Brevet FR2635375A1 — publié le 19900216

L'invention concerne un support d'enfournement des- tiné à être utilisé pour la cuisson de plaques céramiques ou analogues ainsi qu'un procédé de fabrication de ce type de support. Plus précisément, l'invention concerne un sup- port d'enfournement ayant une structure à deux ou trois couches comportant au moins une couche de surface qui cons- titue les surfaces supérieure et/ou inférieure, et elle concerne aussi un procédé de fabrication de ce type de support. Habituellement, les objets qui doivent être cuits, par exemple des plaques céramiques, sont cuits dans un four alors qu'ils sont placés sur des supports d'enfournement assemblés par des entretoises afin qu'ils forment plusieurs étages. Dans ce procédé de cuisson, le support d'enfourne- ment. a deux fonctions essentielles, l'une qui est d'empê- cher la contamination ou la détérioration de l'objet, et l'autre qui est d'empêcher la déformation ou la fissuration du support pendant des cuissons répétées. On connait un type de support d'enfournement ayant ces fonctions et comportant une structure à deux ou trois couches divisée en une partie formant une couche de surface et une partie principale, les deux parties ayant séparément pour rôle de remplir la première et la seconde fonction précitées. La fabrication de ce type connu de support d'en- fournement à deux ou trois couches nécessite cependant un procédé particulier ou procédé de mise en forme au cours duquel le chargement du mélange cru est réalisé deux fois dans le cas d'une structure à deux couches, c'est-à-dire que deux types de mélanges crus, destinés à former la par- tie de surface et la partie principale, sont chargés alter- nativement, ou le chargement du mélange cru est réalisé en trois fois dans le cas d'une structure à trois couches. Le procédé de fabrication est donc compliqué et son rendement est faible. En outre, l'épaisseur de chaque couche du sup- port à deux ou trois couches réalisé dans ce procédé de mise en forme peut présenter un défaut d'uniformité car les mélanges crus destinés à former la partie de surface et la partie principale sont traités simultanément pendant le procédé de mise en forme. Le mélange cru de la partie prin- cipale risque donc d'être exposé à la surface. Pour cette raison, l'épaisseur de chacune des parties formant les couches ne peut pas être réduite au-dessous d'une valeur particulière (2 mm). Comme l'épaisseur totale du support d'enfournement est déterminée alors que l'épaisseur de la partie superficielle ne peut pas être réduite, l'utilisa- tion d'une épaisseur suffisante pour la partie principale est difficile, si bien que l'obtention de propriétés phy- siques telles que la résistance à l'écaillage, la résis- tance à l'affaissement et la résistance thermique, est difficile. Un autre problème qui se pose est le fait que la surface résultante n'a pas un état lisse satisfaisant. Compte tenu de ces problèmes, l'invention concerne la fabrication d'un support d'enfournement ayant une struc- ture à deux ou trois couches et dont les propriétés de résistance à l'écaillage, de résistance thermique et de résistance à l'affaissement sous charge sont excellentes, ayant une partie de couche superficielle d'épaisseur réduite, ayant une rugosité réduite à sa surface et ne réagissant pas avec l'objet supporté en cours de cuisson. Selon l'invention, un support d'enfournement ayant une structure à deux ou trois couches comporte une ou deux parties de couche superficielle et une partie principale, la partie de couche superficielle étant formée par une plaque mince séchée formée préalablement, disposée sur l'une au moins des surfaces supérieure et inférieure d'un mélange cru destiné à former la partie principale, la par- tie de couche de surface et la partie principale étant solidarisées par compression. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un support d'enfournement destiné à la cuisson de céra- miques, comprenant les étapes suivantes: le chargement d'un mélange cru, destiné à former la partie principale du support, sur une surface d'une mince plaque séchée formée préalablement et destinée à constituer une partie superfi- cielle du support, la disposition d'une autre mince plaque séchée sur le mélange cru de la partie principale, le cas échéant, et la solidarisation des plaques minces et du mélange cru, par compression. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: les figures la à lc sont des perspectives de sup- ports d'enfournement à deux couches selon l'invention; la figure 2 est une perspective d'un support d'en- fournement à trois couches selon l'invention; et la figure 3 est un schéma illustrant une opération de mise en forme par compression d'un support d'enfourne- ment à deux couches selon l'invention. Chacun des supports d'enfournement représentés sur les figures la à lc et 2 a une partie formant une couche de surface, formée préalablement par une plaque mince réalisée par exemple par extrusion, et une partie principale 2 qui est formée d'un mélange cru en coopération avec la partie superficielle 1, par chargement au moment de la mise en position de la partie formant la couche superficielle 1. La partie de surface i est formée préalablement- à partir du mélange cru préparé à base d'alumine, de mullite, de zircone ou de magnésie ou d'une combinaison d'au moins deux de ces matériaux, par extrusion, avec une épaisseur comprise entre 0,5 et 3 mm. La partie principale 2 est réalisée à partir d'un mélange cru, par exemple un réfractaire d'alumine-mullite ou un réfractaire à base de carbure de silicium. Apres la mise en forme, l'épaisseur de la partie principale 2 est comprise entre 5 et 20 mm ou de préférence entre 7 et mm. On décrit maintenant des exemples de mise en oeuvre de procédé selon l'invention. Exemple 1 1) Fabrication d'une plaque mince pour la couche de surface Une préparation réfractaire contenant de l'alumine, de la mullite, de la zircone ou de la magnésie ou une com- binaison d'au moins deux de ces matériaux ou plus précisé- ment une préparation choisie parmi des réfractaires à teneur élevée en alumine ("Alo Super 995", produit de Tokyo Kokyu Rozai Co., Ltd.), des réfractaires du type alumine- mullite ("Alo Super KE" de la même société), des réfrac- taires de base de mullite fondue au four électrique ("Mullo Super 301" de la même société), des réfractaires à base de zircone ("Zirco Super" de la même société) et des réfrac- taires à base de magnésie ("Mag Super" de la même société) est utilisée pour la formation d'une partie de couche superficielle et est mélangée à un plastifiant et à de l'eau, en proportion prédéterminée. Le mélange cru ainsi préparé est malaxé trois fois dans un malaxeur à pale dis- continue. Le mélange cru malaxé est traité dans une extru- deuse afin qu'il forme une mince plaque de 150 à 300 mm de largeur et de 0,5 à 2,0 mm d'épaisseur, qui est séchée par passage dans un séchoir tunnel. La mince plaque séchée est découpée à des dimensions prédéterminées (par exemple 260 x 130 mm ou 255 x 255 mm). 2) Préparation du mélange cru de la partie principale Une préparation choisie parmi des réfractaires du type alumine-mullite ("Alo Super KE", produit de Tokyo Kokyu Rozai Co. Ltd.), et des réfractaires à base de car- bure de silicium (réfractaires de carbure de silicium liés par un silicate) ("Neo Super" de la même société) est mise sous forme d'un mélange cru destiné à constituer une partie principale et est mélangée à un plastifiant et de l'eau en proportion prédéterminée. Le mélange cru ainsi préparé est soigneusement pulvérisé avec utilisation d'un tamis (ayant une dimension de mailles de 2 mmn). 3) Mise en forme par compression Une presse hydraulique, telle que représentée sur la figure 3, est utilisée. La mince plaque destinée à former la partie superficielle réalisée dans l'étape (1) est pla- cée sur un poinçon inférieur 3 d'un moule de mise en forme. Le mélange cru de la partie principale, préparé dans l'étape (2) est alors chargé dans le moule dans lequel la plaque mince a été placée. Ces matériaux sont comprimés à la presse hydraulique avec un poinçon supérieur 4, à une pression comprise entre 1,0.108 et 1,5.108 Pa, afin qu'une ébauche de support d'enfournement à deux couches, ayant une dimension par exemple de 260 x 130 x 10 mm, soit formée. La référence 5 de la figure 3 désigne une enveloppe de moule. 4) Séchage L'ébauche est séchée dans les conditions suivantes: 60 C pendant 6 h OC pendant 12 h ) Cuisson L'ébauche est cuite dans les conditions suivantes: température maximale 1300 à 1800 OC temps de maintien 5 à 15 h temps total de cuisson 40 à 70 h Un support d'enfournement à deux couches tel que représenté sur les figure la à lc est ainsi obtenu. Le réfractaire de la plaque formant la couche super- ficielle et le réfractaire de la partie principale peuvent être choisis en toute liberté, parmi l'une des compositions possibles des matériaux précités, d'après le matériau et la configuration de l'objet à cuire et d'autres conditions voulues. Lorsqu'un réfractaire d'alumine-mullite est uti- lisé pour la formation à la fois du réfractaire de la plaque superficielle et du réfractaire de la partie princi- pale, il est préférable d'utiliser une plus faible dimen- sion de grains dans le réfractaire de la couche superfi- cielle que dans le réfractaire de la partie principale. Des supports d'enfournement à deux couches selon le procédé précédent ont été fabriqués pendant sept heures de travail par Jour. En conséquence, le nombre de supports d'enfournement formés par une seule presse a été de cinq cents par Jour, alors que le nombre de supports formés par le procédé classique dans lequel le chargement de la compo- sition crue a été réalisé deux fois, était de 100 par jour. L'augmentation de rendement de travail a été remarquable. Exemple 2 Les mélanges crus destinés à former une plaque de surface et une partie principale sont obtenus de la même manière que dans l'exemple 1. Une première plaque de sur- face ainsi obtenue est placée sur le poinçon inférieur 3 de la presse hydraulique représentée sur la figure 3, le maté- riau de la partie principale est chargé sur la surface de le plaque et une autre plaque destinée à former une couche de surface est placée sur le matériau introduit destiné à former la partie principale. Ces matériaux sont comprimés par la presse hydraulique avec un poinçon 4 à une pression comprise entre 1,0.108 et 1,5.108 Pa afin qu'une ébauche de support d'enfournement à trois couches de 260 x 130 x 10 mm par exemple soit formée. Cette ébauche-est séchée et cuite de la même manière que dans l'exemple 1 et forme un support d'enfournement à trois couches tel que représenté sur la figure 2. Des supports d'enfournement à trois couches ont été fabriqués par le procédé précédent, pendant sept heures de travail au cours d'une journée. En conséquence, le nombre de supports formés à l'aide d'une seule presse était de quatre cents par jour alors que le nombre de supports for- més par le procédé classique dans lequel le chargement du mélange cru a été réalisé trois fois était de cinquante par jour. L'augmentation du rendement de travail a été remar- quable. Selon l'invention, comme l'indiquent les exemples qui précèdent, une mince plaque séchée, formée préalable- ment, est utilisée pour former la partie de couche superfi- cielle 1 d'un support d'enfournement ayant une structure à deux couches ou à trois couches. Cet organe superficiel 1 est placé sur l'une au moins des surfaces supérieure et inférieure du mélange brut formant la partie principale, et le matériau de la partie principale et l'organe 1 formant la couche de surface sont comprimés à la presse. Ainsi, le chargement d'un mélange cru n'est réalisé qu'une seule fois et le rendement de travail est accru remarquablement. En outre, il est possible de régler l'épaisseur de la partie superficielle du support d'enfournement résultant à une valeur inférieure ou égale à 1 mm. La formation d'une telle mince couche ne peut pas être réalisée par le procédé clas- sique. En conséquence, les propriétés de la couche intermé- diaire, notamment la résistance thermique, la résistance à l'affaissement sous charge, la résistance à l'écaillage et la résistance au fluage, sont pleinement utilisées. Comme la couche superficielle est formée préalablement, le défaut d'uniformité d'épaisseur de la couche superficielle, observé lors de l'utilisation du procédé classique, est éliminé, si bien que les propriétés voulues du support d'enfournement, c'est-à-dire une surface très lisse et l'absence de réaction avec l'objet à cuire, sont amélio- rées. En outre, le support d'enfournement selon l'invention peut être fabriqué par un procédé simple, avec un rendement élevé. REVENDICATION 1. Support d'enfournement destiné à la cuisson de céramiques, du type qui a une structure à deux couches comprenant une partie (1) formant une couche de surface et une partie principale (2), caractérisé en ce que la partie (1) formant une couche de surface et la partie principale (2) sont formées par disposition d'une mince plaque séchée, réalisée préalablement afin qu'elle forme la partie (1) de couche de surface, sur un mélange cru ou sous un mélange cru destiné à former la partie principale, et par solidari- sation de la plaque mince et du mélange cru, par com- pression. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (1) formant une couche de surface est sous forme d'une plaque ayant une épaisseur d'environ 0,5 à 3 mm, formée préalablement par extrusion ou un procédé analogue à partir d'un mélange réfractaire cru constitué essentiellement d'au moins un matériau choisi parmi l'alu- mine, la mullite, la zircone et la magnésie. 3. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange cru destiné à former la partie principale (2) est formé de réfractaire d'alumine-mullite ou de car- bure de silicium, et l'épaisseur de la partie principale, après sa mise en forme, est comprise entre 3 et 20 mm. 4. Support d'enfournement destiné à la cuisson de céramiques, comprenant une structure à trois couches ayant deux parties (1) formant des couches superficielles et une partie principale (2), caractérisé en ce que les parties formant des couches superficielles et la partie principale sont réalisées par disposition de deux minces plaques séchées, formées préalablement afin -qu'elles constituent les parties de couche de surface, sur les grandes faces supérieure et inférieure d'un mélange cru destiné à former la partie principale, et la solidarisation des plaques minces et du mélange cru, par compression. 5. Support selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des parties (1).de couche de surface est sous forme d'une plaque d'épaisseur comprise entre environ 0,5 et 3 mm, formée préalablement par extrusion ou une opération analogue à partir d'une préparation d'un mélange réfractaire cru essentiellement à base d'au moins un maté- riau choisi parmi l'alumine, la mullite, la zircone et la magnésie. 6. Support selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mélange cru destiné à former la partie principale (2) est formé de réfractaire d'alumine-mullite ou de car- bure de silicium, et l'épaisseur de la partie principale, après sa mise en forme, est comprise entre 3 et 20 mm. 7. Procédé de fabrication d'un support d'enfourne- ment destiné à la cuisson de céramiques, caractérisé en ce qu'il comprend la formation préalable d'une mince plaque séchée (1) destinée à constituer une partie de couche de surface du support, la disposition de la mince plaque ainsi formée au-dessus ou au-dessous d'un mélange cru destiné à former la partie principale (2) du support d'enfournement placé dans un moule, et la solidarisation de la plaque mince et du mélange cru par compression. 8. Procédé de fabrication d'un support d'enfourne- ment destiné à la cuisson de céramiques, caractérisé en -ce qu'il comprend la formation préalable de deux plaques minces séchées (1) destinées à former les couches de sur- face du support, le chargement d'un mélange cru destiné à former une partie principale (2) du support sur la surface de l'une des plaques minces séchées, la disposition de l'autre plaque mince séchée sur le mélange cru destiné à former la partie principale, et la mise sous forme 'soli- daire des plaques minces et du mélange cru par compression.