Brevet FR2626809A1 — publié le 19890811

: ia présente invention coicerne un procédé de. fabrication de moules destiné particulièrement à la réa- lisation de pièces-en matiîrescéramiques,ainsi que les moules obtenus par la mise en oeuvre d'un tel procdé. La production de pièces en matière céramique est généralement réalisée dans des moules -structure: poreuse qui sont destinés à absorber en totalité-ou en: partie 1'eau contenue dans les matières céramiques liqcides ou plastiques. cette absorption d'eau dans la structure poreuse - du moule permet de former -des piîces de céramique fermes, bien sèches, ce qui leur confure une bonne stabilité avant - la cuisson. Dans l'état de la technmique, on utilise princi- palement, pour la réalisation de ces moules, du plâtre ou. des mélanges à base de plâtre. L'utilisation de moules en- plâtre conduit à des résultats très insuffisants, compte tenu de la grande fragilité de ce matériau;. La surface active du moule réalisé se désagrège très facilement. On a également tenté de charger le plâtre,, prin- cipalement à l'aide de résines synth4tiques. Les moules réalisés ne bénéficient pas de valeur suffisament élevéee de résistance à l'abrasion et à la rupture. En outre-, la durée d'utilisation de ces moules n'exccde que rarement 1000 ài 2000 démoulages On a également proposé un procédé de fabtica- tion de moules dans lequel on réalise un premier mélange par malaxage d'un liant avec une charge pulvé6ulente min- rale et un second mélange par malaxage d'un liant avec une 3 charge grossière minérale. Le premier mélange- est alors mis en forme sur la mère de moule, par damage. On met en place sur la couche superficielle du moule ainsi réalisée le second - mélange afin de compléter l'épaisseur de paroi du moule. Le moule est ensuite séché et polymérisé.. -2 - L'utilisation de deux granulométries diffé- rentes rend le procédé difficile à mettre en oeuvre. De plus, le liant et la charge grossière ont tendance à former des agglomérats, ce qui rend fastidieux la mise en place et le damage du mélange jusqu'à la hauteur désirée.Enfin, la différence de granulométrie entre les deux charges se tra- duit par des pertes de charge relativement importantes lors de l'insufflation d'air dans le moule afin d'effectuer le démoulage de la pièce réalisée. La présente invention a pour but de fournir un prooédé de fabrication de moules simple dans sa mise en oeuvre, rapide et peu coeteuxlqui permet d'obtenir des moules poreux présentant un excellent état de surface ainsi que de bonnes résistances mécaniques et chimiques. Le procédé de la présente invention comprend les opérations suivantes: a) réalisation d'un prémélange contenant une charge minérale ou céramique choisie parmi les matières siliceuses, alu- mineuses ou argileuses et une résine époxyde, -20 au moins 40 % en poids de ladite charge présentant une granulométrie comprise entre 60 et 80 am, la quantité en poids de résine par rapport à ladite charge étant comprise entre 5 et 20 %, b) réalisation d'un mélange par malaxage dudit prémélange avec un durcisseur approprié, o) mise en forme de la couche superficielle du moule par tamisage puis damage d'une première partie dudit mélange dans une mère de poule, d) traitement de la surface lisse formée lors de l'étape c)- afin de la rendre rugueuse, e) mise en place sur la couche superficielle du moule et damage de la seconde partie dudit mélange pour compléter l'épaisseur de paroi du moule, -3- f) prédurcissement du moule i température abiante pendant environ 24heures, g) démoulage et durcissement du% moule par polymérisation suivant un cycle approprié de montée. en température. S Selon une autre caractéristique, une charge préférée pour la maise en oeuvre du procédé est le corindoxn. Cette charge de corindon consiste avantageusement en un mélange de corindon de 150 Mesh et de corindon 220 Mesh dans un rapport en poids voisin de 317. D'autres caractéristiques et avatages de la présente invention apparaltront à la lecture de la descri>- tion détaillée faite ci-après. Conformément au procédé de l'invention, on réalise un prémélange contenant une charge et u-e résine. Ladite charge, ide nature minérale ou acraïiquee- est choisie parmi- les matières siliceuses, alumineuses ou argileuses. Il s'agit par exemple, de corindQn, d' ardoise, de sable ou de billes de verre. Le corindon constitue une. charge préférée. Selon l'invention, au moins 40 % en poids de cette charge présente une granulométrie comprise entre et 80 &m. De préférence cette charge ne comprendra prati- quement pas de particules inférieures 40 4m. De cette façon, on est assuré d'avoir une parfaite homogénéité de la charge et une parfaite cohésion du moule. Une charge de corindon consistant en un mélange de corindon 150 Mesh et 220 Mesh dans un rapport en poids - voisin de 3/7, conduit à de bon résultats, en particulier ave le profil granulométrique suivant (pourcentages en: - poids). o0- 4 pm. - 0,3 % - 63 u - 18 - 63- 8O m 40 - 80 % O- 1j0 Pox 1- 2o 100 - 12o o - 8,% -4- La résine utilisée est une résine époxyde. Les résines époxydes utilisables selon l'invention peuvent être de nature diverse. Dans la pratique, l'utilisation de la résine époxyde commercialisée par la Société CIBA-GEIGY sous la marque LW 561 donne de bons résultats et permet d'obtenir des moules tout à fait satisfaisants. Pour que le prémélange résine/charge soit homo- gène et pour qu'il puisse conduire à un moule perméable et résistant, il faut que le taux de résine soit suffisant pour couvrir uniformément chaque grain selon une épaisseur K. Par ailleurs, K doit être suffisamment faible eiu égard au dia- mètre moyen E des grains de la charge afin de ne coller les grains ensembles que par points (perméabilité) avec le maxi- mum de points de liaison (résistance). Ainsi,pour obtenir un rapport 3 donnant une porosité convenable, le K taux de résine pure peut être déterminé selon la formule suivante: 100. % L = m, 1 i PC: P l (O+ X)3] avec pc: masse volumique vraie de la charge(en g/cm3) pl: masse volumique de la résine (en g/cm)) Selon l'invention, la quantité en poids de résine' par rapport à la charge sera comprise entre 1 et 20 %. En pratique, un taux de résine voisin de 7,5 %-est par- ticulièrement préféré. - 3ÀLe prémélange peut être réalisé selon 1invesn- tion en introduisant la charge dans un malaxeur puis en incorporant la résine en la versant sur ladite charge. Le malaxage est effectué jusqut' ce que le prêm6lange soit s homogéne. Un durcisseur approurié est ensuite ajout et mélangé intimement avec le prémélange. 'Dans la praticge, - l'utililsation d'un durcisseur commercialisé par la Société CIBA-GEIGY sous la marque HY 216 conduit à de bons résu- tats lorsqu'il est associé à la ré-sine part cOulire praécite. Selon l'étape c) du procédé conformse l'inven- tion, on met en forme la couche superficielle du moule, par damage d'une premiere partie du mélange obtenu par l'inco- poration du durcisseur. Cette étape est essentielle dans la réalisation du moule et nécessite deêtre effectu avec heau- coup de soin afin d'obtenir un excellent état de surface. L'épaisseur de la couche superficielle sera, par exemple, voisine de 20 mi. Selon l 'étape suivante du procédé de 'invention, 2'0 l'état de la surface libre précédemment formée lors du diamagè de la première partie du mélange est modifié, de façon-à la rendre rugueuse et désordonnée. On peut, par exemple, pr- céder à un rainurage de la surfae: -e On effectue alors la mise en place sur la couche -superficielle du moule, précédemment déposée, et le damage de la seconde partie dudit mélange, de façon à oompléer: l'épaisseur de paroi du moule. Après cette opération, on procède au'prdurcis- sement du moule en le maintenant & la température ambiante pendant environ 24 heures.: On réalise ensuite le démoulage puis le durcisse- ment du moule par polymérisation suivant un cycle approprié de montée en température. Précddemment à cette opération de démoulage, on peut réaliser des cheminées d'évacuation d'eau et d'insuffla- tion d'air par introduction dans-le moule de tiges -jusqu' à environ 20 mm de la surface de séparation du moule et de la mère du moule. Ces cheminées ou conduits seront utiles lors de la fabrication de pièces céramiques, pour faciliter l'évacuation vers l'extérieur du moule de l'eau contenue dans la barbotine. Elles sont également utiles pour amener jusqu'-la pièce réalisée, l'air comprimé nécessaire à son démoulage. De préférence, ces cheminées sont également réparties sur la surface du moule. Postérieurement au durcissement du moule par polymérisation, on répandra, si on le désire, un mélange de résine et de durcisseur sur la surface extérieure et sur la surface non active du moule afin de les rendre imperméables. On aura bien entendu, pris soin de réaliser cette opération alors que les tiges, de dimensions suffisamment grandes, nécessaires à la réalisation des cheminées sont encore dans le moule. Les moules obtenus par la mise en oeuvre du procédé de la présente invention présentent une porosité ouverte comprise entre 20 et 30 % et d'excellentes caracté- ristiques mécaniques L'exemple suivant illustre, à titre indicatif mais non limitatif la mise en oeuvre du procédé de la pré- sente invention. EXEMPLE On réalise un moule à l'aide d'une charge de' corindon présentant la répartition granulomètrique suivante: O - 40 Fm 0,29 % 40 - 63 gm 16,70% 63 - 80,m 55,35 % - 1i0 gm 19,61% - 120 Pm 8,05 % -7- On procde- au mélange de ladite-charge avec 7,5 % en poids de résine LW. 61 dans un malaxeur à bras en foarme de Z- Le malaxage s'effectue pendant une heure environ, à la température ambiante. - On incorpore lentement le durcisseur HY 216: (28 % en poids par rapport à la résine) sur le malange afin de réaliser une bonne distribution. L'enl!vement du produit s'teffectue, malaxeur en fonctionnementt L' excdent adhérant aux parois et aux bras au malaxeur est é On ré.pand alors une partie du mélange sur la mère de moule. cn procéde à un damage manuel de cette charge jusqu' l'obtention d'une paisseur.voisine de 20 m. :O modifie l'état de la surface libre ainsi formée de fa;on à former des rainures. On répartit alors la seconde:partie du mélange dans le moule, en petites quantits. -Entre chaque ajout, on procède à un damage. Cette opération est réitéiée jusqu' à 1'obtention de la hauteur désirée. La surface arrière du moule est ensuite mise à niveau. Après avoir effectué un relevé topographique du- profil de la pièce à muler, on introduit des tiges jusqu 'à environ 20 mm de la surface de travail du moule (entreaxe des cheminées = 20 mm, diamètre de perçage 5 mM.:i Après 24 heures de durcissement à la température ambiante, le moule façonné est démoulé. Le moule subit alors un cycle thermique de poly- m-risation jusqu'& une température voisine de 120C.qui est maintenue pendant 48 heures. -La vitesse de montée en tempé- rature est de 1O C par heure avec un palier d'au moins 30 minutes toutes les 206C. Après polymérisation, on répand sur 1a surface. extérieure du moule un mélange résine/durcisseur/acc!l.rateur afin d'assurer l'étanchéité du cadre extérieur et de la sur:s- face arrière du moule. On a pris soin de laisser les tiges - -8 disposées précédemment dans le moule: celles-ci présentent une longueur suffisante pour pouvoir 'tre 8tées ultérieure- ment. Le mélange consiste en une résine CY 219 , un durcis- seur HY 977, et un accélérateur DY 060., vendus par la Société CIBA GEIGY. Le moule réalisé présente les caractéristiques suivantes:. ' - résistance à la flexion: 182 N/mm2, - module de flexion: 122 138 daN/cm2 - porosité totale 29 %, - perméabilité: 0,190 Pperm Selon un mode de réalisation particulier, la face arrière du moule, qui comporte des rainures de distribution d'air comprimé ou d'eau, est fixée sur une plaque métallique par vis-autotaraudeusep.- Z626809 _ 9 REENXCATgS - 1. Procédé de fabxication-de moules destinés en particulier à la réalisation de pices en matiars céra- miques, caractérisé en ce que- 1on effeotue les opérations suivantes: - a) réalisation d'un prémélange contenant une charge minérale ou céramique choisie parmi les matières siliceuses, alu- mineuses ou argileuses et une résine 4poxyde, --. au moins 40 % en poids de ladite charge présentant une granulométrie comprise entre 60 et 8o f m, la quantité en poids de résine par rapport à ladite charge étant comprise entre 5 et 20 %, bi réalisation d'un mélange par malaxage dludit prdmélange avec un durcisseur approprié, c) mise en forme de la couche superficielle du moule par tmisage puis damage daune premi-re partie dudit mélange dans une mare de poule,. . d) traitement de la surface lisse formée lors de l':étape c) afin de la rendre rugueuse, e} mise en place sur la couche superficielle du moule et damage de la secondepartie dudit mélange pour compléter l'épaisseur de paroi du moule, f) prédurcissement du moule à température amblante pendant- environ 24 heures, g) démoulage et dssemnt du moule par polymérisation suivant un cycle approprié de montée en température -10- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé, en ce que ladite charge consiste en du corindon. 3. Procédé selon la revendication 2,. caractérisé en ce que ladite charge de corindon consiste en un mélange de corindon 150 Mesh et 220 Mesh dans un rapport en poids égal à 3/7. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite charge présente le profil granulométrïque suivant (pourcentage en poids): 0- 40 m 0 - 0,3 % - 63 gm 5 - 18 % 63 - 80 Nm 40 - 80 % - 100 im 10 - 20 % gm 0- 8 % 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite quantité de résine est voisine de 7,5 % en poids de ladite charge. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise environ 28 % en poids de durcisseur par rapport à la quantité de résine. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que préalablement au démoulage, on réalise, dans le moule, des cheminées d'évacuation d'eau et d'intro- duction d'air par introduction de tiges jusqu'à environ 20 mm de la surfacede séparation du moule et de la mère de moule. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites cheminées sont également réparties sur la surface du moule. 9. Procédé selon l'Une des revendications'l à 8, caractérisé en ce que postérieurement au durcissement du moule par polymérisation, on répand sur la surface extérieure dudit moule un mélange de résine et de durcisseur que l'on polymérise. 10. Procédé- selon l'une des reendiations: 1 à 8, caractérisé en ce que ladite résine consiste en une résine LW 561 Procódé selon l'une des revendications à 7, caractérisé en ce que ledit durcisseur consiste en ut durcisseur Er 216. 12. Moule obtenu pour la mise enr oeuvre du pro- cédé selon l'une des revendicationm$ 1 Il, caractérisé en ce qu'il présente une porosité ouverte comprise entre 20 et %. 13. Moule selon la revendication 12, caractrisé: en ce que la face arrière, qui comporte des rainures de distribution d'air comprimé oi d'eau, est fixée sur une plaque métallique par viú autotaraudeuses.