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" Corps poreux, plus particulièrement moules et filtres et procédé pour la coulée des dite corps."
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Dans la technique, les corps poreux sont utilisés dans de nombreux buts.
Il faut faire la différence entre des corps poreux à pores fermés qui sont utilisés dans la technique de la chaleur et du froid et des corps à pores ouvert qui sont perméables aux gaz ou aux liquides et qui sont utilisés en tant que filtras ou corps d'aspiration. L'invention est relative à ce dernier type du corps poreux.
Des corps perméables, à savoir ceux munis de pores ouverts, sont consti- tués par des métaux frittes ou des céramiques frittées. Cependant, en raison de la difficulté et du coût de leur réalisation, leur utilisation est limitée.
L'invention est relative à des corps poreux présentant une résistance mécanique et, éventuellement chimique, élevée et dont les pores sont remplis au maxi- mum de matières qui, ellees-mêmes, sont poreuses. Ces matières poreuses, telles que par exemple le kiieselgur, se trouvent dans la nature en tant que silicates, ou bien elles peuvent être.réalisées de différentes manieras à partir dos matières voulues du façon qu'elles présentent des pores de la grosseur voulue ainsi que des grains de la grosseur voulue et telles qu'@lles sont utilisées dans l'industrie chimique, par exemple, en tant que perles sèches K.C." à partir de SiO2on association avec des quantités déterminées de Al2O3. De même il est possible d'utiliser des massas céra- miques poreuses moulues.
La porosité du corps, réalisé conformément à l'invention, peut Être dé- terminée par le choix des matières remplissant les pores, De ce fait, on peut choisir une grosseur déterminable des pores dans la matière., dépendant du choix de la grossuur des grains et de la proportion de ces matières par rapport à la matière constituant le support, et ce, en tant que valeurs qui peuvent Etre déterminées à volonté, ce qui permet de s'adapter aux besoins. Ceci représente un avantage considérable par rapport à tous les procédés connus pour former des pores et qui ne peuvent pas être conduits de cette manière.
Un autre avantage réside dans le fait que, conformément à l'invention, il n'est pas obligatoire d'utiliser un procédé de frittage, au contraire, il est pos- sible de procéder à la température ambiante du fait que le support est formé par des matières auto-durcissables, telles que par exemple le ciment, plus particulièrement le ciment alumineux ou bien des matières synthétiques durcissables, telles que les
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duroplastes auxquelles les matières à porosité propre sont ajoutées en quantités et dans la granulation voulues lors de la réalisation dus corps. Ces grains forment eux-mêmes les espaces qui leuis sont nécessaires dans la masse de support afin de constituer les pores.
Il est également possible d'ajouter des gonflants et la quan- tité de ces derniers est choisie du manière à obtenir une porosité ouverte du corps à réaliser. Ce corps est donc formé par une carcasse portante, exécutée en une ma- tière à résistance mécanique et, le cas échéant, chimique, telle que du .ciment ou des duroplastes et qui est remplit, de corps à porosité propre. De ce fait, tant les résistances mécaniques et chimiques que la porosité même peuvent être choisiua à volonté.
De tels corps conformes à 1 invention peuvent être utilisés dans des
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buts différents. Par uxenplu, étant donné qu'ils san! 6sistants et aptes à l'aspira- tion, ils sont parfaitement appropriés pour former dus Moules pour le pressage par voie humide. Jusqu'à présent, des corps pressés coraniques, par exemple dus tuiles, sont presses dans des moules en plâtre et au moyen de mandrins en plâtre qui sont
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gorgés d'eau, afin que l'ébauche puisse Stre détachée du moule sans Cire cndot1mngi'c.
Toutefois des moules un plâtre sont fragiles ut très coûteux. De r.ar.e, il n'est pas possible de lus reMplacer sans inconvénient par <1<s uoules n fur, étant donné que ces derniers doivent aire enduits d'huile et que c,2tt,: huile peut donner lieu à duo plis, L'invention permet d'élininur ces désavantages, On connatt également des Moules de pressage an ftatiëre synthétique. Ici il f'ut utiliser des matières de aération à In place de l'huile ou de l'eau. Un corpe de moulage conforme à l'inva ion peut àtru constitué, par exemple, par dus dur op " "lstos poreux et les porca put.unt étru remplis par des moyens du séparation.
Cependant, l'invention permet p,u'fait..,I.1,mt du réaliser des moules de coulée, 1 us particulièrement pour la coulée de corps céramiques à partir du boue
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tcrrigénc';t qui agissent cornue dus filtres. En raison ,le la résistance mécanique élevée, i est possible d'exercer des pressions élevées sur la bouc terrigène. Le solvant, c!11\<j le cas présent de l'eau, pn8tr,: immédiatement dans les pores qui
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sont déjà t'... plis el 1 ùau étant donn6 quu lu moule !J..:u ttri utLlLs6 en tant qu
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moul< d1imm.:' don.
Le moulu creux eat cntvur6, Il l'un des cOts, de bouc ttifrigëno
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et, à l'autre coté, d'eau. L'ébauche est formée au point de la chute de pression entre les deux cotes du moule d'immersion, Lorsque le moulage est achevé, la boue terrigène est déchargée de la pression à laquelle elle était soumise et la partie résiduelle est déversée. Depuis le côté eau du moule d'immersion, l'eau est mainte- nant pressée, dans le sens opposé à travers le dit moule, de manière que l'ébauche céramique puisse Être rapidement et aisément détachée du moule.
L'aptitude à l'aspiration des corps poreux conformes à l'invention peut également être exploitée à l'état sec et ces corps peuvent remplacer avanta- geusement le plâtre partout où il est utilisé dans le domaine de la céramique, puis- que le plâtre @e présente presque jamais une dureté suffisante. La dureté Mohs du plâtre se situe à 2, tandis qu'une masse conforme à 'invention, formée par 85 % en poids de ciment alumineux et 15 % en poids de kieselgur et ayant un espace poreux libre de 41 %, présente une dureté comprise entre 5 et 6. Par exemple, un tel corps est réalisé du fait que les deux matières sont dosées et sont arrosées d'eau jusqu'au moment où il se forme une pâte pouvant être coulée et présentant une viscosité élevée'.
Cette pâte visqueuse est moulue pendant 10 minutes dans un broyeur colloïdal. Pendant ce processus, le kieselgur et le ciment alumineux fusible sont moulus de manière que leurs grains présentent une grosseur moyenne presquc identique et ils sont simultané- ment mélangés d'une manière homogène. Après le processus de broyage, la pâte homogène est coulée dans un moulu et se solidifia en trois jours à l'air ayant une humidité élevée et un étant humectée en permanence.
Des résines synthétiques granulées, pouvant être pressées, par exemple à base d'époxy ou également des duroplastes additionnés de quantités particulièrement élevées de charges poreuses en soi, permettent d'obtenir des corps de filtrage ou similaires très résistants et ayant les porosités voulues,
Ces corps peuvent, par exemple, former des moules qui, lorsqu'ils sont réalisés de cette manière, sont appropriés tant pour des process@@ de coulée que pour des processus de pressage dans l'industrie de la céramique, Avantageusement, les moules sont eux-mêmes coulés du fait que des ma- tières auto-durcissables, de préférence du ciment, sont mélangées à des natièrs rem- plissant les pores et ayant:
une porosité propre, de préférence du k@selgur, de ma-
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nière à former une émulsion aqueuse pouvant être coulée, Plus la forai: du moule à obtenir est comp@quée, plus l'émulsion doit être fluide et plus grand est la risque d'une séparation les composants.
Dant l'utilisation envisage de ciment et de kieselgur, ce dernier, en raison de son poi:s spécifique très faible, remonte rapidement à la surface étant donné que le ciment n'atteint que plus tard et lors ;il.! sa prise unu viscosité plus élevée, Le retardement de cette prise est trop important pour Remettre que les po- res se forment un.fermement sur tout le moule.
L'inventin vise donc également à empêcher cette séparation nuisible des composants,
La solution de ce problème réside dans le fait que l'émulsion est addi- tionnée de matières qui permettent un épaississement rapide après la coulée et lors- que l'émulsion contient des Matières ayant des poids spécifiques très différents,
Par exemple, si à la place de kieselgur, on utilise une poudra de métal fritte, cette dernière ten@ à se déposer sur le fond en raison de son poids spécifi- que plue élevé,
Le risque de la séparation des composants est réduit au minimum si on ajoute au ciment les matières ayant approximativement le même poids spécifique, par exemple de la céramique frittée à grains fins.
Il est possible d'obtenir d'une manière empirique; des compositions et des conditions avantageuses pour toute particularité du moule et découlant de la forme du corps céramique, de son épaisseur, etc... lorsqu'il s'agit de céramiques utilisées pour des buts électriques ou sanitaires,
Par exemple, par rapport au ciment alumineux, lu ciment Portland procure les avantages de surfaces très fines et dures et d'une prise plus rapide. De ce fait, suivant les besoins, il est possible de choisir du ciment Portland comme composant principal et d'y ajouter de faibles quantités de ciment alumincux, ou bien inversé- ment,
d'utiliser un cimcnt alumineux additionné de faibles quantités du ciment Port- land, Les essais prouvent que le ciment alumineux est particulièrement approprié pour obtenir la porosité voulue, tandis que le ciment Portland procure plus rapidement l'épaississement voulu.
Les deux extrêmes favorisent considérablement l'obtention
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rapide rte l.'epaissiasement des mélanges contenant du kieselgur et: permet' ,nt d'élimi- ner ..la s6paration des composants.
Il est: particulièrement avantageux d'ajouter une faible quantité d'un liant, plus particulièrement des matières thixotropiques telles que, par ,xemplc, les
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alginates, et.
ce, plus, particulièrement lorsqu'il s'agit de moulus de forts compli- quées pour lesquelles les matières doivent ttru très fluides et doivent d(1\C contc- nir une quantité 4leveu fi'eau, Ici le risque que le kieselgur léger n'accumule dans les zoncs supérieures du moule et détruise l'uniformité de la porosité, est particu-. lièrement grand.
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Il est connu qtte les alginates sont thbotropiqucs. Ils gaeantissuilt donc très rapidement 1"±paixsàssument voulu. Ce processus est: réversible, da maniera qu'on obtienne un avantage additionnel, à savoir qu'il est possible d'emmagasiner une so- lution épaissi qui est fluidifiée, par exemple par agitation, Lorsqu'elle reste à
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nouveau it.xàobil<;1,a. solution s'épaissit ,et entpsehe la. séparation des composants.
Apres la prise du ciment, les algiinattts ne nuisent pas à la poroaitc.
Ils se liquéfient sous l'influence 1,1.: la pression et peuvent Cire climinca, . Lorsqu'on' !.mvisl.1[) des moul,es en plusieurs parties, il est avantageux. que les bards ,1...' limitation soient munis d'une matière encore plus dure, de ¯pr±±à- renée ,le liteaux ou du bandes en métal fritté dont la porosité correspond à celle da la matière constituant le moule. Ces.liteaux ou bandes peuvent être noyés dans les pièces du moule lors de l'exécution de ces pièces.
Enfin, l'invention estégalement relative à un procédé permettant de perfectionner et d'accélérer les processus de coulée connus, plus particulièrement la coulée des matières céramiques,
Depuis longtemps on essaie de presser l'eau plus rapidementà travers la moule poreux, plus particulièrement en exerçant une pression sur la boue terri- gène se .trouvant dans le moule'.
Suivant différentes propositions, ce processus doit
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tre'f'varist¯du,.fuit que la paroi extérieure de la couche aspirante est soumis: à une dépression ou à un courant d'air non-sature, passant sur la dite couche,
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Toutefois le résultat escompté nlcst pas parfait, étant donné que la min-
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ti8re qui constitue,lu moul poreux ne résiste pas aux pressions nécessaires lors-
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qu'il s'agit de récipients épais et danse, mais :tonne lieu à des modifications de la forme ou à la forration de fissures, ou bien du fuit que:
les pressions exercées
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sur la boue terrigène ou les mesures citées plus haut pour la paroi extérieure du
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moule sont inappropri6us, Il tctut ajouter que sous lus pressions actuelles, 1'6bau- che reste adhérer au moule et ne peut Otre enlever que très rarement sans être endorn- rnagée, Le procédé conforme à l'invention ou caractérise par rapport à tous lus procédés de coulée connus principalement du fait qu'on utilisa un moulu agissant comnis un filtre et dans lequel l'action capillaire d;s yvr.a ne ripréscnti qu'une importance secondaire ou n!6m nullu, ùtant Jonnu que lu moulu ,1: filtrage est tou- jours irnrerg6. ònòrmémunt à l'invention, lu raoulu du filtrage uat donc ,ram4rgL dans le solvant non soulentùnt du côte où est forii2u :
.ib..uchl.!, nais ég.:1lI.!!'Jl.!nt du côbê opposa ut ses porcs, uxerrçant l'action du filtrage sont toujours rvraplis.
Lu nouveau procédé du coul4u aura décrit plus loin pour 1a coulwsu ci' unJ massa c6raïitque. Toutefois, CI.! procúù6 put 6g31l.!nt ttru utilisa pour des 8uspun.. siens d'un autru tyrru, par s;x,:rat7l; ,les ti1tJ,SS..;S org.\niqu,-,s ou dus solvants. En "ut1'l.., lu xteauvurttt proe6d6 pernut ,1, fornur 1'±bfivcb; nun cuulutiunt h l'i,nt5riuur du moulu da coul6e deux, contae actu:livrunt, mais gal",I.1unt sur la paroi ixtàri;uru du moula de coulée, étant donn6 qui-- lu sans du rnouvr.t4nt du liqui,1< nu ,9auu plus aucun rôle dès qu'on utilise un moulu de filtrage imr.1vrgç cunfurrtu a l'invention.
L'invention Su base sur la règlu que lus rs81on&, sur la boue turrigèn0, doivent ttru adapt s prourtlunnul1r.1wnt 1 l'accroiss<munt du l'épaisseur de la couche formant 1 bauchu, Du CI.! fait, la bou4 terrigène ust d'abord ûumiss dus pressions tnoyunnt-s ut ces prussiens sont nccru,s jusqu'au mount ou ébauche présente 1'épaisseur voulue, Cuttv rgl4 put n'a,lapt.,2r, aans plus, t! t:d : \ eaoposition de la nassu ut à toute dunaitkt dt. 1'ébauch,.
Lia dessins annexes t'uprésuntcnt ..3ca formas Jc réalisation conformas à
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l'invsn \ )0.
La fig. 1 ruprésontu, à plus gran lu .1chclh:, unu coup,: du la mases con- stituant ut ,ort> 1, Lus mntU:r.:s 3, r<pr6s;nàcs un clair ut munies (le porus symbo- lises par d,. points, sont incorporées dans la structure un f<;rti< 1; carcasse du ln
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matière '!c s ), 3rt 4, rprSsenC4: un sonbrc.
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A titre de comparaison, la fig. 2 représente une coupa d'un corps poreux à pores ouverts vides 2 d'une exécution connue.
La fig, 3 représente un schéma d'un dispositif de pressage pour des masses coraniques dans lequel est disposé le moule 6, conforma à l'invention, con- stitué par la matrice et le mandrin. Le dispositif est constitué par une cuve 5 dans laquelle la matrice 6 est disposée sur un lit de sable grossier 7. La couvercle de la cuve 5 est de forme usuelle et sert au processus de pressage. Ici également, le couvercle est disposé sur un lit de sable grossier.
Les tubes 10 garantissent que les deux pièces du moule soient approvisionnées en eau depuis les récipients 9, afin que leur humidification soit assurée', Ceci est nécessaire afin que l'ébauche 8 puisse être aisément détachée,
La fig, 4 représente une coupe d'un dispositif do filtrage ou d'un dispositif à moule,de coulée, Le filtre 6 ust disposé dans la cuva 5. l'@space creux 12 sert l'introduction du la boue terrigène ou d'une autre émulsion. Lors.. que l'action de filtrage seule est envisagée, la cuve 5 peut etre vidée par un robinet do soutirage non-représenté.
Toutefois, lorsqu'il s'agit de former. dans le filtre 6, un corps céramique à partir de boue terrigène qui se dépose sur la -paroi du filtre, la, cuve 5 doit être remplie d'eau par l'intermédiaire du réser- 'voir 11 et des conduits 10, de manière que le filtra 6 puisse agir en tant que moula d'immersion, L'ébauche est formée d'autant plus rapidement que la pression, exercée sur la boue ,terrigène, est plus élevée. L'importance réside donc dans la chute de la pression, s'exerçant sur les liquides des doux cotes du moule d'immur- $ion.
Apres achèvement du processus de moulage, la boue terrigène résiduelle est enlevée et 1,'eau est pressée, dans le sens opposé et par la pression statique, à travers le moule de filtrage, de manière que l'ébauche puisse se détacher aise* ment.
, Le schéma de la fig. 6 représente un exemple pour la coulée d'une mas- se céramique et de ce schéma il ressort que la pression, agissant sur la boue terri- gène, croît.proportionnellement à l'accroissement de l'épaisseur de l'ébauche. L'é- bauche, dont l'épaisseur croît, agit elle-même en tant que filtre et, de ce fait,
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la résistance au passage, du solvant (dans le cas présent de l'eau) crott progressi- vement et exige des pressions plus élevées lorsqu'on veut éviter des pertes de temps et la séparation des composants. La durée du processus ressort du schéma de la fig.
6 qui montre que l'utilisation du procède conforme à l'invention permet une réduc- tion très sensible de cette durée. La courbe indique en outre qu'il est avantageux de maintenir la pression maximum utilisée encore pendant un certain temps âpres l'achèvement de l'ébauche, afin qu'elle puisse agir sur cette dernière.
Avantageusement, la disppsition est telle que non seulement la boue terrigène, mais également le solvant qui entoure en 102 le moule tie filtrage 103 de la fig. 7, puissent être soumis à une pression déterminée. La pression statique, découlant de la colonne de liquide dans le récipient collecteur 110, peut agir seule, ou bien, la section transversale du tube de vefoulement 106 peut être réduite au moyen de la soupape 115 se trouvant dans le dit tube, de manière à réduire la chute de pression par rapport aux pressions exercées sur la boue terrigène. De ce fait il est possible de commander la durée du processus et'de favoriser un même temps les forces mécaniques du moule de filtrage 103 par rapport aux pressions élevées, agis- sant sur le dit moule.
Il est donc possible de tunir compte des propriétés particu- lières des différentes suspension ut des ébauches,
La fig. 7 représente le schéma d'un dispositif pour la coulée de nasses céramiques. La cuve 101 forme l'enveloppe extérieure et, en même temps, le récipient d'immersion pour le moule de filtrage 103. Entre ces deux pièces subsiste un espace 102 qui est rempli d'eau par l'intermédiaire des récipients collecteurs 110 et du tube de refoulement 106, Au-dessus de la cuve 101 ou du joint 104 est prévue la par- tie supérieure, amovible du dispositif qui contient la boue terrigène introduite par l'intermédiaire de l'ensemble de pressage 109 ut du cylindre du pressage 108, Le re- père 112 désigne une gouttière de trop-plein.
L'espace creux 105 du moule de filtrage 103 est rempli de boue terrigène depuis le réservoir .111. Cette boue montu dans le cylindre de pressage 108 jusqu'à la gouttière de trop-plein 112.
Ainsi qu'il ressort du dessin, le moule de filtrage 103 est entièrement immergé et peut donc être considéré comme étant un moule d'immersion.
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Dans la forme d'exécution représenter, l'espace intérieur 105 du meule d'immersion 103 est rempli de suspension, tandis que l'espace extérieur 102 est rem- pli de solvant. Les pores du moulu 103 sont toujours remplis de solvant, Apres remplissage de la manière décrite de l'espace intérieur 105, la
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soupape 113 est fernee et 1'unsumblu de pressage 109 est mis en oeuvre avec une pression croissante. De ce fait la solvant est pressa à travers le moule 103, tan- dis que la boue terrigène forme l'ébauche 104 dont l'épaisseur de la paroi crott.
L'eau, pressée à travers le moule de filtrage, pénètre dans l'espace 102 et accrott le niveau de liquide dans le récipient collecteur 110. Aprùs achèvement du processus, la soupape 107 estfermes et les brides 116 sont desserrées afin que la partie supé-
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ricuru puisse être enlevée Je la cuvé 101.
La boue turrigéne résiduelle de l'espace intérieur 105 est déverséede la tanière habituelle,
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Apres que le solvant ait été pressé a travers lu moule de filtrage 103 dans la sens opposé depuis l'espace 102 en humectant ainsi la surface de l'ébauche 104, cette dernière sG: détache aiijénent du dit'r,taul4, Dt r.sani:h: connue, l'espace 102 peut être rempli de gravier grossie!* 102a ou sir.ail.cvrs: lorsqu'il s'avère nécSfiru de soutenir lu moule de filtrage 103 contre la pression (;l,vC.\J exercée par la boue terrigenu.
Ainsi qu'il ressort du la ±1g, 7, lu nouveau procédé permet d'obtenir l'avantage supp16rJuntair..: de pouvoir supprimer la protection, nécessaire jusque présent, savoir l'espace supplémentaire qui doit compenser la perte de volume
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rias procédés .1: coulée antérieurs de bouu tcrrigéne, Cette compensation a lieu dans le cylindre de pressage 108.
Ce n'est qu'en observant cette règle qu'il est possible d'éviter les défauts connus qui, autrement, apparaissent aisément. Lorsque la pression, exercée sur la bouc terrigéne, est amenée dès le début à toutu sa valeur, l'ébauche n'est pas homogène ce qui peut donner lieuà des parois d'épaisseur inégale et à une den-
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site différente de la massa. En outra, la moule ast plus facileMent: influencé par des forces destructives'.
L'adaptation, conforma à l'invention, des pressions à utiliser offre
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l'avantage supplêmntair qu'il est possible dc réaliser des ébauches tt pluat'9
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couches, par exemple, on peut d'abord former une couche de glaçage et, ensuite, la masse de l'ébauche proprement'dite tout en obtenant un lien étroit entre ces couches.
L'ébauche peut recevoir sa couche de glaçage qui adhère fortement en évitant les inconvénients antérieurs d'une mauvaise adhérence et d'un écaillement, bien qu'il s'agisse de moulus secs, et l'ébauche peut être exécutée avec son glaçage un une seule opération de travail.
L'utilisation du procède conforme à l'invention permet d'accroître les pressions jusqu'aux pressions particulièrement élevées qui sont nécessaires lors de la coulée, par exemple, d'isolateurs pour l'industrie électrique ou des masses céramiques pour des appareils sanitaires, ou similaires qui exigent des pa- rois particulièrement épaisses.
Dans un développement de procédé,apr@@@chèvement du processus de coulée et élimination de la boue terrigène résiduelle de l'ébauche, cette dernière peut être très facilement enlevée du moule du fait que l'eau, ou un autru solvant, est maintenant pressée depuis l'extérieur àtravers le moule de filtragu. De ce fait la surface de l'ébauche peut être enlevée avec souplesse du moule. CE procède s'est avère très avantageux du fait qu'il est possible -t'utiliser des pressions finales particulièrement élevées.
Lorsqu'il s'agit du procédé conforme à l'invention, le moule de filtrage nI.! peut pas être séché,Meme pour le premier procussus de coulée ou de pressage il faut que le moule soit entièrement imbibe du solvant.
Ce fait permet de r@ 'uire considérablement les frais, étant donné qu'on peut supprimer toute perte de tem@ découlant des processus de séchage, généralement de longue durée et qui exigent un outre de l'énergie pour le chauffage. Les proces- sus de coulée peuvent se succéder immédiatement dans le mêmemoule. De ce fait il ne faut que peu de moules, même si le programme de fabrication est relativement 'tendu.
Il ne faut également plus prévoir de grands locaux pour le séchage et l'en- t@ posage d'un nombre élevé de moules et il est lune possible d'économiser les frais d'i vestissement et de travail.