FR2601895A1 - Moule poreux pour coulee en barbotine et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN MOULE DE FABRICATION D'OBJETS CERAMIQUES DE GRANDE DIMENSION. ELLE SE RAPPORTE A UN MOULE QUI COMPORTE UNE COUCHE SUPERFICIELLE POREUSE 1 A LA FACE DE LAQUELLE EST APPLIQUE UN DESSIN D'UN ADHESIF 7 SOUS FORME D'UNE GRILLE, DE LIGNES OU DE POINTS. UNE COUCHE POREUSE GROSSIERE 10 EST FORMEE A LA FACE ARRIERE DE LA COUCHE POREUSE SUPERFICIELLE 1 ET SA FACE ARRIERE EST RECOUVERTE D'UNE RESINE 12 QUI LA REND ETANCHE. LA COUCHE POREUSE SUPERFICIELLE 1 A UNE EPAISSEUR UNIFORME ET FAIBLE, SI BIEN QUE LE MOULE PEUT ETRE UTILISE SOUS UNE PRESSION ELEVEE SANS SE FISSURER ET TOUT EN PERMETTANT LA CIRCULATION DE L'EAU ET DE L'AIR. APPLICATION A LA FABRICATION D'OBJETS CERAMIQUES DE GRANDES DIMENSIONS.
Description
La présente invention concerne un moule poreux utilisé pour le moulage
sous pression après coulée en barbotine, ainsi qu'un procédé de fabrication du
moule poreux.
Dans le procédé de moulage sous pression, le moule doit avoir des passages d'évacuation d'eau, qui est chassée à partir de la surface de moulage du moule dans une couche poreuse, vers l'extérieur du moule pendant le moulage à pression élevée de la barbo10 tine, et des passages de transmission d'air comprimé dans la couche poreuse afin que l'eau ou l'air provenant de la surface de moulage et traversant la couche poreuse soit chassé lorsque le produit moulé doit être retiré
du moule.
En conséquence, le moule utilisé selon la technique classique a des passages formés à l'intérieur de la couche poreuse ou à la face arrière de cette couche afin qu'ils communiquent avec l'extérieur du moule.
Avant description détaillée de la présente
invention, on va étudier rapidement les techniques antérieures, en référence aux dessins annexés. La figure 1 représente un moule qui a des canaux 2 formés à la face arrière d'une couche poreuse 1, sous forme de 25 passages. Dans un moule tel que représenté sur la figure 2, les canaux 2 sont formés dans la couche poreuse 1 parallèlement.à la surface de moulage du moule. Dans le moule de la figure 3, les canaux 2 pénètrent dans la couche poreuse 1 perpendiculairement à la surface 30 de moulage. Dans ces trois exemples, la face arrière de la couche poreuse 1 est supportée par un matériau
3 d'appui.
Ces canaux ont un pas et un espacement par rapport à la surface de moulage du moule déterminés 35 avec une précision telle que l'eau et l'air peuvent
être chassés uniformément de la surface du moule lorsque le produit moulé doit être retiré du moule. En consé-
quence, les canaux présentent des difficultés lors de la fabrication du moule poreux. Lorsque la couche poreuse est relativement mince, l'eau et l'air ne peuvent pas être injectés uniformément depuis la surface interne 5 de la couche poreuse, c'est-à-dire la surface de moulage
du moule, à moins que les canaux aient un pas faible.
Cependant, la formation des canaux avec un faible intervalle est difficile. Cette difficulté pose un problème car la couche poreuse doit être réalisée avec une épais10 seur supérieure à celle qui est nécessaire.
On a déjà proposé divers moules destinés à remédier à ces inconvénients, par exemple dans le brevet japonais mis à l'inspection publique n 17 811/1973 et dans le brevet japonais publié n 14 451/1981. Selon 15 le procédé décrit dans le brevet japonais mis à l'inspection publique n 17 811/1973, une structure à deux cQuches est formée par revêtement d'un moule d'une mousse d'une matière plastique connue à l'aide d'un matériau poreux connu tel que le plâtre ou analogue. Cependant, ce 20 procédé ne permet pas un réglage du diamètre des pores de la couche superficielle poreuse avec précision, et la couche superficielle poreuse est excessivement mince. En outre, ce procédé présente des difficultés considérables pour la réalisation d'un moule de forma25 tion d'objets céramiques de grande dimension et de forme compliquée, étant donné la restriction imposée
aux matériaux d'une couche poreuse grossière.
Le brevet japonais publié n 14451/1981 décrit un moule poreux ayant une fine couche poreuse et une 30 couche poreuse grossière, rendues solidaires l'une
de l'autre par travail à la presse et frittage ultérieur.
Les couches poreuses sont formées à partir d'un mélange d'une poudre de résine et d'une poudre d'une charge, et la fine couche poreuse a une épaisseur de 0,3 à 35 5 mm et constitue une couche superficielle.
Cependant, le travail à la presse rend très difficile la réalisation d'un moule de grande dimension
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et de forme compliquée. Il est aussi très difficile de régler le diamètre des pores de la couche superficielle poreuse, jouant un rôle important dans l'opération de moulage sous pression à partir d'une barbotine. 5 Etant donné en outre le frittage, des dispersions peuvent
apparaître sur la précision des dimensions, la résistance mécanique et le diamètre des pores si bien que ce procédé ne convient pas à la fabrication d'un moule de moulage sous pression d'objets céramiques de grande 10 dimension, ayant des formes compliquées.
On a conçu un autre procédé de fabrication d'un moule par simple collage d'une fine couche poreuse superficielle préparée préalablement et d'une couche poreuse grossi-ère arrière elle aussi préparée préalable15 ment, l'une sur l'autre, à l'aide d'un adhésif appliqué suivant un dessin rectiligne ou en forme de grille, avec un intervalle et une largeur convenables. Lors de la fabrication d'un moule de grande dimension et de forme compliquée cependant, l'adhésif peut avoir 20 tendance -à faire glisser la fine couche poreuse superficielle et la couche poreuse grossière arrière l'une par rapport à l'autre. La partie ayant l'adhésif peut alors s'élargir et peut empêcher l'évacuation d'eau et d'air à partir de la surface de moulage lorsque 25 le produit moulé doit être retiré du moule, si bien
que ce procédé ne peut pas être utilisé en pratique.
Dans uQ autre procédé imaginable, la couche poreuse grossière constituée d'un mélange d'un adhésif liquide et d'une charge de granularité convenable, 30 est collée par un procédé de compression ou de pressage à la face arrière d'une couche superficielle poreuse préparée à l'avance. Etant donné la faible adhérence entre la couche poreuse superficielle et la couche poreuse grossière cependant, ce procédé ne permet pas 35 la réalisation d'un moule utile en pratique lors d'une
utilisation réelle.
L'invention a donc pour objet la fabrication d'un moule poreux réalisé par formation d'une couche poreuse grossière à la face arrière d'une couche poreuse préparée préalablement, dans un moule, celui-ci convenant au moulage sous pression d'objets céramiques de grande dimension et de forme compliquée.
L'invention concerne aussi un procédé de fabrication du moule poreux précité.
Selon une caractéristique de l'invention, un moule poreux destiné à être utilisé lors du moulage 10 sous pression après coulée d'une barbotine, comporte une couche superficielle poreuse ayant un diamètre moyen des pores au plus égal à 20 microns et une épaisseur de 5 à 40 mm, un adhésif appliqué suivant un dessin à la face arrière de la couche superficielle poreuse 15 afin qu'il reste une partie sans application de colle à la surface arrière, une couche poreuse grossière recouvrant les parties de la surface arrière de la couche poreuse superficielle qui ont de l'adhésif et qui n'en ont pas, et constituée d'un mélange d'une 20 résine liquide -et d'une charge ayant une dimension particulaire comprise entre 0,1 et 5,0 mm, avec un rapport volumique compris entre 15/100 et 50/100, la couche poreuse grossière ayant une épaisseur comprise entre 5 et 30 mm, une résine adhésive d'étanchéité 25 recouvrant pratiquement toute la surface externe de
la couche poreuse grossière, et un dispositif destiné à faire circuler de l'eau depuis la couche poreuse grossière et de l'air dans la couche poreuse grossière.
Selon une autre caractéristique de l'invention, 30 un procédé de fabrication d'un moule poreux comprend le moulage d'une couche superficielle poreuse ayant un diamètre moyen de pores inférieur ou égal à 20 microns et une épaisseur de 5 à 40 mm, l'application d'un adhésif suivant un dessin, à la surface arrière de la couche 35 superficielle poreuse afin qu'il reste une partie de surface arrière à laquelle de la colle n'est pas appliquée, la formation, sur les parties de la surface arrière
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de la couche poreuse superficielle ayant de l'adhésif et n'en ayant pas, d'une couche poreuse grossière formée d'un mélange d'une résine liquide et d'une charge ayant une dimension particulaire comprise entre 0,1 5 et 5,0 mm, avec un rapport volumique compris entre /100 et 50/100, la couche poreuse grossière ayant une épaisseur de 5 à 30 mm, l'étanchéification en pratique de la surface externe de la couche poreuse grossière avec une résine adhésive d'étanchéité après durcis10 sement du premier adhésif et de la couche poreuse grossière, et la connexion d'au moins une tuyauterie à la couche poreuse grossière afin que l'eau provenant de la couche poreuse grossière et que l'air dirigé vers cette couche poreuse grossière puissent y circuler. 15 D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins
annexés sur lesquels: les figures 1 à 3 sont des coupes partielles 20 de moules poreux de la technique antérieure; la figure 4 est une coupe d'une couche superficielle poreuse préparée préalablement pour la formation d'un moule; la figure 5a est une vue en plan de la couche 25 superficielle poreuse, placée sur un caisson inférieur; la figure 5b est une élévation frontale de la couche superficielle poreuse de la figure 5a; la figure 6 représente un moule poreux selon l'invention, formé sur le boîtier inférieur; et La figure 7 est une perspective représentant en coupe partielle le moule poreux ayant une couche
grossière à sa surface arrière.
On décrit maintenant un procédé de fabrication
d'un moule poreux selon l'invention, en référence aux 35 dessins annexés.
La figure 4 est une coupe de la couche superficielle poreuse 1 qui a été préparée préalablement comme moule. Cette couche superficielle poreuse 1 a une surface 5 de moulage et une surface arrière opposée 6. Avant application d'un adhésif comme indiqué sur les figures 5a et 5b, la couche poreuse superficielle 5 1 est placée sur un boîtier inférieur 9, sa surface de moulage 5 étant tournée vers le bas. Ensuite, un adhésif est appliqué sous forme d'un dessin formant une grille à la surface arrière 6 de la couche 1 afin que la surface arrière 6 ait un dessin sous forme d'une 10 grille 7 d'un adhésif avec un fond 8 sans application d'adhésif. Ensuite, une couche poreuse grossière 10 composée d'un mélange d'une résine et d'une charge est placée par compression ou par pressage à la face arrière 6 de la couche poreuse superficielle 1 afin 15 qu'elle adhère fermement à cette couche 1, du fait
de la présence de la grille intermédiaire 7 d'adhésif.
La communication est assurée entre la couche poreuse grossière 10 et la couche superficielle poreuse 1 par
le fond 8 n'ayant pas d'adhésif appliqué.
Comme représenté sur les figures 6 et 7,
une tuyauterie 11 destinée à la circulation d'eau et d'air est raccordée à la couche poreuse grossière 10, et une résine 12 d'étanchéité qui est adhésive, est appliquée à la surface externe de la couche grossière 25 10 et à la surface exposée du boîtier inférieur 9.
Un châssis métallique 13 de renforcement est alors placé sur le boîtier inférieur 9 et est rempli d'une
charge ou d'un matériau 14 de remplissage.
Le moule poreux ainsi fabriqué selon l'invention 30 est utilisé comme moule pour le moulage sous pression d'objets céramiques, le moule étant réalisé par disposition dans le chassis métallique de renforcement ou' dans un récipient résistant à la pression, et par remplissage de l'espace compris entre le moule poreux 35 et la structure de renforcement à l'aide d'une charge
ou d'un matériau de remplissage.
Selon l'invention, la couche superficielle
poreuse est moulée préalablement afin que le diamètre de ses pores soit inférieur ou égal à 20 microns. Lorsque ce diamètre de pores est dépassé, la couche superficielle poreuse ne joue pas le rôle d'un matériau de filtration 5 pendant le moulage sous pression. D'autre part, l'épaisseur de la couche superficielle poreuse est choisie de manière qu'elle soit comprise entre 5 et 40 mm.
Cette sélection est effectuée en partie parce que la couche superficielle poreuse, lorsqu'elle a moins de 10 5 mm, rend difficile l'évacuation uniforme de l'eau et de l'air à la surface de moulage lorsque le produit moulé est retiré du moule, et en partie parce que la couche poreuse, lorsqu'elle a plus de 40 mm d'épaisseur, présente une déformation par compression qui est accrue 15 sous l'action de la pression de la barbotine pendant l'opération de moulage sous pression et qui favorise ainsi l'apparition de défauts car l'augmentation de la déformation provoque un accrochage de la couche poreuse sur le produit et rend donc difficile la sépa20 ration. du produit, l'augmentation de la déformation
risquant en outre de provoquer la formation de fissures à un ou plusieurs coins du moule. Compte tenu de ces considérations et de l'un des avantages de l'invention, on conclut que la couche poreuse doit avoir de préférence 25 une épaisseur comprise entre 10 et 20 mm.
L'adhésif appliqué à la face arrière de la
couche poreuse. superficielle afin qu'il colle celleci à la couche poreuse grossière formée ultérieurement, peut être par exemple une résine époxyde durcissant 30 à froid, mais l'invention n'est pas limitée à cet exemple.
La couche poreuse grossière assure la formation de passages permettant la circulation de l'eau et de l'air.
La grille appliquée formée par l'adhésif et le fond sur lequel l'adhésif n'est pas appliqué, entre les 35 couches poreuses, doivent être équilibrés d'une manière telle que l'eau et l'air peuvent s'écouler uniformément à partir de la surface de moulage de la couche poreuse superficielle lorsque de l'air comprimé est chassé dans la couche poreuse grossière afin que le produit soit séparé du moule. En d'autres termes, ni la partie portant l'adhésif, ni la partie ne le portant pas ne 5 doivent avoir une étendue trop grande localement. Il est donc souhaitable que la largeur de chaque trait d'adhésif appliqué soit inférieure ou égale à l'épaisseur de la couche superficielle poreuse. Une grande largeur laisse localement une ou plusieurs parties de la surface 10 du moule qui bouchent la circulation d'eau et d'air
et rend difficile le démoulage du produit.
Au contraire, lorsque la partie ou les parties n'ayant pas d'adhésif ont localement une dimension excessive, la couche superficielle poreuse peut être 15 brisée du fait de la pression excercée par l'air comprimé lors du démoulage. La surface maximale, la largeur et les autres paramètres des parties sur lesquelles la colle n'est pas appliquée peuvent être déterminées d'après la résistance mécanique et l'épaisseur de la 20 couche superficielle poreuse et de la couche grossière poreuse et en fonction de la pression de l'air utilisée pour le démoulage du produit. En conséquence, l'adhésif doit être appliqué sous forme d'un dessin en forme de grille ou d'un dessin rectiligne ou en forme de 25 points afin que la largeur ou l'étendue de la zone
sans colle soit aussi régulière que possible.
Ensuite, il faut que les parties sur lesquelles l'adhésif est appliqué aient une étendue et une régularité telles qu'elles ne puissent pas se séparer à 30 l'interface avec la couche poreuse superficielle ou la couche poreuse grossière sous l'action d'air comprimé transmis pour la séparation du produit. Dans ce cas aussi, le rapport de l'étendue d'application de l'adhésif est déterminé d'après les résistances à la traction 35 de la couche superficielle poreuse et de la couche
grossière poreuse et d'après la pression de l'air utilisée pour le démoulage du produit.
260'189s5 D'autre part, la charge ou le matériau de remplissage destiné à former la couche poreuse grossière a une dimension particulaire comprise entre 0,1 et 0,5 mm afin que la couche poreuse grossière formée 5 possède un diamètre moyen des pores au moins égal à microns. Cette charge est mélangée à une résine liquide afin que le mélange de formation de la couche grossière soit formé. Le rapport volumique de mélange de la résine liquide et de la charge est compris entre 10 15/100 et 50/100. Un rapport inférieur à 15 % réduit
la résistance mécanique de la couche poreuse grossière et rend difficile la formation de cette couche grossière.
Un rapport supérieur à 50 % permet le collage de l'adhésif liquide à la surface arrière de la couche poreuse 15 superficielle si bien que l'eau et l'air ne peuvent pas communiquer entre la couche grossière et la couche superficielle, et posent des problèmes lors du démoulage
du produit.
La couche poreuse grossière doit ensuite avoir 20 une épaisseur comprise entre 5 et 30 mm. Une épaisseur inférieure à 5 mm rend difficile la formation de la couche poreuse grossière. D'autre part, une épaisseur supérieure à 30 mm est contraire aux principes de la formation des passages de communication des rais d'eau. 25 En outre, la couche poreuse grossière est soumise à une déformation par compression, pendant l'opération de moulage souspression, lorsqu'elle est excessivement épaisse, et pose donc les problèmes précités. D'autre part, selon l'invention, la couche poreuse grossière 30 a une charge choisie de manière que sa dimension particulaire soit comprise entre 0,1 et 5,0 mm, si bien que le diamètre moyen des pores est supérieur ou égal à 100 microns. Le diamètre moyen des pores, lorsqu'il est plus faible, augmente la résistance à la circulation 35 de l'air. Ceci introduit un inconvénient supplémentaire car il faut un plus grand nombre de tuyauteries raccordées à la couche poreuse grossière pour la communication 10.
avec l'extérieur du moule.
Les matériaux utilisés pour la formation du moule poreux selon l'invention sont indiqués dans la suite. L'adhésif 7 peut être du type "Adhesive Bond 5 E250" fabriqué par Konishi Kabushiki Kaisha. La résine ou le premier composant de la couche poreuse grossière 10 peut être un mélange d'une résine époxyde connue sous la marque de fabrique "Epikote 815" et d'un durcisseur connu sous la marque de fabrique "Epomate B002" 10 fabriqué par Yuka Shell Epoxy Kabushiki Kaisha. La charge ou l'autre composant de la couche poreuse grossière 10 peut être formé d'un sable de quartz ayant une dimension particulaire comprise entre 0,1 et mm. La résine adhésive 12 d'étanchéité peut être 15 du type "Adhesive Bond E250" fabriquée par Konishi Kabushiki Kaisha. La charge 14 peut être un mortier
à base de ciment ou du béton.
Ainsi, comme décrit précédemment, l'adhésif -est de préférence appliqué sous forme d'un dessin 20 constituant une grille, des lignes ou des points, sur la couche poreuse qui a été préparée au préalable si bien que le dessin sous forme d'une grille, de lignes ou de points peut coller lors de la formation de la couche poreuse grossière. En conséquence, le moule 25 poreux convenant au moulage sous pression d'objets céramiques de grande dimension et de forme compliquée peut être réalisé sans difficultés. De plus, la circulation de l'eau et de l'air entre les deux couches poreuses est améliorée sans que l'eau et l'air ne puissent 30 s'échapper vers l'extérieur étant donné la couche d'étanchéité formée par la résine adhésive. En conséquence, l'eau et l'air peuvent être évacués uniformément par la surface de moulage si bien que le produit peut être
retiré efficacement du moule.
Ainsi, l'invention concerne un moule poreux qui peut être utilisé pour le moulage sous pression d'objets céramiques, ainsi qu'un procédé de fabrication
de ce moule poreux.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux moules et aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre
de l'invention.
Claims (13)
1. Moule poreux destiné à la coulée d'une barbotine, caractérisé en ce qu'il comprend: une couche superficielle poreuse (i) ayant 5 un diamètre moyen de pores d'au moins 20 microns et une épaisseur comprise entre 5 et 40 mm, un adhésif (7) appliqué suivant un dessin à la face arrière de la couche superficielle poreuse afin qu'il laisse, à la face arrière, une partie sans 10. application d'adhésif, une couche poreuse grossière (10) recouvrant les parties ayant l'adhésif et ne l'ayant pas, à la surface arrière de la couche superficielle poreuse, cette couche grossière étant formée d'un mélange d'une 15 résine liquide et d'une charge ayant une dimension particulaire comprise entre 0,1 et 5,0 mm, avec un rapport volumique compris entre 15/100 et 50/100, la couche grossière poreuse ayant une épaisseur comprise entre 5 et 30 mm, une résine adhésive (12) d'étanchéité recouvrant pratiquement toute la surface externe de la couche poreuse grossière, et
un dispositif (11) destiné à assurer la circulation de l'eau provenant de la couche poreuse grossière 25 et de l'air dirigé vers cette couche.
2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (11) de circulation comporte au moins une tuyauterie (11) raccordée à la couche
poreuse grossière (10).
3. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dessin de l'adhésif (7) est choisi dans le groupe qui comprend les dessins sous forme de grilles,
de lignes, et de points.
4. Moule selon la revendication 1, caractérisé 35 en ce que la couche poreuse grossière (10) est comprimée
sur la couche superficielle poreuse.
5. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche grossière poreuse (10) est pressée
sur la couche poreuse superficielle.
6. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche poreuse grossière (10) a un diamètre moyen de pores au moins égal à 100 microns.
7. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dessin formé par l'adhésif (7) a une largeur au plus égale au double de l'épaisseur de la couche
superficielle poreuse.
8. Procédé de fabrication d'un moule poreux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le moulage d'une couche superficielle poreuse (1) ayant un diamètre moyen-de pores inférieur ou égal à 20 microns et une épaisseur comprise entre 5 et 40 mm, 15 l'application d'un adhésif (7) suivant un dessin, à la surface arrière de la couche superficielle poreuse afin qu'une partie de cette surface arrière reste sans adhésif, la formation, sur les parties (7,8) de la 20 surface arrière de la couche superficielle poreuse (1) qui ont l'adhésif et qui ne l'ont pas, d'une couche poreuse grossière (10) formée d'un mélange d'une résine liquide et d'une charge de dimension particulaire comprise entre 0,1 et 5,0 mm, avec un rapport volumique 25 compris entre 15/100 et 50/100, la couche poreuse grossière ayant une épaisseur comprise entre 5 et 30 mm, l'étanchéification de la surface externe de la couche poreuse grossière en pratique avec une résine adhésive d'étanchéité (12),- après durcissement du premier 30 adhésif et de la couche poreuse grossière, et le raccordement d'au moins une tuyauterie
(11) à la couche poreuse grossière afin que l'eau provenant de la couche poreuse grossière et que l'air transmis à la couche poreuse grossière puissent y circuler.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dessin (7) de l'adhésif est choisi dans le groupe qui comprend les dessins sous forme de grilles,
de lignes et de points.
10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape de formation de la couche poreuse grossière (10) comprend le pressage de la couche poreuse grossière sur la couche poreuse superficielle (1).
11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape de formation de la couche poreuse grossière (10) comprend la compression de la couche poreuse grossière sur la couche poreuse superficielle 10 (1).
12. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche poreuse grossière (10) a un
diamètre moyen de pores d'au moins 100 microns.
13. Procédé selon la revendication 8, caracté15 risé en ce que le dessin (7) de l'adhésif a une largeur au plus égale au double de l'épaisseur de la couche
superficielle poreuse.
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