Brevet FR2590891A1 — publié le 19870605

La présente invention a trait à un procédé pour la cuisson rapide de matériaux céramiques tels que car- reaux et similaires et à un four pour la mise en oeuvre du procédé. On connaît déjà un procède de cuisson rapide de ma- tériaux céramiques et notamment de carreaux, moyennant l'emploi de fours continus à rouleaux, parcourant les- quels le matériau subit le cycle de cuisson. En effet dans ces fours on obtient une distribution bien précise des températures le long de l'axe longitudinal du four, de la bouche d'entrée à la bouche de sortie, qui peut être représenté par une courbe continue. On peut y ren- contrer une première portion ascendante, une portion intermédaire, o l'on atteint la température la plus é- levée, et une portion descendante. Le matériau parcou- rant le four est ainsi graduellement soumis à des tem- pératures qui vont croissant pendant l'étape de chauffa- ge jusqu'à atteindre la zone o la température est la plus élevée, pour être ensuite soumis à des températu- res allant progressivement décroissant. La réalisation de ces cycles de cuisson demande la mise en oeuvre de fours d'une certaine longueur du fait que la longueur est étroitement liée à et dépend de la forme de la courbe de température à obtenir à l'inté- rieur du four. Un autre inconvénient qui se présente dans ces types de fours est celui de ne pas permettre l'exécution de traitements différenciés, lesquels par exemple ont besoin de particulières atmosphères contrôlées, sur le matériau en cours de cuisson. La présente invention, telle qu'elle est caractéri- sée par les revendications, a pour but de pallier les - 2 - inconvénients et les désavantages précédemment mention- nés. D'autres caractéristiques de l'invention ressorti- ront plus clairement de la description détaillée qui suit de quelques formes d'exécution préférées mais non exclusives de la même invention, illustrée à simple ti- tre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe schématique longitudinale exécutée selon un plan vertical, du four de la présente invention; - les figures 2 et 3 montrent des graphiques température- temps de deux différents types de cycles thermiques pour la cuisson de matériaux céramiques selon l'invention. En se référant auxdites figures, on a globalement in diqué en 1 un four, lequel est caractérisé en ce qu'il comporte une série de milieux ou zones de traitement bien distinctes, séparées les unes des autres, dans chacune desquelles on maintient une température prédéterminée. Dans la forme d'exécution schématiquement représentée, on a indiqué quatre zones, portant respectivement les nu- méros de référence 2, 3, 4 et 5, disposées en succes- sion l'une après l'autre. Chaque zone est séparée des autres et est pourvue de moyens de chauffage et de réglage qui permettent de maintenir à son intérieur une valeur prédéterminée de température. Toutes les zones sont reliées par un systè- me de transport en mesure de transférer très rapidement le matériau présent dans l'une quelconque desdites zones à la zone qui vient après ou à celle qui précède. Ce système de transport comporte ici un transporteur à rou leaux 6 du type normalement utilisé dans les fours rapides - 3 - à rouleaux pour la cuisson de matériaux céramiques et notamment de carreaux céramiques. Par conséquent le transporteur 6 comporte une plura- lité de rouleaux d'entraînement 7 à axes parallèles, disposés de manière que les carreaux céramiques 8 se trouvent à l'appui sur ceux-ci. Chaque zone est mise en communication avec les zones adjacentes au moyen d'ou- vertures de largeur suffisante à permettre le passage des carreaux 8 pendant le transfert rapide de ces der- niers d'une zone à l'autre. Quand le transfert n'a pas lieu les ouvertures 9 sont bouchées, par exemple par des moyens du type à vanne 10. Dans l'ensemble les carreaux céramiques se dépla- cent le long du transporteur à rouleaux 6 dans la direc- tion et suivant le sens indiqués par la flèche 11. Le mouvement peut être continu donnant lieu à un avancement à vitesse constante. Plus fréquemment l'avancementest par intermittence et ne se produit très rapidement qu'au moment du transfert des carreaux céramiques de la zone dans laquelle ils sont contenus au début à une zone immé diatement adjacente à celle-ci. Pendant l'étape de permanence à l'intérieur de cha- que zone individuelle les carreaux sont soumis à un mou- vement alternatif dans la direction du transport qui leur permet en tout cas de rester à l'intérieur de la zo- ne. Cela permet de retenir les carreaux dans chaque zone pendant le temps nécessaire à l'uniformisation de la tem- pérature,indépendamment de la longueur utile du parcours à l'intérieur de la même zone. En outre, le mouvement alternatif a pour but de maintenir en tout cas en rota- tion les rouleaux 7 même pendant l'arrêt des carreaux à l'intérieur des différentes zones, ce qui évite le dan- - 4 - ger d'une inflexion permanente des mêmes rouleaux. Dans quelques-unes de ces zones 2, 3, 4 ou 5 on peut maintenir une pression supérieure à celle de l'ambian ce extérieure et effectuer une circulation forcée de l'at mosphère présente dans le but de mieux uniformiser la tem- pérature à l'intérieur de la même zone et d'améliorer de manière remarquable les conditions d'échange thermique. Dans les différentes zones on maintient des tempéra- tures diverses de sorte que les matériaux céramiques à cuire, dans ce cas les carreaux 8, lors de leur passage d'une zone à celle adjacente, sont soumis à une saute de température soudaine et élevée, immédiatement suivie d'une courte étape de permanence. L'étendue des sautes indivi- duelles de température, ainsi que leur nombre et donc le nombre des zones disposées en succession dans le four 1 sont déterminés par les caractéristiques du produit céra- mique à cuire, ici des carreaux céramiques 8. A chaque stade la saute de température T sera dé- terminée sur la base de la variation maximale de tempéra- ture à laquelle le produit peut être soumis sans que des inconvénients puissent se vérifier, notamment sans que des ruptures puissent se déterminer à cause des efforts engendrés dans le carreau par les gradients thermiques qui sont produits dans celui-ci par suite de la saute de température à laquelle il est soumis. Egalement la durée de la permanence à l'intérieur d'une zone individuelle après chaque saute de tempéra- ture A T est déterminée, du moins en tant que valeur minimum, par les caractéristiques du produit, de ma- nière à permettre, au fur et à mesure que les tempé- ratures augmentent, une réduction de l'état de tension intérieur suffisant à assurer l'intégrité du produit. - 5 - En tout cas le cycle thermique auquel le produit est assujetti, c'est-à-dire le cours des températures T pen- dant le temps t à l'intérieur du four dans lequel le produit est cuit, est représenté par un diagramme ayant la caractéristique conformation à gradins, tel que clai- rement visible sur les figures 2 et 3 qui montrent deux exemples de cycles thermiques. - Dans ces diagrammes à gradins les températures, in- diquées en T1, T2, T3 et T4, se réfèrent aux températu- res maintenues dans les zones dans lesquelles sont ensui- te introduits les carreaux, évidemment non aux tempéra- tures détectables dans des points quelconques des mêmes carreaux. Sur la figure 2 on a ainsi représenté un exemple d'un cycle thermique pour la cuisson de carreaux céramiques dans lequel on a clairement mis en évidence les sautes de température existant entre les zones, disposées en succes- sion l'une après l'autre, dans lesquelles les carreaux sont successivement et rapidement introduits. Notamment, dans le cycle pris en considération, le produit est soumis, à partir de la température ambiante, à trois sautes thermiques successives à T1, aT2 et T3, chacune desquel- les est suivie d'un temps de permanence suffisant à con- tenir l'état de tension qui se crée à l'intérieur du pro- duit, dans des limites telles que l'intégrité du produit peut être assurée. Le passage de la température maximale à la température ambiante est obtenu de manière drastique, à travers deux sautes thermiques IT4 et A T5. Le même type de produit peut être assujetti à un au- tre cycle thermique dont les caractéristiques sont facile- ment détectables sur le graphique température-temps repré- senté sur la figure 3. Ce cycle se différencie de celui re 2590&91 - 6 - présenté sur la figure 2 essentiellement en ce qu'il pré- voit que pendant le chauffage (ou le refroidissement) chaque étape de permanence à une température donnée qui fait suite à chaque saute est relativement courte et est suivie à son tour d'au moins un refroidissement soudain (ou chauffage soudain) auquel fait suite la relative cour- te permanence à une température plus basbe (ou plus éle- vée) avant la saute de température suivante. Un cycle du type décrit ci-dessus peut être obtenu au moyen du four 1, prévoyant que les carreaux 8, après avoir été introduits, par exemple, dans la zone 3 et après une courte permanence dans cette zone, soient rapi- dement ramenés à la zone 2 et ensuite, successivement, après avoir traversé la zone 3, soient introduits dans la zone 4. Selon le cycle représenté sur la figure 3 les car- reaux sont soumis à des sautes différentes de températu- re et, dans certains cas, comme par exemple dans le cas de la saute AT1, à des sautes plus élevées que celles prévues dans le cycle de la figure 2 et donc suffisantes à provoquer sans possibilité de doute des ruptures ou des fléchissements si ces sautes de température étaient suivies de temps de permanence analogues à ceux prévus dans le cycle de la figure 2. Il s'ensuite qu'après chaque saute AT, on doit pré- voir un temps limite de permanence maximum à une tempé- rature donnée nettement plus court que celui correspon- dant prévu dans le cycle de la figure 2. Cette courte permanence à température est suivie d'un retour rapide à la température de la zone précéden- te, dans le but de permettre la réalisation d'une unifor misation satisfaisante de l'état de tension induit -7- dans les carreaux. Les cycles illustrés ne sont que des exemples. En effet, en raison des caractéristiques du produit, le nom- bre des sautes thermiques peut varier de manière considé- rable jusqu'à se réduire à une seule saute, du moins pen- dant l'étape de chauffage. L'invention permet la réalisation d'un cycle de cuis son très rapide qui peut être obtenu au moyen d'un four dont l'extension longitudinale est très réduite. En outre, grâce aux caractéristiques propres au four, on peut exécu- ter des traitements différenciés sur les carreaux et en général sur les matériaux à cuire pendant le cycle de cuis son. Ces traitements sont rendus possibles du fait que le produit est introduit progressivement et en succession dans des zones à atmosphère contrô81ée, chacune desquelles est séparée des autres. -8- R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé pour la cuisson rapide de matériaux cérami- ques tels que carreaux et similaires, caractérisé en ce qu'il prévoit de soumettre le matériau à cuire à un nom- bre limité de sautes de température soudaines, chacune desquelles suivie d'une étape de permanence, disposées en succession rapide les unes après les autres; l'étendue d'une saute de température individuelle ainsi que la du- rée de la subséquente étape de permanence étant en rela- tion avec et limitées par la résistance du matériau, carreau (8) ou similaire, aux contraintes induites dans celui-ci par l'exposition à ladite saute de température. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant le chauffage (ou le refroidissement) cha- que étape de permanence à une température donnée est sui- vie d'un chauffage (ou refroidissement) soudain jusqu'à la suivante température de permanence. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant le chauffage (ou le refroidissement) chaque étape de permanence à une température donnée est relati- vement courte et est à son tour suivie d'au moins un refroidissement (ou chauffage) soudain auquel fait suite une courte permanence à une température inférieure (ou supérieure) avant la saute de température suivante. 4. Four pour la mise en oeuvre du procédé selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une sé- rie de milieux ou de zones de traitement (2, 3, 4 et 5) dans chacune desquelles on maintient une température prédéterminée; lesdites zones (2, 3, 4 et 5) étant dis- posées en succession l'une après l'autre; étant prévu un système de transport destiné à transférer rapidement le matériau en cours de cuisson d'une zone à l'autre. 259089-1 -9- 5. Four selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit système de transport comporte un transporteur à rouleaux (6) qui se compose d'une pluralité de rou- leaux d'entraînement (7) à axes parallèles disposés de sorte que les matériaux céramiques à cuire, carreaux (8) ou similaires, sont à l'appui sur ceux-ci; ledit trans- porteur (6) traversant toutes les zones (2, 3, 4 et 5). 6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans quelquesunes au moins des zones (2, 3, 4 et 5) on maintient une pression supérieure à celle de l'am- biance extérieure et on effectue une circulation forcée de l'atmosphère. 7. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mouvement d'avancement-des produits céramiques sur ledit transporteur à rouleaux (6) à travers lesdi- tes zones (2, 3, 4 et 5) est continu. 8. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mouvement d'avancement des matériaux céramiques, carreaux (8) ou similaires, sur ledit transporteur à rouleaux (6) est par intermittence, étant caractérisé, de manière périodique, par un avancement rapide pour transférer le matériau d'une zone à l'autre, suivi d'une étape de permanence, pendant laquelle le matériau est o- bligé de rester à l'intérieur de chaque zone individuel- le;étant prévu que, pendant l'étape de permanence, le matériau à l'intérieur de chaque zone individuelle soit soumis à un mouvement alternatif selon la direction d'a- vancement.