares a fatia, ou similares a elemento modular compreende: a impregnação por meio da pressão criada no ambiente de tratamento com uma solução de vidro solúvel, no qual o material sendo tratado é mergulhado por tempo bastante para a penetração total nas fissuras e micro-porosidades da superfície deste; caracterizado pelo fato de que apresenta as seguintes etapas: - um pré-tratamento do material por exaustão; -uma permanência da etapa de pré-tratamento por tempo bastante, para extrair gases, vapores e pós existentes nas referidas fissuras e micro-porosidades; - uma injeção da solução de impregnação com uma solução de vidro solúvel, e manutenção da câmara de tratamento sob vácuo durante a injeção e na etapa seguinte de impregnação. a pressão absoluta de pré-tratamento é preferivelmente de 0,2-0,3 mbar; para a injeção é preferivelmente entre 10 e 100 mbar, enquanto para a impregnação é preferivelmente mantida a uma pressão próxima à pressão de corrente da solução de vidro solúvel sendo usada. a instalação sendo usada e o dispositivo para o acondicionamento e manuseio dos materiais a serem tratados são também descritos.

Description

"MÉTODO PARA A CONSOLIDAÇÃO DE PEDRAS ORNAMENTAIS, DISPOSITIVO E INSTALAÇÃO RELEVANTE".

[0001] A presente invenção se refere a um método para a consolidação de pedras ornamentais, principalmente, mas não exclusivamente, usadas em construções para ambos pisos e revestimentos, realizado pelo uso de soluções aquosas de silicato solúveis. O método é aplicado enquanto se operam pedras ornamentais em ambos produtos semi-acabados e itens finais. A invenção também se refere a meios que permitem que o método de consolidação seja implementado.

[0002] O tratamento de consolidação é requerido no material rochoso similar à placas, visto que seu primeiro objetivo é vedar as porosidades e fraturas da rocha e aperfeiçoar, em seguida, as propriedades mecânicas do produto semi-acabado, particularmente a resistência à flexão e o módulo de elasticidade. Contudo, a consolidação permite que, por exemplo, produtos semi-acabados mais fortes sejam obtidos, adequados para suportar todas as seguintes etapas de operação que expõem a rocha a altas tensões mecânicas para obter itens finais com propriedades mecânicas mais altas do que produtos não-tratados similares. Além disso, o tratamento objetiva o aperfeiçoamento da aparência de pedras ornamentais pela realização de um polimento aperfeiçoado, acentuando as cores naturais da rocha.

[0003] A técnica anterior compreende vários métodos para consolidação de pedras ou rochas em placas pela impregnação das mesmas com produtos fluidos ou similares; eles podem ser divididos em duas famílias de métodos; a impregnação de resina e a impregnação de solução aquosa de silicato.

[0004] O tratamento de material rochoso por meio de resina é bem conhecido e comumente usado. O material a ser impregnado pode ser inserido em uma câmara, mergulhado na resina e, após isto, a câmara é posta sob pressão para ajudar a resina, usualmente muito viscosa, a penetrar o material.

[0005] A patente DE 3930281 descreve um método no qual a penetração da resina é obtida pelo aquecimento do material em placa para a desidratação total deste e, em seguida, pela exaustão da câmara antes do mergulhamento da placa no fluido de impregnação, o método sendo completado pela catálise da resina em uma fornalha.

[0006] Outras patentes, uma das mais recentes destas sendo o pedido de patente US 2004/0076771, descreve o método de impregnação de placa para uma proposta de reparo ou estética, no qual placas são verticalmente providas com chapas interpostas de material que absorve a resina, e pelo menos uma chapa de material plástico não sendo afetada pela ação da resina; tudo isto para a quebra seguinte do bloco assim formado após a impregnação. Esta impregnação ocorre após aquecimento das placas sendo operadas, compondo-se o bloco em equipamento modular que pode ser tornado firme, impregnando com a resina na pressão atmosférica e a uma pressão mais alta, vedando referido equipamento e controlando a absorção de resina durante o processo por referido bloco de placas.

[0007] O uso de resinas tem, contudo, uma série de desvantagens, principalmente porque elas são tóxicas, poluentes, custosas; após serem usadas em um processo único, elas não podem ser recicladas, e elas requerem dispositivos diferentes e etapas de processo subseqüentes principalmente por causa do manchamento da máquina e instalação, da necessidade de reduzir a um mínimo a área ao redor do material sendo tratado de modo a reduzir a resina sendo usada, e os custos, bem como a necessidade de etapas muito habilidosas para acesso e separação das placas a partir do bloco de placas sendo tratadas.

[0008] Para solucionar estes problemas, soluções de vidro solúvel ("water glass") são usadas como um consolidante na técnica. As propriedades do vidro solúvel de consolidação, impermeabilização e aperfeiçoamento das características mecânicas de solos, compostos de pós inorgânicos e materiais rochosos são bem conhecidas. Composições diferentes de solução de vidro solúvel são descritas na técnica de acordo com a função e tipo de material, bem como a configuração da rocha. Em muitos casos, outras substâncias e compostos são adicionados à solução de vidro solúvel, baseados na necessidade de controlar parâmetros de consolidadores diferentes, tais como a viscosidade da solução, o tempo de endurecimento, as características de impermeabilidade. A impregnação da solução no material ocorre a uma pressão mais alta do que a pressão atmosférica.

[0009] De fato, um método é conhecido na técnica pela patente EP 651842 que descreve uma impregnação de silicato para consolidação de placas ou chapas de material rochoso por meio de soluções de vidro solúvel. A impregnação é realizada pela aplicação de uma pressão à solução, com valores mínimos de 0,8 MPa (8 bares) até, e, preferivelmente de, 15 MPa (150 bares).

[00010] Contudo, o uso de referido método com silicatos requer o uso de quantidades convenientes de aditivos de modo a não obter tempos de endurecimento muito longos. Portanto, soluções de vidro solúvel sendo usadas para a impregnação podem ser usadas somente por tempos limitados, isto é, no tempo mais longo ou dois dias. Além disso, a ação da pressão, contrário ao o que foi enfatizado na descrição da patente, não permite que uma solidificação de silicato seja obtida sem defeitos, visto que o gás e vapor nas fissuras e micro-porosidades da placa sendo operada, com a pressão alta, é reduzida à micro-cavidades no silicato solidificado que produz a resistência mecânica destas, e subseqüentemente, da placa impregnada inferior.

[00011] Esta técnica anterior está sujeita a muitos aperfeiçoamentos como a possibilidade de realizar um tratamento que permita que as porosidades e fraturas da rocha sejam vedadas e, desse modo, as propriedades mecânicas do produto semi-acabado sejam aperfeiçoadas, em particular a resistência à flexão e o módulo de elasticidade, de modo a suportar todas as etapas de operação que expõem as placas a altas tensões mecânicas.

[00012] Um aperfeiçoamento adicional se refere a alcançar itens finais com propriedade mecânicas mais altas do que produtos não-tratados similares, e com tal nível que sejam dificilmente encontradas na natureza. E não menos o aperfeiçoamento do tratamento permite que as propriedades estéticas da pedra ornamental sejam aperfeiçoadas, assegurando um melhor resultado da operação de polimento, bem como acentuando as cores naturais da rocha.

[00013] A partir do acima, resulta a necessidade de se solucionar o problema técnico de realizar um método de tratamento pela impregnação da pedra natural ou placas ou fatias de material rochoso, permitindo que a consolidação destas seja obtida de modo a superar os problemas de métodos conhecidos.

[00014] Além disso, um objetivo principal do presente tratamento é vedar as porosidades e fraturas da rocha e, desse modo, aperfeiçoar as propriedades mecânicas do produto semi-acabado de modo a suportar todas as etapas de operação seguintes que expõem a rocha a altas tensões mecânicas.

[00015] Além disso, um outro objetivo é realizar itens finais com propriedades mecânicas mais altas do que os produtos não-tratados similares, bem como obter uma aparência de rocha ornamental aperfeiçoada.

[00016] Além disso, um segundo, mas não menos importante objetivo, é realizar soluções de vidro solúvel para impregnar materiais rochosos em placas ou fatias, tendo uma estabilidade e vida média mais altas do que as soluções conhecidas.

[00017] Finalmente, por último, mas não menos importante, é realizar uma instalação e equipamento especifico para implementar o tratamento de consolidação, permitindo que o tratamento seja realizado com uma capacidade de produção industrial suficiente: isto é, torna as etapas de tratamento não somente possível, mas também menos custosas de realizar.

[00018] A invenção soluciona referidos problemas técnicos adotando: um método de consolidação de pedras ornamentais similares à placa, similares à fatia, ou similares à elemento modular compreendendo; a impregnação através da pressão criada no ambiente de tratamento por meio de uma solução de vidro solúvel, no qual o material sendo tratado é mergulhado por tempo bastante para a penetração total nas fissuras e micro-porosidades da superfície deste; caracterizado em que compreende as seguintes tapas: - um pré-tratamento do material por exaustão; - uma permanência da etapa de pré-tratamento por tempo bastante, para alcançar o valor de vácuo desejado, para extrair gases, vapores e pós existentes nas referidas fissuras e micro-porosidades; - uma injeção da solução de impregnação na mesma câmara de pré-tratamento de vácuo, com uma solução de vidro solúvel adequada para o litotipo da rocha sendo tratada e para o objeto mecânico-estético almejado pela impregnação; - manutenção da câmara de tratamento sob vácuo durante a injeção; uma etapa de impregnação sendo mantida por tempo bastante para a solução penetrar referidas fissuras e micro-porosidades sempre sob vácuo.

[00019] Além disso, adota-se, em uma concretização preferida: após a impregnação, a uma etapa de preparação do material sendo tratado a uma temperatura levemente excedendo a temperatura ambiente por um comprimento de pelo menos 1 dia.

[00020] Características adicionais do método adotado tornar-se-ão mais aparentes a partir da descrição e reivindicações seguintes.

[00021] Adota-se, em uma concretização preferida: um dispositivo para o manuseio e acondicionamento de pedras ornamentais similares à placa, similares à fatia ou similares a elemento modular, a ser usado no método de consolidação, compreendendo; uma armação para suportar e agarrar um agrupamento de materiais similares à placa, similares à fatia ou similares a elemento modular sendo operados; caracterizado pelo fato de que ele tem pelo menos uma estrutura fechada que circunda as bordas laterais superficiais de referidos materiais sendo operados, no qual formações múltiplas de pelo menos três ou mais garras são providas no lado interno de referida forma fechada, alinhadas e orientadas para dentro de referida forma fechada, para definir uma distância constante e predeterminada, baseada na área superficial do material sendo tratado, entre duas placas adjacentes, fatias ou elementos modulares mantidos em posição entre as garras no referido dispositivo.

[00022] Além disso, adota-se, em uma concretização preferida: o dispositivo pelo arranjo em uma direção sub-vertical ou verticais, as placas, fatias ou elementos modulares.

[00023] Outras características do dispositivo de manuseio e acondicionamento adotado tornar-se-ão mais aparentes a partir da descrição e reivindicações seguintes.

[00024] Adota-se ainda, em uma concretização preferida: uma instalação para implementação do método para consolidação de pedras ornamentais similares à placa, similares à fatia ou similares a elemento modular, em um modo industrial com uma produção e rendimento economicamente proveitosos, caracterizada pelo fato de que compreende: - uma estação de carregamento/descarregamento dos materiais sendo operados compreendendo pelo menos um manipulador para captar e posicionar em um dispositivo de manuseio e acondicionamento referidos materiais; pelo menos um transportador para captar e manusear o agrupamento de material alojado no dispositivo a partir da estação de carregamento/descarregamento em direção a uma estação de pré-tratamento e impregnação; - pelo menos uma câmara de vácuo na qual referido agrupamento é alojado durante as etapas de tratamento; pelo menos um ou mais meios de extração de ar a partir da câmara de vácuo; pelo menos um ou mais dispositivos para alimentação e extração da solução de fluido de impregnação na câmara de vácuo.

[00025] Além disso, adota-se, em uma concretização preferida: pelo menos uma estação de preparação equipada com uma ou mais câmaras de temperatura controlada para a cura e secagem do impregnante total.

[00026] Outras características da instalação adotada tornar-se-ão mais aparentes a partir da descrição e reivindicações seguintes.

[00027] Uma implementação da invenção é mostrada, por simples modo de exemplo, nos sete desenhos em anexo, nos quais: [00028] A Figura 1 é a vista esquemática em perspectiva da instalação para o tratamento de consolidação de placas de material rochoso de acordo com a invenção, neste caso dimensionada para fatias cortadas a partir de blocos de granito;

[00029] A Figura 2 é a vista esquemática em perspectiva da estação de composição da armação de manuseio de fatia no estado aberto para o carregamento;

[00030] A Figura 3 é a vista esquemática em perspectiva da estação de carregamento da Figura 2 com fatias estando já posicionadas na armação ainda aberta;

[00031] A Figura 4 é a vista esquemática de um tipo de armação vazia com os braços se fechando em forma de "L";

[00032] A Figura 5 é a vista esquemática da armação fechada com as fatias já prontas para o manuseio;

[00033] A Figura 6 é a vista ampliada em perspectiva da estação de carregamento/descarregamento das fatias da instalação da Figura 1;

[00034] A Figura 7 é a vista lateral do manuseio de uma armação completa de fatias;

[00035] A Figura 8 é a vista ampliada em perspectiva da câmara de tratamento de vácuo da Figura 1;

[00036] A Figura 9 é a seção transversal de uma câmara de tratamento e impregnação de vácuo durante a etapa de impregnação; e [00037] A Figura 10 é a vista ampliada em perspectiva da câmara de cura de fatia impregnada, cada uma com planos de acondicionamento diferentes, para a consolidação final da solução de vidro solúvel.

[00038] A Figura 1 mostra as estações diferentes da instalação de tratamento de acordo com a invenção, no qual as fatias 1 vêm a partir da mesa rolante 2 na estação de carregamento/descarregamento 3 da instalação. À montante, uma câmara de lavagem e secagem da fatia 4 está na referida mesa rolante antes da estação de carregamento/descarregamento. Um manipulador aéreo de sucção de taça conhecido 5 atende ao movimento das fatias 1 a partir da mesa rolante 2 na armação 50 equipada com pentes móveis 51 para separação dos lados das fatias 1 durante o carregamento. O manipulador 5, durante seu movimento, posiciona uma fatia 1 entre pares de mossas de dente 52 de modo que elas são também separadas por pares de garras 53 que equipam a armação na viga de suporte 54 das bordas da fatia 55; os pentes são operados por cilindros de atuação 56 na elevação e abaixamento. Um caminhão 6 transporta o grupamento 7 de fatias 1 na câmara de vácuo 8 da estação de impregnação 9; uma porta 10 se fecha para exaustão de cada câmara. A estação de cura 11 seguinte tem as câmaras de cura 12 nas quais o caminhão 6 manuseia os agrupamentos de fatia 7 em prateleiras diferentes.

[00039] A Figura 4 também mostra os braços em forma de "L" de fechamento superior 57 da armação 50 após carregamento das fatias 1. Estes braços são equipados com garras 58 que se esticam para baixo, isto é, em direção à borda superior da fatia 55 após fechamento da armação, conforme pode ser visto na figura 5.

[00040] Na Figura 7, o caminhão 6 é equipado com garfos 61 que se estendem sobre a parte média do comprimento das fatias 1 para a captação inferior da armação 50 com o agrupamento de fatia 7.

[00041] Câmaras de vácuo 8, conforme vistas nas Figuras 8 e 9, da área de impregnação 9, são adjacentes, e elas têm um duto superior 20 alojando uma válvula solenóide de seccionamento 21 para controlar a exaustão a partir do tubo de vácuo principal 22; as armações 50, carregadas com o agrupamento 7 de fatias 1, são suportadas por guias 23 longitudinalmente à câmara de vácuo 8. O fundo da câmara 24 tem uma forma de "V" que coleta a solução de vidro solúvel durante o esvaziamento, por meio do duto 25 equipado com um filtro para impurezas 26, e com uma válvula solenóide de seccionamento 27 em direção a um tubo de fluxo de retorno de solução impregnante 28; a solução é acondicionada em um tanque 29. Durante o tratamento, a solução de vidro solúvel é mantida no nível 8, imediatamente inferior à borda superior 55 das fatias 1. Uma peneira 31 com aberturas laterais para evitar a sucção de gotas de fluido ou partículas protege a boca de sucção de vácuo 30. A câmara de vácuo 8 é equipada com tubos 31 para distribuição pulverização da água de lavagem.

[00042] A estação de cura 11 de fatias impregnadas 1 compreende a câmara 12, onde ar quente é soprado na temperatura requerida igualmente diferente entre as duas câmaras mostradas, o ar sendo produzido pela estação térmica 13; as câmaras são divididas em alojamentos 14 em prateleiras diferentes nas quais as armações 50 com os agrupamentos 7 de fatia são suportadas nas guias longitudinais 15. As câmaras de cura são fechadas por uma tampa simples 6 para cada alojamento, de modo a manipular os respectivos grupamentos de fatias 7 individualmente.

[00043] O método de tratamento, de acordo com a invenção, compreende uma etapa de pré-tratamento de vácuo de produto de modo a obter materiais limpos e secos, livrando as porosidades e fraturas de poeiras e gases residuais, de modo a assegurar a seguinte penetração difusa do consolidante, e interação direta entre o consolidante e os minerais que compõem a rocha.

[00044] A etapa de pré-tratamento consiste em um tratamento de vácuo das fatias 1 posicionadas na câmara de vácuo 8 que podem ser usadas na etapa seguinte como uma câmara de impregnação. A câmara de vácuo tem um tanque com uma abertura lateral com uma porta 10, sendo ambos firmes. A câmara 8 é conectada através do tubo 20 e 22 a uma ou mais bombas, não mostradas, capazes de criarem na câmara o nivel de vácuo desejado. Vantajosamente, os produtos são produtos semi-acabados, isto é, placas, chapas e fatias não-acabadas, e eles são posicionados em um lado na estrutura que os suportam, a armação 50 e os braços 57, de modo a mantê-los afastados a uma distância mínima relativa, ajudando a solução de impregnação a fluir entre eles. A distância é predeterminada em relação à largura da superfície do produto semi-acabado. As placas, fatias e elementos modulares são posicionados na estrutura de armação, com as superfícies maiores orientadas de modo a favorecerem o fluxo de retorno de fluido uma vez que o tratamento de impregnação seja acabado, preferivelmente verticalmente, ou ainda sub-verticalmente orientada com uma borda ou lado quase alinhado com o fundo 24 de referido tanque.

[00045] O método da presente invenção proporciona na etapa de pré-tratamento alcançar um vácuo sendo inferior a 200 Pascal, preferivelmente de 20-30 Pascal. O tempo necessário para alcançar o vácuo requerido (o vácuo considerado) varia de acordo com o volume e a topologia da rocha a ser tratada, o grau de umidade da rocha, a limpeza das superfícies do produto semi-acabado, e, obviamente, as características do sistema de bomba sendo usado; o material sendo tratado deve ser previamente limpo, e eventualmente lavado e secado por meio de jato de ar comprimido na câmara 4, de modo a remover os pós de corte residual e ser também, o máximo possível, secado. O tempo necessário para alcançar o grau de vácuo acima mencionado varia de acordo com o tipo de rocha, sendo compreendido entre 2 e 12 horas.

[00046] Uma vez que o vácuo requerido na etapa de pré-tratamento é obtido, a etapa de impregnação ocorre, controlando a sucção das bombas que extraem o ar a partir da câmara de vácuo 8; na instalação da figura 1, esta operação é realizada pela válvula solenóide 21 que intercepta e cessa a ligação da câmara ao tubo de vácuo principal 22, sendo operada por um equipamento de controle lógico para manter o grau de vácuo requerido.

[00047] A solução de vidro solúvel é, em seguida, injetada, mantendo-se a pressão absoluta na câmara de vácuo 8 baixa. A admissão de solução é favorecida pelo vácuo interno; o controle de injeção é realizado pela operação da válvula solenóide de seccionamento 27 da solução posicionada no tubo de alimentação 25; em uma concretização preferida da invenção, esta válvula solenóide é operada por um equipamento de controle de lógica. O fluido é injetado a partir do fundo da câmara 24, durante a etapa de admissão de solução de vidro solúvel de impregnação; o grau de vácuo na câmara, em uma concretização preferida do método, é tal que favorece a ebulição e a perda de água subseqüente a partir da solução de vidro solúvel. O vapor sendo liberado na câmara de vácuo 8 e a pressão exercida pelo fluido de admissão a partir do tubo 25 determinam o aumento na pressão absoluta interna. Esta pressão na câmara de vácuo é mantida nesta etapa no valor predeterminado, e não excedendo 30.000 Pascal.

[00048] Portanto, de acordo com a presente invenção, os materiais sendo tratados são impregnados de vácuo, de modo a acelerar e ajudar o impregnante a entrar nas porosidades da rocha, para assegurar uma impregnação difusa na espessura das placas, fatias ou elementos modulares das cavidades e micro-porosidades na superfície destes.

[00049] Conduzindo-se a aplicação do método, a pressão interna é mantida a um valor mais baixo o gue o valor atmosférico; portanto, a injeção de solução é atualmente realizada com vácuo. Preferivelmente, esta operação de admissão de fluido é diretamente controlada de acordo com o grau de vácuo na câmara que opera, por exemplo, a um valor de pressão absoluta constante compreendido entre 0 e 10.000 Pascal.

[00050] O nível S da solução de impregnação na câmara de vácuo 8 deve ser tal que não exceda a borda superior 55 das fatias sendo tratadas, isto é, para alcançar, em seguida, um nível imediatamente abaixo de referida borda superior. Os testes sendo realizados confirmam que isto é uma ajuda enormemente hábil para o impregnante entrar na rocha, contribuindo para uma redução dos tempos de tratamento totais.

[00051] A câmara de vácuo 8 deve ser deixada fechada por tempo bastante de modo que o processo continua por capilaridade, e a impregnação ocorre homogeneamente. Preferivelmente, o nível de vácuo é mantido constante próximo ao nível de pressão de vapor da solução sendo usada; contudo, dentro da faixa de 1.000 e 5.000 Pascal, de modo a otimizar os tempos de tratamento. Um intervalo de tempo consideravelmente variando entre 4 e 24 horas tem sido detectado enquanto se realizam as etapas de impregnação.

[00052] O tratamento termina pelo aumento da pressão absoluta na câmara de vácuo até a pressão atmosférica, esvaziando a solução com um dispositivo de extração não sendo mostrado. Em uma concretização preferida, o mesmo dispositivo de injeção é usado para extrair o fluido de impregnação, isto é, os tubos 25 e 26, a válvula solenóide 27 e o filtro 26, aprisionam impurezas. Neste ponto, os materiais sendo tratados são extraídos a partir da câmara de vácuo.

[00053] A câmara de vácuo assim esvaziada é lavada somente com água, que é pulverizada pelos tubos 32 na câmara 8 sendo esvaziada do agrupamento de fatia 7, de modo a permitir que os resíduos de silicato sejam removidos, e o ciclo seguinte seja realizado. A drenagem da solução primeiro e da água de lavagem em seguida, é realizada por um dispositivo adequado da câmara de vácuo 8, que pode ser diferente a partir do fundo em forma de "V" 24 sendo mostrado. A água de lavagem pode ser facilmente descarregada, sendo ela inerte.

[00054] A solução de impregnação pode ser usada várias vezes, tomando-se o cuidado de se verificar as percentagens do componente, e não usá-la a medida que opacidade aparece, visto que isto indica a separação de uma nova fase.

[00055] Em uma concretização preferida da presente invenção, o método continua com uma etapa de cura seguinte realizada por tratamento térmico em uma câmara de temperatura controlada, isto é, na câmara de cura 12 da estação de cura 11. As temperaturas são mantidas constantes na câmara 12, e vantajosamente diferentes uma da outra; contudo, tal como para não expor o material a tensões térmicas, assegurando o aguecimento e a desidratação progressiva do ligante de silicato impregnado na rocha. A cura preferivelmente ocorre a uma temperatura compreendida entre 40 e 60°C, e em condições de umidade relativamente controladas, preferivelmente entre 40-75% UR. O tempo de cura é necessário para o impregnante agir efetivamente aumentando consideravelmente as propriedades mecânicas do material rochoso sendo tratado. Os tempos sendo detectados durante o teste, embora sem ligação, varia entre 1 e 7 dias para resultados ótimos. Em qualquer caso, tem sido verificado que tempos de cura e permanência muito longos, mesmo 2 8 dias, após o tratamento, conduzem em algumas pedras ornamentais, uma leve diminuição nos benefícios alcançados.

[00056] A presente invenção também compreende a possibilidade de mais aplicações da mesma solução de vidro solúvel, ou de soluções de vidro solúvel diferentes no mesmo agrupamento de produtos semi-acabados ou materiais com objetivos, que podem ser diferentes de acordo com a topologia da rocha ornamental sendo tratada.

[00057] Mais ciclos alternados com etapas de separação podem ser realizados para os seguintes objetivos: a) Agir em um modo alvo de acordo com o aspecto estrutural, particularmente de acordo com o grau de porosidades e/ou fratura de litotipo; b) Acentuar os efeitos cromáticos de tratamento; as seguintes aplicações podem, em seguida, serem realizadas com a mesma formulação de impregnante adequada para o litotipo a ser tratado.

[00058] No caso de aplicações múltiplas, escolha é feita em um modo alvo de acordo com o aspecto estrutural, as seguintes aplicações podendo ser distinguidas: al) rocha com fraturas pequenas fechadas sem porosidade áspera; em cujo caso mais aplicações da mesma formulação podem assegurar ambas a impregnação difusa e a consolidação das fraturas existentes; a2) rocha com fraturas de tamanho médio, ou com fraturas de dimensão variável até fraturas abertas, e raio de poro menor do que 1 mm; em cujo caso duas ou mais aplicações com dois diferentes objetivos são sugeridas: primeiramente para consolidar em um modo difuso a porção de som da rocha, a rocha sem fraturas e menos do que 1 mm de porosidades; segundo, para vedar as fraturas com um aglutinador e consolidante mais viscoso, melhor aderindo à rocha, e particularmente à camada de consolidante deixada pela aplicação prévia.

[00059] O segundo tratamento adere mais às porosidades ambos por causa das propriedades físicas diferentes destas, particularmente a viscosidade e qualidade de serem pegajosas mais altas, e porque ele tende a aderir à camada de vidro solúvel formada na aplicação prévia, criando pescoços e pontes nas porosidades. A energia de vedação do segundo tratamento é, desse modo, aumentada pelo tratamento anterior.

[00060] A segunda aplicação pode ser realizada com soluções muito viscosas e de vedação também produzidas pela adição em suspensão e/ou em cargas de solução. Em alguns casos, a adição de quantidades adequadas de cargas reduz a uma ou poucas aplicações a vida média da solução, mas a adição de carga pode ser requerida para uma aplicação objetivada para rochas fraturadas e/ou porosas. É possível adicionar cargas em suspensões de calcita ou cimento aluminoso. Na solução, aditivos podem ser adicionados em quantidades inferiores, escolhidos entre os vários agentes de cura existentes para soluções de vidro solúvel, do que um valor limite variando com a formulação de silicato. Soluções de agente de cura mais concentradas podem ser aplicadas como um tratamento de estabilização e reativo do impregnante de silicato para acelerar os tempos de endurecimento, e aumentar a resistência do impregnante de silicato para umidade e água nos poros.

[00061] O método acima descrito é aplicado a itens finais, ou a produtos semi-acabados, isto é, à peças de rocha obtidas pelo corte de um bloco em qualquer forma sendo funcional à operação seguinte. O tratamento de consolidação pode envolver um ou mais estágios de operação que intervém nos produtos semi-acabados de brutos a quase acabados. Por exemplo, produtos semi-acabados sendo de cerca de 5-40 mm de espessura podem ser tratados, na etapa precedendo a operação final da produção de tijolos de piso polidos. A técnica pode ser aplicada nos produtos semi-acabados com uma largura de superfície diferente (mesmo produtos semi-acabados de grande dimensão, tais como placas), e espessura (5-40 mm) , encontrando os requerimentos dos tipos diferentes de operação e aplicação final do produto. Além disso, é possível aplicar o processo várias vezes, mesmo em estágios de operação de produto semi-acabado diferentes.

[00062] Um outro aspecto da presente invenção se refere a formulação do impregnante mais adequado para os litotipos diferentes, à composição química e ao aspecto estrutural deste.

[00063] A partir dos testes efetuados, foi detectado que uma formulação sendo adequada para um tratamento difuso simples, no caso de pedras de som menos porosas sem fraturas, isto é, tipo al), ou adequada para um primeiro tratamento nos casos de pedras fraturadas ou porosas, isto é, tipo a2) , é particularmente efetiva em pedras de granito de grão fino-médio, similar à granitos comercialmente conhecidos como "Sardinian White" e "Imperial White", ou de grão variável similar a migmatita "Multicolor", isto é, todos com uma composição de quartzose-feldespático até composições labradoríticas, é formulada pelos seguinte três componentes: A) Vidro solúvel de sódio (com uma razão de Si02/Na20 compreendida entre 1,8 e 3,8, preferivelmente compreendida entre 3,0 e 3,5, e sólidos compreendidos entre 25 e 50% por peso, preferivelmente compreendidos entre 30 e 40%) na percentagem compreendida entre 40 e 80% por peso; B) Vidro solúvel de potássio (com uma razão de SÍO2/K2O compreendido entre 0,6 e 2,2, preferivelmente compreendido entre 0,6 e 1,0, e sólidos compreendidos entre 35 e 50% por peso, preferivelmente compreendidos entre 45 e 50%) na percentagem compreendida entre 20 e 50% por peso; C) H2O na percentagem compreendida entre 0 e 25% por peso.

[00064] A mistura de silicato mais efetiva na solução de água, e o primeiro ou único tratamento de impregnação de rochas similares a "granito" é, conforme acima descrito, uma mistura de sódio potássio com uma concentração mais alta de solução de sódio.

[00065] Na faixa ampla de rochas incluídas na categoria comercial de granito, verificou-se gue para rochas com uma composição mais básica, tal como, por exemplo, basalto compacto de grão muito fino tendo uma resistência mecânica inicial alta, similar a rochas comercialmente conhecidas como "Absolute Black", o tratamento mais efetivo é realizado com uma solução sendo mais rica em potássio e muito fluido, compreendendo vidro solúvel de potássio (com uma razão de Si02/K20 compreendida entre 0,6 e 1, preferivelmente de 0, 6, e sólidos compreendidos entre 40 e 50% por peso, preferivelmente compreendidos entre 45 e 50%) na percentagem compreendida entre 80 e 100% por peso, e água compreendida entre 0 e 20%.

[00066] A partir dos testes efetuados, foi detectado que para aplicação seguinte à primeira, isto é, no caso de aplicações múltiplas requerendo a aplicação de uma solução viscosa (150-500 mps a 20°C) com um efeito levemente de vedação, as soluções com a energia de ligação mais alta são compostas de silicato de sódio (com uma razão de Si02/Na20 compreendida entre 3,2 e 4,0, e sólidos compreendidos entre 30 e 35% por peso), na percentagem de 100% por peso.

[00067] A viscosidade e a energia de vedação desta solução podem ser aumentadas pela adição de cargas em suspensão para aplicações objetivadas para rochas com um alto grau de porosidade e fratura.

[00068] Composições sendo mais ricas em silicato de potássio têm um efeito de consolidação mais alto se a preparação térmica é realizada a uma temperatura mais alta. Soluções somente contendo silicato de potássio com Si02/K20 compreendida entre 0,6 e 1, e sólidos compreendidos entre 40 e 50% por peso requerem temperaturas de preparação excedendo 50°C, e preferivelmente de 60°C.

[00069] Efetuando-se os testes, verificou-se que soluções de vidro solúvel usadas para consolidar profundamente pedras ornamentais, aperfeiçoando, por outro lado, as propriedades mecânicas destas, também oferecem benefícios estéticos consideráveis tais como: mais brilho, mais pureza e definição de cor natural. Este efeito sendo nunca descrito antes e absolutamente inesperado, é particularmente vantajoso, visto que ele permite que duas características significantes de rocha ornamental sejam aperfeiçoadas em um tratamento único: a resistência mecânica deste, de modo a compreender placas de revestimento delgadas, e a aparência deste, com um aperfeiçoamento considerável dos valores estéticos de superfície.

[00070] A partir dos testes efetuados, a penetração de silicato de impregnante resultou de cerca de 5-6 mm na espessura de uma peça de 30 mm de espessura.

[00071] A operação da instalação, conforme descrita e representada nas figuras, é aparente a partir da descrição acima do método. É ainda para especificar que as garras 53, 58 que equipam a armação 50, e os braços que se fecham em "L" para a duração de todo o método, suportam o agrupamento 7 de fatias 1. Estas garras são posicionadas para manter as fatias afastadas a uma distância minima, mas suficiente para impregnar fluido, de modo que ele possa penetrar entre as superfícies de faceamento, e agir sob o efeito das pressões aplicadas. Referida distância é também calculada na viscosidade de fluido no final da impregnação, de modo a deixar o fluido pingar, isto é, o excesso de solução de vidro solúvel, liberando as fatias 1 sendo tratadas. Os braços em "L" são conectados à estrutura por juntas mecânicas dissolvíveis conhecidas, não mostrados para simplicidade, eles são presos à composição do agrupamento de fatia 7, e eles são abertos no final do método de extração de fatia.

[00072] As vantagens obtidas por esta invenção são: o método de tratamento permite que as porosidades e fraturas da rocha sejam vedadas e, em seguida, o item final, e vantajosamente as propriedades mecânicas do produto semi-acabado sejam aperfeiçoadas, particularmente aperfeiçoando a resistência à flexão e o módulo de elasticidade. A consolidação alcançável permite, por exemplo, que produtos semi-acabados mais resistentes sejam realizados, isto é, adequado para suportar todas as etapas de operação seguinte que são expõem muito freqüentemente a rocha a tensões mecânicas altas.

[00073] A repetição das etapas de impregnação, com os mesmos objetivos, ou com objetivos diferentes nas etapas diferentes, permite que as características mecânicas sejam gradualmente aperfeiçoadas por mais do que duas vezes as características mecânicas da rocha inicial.

[00074] Os itens finais assim realizados mostram propriedades mecânicas mais altas do que os produtos não-tratados similares.

[00075] Além disso, o tratamento de consolidação permite que as propriedades estéticas da pedra ornamental sejam aperfeiçoadas, assegurando um melhor resultado para a operação de polimento, acentuando as cores naturais da rocha, e o aspecto superficial diferente, visto que as porosidades e fissuras são vedadas, a medida que é possível adicionar também algum pigmento à solução, ou material carregado colorido, para proposta de embelezamento.

[00076] A presente invenção liga, desse modo, às vantagens de consolidação da rocha, um efeito de embelezamento claro da rocha sendo operada.

[00077] Na presente invenção as vantagens principais com relação à técnica anterior são alcançadas devido ao processo de exaustão, que representa o dispositivo que favorece a infiltração de fluido natural por capilaridade, é realizada com valores de vácuo muito altos em uma etapa de pré-tratamento diferente, requerendo a aplicação de uma pressão negativa menor do que valores de impregnação predeterminados. Neste pré-tratamento, certa remoção de pós, gás absorvido e excesso de umidade a partir das porosidades é alcançada, contrária à técnica anterior descrita na patente EP 651842, no qual referidas inclusões são comprimidas e incorporadas em micro-cavidades no material de silicato consolidado.

[00078] A solução de impregnação baseada em soluções de vidro solúvel pode ser também usada para algumas centenas de impregnações, somente anteriormente visualmente controlando a transparência e a concentração do componente.

[00079] Uma vantagem adicional com relação à técnica anterior é o fato de compreender também uma etapa de cura dos materiais semi-acabados impregnados a ser implementada de acordo com o tipo de consolidante e das características químicas, físicas e morfológicas do material sendo tratado, isto é, o litotipo. De fato, verificou-se que a cura permite que as propriedades mecânicas sejam consideravelmente aumentadas com relação ao produto semi-acabado somente-impregnado.

[00080] A partir dos testes efetuados, um aperfeiçoamento da produção tem sido detectado, com uma redução dos refugos a partir das quebras de 60%.

[00081] Na implementação prática, os materiais, tamanhos, detalhes de execução podem ser diferentes da implementação indicada, mas tecnicamente similares a esta, sem fugir do escopo judicial da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (37)

1. Método para consolidação de pedras ornamentais similares a placa, fatia, ou elemento modular, compreendendo: a impregnação por meio da pressão criada em um ambiente de tratamento com uma solução de vidro solúvel, no qual as pedras ornamentais em forma de placa, fatia ou elemento modular, sendo tratadas são mergulhadas para penetração total nas fissuras, capilaridades e micro-porosidades da superfície das mesmas; o método sendo caracterizado por compreender as seguintes etapas: - manter as placas, fatias ou elementos modulares da pedra ornamental em uma direção vertical ou sub-vertical em uma estação de impregnação e pré-tratamento; - realizar o pré-tratamento do material por exaustão, após alcançar o valor de vácuo na estação para extrair gases, vapores e pós existentes nas fissuras, capilaridades e micro-porosidades; - injetar uma solução de impregnação na mesma câmara de pré-tratamento de vácuo, com uma solução de vidro solúvel tratada e obter o objeto mecânico-estético pela impregnação; - manter a câmara de tratamento sob vácuo durante a injeção; em que a impregnação é mantida para permitir a solução penetrar nas fissuras, capilaridades e micro-porosidades sempre sob vácuo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-tratar ocorre com uma pressão absoluta menor do que 200 Pascal, preferivelmente menor do que 20-30 Pacal.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de injetar ocorre com uma pressão absoluta menor do que 30.000 Pascal.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de injetar ocorre com uma pressão absoluta compreendida entre 1.000 e 10.000 Pascal.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de impregnar ocorre a uma pressão absoluta próxima ao nivel da pressão de vapor da solução de impregnação sendo usada, contudo compreendida entre 1.000 e 5.000 Pascal.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que após a impregnação, uma etapa de cura do material sendo tratado é provida, a uma temperatura na faixa de 40° a 60°C por um período de no mínimo 1 dia.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nível de solução de impregnação é mantido na câmara de impregnação imediatamente abaixo da borda superior do material sendo tratado, de modo que as placas, fatias ou elementos modulares da pedra ornamental sejam mantidas em uma direção vertical ou sub-vertical.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de proporcionar impregnações múltiplas sendo consecutivas ou intercaladas em diferentes etapas de operação dos materiais rochosos similares à placa, fatia, ou elemento modular.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que impregnações múltiplas são providas por diferentes consolidações ou embelezamentos estéticos usando soluções de vidro solúvel com composições diferentes nas impregnações diferentes.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de vidro solúvel para a aplicação como um fluido de impregnação compreende: a) vidro solúvel de sódio com razão de Si02/Na20 compreendida entre 1,8 e 3,8, preferivelmente compreendida entre 3,0 e 3,5, e sólidos compreendidos entre 25 e 50% por peso, preferivelmente compreendidos entre 30 e 40%, na percentagem compreendida entre 40 e 80% por peso; b) vidro solúvel de potássio com razão de Si02/K20 compreendida entre 0,6 e 2,2, preferivelmente compreendida entre 0,6 e 1,0, e sólidos compreendidos entre 35 e 50% por peso, preferivelmente compreendidos entre 45 e 50%, na percentagem compreendida entre 20 e 50% por peso; c) H20 na percentagem compreendida entre 0 e 25% por peso.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de vidro solúvel, para a aplicação como fluido de impregnação, compreende: vidro solúvel de potássio com razão de Si02/K20 compreendida entre 0,6 e 1, preferivelmente de 0, 6, e sólidos compreendidos entre 40 e 50% por peso, preferivelmente compreendidos entre 45 e 50%, na percentagem compreendida entre 80 e 100% por peso, e água compreendida entre 0 e 20%.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de vidro solúvel, para a aplicação como fluido de impregnação, compreende: silicato de sódio com razão de SiC>2/Na20 compreendida entre 3,2 e 4,0, e sólidos compreendidos entre 30 e 35% por peso, na percentagem compreendida de 100% por peso.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de vidro solúvel, para a aplicação como fluido de impregnação, compreende: silicato de potássio com razão de SÍO2/K2O compreendida entre 0,6 e 1, e sólidos compreendidos entre 40 e 50% por peso.

14. Instalação para a aplicação do método para consolidação de pedras ornamentais similares à placa, fatia ou elemento modular, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, em um modo industrial com uma produção e rendimento economicamente proveitosos, caracterizada pelo fato de que compreende: - uma estação de carregamento/descarregamento (3) dos materiais sendo operados compreendendo pelo menos um manipulador (5) para captar e posicionar em um dispositivo de manuseio e acondicionamento (50) os materiais; pelo menos um transportador (6) para captar e manusear o feixe de material (7) alojado no dispositivo a partir da estação de carregamento/descarregamento em direção a uma estação de pré-tratamento e impregnação (9); - pelo menos uma câmara de vácuo (8) na qual o feixe (7) é alojado durante as etapas de tratamento; pelo menos um ou mais meios de extração de ar a partir da câmara de vácuo; pelo menos um ou mais dispositivos para alimentação e extração da solução de fluido de impregnação na câmara de vácuo.

15. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos uma estação de cura equipada com uma ou mais câmaras de temperatura controlada para a total cura e secagem do impregnante.

16. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o transportador (6) tem garfos longos (61) para prender o dispositivo na direção do comprimento dos materiais (1).

17. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a estação de carregamento/descarregamento (3) é precedida por uma câmara de lavagem e/ou secagem (4) do material (1) a ser tratado.

18. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a câmara de vácuo (8) tem uma configuração paralelepipeda e o carregamento/descarregamento em uma base inferior lateral, esta base sendo fechada por uma tampa (10) durante o tratamento.

19. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a câmara de vácuo (8) é conectada com o equipamento de vácuo na parte superior.

20. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a câmara de vácuo (8) é conectada com o equipamento de injeção da solução de fluido impregnante a partir do fundo.

21. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o tubo de conexão (20) do equipamento de vácuo é interceptado por uma válvula solenóide de seccionamento (21), para verificar e controlar a distribuição de vácuo.

22. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o tubo de conexão (25) do equipamento de injeção de impreganante é interceptado por uma válvula solenóide de seccionamento (27), para verificar e controlar a distribuição de fluido de impregnação.

23. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a câmara de vácuo (8) é equipada com um dispositivo de drenagem de fluido de impregnação no final da impregnação.

24. Instalação, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que o fundo (24) da câmara de vácuo é em forma de "V".

25. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que os dispositivos de alimentação e extração de solução de fluido de impregnação na câmara de vácuo compreendem pelo menos um dispositivo de filtragem (26) para as impurezas na solução de impregnação.

26. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de gue a câmara de vácuo (8) tem um dispositivo de lavagem (32) no final da etapa de impregnação dos resíduos de solução de fluido de impregnação.

27. Instalação, de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelo fato de gue o dispositivo de lavagem é composto de tubos (32) para distribuir e pulverizar a água de lavagem na câmara de vácuo (8).

28. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que os dispositivos que formam a alimentação e extração da solução de fluido de impregnação na câmara de vácuo compreendem pelo menos um tanque de acondicionamento de solução (29) .

29. Instalação, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que a válvula solenóide de seccionamento (21) no tubo de vácuo (20) é controlada por um equipamento lógico de controle para manter o grau de vácuo requerido.

30. Instalação, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que a válvula solenóide de seccionamento (27) no tubo do tubo de admissão de impregnante (25) é controlada por um equipamento lógico de controle.

31. Instalação, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a câmara de cura é equipada com guias longitudinais (15) para alojar o dispositivo com feixe de material similar a placa, fatia ou elemento modular posicionado em mais planos.

32. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de compreender um dispositivo para pelo menos manusear e acondicionar as pedras ornamentais similares à placa, fatia ou elemento modular, o dispositivo compreendendo: uma armação (50) para suportar e agarrar um feixe (7) de materiais similares à placa, fatia ou elemento modular sendo operados, tendo uma estrutura fechada (50, 54, 57) que circunda a superfície das bordas laterais (55) dos materiais sendo operados, em que formações múltiplas de pelo menos três ou mais garras (53, 58) são providas no lado interno da forma fechada, alinhada e orientada para dentro da forma fechada, para definir uma distância constante e predeterminada, baseada na área superficial do material sendo tratado, entre duas placas, fatias ou elementos modulares adjacentes mantidos em posição entre as garras no dispositivo.

33. Instalação, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que a disposição das placas, fatias ou elementos modulares no dispositivo é em uma direção sub-vertical ou vertical.

34. Instalação, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a estrutura fechada é composta de pelo menos um braço superior (57) com garras (58) alinhadas às garras correspondentes (53) nas vigas (54) da armação (50) para o acondicionamento e manuseio do dispositivo.

35. Instalação, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o manuseio de carregamento/descarregamento do dispositivo é realizado em uma estação de manuseio de material (3) , e apresenta um dispositivo espaçador (51, 52) dos materiais interposto durante as etapas de carregamento/descarregamento com o dispositivo aberto.

36. Instalação, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que o dispositivo espaçador é composto por uma pluralidade de mossas (52), e é operado por meios atuadores (56) por meio de um pente simples (51), ou mesmo por meio de meios atuadores de mossa simples ou por pares.

37. Instalação, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a armação (50) do dispositivo de manuseio e acondicionamento tem aberturas inferiores para a passagem de garfos de captação (61) de um transportador (6) em ambos os lados.