Brevet FR2353376A1 — publié le 19771230

L'invention concerne un procédé pour la transformation notamment de masses céramiques, par exemple en briques creuses, et un dispositif pour l'exécution du procédé au moyen d'extrudeuses. Dans les procédés connus utilisés jusqu'ici de transformation des masses céramiques au moyen d'extrudeuses, la masse est transportée dans le cylindre de la vis et est pressée au moyen des ailes d'extrémité à deux ou plusieurs filets de la vis de transport, dans la tête de la presse qui forme la transition entre le cylindre de la vis et l'embouchure.La pression qui s'établit produit une compression de la masse céramique et transforme, lors de la sortie à travers l'embouchure, la masse céramique aux dimensions désirées (Plaul :5ecnnolcsie de la céramique grossière, volume 1, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1973, page 178, colonne 2, ligne 20 à page 181, colonne 2) Les forces axiales qui doivent produire la pression de transport et les forces non axiales qui doivent produire la compression de la masse céramique agissent dans la tête de la presse sur la masse à transformer. Les forces non axiales, en tant que résultantes des forces normales et tangentielles, agissent sur le périmètre de la masse à transformer et s'opposent à l'intérieur aux forces axiales en tant que conséquence des inclinaisons des parois de la tête de la presse et de l'embouchure. L'action des forces non axiales peut être accrue par l'allongement de la distance entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie de la tête de la presse et de l'embouchure et/ou de la différence croissant positivement du périmètre et/ou de la section transversale de l'orifice d'entrée et de l'orifice de sortie de la tête de la presse et de l'embouchure.La section transversale de l'entrée de la tête de la presse est égale à la section transversale du cylindre de la vis, tandis que la section transversale de la sortie de la tete de la presse est plus petite que la section transversale de l'entrée et pour le formage des briques présente une forme rectangulaire (Pels Leusden: Le Formage sur boudineuses, Ziegelei-technieches Jahrbuch 1975, Bauverlag GmbH, Wiesbaden et Berlin, p. 274, alinéa 2, à P. 275). La section transversale de la sortie est fermée par une plaque de base sur laquelle sont montées l'embouchure et la fixation pour les noyaux appelés à former les espaces creux. Elle est dimensionnée pour que, par échange de la plaque de base, des briques de différentes dimensions puissent être fabriquées avec la même te te d'extrusion. Les défauts immédiatement visibles du boudin sortant, comme la rugosité de la surface ou des bords mal conformés ou entamés, peuvent etre éliminés en augmentant le vide dans l'extrudeuse et/ou en diminuant les forces de frottement entre l'argile et la paroi de l'embouchure au moyen d'un film d'eau I1 se produit cependant aussi des défauts qui résultent de la transformation, soit dans le processus de séchage ultérieur, qui est lié à un retrait de la brique, soit dans le processus de cuisson, dans lequel intervient également un retrait de la briques Ces défauts se manifestent par des fissures, qui en plus d'une diminution sensible de la résistance, peuvent meme avoir pour conséquence la destruction totale du produit La forme des fissures et leur apparition locale sont typiques de ces défauts dans la transformation. I1 en est ainsi des fissures au centre de l'extrudat, en particulier dans le cas de briques pleines, qui se développent axialement et présentent la forme d'un SI appelées dans la littérature spécialisée fissures en S, et attribuées à une pression trop basse dans la tête de la presse, qui ne suffit pas à souder dans la tete d'extrusion la masse céramique divisée par les ailes d'extrémité de la vis (Haase:La céramique, 3ème édition non modifiée, VEB Deùtscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1970, p,87, lignes 26 - 30) Les fissures au centre de l'extrudat, en particulier dans le cas de briques creuses, comme les briques pour planchers, les briques à perforations longitudinales et les briques à perforations verticales, qui se développent de même axialement dans les nervures et les points nodaux, et souvent n'atteignent pas cependant les surfaces de coupe de la brique et présentent leur plus grande largeur au centre, sont interpretées différemment, d'après leur formation, par la littérature spécialisée.Certains auteurs rapportent ces fissures à des efforts de tension thermique pendant la période de chauffage lors de la cuisson (Hilker: Pour l'identification et l'inhibition des défauts de cuisson abaissant la qualité, Die Ziegelindustrie nO 5, 1975, Bauverlag Wiesbaden, p. 181e colonne 2 Période de chauffage!; à p 182 alinéa 3). Du autres auteurs expliquent la formation de ces fissures comme une consequence de la deshydratation dans le processus de sechage, laquelle se produit différemment, et de la tension de retrait qui en résulte avec le temps dans la brique, et qui produisent des différences de retrait (Assenmacher : Le séchage des briques, fondements théoriques et expérimentaux, Ziegelei- technisches Jahrbuch 1967 Bauverlag GmbH, Wiesbaden - Berlin, p. 208 à 217) I1 résulte cependant de la littérature spécialisée, que les causes de la formation de ces fissures ne sont pas encore expliquées (Pels Leusden :Hypothèses pour le séchage sans déformations des briques pleines et des briques de plancher, Die Ziegelindustrie, nO 7 1975, pu255 , colonne 1, alinéa 3, p. 260, colonne 2, ≈1 à p. 261, colonne 1, 4). On connais à la lumière de la littérature spécialisée et des brevets des mesures qui ont pour objet d'éliminer les défauts décrits au moyen d'une configuration particulière, angles d'inclinaison modifiés et longueurs différentes des parois de la tête de la presse, de l'embouchure et des noyaux ou par des déflecteurs ou des freins fixes ou réglables (Pels Leusen :: Le formage sur extrudeuses, Ziegeleitechnisches Jahrbuch 1975, Bauverlag GmbH, Wiesbaden - Berlin, p. 239 - 379, brevet BRD nO 935 712 et brevet BRD nO 855 673). Etant donné que l'effet de ces mesures est souvent insuffisant pour- supprimer les défauts décrits, un autre groupe de mesures a trait à réduire le retrait par addition de certains produits (Hilker: Traitement des matières premières sensibles au séchage, Die Ziegelindustrie, Bauverlag GmbH, Wiesbaden, p. 338345). Dans les cas où les deux groupes de mesures ne conduisent pas à un résultat satisfaisant, il ne reste que le changement du type des produits à obtenir ou l'adoption d'autres procédés de formage. L'invention a pour but de créer un processus de transformation de sorte que la sollicitation élastique de la masse céramique soit dirigée de manière à maintenir les déformations linéaires élastiques dans l'extrudat aussi faibles que possible, pour réduire on exclure la fissuration des briques lors du retrait dans les processus de séchage et de cuisson. On sait que la céramique est une matière première qui présente à l'état plastique des propriétés élastiques et est-en état, par conséquent, d'absorber l'énergie potentielle lors de l'action de forces inférieures a la limite élastique, et qui reste intacte lors du dépassement de a limite élastique pour être libérée après l'arrêt des forces agissantes lors du dépassement vers le bas de la limite élastique sous la forme de déformations linéaires élastiques.On a trouvé que les différences de retrait qui se produisent dans la brique, qui causent la fissuration et conduisent la destruction du produit, sont la conséquence des déformations linéaires élastiques en sens opposé, dont les valeurs absolues s 'additionnent Les domaines, qui lors de la transformation ont été soumis à un allongement, présentent un retrait plus grand du montant de l'allongement élastique, tandis que les domaines, qui lors de la transformation ont été soumis à un raccourcissement, présentent un retrait plus petit du montant du raccourcissement élastique. On a également constaté que, lors de la transformation des masses céramiques en briques creuses, les allongements dans les points nodaux de la matière sont provoqués par les forces résultantes comme conséquence des différences de pression de transport entre les domaines plans et nodaux opposés. Le problème technique de l'invention consiste à conduire le processus de transformation de telle sorte que les déformations linéaires élastiques soient réduites ou éliminées pour assurer un retrait constant dans les différents domaines de l'extrudat Conformément à l'invention, la différence des déformations linéaires élastiques entre les domaines raccourcis sur le périmètre et les domaines allongés au centre de l'extrudat est supprimée par le fait que les forces qui s'exercent non axialement pendant la transformation sur le périmètre de la masse céramique sont réduites et que la direction de leurs lignes d'action est modifiée dans la région des bords de l'extrudat à transformer, de telle sorte qu'elles ne s'opposent pas aux forces agissant axialement et qu'elles provoquent un allongement sur le périmètre de 1 'extrudat. Cette exigence est satisfaite techniquement par le fait que la masse céramique est transformée, en conformité avec les dimensions du produit désiré dans le domaine de l'écoulement laminaire entre une section transversale d'un plus petit périmètre et une section transversale d'un périmètre plus grand. La différence des périmètres est à prédéterminer dans l'ordrè de grandeur de l'allongement élastique de la masse à transformer pour obtenir sur le périmètre la contrainte nécessaire pour les dimensions désirées. Pour modifier la direction des lignes d'action des forces agissant non axialement dans la région des bords de I'extrudat, il est indiqué de choisir la section transversale du périmètre plus petit comme une ellipse.Les pressions s'exerçant dans l'outillage qui ne sont plus dirigées sur la compression de la masse à transformer, mais acceptent des valeurs dans le domaine de la limite élastique, sont caractéristiques du procédé de transformation des masses céramiques conforme à l'invention. Le dispositif pour l'exécution du procédé est caractérisé en ce que dans la plaque de base, est prévue une ouverture centrale, dans laquelle fait saillie et ferme au ras l'enveloppe de l'outil fixée sur la plaque de base L'outil est ainsi constitué que la section transversale de l'entrée de l'élément de transformation se modifie d'une façon continue dans le parcours de transformation en la section transversale de l'extrudat à la sortie de l'embouchure. Pour l'exécution du procédé, l'orifice du cylindre de la vis de l'extrudeuse est fermé au moyen de la plaque de base, de telle sorte que des domaines d'écoulement laminaire de la masse à transformer ne peuvent se former entre les ailes de bout de la vis et la plaque de base.La masse transportée par la vis pénètre à travers l'ouverture de l'élément de transformation dans le parcours de transformation et est sollicitée en compression par les résistances de l'embouchure. Par suite des forces résultantes qui se produisent dont les lignes d'action sont dirigées du centre de la masse à transformer vers son périmètre, la masse à transformer prend la section transversale du parcours de transformation et est soumise à l'allongement prédéterminé de son périmètre L'allongement élastique qui se produit sur le périmètre de l'extrudat atteint ainsi les valeurs qui correspondent à la tension élastique à la limite d'élasticité de la masse à transformer. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à des exemples de réalisation de l'invention. Le dispositif pour l'exécution du procédé (figure 1) consiste en la plaque de base 1 et l'outil 2 dont l'enveloppe s'engage dans une ouverture de la plaque de base 1 et ferme au ras. L'outil, consistant dans l'élément de transformation 2 et l'embouchure 3, fait corps avec la plaque de base 1 d'une manière amovible.La section transversale de l'entrée e de l'élément de transformation 2 a de préférence la forme d'une ellipse, dont le périmètre est plus court de la longueur de l'allongement élastique prescrit que le périmètre de liextrudat à la section transversale de la sortie a de 1'embouchure 30 Au mieux, l'ellipse de la section transversale de l'entrée e de l'élément de transformation 2 est conformée de telle sorte que la différence de son petit axe et de la largeur de la section transversale de la sortie a est égale à la différence de son grand axe et de la longueur de la section transversale de la sortie a de l'embouchure 3 La figure 2 représente le développement du parcours de transformation dans l'outil, qui est constitué de telle sorte que la masse à former est transformée sans gradations de la section transversale elliptique e par allongement constant du périmètre à la section transversale a désirée de l'extrudat La figure 3 représente le périmètre en projection horizontale de la section transversale de l'entrée e et de la section transversale de la sortie-a de l'outil Les coupes A-A, B-B et C-C des figures 4, 5 et 6 explicitent les différences par rapport aux outillages clas situes Dans la fabrication des briques qui ne possèdent pas de sections transversales perforées, l'outil est à étudier analogiquement en tenant compte du fait que la sollicitation en allongement est plus faible au centre Le procédé conforme à l'invention est applicable spécialement à la transformation de masses céramiques en briques creuses, en briques à perforations verticales et à perforations longitudinales et en briques pour planchers I1 peut aussi être judicieusement utilisé pour la transformation des masses céramiques en tubes ou autres profilés creux L'emploi de ce procédé pour la transformation des masses céramiques procure Les avantages suivants - une économie d'une plus basse pression dans l'outil, - une diminution du taux des rebuts dans le processus de séchage et de cuisson ultérieurs par suite des différences de retrait atténuées des extrudats, - un raccourcissement des temps des temps de séchage et de cuisson des produits extrudés. - une augmentation de la résistance et de la tenue au gel des produits finis par suite d'une structure pauvrement texturée, - la possibilité de fabriquer des produits d'une dimension nette ment supérieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-desaus décrits et représentés, à partir desquéls on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'inventionO R E V E N D I C A T I O N S 10) Procédé pour la transformation plastique par extrusion de masses céramiques: notamment en briques creuses ou analogues ! caractérisé en ce qu'un allongement correspondant à l'allongement élastique de la masse est imparti sur le périmètre à la masse céramique au moyen d'un outil , dans le domaine d'écoulement laminaire 20) Dispositif pour l'exécution du procédé, suivant la revendication 1. caractérisé en ce que l'outil fixé sur une plaque de base consistant en un élément de transformation et en une embouchureR est conformé de telle sorte que le périmetre du parcours de transformation augmente sans gradations a partir de la section transversale de l'entrée de l'élément de transformation jusqu'à la section transversale de sortie de l'embouchure, d'une quantité égale à la longueur de l'allongement élastique de la masse céramique