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Procédé de fabrication d'articles en matières fusibles à aspect vitreux et les articles obtenus par ce procédé.
La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'articles couvrant une surface relativement éten- due, tels que des plaques, des carreaux, des dallée ou analogues de forme plane ou courbera partir de matières fusibles telles qu'utilisées jusqu'ici pour la fabrication de verres, glaçures, émaux ou analogues comportant essentiellement des silicates, des phosphates, des borates, de l'alumine ainsi que les oxydes des métaux alcalins, alcalino-terreux et terreux.
Une caractéristique importante de l'invention réside en ce que l'on prépare à partir des matières fusibles sus-men. tionnées du type des des verres, glaçures, ou émaux une série d'artioles présentant des propriétés qui jusqu'ici n'on% pu
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être obtenus par des procédés utilisés dans la fabrication des verres, glaçures ou émaux.
L'invention vise également à titre de produits indust- riela nouveuax, lea produits obtenus par le nouveau procédé qui sera décrit en détail ci-après. Il est surtout à remarquer que ces produite se différencient essentiellement des plaques, car- reaux ou autres articles fabriqués à partir de matières fusibles au moyen de procédés employés jusqu'ici à cet effet, et présen- tant des qualités précieuses qu'il est impossible d'obtenir par les méthodes connues*
Dans les procédés connus de préparation de verres, gla- cures ou émaux, la composition de verre contenant les éléments devant être fondus ensemble est tout d'abord amenée à la tempé- rature de fusion et au-dessus;
on continue à chauffer la masse fondue jusqu'à sa clarification, c'est-à-dire jusqu'à la dispari- tion des particules non fondues, juaqutà l'exp@lsion de l'air occlus eta..,à la suite de quoi la masse fondue clarifiée est versée dans un moule. '
Contrairement à ce procédé connu de fabrication des verres, on procède suivant l'invention d'une façon analogue à cel- le qui est courante dans la fabrication d'articles céramiques au cours de laquelle les articles à fabriquer sont formés au moyen de la masse initiale pulvérulente et sont ensuite soumis à une cuisson. Dans ce procédé de fabrication d'articles céramiques, au- aune clarification de la composition chauffée n'est prévue.
En procédant d'une façon analogue au cours de la fabri- cation des articles nouveaux conformes à l'invention, on peut ob- tenir des corps ayant en quelque sorte l'aspect du verre, présen- tant des qualités tout particulièrement précieuses et pouvant ser- vir à des revêtements de mura ou des applications analogues.
les produits céramiques tels que des plaques en grès ou analogues utilisés jusqu'ici pour les revêtements apparents pré- sentent tous l'inconvénient d'être relativement lourds en raison de leur épaisseur. D'autre part, on ne connaît pratiquement auou-
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ne glaçure pour des profita en gréa qui ne se craquelé pas ap- rès un certain temps sous l'influence des tensions existantes en- tre la matière en grès proprement dite et la glaçure, ce qui affec- te aussi bien l'aspect extérieur de la plaque que sa qualité, De plus, la fabrication par voie céramique de pièces courbes ou en équerre ou d'autres pièces ayant une forme spéciale présente des difficultés partioulières.
Au surplus, il est à remarquer que les dimensions de tous les produits obtenus par voie céramique sont jusqu'ici très limitées et que par exemple la fabrication de plaques à grande surface est aussi difficiles que coûteuse.
Pour cette raison, on a tendance depuis longtemps à rem- placer les plaques murales céramiques par des plaquessen verre obtenues suivant les méthodes connues en soi dans l'industrie du verre en tables, De telles plaques porvant présenter des dimen- sions plus grandes et n'étant pas soumises au danger des craquelu- res sont cependant sensiblement plus coûteurses. D'autre part, leur utilisation pour le revêtement de surfaces apparentes pré- sente l'inconvénient résidant en ce quéil est très difficile de les fixer car les mortiers et les cimenta adhèrent généralement mal à la surface du verre.
Enfin, les procédés connus de fabrication de plaques mu- rales par voie céramique et verrerie sont longs et nécessitent des installations aussi étendues que coûtouses.
La présente invention remédie à tous les inconvenants précités d'une manière remarquablement simple et réunit les avan- tagea de la fabrication céramique avec les qualités favorables des surfaces des verres. Les installations nécessaires à la mise en oeuvre du procédé sont simples et relativement peu coûteuses.
Le procédé suivant l'invention consiste en principe en ce que 1'on dispose,d'une façon courante dans la préparation des glaçures céramiques,sur un support formant moule une masse de composition analogue à celle des verres, glaçures, émaux etc.. connus ou non connus, sous forme pulvérulente ou en suspension dans un liquide appropriés ledit support ne devant toutefois
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pas nécessairement présenter des parties creuses ou cavités mais pouvant être parfaitement pan ou même contenir une ou plu- sieurs saillies. Le support contenant la composition de verre pulvérulente appliquée sur sa surface eat enauite chauffé à une température à laquelle la composition fond et devient pâteuse, de telle sorte qu'elle embrasse étroitement la surface du supp- ort servant de moule.
Une caractéristique importante de l'invention réside en ce que le procédé est exécuté d'une façon telle que la couche fondue après solidification se détache du support en une saale pièce ou en forme de-plusieurs pièces désirées, le support pou- vant ensuite servir à nouveau à la formation des piëaee identi- quea.
Ce procédé peut être réalisé pratiquement de plusieurs façons différentes.
Dans le cas le blus général, on moule d'abord au moyen d'une composition de matières céramiques un support dont la sur- face destinée à recevoir la couche vitreuae présente la forme ser- vant de modèle au corps en verre ou analogue à fabriquer, tel ou(un carreau, une plaque, une dalle etc.., pouvant être plane, incurvée ou autre.
Bien entendu, ce support pourrait être consti- matière ' tué en une/autre que'une substance céramique, Le support ainsi constitué est ensuite cuit à une température choisie en fonction de la composition des matières qui le constituent, cette tempé- rature étant pratiquement de 600 à 1650 0. De préférence, la tem- pérature de oette cuisson doit être supérieure à la température maximum nécessaire pour faire fondre la couche de glaçure appliq quée par la auite sur le support.
Le support servant à recevoir la coulhe fusible courbe ou plane est éventuellement rectifié mécaniquement avent ou ap- rèa la cuisson, pour présenter exactement la forme voulue desti-- née comme modèle pour la plaque ou analogue à fabriquer.
Ensuite, on applique sur cette surface du support ser-
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vant de base une couche de matières restant pulvérulentes et n'é- tant pas attaquées au cours de la cuisson suivante de vernis. Pour préparer cette engobe, servant de "couche de séparation", on peut utiliser dea composés inorganiques les plus divers tels que le quartz moulu, oxyde de calcium, oxyde de magnésium, hydrate d'a- lumins. alumine, sillimanite, zircon ou autres,
Il est important conformément à la présente invention, que les composants de cette couche de séparation ne forment pra- tiquement aucune combinaison au cours de la cuisson de fusion avec les corps du support et qu'ils ne se soudent pas avec sa sur- face par fusion ou fritage.
Sur cette couche intermédiaire servant de séparation on dispose d'une façon généralement uniforme et suivant des procédés connus en soi, la composition des matières choisies pour former le corps destiné à la fusion, L'ensemble est ensuite cuit de la façon habituelle, Les températures maximum de bette cuisson dépen- dent de la composition choisie des verres, glaçures, vernis, émaux etc...Etant donné que l'on a la possibilité de choisir à volonté la composition du support et de la couche de séparation, il de- vient possible grpâce à la présente invention de fabriquer par fu- sion.ou par cuisson, d'après des procédés céramiques, des articles. s'étendant principalement suivant deux dimensions et constitués par tous lesverres, glaçures, émaux, etc..connus.
La couche de fusion verre, glaçure, émail etc..)se dé- tache du support après ou au cours de la cuisson sans difficulté en une seule pièce et sans fissures. Suivant ce procédé on obtient des corps à surfaces planes, courbes ou analogues, s'étendant prin, cipaleemtn suivant deux dimensions, constitués en substance uni- quement par la matière de fusion et présentant une surface ex- térieure parfaitement lisse ou éventuellement une surface désirée mate, tandis que leur surface inférieure présente un aspect uni- formément rugueux par suite de l'adhésion d'une fraction réglable plus ou moins importante de la couche intermédiaire ou de sépara- tion,
de telle sorte que cescorps peuvent être facilement réu-
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nis à d'autre corps par oollage ou analogue.
Le support servant à déterminer la fomne du corps fabri- qué peut, après séparation de la couche de fusion, être immédiate- ment utilisé à nouveau pour la confection d'autres corps en matiè- re vitreuse ou analogue présentant les Bernes dimensions.Cette opé- ration peut être répétée- très fréquemment; on peut dire à titre d'e- xemple, que les supporta céramiques résistent à environ 200 cuissons de vernis.
Ainsi une quantité relativement faible de tels supporta servant à la détermination de la forme du corps fabriqué suffit au au cours de la fabrication, ce qui rend le procédé extrêmement peu coûteux en comparaison avec la fabrication céramique utilisée jusqu' ici. '
Dans le procédé de fabrication conforme à l'invention las déterminations de la forme et des dimensions des corpa en matière vitreuse ou analogue ne sont limitées que par les dimensions et la forme des supporta, c'est-à-dire dtune façon relativement faible.
Comme la forme des supports peut être déterminée avec exactitude, éventuellement par un finissage, on obtient toujours une exactitu- de pratiquement parfaite de la forme des corps fabriqués. Malgré cela, on peut préparer les pièces voulues destinées à la cuisson au. autres ayant une épaissaur aussi faible que l'on désire, ce qui est fréquement recherché mais pas toujours possible dans la fab- rication céramique connue.
Une caractéristique particulièrement importante réside en ce que la couche de glaure obtenue suivant la forme du support se détache, conformément à l'invention, du support sans fissures et en une seule pièce ou bien en plusieurs parties. de dimensions déterminées à ltavance dans le cas où le support est lui-même di- visé en plusieurs parties.
La séparation entre la couche de verre la et le support après/cuisson de vernis peut encore être favorisée (et même éventuellement sans interposition d'une couche de sépara- tion et avec conservation des avantages décrits) par le fait que la composition de la masse de fusion et du support est choisie
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deux compssitions présentent des coefficients de dilataion ther- miques différents.
Par un choix approprié de la composition de la couche intermédiaire ou de séparation, par rapport à la composition des verres il est possible d'obtenir que la couche vitreuse en se sé- parant du support se détache également en grande partie ou prati- quement en totalité de la couche de séparation ou que la couche de séparation continue à adhérér à la couche de verre, de telle sorte que la séparation proprement dite ait lieu dans le plan de contact entre la partie inférieure de la couche de séparation et la partie supérieure du support, Si l'on désire obtenir que la couche intermédiaire adhère à la masse vitreuse et que la sépara- tion ait lieu entre cette couche intermédiaire et le support, on peut choisir une épaisseur plus grande pour cette couche inter- médiaire ou de séparation,
d'une manière analogue à celle d'une couche dite "engobe", qui est solidement réunie après cuisson avec la glaçure et forme avec cette dernière un corps céramique tel qu'une plaque par exemple, dont 1*épaisseur est très faible par rapport à ses dimensions superficielles. Dans ce cas, il est pré- férable, afin de faciliter la séparation de déposer entre la couche d'engobe proprement date et le support une couche de sépa- ration particulière du type décrit plus haut.
D'autre part% 'le support lui-même, au lieu d'être con- stitué par une masse céramique cuite et une couche de séparation, peut être réalisé suivant des procédés connus au moyen d'une ma- tière correspondant à la composition de telles couches de sépara% tion.
Dans ce cas également la surface extérieure de ce corps doit présenter la forme définitive désirée de 1'article à fabriquer dont le procédé de fabrication reste par ailleurs inchangé, La masse spé- aiale utilisée pour la fabrication d'un tel support agissant lui- même comme corps de séparation doit pouvoir conserver sa forme au cours de la cuisson de vernis, ses particules ne doivent toutefois pas s'agglutiner, par exemple par fritage, de telle sorte qu'ap- rès la cuisson le support puisse sous l'influence d'une faible
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action Mécanique tomber enmmorceaux, ateffriter ou par exemple s'user ou se désagréger par frottement ou analogue.
La poudre ainsi formée peut être directement utilisées éventuellement avec addition d'un liant, pour mouler un nouveau support. La masse spéciale pour ce support particulier est constituée en substance par des corps intervenant dans la fabrication des couches de sépa- ration, comme par exemple hydrate d'alumine, alumine, argile fon- due, sable de quartz, quartzite broyée, sillimanite, mullite, magné- site, zircon etc..,auxquels on peut ajouter suivant la grosseur des grains, la pureté ou autres propriétés physiques de ces m&tiè- res premières ou de leur mélange ainsi qu'en fonction des tempé- ratures de cuisson dont on dispose, des liants inorganiques tels que :
argile, kaolin, stéatite, bentonite ou autres en quantité app propriée ainsi qu'éventuellement des liants organiques tels que par exemple la dextrine ou autres, 'étant toutefois bien entendu, la que la masse après/cuisson de vernis doit rester non compacte, c'est-à-dire doit pouvoir être réduite en poudre par une faible action mécanique.
Il -est encore à remarquer qu'il n'est pas indispensab- le que le support soit constitué par une matière métalloïde, céra- mique ou autre gardant sa forme pendant la cuissondde vernis et résistant à cette cuisson, mais qu'il peut par exemple être fab- riqué en un métal résistant à la température maximum de la cuisson de vernis.
Bien entendu, la masse de fusion disposée sur les support( doit être choisie d'une façon telle quelle ne coule pas au cours de la cuisson de la surface extérieure du support servant à la détermination de la forme des articles fabriqués mais qu'elle adhère à cette surface sous forme pétouse. Ceci est d'une importance tpute particulière lorsque cette surface extérieure ou les articles fab- riqués présentent une forme courbe, anguleuse ou sinueuse.
Etant donné que les articles fabriqués conformément à ltinvention constitués en substance uniquement par la masse de fue .sion ou par la Nasse de fusion et les parties adhérentes de la cou- che de séparation ou de la couche d'engobe, sont en général très
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minces, il peut être utile afin de rendre sur et de simplifier le transport ou l'utilisation de telles plaques, de les renforcer par rapport d'une couche de mastique, de ciment, de morteor ou analogues, de la façon habituelle ainsi que par pulvérisation ou par arrosage.
Ci-après on donnera quelques exemples de compositions et de températures d'opération intervenant au cours de la mise en pratique du procédé suivant 1'invention, montrant le nombre extrê- mement grand de variations possibles.
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.Oompositions et températures de cuisson dea supporte. 1).-Argile broyée à sec et tamisée provenant de 8assuo- lo (Italie).Température de cuisson env.950 0.
2).-Argile flottée provenant de Velten près Berlin.
Température de cuisson env.950 C.
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3) -Ar gile provenant de eEildstein contenant 38-40 % Al 0 ............................. 30 aillimanite oui te, broyée................. , ?4 .
Température de oiisson 1280-130000, 4) - ,
Argile provenant de Wildstein aontenant
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36ya 'te Al 0 ............................0 > oxyde d'aluminium (anhydride).............80
Température de cuisson 1350-1500 c.
5).-Fireclay provenant de Stourbridge
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(Angleterre).....,.....................?0 , Fireclay cuit provenant de Stourbridge 1 (Angle terre) ........ .................30 '# Température de auiesor.80-1300 C.
6).aotah Fireclay.........................40
Scotch Fireclay Grog .......
Température de cuisson 1300-1350 C.
7).-Substance argileuse ...... *942
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Quartz...................................50 Feldspath................................ 85
Température de cuisson 1200-1250 c.
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II.Oomositions des couches de séparation et dtengobe.
1) Kaolin de Zettlitz........................15 Oxyde dtaluninium..........................85 ; 2) KAolin Kamig "0000"......................,ôb,É >i Hydrate d'aluminium....................... 66,7 1 3) Kaolin de Floricie ......................... la Sillimanite des Indes .................... 22 Alumine................................... 60%
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4) English China. clay (Bt.Austell)..,.,... " ,30 ;
Oxyde de magnésium (fondu, finement broyé)70
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5) English Ball Clay (Dorset)......20% Dolomie................................60 %
6) Bentonite.............................. 1,5 % oxyde d'aluminium.......98,5% III.compositions et températures de cuisson pour verres, gla- @ ((ures. vernis, émaux et analogues.
1).-Pour 900 à 920 C:
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0,50BbO OslO B80 0,23 Al 0 3s50 aie 0,15 (Osig)0 Ot23 0s40 B 0 0,15 (C,Mg)O Os 22 B, 0 2),-Pour 900 à 92000: 0,140 i'b0 oelo BaO 0,23 e?40 3950 SiO Oe25 (04eME) 0,3 ' (0,33 B 05 0,25 (fia,K)0 0,23 Au.203 Su02 0,25 (oe.,Mg)O t22 0,25 (Naer)oo 3).-Tour 950 à 1000 0: 0,40 b0 ' 2 3 '3,0 Si02 0,25 MgO 0,30 Ai 0 - ' 15 Ti0 0,10 BaO OJ4 3 2 0$25 (ï,19')0 0,4= B 0 4),rour 1040 à 1060 0: O,a5 BaO 0,20 Al03 4d-o, o,, 0,45(C&,Mg)o 0120 àl0 tO,10\B"0" 0,45 (oaJM) 0 0,10',B 030 (K,i0 5).-Pour 1230 à 1280[0: 0,1 i,g0 0,7 0 0,4 Al 0" 3,5 Sio2 Os2 KGO 6).-Pour 1280 à 1320 C: o 5 10 0,5 MgO 0,5 Al 0 3,6 Silo 7).-à?our 1400 à 1420 0: .
09 û o 0, 7 OO 2 0;, 790 aie 0,3 O 0,8 A10 7,0 io 8), pour 1450 à 150:: C: 0,8 CaO 1 )la A1203 10,0 Si02 0,2 Kz l0
Les exemples des compositions de base pour verres, gla- qures, vernia, émaux etc.., indiqués ci-dessus peuvent naturelle- sent être complétés d'une façon ordinaire par des additions connues en soi de matières colorantes, afin d'obtenir les colorations déerées.
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Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exem- pies, compositions et modes opératoires décrits ci-dessus qui n'ont été donnés quà titre d'indication et sont susceptibles de multiples variations.
REVENDICATIONS.
1.-Procédé de fabrication d'articles en matières fusibles à aspect vitreux, caractérisé en ce que l'on dispose d'une façon cou- rante dans la préparation des glaçures céramiques sur un support formant moule, une masse de composition analogue à celle des verres glaçures ou émaux connus ou non connus, sous forme pulvérulente ou en suspension dans un liquide approprié, ledit support ne devant toutefois pas nécessairement présenter des parties creuses ou cavi- tés mais pouvant être parfaitement plan ou même contenir une ou plusieurs saillies, le procédé étant de plus exécuté d'une façon telle que la couche fondue, après solidification, se détache du support en une seule pièce, ou sous forme de plusieurs pièces dési- rées, le support pouvant ensuite servir à nouveau à la formation des pièces identiques.