Brevet FR2069858A1 — publié le 19710910

La présente inventioe concerne une composition de barbotine pour moulage de piéces en céramique de densité élevée. Il est bien connu dans I'Art Céramique de réaliser le moulage de piéces telles que des plaques, des disques, des tubes ou autres en nattant en oeuvre la technique dite du coulage en barbotine. On rappelle ici ulule telle tecirnique comprend essentiellement deux stades. Le premier stade consiste à mettre en suspension le matériau céramique préalablement reduit ù l'état de fine poudre impalpable, dans un liquide tel que de l'e@@ en Sénéral, la stabi- lité de ladite suspension étant assuree par adjonction d'un produit généralement dénommé "défloculant". Les défloculants cou rament mis an oeuvre dans ce but sont constituds en général par des acides organiques, des aines, des dérivés cellulosiques et autres utilisés en solution dans l'e@u ou dans l'alcool, soit seuls, soit en mélanges dans des proportions prédéterminées en fonction de la nature du matériau ceramique de la barbotine. Le deukième stade du coulage en barbotine, consiste à verser la bouillie ou barbo-tine stable ainsi obtenue dans vu moule en plâtre approprié à la forme de la pièce à obtenir; Il se produit une absorption de l'eau par le plêtre, et il en résulte sur la paroi du moule susdit une couche de @ateriau céramique constituant la pièce moulee, dénommée généralement "pièce crue". On rappelle également que ladite piéce orue estensuite séchée, puis frittée dans un four a la température appropriée. La pièce dure obtenue à l'issue de cette dernière operation est enfin usinée en général au moyen d'outils diamantés tels que heules, forëts, rodoirs et autres jusqu'à obtention des cotes désirées. Une variante avantagemse consiste à effectuer l'usinage directement sur la @ièce crue, en lui donnant des dimensions predéterminées, de telle sorte que la piéce dure obtenue aprés l' opération de frittage présente des cotes a lssi voisines que possible de celles que l'on desire obtsiiir. Une telle variante permet done d'éviter une nise en jeu prolon@ée des outils diamantés sur la pie ce dure, ce qui se traduit par vie importante rcduction du prix de revient final, lesdits outils étant d'un prix d'achat levé d'une part et sujets a usure rapide d'autre part. Cependant les conpositions de barbotines mises en oeuver, jusqu'ici présentent un certain nombre d'inconvénients En particulier, si de telles barbotines présentent une bonne stabilité pour des matériaux céramiques peu denses, par contre on constate que la mise en suspension de particules dont la densité est de l'ordre de 7,2 au moins se révèle particulièrement dé- licate, sinon impossible, ce qui se traduit par une-rapide floculation ou sédimentation de ladite barbotine. Par ailleurs,on constate que de telles con positions de barbotines ne permettent pas d'obtenir directement des pièces crues d'épaisseur constante et prédéterminée, ce qui @ntraîne la suje'tion de procéder a leur usinage. Si une telle opération d'usinage ne présenta aucune difficulté dans le cas de pièces planee telles que des disques et. des plaques, par contre elle se révèle pratiquement impossible dans le cas des sphères, la surface interne de telles pièces tant en général inaccessible un outil. La présénte invention permet de remédier @ de tels inconvénients, et concerne une composition de barbotine céramique de densité élevée, pressentent une excellente stabilité, et permet- tant d'obtenir des ébauches ou pièces crues, et notamment des sphères creuses d'épaisseur donnée et constante, de telle sorte que lesdites piéces crues peuvent être directement frittées sans usinage prúalable pour conduire à des produits résultants présentant les cotes désirées ainsi que les tolérances prescrites. Une barbotine conforme à l'invention est constituée par une suspension de poudre céramique et caractérisée an ce telle contient : 1 ) une solution stabilisante constituée par deux agents défloculants dont le premier tant une solution d'acide tannique, de glycérine, d'eau et de triétha@olamine et le second est une solution aqueuse d'un polyélectrolyte à cation ammonium et 2 ) un liant à base d'un éther cellulosique. Suivant un mode de réalisation de l'inve tion, la barbotine est composée d'un agent va ioulant tel que l'eau raison de 80 a 120 li, de poudre céramique a raison de 800 ô l200g et d'un stabilisant, ledit stabilisant est composé d'un prenier agent défloculant à raison de 8 à 16 ml constitue par une solution d'acide tannique à raison de 32 g dans un mélange constitué d'eau à raison de 100 ml, de Slycérine à raison de 800 ml et de triéthanolamine à raison de 20 ml, d'un deuxième agent defloculant à raison de 3 à 7 ml constitué par une solution aquèuse @ 3390 en poids d'un polyélectrolyte à cation ammonium, et d'un troisième agent liant à raison de I à 3 ml constitué par une solution aqueu se d 4% en-poids d'un éther cellulosique0 Une telle composition présente un certain nombre d'avantages dont l'un d'eux résulte du fait que l'action conjuguée des deux défloculants assure une excellente stabilité des barbotines dans lesquelles des particules de céramique présentent une densité élevée supérieure à 7,2 notamment, se trouvent mises en suspension. Il s'ensuit que de telles barbotines peuvent être préparées à l@a- vance et stockées avant leur coulage dans les moules de plâtre, ce qui présente un réel intérêt dans le cas de fabrication de pièces en grande série. Un autre avantage découle du fait que les barbotines conformes Ci l'invention permettent d'obtenir des pièces crues présentant des dimensions et notamment une epaisseur de valeur prédéterminee et constante à quelcues dixièmes de millimètre près. Il en résulte que l'usinage de telles pièces crues s'avère totale- ment inutile, les pièces dures obtenues après leur frittage présentant directement les cotes désirées selon les tolérances prescrites. Notamment, de telles barbotines permet d'obtenir directement des sphères creuses d' opaisseur donnée et constante, ce qui était pratiouenent impossible en utilisant les barbotines connues, par suite de la difficulté d'usinage de la surface interne desdites sphères voire même de son impossibilité. On décrit dans ce qui suit a titre d'exemple de réalisation @ullement limitatif, la préparation d'une barbotine de cénamique a base de zirconite de plomb destinée G la réalisation de sphères creuses notamment. Dans ce but on a introduit dans un broyeur à billes de porcelaine ordinaire, 1.000 g de poudre céramigne G base de zirconate de plomb présentant une densité. apparenta de 7,7 et effectué un broyage pendant 15 minutesonviron. luis on a introduit dans ledit broyeur une quantité d'eau distillée è-ale ale 97 :l environ, et poursuivi le broyage à nouveau pendant 10 minutes. A l'issue de ce laps de temps on a ajouté, d la bouillie ainsi formée, le stabilisateur lui-même, c'est-à-dire 12 ml d'un premier agent défloculant constitué de la soluticn suivante Acide tannique 32g eau 100 ml glycérine 800 mi triéthanolamine 20 il 5 mi d'un deuxienc agent déflooulant constitué par une solution aqueuse à 3396 en poids d'un polyélectrolyte à cation ammonium, disponible sur le marché sous la désignation commerciale de "DARVAN C", et enfin 2,5 ml d'un agent liant constitué par une solution aqueuse de 4g d' éthyl-hydroxy-éthylcellulose.On 2 alors mélangé intimement cos diverc ingrddients dans le broyeur à billes susmentionn an faisant fo@ctionner ce dernier appareil pendant I heure environ. A l'issue de cette optration, la bouillie ou barbctine ainsi formée a @t@ transférée dans un récipient après tamisage préalable vissnt notamment à éliminer las impuretes ainsi que les aggrégats éventuellement formés. Ledit réci peint a ensuite été introduit dans une enceinte à vide pri@aire dans laquelle une désaération a été cffectuée pendant un laps de temps de l'ordre de 45 minutes environ, la barbotine étant au cours de cette opération soumise à une agitation permanente.Pour éviter tout débordement ondant la désaération on a ajouté à la barbotine de petites quantités d'un anti-mousse en l'occurence de l'alcool octylique. On a alors procédé au moulage de sphéres à la manière connue 'par coulage de ladite barbotine salon l'in vention daks des moules de forme appropriéc réalisés on plâtre. On obtient de cette facon des sphères creuses "crues" présentant un diamètre extérieur de 45 mm et une épaisseur de 7 mm constante à quelques dixièmes de millimètre près soulement.Après frittage desdites pièces à la température appropriée on obtient des sphères de 40 mm de diamètre extérieur et de 6 mm d'épaissur la surface interne de telles pièces etant accessible par l'intermédiaire d'une ouverture de diamètre compris entre 10 ot 15 mm, créée a toutes fins utiles. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de realisation susdècrit ,mais elle en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Uno barbotine de densité élevée constituée d'une suspension de poudre ceramique et caracterisée en ce qu'elle contient (1)une solution stabilisante constituee par deux agents défloculants dont le premier est une solution d'acide tannique, de gly cérine, d'eau et de triethaolamine et l@ second est une solu- tion aqueuse d'un @olyelectrolyt@ à cation ammonium. et (2) un liant à base d@un ether cellulosique. 2. Une barbotine selon ls revendication l de densité comprise entre environ 4,2 et environ 4,6. 3. Une barbotine selon la revendieabion l dant laquelle los particules en suspension ont une densité comprise entre environ 7,2 et environ 7,8. 4. Une barbotine selon Is revondication I ayant la composition suivant : (1) d'environ 30 ml à environ 100 ml d'ean, (2) d'environ 800 g à environ 1200 g de poudre céranique (3) d'environ 3 ml à environ @l d'un premier @@ent stabili sant contenant : acide tannique 32g eau 100 ml glycérine 800 ml triéthanolamine 20 ml (4) d'environ 3 ml à environ 7 ml d'un deurième agent stabili sant constitué d'une solution aqueuse de 33, en poids d'un polyélectrolyte à cation @mmonium. (5) d'environ l ml @ environ 3 ml d'un liant constitué par une solution à 4% en poids d'un other cellulosique. 5. Une barbotine selon la revendication 4 dan@ laquelle l'éther cellulosique est l'éthyl-hydroxy-dtaylcellulose. 6. Les oièces crues et nota@@ent des à hères @btenues à partir d'une barbotine solon les revendications l à 5.