СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВИДЕ ПОРОШКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS PREPARATION OF COLOURFUL MATERIALS IN FORM OF POWDER FOR MANUFACTURING CERAMIC PRODUCTS

Данное изобретение относится к материалу и установке для приготовления материалов в виде порошка, предназначенных для создания базового или исходного продукта для изготовления керамических изделий, таких, как тонкие мозаичные керамические плитки, плитки, изготовленные способом однократного обжига, и другие плитки подобного типа.
Известно, что базовые или исходные материалы состоят из большого количества гранул практически одинакового размера, получаемых, как правило, посредством измельчения (распыления) с одновременным высушиванием из водной суспензии мелко измельченного керамического сырьевого материала, обычно называемого «шликером».
Шликер может быть неокрашенным для придания базовым материалам цвета, характерного для сырьевого материала, из которого они состоят, или, в альтернативном варианте, он может быть искусственно окрашен с тем, чтобы придать базовым материалам определенный цвет.
Из уровня техники известно, что окрашенный шликер получают в основном посредством выполнения следующих стадий:
- приготавливают смесь, содержащую воду, сырьевой материал и высококонцентрированные красящие вещества,
- гомогенизируют эту смесь, используя соответствующие измельчители или турборастворители, с получением концентрированного окрашенного шликера,
- перемещают концентрированный окрашенный шликер при помощи насосов в резервуары для хранения, расположенные друг за другом и снабженные смесителем, предназначенным для поддержания шликера в виде суспензии, и
- подают концентрированный окрашенный шликер в стационарное перемешивающее устройство, где происходит гомогенное перемешивание этого окрашенного шликера с заданным количеством неокрашенного шликера с получением шликера различных цветовых оттенков.
Широкое применение такого известного способа позволяет получать высококачественные окрашенные шликеры, но так как данный технологический процесс является периодичным, он также обладает различными ярко выраженными недостатками.
Первый недостаток состоит в том, что каждый раз необходимо производить большое количество окрашенного в один цвет шликера, модификация которого может быть произведена только в отношении оттенка.
Это обстоятельство влечет за собой чрезвычайную жесткость производственного цикла, необходимость использования большого количества крупных резервуаров для хранения и большого количества резервного материала, что также приводит к увеличению производственных и эксплуатационных расходов.
Второй существенный недостаток состоит в том, что каждый раз для приготовления шликера другого цвета требуется промывать измельчитель или турборастворитель, или, в альтернативном варианте, использовать большое количество измельчителей или турборастворителей для гомогенизации, каждый из которых предназначен для производства шликера определенного цвета.
Понятно, что это обстоятельство также способствует значительному увеличению себестоимости шликера и расходов, связанных с эксплуатацией оборудования и организацией производства.
Цель данного изобретения состоит в том, чтобы преодолеть вышеописанные недостатки посредством простого, рационального и недорогого решения.
Этой цели достигают посредством создания способа непрерывного приготовления цветных материалов в виде порошка для изготовления керамических изделий, в котором выполняют следующие стадии:
- приготавливают неокрашенный шликер,
- подают заданное количество неокрашенного шликера в перемешивающее устройство для жидких и твердых материалов,
- подают дозированное количество красящего вещества в виде порошка в перемешивающее устройство для жидких и твердых материалов, и
- перемешивают вместе неокрашенный шликер и красящее вещество в виде порошка в перемешивающем устройстве для жидких и твердых материалов, получая на выходе непрерывный поток окрашенного шликера.
Благодаря такому решению можно использовать керамические измельчители только для приготовления неокрашенного шликера, при этом их не требуется часто мыть, что позволяет уменьшить производственные расходы.
Кроме того, произведенный неокрашенный шликер необходимо окрашивать только в том количестве, которое точно требуется для изготовления плиток, что позволяет сделать производство очень гибким и существенно уменьшить запасы материала, а также значительно снизить эксплуатационные расходы.
Другие особенности и преимущества данного изобретения станут очевидными после прочтения приведенного ниже описания, раскрывающего пример, не ограничивающий рамки изобретения, снабженный сопроводительными чертежами, на которых:
- на Фиг.1 схематично изображена установка для приготовления окрашенного шликера в соответствии со способом по данному изобретению,
- на Фиг.2 схематично изображен первый вариант выполнения смесительного блока установки, показанной на Фиг.1,
- на Фиг.3 схематично изображен второй вариант выполнения смесительного блока установки, показанной на Фиг.1,
- на Фиг.4 изображена первая альтернативная система подачи красящих веществ в виде порошка в смесительный блок установки, показанной на Фиг.1,
- на Фиг.5 изображена вторая альтернативная система подачи красящих веществ в виде порошка в смесительный блок установки, показанной на Фиг.1,
- на Фиг.6 приведена принципиальная схема системы управления для установки, показанной на Фиг.1,
- на Фиг.7 изображен другой вариант выполнения данного изобретения.
Установка, в целом обозначенная на чертежах цифрой 1, представляет собой установку для непрерывного приготовления окрашенного шликера из неокрашенного шликера и красящих веществ в виде порошка.
Неокрашенный шликер представляет собой водную суспензию мелко измельченного сырьевого материала, изготовленного в обычных измельчителях непрерывного или периодичного действия (не показаны) в рамках известных производственных процессов, которые поэтому далее не описаны.
Красящее вещество состоит из большого количества красящих порошков, состоящих главным образом из оксидов, способных придать неокрашенному шликеру определенный однородный цвет так, чтобы посредством последующего измельчения (распыления) получить массу, состоящую из твердых цветных гранул, предназначенную для использования в качестве основного (базового) материала для изготовления плитки.
В частности, красящее вещество может состоять только из одного типа красящего порошка или из множества красящих порошков различных цветов, которые смешивают в заранее заданных пропорциях в соответствии с применяемыми «рецептами» для придания шликеру любого требуемого цвета.
Если описывать более подробно, композицию красящего вещества устанавливают на стадии проектирования (дизайна), которую выполняют в лаборатории до начала производства, и которая подразделяется в основном на две следующие одна за другой подстадии, традиционно известные как «разработка рецепта» и «опытная проба».
При разработке рецепта используют спектрофотометр для анализа диапазона цветов, предназначенных для воспроизведения, возможные рецепты разрабатываются на основе коммерческих красящих порошков, которые предполагают использовать, и неокрашенного шликера, имеющегося в наличии для осуществления этого способа.
На стадии «опытной пробы», материал, имеющийся в наличии на момент начала изготовления, используют для получения в лаборатории керамических образцов, окрашенных в соответствии с рецептами, полученными на стадии разработки рецепта. Высушенные образцы анализируют с помощью спектрофотометра, производя при необходимости корректировку рецепта. Затем исследуют результат анализа, выполненного с помощью спектрофотометра, и этот процесс повторяют до тех пор, пока цветовые параметры не будут соблюдены.
Как показано на Фиг.1, установка 1 содержит резервуар 2 для хранения, в который подают предварительно приготовленный неокрашенный шликер, причем этот резервуар снабжен смесителем для непрерывного поддержания неокрашенного шликера в виде суспензии. Посредством насоса 3 этот материал перемещают из резервуара 2 для хранения, и подают в смесительный блок 4 заранее заданное количество неокрашенного шликера, расход которого измеряют с помощью расходомера 5, расположенного в линии подачи насоса 3. Одновременно в смесительный блок 4 подают дозированное количество красящего вещества в виде порошка, поступающего из блока 6 подачи, так, чтобы красящее вещество равномерно перемешивалось с неокрашенным шликером с тем, чтобы получить на выходе непрерывный поток окрашенного шликера.
Затем окрашенный шликер перемещают и пропускают через соответствующие фильтры 7, и, наконец, подают в рабочий резервуар 8 обычного пульверизатора (не показан), способного разделять шликер на мелкие капли, которые высушивают в струе горячего воздуха, получая массу, состоящую из твердых цветных гранул, для использования в качестве базового материала для изготовления плитки.
Согласно важному аспекту изобретения подача неокрашенного шликера подача красящего вещества в виде порошка и их перемешивание в смесительном блоке 4 являются стадиями, которые выполняют в рамках непрерывного процесса, следовательно, в любой момент времени нужно приготовить только то количество окрашенного шликера, которое точно требуется для изготовления плитки, что, таким образом, значительно уменьшает количество резервного материала, и, следовательно, снижает расходы, связанные с организацией производства и эксплуатацией установки 1.
Согласно другому важному аспекту изобретения установка 1 снабжена системой управления, способной распознавать цвет полученного окрашенного шликера, сравнивать измеренные цветовые параметры с требуемыми цветовыми параметрами и изменять в ответ соответствующие количества неокрашенного шликера и красящего материала, подаваемые к смесительному блоку 4, так, чтобы получить шликер требуемого цвета.
Как схематично показано на Фиг.6, система управления содержит спектрофотометр 9 для проверки полученного окрашенного шликера: образцы окрашенного шликера периодически забирают из рабочего резервуара 8, после этого их высушивают и обжигают, а затем анализируют с помощью спектрофотометра 9.
Спектрофотометр 9 соединен с логическим устройством 10, в котором хранятся цветовые параметры, определенные на стадии разработки рецепта, причем данное логическое устройство также соединено с расходомером 5.
Логическое устройство 10 сравнивает измеренные цветовые параметры с требуемыми, и, исходя из расхода неокрашенного шликера, в каждый момент подаваемого к смесительному блоку 4, регулирует работу насоса 3 и блока 6 подачи красящего вещества так, чтобы в случае необходимости скорректировать состав этого вещества и/или соответствующее количество неокрашенного шликера и красящего вещества, подаваемых к смесительному блоку 4.
В соответствии с первым вариантом выполнения, показанным на Фиг.2, смесительный блок 4 содержит перемешивающее устройство 40 для жидких и твердых материалов, подача материалов в который производится по линии подачи насоса 3 и от блока 6 подачи красящего материала, а также насос 41, расположенный за перемешивающим устройством 40 для жидких и твердых материалов, который нагнетает полученный окрашенный шликер к рабочему резервуару 8 пульверизатора.
Таким образом, сплошной поток неокрашенного шликера, извлекаемого из резервуара 2 для хранения, поступает в перемешивающее устройство 40 для жидких и твердых материалов, которое, следовательно, способно придать шликеру окончательный цвет, который должен быть получен на выходе установки 1.
В соответствии с альтернативным вариантом выполнения смесительного блока 4, показанным на Фиг.3, линия подачи насоса 3 разделена на две отдельные линии, при этом первая линия 42, предназначенная для подачи материала в перемешивающее устройство 40 для жидких и твердых материалов, снабжена расходомером 43 и регулировочным клапаном 44, а вторая линия 45 выполняет функцию перепускного (обводного) канала.
Насос 41, расположенный за перемешивающим устройством 40 для жидких и твердых материалов, подает материал в перемешивающее устройство 46 для жидкостей, материал в которое также поступает из перепускного канала (линии) 45.
Таким образом, только часть регулируемого посредством клапана 44 потока неокрашенного шликера, извлекаемого из резервуара 2 для хранения, поступает в перемешивающее устройство 40 для жидких и твердых материалов, в котором, таким образом, получают концентрированный окрашенный шликер, который затем перемешивается в перемешивающем устройстве 46 для жидкостей с оставшейся частью неокрашенного шликера, поступающего по перепускному каналу 45, в результате чего получают шликер с окончательным цветом.
Благодаря такому решению перемешивающее устройство 40 для жидких и твердых материалов может иметь меньшие размеры, чем в первом варианте выполнения, что является очевидным преимуществом в отношении размера установки и производственных затрат.
Стоит отметить, что на рынке присутствуют различные модели перемешивающих устройств для жидких и твердых материалов, способные эффективно удовлетворять функциональным требованиям установки 1 независимо от выбранного варианта выполнения смесительного блока 4, в качестве примера они перечислены ниже: модель PSI MIX производства NETSZCH, модель ХС производства YTRON, модель BACHLINE производства BACHILLER, модель SLIM производства ROSS и модель DISPERSHEAR производства ARDE BARINCO.
В соответствии с первым вариантом выполнения, изображенным на Фиг.1, блок 6 подачи красящего вещества содержит множество раздаточных устройств 50, каждое из которых состоит из расположенной сверху загрузочной воронки 51 и экстракционно-раздаточной системы, расположенной у нижней выходной горловины воронки 51.
Экстракционно-раздаточная система состоит из винтовой экстракционной системы 52 и раздаточной системы с проходящей вперед конвейерной лентой 53. Такая конфигурация приведена в качестве примера, не ограничивающего рамки данного изобретения.
Каждое раздаточное устройство 50 предназначено для размещения в нем красящего порошка определенного цвета и приспособлено для непрерывной, в том числе одновременной, подачи на конвейерную ленту 54 дозированного количества красящего порошка в соответствии с заранее заданным рецептом, хранящимся в логическом устройстве 10.
Конвейерная лента 54 непрерывно перемещает красящие порошки непосредственно в перемешивающее устройство 40 для жидких и твердых материалов.
В двух альтернативных вариантах выполнения, показанных, соответственно, на Фиг.4 и 5, блок 6 подачи материала в виде порошка содержит устройство для приготовления однородной смеси красящих порошков различных цветов, обозначенное в целом цифрой 55, и раздаточное устройство 56 для непрерывной подачи дозированного количества этой однородной смеси в перемешивающее устройство 40 для жидких и твердых материалов смесительного блока 4.
Если описывать более подробно, раздаточное устройство 56 содержит расположенную сверху загрузочную воронку 57, предназначенную для загрузки в нее однородной смеси красящих порошков, и раздаточную систему 58, расположенную у нижней выходной горловины воронки 57.
Устройство 55 для приготовления смеси красящих порошков содержит множество раздаточных устройств 59, каждое из которых содержит красящий порошок определенного цвета и приспособлено для периодичной подачи дозированного количества красящего порошка на конвейерную ленту 60, которая перемещает его в перемешивающее устройство 61 для твердых материалов периодического действия.
В варианте выполнения, показанном на Фиг. 4, перемешивающее устройство 61 для твердых материалов разгружает полученную смесь красящих порошков непосредственно в воронку 57, расположенную сверху раздаточного устройства 56, которое действует как накопитель, чтобы сделать периодичную работу перемешивающего устройства 61 для твердых материалов совместимой с непрерывной работой смесительного блока 4.
В соответствии с вариантом выполнения, показанным на Фиг.5, перемешивающее устройство 61 для твердых материалов разгружает смесь красящих порошков в упаковочный блок 62, который собирает ее в большие мешки подходящего размера.
Содержимое этих мешков затем загружают периодичным способом в воронку 57, расположенную сверху раздаточного устройства 56, которое в этом случае также действует как накопитель, чтобы непрерывно загружать смесительный блок 4.
Благодаря такому решению можно разделить стадию приготовления красящего вещества в виде порошка и стадию приготовления окрашенного шликера, при этом возможно создание запаса на складе, что приводит к независимости этих двух стадий друг от друга, таким образом приготовление красящего вещества в виде порошка может быть поручено или предложено другой фирме, например заводу, изготавливающему цветную керамику.
На Фиг.7 показан другой вариант выполнения данного изобретения, при этом будут описаны только новые, ранее не обозначенные компоненты. Все компоненты, изображенные на Фиг.7, которые идентичны уже описанным выше компонентам, имеют те же самые ссылочные номера.
Установка, показанная на Фиг.7, отличается от вышеописанных и показанных вариантов выполнения тем, что рабочий резервуар 8 оснащен индикатором уровня 80, предназначенным для определения количества шликера, находящегося внутри этого резервуара. Индикатор уровня 80 связан с системой управления по данному изобретению, которая в зависимости от измеренного количества изменяет интенсивность потока шликера, поступающего в резервуар, так, чтобы уровень шликера в резервуаре всегда находился между минимальной и максимальной отметками, которые заранее задаются оператором исходя из условий производства.
Установка, показанная на Фиг.7, также отличается от вышеописанных установок наличием приспособлений для отвода к резервуару для хранения неокрашенного шликера, который нагнетает насос 3, в те периоды времени, когда насос работает нестабильно. Эти приспособления содержат обводную линию 12, расположенную между линией подачи насоса 3 и резервуаром 2 для хранения. Два клапана 13 и 14 взаимодействуют с обводной линией 12, причем клапан 13 расположен перед смесительным блоком 4, а клапан 14 расположен в самой обводной линии. Как указано, предназначение обводной линии 12 и клапанов 13 и 14 состоит в том, чтобы подавать неокрашенный шликер, нагнетаемый насосом 3, в резервуар 2 во время начального нестабильного периода работы насоса 3, т.е. в течение времени между запуском насоса и достижением им своей рабочей производительности. В этот период времени клапан 14 открыт, в то время как клапан 13 закрыт. Управление клапанами 13 и 14 осуществляют посредством системы управления установки, которая в каждый момент времени с помощью расходомера 5 определяет производительность насоса. Как только насос достигает своей рабочей производительности, система управления отключает обводную линию, закрывая клапан 14, и в тоже время открывает клапан 13, чтобы жидкость поступала в смесительный блок 4.
Наконец, необходимо отметить, что и индикатор уровня 80, и обводную линию 12 также можно использовать в других вариантах выполнения данного изобретения.
В отношении данного изобретения могут быть произведены многочисленные модификации практического и прикладного свойства, не выходящие за его рамки, как они установлены в приведенной ниже формуле изобретения.