Brevet FR2602708A1 — publié le 19880219

La présente invention concerne un procédé de fabrication de moules destinés plus particulièrement à la réalisation de pièces en matière céramique, ainsi que les moules à structure poreuse obtenus par un tel procédé. La production de pièces en matière céramique à l'aide des moules obtenus selon l'invention peut s'effectuer de façon classique, indifféremment par coulage sous haute pression, pressage de pâte plastique ou encore par calibrage. La production de pièces en matière céramique est généralement réalisée dans des moules à structure poreuse, qui sont destinés à absorber en totalité ou en partie l'eau contenue dans les matières céramiques liquides ou plastiques de départ. Cette absorbtion d'eau par la structure poreuse du moule permet le formage de pièces de céramique fermes bien sèches , ce qui leur confère une bonne stabilité avant la cuisson. Dans l'état de la technique, on utilise principalement, pour la réalisation des moules poreux, soit du plâtre, soit des mélanges à base de plâtre. L'utilisation de moules en plâtre conduit dans la pratique à des résultats très insuffisants, compte tenu principalement de la grande fragilité de ce matériau. I1 a donc été préconisé de charger le plâtre ou les matériaux à base de plâtre, principalement à l'aide de résines synthétiques. Néanmoins, lorsque l'on désire obtenir de bonnes propriétés de surface et une bonne porosité des parois de moule, il est pratiquement impossible de bénéficier simultanément de bonnes résis tances à l'abrasion et à la rupture. C'est ainsi que pour des moules réalisés à l'aide de plâtre chargé de résines synthétiques, la résistance mécanique exprimée en contrainte maximale en flexion bi-axiale n'excède jamais 1 5 MPa. En outre, la durée d'utilisation de ces moules n'excède que rarement 1000 à 2000 démoulages. La présente invention a donc eu pour but la mise au point d'un procédé permettant d'obtenir des moules poreux dotés d'un excellent état de surface, tout en présentant de bonnes résistances mécanique et chimique. Le procédé selon l'invention comprend les opérations caractéristiques suivantes a) préparation d'un liant par mélange d'une résine époxyde et d'un durcisseur approprié b) réalisation d'un premier mélange par malaxage de 10 à 30 % en poids dudit liant avec 70 à 90 % en poids d'une charge pulvérulente minérale ou céramique de préférence choisie parmi les matières siliceuses, alumineuses ou argileuses c) réalisation d'un second mélange par malaxage de 10 à 30 % en poids dudit liant avec 70 à 90 % en poids d'une charge grossière minérale ou céramique de préférence choisie parmi les matières siliceuses, alumineuses ou argileuses d) mise en forme de la couche superficielle du moule par damage dudit premier mélange dans une mère de moule e) mise en place sur la couche superficielle du moule ainsi réalisé puis damage du second mélange pour compléter l'épaisseur de paroi du moule; f) prédurcissement du moule à température ambiante pendant environ 24 heures g) démoulage et durcissement du moule par polymérisation à environ 1200C pendant une durée de 24 à 120 heures. D'autres caractéristiques et avantages des moules obtenus conformément à la présente invention apparaftront à la lecture de la description détaillée faite ci-après. Conformément au procédé de l'invention, on prépare tout d'abord un liant par mélange d'une résine époxyde ou résine éthoxyline et d'un durcisseur approprié. Les résines époxydes utilisables dans le cadre de la présente invention peuvent être de nature diverse. Il peut en particulier s'agir de mélanges d'épichlorhydrine et de bisphénol A. En outre, de telles résines époxydes peuvent être chargées de fines particules alumineuses. Ce type de résines époxydes qui présentent avantageusement une faible tension superficielle et une bonne résistance mécanique ont des viscosités dynamiques de l'ordre de 100 Pa.s.Dans la pratique,l'utilisation d'une résine époxyde commercialisée par la société CIBA-GEIGY sous la marque Araldite CW 216&commat;a permis d'obtenir des moules parfaitement satisfaisants. La préparation du liant implique donc l'utilisation d'un durcisseur approprié qui doit être mélangé intimement à la résine époxyde. Généralement, ce mélange sera constitué d'environ 90 % en poids de résine, et d'environ 10 % en poids de durcisseur. La viscosité dynamique d'un tel liant sera avantageusement comprise entre 25 et 35 Pa.s. Il n'y a lieu de prendre aucune précaution particulière pour ettectuer ce mélange entre deux constituants généralement liquides ou pâteux. Dans la pratique, l'utilisation d'un durcisseur-particulier commercialisé par la société CIBA GEIGY sous la marque HY 216&commat; a conduit à d'excellents résultats lorsqu'il était associé à la résine parti culière précitée. Au cours d'une étape suivante du procédé de l'invention, on réalise premier puis un second mélanges à partir précisément du liant qui vient d'être obtenu. Ces premier et second mélanges sont obtenus par malaxage de 10 à 30 % en poids du liant préalablement obtenu, avec 70 à 90 % en poids d'une charge minérale ou céramique, de préférence choisie parmi les matières siliceuses, alumineuses ou argileuses. Pour la réalisation du premier mélange, on utilisera une charge pulvérulente minérale ou céramiaue, destinée à la formation de la couche superficielle du moule. En revanche, pour la réalisation du second mélange, on fera appel, dans les mêmes proportions pondérales, à une charge grossière minérale ou céramique de même nature. A titre d'exemple de charge siliceuse, on mentionnera des charges de type quartz, à titre d'exemple de charge alumineuse, le corindon, et à titre d'exemple de charge argileuse, la chamotte. Dans la pratique, le premier mélange sera par exemple avantageusement obtenu avec une charge d'alumine ayant une granulométrie moyenne comprise entre 60 et 110 ssm. Les meilleurs résultats ont pu être obtenus en utilisant dans ce premier mélange une charge alumineuseconstituéepar un mélange de 30 % en poids d'alumine 150 Mesh et 70 % en poids d'alumine 220 Mesh. Pour la constitution du second mélange, on utilisera par exemple de façon avantageuse une argile calcinée de granulométrie moyenne comprise entre 0,5 et 2 mm. L'obtention de ces deux mélanges est obtenue par malaxage . Cette opération doit être effectuée soigneusement, de manière à assurer une bonne distribution du liant autour des particules minérales. Dans la pratique, il s'est avéré nécessaire de prolonger cette opération de malaxage pendant une durée de l'ordre de 15 à 30 min. Suivant l'étape d)du procédé de fabrication selon l'invention, on réalise la mise en forme de la couche superficielle du moule, par damage du premier mélange précité dans une mère de moule préalablement enduite à l'aide d'un agent de démoulage adapté à la nature de la résine choisie. Dans la pratique, il s'est avéré inutile de faire appel à des forces de pression élevées pour la mise en forme du moule. On peut donc recourir à un simple damage. Après mise en forme de cette couche superficielle du moule, on effectue la mise en place sur cette peau et le damage du second mélange, de manière à compléter l'épaisseur de paroi du moule. Là encore, l'utilisation de pressionsélevéesne s'est pas avérée nécessaire. Après cette opération de mise en forme du moule, on procède à un prédurcissement de celuici en le maintenant à l'intérieur de la mère de moule à une température ambiante pendant une durée de l'or dre de 24 heures. On procède ensuite au démoulage et au durcissement du moule par une polymérisation à une température de l'ordre de 1200C pendant une durée pouvant aller de 24 heures à 120 heures. A propos de cette dernière opération de durcissement par polymérisation, il convient d'observer que lorsque l'on augmente la durée de durcissement jusqu'à environ 3 à 5 jours, on observe une amélioration de la résistance mécanique du moule ; en revanche, sa porosité ne s'en trouve nullement affectée. Le moule obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé, à partir de 20 % de liant et de 80 % de charge minérale, et en utilisant les résines et durcisseurs particuliers précités, présente une porosité ouverte de 20 à 30 % et une excellente résistance mécanique de 30 à 70 MPa. Dans un tel moule, la couche superficielle résultant du damage du premier mélange est de l'ordre de î à 2 cm. Dans la pratique, ce type de moulesainsi obtenusconformément au procédé de l'invention résiste parfaitement à une pression de barbotine de 4x106Pa. Ils présentent une excellente résistance à l'abrasion et ont permis la réalisation d'environ 10 000 démoulages. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de moules destinés en particulier à la réalisation de pièces en matière céramique, caractérisé en ce que l'on effectue les opérations suivantes a) préparation d'un liant par mélange d'une résine époxyde et d'un durcisseur approprié b) réalisation d'un premier mélange par malaxage de 10 à 30 % en poids dudit liant avec 70 à 90 % en poids d'une charge pulvérulente minérale ou céramique de préférence choisie parmi les matières siliceuses, alumineuses ou argileuses c) réalisation d'un second mélange par malaxage de 10 à 30 % en poids dudit liant avec 70 à 90 % en poids d'une charge grossière minérale ou céramique de préférence choisie parmi les matières siliceuses, alumineuses ou argileuses d) mise en forme de la couche superficielle du moule par damage dudit premier mélange dans une mère de moule e) mise en place sur la couche superficielle du moule et damage du second mélange pour compléter l'épaisseur de paroi du moule f) prédurcissement du moule à température ambiante pendant environ 24 heures g) démoulage et durcissement du moule par polymérisation à environ 1200C pendant une durée de 24 à 120 heures. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant contient environ 90 % en poids de résine époxyde et environ 10 % en poids de durcisseur. 3. Procédé selon l'une des revendicatons 1 et 2, caractérisé en ce que la résine époxyde comprend un mélange d'éphychlorhydrine et de bisphénol A. 4. Procédé selon l'une desrevendications 1 à 3, caractérisé en ce que la résine époxyde contient en outre des charges alumineuses très fines. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liant est constitué par environ 90 % en poids d'Araldite CW 216 et environ 10 % en poids de durcisseur HY 216 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le liant présente une viscosité dyanmique de 25 à 35 Pa.s. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la charge minérale pulvérulente du premier mélange est une charge alumineuse de granulométrie moyenne comprise entre 60 et 100 iim. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la charge alumineuse est constituée par un mélange de 30 % en poids d'alumine 150 Mesh et 70 % en poids d'alumine 220 Mesh. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la charge grossière minérale ou céramique du second mélange est une argile calcinée de granulométrie moyenne comprise entre 0,5 et 2 mm. O. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la durée du malaxage nécessaire à la réalisation des premier et second mélanges est comprise entre 15 et 30 minutes. 11. Moule obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il présente une porosité ouverte de 20 à 30 % et une résistance mécanique de 30 à 70 MPa. 12. Moule selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche superficielle résultant du damage du premier mélange est de l'ordre de 1 à 2 cm.