Brevet FR2301494A1 — publié le 19760917

L'invention concerne des compositions nouvelles de porcelaines, ainsi que les procédés de fabrication de celles-ci. On sait que lton distingue deux grandes classes de porcelaines les porcelaines dures feldspathiques et les porcelaines tendres. Les porcelsines dures feldspathiques sont préparées par cuis son, à une température de l'ordre de 128000 - 14000C, d'un mélange dans l'eau de kaolin ou d'argile, de quartz et de feldspath, le kaolin ou l'argile conférant au mélange la plasticité nécessaire à la mise en forme de la pâte de porcelaine. Ce mode de préparation classique conduit généralement à des porcelaines présentant des caractéristiques physiques satisfaisantes, mais, outre le iait que les matériaux de base sont coûteux, un tel processus présente un certain nombre d'inconvénients - tout d'abord, il est bien connu que les opérations de façonnage de la pâte ont pour effet d'orienter les lamelles d'argile ou de kaolin dans un sens perpendiculaire à l'effort exercé, ce qui se traduit par l'apparition d'une structure anisotrope présentant des strates qui provoquent des déformations et aussi, pendant et après la cuisson, constituent des amorces de rupture ou de fissuration - l'argile, le kaolin et les feldspaths étant des matériaux naturels, ils contiennent des impureté, qui conduisent à l'appari tion de défauts dans la porcelaine, et notamment de microbulles qui sont apparentes ensurface, au-deasous de la glaçure feldspathique dont il est usuel de recouvrir la porcelaine dure - enfin, la porcelaine dure feldspathique doit être cuite sous atmosphère réductrice, car elle contient des traies de fer, qui peuvent conduire k des oxydes ferriques rougesstres, alors que l'oxyde ferreux reo, qui se forme sous atmosphère réductrice, confère à la porcelaine une teinte bleutée agréable à l'oeil. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant des compositions nouvelles de porcelaines dures exemptes de défauts, agréables à l'oeil, présentant de bonnes caractéristiques physiques -de résistance mécanique à froid, de tenue au feu et de transluci dité-,qui peuvent être préparées à partir de pâtes sèches consti tuées de matériaux peu coûteux. la présente invention est basée sur la constatation qu'il est possible de substituer aux argiles, aux kaolins et aux feldspaths des formulations classiques de porcelaine, les oxydes qui entrent dans leur composition ou des composés qui conduisent à ces oxydes. L'invention a donc pour objet des formulations de porcelaines dures obtenues par cuisson, à des températures et dans des conditions usuelles dans la technique, de pates contenant de l'alumine, du quartz et des oxydes alcalino-terreux et éventuellement alcalins ou des composés qui, à la température de cuisson, conduisent aux dits oxydes, comme des verres silico-alumineux. Plus précisément, les porcelaines conformes à l'invention contiennent environ 40 à 80 ffi de Si02, 20 à 50 % de A120g, 1 à 15 ffi d'oxydes alcalino-terreux et d'oxydes alcalins. L'invention a également pour objet le procédé de préparation de telles porcelaines, ce procédé consistant à cuire, à des températures et dans des conditions usuelles dans la technique, des pâtes contenant de l'alumine, du quartz, ainsi que des oxydes alcalinoterreux et éventuellement alcalins ou des composés qui, à la température de cuisson, conduisent auxdits oxydes. Comme il adéjà été indiqué, les pâtes utilisées dans ce procédé peuvent être des potes sèches, ce qui permet de faire appel à des procédés de mise en forme autres que le coulage, le pressage par exemple. Comme, en outre, l'absence d'argile élimine tout retrait anisotrope au feu de la porcelaine, il est possible, avec le procédé conforme à l'invention, de respecter avec une grande précision les cotes des objets à former. Les matières premières utilisées comprennent de l'alumine en poudre, de préférence de l'alumine calcinée, du quartz provenant de roches ou de sables -par exemple du sable de Fontainebleau- contenant aussi peu que possible d'oxydes polluants, des carbonates alcalino-terreux et éventuellement des verres silico-alumineux ou des déchets de porcelaine cuite. Les porcelaines dures obtenues suivant l'invention sont très blanches et très translucides, meme sous des épaisseurs importantes pouvant atteindre plus de 10 mm, ce qui n'est pas le cas pour les porcelaines classiques. Elles tiennent bien au feu, mieux que les porcelaines traditionnelles, et leurs couvertes1 cuites à la même température que la pâte, sont mieux nappées que sur les porcelaines connues. Enfin, elles ne présentent ni pores ouverts, ni déformations, ni fentes. Les porcelaines conforme à l'invention peuvent recevoir toutes les couvertes classiques, en particulier les couvertes feldspathiques, qui ne nécessitent pas une épaisseur très grande et qui sont très dures et très résistantes. Ces couvertes feldspathiques présentent l'avantage, sur les porcelaines objet de l'invention, de ne pas contenir de bulles, ce qui n'est pas le cas, avec les porcelaines classiques. Selon une caractéristique très avantageuse de l'invention, les pâtes et les couvertes peuvent être cuites ensemble, mêe à partir des pâtes crues, alors qu'il est nécessaire d'envisager deux cuissons successives par les procédés connus. On pourra utiliser de nombreux procédés de façonnage des pâtes, ce qui n'est pas possible avec les pâtes argileuses classiques. On pourra utiliser des presses permettant le pressage à sec pour des productions de masses (assiettes, tasses, objets électriques, tels que des isolateurs, etc..). On pourra également utiliser des moules poreux, par exemple en plâtre, pour l'obtention d'objets réalisés par coulage. De mène, des filières pourront être utilisées pour les objets réalisés par filage (barres, tubes, filets, etc...). Cons il a été indiqué, la cuisson des pâtes s'effectue dans des conditions connues dans la technique, à des températures qui sont de l'ordre de 12800C à 14000C, On peut toutefois opérer sous/une atmosphère neutre ou légèrement oxydante, alors que la technique classique exige une atmosphère réductrice. On constate donc qu'aussi bien en raison du procédé que du fait de la nature des matériaux, les porcelaines conformes k l'invent ion sont beaucoup moins coûteuses que la porcelaine traditionnelle, alors qu'elles présentent des avantages importants par rapport à celle-ci. On donne ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses compositions, exprimées en ffi en poids, de pâtes conformes à l'invention. TA3IAU Â Formulations : n 1 n 2 Si02 . 61,0 61,0 ) Â1203 4 34,2 33,6 CaO 4,8 4,8 KO2O - 0,6 s TABLEAU B Formulation : n 3 SiO2 48,80 AlO2 26,40 2 3 26,40 ( CaO . 3,84 g ( K20 . 0,96 ( Pate n03 déjà cuite: 20,00 ) Des mesures de résistance mécanique et de transmission lumineuse ont été réalisées avec une porcelaine fabriquée avec la composition numéro 2. - RESISTANCE MECANIQUE L'essai a été réalisé sur l'appareil de Netsch. Les résultats obtenus sont les suivants - avec une porcelaine traditionnelle : 668 et 706 kg/cm2 - avec la porcelaine selon l'invention (n02) : 753 kg/cm2. La porcelaine selon l'invention a donc une résistance mécanique du même ordre que la porcelaine classique. - TRANSMISSION LUMINEUSE Trois échantillons ont été placés à la même distance d'une même source lumineuse - échantillon A de porcelaine classique, épaisseur 4,1 mm, - échantillon B de porcelaine classique, épaisseur 4,5 mm, - échantillon C selon 1'invention (n02), epaisseur 4,5 mm. La lumière transmise dans les mêmes conditions à travers les trois échantillons a été de - 20 lux pour l'échantillon A, - 55 lux pour l'échantillon B, - 130 lux pour l'achantillon C. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Porcelaine caractérisée en ce qu'elle est obtenue par cuisson d'une pâte crue préparée à partir d'alumine, de quartz, ainsi que d'oxydes alcalino-terreux et éventuellement alcalins, ou de composés qui, au cours de la cuisson, conduisent auxdits oxydes. 2.- Porcelaine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a été préparée par cuisson d'une pâte crue contenant un verre silico-alumineux destiné, au cours de la cuisson, à fournir à la pâte des oxydes alcalins. 2.- Porcelaine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contientsen 9k en poids, 40 à 80 % de Si02, 20 à 50 ffi de Au203, 1 b 15 s d'oxydes alcalino-terreux et d'oxydes alcalins. 3.- Procédé de préparation de porcelaines selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on façonne des objets avec une pâte contenant de l'alumine, du quartz, des oxydes alcalinoterreux et éventuellement alcalins ou des composés qui, k la température de cuisson, conduisent auxdits oxydes, tels les verres silicoalumineux. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cuisson s'effectue sous atmosphère neutre ou légèrement oxydante. 5.- Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le façonnage et la cuisson s'effectuent simultanément. 6.- Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le façonnage et la cuisson s'effectuent sur des pâtes sèches ou sensiblement sèches.