Procédé pour la fabrication de matériaux
de construction en céramique émaillée.
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cation de matériaux de construction céramiques sous forme de briques, blocs, barres, dalles, éléments muraux, éléments de revêtements de sol, éléments de toiture ou analogues, qui comprennent un corps dur et poreux en céramique dit cellulaire, en particulier en céramique expansée, au moins un côté du matériau étant recouvert d'un émail continu, de préférence coloré ou à dessin, en une matière vitreuse résistant aux intempéries.
Le terne "céramique cellulaire" est utilisé dans le cadre de la présente invention pour désigner n'importe quel type de matériaux céramiques cellulaires quel que soit son procédé de fabrication, alors que par "céramique expansée" il faut entendre des matériaux céramiques solidifiés poreux tels qu'ils sont obtenus par chauffage jusqu'à la température de frittage et par expansion (soufflage) de mélanges de matières présentant une hau-
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-du type produisant un gaz lorsque le mélange est chauffé à des températures voisines de la température de frittage et de ramol- <EMI ID=3.1>
type sont également appelés "verre expansé" ou "verre cellulaire". Parfois l'appellation "argile expansée" est également utilisée puisque le constituant principal dans la fabrication de matériaux de type peut dans certains cas,également,être une argile appropriée.
Des matériaux en céramique cellulaire et en céramique expansée peuvent être fabriqués sous la forme de boules ou de petites pièces destinées à être utilisées en tant que lest léger dans des constructions coulées et sous forme d'éléments de construction finis de différents types et tailles s'échelonnant entre de petits blocs de construction et de grands éléments modulaires. Ces derniers temps on a fabriqué des matières céramiques expansées présentant une résistance mécanique suffisante (supé-
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spécifique) pour qu'elles puissent être utilisées directement dans des structures de support.
Du léger lest présenté sous la forme de boules céramiques
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dans des lits fluidifiés ou sur des grilles mobiles alors que des articles en céramioue expansée- sont fabriqués dans des moules en matière réfractaire.
La présente invention a trait à un procédé pour la fabrication de matières céramiques cellulaires, notamment expansées, sous forme de pièces relativement grandes et dont au moins une face est recouverte d'un émail dense, do préférence coloré ou à dessin, conposé d'une matière vitreuse résistant aux intempéries.
Une description plus ou moins détaillée de la fabrication de matières céramiques expansées pures est donnée entre autres dans le brevet suédois ? 364 699.
Suivant la présente invention, l'article désiré en matière céramique expansée émaillée est fabriqué en.recouvrant au moins le fond d'un moule, réalisé en une matière réfractaire, d'une première couche de matière vitreuse ou d'une composition vitrifiable qui ne subit pas d'expansion lorsqu'elle est chauffée et qui présente un point de fusion compris entre 800 et 1200[deg.] C,
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la fabrication de la céramique cellulaire,est appliquée sous la forme d'une deuxième couche sur la première dans ledit moule, puis ce dernier et son contenu sont chauffés à une température
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la matière première céramique et la matière vitreuse se réunissent par frittage et la matière première céramique acquière une structure poreuse. Puis le moule et son contenu sont refroidis jusqu'à la température ambiante et dans des conditions telles qu'il
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régnant dans la matière céramique expansée et l'émail ainsi qu'au niveau du plan de joint de ces deux matières.
Après refroidissement, la céramique expansée émaillée peut être retirée du moule. Afin que cet enlèvement de la matière expansée du moule puisse s'effectuer plus facilement, la surface intérieure du moule doit être revêtue d'un arent de démon-
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lement. Avant d'être utilisé, le moule peut être revêtu du côté intérieur, par exemple, d'une suspension aqueuse de l'agent de
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inorganique. L'eau contenue dans la suspension est amenée à <EMI ID=11.1>
lors de la cuisson effective. L'un des avantages obtenu par l'utilisation d'une suspension d'agent de démoulage contenant un liant réside en ce qu'elle peut être utilisée pour lier la matière vitreuse dans le moule lors de la manutention de celui-ci avant l'opération de cuisson proprement dite de la matière expansée. Etant donné que la couche de verre est uniquement destinée à former un revêtement superficiel décoratif, l'épaisseur de cette couche ne doit pas dépasser 3 à 5 mm et une couche d'émail de 1 à 2 mm ou même moins est généralement suffisante.
Comne la matière vitreuse peut être fixée dans le moule au moyen du liant,on peut réaliser des émaux présentant des motifs et couleurs quelconques qui comprennent des fragments de verre plus ou moins importants orientas de manière appropriée les uns par rapport, aux autres, les intervalles entre ces fragments étant remplis d'une matière vitreuse ou vitrifiable plus finement divisée.
Par l'expérience- acquise avec les techniques d'émaillage classique, on sait qu'une matière granulaire doit comprendre différentes fractions de particules (�ranulométries) pour obtenir un émail dense. Il en est,également, ainsi pour le procédé suivant l'invention.
La matière vitreuse peut également comprendre un constituant appelé fritte, c'est-à-dire une poudre de verre finement broyée non colorée,mélangée avec un colorant céramique à grains fins ou du verre coloré finement broyé.
Des produits en céramique expansée,émaillée, munis de dessins en relief peuvent être réalisés dans des moules dont les fonds présentent un réseau tridimensionnel formant nervures et creux.
Des éléments en céramique expansée, éamillée, de taille
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tion, sont obtenus commodément en sciant des blocs relativement grands de céramique expansée. Même des céraminues expansées présentant un degré relativement élevé de résistance mécanique
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tériel correspondant.
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en céraminu e expansée, émaillée, en de petits blocs, le moule est avantageusement préparé', dès le départ, en vue de la division du bloc. Le bloc,fabriqué en céramique expansée, peut être muni de lignes de sciage appropriées en réalisant sur le fond du moule un dessin en relief de nervures disposées suivant la division prévue nour le bloc. Avantageusement, on permet à la matière vitreuse et par suite également à l'émail produit de couvrir les flancs de nervures, mais non pas leurs arêtes. Il est, ainsi, possible de fabriquer des blocs en céramique expansée, émaillée , qui présentent des lignes de sciage non émaillées, ce qui facilite considérablement la division du bloc en de plus petites pièces tout en permettant à l'émail de présenter des arêtes uniformes dans chacun des petits blocs.
Le procédé suivant la présente invention est décrit d'une manière plus précise aux revendications, et la façon dont le produit obtenu est muni de lignes de sciage, non émaillées, est illustrée aux dessins annexés. _
La fig. 1 montre une partie d'un moule en matière réfrac-
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égaillée, et dont le fond est muni d'un dessin en relief, lequel est du type pouvant être réalisé pour la fabrication de blocs
en céramique expansée, émaillée, munis de lignes de repère ou
de sciage non émaillées imprimées dans la matière céramique expansée et destinées à servir de lignes de séparation lorsqu'il s'agit de scier le bloc moulé pour obtenir de plus petits blocs.
La figure montre un fond d'un moule réfractaire 1, deux surfaces latérales 2 et 3 et un certain nombre de nervures 4 s'étendant le long du fond 1 et présentant des flancs inclinés lesquels convergent au niveau du sommet des nervures en un point lorsqu'on les observe en coupe transversale, lesdites nervures s'entrecroisent de manière à former un réseau qui correspond aux lignes suivant lesouelles on désire diviser les blocs en de plus petites pièces. Les nervures n'ontpas besoin de faire partie du fond du moule, mais peuvent,également, se présenter sous la forme d'éléments placés librement dans le moule.
Lorsqu'on prépare le moule, en vue de son utilisation, les surfaces intérieures de celui-ci sont d'abord revêtues d'un
-agent de-démoulage-approprié, -après quoi, une couche mince <EMI ID=17.1>
sorte que cette couche de matière vitreuse recouvre également les flancs 5 des nervures 4 et des flancs correspondants 7 s'étendant vers les bords latéraux 2 et 3 du moule sans cepen-
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est en même temps fixée de manière appropriée dans le moule,
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première pour la céramique expansée est amenée au moule de sorte que celui-ci est prêt pour l'opération de cuisson. Après le chauffage du moule et lorsque la matière céramique expansée émaillée s'est refroidie et a été retirée du moule, le produit peut subir un traitement superficiel, par exemple un pplissare ou une forme de gravure. En général, il suffit de nettoyer le produit céramique pour enlever un éventuel résidu d'agent de démoulage pouvant encore adhérer à la surface extérieure de l'émail.
Suivant un autre développement du procédé de l'invention,
la couche de matière vitreuse ou de composition vitrifiable, qui
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me d'une matière ou d'une composition granulaire dont les particules ou granules sont liés entre eux de manière convenable après ou, de préférence, avant d'être amenés au moule. On a constaté que les particules incorporées dans la première couche doivent être liées entre elles lorsque la matière devant subir l'expansion est amenée au moule. Si les particules ne sont pas liées entre elles, la matière en expansion risque d'entrer dans les interstices formés entre les particules de la première couche,
ce qui pose des problèmes lors du chauffage du moule. La pénétration de la matière en expansion dans lesdits interstices
peut être provoquée par le poids de la matière en expansion et par son mouvement dans le moule. Comme les moules sont relativement coûteux et que le fait de se les procurer représente une lourde charge, il convient de lier les particules de la première couche de manière à former un tourteau de particules avant leur introduction dans le moule. Ce tourteau de particules formant
la première couche peut être obtenu en plaçant sur une feuille
en matière plastique un mélange de la matière vitreuse ou de
la composition vitrifiable ne subissant pas d'expansion et d'un <EMI ID=22.1>
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ensuite être retirée avant d'introduire le tourteau dans le moule ou bien neut accompagner le tourteau dans le moule, aunuel dernier cas la feuille en matière plastique sera détruite lors de l' onération de cuisson. Si les côtés des matériaux
de construction formés au niveau des parois du moule doivent être munis de dessins ou de reliefs, la surface du moule peut être munie de dessins correspondants. Il s'est avéré qu'un tourteau de particules,suivant l'invention, s'adapte bien à la surface destinée de sorte que la surface du matériau de construction obtenu reçoit un émail de très haute qualité.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, les particules de matière vitreuse ou de composition vitrifiable sont con-
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moyen d'un liant organique. Tout liant approprié peut être utilisé comme, par exemple, de la colle du type acrylate et analogue.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le mince support peut être retiré lorsque les particules ont été liées ensemble, après quoi ces dernières sont introduites dans
le moule réfractaire.
Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, le mince support peut également comprendre une matière qui est détruite lorsque le moule et son contenu sont chauffés à des températures comprises entre 800 et 1000[deg.]C , le support et les particules liées entre elles sur ce dernier étant réunis sous forme d'un ensemble, au moyen d'un liant, à l'extérieur du moule et cet ensemble étant ensuite introduit dans le moule.
Suivant un mode de réalisation extrêment avantageux de l'invention, les particules de la matière ne subissant pas d'expansion au cours du chauffage peuvent comprendre de la fritte
de verre broyé. La matière vitreuse peut convenablement comprendre du verre ordinaire, et des colorants peuvent être ajoutés à la
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incorporant une autre matière colorante broyée comme,par exemple; du verre. De l'oxyde de fer peut également être ajouté à la matière broyée si l'on désire obtenir une surface colorée en jaune.
La fig. 2 montre comment le procédé de l'invention peut <EMI ID=26.1>
ple une feuille de polyéthylène, devant un premier poste (poste I) auquel la bande reçoit un revêtement d'adhésif. Au niveau d'un
-deuxième poste (poste II) la bande est munie d'une couche de verre broyé, les particules de verre étant liées ensemble sur la bande. Résulte, la bande en forme de feuille sur laquelle se trouve la couche de verre broyé passe par une zone de chauffage dans laquelle peuvent être agencées un certain nombre de lampes infrarouges orientées de manière à irradier la couche d'adhésif de façon à durcir celle-ci (poste III). Après durcissement de la couche d'adhésif, la bande cohérente à présent solidifiée passe par un poste de coupage (poste IV) auquel elle est coupée en morceaux aptes à être introduits dans les moules. Ces morceaux sont ensuite placés dans des moules traités avec un avent de démoulage
(poste V).
La matière susceptible d'être expansée est ensuite déposée sur la première couche dans les moules, après quoi ces derniers sont introduits dans des fours en vue de l'opération
de chauffage et d'expansion (poste VI). Après cuisson dans les moules,on obtient un matériau de construction sous forme de blocs présentant une surface émaillée de haute qualité.
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1. Procédé pour fabriquer, à partir de matières premières
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cellulaire, notamment en céramique expansée, sous forme de briques, blocs, barres, dalles, éléments muraux, éléments de revêtements de sol,éléments de toiture ou analogues, caractérisé en ce que, au moins, le fond d'un moule réfractaire est recouvert d'une première couche d'une matière vitreuse ou d'une composition vitrifiable qui ne subit pas d'expansion en cas de chauffage, et
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briquer le produit céramique cellulaire est'ensuite appliquée sous la forme d'une deuxième couche sur la première se trouvant dans le moule, et en ce que le moule et son contenu sont alors chauffés entre 800 et 1000[deg.]C pendant une durée suffisante pour que la matière céramique de départ et la matière vitreuse se trouvent réunies par frittage et qu'une structure poreuse soit conférée à la matière céramique de départ.
Process for the manufacture of materials
enamelled ceramic construction.
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cation of ceramic building materials in the form of bricks, blocks, bars, slabs, wall elements, floor covering elements, roofing elements or the like, which comprise a hard and porous body of so-called cellular ceramic, in particular of expanded ceramic, at least one side of the material being covered with a continuous enamel, preferably colored or patterned, of a vitreous weather resistant material.
The dull “cellular ceramic” is used in the context of the present invention to denote any type of cellular ceramic material regardless of its manufacturing process, while by “expanded ceramic” is meant porous solidified ceramic materials such as that they are obtained by heating to the sintering temperature and by expanding (blowing) mixtures of materials having a high
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-of the type producing a gas when the mixture is heated to temperatures close to the sintering and softening temperature- <EMI ID = 3.1>
type are also referred to as "foamed glass" or "cellular glass". Sometimes the term "expanded clay" is also used since the main constituent in the manufacture of type materials may in some cases also be a suitable clay.
Cellular ceramic and expanded ceramic materials can be manufactured in the form of balls or small pieces for use as light weight in cast constructions and as finished building elements of various types and sizes. staggered between small building blocks and large modular elements. In recent times, expanded ceramic materials have been produced with sufficient mechanical resistance (greater than
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specific) so that they can be used directly in support structures.
Light weight presented in the form of ceramic balls
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in fluidized beds or on movable grids while expanded ceramic articles are made in refractory molds.
The present invention relates to a process for the manufacture of cellular ceramic materials, in particular foamed ones, in the form of relatively large pieces and of which at least one face is covered with a dense enamel, preferably colored or with a pattern, consisting of a weather-resistant vitreous material.
A more or less detailed description of the manufacture of pure expanded ceramic materials is given inter alia in the Swedish patent? 364,699.
According to the present invention, the desired article of glazed expanded ceramic material is made by covering at least the bottom of a mold, made of a refractory material, with a first layer of vitreous material or a vitrifiable composition which does not undergoes no expansion when heated and has a melting point between 800 and 1200 [deg.] C,
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the manufacture of cellular ceramic, is applied in the form of a second layer on the first in said mold, then the latter and its contents are heated to a temperature
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the ceramic raw material and the glassy material come together by sintering, and the ceramic raw material acquires a porous structure. Then the mold and its contents are cooled to room temperature and under conditions such that
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prevailing in the expanded ceramic material and the enamel as well as at the joint plane of these two materials.
After cooling, the glazed expanded ceramic can be removed from the mold. In order that this removal of the expanded material from the mold can be carried out more easily, the interior surface of the mold must be coated with a demon-
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of course. Before use, the mold can be coated on the inside, for example, with an aqueous suspension of the conditioning agent.
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inorganic. The water contained in the suspension is brought to <EMI ID = 11.1>
during actual cooking. One of the advantages obtained by using a release agent slurry containing a binder is that it can be used to bind the vitreous material in the mold during handling thereof prior to molding. actual cooking operation of the expanded material. Since the glass layer is only intended to form a decorative surface coating, the thickness of this layer should not exceed 3-5mm, and an enamel layer of 1-2mm or even less is usually sufficient.
As the vitreous material can be fixed in the mold by means of the binder, it is possible to produce enamels having any patterns and colors which include more or less large fragments of glass oriented in an appropriate manner with respect to each other, the intervals between these fragments being filled with a more finely divided vitreous or vitrifiable material.
From experience with conventional enamelling techniques, it is known that a granular material must include different fractions of particles (ranulometries) to obtain dense enamel. This is also the case for the process according to the invention.
The vitreous material may also include a component called a frit, i.e. an uncolored finely ground glass powder mixed with a fine grain ceramic dye or finely ground colored glass.
Products in expanded ceramic, glazed, provided with relief designs can be produced in molds whose bottoms have a three-dimensional network forming ribs and hollows.
Expanded ceramic elements, enamelled, size
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tion, are conveniently obtained by sawing relatively large blocks of expanded ceramic. Even expanded ceramines with a relatively high degree of mechanical strength
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corresponding material.
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in expanded ceraminu e, enamelled, in small blocks, the mold is advantageously prepared from the start for the division of the block. The block, made of expanded ceramic, can be provided with suitable sawing lines by making on the bottom of the mold a relief pattern of ribs arranged in the division provided in the block. Advantageously, the vitreous material and therefore also the enamel produced is allowed to cover the sides with ribs, but not their edges. It is, thus, possible to manufacture blocks of expanded ceramic, glazed, which have unglazed sawing lines, which considerably facilitates the division of the block into smaller pieces while allowing the enamel to present uniform edges. in each of the small blocks.
The process according to the present invention is described more precisely in the claims, and the way in which the product obtained is provided with sawing lines, unglazed, is illustrated in the accompanying drawings. _
Fig. 1 shows part of a mold made of refractory material
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scaled, and the bottom of which is provided with a relief design, which is of the type which can be produced for the manufacture of blocks
in expanded ceramic, enamelled, with reference lines or
unglazed saws imprinted in the expanded ceramic material and intended to serve as separation lines when sawing the molded block into smaller blocks.
The figure shows a bottom of a refractory mold 1, two side surfaces 2 and 3 and a number of ribs 4 extending along the bottom 1 and having inclined flanks which converge at the top of the ribs at a point when 'they are observed in cross section, said ribs intersect so as to form a network which corresponds to the lines along the lines where it is desired to divide the blocks into smaller pieces. The ribs do not need to be part of the bottom of the mold, but can also be in the form of elements placed freely in the mold.
When preparing the mold for use, the interior surfaces thereof are first coated with a
-appropriate-mold-release-agent, -after which a thin layer <EMI ID = 17.1>
so that this layer of vitreous material also covers the flanks 5 of the ribs 4 and the corresponding flanks 7 extending towards the lateral edges 2 and 3 of the mold without however
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at the same time is suitably fixed in the mold,
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first for the expanded ceramic is brought to the mold so that the latter is ready for the firing operation. After heating the mold and when the glazed foamed ceramic material has cooled and has been removed from the mold, the product may undergo surface treatment, for example a pplissare or an etching form. In general, it is sufficient to clean the ceramic product to remove any residue of the release agent which may still adhere to the exterior surface of the enamel.
According to another development of the method of the invention,
the layer of vitreous material or vitrifiable composition, which
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me of a granular material or composition the particles or granules of which are suitably bonded together after or, preferably, before being fed to the mold. It has been found that the particles incorporated in the first layer must be bonded together when the material to undergo expansion is supplied to the mold. If the particles are not linked together, the expanding material risks entering the interstices formed between the particles of the first layer,
which poses problems when heating the mold. The penetration of the expanding material into said interstices
can be caused by the weight of the expanding material and its movement in the mold. Since the molds are relatively expensive and the cost of obtaining them is a heavy burden, it is necessary to bind the particles of the first layer so as to form a cake of particles before they are introduced into the mold. This cake of particles forming
the first layer can be obtained by placing on a sheet
plastic a mixture of the vitreous material or
the batch composition not undergoing expansion and an <EMI ID = 22.1>
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then be removed before introducing the cake into the mold or else not accompany the cake in the mold, in which case the plastic sheet will be destroyed during the cooking aeration. If the sides of the materials
structures formed at the walls of the mold must be provided with designs or reliefs, the surface of the mold may be provided with corresponding designs. It has been found that a particle cake according to the invention adapts well to the intended surface so that the surface of the resulting building material receives a very high quality enamel.
According to one embodiment of the invention, the particles of vitreous material or of vitrifiable composition are con
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by means of an organic binder. Any suitable binder can be used such as, for example, acrylate type glue and the like.
According to another embodiment of the invention, the thin support can be removed when the particles have been bonded together, after which the latter are introduced into
the refractory mold.
According to yet another embodiment of the invention, the thin support can also comprise a material which is destroyed when the mold and its contents are heated to temperatures between 800 and 1000 [deg.] C, the support and the particles. linked together on the latter being united in the form of an assembly, by means of a binder, outside the mold and this assembly then being introduced into the mold.
According to an extremely advantageous embodiment of the invention, the particles of the material not undergoing expansion during heating may comprise frit.
of crushed glass. The vitreous material may suitably comprise ordinary glass, and colorants may be added to the glass.
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incorporating another ground coloring material such as, for example; glass. Iron oxide can also be added to the ground material if it is desired to obtain a yellow colored surface.
Fig. 2 shows how the method of the invention can <EMI ID = 26.1>
ple a polyethylene sheet, in front of a first station (station I) at which the strip receives an adhesive coating. At the level of a
second station (station II) the strip is provided with a layer of ground glass, the glass particles being bonded together on the strip. As a result, the sheet-like strip on which the layer of crushed glass is located passes through a heating zone in which can be arranged a number of infrared lamps oriented so as to irradiate the adhesive layer so as to harden it. ci (item III). After the adhesive layer has cured, the now solidified coherent strip passes through a cutting station (IV station) where it is cut into pieces suitable for introduction into the molds. These pieces are then placed in molds treated with a demolding vent.
(post V).
The material capable of being expanded is then deposited on the first layer in the molds, after which the latter are introduced into ovens for the operation.
heating and expansion (station VI). After baking in the molds, a building material is obtained in the form of blocks with a high-quality enamel surface.
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1. Process for manufacturing, from raw materials
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cellular, in particular of expanded ceramic, in the form of bricks, blocks, bars, slabs, wall elements, floor covering elements, roofing elements or the like, characterized in that at least the bottom of a refractory mold is covered a first layer of a vitreous material or a vitrifiable composition which does not undergo expansion on heating, and
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The ceramic cellular product is then applied as a second layer on top of the first in the mold, and in that the mold and its contents are then heated to 800 to 1000 [deg.] C for a period of time. sufficient so that the starting ceramic material and the vitreous material are united by sintering and that a porous structure is imparted to the starting ceramic material.