Brevet FR2276155A1 — publié le 19760123

Le présent brevet d'invention concerne un procédé pour le formage à la presse à sec et demi-sec de pièces de vaisselle et similaires de céramique et s'étend à un appareil pour le pressage de telles pièces. On connaît déjà un appareil pour le pressage à sec et demi-sec de pièces de vaisselle et céramiques similaires composé d'un moule creux, avec corps cylindrique ou prismatique et fond plat ou courbe, dans lequel peut pénétrer un poinçon, également à fond plat ou courbe, de façon à donner par pressage la forme et ltépaisseur désirées à la matière occupant la cavité du moule. Cet appareil est satisfaisant quand il est utilisé pour presser des objets avec surfaces platess ou courbées possédant une épaisseur essentiellement uniforme, mais il ne peut pas produire d'objets possédant une épaisseur variable d'un point à un autre, comme par exemple : assiettes, soucoupes, tasses, plats et similaires. Lors du pressage d'un tel objet dans un moule du type décrit, comme on peut le voir en la figure 1, il se trouve dans le centre du moule, où devrait être plus grande ltépaisseur finale de la pièce, une quantité plus faible de matière tandis qu'au bord du moule, où ltépaisseur finale de la pièce pressée devra être plus faible, il se trouve une épaisseur plus grande de matière à presser.Il en résulte que la partie centrale de la pièce sera pressée avec une moindre compression, tandis qu au bord de celle-ci le pressage s'effectuera avec un degré de compression beaucoup plus grand. En ouvrant le moule pour extraire le produit, après l'ope'ration de pressage, l'objet sera soumis à différents degrés d'expansion selon le degré de compression qu'ont subi leurs diverses parties. Ces différents degrés d'expansion peuvent provoquer des fissures ou même une fissure complète du produit pressé quand on l'extrait du moule ou quand il est au four. La présente invention a pour but de fournir un procédé pour le formage à la presse, à sec ou demi-sec, de pièces de vaisselle et céramiques similaires dont la section possède une ou plusieurs courbes et une épaisseur variable le long de son rayon, telles que assiettes, soucoupes, plats, tasses, procédé par lequel soient réduites les tendances aux fissures ou fentes au moment de quitter le moule Dans ce but, il y a lieu d'éviter ou au moins de réduire l'inclusion de l'air entre la face inférieure concave du poinçon supérieur et la surface de matière à presser dans le moule, car cet air restant enfermé pourrait causer des déformations indésirables de la surface supérieure de la pièce céramique moulée ou modelée. L'invention a pour objet un procédé pour le formage à la presse de pièces de vaisselle et céramiques similaires à parer de matériaux granulaires argileux ou phosphatiques ou de mélanges de ceux-ci, dans un moule creux, au moyen d'un poinçon inférieur, à surface convexe, et d'un poinçon supérieur, à surface concave, procédé caractérisé en ce que enlève le poinçon supérieur pour ouvrir la cavité du moule et la remplir avec un volume de matière supérieur au volume du moule de manière à former un monticule sur ses bords, après quoi on descend le poinçon supérieur en contact avec la surface de la matière, on applique graduellement une pression au poinçon supérieur par des moyens élastiques pour que l'air inclus entre le poinçon et la matière s'échappe, après quoi on exerce une pression plus grande sur le poinçon supérieur jusqu'à compléter le moulage, on libère cette pression et on déplace le moule par rapport aux poinçons de manière que le produit moulé reste en dehors de celui-ci mais soit encore comprimé axialement entre les poinçons par les moyens de pression élastiques et puisse se dilater latéralement, on ouvre alors le moule pour que le produit se dilate axialement et soit retiré. La présente invention s'étend à un appareil pour le pressage à sec et demi-sec de pièces de vaisselle et similaires en céramique pour l'application du procédé suivant la revendication 1, appareil caractérisé en ce qu'il comprend une pièce formant un corps et un piston, un moule avec une cavité définie par des parois latérales cylindriques, un poinçon inférieur avec une surface convexe et un poinçon supérieur avec une surface concave, porté par le corps de la presse et adapté pour pénétrer dans la cavité du moule, la cavité et le poinçon inférieur pouvant se déplacer réciproquement l'un par rapport à l'autre et au corps de la presse, le poinçon supérieur étant associé élastiquement au piston et adapté pour pénétrer dans la cavité du moule et se déplacer par rapport à la cavité, au poinçon inférieur et au piston. Les moyens élastiques peuvent être, par exemple, un ressort, un fluide élastique, un accouplement magnétique (un noyau d'électro-aimant dans un solénoide) ou des moyens similaires permettant un mouvement relatif élastique du poinçon supérieur par rapport au piston de la presse. On remplit le moule à un niveau plus grand que celui de son bord, de telle façon que la matière à presser forme un monticule d'une plus grande hauteur que ce bord, s'pendant sur la partie supérieur de celui-ci en ayant, si possible, une courbure égale à la courbure de la face in férieure du poinçon supérieur De cette manière, il ne restera pas d'air emprisonné entre le poinçon et la matière au moment de la compression et son épaisseur sera, en tous les points, proportionnelle à ltépaisseur désirée pour la pièce céramique pressée terminée. Le degré de compression est ainsi uniforme sur toute la pièce et de meme, le degré de l'expansion ultérieure, de sorte qu'est réduite la tendance à la production de fissures ou de fentes. L'échappement de l'air pouvant rester dans le moule, soit entre les grains de la matière, soit entre la charge de matière et la partie supérieure ou les parois du moule, est facilité en appliquant graduellement une pression au poinçon supérieur grace aux moyens prévus de pression élastique. On peut ainsi graduer le mouvement pour permettre un échappement de l'air inclus pendant la première partie de la compression, tandis que dans la dernière phase, quand il n'y a plus d'air présent, on applique une plus grande pression pour que la pièce prenne sa forme finale. La tendance de la pièce à subir des fissures au moment de la sortie du moule est réduite ulté- rieurement en éliminant la pression plus grande et en déplacant, en même temps, les parois latérales autour de la pièce pressée, de telle façon que celle-ci puisse se dilater latéralement, tandis qu'on s'oppose à tout mouvement ou déformation en direction axiale au moyen du poinçon supérieur qui reste maintenu sous les moyens de pression élastique. Après que la pièce se soit détendue latéralement, on élimine graduellement la pression axiale, on enlève le poinçon supérieur et on retire du moule la pièce pressée. Avec le procédé de l'invention, on peut obtenir des pie Ces de vaisselle et similaires en céramique dont la densité est substantiellement constante à travers toute la pièce, ce qui évite des fissures et ruptures lors de l'extraction du moule, il est ainsi possible de produire par pressage à sec et demi-sec des objets avec des courbures et des épaisseurs variables. La description ci-après se rapporte à des exemples d'application de l'invention avec références aux dessins annexés - la figure i est une vue en coupe trans- versale d'un appareil conforme à l'invention, rempli jusqu'au niveau avec le mélange, - la figure 2 est une vue en coupe transversale du même appareil, mais après que le moule ait été descendu pour former un monticule du mélange, - la figure 3 est une vue en coupe transversale de l appareil montrant comment l'air reste enfermé en descendant le poinçon supérieur, quand le monticule avec le mélange n'est pas formé préalablement, - la figure 4 est une vue en coupe transversale de l'appareil montrant comment on applique la pression dans 0a position finale, en l'absence de toute inclusion de l'air - la figure 5 est une vue en coupe transversale d l'appareil où l'on montre la sortie de la pression finale moyennant l'élévation du piston et l'application d'une pression pneumatique amoindrie sur le poinçon, - la figure 6 est une vue en coupe transversale de 1 appareil mais avec le corps du moule descendu par rapport aux poinçons avec le bord latéral de la pièce libérée, a la figure 7 est une vue en coupe trans- vers aie de l appareil déprit dans les figures précédentes avec le poincon supérieur levé pour libérer complètement la pièce et permettre son extraction Le moule est formé par un corps 10 qui, dans ce cas, possède des parois latérales cylindriques délimitant une cavité de moule, et un poinçon inférieur 9. La cavité, au-dessus du poinçon 9, est remplie avec un mélange argileux 13 jusqu'au niveau du corps 10. On descend alors le poinçon 1, en injectant par exemple un fluide sous pression à travers le tuyau d'admission 6. Dans les figures, on suppose que le moule sert au mouLage de plats ou assiettes et, par conséquent, son fond 9' est substantiellement convexe tandis que la face inférieure 2 du poinçon 1 est substantiellement concave avec un bord aigu 2'. Quand le bord 2' du poinçon 1 descend et arrive au bord 10' du corps creux 10 et qu'il commence à pousser les parties périphériques du mélange 13, comme le montre la figure 3, un volume d'air 8 reste emprisonné entre la face intérieure 2 du piston et la surface supérieure 13' du mélange 13. Pendant le parcours vers le bas du poinçon 1, l'air inclus 8 n(a pas le temps de s'échapper à travers les interstices des grains du mélange vers la partie supérieure et les parois du moule, cet air reste à l'intérieur de la pâte et compromet la forme finale et la structure de la pièce. L'inclusion de l'air dans le moule, comme l'indique la figure 3, de même que le fait que le bord de la pièce à presser possède une épaisseur plus faible que son centre ont comme résultat que le bord a une densité de compression beaucoup plus grande que les parties du centre, de sorte que, quand on ouvre le moule, la pièce subit une déformation de soulèvement de sa partie centrale avec début de fissure, tandis que la partie périphérique, quand la pièce est extraite du moule peut se dilater de sorte que la fente aboutit à une rupture complète. Cet inconvénient est tellement grave qu'il est impossible de mouler par pressage à sec et demi-sec par ce procédé, des assiettes, soucoupes, tasses et objets analogues, courbes ayant des épaisseurs variables. Le procédé de la présente invention consiste à charger le moule (figure 2) de telle façon qu'une partie de la charge reste en dehors de la cavité du moule, formant un monticule avec une surface s'adaptant aussi bien que possible à la face inférieure 2 du poinçon 1. Ceci peut s'obtenir de plusieurs manières. La façon la plus simple consiste à verser une quantité préalablement calculée de mélange de substances granulaires argileuses et/ou phosphatiques dans la cavité du moule, la quantité de matière ne rentrant pas dans celui-ci formant un monticule en accord avec les lois de la gravité et de la friction Le monticule ainsi formé devra posséder une courbure supérieure correspondant substantiellement aux courbures utilisées habituellement dans les faces inférieures du poinçon supérieur 1. On peut voir cette courbure supérieure 13' dans la figure 2, qui indique également une partie latérale 13" qui se forme en dehors du bord 10' du moule.On peut aussi calculer la quantité de matériel versé dans la cavité du moule, de façon de ne pas former cette partie latérale 13" en dépendance de la nature de la courbure 13' désirée et de la courbure de la face inférieure 2 du poinçon 1. Une autre manière d'obtenir le monticule saillant avec la courbure supérieure 13' consiste à préparer, tout d'abord un moule avec une cavité intérieure plus grande que celle nécessaire pour le pressage, et d'une capacité suffisante pour contenir la quantité calculée d'avance complète destinée à y être versée, de telle façon que, une fois versée dans le moule la charge prend la forme montrée dans la figure 1, c'est-à-dire, avec une surface plate supérieure 13' au niveau du bord 10'. Avec cette méthode, pour former le monticule, on réduit le volume de la cavité du moule, de telle manière qu'une partie de son contenu puisse déborder du bord 10', formant un monticule similaire à celui montré dans la figure 2 avec ou sans les parties latérales 13", mais en tous les cas, avec la courbure supérieure 13' avec une configuration aussi proche que possible de la courbure de la face 2. Cette réduction du volume de la cavité intérieure du moule peut être réalisée soit en soulevant le poinçon 9, lequel, à cet effet, doit être mobile le long de son axe vertical, comme le montre la flèche de la figure 2, depuis la position indiquée dans la figure 1, vers celle indiquée dans la figure 2, ou bien en descendant le corps creux 10 du moule a parti.r de la position indiquée par les lignes en tire tés de la figure 2 vers celle représentée par les traits pleins dans la même figure. Le parcours du corps 10, indiqué par la petite flèche sur le côté droit, peut être limité au moyen de taquets il et 12, portés par le corps du moule et par la presse respectivement. Quand le monticule de matière est formé sur le bord 10 du moule et qu'il possède la courbure 13' requise, on peut commencer à faire descendre le poinçon supérieur 1. Ceci peut se réaliser soit en introduisant un fluide sous pression dans le cylindre 5 de manière à pousser vers le bas le poinçon 1, soit en fermant le conduit 6 de telle manière que le fluide, par exemple de l'air, renfermé dans le cylindre 5 ne puisse pas s'échapper ou faire descendre le piston de la presse 4. Dans les deux cas, on peut appliquer le poincon i sur la surface supérieure du monticule de matière 13 avec une douce pression, limitée par la pression du fluide dans le cylindre 5, de telle manière que, en atteignant la matière, le poinçon 1 s'arrête jusqu'à ce que la pression dans le cylindre 5 ait augmenté suffisamment pour surpasser la résistance du mélange 13 qui se trouve comprimé. Pendant ce retard du mouvement vers le bas du poinçon, les petites quantités d'air qui peuvent encore rester incluses entre la partie inférieure 2 du poinçon i et la surface 13' de matière 13, aussi bien que dans l'intérieur de la matière, peuvent s'échapper vers l'extérieur, de telle façon que lorsque l'étape finale du pressage commence, il n'y a virtuellement plus d'air inclus dans le moule. Dans la phase finale d'introduction totale du poinçon supérieur pour donner à la pièce la forme désirée, on descend le piston 4 de la presse jusqu'à pousser le poinçon 1 à sa position plus basse, où la matière 13 puisse etre pressée avec la forme finale désirée. Pendant cette phase finale, il est préférable de laisser échapper le fluide contenu dans le cylindre 5 en ouvrant le conduit 6, ou bien on peut laisser seulement une quantité fixe de fluide dans la partie intérieure du cylindre 5 pour agir comme un absorbeur de choc. Après avoir maintenu la pièce pressée pendant le temps désiré, on soulève le piston 4 et on injecte dans le cylindre 5 du fluide comprimé à grande pression à travers le conduit 6, comme l'indique la figure 5. Ce fluide sous grande pression maintient le poinçon 1 pressé contre le poinçon inférieur 9, de telle manière que la pièce terminée soit maintenue sous une pression haute, mais limitée, entre les poinçons. Pendant qu'on retient la pièce céramique entre la pression axiale des poinçons, on retire les parois latérales du moule, soit par une élévation d'ensemble des poinçons 1, 9, soit moyennant une descente du corps creux 10, tel que l'indique la figure 6, où les positions anté- rieures du corps 10 et les taquets 11 et 12 sont indiqués au moyen de lignes en tiretés, tandis que les positions finales de ceux-ci sont indiquées par des traits pleines, le mouvement étant représenté par deux flèches. La pièce pressée peut alors commencer à se dilater latéralement, ce qui se réalise sans déformation parce qu'elle est encore retenue sous pression entre le poinçon supérieur l et le poinçon inférieur 9. Ensuite, on supprime graduellement cette pression axiale, soit en déchargeant le fluide sous pression en rémanence dans le cylindre 5, ou soit en élevant ultérieurement le piston 4, comme l'indique la figure 7, soit les deux choses å la fois jusqu!à retirer le poinçon 1 du voisinage du poinçon 9. Alternativement, on peut descendre le poincon 9 pour le retirer du poinçon 1, de telle façon que la pince d puisse étre extraite du moule, étant exempte de fissures, fentes, ruptures ou déformations. L'appareil pour le pressage des pièces 1e aisse3le de céramique et similaires à sec et demi-sec, est composé par un moule creux 10 dont la cavité a la forme de l'objet a presser, un poinçon inférieur 9. situé partiellement dans la cavité du corps 10 pour se mouvoir en va et vient et dont la face inférieure 2 a la forme de l'autre face de l'objet a entre pressé. Sur sa partie supérieure, le poincon l possède une extension ou prolongement 3 pouvant se mouvoir en va et vient dans le cylindre 5 formé comme piston 4 de la presse sillon représentée).Un conduit 6 sert à amener du fluide comprimé au cylindre 5 et à l'en retirer Le poinçon inférieur 9 e-t supporte sur un autre piston (non représenté) de la presse, et est rigidement fixé à celui-ci. Le corps creux 10 est supporté ou maintenu par une partie 14 de la presse, indiquée schématiquement, de telle manière quelle peut se mouvoir en va et vient par rapport au piston 9. Le corps creux 10 est pourvu de taquets Il qui peuvent engrener avec des taquets correspondants 12, montés sur le corps 14 de la presse, lesquels, de préférence, possèdent une hauteur réglable par rapport au corps 14 pour permettre de mettre en place le corps 10 à diverses hauteurs, comme celles indiquées dans les figures 2 et 6.Ces hauteurs sont au nombre de trois : celle montrée dans la figure 1 pour charger le mélange au niveau du bord 10' du corps creux, celle indiquée dans les figures 4 et 5 pour presser la matière et conformer la pièce, qui est indiquée dans la figure 7, pour permettre que la pièce pressée se dilate et pour la retirer du moule. Le mélange des matériaux argileux et phosphatiques à utiliser pour le procédé de pressage des pièces en accord avec la présente invention devra être de préférence composé par des grains possédant un pourcentage d'humidité maximal de 10 % et, si possible, égal à au moins 3 %0 Les grains des divers composants du mélange peuvent avoir n'importe quelle grosseur adaptée pour remplir convenablement le moule, en accord avec la grandeur de celui-ci, et ils peuvent avoir n'importe quelle forme, soit régulière, soit irrégulière, bien qu'il soit préférable qu'ils aient une forme sphéroidale. Les diverses parties du moule peuvent être toutes mobiles, comme on l'a déjà décrit, ou bien, une d'elles, par exemple le poinçon inférieur ou le corps creux peuvent être fixes ; l'assemblage entre le poinçon supérieur et le piston de la presse peut être hydraulique, magnétique ou mécanique, tel qu'un ressort, au lieu de pneumatique, les moyens d'entraînement du piston de la presse peuvent être de n'importe quel type, par exemple hydraulique, mécanique ou électromagnétique. La manière de charger le moule peut être de n'importe quel type convenable, par exemple manuel, mécanique, pneumatique ou automatique. Le corps creux peut libérer la pièce en tombant comme on l'indique dans la figure 6, ou en s'élevant, ou restant sta tionnaire, tandis que les poinçons montent ou tombent. Les moyens pour mouvoir le corps creux et le poinçon inférieur peuvent être d'un type quelconque, comme par exemple mécaniques électriques, pneumatiques ou hydrauliques. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour le formage à la presse de pièces de vaisselle et céramiques similaires, à partir de matériaux granulaires argileux ou phosphatiques ou de mélanges de ceux-ci, dans un moule creux, au moyen d'un poinçon inférieur à surface convexe et d'un poinçon supérieur à surface concave, procédé caractérisé en ce qu'on élève le poinçon supérieur pour ouvrir la cavité du moule et la remplir avec un volume de matière supérieur au v-olume du moule1 due manière à former un monticule sur ses bords, après quoi on descend le poinçon supérieur en contact avec la surface de la matière, on applique graduellement une pression au poinçon supérieur par des moyens élastiques pour que l'air inclus entre le poinçon et la matière s'échappe après quoi on exerce une pression plus grande sur le poinçon supérieur jusqu'à compléter Te moulage, on libère cette pression et on déplace le moule par rapport aux poinçons de manière que le produit moulé reste en dehors de celui-ci mais soit encore comprimé axialement entre les poinçons par les moyens de pression élastiques et puisse se dilater latéralement, on ouvre alors le moule pour que le produit se dilate axialement et soit retiré. 20) Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce que le monticule de matière à mouler qui doit remplir la cavité du moule est formé par le remplissage de celleXci jusque son niveau et la réduction ultérieure du volume du moule jusqu'à ce qu'une partie de la matière contenue dans celui soit rejetée et forme ledit monticule 3 ) Appareil pour le pressage à sec et demi sec de pièces de vaisselle et similaires en céramique, pour l'application du procédé suivant la revendication 1, appareil caractërise en ce qutil comprend une pièce formant un corps et un piston, un moule avec une cavité définie par des parois laté rales iylindriques, un poinçon inférieur avec une surface convexe et un poinçon supérieur avec une surface concave, porté par le corps de la presse et adapté pour pénétrer dans la cavité du moule, la cavité et le poinçon inférieur pouvant se déplacer réciproquement 1-un par- rapport à l'autre et au corps de la presse, le poinçon supérieur étant associé élastiquement du piston et adapté pour pénétrer dans la cavité du moule et se déplacer par rapport à la cavité, au poinçon inférieur et au piston. 4 G ) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le poinçon supérieur se trouve pourvu d'un piston qui se déplace en va et vient dans un cylindre maintenu par le cadre et contenant des moyens élastiques adaptes pur relier le piston avec le cadre 5' Appareil suivant la revendication 4, caracterise en ce que les moyens élastiques sont constitués par un ressort 60) Appareil suiv-ant la revendication 4, caractérisé en te que les moyens élastiques sont constitués par un fluide élastique 705 Appareil suivant la revendication4, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués par un acouplement magnétique