ES2315148A1 - Procedimiento para la fabricacion de laminas de material aglomerado e instalacion correspondiente. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de láminas de material aglomerado que comprende, en sucesión, una primera etapa que implica la preparación de una mezcla mezclando un granulado con un aglutinante orgánico, una segunda etapa que implica la distribución de dicha mezcla en el interior de un molde de bandeja, una tercera etapa que implica la vibrocompactación al vacío para obtener una lámina compactada, y una etapa final que implica el endurecimiento del aglutinante orgánico. Se introduce una etapa intermedia que implica el precalentamiento dieléctrico de la lámina compactada entre la tercera etapa de vibrocompactación al vacío y la etapa final de endurecimiento.

Description

Procedimiento para la fabricación de láminas de material aglomerado e instalación correspondiente.

La presente invención se refiere a una mejora en la tecnología utilizada para la fabricación de láminas o baldosas de material aglomerado, también conocida como tecnología "Bretonstone".

Esta tecnología prevé una sucesión de etapas, siendo las etapas principales las siguientes:

- preparación de una mezcla obtenida mezclando materiales de piedra granulados junto con un aglutinante que generalmente consiste en resinas orgánicas;

- distribución de la mezcla así obtenida en el interior de un molde de bandeja de manera uniforme para obtener una capa de mezcla con un espesor constante;

- compactación de la mezcla, que se realiza bajo condiciones de vacío aplicando un movimiento de vibración dado a la bandeja que contiene la capa de mezcla, obteniendo así una lámina de material compactado; y

- una etapa que implica el endurecimiento en caliente o catálisis de las láminas compactadas, realizada preferentemente en hornos con superficies de calentamiento en los que se apilan los moldes de bandeja; estos hornos funcionan normalmente a una temperatura que oscila entre 85ºC y 140ºC y preferentemente entre 100ºC y 120ºC.

Esta tecnología, que se describe en el documento EP-A-0 786 325 y que ahora está bien establecida, permite obtener de manera eficaz láminas de material aglomerado que presentan propiedades mecánicas y estéticas notables.

Sin embargo, el tiempo requerido para realizar la etapa de endurecimiento es considerablemente superior al tiempo necesario para realizar la etapa de vibrocompactación al vacío, dando lugar a numerosos problemas.

De hecho, la etapa de endurecimiento prevé un periodo de precalentamiento transitorio largo (aproximadamente de 8 a 15 minutos, dependiendo del espesor de la lámina y la temperatura de las superficies) que calienta la lámina compactada a la temperatura de activación de la catálisis (normalmente aproximadamente 80ºC) y, a continuación, un periodo (aproximadamente de 6 a 8 minutos) en el que la lámina compactada permanece a la temperatura de catálisis (aproximadamente 100ºC). A este respecto debe señalarse que la reacción de catálisis es exotérmica por lo que, después de la activación de la misma, tiene lugar un aumento repentino de la temperatura del objeto equivalente a algunas decenas de grados.

Debido al coeficiente de conducción térmica de la mezcla, que es relativamente bajo durante el periodo transitorio mencionado anteriormente, la parte interior de la lámina compactada se calienta en un momento posterior al de calentamiento de la parte exterior.

También resulta indispensable que las superficies de calentamiento presenten una geometría perfecta y que la temperatura sea perfectamente uniforme, no sólo por toda el área de las superficies, sino también entre una superficie y la siguiente: los gradientes de temperatura considerables, concretamente diferencias de temperatura entre distintas zonas de la lámina que ha de endurecerse, provocan una distorsión inaceptable de la lámina. La catálisis y el endurecimiento del objeto están acompañados de hecho por un encogimiento dimensional considerable, de tal modo que variar la cinética de la catálisis en zonas diferentes da como resultado una cinética de encogimiento no uniforme.

Por otra parte, también es fundamentalmente importante obtener, como resultado final, láminas que sean perfectamente planas y, por tanto, el aumento de temperatura durante el periodo transitorio debe tener lugar necesariamente de manera perfectamente uniforme sobre toda la superficie y posiblemente a través de todo el espesor de la lámina.

Debería observarse que la duración global de la etapa de endurecimiento depende en buena medida de la duración del periodo de endurecimiento transitorio que, a su vez, dependerá del espesor de la lámina compactada y su composición. Cuanto mayor es el espesor de la lámina compactada y/o cuanto menor es el coeficiente de conducción térmica del material que forma la lámina compactada, más difícil será la transmisión de calor desde el exterior hasta el interior de la lámina, por lo que el calentamiento debe ser más lento y, por tanto, el tiempo requerido para el periodo transitorio será mayor.

Debería observarse ahora que la duración de la etapa de vibrocompactación es normalmente de aproximadamente 100 segundos y que la duración de la etapa que implica el endurecimiento de la lámina compactada es siempre superior a 15 minutos e incluso puede ser de hasta 25 minutos.

Por lo tanto, debido a que el tiempo de catálisis es aproximadamente 15 veces mayor que el tiempo requerido para la vibrocompactación, se requiere una estación de endurecimiento con una capacidad -en términos del número de láminas que puede contener- de al menos 15. Los hornos presentan habitualmente de 15 a 18 compartimentos, cada uno de los cuales puede recibir una lámina para endurecer.

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Además, los hornos son de por sí bastante complejos ya que, como se ha comentado anteriormente, la lámina debe permanecer a una temperatura constante y perfectamente uniforme durante la etapa de endurecimiento. En particular, tales hornos presentan unas dimensiones notables y, por tanto, unas repercusiones negativas sobre el volumen, coste final y funcionamiento de la instalación.

Como ya se ha expuesto anteriormente, cuando se requiere fabricar láminas de espesor considerable o láminas que contienen un granulado con un coeficiente de conducción térmica bajo, el tiempo requerido para la etapa de endurecimiento aumenta considerablemente.

Por ejemplo, si se requiere fabricar láminas de aglomerado con un peso bajo, tal como se describe en la solicitud de patente italiana nº TV2003A000134 presentada el 29 de septiembre de 2003 a nombre de Dario Toncelli (y correspondiente al documento WO-A-2005/030474), se encontró que, debido al bajo coeficiente de transmisión de calor de los granulados expandidos que forman parte de la mezcla, el tiempo requerido para el endurecimiento aumenta incluso hasta 45 minutos. En tales condiciones, el horno de catálisis asumiría unas dimensiones y una complejidad que son prácticamente inaceptables de tal manera que una instalación de este tipo no sería económica.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es eliminar las desventajas indicadas anteriormente y, en cualquier caso, garantizar que la construcción de la instalación sea económica incluso en el caso de que los espesores de las láminas que han de obtenerse sean considerables o en el caso de que se utilicen granulados con un coeficiente de conducción térmico bajo, tales como granulados expandidos.

Dicho objetivo se alcanza con un procedimiento para la fabricación de láminas de material aglomerado que comprende, en sucesión:

- una primera etapa que implica la preparación de una mezcla mezclando materiales inertes de un tamaño de partícula predeterminado con un aglutinante orgánico;

- una segunda etapa que implica la distribución de dicha mezcla en el interior de un molde de bandeja para formar una capa de mezcla;

- una tercera etapa que implica la vibrocompactación al vacío para obtener una lámina compactada, y

- una cuarta etapa que implica el endurecimiento del aglutinante orgánico mediante hornos de calentamiento para obtener la lámina final,

caracterizado porque se introduce una etapa intermedia que implica el precalentamiento dieléctrico de la lámina compactada entre dicha tercera etapa de vibrocompactación y dicha cuarta etapa de endurecimiento con el fin de alcanzar una temperatura que sea algunos grados centígrados inferior a la temperatura a la cual comienza la catálisis del aglutinante en la etapa final de endurecimiento ulterior, haciendo uso dicho precalentamiento dieléctrico de ondas de radiofrecuencia electromagnéticas que presentan una frecuencia inferior a 300 MHz.

Se entenderá fácilmente que una frecuencia de este tipo es considerablemente inferior a la frecuencia utilizada en los hornos de microondas (2.450 MHz) considerados en el documento US-A-3 953 703 en un procedimiento para secar una cinta cerámica con un disolvente volátil y un aglutinante y propuesto para obtener un endurecimiento completo de artículos hechos de una mezcla de hormigón que contiene resina epoxi en un trabajo de B. Etmanski y A.K. Bledzki publicado en Plastverarbeiter, 43 (1992), No. 7, páginas 64-66.

De este modo, la etapa de endurecimiento transitorio se realiza fuera del horno de catálisis, reduciendo así sustancialmente la cantidad de tiempo que las láminas a catalizar permanecen en su interior. Se obtiene una reducción en el número de compartimentos dentro del horno de catálisis y, por tanto, también en su tamaño y por consiguiente también en la complejidad de la instalación.

Estas ventajas resultan incluso más evidentes en el caso de láminas que presentan un espesor considerable o utilizan granulados de tipo expandido.

De esta manera, la lámina ya no se precalienta mediante conducción, transmitiendo el calor desde las superficies de calentamiento del horno hasta dicha lámina, sino también debido al hecho de que el calor se genera directamente en el interior de la lámina donde tiene lugar la conversión directa de la energía, de energía electromagnética a energía térmica.

La eficacia de este tipo de calentamiento es tal que reduce significativamente el tiempo de precalentamiento, haciéndolo compatible con el tiempo de vibrocompactación y garantizando el calentamiento perfectamente uniforme a través de todo el espesor y sobre toda la superficie, con enormes ventajas.

La invención también se refiere a la instalación correspondiente para implementar el procedimiento referido anteriormente.

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Estas ventajas, junto con otras, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada de una instalación según la invención, proporcionada a título de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en el que la Figura 1 es una vista en perspectiva de una instalación diseñada según la presente invención.

La Figura 1 indica globalmente con el número de referencia 10 una instalación para la fabricación de láminas de material aglomerado del tipo descrito en la patente italiana nº 1.288.566 correspondiente al documento EP-A-0 786 325 mencionado anteriormente. La instalación 10 comprende una primera estación para preparar una mezcla 20 formada mezclando granulados de diferentes materiales, tales como materiales de piedra naturales y no naturales, junto con un aglutinante orgánico, tal como por ejemplo resinas de poliéster o epoxi o acrílicas o epoxi vinílicas.

A continuación, en la instalación se prevé una segunda estación para la distribución de la mezcla 30 en el interior de un molde 12 de bandeja de manera uniforme, para obtener una capa de mezcla blanda de espesor sustancialmente constante. El molde 12 de bandeja se extrae de un almacén 16 ubicado en la parte delantera de la instalación 10. Una lámina 14 de material idéntica a aquella (no representada) que forma el fondo del molde de bandeja se deposita en la parte superior de la mezcla distribuida en el interior del molde de bandeja.

El molde 12 que encierra la capa de mezcla se transfiere a una tercera estación de vibrocompactación al vacío 40 donde se somete a una desaireación mediante un vacío muy intenso y entones a la vibrocompactación al vacío mediante la aplicación de una presión con un movimiento vibratorio, produciendo así una lámina de material compactado.

Según una característica fundamental propia de la presente invención, el molde 12 que contiene la lámina compactada se transfiere entonces a una estación intermedia 50 de precalentamiento mediante ondas de radiofrecuencia electromagnéticas en la que la lámina compactada se calienta y se lleva a una temperatura ligeramente inferior a aquella a la comienza la catálisis (aproximadamente 78ºC).

Por último, el molde se introduce dentro de horno 60 de catálisis convencional que consiste en pares de superficies calentadas (a una temperatura de aproximadamente 100-120ºC) sobre las que se insertan las bandejas con las láminas a catalizar, teniendo lugar allí la reacción de catálisis sobre un soporte que es perfectamente plano.

La estación intermedia 50 de precalentamiento por radiofrecuencia permite calentar la lámina compactada en un tiempo muy breve (inferior a 100 segundos) y de manera perfectamente uniforme hasta que se alcanza la temperatura a la que comienza la catálisis. La estación intermedia 50 puede construirse en particular en forma de un horno de túnel.

En particular, la lámina compactada se somete a ondas de radiofrecuencia que presentan una frecuencia inferior a 300 MHz (límite máximo) y que preferentemente oscila entre 25 y 35 MHz durante un tiempo inferior a 100 segundos. La frecuencia se elige de tal manera que garantice una eficacia de calentamiento óptima dependiendo del tipo de resina y material inerte con los que se ha formado el material de la mezcla.

Debería observarse que, de esta manera, la generación de calor se realiza directamente en el interior de la lámina compactada de modo que el precalentamiento ocurre muy rápidamente y de manera uniforme a través de todo el espesor de la lámina, sin el riesgo de que se generen diferencias de temperatura entre la parte exterior y la parte interior o entre diferentes zonas de la lámina, evitando así que dicha lámina se curve o doble.

El tiempo de precalentamiento es aproximadamente de sólo 80 segundos y dependerá sustancialmente del espesor de la lámina y su composición.

Considerando que, en las instalaciones convencionales, el tiempo global requerido para la catálisis varía desde un mínimo de 15 minutos hasta un máximo de hasta incluso 45 minutos, tal como se ha mencionado anteriormente, y que la mayor parte de este tiempo se requería para calentar la lámina lenta y gradualmente hasta la temperatura de catálisis, resulta evidente la enorme ventada conseguida.

De hecho, la estación de catálisis según la presente invención está compuesta por algunos pares de superficies de calentamiento y, en este caso concreto, por sólo 5 compartimentos, mientras que, en la correspondiente instalación convencional, los compartimentos serían en su lugar 15 en número, e incluso muchos más en el caso de que se utilizara material inerte (granulados) ligero expandido.

Por lo tanto, la instalación se simplifica considerablemente con las ventajas resultantes.

Pueden concebirse otras realizaciones del procedimiento y de la instalación de la presente invención, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas correspondientes.

Claims (6)

1. Procedimiento para la fabricación de láminas de material aglomerado que utiliza ondas de radiofrecuencia electromagnéticas que presentan una frecuencia inferior a 300 MHz y que comprende, en sucesión, una primera etapa que implica la preparación de una mezcla mezclando materiales de piedra de un tamaño de partícula predeterminado junto con un aglutinante que consiste en resinas orgánicas, una segunda etapa que implica la distribución de dicha mezcla en el interior de un molde de bandeja para formar una capa de mezcla, una tercera etapa que implica la vibrocompactación al vacío para obtener una lámina compactada, y una etapa final que implica el endurecimiento o catálisis del aglutinante mediante hornos de calentamiento para obtener los productos acabados, caracterizado porque dicha utilización de ondas de radiofrecuencia electromagnéticas tiene lugar en una etapa intermedia, intercalada entre dicha tercera etapa de vibrocompactación al vacío y dicha etapa final de endurecimiento, que consiste en el precalentamiento dieléctrico de la lámina compactada hasta que alcance una temperatura que es menos de 10ºC y preferentemente menos de 5ºC inferior a la temperatura a la que comienza la catálisis del aglutinante en la etapa final de endurecimiento ulterior.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina compactada se precalienta hasta que alcanza una temperatura que es inferior a 5ºC.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al final de dicha etapa intermedia de precalentamiento, la lámina compactada alcanza una temperatura que es inferior a la temperatura a la que comienza la catálisis del aglutinante y que oscila preferentemente entre 75ºC y 78ºC.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza para una mezcla que contiene granulados de tipo expandido.

5. Instalación para la fabricación de láminas de material aglomerado utilizando el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y que comprende, en sucesión, una primera estación para preparar una mezcla (20) mezclando un granulado de tamaño de partícula predeterminado con un aglutinante que consiste en resinas orgánicas, una segunda estación para la distribución de la mezcla (30) en el interior de un molde (12) de bandeja para formar una capa de mezcla, una tercera estación de vibrocompactación al vacío (40) para obtener una lámina compactada y una estación final de endurecimiento (60) que comprende al menos un horno de calentamiento para la catálisis del aglutinante orgánico para obtener la lámina final, caracterizada porque también comprende una estación intermedia (50) que utiliza medios que generan ondas de radiofrecuencia electromagnéticas a una frecuencia inferior a 300 MHz para precalentar dicha lámina compactada, estando dispuesta dicha estación intermedia (50) entre dicha tercera estación de vibrocompactación (40) y dicha estación final de endurecimiento (60).

6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque dichos medios están adaptados para generar ondas electromagnéticas que presentan una frecuencia comprendida entre 25 y 35 MHz en dicha estación intermedia (50).