FR2601894A1 - Moule pour moulage sous pression de ceramique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MOULE UTILISE POUR LA FABRICATION D'OBJETS CERAMIQUES. ELLE SE RAPPORTE A UN MOULE QUI COMPREND PLUSIEURS PARTIES A, B, C QUI COMPRENNENT CHACUNE UN CORPS POREUX 9 D'EPAISSEUR SENSIBLEMENT UNIFORME, MAINTENU PAR UN REMPLISSAGE 12 LUI-MEME RETENU DANS UN CHASSIS METALLIQUE 2. DES CANAUX 10 DE CIRCULATION D'EAU ET D'AIR SONT FORMES PRES D'UNE SURFACE DE MOULAGE DU CORPS POREUX 9. APPLICATION AU MOULAGE D'OBJETS, CERAMIQUES DE GRANDES DIMENSIONS.

Description

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i La présente invention concerne un moule utilisé

pour le moulage sous pression d'objets céramiques.

On a adopté depuis longtemps un procédé de coulée en barbotine sans pression pour la fabrication 5 d'objets céramiques, avec un procédé de moulage au tour et un procédé de moulage par pressage à sec. La plupart des objets céramiques ayant une dimension assez grande et une forme complexe ont été fabriqués par le procédé de moulage sans pression à l'aide d'un moule 10 de plâtre. Cependant, ce procédé de moulage sans pression a un défaut fatal qui empêche une amélioration de la productivité. Dans le procédé de moulage sans pression, l'eau contenue dans la barbotine est absorbée dans le moule par l'action capillaire de celui-ci si bien 15 que la vitesse de coulée de la barbotine à la surface

du moule ne peut pas être augmentée de façon importante.

Lorsque le moule de platre est saturé d'eau, son action capillaire est tellement réduite que le moule doit être séché pendant longtemps, après une seule utilisation 20 ou deux. On a récemment mis au point un procédé de moulage sous pression, mettant en oeuvre divers moules sous pression, afin d'éliminer ces défauts propres au procédé de moulage sans pression. Cependant, ces moules présentent des défauts qui doivent être supprimés 25 de manière urgente et introduisent en pratique des goulots d'étranglement dans le procédé de moulage sous pression. Plus précisément, le moule destiné à être utilisé lors d'un moulage sous pression, selon la techni30 que antérieure, a une structure telle qu'un récipient robuste ou un chassis métallique résistant à la pression et assurant le renforcement, est rempli directement d'une suspension ou d'une poudre (par exemple un mélange d'une résine époxyde et de sable) destinée à former 35 une couche poreuse (comme décrit dans le brevet japonais

mis à l'inspection publique n 8010/1985 ou 208005/1983 ou dans le brevet britannique n l 295 055 par exemple).

2. Avec cette structure, la réalisation d'un récipient robuste résistant à la pression ou d'un chassis métallique de renforcement, analogue à l'objet ou au produit moulé, est extrêmement difficile. Etant donné cette 5 difficulté, la couche poreuse ne peut pas être réalisée avec une épaisseur uniforme si bien qu'elle présente une grande épaisseur localement. L'épaisseur excessive de la couche poreuse augmente la contrainte de compression due à la pression de la barbotine dans l'étape 10 de moulage sous pression si bien que la surface de

moulage de la couche poreuse risque de se fissurer.

Lorsque le produit moulé doit être retiré du moule, un autre défaut est dû au fait que la couche poreuse accroche le produit par réaction à la contrainte de 15 compression si bien que l'étape de démoulage ou d'extraction est difficile.

Au cours du procédé de moulage sous pression en outre, l'eau chassée lors de la coulée, dans la couche poreuse, est évacuée par des passages tels qu 20 des canaux. Lors de l'extraction du produit du moule, ces passages sont aussi utilisés pour le soufflage d'air comprimé dans la couche poreuse afin que l'eau et l'air jaillissent à la surface de moulage. Lorsque le moule est réalisé avec une partie supérieure et 25 une partie inférieure par exemple, le produit ne peut pas être retiré simultanément des deux parties supérieure et inférieure. Dans le procédé classique de démoulage en conséquence, une première partie du moule est évacuée afin que le produit soit attiré alors que l'autre partie 30 du moule reçoit de l'air comprimé destiné à chasser le produit. L'évacuation est alors supprimée et de l'air comprimé est transmis à la première partie afin que le produit soit retiré. Les passages sont utilisés pour l'évacuation de la couche poreuse pendant l'étape 35 de démoulage. Lorsque l'eau et l'air ne sortent pas

régulièrement de la surface du moule lors de l'étape de démoulage, la séparation du moule peut être partiel-

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lement perturbée et peut provoquer la formation d'objets défectueux. Par ailleurs, le moule de la technique antérieure renforcé par le chassis métallique (tel que 5 décrit dans le brevet britannique n 1 295 055 ou dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 243 860 par exemple) a une construction telle que le châssis métallique a des trous par lesquels l'eau et l'air sont guidés afin qu'ils jaillissent dans la couche poreuse. 10 Comme la réalisation, d'un châssis métallique ayant une configuration analogue à celle du produit est extrément difficile, sauf dans un cas particulier, comme indiqué précédemment, les trous du châssis métallique ont un espacement irrégulier par rapport à la surface 15 de moulage si bien que le démoulage est perturbé et

présente donc un défaut.

On a déjà proposé d'éliminer ces défauts par utilisation d'un moule ayant une construction réalisée par fixation d'une toile métallique à la surface interne -20 du récipient résistant à la pression, avec un espacement voulu par rapport à la surface de moulage du moule poreux, par connexion d'un conduit poreux de circulation d'eau et d'air avec la toile métallique, sa première extrémité rejoignant l'extrémité du moule, et par rem25 plissage de l'intérieur du récipient résistant à la pression par une suspension destinée à former la couche poreuse (comme -décrit dans le brevet japonais mis à l'inspection publique n 208005/1983). Cependant, ce moule a la couche poreuse épaisse précitée si bien 30 qu'il ne peut pas éliminer les défauts dûs à l'apparition de fissures provoquées par la déformation élastique au cours de l'étape de moulage sous pression et ni l'accrochage du produit sur le moule lors de l'étape

de démoulage.

Dans le moule connu d'autre part, la déformation ou la cassure du moule due à la pression de la barbotine dans l'opération de moulage sous pression est évitée

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par la combinaison -de la résistance mécanique de la couche poreuse et de celle du récipient résistant à la pression ou du châssis métallique. Comme la couche poreuse a une faible résistance mécanique et un faible 5 module d'élasticité cependant, le moule ne peut supporter la pression de la barbotine qu'à cause de la présence du récipient résistant à la pression ou du chassis métallique. En conséquence, le récipient et le chassis doivent avoir une très grande résistance mécanique. 10 En outre, dans les structures décrites jusqu'à présent, le moule présente un autre inconvénient car la couche poreuse doit être réalisée avec une grande épaisseur puisque la pression de serrage destinée à compenser la pression de la barbotine lors de la coulée 15 est encaissée par la couche poreuse qui a un faible

module d'élasticité.

L'invention a pour objet un moule utilisé pour le moulage sous pression d'objets céramiques, ce moule ne présentant pas les inconvénients des moules 20 de la technique antérieure et pouvant être utilisé

commodément en pratique.

Plus précisément, l'invention concerne un moule utilisé pour le moulage sous pression d'objets céramiques, le moule comprenant plusieurs parties de 25 moule disposées et serrées afin qu'elles travaillent en combinaison, chaque partie comprenant un corps poreux formant une couche de filtration ayant une épaisseur uniforme de façon générale et plusieurs canaux formés à la surface interne ou externe de ce corps, la plupart 30 des canaux étant disposés parallèlement à la surface

de moulage du moule afin qu'ils permettent un écoulement de l'eau et de l'air, un châssis métallique de renforcement destiné à loger le corps poreux, et une charge remplissant l'espace compris entre le corps poreux 35 et le châssis métallique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la

description qui va suivre, faite en référence aux dessins

annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective représentant un moule formé de trois parties, des parties supérieure, inférieure et latérale; la figure 2 est une élévation frontale représentant le dispositif de serrage de moule monté dans une machine de moulage et destiné à -serrer les trois parties de moule les unes contre les autres; la figure 3 est une coupe représentant les trois parties de moule en coopération; la figure 4 est une perspective représentant la disposition relative du corps poreux et des canaux du moule; et les figures 5 et 6 sont des coupes représentant

la disposition relative des canaux et du corps poreux.

Un moule 1, selon un mode de réalisation de l'invention, utilisé pour le moulage sous pression d'objets céramiques, est composé de trois parties, 20 une partie supérieure a, une partie inférieure b et une partie latérale c telles que représentées sur la figure 1. Ces trois parties de moule a, b et c sont assemblées pour être utilisées comme représenté sur

les figures 2 et 3.

Comme l'indique clairement la figure 2, un premier groupe des trois parties de moule a, b et c est placé dans., une machine 4 de moulage. La partie supérieure a est fixée à un plateau 7 de compression d'un vérin hydraulique principal 5 de la machine 4 30 de moulage, par l'intermédiaire d'une feuille 8 de résine. La partie inférieure b est aussi fixée a un autre plateau 7 de compression du chassis de la machine 4 de moulage par l'intermédiaire d'une autre feuille 8 de résine. La partie latérale c est aussi fixée à 35 un autre plateau 7 de compression d'un vérin hydraulique auxiliaire 6 de la machine de moulage 4, par l'intermédiaire d'une autre couche 8 de résine. Ces couches 8 de résine sont utilisées pour l'adaptation des faces de remplissage des parties respectives de moule au plateau correspondant 7 de presse. Les couches de résine 8 peuvent être formées d'une résine connue 5 sous le nom de "Adhesive Bond E380" fabriquéepar Konishi Kabushiki Kaisha. Lors du montage du moule, la partie supérieure a est descendue afin qu'elle vienne serrer la partie b sous l'action du vérin hydraulique 5 alors que la partie latérale c est déplacée latéralement 10 vers les parties supérieure et inférieure a et b et vient les serrer sous l'action du vérin hydraulique 6. Dans chaque partie de moule, comme mieux représenté sur la coupe de la figure 3, une couche de filtra15 tion formée d'un corps poreux 9 est fixée à une charge 12 dans un châssis métallique 2 de renforcement, par l'intermédiaire d'une couche 14 de résine jouant le rôle d'un matériau d'étanchéité. La couche 14 de résine est appliquée sur la charge 12, sur une face d'adaptation 20 ou de séparation 13 de la partie de moule. La couche de résine peut être formée d'un adhésif connu sous la marque de fabrique "Adhesive Bond E250" fabriquée par Konishi Kabushiki Kaisha. Lorsque les trois parties de moule sont montées, elles sont associées afin qu'elles 25 délimitent une cavité 15 de moulage par leurs surfaces de moulage. La référence 10 désigne des canaux formés en dérivation dans le corps poreux 9 afin qu'ils permettent la circulation d'eau et d'air. Comme représenté schématiquement sur la figure 4, les canaux 10 montés 30 en dérivation sont parallèles de façon générale à la surface 21 de moulage de chaque partie de moule et se recoupent en communiquant avec des canaux principaux 10' qui communiquent avec des tuyauteries 11 qui rejoignent l'extérieur de la partie de moule. La référence 35 16 désigne une tuyauterie destinée à transmettre la barbotine sous pression. Cette tuyauterie 16 d'alimentation débouche dans la cavité 15 du moule à travers la partie latérale c par exemple comme représenté, afin que la cavité 15 du moule soit remplie de la barbotine. Pendant l'opération de coulée de la barbotine puis de moulage sous pression qui suit, l'eau est évacuée 5 du corps poreux 9 vers l'extérieur par l'intermédiaire des canaux 10. Une tuyauterie 17 d'évacuation de barbotine est raccordée a la tuyauterie 16 par un robinet 18 à trois voies afin que l'excès de barbotine soit évacué vers l'extérieur, après coulée de la barbotine 10 sur une épaisseur suffisante. La référence 19 désigne une tuyauterie d'aération destinée à souffler de l'air comprimé de manière que la teneur en eau de la barbotine coulée soit réduite. La tuyauterie 19 d'aération débouche dans la cavité 15 du moule par l'intermédiaire de la 15 partie inférieure b par exemple, et comporte un clapet de retenue. Les canaux 10 montés en dérivation reçoivent de l'air comprimé afin qu'ils forment un film d'eau entre l'objet moulé et la surface de moulage,

lorsque l'objet doit être retiré du moule.

Selon l'une des caractéristiques du moule de la présente invention, le corps poreux 9 qui a une faible résistance et un faible module d'élasticité est réalisé de manière que son épaisseur soit faible et uniforme de façon générale, dans la partie qui forme 25 le moule à la fin qu'il ne subisse qu'une faible déformation élastique sous l'action des forces de compression dues à la barbotine dans l'opération de moulage sous pression, si bien que la fissuration et l'accrochage du produit moulé, par réaction de sa déformation par 30 compression lors du démoulage, soient évitées. Etant

donné les deux points précités, on peut prévoir que le meilleur effet est obtenu lorsque la partie de moule formée par le corps poreux est relativement mince.

Compte tenu de l'arrangement convenable des canaux 35 d'injection d'eau sous forme d'un film et d'air dans

l'espace compris entre la partie de moule formée par le corps poreux 9 et le produit moulé pendant le démou-

lage, l'épaisseur du corps poreux 9 est cependant déterminée comme étant comprise de préférence entre 10 et

mm et très avantageusement entre 15 et 30 mm.

Cette détermination d'épaisseur du corps poreux 5 9 est rendue possible uniquement par disposition de

la couche 12 de remplissage suffisamment épaisse entre le corps poreux 9 et le chassis métallique 2 de renforcement, selon une autre caractéristique de l'invention.

Dans le moule selon l'invention, le remplissage 10 12 assure non seulement le remplissage de l'espace compris entre le châssis métallique 2 et le corps poreux 9 mais encaisse aussi la plus grande partie de la pression de serrage, c'est-à-dire qu'il doit supporter une pression allant de quelques bars à 30 bars, appliquée 15 par la barbotine qui est chassée sous pression dans

la cavité 15 du moule lorsque les diverses parties de moule, telles que les trois parties a, b et c, sont préparées pour l'opération du moulage sous pression.

A cet effet, le remplissage 12 est disposé de manière 20 qu'il recouvre la plus grande partie des faces complémentaires de séparation. Ce remplissage 12 joue donc le rôle d'un matériau de renforcement, avec le châssis métallique 2, empêchant la rupture du corps poreux 9 par la barbotine sous pression lors de l'opération 25 de moulage sous pression. En conséquence, le remplissage 12 est de préférence formé d'un matériau à base d'un ciment ayant une résistance élevée à la compression et un module d'élasticité élevé, et il s'agit de préférence d'un matériau qui peut être moulé. Suivant la 30 dimension du moule cependant, ce remplissage ou garnissage qui est utilisé peut être constitué d'un mélange d'une résine et d'une poudre organique. Le montage du chassis métallique et du remplissage 12 peut être réalisé à l'aide d'un ciment, par exemple du béton 35 armé, un adhésif ou par un mécanisme quelconque. Cet adhésif peut être par exemple le produit "Adhesive Bond E250" de Konishi Kabushiki Kaisha. Le remplissage 12 a avantageusement une épaisseur de 10 à 40 mm afin qu'il augmente l'effet de renforcement. D'autre part, la couche 14 de résine placée entre le corps poreux 9 et le remplissage 12 est fixée à la surface externe 5 du corps poreux 12 sur le côté du remplissage 12 afin qu'un joint complet soit formé et empêche les fuites

d'air et d'eau vers le remplissage 12.

La couche 14 de résine, placée sur les faces 13 de séparation, empêche efficacement les fuites de 10 barbotine sous pression entre les parties de moule

dans l'opération de moulage sous pression. La couche 14 de résine est de préférence d'un type souple ayant une épaisseur de 10 mm ou moins, de préférence inférieure à 5 mm.

Les canaux 10 formés dans le corps poreux

9 afin que l'eau et l'air puissent s'écouler, sont maintenant décrits dans la suite du présent mémoire.

Ces canaux 10 sont formés de manière qu'ils communiquent avec l'extérieur du moule, comme décrit 20 précédemment, et ils sont utilisés pour l'expulsion de l'eau de la barbotine dans l'opération de moulage sous pression, pour l'injection d'air comprimé pendant l'opération de démoulage, et pour l'évacuation du moule afin que le produit moulé soit retenu sur le moule. Selon la 25 présente invention, comme représenté sur la figure 4, les nombreux canaux montés en dérivation se recoupent afin qu'ils communiquent avec un ou plusieurs canaux principaux rejoignant l'extérieur du moule si bien que la plupart des canaux sont parallèles aux surfaces 30 de moulage. Cet arrangement donne un espacement constant h entre les surfaces de moulage et les canaux si bien que l'eau et l'air sont injectés uniformément pendant

l'opération de démoulage.

Les canaux peuvent être formés à l'intérieur 35 du corps poreux 9 comme représenté sur la figure 5,

ou à l'extérieur comme représenté sur la figure 6.

Dans cette dernière variante, les canaux 10 sont sous

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forme de gorges ouvertes de la surface externe 22 du corps poreux 9 et leurs ouvertures sont fermées par

des rubans 23.

L'intervalle ú des canaux 10 est compris entre 5 0,2 et 3,0 fois et de préférence entre 0,5 et 2,0 fois l'espacement h des surfaces 21 de moulage et des canaux 10. L'intervalle plus petit rend difficile la fabrication du moule lui-même et augmente la porosité, si bien que la résistance mécanique du moule peut ne pas 10 être suffisante. D'autre part, l'intervalle relativement grand provoque une retenue de l'eau et de l'air lors du démoulage, au niveau des surfaces de moulage placées entre les canaux, et pose d'autres problèmes lorsque le produit doit être retiré du moule. L'épaisseur du 15 corps poreux est donc de préférence comprise entre et 30 mm, et l'intervalle des canaux 10 est compris

entre 0,5 et 2,0 fois l'épaisseur.

Le diamètre des canaux est de 0,5 à 10 mm et de préférence de 1 & 5,0 mm. Des canaux de plus 20 petite dimension augmentent la perte de charge de l'air comprimé transmis lors du démoulage depuis l'extérieur du moule et l'injection d'eau et d'air n'est pas uniforme à la surface de moulage si bien que le démoulage pose des problèmes. D'autre part, un diamètre élevé augmente 25 la porosité du corps poreux, surtout aux intersections des canaux, avec éventuellement rupture du moule avec l'air comprimé lors du démoulage. Ceci limite donc

la plage préférée entre 1,0 et 5,0 mm.

Comme décrit précédemment, selon l'invention, 30 le remplissage supporte en fait l'essentiel de la pression de serrage au niveau des faces de séparation et joue le rôle d'un organe de renforcement avec le châssis métallique, si bien qu'il empêche la rupture du corps poreux sous l'action de la -pression exercée par la 35 barbotine. En conséquence, le corps poreux peut être formé avec une épaisseur relativement faible. En outre, selon l'invention, les canaux sont disposés avec un ill espacement constant par rapport aux surfaces de moulage si bien qu'ils permettent l'injection d'eau et d'air uniformément lors du démoulage. Une sélection convenable de l'intervalle des canaux permet en outre un écoulement 5 de l'eau et de l'air sur toutes les surfaces de moulage

si bien que le démoulage de l'objet formé est régularisé.

Bien entendu, diverses modifications peuvent

être apportées par l'homme de l'art aux moules qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples 10 non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Moule destiné au moulage sous pression d'objets céramiques, comprenant plusieurs parties (a, b, c) de moule montées et fixées en combinaison, carac5 térisé en ce que chaque partie de moule comporte: un corps poreux (9) ayant une couche de filtration d'épaisseur uniforme de façon générale et plusieurs canaux (10) formés à la surface interne ou externe du corps poreux, la plupart des canaux étant parallèles 10 à la surface de moulage afin qu'ils permettent la circulation de l'eau et de l'air, un châssis métallique (2) de renforcement destiné à contenir le corps poreux, et

un remplissage (12) de l'espace compris entre 15 le corps poreux et le châssis métallique.

2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps poreux (9) a une épaisseur comprise

entre 10 et 60 mm.

3. Moule selon la revendication 1, caracté20 risé en ce que le remplissage (12) occupe la plus grande partie des faces de séparation des parties de moule

(a, b, c) lorsqu'elles sont mises en coopération.

4. Moule selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche de résine 25 (14) appliquée aux surfaces du remplissage (12) afin qu'elle recouvre les faces de séparation des parties

de moule, à l'exception du corps poreux.

5. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le remplissage (12) a une épaisseur 30 au moins égale à 10 mm, entre le corps poreux et le

châssis métallique.

6. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une résine rendant étanche la surface externe du corps poreux (9) qui est au contact 35 du remplissage (12), et un dispositif destiné à fixer

le remplissage au corps poreux et au châssis métallique.

7. Moule selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de fixation est un adhésif

appliqué entre le corps poreux et le châssis.

8. Moule selon la revendication 6, caractérisé

en ce que le dispositif de fixation comprend un ciment 5 appliqué entre le corps poreux et le châssis métallique.

9. Moule selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de fixation est un dispositif mécanique.

10. Moule selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce que les canaux (10) forment un arrangement dans lequel ils sont séparés par un intervalle compris entre 0,2 et 3 fois leur distance à la surface de moulage

du moule.

11. Moule selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce qu'il comporte en outre au moins une tuyauterie (11) raccordée aux canaux et destinée à assurer la

communication avec l'extérieur du moule.

12. Moule selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les canaux (10) ont un diamètre efficace 20 compris entre 0,5 et 10,0 mm.

13. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux sont sous forme de gorges ouvertes à la surface externe du corps poreux, et leurs ouvertures

sont fermées par des rubans.