Brevet FR2764663A1 — publié le 19981218

Pour préparer des pâtes et des pièces usinées en céramique, une méthode connue consiste à ajouter au mélange de grains de céramique, un liant ou une combinaison de liants appropriés, afin d'obtenir une résistance suffisante lors de la transformation des pâtes ou des pièces usinées fabriquées à partir de ces pâtes, mais aussi lors de l'utilisation. Les liants connus comprennent des phosphates, par exemple le monophosphate d'aluminium, des silicates alcalins, le sulfate d'aluminium, des résines de synthèse ainsi que divers liants inorganiques et organiques. Pour certaines applications, il est suffisant d'utiliser des liants dits temporaires. Ceux-ci ont surtout pour fonction d'assurer la résistance à vert d'une ébauche jusqu'à ce que, dans le processus de cuisson, une liaison céramique prenne le relais en ce qui concerne la résistance du produit. Principalement dans le procédé de formage à chaud, par exemple le moulage par injection ou l'extrusion à chaud, on connaît l'utilisation de liants thermoplastiques dans des pâtes céramiques. Le mélange est porté à une température supérieure au point de fusion du liant et converti ainsi en une forme capable d'écoulement (visqueuse) et ensuite transformé. Après le formage, le liant doit être à nouveau éliminé de l'ébauche (pâte) avant d'effectuer le processus de frittage habituel. L'opération d'élimination du liant pose problème tant du point de vue de la technique du procédé que de celui de la protection de l'environnement. si on utilise des solvants pour extraire les liants en les dissolvant, on obtient, en plus du liant lui-même, des substances nocives supplémentaires qui doivent être éliminées. Des détails sur ce sujet sont donnés dans le brevet EP 0 362 866 A2. Ce document décrit en outre un procédé de fabrication d'une pièce frittée, dans lequel on utilise un liant organique qui se compose pour partie d'un polymère organique thermoplastique soluble dans l'eau et pour partie d'un polymère organique thermoplastique insoluble dans l'eau. Après le formage, la pièce formée est mise en contact avec de l'eau et le polymère soluble dans l'eau est extrait avant le frittage de la pièce de forme. Le degré d'extraction du liant qui peut être obtenu par le séjour dans l'eau (traitement à l'eau) est ici nettement inférieur à 50 %, de sorte que les problèmes décrits ci-dessus restent sensiblement les mêmes en ce qui concerne l'élimination du liant résiduel. Des combinaisons de liants spéciales pour la fabrication de pâtes et de pièces de forme céramique sont également décrites dans les brevets EP 0 517 129 B1, EP 0 599 285 B1, DE 44 38 962 A1 et EP 0 519 326 B1. Dans tous les cas, une élimination partielle du liant est réalisée en utilisant de l'eau comme solvant. Ainsi, la présente invention a pour objet de fournir un moyen respectant l'environnement et optimisé du point de vue de la technique de procédé qui permette de réaliser au moins une liaison temporaire dans des pâtes et des pièces de forme en céramique. La présente invention se base sur le constat que cet objectif peut être atteint par l'utilisation d'un sucre modifié ou d'un alcool de sucre comme liant pour des pâtes et des pièces de forme en céramique. Dans ce contexte, le terme de "sucre" représente des mono et oligosaccharides. Ces hydrates de carbone de faible poids moléculaire sont des composés de saveur douce, solubles dans l'eau, cristallins et amorphes ayant un poids moléculaire défini. Les hydrates de carbone précités doivent être distingués des polysaccharides qui, comme la plupart des polymères, n'ont pas de poids moléculaire homogène et sont en outre très peu ou pas du tout solubles dans l'eau. Le terme d'alcools de sucres décrit un groupe de composés polyhydroxylés obtenus à partir de monosaccharides par réduction de la fonction carbonyle. Ces alcools de sucres sont majoritairement cristallins mais, sous une forme modifiée, ils peuvent également être amorphes. II s'agit de polyols solubles dans l'eau. En fonction du nombre de groupes hydroxyles présents dans la molécule, on distingue par exemple les tétritols, les pentitols et les hexitols. Parmi les alcools de sucres présents à l'état naturel, on trouve par exemple le glycérol et l'adonitol. Les sucres et alcools de sucres précités ont comme point commun le fait qu'ils possèdent une "consistance collante", ce qui les rend particulièrement appropriés pour être utilisés comme liants ou comme composants de liants. Un autre avantage essentiel réside dans le fait que l'une et l'autre de ces substances sont très facilement solubles dans l'eau. II en résulte qu'ils remplissent le mécanisme d'action suivant lors de la fabrication de pâtes céramiques et de leur transformation ultérieure en pièces de forme. lors du formage d'une pâte céramique, par exemple, I'ajout d'hydrates de carbone provoque une adhésion des particules céramiques. Lorsqu'on augmente la température pour préparer la pâte céramique mélangée au liant afin de la former ensuite dans le procédé de formage du type cité plus haut (par exemple moulage par injection, extrusion à chaud), le liant passe à l'état d'agrégat à très basse viscosité qui rend la pâte dans son ensemble plastique, de sorte qu'il est possible d'obtenir également des pièces en céramique de formes compliquées par pressage, injection ou coulée. Un autre avantage réside dans le fait que l'effet adhésif du liant se perd à des températures élevées (de l'ordre de 140 à 1500C), par suite du caractère faiblement hygroscopique, ce qui signifie que, au cours de cette phase, le processus de formage non seulement n'est pas gêné, mais au contraire est influencé de manière positive. Même dans le cas d'utilisation de sucres cristallins, on a constaté que ceux-ci ne recristallisent plus dans la mesure où ils sont passés une fois à un état visqueux sous l'effet de l'élévation de température. Cette propriété est avantageuse car les quantités résiduelles de sucre modifié ou d'alcool de sucre éventuellement présentes dans la pièce crue ne peuvent pas provoquer de microcriques dans la structure céramique par suite d'une recristallisation. La solubilité dans l'eau nettement supérieure par rapport à celle des liants connus permet d'éliminer facilement et presque complètement le liant de la structure céramique par dissolution, simplement en laissant la pièce séjourner dans l'eau après le formage. Ce processus de dissolution est favorisé lorsque le traitement se fait dans de l'eau chauffée. Du fait que le liant est également une substance qui est fréquemment utilisée dans l'industrie alimentaire, il s'ensuit immédiatement que la solution de sucre résiduelle ne nécessite aucune élimination particulière et, en particulier, elle ne contient aucun constituant toxique. Selon que le liant se compose en totalité ou en partie des sucres ou alcools de sucres précités, il est éliminé en totalité ou en partie de la pièce formée lors de l'extraction réalisée ensuite. Dans ce cas, on peut obtenir d'emblée des taux d'extraction de 60 à 99 % en fonction de la durée du séjour dans l'eau (généralement de 1 à 6 heures) et de la température de l'eau (de préférence entre 30 et 700C). L'utilisation des sucres et alcools de sucre précités sous forme amorphe constitue un choix optimal. Le groupe cité en dernier comprend par exemple des sucres ou des alcools de sucres modifiés par éthoxylation ou propoxylation, des hydrates de carbone alcoxylés, des hydrates de carbones hydrogénés ou partiellement hydrogénés et/ou des hydrates de carbones alcoxylés hydrogénés ou partiellement hydrogénés en tant que composant soluble dans l'eau. Une caramélisation des substances lors de l'élévation de température, négative en ce qui concerne leur utilisation comme liants, est évitée de manière fiable par le choix ci-dessus. Comme on l'a indiqué, les liants choisis peuvent être utilisés aussi bien seuls qu'en combinaison avec d'autres adjuvants. Dans ce dernier cas, la proportion du sucre ou alcool de sucre est généralement comprise entre 40 et 90 % en poids. Les additifs peuvent être par exemple des lubrifiants, des agents mouillants ou des agents de démoulage qui sont connus en tant que tels dans la technique de transformation des céramiques. Parmi ceux-ci, on trouve notamment des polymères de polyéthylène, de propylène et/ou des copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle et/ou d'éthylène et d'ester vinylique en tant que lubrifiants qui permettent d'uniformiser l'accumulation de pression lors de l'extrusion, des agents de surface, en particulier des agents de surface non ioniques (par exemple des esters d'acides gras avec des polyglycols), comme agents mouillants, ou des esters de cires (par exemple cire d'abeilles ou suint). La proportion de liant dans une pâte céramique, par exemple une pâte à porcelaine, peut aller jusqu'à 20 % en poids ramené à la masse totale de la pâte. La présente invention va être décrite plus en détail ci-après en se référant à un exemple on mélange 85 parties en poids d'une pâte céramique à base d'oxyde d'aluminium avec 1 5 % en poids d'un liant ayant la composition suivante 75 % en poids de sorbitol propoxylé, 1 5 % en poids de copolymère d'éthylène et d'ester vinylique et 10 % en poids de cire d'abeilles. Après mélangeage (homogénéisation) dans un malaxeur céramique usuel, la pâte contenant le liant est chauffée entre 160 et 1800C de sorte que le liant passe à l'état d'agrégat de faible viscosité. La pâte céramique est ensuite pressée à sec pour obtenir des pièces de formes telles que des tasses et des assiettes, et elle présente à la suite de cela une résistance à vert excellente. Les pièces formées sont ensuite plongées pendant trois heures dans de l'eau chaude à 50 degrés. Sous l'effet du processus de diffusion, les parties de sorbitol, principalement présentes, sont extraites en quasi totalité. En parallèle, le volume de pores ouverts, notamment, augmente proportionnellement, de sorte que la résistance à vert reste malgré tout pratiquement inchangée du fait du processus de formage préalable. Dans ce cas concret, le degré d'extraction du liant atteint est de l'ordre de 75 %. La teneur résiduelle en liant, en liaison avec la porosité (ouverte) augmentée après l'extraction, n'est pas gênante du point de vue de la technique du procédé, lors du processus de cuisson ultérieur. Lors de la phase d'augmentation de la température, le liant résiduel est enlevé par l'intermédiaire de la structure poreuse ouverte (élimination du liant), suivie du frittage du produit. Aucune détérioration de la structure n'est constatée. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Utilisation d'un sucre modifié ou d'un alcool de sucre comme liant ou composant de liant pour des pâtes et des pièces de forme en céramique. 2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle le sucre ou l'alcool de sucre est utilisé sous forme amorphe. 3. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle on utilise un sucre ou un alcool de sucre modifié par éthoxylation ou propoxylation. 4. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle on utilise un liant contenant de 40 à 90 % en poids de sucre ou d'alcool de sucre, le reste étant constitué par des lubrifiants, des agents de démoulage et des agents mouillants.