ITRE20010080A1 - Stampo per la pressatura di piastrelle ceramiche, in particolare di lastre di grandi dimensioni - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo: "STAMPO PER LA PRESSATURA DI PIASTRELLE CERAMICHE, IN PARTICOLARE DI LASTRE DI GRANDI DIMENSIONI",

La presente invenzione riguarda un stampo di pressatura del tipo utilizzato in ceramica nel processo di formatura delle piastrelle ceramiche.

Gli stampi di tipo noto comprendono un punzone inferiore, solidale alla traversa inferiore mobile della pressa, il quale è parzialmente inserito in una matrice di contenimento, che può essere di tipo fisso o mobile a seconda della tipologia dello stampo. Le pareti laterali interne di detta cornice e la superficie del punzone inferiore definiscono la cavità di formatura in cui vengono depositate le polveri da pressare. La pressatura delle polveri è demandata ad un punzone superiore che è fissato alla traversa mobile superiore della pressa.

Generalmente il ciclo di pressatura, una volta terminato il caricamento delle polveri nella cavità dello stampo, prevede di pressare, mediante il punzone superiore della pressa, le polveri fino al raggiungimento di una pressione compresa tra 30 e 60 bar. Quando si raggiunge tale valore di pressione è necessario interrompere l'azione di pressatura per consentire la fuoriuscita dell'aria dalla massa di polveri. Successivamente si riprende l'azione di pressatura fino al raggiungimento della pressione finale di compattazione, che.è dell'ordine di 300 ÷ 500 bar.

L'interruzione della pressatura per consentire la fuoriuscita dell'aria contenuta nella massa da pressare dalla cavità dello stampo limita la produttività degli

destinati alla produzione di piastrelle o lastre di grande formato, in quanto la quantità d'aria che deve fuoriuscire dallo stampo può essere dell'ordine delle decine di litri Ad esempio per formare una lastra aventi dimensioni di 140x200 cm ed uno spessore di 20mm occorre evacuare circa 56 litri di aria dalla massa di polveri; l'evacuazione di una tale quantità d'aria, utilizzando gli stampi di tipo noto, rende molto lunga la fase di pressatura al punto da rendere inadeguata la produttività degli impianti.

Alcuni costruttori di stampi hanno cercato di risolvere il<* >problema creando degli stampi dotati su almeno una delle superfici attive del punzone inferiore una pluralità di canali di scarico che consentano, durante l'azione di pressatura, lo scarico dell'aria contenuta nella massa di polveri. Tali stampi pur risolvendo in parte il problema presentano l'inconveniente che la deareazione della massa di polveri non avviene in modo uniformemente distribuito su tutta la superficie della piastrella a causa del numero limitato di canali, e della loro dimensione. Ciò determina una bassa velocità di evacuazione dell'aria dalla massa di polveri in particolare durante la fase finale della pressatura .

Scopo del presente trovato è quello di superare gli inconvenienti della tecnica nota nell'ambito di una soluzione semplice e razionale, e dal costo contenuto.

Un secondo scopo del trovato è quello di deaerare completamente e in modo rapido la massa di polveri negli alveoli dello stampo in modo da migliorare la compattazione delle polveri rendendo il prodotto finito di migliore qualità .

Un ulteriore scopo del trovato è quello di rendere più veloce la fase di pressatura delle polveri aumentando la produttività oraria degli impianti di tipo noto.

Il trovato consegue questi ed altri scopi grazie alle caratteristiche recitate nelle rivendicazioni.

In particolare il trovato consegue detti scopi grazie ad uno stampo in cui almeno uno dei due punzoni è dotato almeno sulla superficie di lavoro di uno strato di materiale poroso in grado di assorbire, durante la pressatura, praticamente tutta l'aria contenuta nelle polveri da pressare. Tale aria viene successivamente rilasciata al termine della pressatura durante l'allontanamento dei punzoni.

Il detto strato di materiale poroso può essere realizzato con resine porose, oppure mediante sinterizzati metallici, o sinterizzati plastici, o in qualunque altro materiale che presenti delle caratteristiche meccaniche adatte allo scopo. Secondo il trovato preferibilmente tale strato è realizzato in resine microporose e presenta una pluralità di pori comunicanti tra loro ed aventi un diametro medio variabile tra 1 e 40 μm, ed una porosità totale aperta (in volume) dell'ordine del 10 ÷ 50 %. Lo spessore dello strato è in funzione delle dimensioni dell'alveolo dello stampo, ossia della quantità di aria presente nelle polveri che si devono pressare .

Una prima variante del trovato prevede, inoltre, di porre detto strato in collegamento con l'ambiente esterno mediante opportune canalizzazioni di scarico dell'aria.

Un'ulteriore variante del trovato prevede invece di collegare detto strato a mezzi di aspirazione dell'aria in modo da facilitare l'evacuazione della stessa dall'alveolo dello stampo.

Inoltre il detto strato può essere anche collegato a mezzi di mandata di un fluido in pressione, che al termine di ogni ciclo di pressatura, o dopo un numero di cicli prestabilito, immettano attraverso i pori di detto strato un fluido in pressione, ad esempio aria compressa, che provvede a rimuovere eventuali granelli di polvere bloccati nei pori stessi .

Si deve sottolineare che grazie alla microporosità del trovato la deareazione delle polveri avviene in modo uniformemente distribuito su tutta la superficie del punzone, rendendo veloce la deareazione della massa di polveri .

Inoltre vantaggiosamente il trovato consente di pressare le polveri con un'unica azione di pressatura senza la necessità di interrompere la pressatura per consentire la fuoriuscita dell'aria dall'alveolo dello stampo.

L'utilizzo del trovato consente anche di ridurre i costi di realizzazione dell'impianto di pressatura in quanto non è necessario prevedere l'utilizzo di dispositivi di pulizia della superficie del punzone al termine di ogni ciclo di pressatura, essendo la pulizia del punzone demandata alla stessa aria che viene incamerata dallo strato poroso durante la deareazione delle polveri.

Tutto questo ha come vantaggio diretto un aumento della produttività dell'impianto in quanto si riducono drasticamente i tempi necessari alla pressatura delle polveri .

Inoltre l'utilizzo del trovato comporta la riduzione, se non l'eliminazione, del flusso d'aria che durante la pressatura attraversa gli interstizi tra punzoni e matrice, con il vantaggio di allungare la vita media dei punzoni. Infatti è noto che l'aria che attraversa i detti interstizi durante la pressatura trascina con se polveri contenenti particelle ceramiche abrasive che sono causa di una precoce usura del punzoni .

Al fine dì meglio chiarire le caratteristiche costruttive e funzionali del trovato se ne descrive nel seguito una preferita forma di attuazione data a titolo di esempio non limitativo ed illustrata nelle allegate tavole disegni.

La Fig.1 mostra una vista parzialmente sezionata dello stampo oggetto del trovato associato ad una pressa.

La Fig.2 è una vista ingrandita di un particolare di Fig.l. La Fig.3 illustra una vista parzialmente sezionata di una variante dello stampo oggetto del trovato associato ad una pressa.

Dalla Fig.l si rileva una pressa 1, sulla quale è installato uno stampo 2 del tipo a matrice mobile. Lo stampo 2 comprende un punzone 3, inferiore e mobile, solidale alla traversa inferiore della pressa 1, il quale risulta parzialmente inserito all'interno di una matrice 4 di contenimento laterale. Più in dettaglio la detta matrice 4 risulta appoggiata, mediante gli elementi elastici 5, sulla base della pressa 2.

La superficie superiore 30 del punzone 3 e le pareti interne 40 della matrice definiscono la cavità di formatura 6, detta anche alveolo dello stampo, all'interno della quale vengono depositate da mezzi di per sé noti, e non illustrati, le polveri da compattare.

La pressa 1 in posizione sovrastante il punzone inferiore 3 sostiene il punzone superiore 7, che risulta fissato alla traversa superiore mobile della pressa 1. Le dimensioni esterne del punzone superiore 7 sono pressoché identiche a quelle del punzone inferiore e tali da consentire l'inserimento dello stesso all'interno della matrice 4 per poter pressare il materiale contenuto nella cavità di formatura 6 .

Con particolare riferimento alla Fig.2, si rileva che la superficie superiore 30 del punzone 3 è dotata di uno strato 8 di materiale poroso permeabile all'aria.

Secondo il trovato lo strato 8 può essere realizzato mediante sinterizzati metallici, sinterizzati plastici, oppure in resine porose.

In particolare nell'esempio di attuazione illustrato lo strato 8 è costituito da resine porose rigide aventi un 10 ÷ 50 % di porosità totale aperta (in volume) ed uno spessore di 5 ÷ 30 mm. Il diametro medio dei pori della resina porosa variano tra 1 e 50 μm in funzione del materiale con cui è realizzato lo strato e della dimensione dei granuli di polvere atomizzata che· si utilizzano nel processo di formatura .

La composizione di una resina porosa adatta allo scopo è descritta compiutamente nelle domande di brevetto EP 165952 ed EP 516224 della stessa richiedente, e comprende i seguenti componenti:

- monomeri acrilici

- monomeri stirenici

- resine poliestere insature

- resine acriliche

Lo spessore del detto strato 8 varia in funzione della porosità totale aperta, nonché della dimensione della lastra da formare.

Il diametro medio dei pori influisce sulla qualità della superficie della piastrella, ossia sulla sua rugosità, infatti al diminuire del diametro medio dei pori dello strato 8 diminuisce la rugosità superficiale della piastrella .

La funzione dello strato 8 è quella di assorbire tutta o gran parte dell'aria contenuta nelle polveri durante la pressatura della lastra. L'aria viene successivamente espulsa al termine della pressatura non appena il punzone superiore termina di esercitare pressione sulle polveri. Si deve notare che vantaggiosamente l'espulsione dell'aria al termine della pressatura contribuisce a mantenere liberi e puliti i pori dello strato 8.

Si precisa che, per mantenere l'aria all'interno dello strato 8 durante l'azione di deareazione, il bordo perimetrale dello strato stesso può essere dotato di una cornice perimetrale, non illustrata, di materiale non poroso. Ad esempio detta cornice perimetrale può essere realizzata mediante un'opportuna vernice impermeabile, oppure mediante un bordino metallico applicato al bordo perimetrale dello strato 8. In quest'ultimo caso il detto bordino metallico può essere solidale al punzone a cui viene fissato lo strato 8.

In certe forme di attuazione del trovato, inoltre, è previsto che detto strato 8 sia collegato ad opportuni mezzi di mandata di un fluido in pressione, ad esempio aria compressa, i quali al termine del ciclo di pressatura inviano aria attraverso i pori del detto strato in modo da espellere eventuali granelli di polvere che possono essersi bloccati nei pori.

La Fig.3 illustra una variante del trovato. Nella descrizione della detta variante si utilizzano gli stessi riferimenti numerici per indicare i componenti identici e precedentemente descritti.

Dalla menzionata figura si rileva la pressa 1 sulla quale è installato uno stampo 20 del tipo a matrice mobile. Lo stampo 20 comprende un punzone inferiore 21, il quale è parzialmente inserito in una matrice mobile 4. Le pareti laterali interne della matrice 4 e la superficie del punzone inferiore 21 definiscono l'alveolo dello stampo 6, in cui viene depositata la massa di polveri da pressare. Al di sopra del punzone inferiore 21, la traversa superiore della pressa 1 sostiene il punzone superiore 7.

Come si evince dalla Figura 3 entrambi i punzoni della pressa sono rivestiti di uno strato 8 di materiale poroso, in particolare di resina, che come precedentemente descritto ha la funzione di assorbire, durante l'azione di pressatura, la massa di aria contenuta nelle polveri da pressare.

Lo strato 8, permeabile all'aria è posto in comunicazione una pluralità di canali 23 di scarico dell'aria che sono ricavati rispettivamente nei due punzoni 3 e 7, e presentano un'estremità che sfocia sulla superficie degli stessi mentre l'altra estremità è collegata ad un opportuni dispositivi 24' e 24'' rispettivamente di mandata e aspirazione dell'aria, essendo interposti tra detti dispositivi e detti strati degli elementi valvolari 240.

In particolare il detto dispositivo 24'', durante l'azione di pressatura, crea una depressione all'interno degli strati 8 in modo da velocizzare l'evacuazione dell'aria dalla massa di polveri da pressare. Al contrario al termine del ciclo di pressatura il dispositivo 24' invia aria in pressione attraverso gli strati 8 in guisa da eliminare eventuali granuli di polvere che siano rimasti incastrati nei pori dello strato stesso.

Si deve precisare che a seconda delle forme di attuazione del trovato il detto strato di materiale poroso 8 permeabile all'aria può costituire un rivestimento dell'intera superficie del punzone o solo di una porzione della stessa. Infine occorre precisare che il trovato è stato descritto unitamente ad un stampo del tipo a matrice mobile, ma può essere applicato ad almeno uno dei punzoni di una qualunque tipologia di stampi purché adatta allo scopo.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Stampo di pressatura di piastrelle ceramiche comprendente un punzone inferiore, un punzone superiore, ed una matrice di contenimento laterale atta a definire unitamente al detto punzone inferiore la cavità dello stampo, nella quale vengono depositate le polveri da compattare caratterizzato dal fatto che almeno una porzione della superficie di lavoro di uno dei punzoni comprende uno strato di materiale poroso in grado di ricevere l'aria presente in dette polveri.
2. 2. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato di materiale poroso è rigido.
3. 3. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato poroso è posto in comunicazione con l'ambiente attraverso detto almeno un canale di scarico.
4. 4. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato superficiale è p.osto in comunicazione con mezzi di aspirazione.
5. 5. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato superficiale è posto in comunicazione con mezzi di mandata di aria.
6. 6. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono almeno un dispositivo di mandata di aria in pressione, un dispositivo di aspirazione ed opportuni elementi valvolari.
7. 7. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono almeno un dispositivo di aspirazione dell'aria ed opportuni elementi valvolari .
8. 8. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato di materiale poroso è una resina microporosa .
9. 9. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato in resina microporosa preferibilmente comprende almeno i seguenti componenti.-monomeri acrilici, resine acriliche.
10. 10. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la porosità totale aperta di detta resina è compresa tra il 10% ed il 50% in volume.
11. 11. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il diametro medio dei pori di detto strato di resina varia tra 1 e 50 μm.
12. 12. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato di materiale poroso è costituito da sinterizzati metallici.
13. 13. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato di materiale poroso è costituito da sinterizzati di resina sintetica.
14. 14. Stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto strato è provvisto di una cornice perimetrale in materiale non poroso.
15. 15. Stampo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta cornice perimetrale è realizzata mediante vernice impermeabilizzante.
16. 16. Stampo , secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che detta cornice è in acciaio.
17. 17. Stampo secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che detta cornice perimetrale è monolitica con il bordo del punzone a cui è associato il detto strato.
18. 18. Punzone per stampo di pressatura di polveri ceramiche caratterizzato dal prevedere almeno una delle caratteristiche recitate nelle rivendicazioni da 1 a 17.