Brevet FR2358371A1 — publié le 19780210

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de produits céramiques obtenus à ba@@e température par agglomération de matériaux argileux et de produit@ minérmux convenablement choi@i@ ,avec un haut poly mère thermodurcissable. On sait déjà fabriquer des produits céramique en supprimant la cuisson à haute température et en remplaçant la liaison céramique minérale tradi tionelle par un liant organique. En général on procède par mélange de ré@in@ en solution dans l'eau avec le métériaux argileux .On obtient ainsi une pSte céramique ,on forme cette pâte,on sèche pour évaporer l'e@u u à une température inférieure à 100 C,et on cuit la forme obtenue donc une étuve à la température de réticulation de la résine thermoduci@@@ble.On @jout@ aussi quelquefois dans les pâtes cér@miques tradit-ionelles une certaine quantité relativement faible de liant organique en solution dans l'eau,à seule fin d'augmenter la résistance en cru des objet céramiques destines à la cuisson a haute température. On sait aussi charger les hauts polymères thermodurcissables pour en f@ir@ des poudres à mouler.Ces charges sont en général lntroduitespendant la phase du fabrication du haut polymère,ou pendant une phase de ramollissement par fusion .Les poudres à mouler ainsi chargées de subs s nces minér@les sont placées dans des moules et comprimées à des pressions supèrieurs o 100 kg/cm2 et chauffées à une température variant avec le haut polyére uti- lisé,Ainsi les poudres à mouler à base de mélamine-formol sont réticulées à des températures comprises entre 200 C et 250 C.Les produit@ obtenu@ @ont compaccs,homogènes,étanches a l'eau et et & la vapeur d'eau La dem@dersse a trouve qu'il était possible d'utiliser les poudres h mou- ler non chargées, du type urée-formol,mélamine-formol,phénol-formol,en tant qu'agglomérant de matériaux d'origine argileuse et de produits mine- raux,en n'utilisant que des pressions de compactages inférieure@ à 35 kg/ cm2 pendant l'agglomération a une température de cuisson inféieure A 190 C.Les produits obtenus conservent une certaine micropoo@ité à la vapeur d'eau ,et ne sont pas totalement étanches à l'eau Pour illustrer l'invention on réalise les expériences @uivant@@@ expérience 1, à 40 parties de poudre mélamine-formol on ajoute 60 parti@@ de silice broyée (quartz) à 50-100 micron@.Ce mélange est mis dans un moule pour former un carreau de 15cmx15cm xi cm.On prépre@@@ à froid à 150 kg/cm2,puis on cuit à 180 C sous une pression de 30 kg/cm2 pendant 10 minutes. On démoule.Le carreau ainsi obtenu n'@@t pas homo@@ne et a un aspect légèrement poudr@ux, Expérience n 2@ On réalise le même mélange que précédemment mais on ajoute en plu@ 6 parties d'eau.On prépresse à 150 kg/cm2 à froid,et on cuit dans la presse chauffante, le moule étant muni d'un dispositif de dégazag@ comme une grille métallique pour permettre l'évaporation de l'eau.La pression de cuisson est de 30 kg/ cm2,la température 180 C ,et le temp@ 10 minutes.Le carreau ainsi obtenu est solide,dur,microporeux à la vapour d'eau,m@i@ dès la sortie de presse deviens bombé. Expérience n 3: On mélange à sec 40 parties de poudre mélamine-formol avec 60 parties d'ar- gile kaolinitique à 90% au moins de kaolin,puis on ajoute 8 parties d'eu. On prépresse et on cuit comme dans l'expérience n 2, Le carreau obtenu est pulvérulent .11 n'y a pas d'@gglomération notable de l'arglic kaolinitique avec la poudre de mél@mine -formol@par contre, l@ carreau obtenu est parfaitement plan. Expéri@n@@ n 4: On mélange a sec 40 parties de poudre melamine-formol avec 35 portier de quartz broyé a 50-100 micron@,et 15 parties de k olln.On ejout@ B partie d'eau et prépresse et cuit selon les conditions de l'expérience n 2 Le carreau obtenu est solide,dur,microporeux à la vapeur d'eau,et parfaitemont plan. Il apparait done que l'addition d'une certaine quantité de kaol@n à la @ilice a permis d'éliminer les tensions internes et les déformations. La demanderesse a trouvé que ,dans les conditions de l'invention,il fallait pour conserver au produit céramique ainsi réalisé les caractéristiquen physiques et mécaniques acceptables,que la quantité de kaolin soit telle que le rapport exprimé en parties kaolin/ silice soit inférieur à l,les résultats les meilleurs étant obtenus lorsque ce rapport kaolin/silice était compris entre 0,25 et 0,8 ,de préférence voisin de 0,5-0,6 . La silice ouquartz compatible avec la poudre mélamine-formol est un produit minéral non hydraté,anhydre et non polaire; le kaolin,@ar contre,est un produic minéral dont la formule chimique comporte unnombre important de radicaux hydroxyles -OH.On peut admettre que cette présence de radicaux -OH explique l'incompaibilité apparente de la kaolinite avec Le hautpolymère mélamine-formol,lequel possède également avant polycond@n@@tion des radicaux polaires mèthylol du type -OH2OH,tout vomme l'urée -formol et le phénol-formol. D'autres minéraux non polaires comme-le quartz peuvent être employé@ dans le cadre de l'invention.Ce sont par exemple les argiles ou silico aluminates calcinés à houte température (les chamottes) qui one,du co fait,perdu leurs radicaux hydroxyles -OH,les clinker@ de cimont Portl@nd, les roches naturelles bro-yées (feldspaths,fold@p@thoid@@),109 cendres volantes silico-alumineu@es,de granulométrie comprise entre 10 et 250 microns. Certains matériaux argileux contiennent déjà en plus du kaolin une certaine quantité de ces produits minéraux non polaire@,comme le quarta et Les différents feldspaths;ce@ matériaux argileux ne sont,en général, pas utili@é@ dans les techniques céramiques traditionelles .On peut par contre le employer avantageusement dans le cadre de l'invention en ajoutant, @i neces- faire,le complément en produit minéral non polaire ,de manière à ce que le rapport en parties kaolin/ produit minéral non polaire soit inférieur a 1 et de préférence compris entre,0,25 et 0,8 Selon les caractéristiques physiques et mécaniques des produits ceramiques désirés,la quantité de haut polymère en poudre thermodurcisiable du type urèe-formol,mélamine-formol ,phénol-formol,pourra varier ,la limite infé r@eure tant celle qui permette au produit céramique de con@erver son insen- sibilité à l'eau.Selon les quantitésde kaolinite présentes dans la maté riau argileux ajouté de la quantité éventuelle de produit minéral non polaire,la limite inferieure sera de 10 partie. de poudre a nouler thermo- durcissable pour 80 parties de matériaux argileux et non polsires arcu. On préfère dans le cadre de l'invention utiliser 15 à 25 parties de poudre @ mouler pour 50 à 80 parties du mélange matériau argileux .produit miné ral non polaire. La quantité d'eau ajoutée au mélange sec précédent est fonation d'une part de la quantité en kaolinite présente,car elle influe s@@ la plastici té et donc la formabilité aux faibles pressions de compactage;rile sera assoz élevée lorsque l'opération de prépressage à froid ne sera pas réalisable.En général,la quantité d'eau sera comprise entre 3 et 15 pour, cent en poids du mélange sec constitué du haut polymère en poudre (poudre @ @@ouler) et de la kaolinite,accomopagnée de minéraux non pola@@@s comme le quartz. L@ température de cuisson dans la presse chauffante varie entre 150 C.et 190 C,les meilleurs résultats ayant été obtenus entre 160 C et 180 C. Les pressions lors de la cuisson varient entre 5 et 35 kg/cm2,1eg basses p@@@@ sions nécessitant une quantité d'eau,c'est à dire une plastinité,plus importante.On utilise de préférence une pression comprise entre l@kg/cm2 et 20 kg/cm2 Bien entendu, diverses modification8 peuvent être apportées par l'homme de l'art, sans sortir du cadre de l'invention, au procédé qui vient d'être décrit uniquement à titre illustratif. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication de produit céramique par agglomération à basse tem pérature de matériaux argileux et d'un haut polymère thermodurcissable du type urée-formol, mélamine formol, phénol-formol, caractérisé on ce qu'on mélange à sec 50 à 80 parties de matériaux d'origine srgileuse en poudre et 10 à 50 parties, de préférence 15 B 25 parties de haut polymère thermodur- cissable en poudre, puis on ajoute 3 à 15 parties d'eau, et on comprime et met en forme ledit mélange semi-humide, ainsi obtenu,directement sous une presse chauffante à une température inférieure å 1 900C et à une pression comprise entre 5 kg/cm2 et 35 kg/cm2 de préférence entre 10 kg/cm2 et 20 Kg/ ci2, sans passer par un stade intermédiaire de séchage entre l'opération de mélange et la cuisson 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé on ce que le matériau d'origine argileuse eat un mélange de kaolin et de produits minéraux dont la formule chimique ne renferme pas de radical hydroxyle -OH ,comme par exemple le quartz, les eilico-aluminates calcinés à haute température, les roches natu relies broyées, les clinkers de ciment Portland, les cendres volantes silico- alumineuses, de granulométrie comprise entre 10 et 250 microns, et que le rapport entre parties de kaolin/parties de ces minéraux non polaires est inférieur B 1, de préférence compris entre 0,25 et 0,8. 3. Produit céramique obtenu selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2.