ES2243395T3 - Procedimiento e instalacion para la conformacion de losas y baldosas ceramicas de grandes dimensiones. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la conformación de baldosas cerámicas de grandes dimensiones que comprende por lo menos una primera etapa de prensado con el fin de obtener un semielaborado (5) consistente no compactado, y por lo menos una segunda etapa de prensado con el fin de completar el compactado de dicho semielaborado que sigue a su posible decoración superficial, caracterizado porque dicha por lo menos una segunda etapa de prensado se realiza sin ninguna acción de retención lateral en el semielaborado.

Description

Procedimiento e instalación para la conformación de losas y baldosas cerámicas de grandes dimensiones.

La presente invención se refiere en general a la fabricación de baldosas cerámicas.

Más particularmente se refiere a la conformación de baldosas de gran formato, denominadas en lo sucesivo losas, que presentan unos lados que superan un metro, por ejemplo 1,5 x 2 m.

Como es bien conocido, la tecnología cerámica moderna se ha desarrollado hasta el punto de construir unas prensas hidráulicas de potencia muy alta, de tal modo que permiten obtener dichas losas cerámicas de grandes dimensiones partiendo de por lo menos un material en polvo que es sustancialmente seco, es decir, que presenta un contenido de humedad comprendido entre el 1% y el 11%.

Una utilización característica para dichas losas, enteras o cortadas en secciones, para proporcionar un tipo de mosaico, posiblemente en combinación con un tratamiento superficial particular o decoración, consiste en recubrir grandes superficies interiores y exteriores, por ejemplo las paredes interiores de un estadio o las paredes exteriores de un gran edificio.

Dichas losas de grandes dimensiones se preparan mediante unos moldes de tipo tradicional, es decir, que consisten en una unidad que comprende una placa inferior colocada en la base de la prensa, y dispuesta en su parte superior con una matriz, generalmente una matriz de cara inversa; una placa intermedia que presenta una cavidad de conformación dentro de la cual se recibe de manera deslizante la matriz de cara inversa, siendo dicha placa intermedia fija o movible; y una placa superior soportada por un travesaño verticalmente deslizable de la prensa y que está dispuesta en su parte inferior con una matriz, normalmente una matriz de cara expuesta, que coopera con la matriz de cara inversa para conformar la losa.

Deberá observarse que entre los elementos constituyentes del molde están previstas unas aberturas u holguras a través de los cuales se descarga el aire presente en los polvos que deben prensarse, presentando dichas aberturas u holguras unas dimensiones relativamente muy pequeñas, mucho más pequeñas que la medida de la partícula de polvo. A continuación se pone de manifiesto la razón para este planteamiento. Dicha cavidad de conformación se carga con una masa blanda de por lo menos un material cerámico en forma de polvo que por su naturaleza también contiene aire, presentando dicho aire un volumen que es sustancialmente del mismo orden de magnitud que el del polvo solo, es decir, sustancialmente la mitad de la masa blanda total.

El documento WO9823424 da a conocer los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 4. Dicho documento muestra que la mezcla de polvo constituyente se suministra a una tolva receptora en el extremo corriente arriba de la instalación de fabricación continua. El polvo se descarga a una velocidad controlada sobre un transportador de cinta y se nivela a un espesor predeterminado mediante un oscilador dosificador. Puede añadirse una capa de gránulos decorativa y la banda de polvo avanza por la estación de prensado previo que comprende el rodillo extremo de transportador y un rodillo de prensado espaciado. La capa comprimida es lo suficientemente estable para ser empujada por los rodillos a través de una mesa de transferencia hacia el molde de baldosa en el que se cortan unas porciones sucesivas de baldosa y se prensan mediante una parte macho móvil de estampa en la cavidad del molde.

El problema surge en la evacuación de dicho aire durante el prensado, para evitar que la losa experimente daños durante el caldeo, tales como la separación de superficies, un deterioro, un agrietamiento o incluso roturas, debido al volumen de aire aprisionado dentro de la parte interior de la losa.

Este problema es importante al observar que cuanto mayor es el formato de la losa, mayor es la cantidad de aire que ha de evacuarse, del orden de 60 litros en el caso de una baldosa de 1,5 x 2 m de 2 cm de espesor, y más largo el recorrido que dicho aire tiene que utilizar para alcanzar la periferia de la cavidad del molde.

Para extraer el aire del material en polvo inicial es usual mantener el molde en su configuración cerrada, es decir, con las matrices fijadas contra la capa de polvo con la fuerza necesaria para el proceso en marcha, durante el tiempo requerido para que el aire presurizado migre de los intersticios comprendidos entre las partículas de polvo a la periferia de la cavidad del molde, en la que escapa hacia el exterior a gran velocidad por dichas pequeñas aberturas u holguras del molde.

Sin embargo, el tiempo requerido para evacuar el aire, acción conocida normalmente como eliminación del aire, presenta una gran diferencia con el de los ciclos de funcionamiento modernos, que se caracterizan por unas altas velocidades de producción.

Dicho problema de eliminación del aire es un problema común en la conformación de los diversos tipos de losas, los cuales se incluyen todos en los siguientes tres tipos básicos: losas de soporte o de pasta de porcelana, es decir, consistentes en por lo menos un material de polvo no particularmente valioso, que están previstas para ser vidriadas por separado, antes o después del caldeo; losas de piedra aporcelanadas finas, que no requieren vidriarse puesto que el efecto estético deseado lo proporciona el material en polvo utilizado para formar por lo menos la parte superior de la losa; y las denominadas losas vidriadas a presión que después del prensado presentan una capa inferior de material relativamente económica, tal como arcilla atomizada, y una capa superior de material que presenta las características estéticas deseadas, generalmente vidriado cerámico pulverizado.

Para producir estas losas vidriadas a presión son conocidas unas instalaciones que comprenden esencialmente dos moldes de tipo tradicional acoplados entre sí mediante un sistema transportador con el cual está asociada una estación de decoración, característicamente de tipo seco.

El material de base se carga en el primer molde para conformar el cuerpo de la losa, tras lo cual se prensa para obtener prácticamente una eliminación de aire total.

Habiendo realizado esta operación se retira entonces del primer molde el semielaborado obtenido, se traslada a por lo menos una estación de decoración, se alimenta a continuación al segundo molde en el que se completa la eliminación de aire y la compactación del material de base, se elimina el aire del vidriado que se compacta, y se unen los dos entre sí.

La presión de funcionamiento de la primera etapa es menor que la de la segunda etapa, por ejemplo una presión particular característica del primer molde está comprendida entre 50 y 150 bar, mientras que una presión particular característica del segundo molde está comprendida entre 250 y 600 bar.

En dichas instalaciones de vidriado a presión, además de este inconveniente pueden surgir problemas de marcha lenta en la producción debidos a la eliminación del aire, mientras se carga el semielaborado o losa precompactada en la estampa del segundo molde.

A este respecto, y si se trabaja en condiciones óptimas, en particular con un material de base que presente prácticamente un contenido de humedad sustancialmente igual al característico o particular para el proceso que está en marcha, durante dicha carga el semielaborado debe alinearse prácticamente de manera exacta con la cavidad de conformación del segundo molde, y presentar las mismas dimensiones en planta.

Si no es así, cuando la matriz inferior desciende, el semielaborado sigue temporalmente acoplado a por lo menos un borde superior de la cavidad de conformación, para descender a continuación sobre la matriz totalmente bajada, debido a la vibración o siguiendo el descenso de la matriz superior, dando esto normalmente como resultado la rotura del semielaborado y, por lo tanto, su rechazo, debido a que el siguiente (segundo) prensado no puede recobrar la integridad del semielaborado y, particularmente, la integridad de la decoración.

Si durante el transcurso del día varía el contenido de humedad del material de inicio, tal como sucede con frecuencia, los problemas se agravan.

A este respecto, si aumenta el contenido de humedad, disminuye la dilatación del semielaborado no cargado del primer molde, y viceversa si disminuye el contenido de humedad.

Al enfrentarse con piezas toscas de gran formato, una variación de incluso únicamente un 1% del contenido de humedad del material de inicio conduce a una variación dimensional en los lados del semielaborado de aproximadamente 1 mm por metro lineal.

Por lo tanto, con dichas variaciones dimensionales hacia arriba o hacia abajo, los medios de carga previstos con la instalación, que están dimensionados evidentemente en las dimensiones estándar para el trabajo en marcha, y que son difíciles de ajustar a la vista de la relación entre la magnitud de dichas variaciones y las dimensiones de dichas losas, no pueden alinear el semielaborado y la cavidad de formación del segundo molde con la precisión necesaria.

En particular, si la variación dimensional es un incremento, y no es particularmente grande, existe un aumento de la probabilidad de que debido a dicha desalineación el semielaborado permanezca acoplado con por lo menos un borde superior de la cavidad de formación durante el descenso de la matriz inferior.

Si en cambio, la variación hacia arriba es bastante grande, incluso suponiendo una alineación perfecta entre el semielaborado y la cavidad de conformación, el semielaborado no puede seguir la matriz inferior durante su descenso, pero sigue apoyándose en el borde perimétrico de la cavidad, con la consiguiente rotura cuando desciende la matriz superior.

Además, si la variación dimensional es una reducción, sea esta pequeña o grande, tal como ya se ha indicado puede producirse la desalineación entre el semielaborado y la cavidad de formación, con el consiguiente acoplamiento no conveniente entre dicho semielaborado y los bordes superiores de la cavidad durante el descenso de la matriz inferior.

Por lo tanto, en este sector existe una gran necesidad de medios que puedan superar el complejo problema anteriormente mencionado.

El objetivo principal de la presente invención consiste precisamente en satisfacer esta necesidad dentro del contexto de una solución de bajo coste, constructivamente sencilla, racional, segura, duradera, con una capacidad de producción en línea con los ciclos de producción modernos y prácticamente sin rechazos.

Este objetivo se alcanza mediante un procedimiento y una instalación que presente las características indicadas en las reivindicaciones.

La presente invención se basa en un procedimiento de trabajo que comprende dos etapas separadas de compresión, y que, en virtud de lo expuesto en la misma, pueden aplicarse en los tipos básicos de producto indicados en la introducción, es decir, losas de soporte o de pasta de porcelana, losas de piedra aporcelanada finas y losas vidriadas a presión.

En un sentido totalmente general, para alcanzar dicho objetivo según el procedimiento propuesto, la compactación final de la losa o baldosa cerámica de grandes dimensiones se realiza en ausencia total de una acción de retención periférica en la misma.

Todos los objetivos de la invención se alcanzan mediante el procedimiento anteriormente mencionado.

A este respecto, dicha ausencia de retención lateral elimina todos los problemas asociados con el centrado perfecto del semielaborado que se traslada de la primera a la segunda unidad de presión, y con la eliminación del aire del semielaborado durante el compactado final, por lo cual el proceso se acelera y simplifica considerablemente.

Particularmente, la segunda unidad de prensado de la invención comprende esencialmente un sistema tipo yunque y martillo, que se describe con detalle a continuación, el cual proporciona a la instalación en general las características de sencillez, bajo coste, poco peso, fiabilidad en el tiempo, una velocidad de producción del mismo orden de magnitud que la requerida para formar baldosas de formato medio, y prácticamente la ausencia total de rechazos.

Las características y ventajas constructivas de la invención se pondrán claramente de manifiesto a partir de la subsiguiente descripción detallada, proporcionada haciendo referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, que ilustran a título de ejemplo no limitativo tres formas de realización preferidas de una instalación para ejecutar el procedimiento de la invención.

La figura 1 es una vista en sección lateral esquemática que muestra una instalación según la invención.

La figura 2 es una vista parcial de la figura 1 que muestra la segunda unidad de prensado al término de la compactación de una losa cerámica de grandes dimensiones.

La figura 3 es una vista de la figura 2 desde arriba.

La figura 4 es una vista similar a la de la figura 2, pero que muestra una primera variante de la segunda unidad de prensado.

La figura 5 es una vista de la figura 4 desde arriba.

La figura 6 es una vista similar a la de la figura 2, pero que muestra otra variante de la segunda unidad de prensado.

La figura 7 es una vista de la figura 6 desde arriba.

En la presente memoria se indica claramente que en la siguiente descripción la forma de expresión "polvo" comprende:

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polvos secos (que presentan un grado de humedad menor del 2%), por ejemplo regranulados y/o vidriados pulverizados, o fritas cerámicas finamente picadas,

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polvos semisecos (que presentan un grado de humedad comprendido entre el 2% y el 6%), por ejemplo mezclas cerámicas pulverizadas o molidas o micronizadas (finamente molidas),

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materiales aglomerados, como laminillas de mezclas cerámicas, laminillas de fritas o vidriados cerámicos, y gránulos (obtenidos por sistema húmedo o seco) y

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pastas húmedas (que presentan un grado de humedad mayor del 20%) de mezclas cerámicas (suspensiones acuosas), o vidriados cerámicos húmedos, o pastas para impresión por serigrafía.

En dichas figuras y, particularmente, en la figura 1, puede apreciarse que la instalación, indicada en general mediante el número de referencia 10, comprende, de corriente arriba a corriente abajo, una primera unidad de prensado 2, un transportador horizontal con una unidad de decoración dispuesta por encima 30, y una segunda unidad de prensado 4.

La primera unidad de prensado 2 comprende un molde de tipo tradicional, tal como se describe en la introducción, dispuesto en una prensa cerámica 22.

El molde representado es del tipo que comprende una estampa deslizable 20, pero no existe nada que impida utilizar un molde de estampa fija.

A dicho molde está asociado un dispositivo de carga para la materia prima en forma de masa blanda, consistiendo dicha masa en por lo menos un material sustancialmente seco en forma de polvo, bien conocido por los expertos en la materia.

El dispositivo de carga es del tipo habitual, y comprende una guía de deslizamiento 21 con una rejilla y un empujador frontal, estando dispuesta dicha guía de deslizamiento 21 para deslizarse con un movimiento horizontal alternativo sincronizado con el ciclo de conformación de la prensa 22.

Los generadores superiores de la parte exterior del transportador 3 están en línea con la cara superior de la estampa 20 cuando está en su posición alzada, estando dicha parte exterior adecuadamente soportada de forma baja a la vista del peso del semielaborado 5 que llega de la primera unidad de prensado 2.

El transportador 3 puede ser de cualquier tipo adecuado para este fin, por ejemplo de cinta en V, de banda, de banda sin perforaciones o perforada, o tipo malla.

La unidad de decoración 30 es asimismo del tipo habitual y puede suministrar por lo menos un material de acabado sustancialmente seco 55, tal como un vidriado cerámico en forma de polvo o de laminillas.

La unidad de decoración 30 se activa cuando se conforman baldosas de cerámica vidriadas a presión, y se desactiva cuando se conforman baldosas de pasta de porcelana o de piedra aporcelanada fina.

En la forma de realización representada en las figuras 1 a 3, la segunda unidad de prensado comprende dos matrices dispuestas por encima mutuamente deslizables, cuyas caras activas enfrentadas entre sí son horizontales; y perfectamente planas.

La matriz inferior 7, también denominada el yunque, está fijada a la base de una prensa cerámica 44, y presenta su cara superior activa en línea con los generadores superiores del transportador 3.

La matriz superior 6, denominada asimismo el martillo, está soportada por el travesaño verticalmente deslizable de dicha prensa 44.

Dicho yunque 7 y dicho martillo 6 presentan la misma forma plana, que es mayor que la del semielaborado 5.

Para la producción del vidriado a presión, la instalación que se ha descrito funciona de la siguiente manera. El molde de la primera unidad de prensado 2 se carga del modo habitual con una masa blanda de (por lo menos un) material en polvo, después de lo cual se compacta dicha masa.

Según la invención, se aplica una presión determinada relativamente baja a dicha masa, suficiente para eliminar el aire del polvo y conformar la masa como un semielaborado consistente 5 que permita su extracción a continuación del molde y su traslado corriente abajo sin peligro de rotura.

Los ensayos han demostrado que es adecuado elegir una presión determinada comprendida entre 50 y 150 bar, según el material en polvo que va a tratarse y su contenido de humedad, estando comprendido este último habitualmente entre el 1% y el 11% según el tipo de materia prima.

Tal como ya se ha expuesto, incluso unas desviaciones sustanciales en el contenido de humedad del valor normal para el trabajo en marcha no crean ningún problema.

Ello es debido a que después de la aplicación del material de acabado 55, el semielaborado 5 se dispone simplemente entre el yunque 7 y el martillo 6, no requiriendo dicha disposición evidentemente ninguna precisión particular, aunque existan algunas variaciones dimensionales relativamente grandes en el semielaborado 5, y es asimismo muy rápida. Lo importante es que el contorno plano del semielaborado 5 está contenido en el de dichos yunque 7 y martillo 6 (ver figuras 2 y 3).

Habiendo realizado esta disposición, se baja el martillo 6 para comprimir el semielaborado 5 con una presión determinada comprendida entre 250 y 600 bar según el material que se está procesando, para obtener una losa o baldosa cerámica de grandes dimensiones, prácticamente compactada por completo y prácticamente con el aire totalmente eliminado. El tiempo necesario para conseguir este resultado final es relativamente corto puesto que no existen ningún elemento de retención dispuesto por encima de la losa 50, y es del mismo orden de magnitud que el tiempo requerido para obtener sustancialmente los mismos resultados al prensar una baldosa de dimensiones medias dentro de un molde de tipo tradicional.

Dicho tiempo de funcionamiento también es muy bajo debido a que la carrera del martillo 7 es muy corta, tal como se representa en la figura 1, es decir, del orden de magnitud del espesor del semielaborado más la decoración.

En cambio, en la técnica conocida, los tiempos necesarios para la compactación final y la eliminación de aire son relativamente mucho más largos, por ejemplo debido a la presencia de la estampa, debido a la carrera necesariamente más larga de la estampa superior, y debido a la presencia de más partes mutuamente deslizables, cuyos movimientos coordinados consumen un tiempo improductivo. Las mismas consideraciones también se aplican al tratamiento de la piedra aporcelanada fina.

Las operaciones anteriormente mencionadas se realizan en sucesión continua, con la unidad de prensado 2 preparando un semielaborado 5 mientras la unidad de prensado 4 compacta una losa 50 que puede haberse acabado en su superficie anteriormente mediante la unidad de decoración 30.

A la vista de las dimensiones de las losas 50, por ejemplo de 1 x 1 m, y de las presiones determinadas en juego, la matriz superior o martillo 6, a diferencia de la matriz inferior o yunque 7 que se asienta en la base de la prensa 44, puede adoptar un ligero abombamiento central, con el resultado de que el borde perimétrico de la losa 50 puede ser ligeramente irregular o quedar relativamente poco compactado.

Este problema puede solucionarse mediante una operación de acabado posterior en la losa 50 en estado tosco o incluso parcialmente seca, por ejemplo mediante los medios descritos en la solicitud de patente RE99A000061 a nombre del mismo solicitante.

Alternativamente, puede utilizarse una segunda unidad de prensado 4 según las variantes de las figuras 4 a 7.

En la variante representada en las figuras 4 y 5, la cara activa del martillo 6 presenta centralmente una pequeña depresión concéntrica 66 que está unida a la banda perimétrica de dicha cara activa mediante un bisel ligeramente inclinado que se extiende en su totalidad.

Mediante estos medios, al inicio del prensado, el borde perimétrico del semielaborado 5 entra en contacto un poco antes que el resto, recibiendo dichas posibles pequeñas deformaciones del martillo 6 al término del prensado.

En la variante de las figuras 6 y 7, la matriz superior o martillo 6 comprende una parte central 600 y una parte circundante en forma de marco 666, cuyas caras activas son planas.

Dichas dos partes 600 y 666 se ajustan con precisión entre sí y se acoplan a un travesaño de la prensa 44 mediante unos medios de accionamiento independientes tal como se describen en las dos patentes ITRE97A0058 e ITRE97A0057 a nombre del mismo solicitante.

Durante el prensado, la parte en forma de marco 666 se baja un poco antes que la parte central 600.

Deberá constatarse que el semielaborado 5 puede conformarse mediante otros medios distintos a los representados, por ejemplo, mediante prensas de cinta y dispositivos de rodillos.

Puede asociarse cualquier número de unidades de decoración, del mismo tipo o distinto, con el transportador 3.

Claims (8)

1. Procedimiento para la conformación de baldosas cerámicas de grandes dimensiones que comprende por lo menos una primera etapa de prensado con el fin de obtener un semielaborado (5) consistente no compactado, y por lo menos una segunda etapa de prensado con el fin de completar el compactado de dicho semielaborado que sigue a su posible decoración superficial, caracterizado porque dicha por lo menos una segunda etapa de prensado se realiza sin ninguna acción de retención lateral en el semielaborado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha por lo menos una primera compactación se realiza sometiendo la masa blanda inicial a una presión determinada comprendida entre 50 y 150 bar.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la acción de prensado de dicha por lo menos una segunda etapa de prensado se aplica a lo largo de la banda perimétrica plana del semielaborado un poco antes de aplicarse en su zona central.

4. Instalación para realizar el procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, que comprende por lo menos una primera unidad de prensado o de eliminación de aire (2) unida a por lo menos una segunda unidad de prensado o compactado (4) mediante un sistema transportador (3) con el cual puede estar asociada por lo menos una unidad de decoración para el acabado superficial del semielaborado formado por dicha por lo menos una primera unidad de prensado, caracterizada porque dicha por lo menos una segunda unidad de prensado comprende dos matrices superpuestas mutuamente deslizables (7, 6), estando la matriz inferior de las mismas, conocida como el yunque, fija y dispuesta al nivel de dicho sistema transportador, y siendo la matriz superior de las mismas, conocida como el martillo, deslizable en su nivel entre una posición elevada en la cual espera la llegada de dicho semielaborado y una posición bajada en la cual compacta dicho semielaborado.

5. Instalación según la reivindicación 4, caracterizada porque la caras activas enfrentadas de dichas dos matrices presentan la misma forma plana, la cual es mayor que la del semielaborado.

6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque dichas caras activas son planas y paralelas entre sí.

7. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque la cara activa del yunque es plana, mientras que la cara activa del martillo presenta centralmente una ligera depresión concéntrica que se une a la banda marginal de dicha cara activa mediante un chaflán que se extiende sobre toda la periferia con una ligera inclinación.

8. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque la cara activa del yunque es plana, mientras que el martillo comprende por lo menos dos partes mutuamente deslizables, es decir, una parte central y una parte exterior en forma de marco, presentando dichas por lo menos dos partes deslizables unas caras activas planas y estando acopladas a unos respectivos medios de accionador.