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Procédé pour fabriquer des produits céramiques, notamment des isolateurs de bougie d'allumage.
L'invention concerne un procédé pour fabriquer des produits céramiques, notamment des isolateurs de bougie d'allumage, par moulage et cuisson de matières comprenant principalement des ingrédients non plastiques trèsréfractaires.
Dans le traitement de ces matières, le mode de façonnage a une grande importance économique et technologique et peut avoir une influence décisive sur la qualité du produit cuit achevé. Il est connu de transformer en produits se prê- tant à la coulée, par un traitement au moyen d'acides, des oxydes purs finement broyés, par exemple la poudre de corindon.
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@ On peut aussi façonner par coulée des matières qui ont été additionnées d'argile plastique ou de kaolin.
En outre, il a déjà été proposé de comprimer à la presse en pièces moulées des matières principalement constituées d'ingrédients non plastiques. Pour rendre les matières autant que possible plastiques, on les mélangeait à des substances inor- ganiques plastifiantes ou on leur ajoutait des liants organi- ques, comme la dextrine.
Toutefois les procédés mentionnés s'avèrent souvent insuffisants, notamment quand la proportion de substances plastiques est faible et qu'on veut fabriquer des pièces de forme compliquée ou des pièces massives ou à parois épaisses.
Par exemple, il est difficile d'empêcher la production de soufflures et de criques dans les pièces quand celles-ci sont moulées par coulée et cuites subséquemment. D'autre part, le procédé de moulage à la presse donne généralement une compres- sion inégale de la matière, si bien que par exemple une pièce pressée de forme cylindrique est très comprimée aux extrémités et peu comprimée au milieu. Ces faits ont une influence nuisi- ble pendant que les pièces se contractent au cours du séchage, car il se crée à l'intérieur du produit des tensions qui en compromettent la résistance aux changements de température.
Etant donné que, par ailleurs, le procédé de moulage à la pres- se ne permet de façonner que des objets de forme simple, il faut généralement exécuter un façonnage ultérieur au moyen d'outils, qui peut entrafner des frais considérables.
L'invention a pour but d'obvier aux inconvénients cités. Suivant cette invention, on fabrique les pièces mou- lées crues à cuire, faites des matières en question, en ren- dant la matière céramique propre à être injectée, par une ad- dition de substances organiques appropriées, et en la travail- lant par le procédé de moulage par injection connu dans son
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application aux résines artificielles.
Le procédé de moulage par injection connu dans son application aux résines artificielles consiste à chauffer une matière contenant une résine thermoplastique et à l'injecter à cet état, par une tuyère étroite, dans des moules refroidis où' la matière .reçoit la forme voulue.
La matière rendue propre à être injectée, dite ci- après matière injectable, et destinée à être travaillée con- formément à l'invention comprend deux groupes d'ingrédients.
Le premier groupe, qui constitue la partie prin- cipale de la matière injectable, se compose de la ou des ma- tières premières céramiques broyées à un degré de finesse suffisant et éventuellement intimement mélangées les unes aux autres. Ces ingrédients doivent être choisis selon les prin- cipes fondamentaux connus de la céramique en tenant compte des propriétés qu'on veut conférer au produit achevé. Ce groupe peut être représenté par un seul ingrédient très ré- fractaire, par exemple le corindon, ou par plusieurs ingré- dients non plastiques, par exemple le corindon, les oxydes alcalino-terreux et l'oxyde de titane.
Il peut y avoir ce- pendant aussi des ingrédients inorganiques plastiques, par exemple de l'argile. Toutefois, il a été constaté que l'argile ne doit de préférence figurer qu'à raison d'au plus 10 %* de la quantité de matière, car une aussi faible proportion d'in- grédients inorganiques plastiques permet seule de désaérer la matière pendant l'injection. Pour une teneur en argile plus élevée, l'argile enduit la surface du jet injecté et ne lais- se pas sortir les occlusions d'air.
Le second groupe d'ingrédients dont se compose la matière injectable comprend les ingrédients organiques qui déterminent en substance l'aptitude à l'injection de la ma- tière. La teneur en ces ingrédients de la matière injectable
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doit être aussi faible que possible afin que dans la pièce moulée par injection les constituants céramiques soient si- tués le plus près possible les uns des autres. En règle géné- rale, il faut employer un mélange d'ingrédients qui se ramollit à des températures de l'ordre de 100 C, qui durcit aux besses températures, par exemple à 0 C. et qui développe une force de liaison suffisante. Les ingrédients organiques doivent se volatiliser au cours de la cuisson céramique.
Leur fonction n'est pas de réagir avec les ingrédients céramiques du pre- mier groupe, ils servent uniquement à lier les ingrédients céramiques sous forme d'une matière injectable, et de manière que les pièces moulées par injection soient suffisamment soli- des pour qu'on puisse au besoin les soumettre à une fatigue mécanique et les transporter au four. Les substances organi- ques qui se volatilisent pendant la cuisson laissent des pores dans la pièce en matière céramique cuite. Une certaine porosité est généralement très avantageuse, notamment quand il s'agit de pièces soumises en service à une grande fatigue thermique.
On peut produire à volonté, dans de larges limites, un degré de porosité déterminé, en choisissant selon le cas envisagé la nature et la quantité des ingrédients organiques, en donnant aux ingrédients du premier groupe une gamme de gros- seurs de grain correspondante et en réglant correctement la température de cuisson pendant la cuisson des pièces moulées.
Pour produire la volatilisation des ingrédients organiques du second groupe pendant la cuisson il existe deux possibilités: Les ingrédients peuvent brûler en formant des produits d'oxydation, ou ils peuvent passer à l'état ga- zeux sans fournir de produits de combustion. Il a été constaté que la génération de produits de combustion peut amener des détériorations; la combustion des ingrédients organiques pro- duit des quantités de gaz comparativement très grandes qui
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peuvent faire sauter la pièce moulée, étant donné que ces gaz sont engendrés au sein de la pièce.
Aussi est-il utile d'employer comme constituants du second groupe des substan- ces organiques qui s'évaporent en majeure partie, sans exiger une oxydation, aux températures de la cuisson céramique, notam- ment aux températures de chauffage initiales allant jusque 400 C. De cette façon on assure que les ingrédients organi- ques partent entièrement pendant la cuisson en laissant des pores d'une extrême finesse et que l'agglutination des in- grédients céramiques de la matière puisse se produire pendant la cuisson sans entrave et dans la mesure voulue.
Les ingrédients organiques du second groupe doi- vent être intimement mélangés aux ingrédients céramiques inor- ganiques du premier groupe. On produit avantageusement ce mélange dans des mélangeurs qui déplacent la matière en la frottant et en l'écrasant, par exemple dans un broyeur à dis- ques rotatifs.
Comme déjà mentionné, il importe de désaérer la matière pendant l'injection afin d'obtenir une pièce moulée par injection qui soit exempte d'occlusions d'air. A cet effet, on peut diviser en plusieurs jets le jet de matière produit par pression et réunir ces jets,entre eux avant de re- fouler la matière par la tuyère d'injection. Naturellement, le moule qui donne à la matière injectée la forme de la pièce qu'on veut mouler par injection, est conformé de manière que l'air entraîné puisse quitter le moule. Par exemple, on atteint ce but en divisant le moule d'injection en un endroit appro- prié de manière que l'air puisse s'échapper par les joints.
Une division du moule d'injection est déjà nécessaire, en rège générale, rien qu'en raison de la forme de la pièce moulée, afin d'en faciliter le démoulage ou l'éjection.
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On montrera 'ci-après, en prenant pour exemple une matière se composant principalement de corindon, comment la matière doit être constituée pour qu'on puisse exécuter l'in- vention. Une pareille.masse est injectable et fournit des isolateurs électriques de haute qualité quand elle a la com- position suivante :
70 à 90 % de corindon finement broyé, y compris des additions de jusque 20 % de composés alcalino-terreux,
0 à 10 % d'argile ou de kaolin, jusque 10 % de gomme-laque artificielle, jusque 10 % d'huile de goudron de bois, jusque 5 % d'asphalte mou.
De préférence, on mélange intimement la gomme-la- que artificielle aux ingrédients céramiques en les broyant ensemble à sec. A la place de la gomme-laque artificielle ou comme succédané partiel, on peut aussi employer d'autres substances artificielles thermoplastiques,, par exemple des com- posés vinyliques polymérisés, comme les produits connus dans le commerce sous la dénomination "Mipolam" ou "Igélite".
A la place de l'huile de goudron de bois on peut aussi employer avec succès une émulsion aqueuse de l'huile de goudron produite par distillation d'huile de goudron de bois et contenant toutes les fractions de 100 à 350 C.
Comme asphalte mou on emploie avantageusement un asphalte dont le point de ramollissement d'après Kraemer- Sarnow (cf. la publication périodique "Die Chemische Industrie", 1903, n? 26, page 55) ne dépasse pas environ 90 .
On peut dissoudre cet asphalte mou dans l'huile de goudron de bois précitée, avant de l'ajouter à la matière, ou on peut l'ajouter à la matière sous forme de suspension aqueuse comme une émulsion de bitume. L'asphalte mou ne doit pas con-
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tenir d'alcali lorsqu'on veut 'fabriquer des pièces très ré- fractaires ou des isolateurs électriques.
Quand la matière injectable, contenant du corindon, contient de l'eau, il faut veiller à ce que la'teneur en eau de la matière, avant son injection, ne dépasse pas 5 %.
On travaille avantageusement les matières à teneur en corindon, indiquées à titre d'exemple spécifique, en chauffant la matière à 80-120 C. et en l'injectant sous pres- sion par une tuyère dans des moules dont la température est de -10 à +40 C.
La pression requise pour l'injection dépend de la nature éventuelle de la matière à injecter. A la fin de l'in- jection, quand il se produit une compression de la pièce moulée., il faut employer les pressions maxima; celles-ci sont généralement comprises entre les limites de 100 à 500 kgs/cm2.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour fabriquer des produits céramiques, notamment des isolateurs de bougie d'allumage, par moulage et cuisson de matières additionnées d'ingrédients organiques et comprenant-principalement des ingrédients non plastiques très réfractaires,caractérisé en ce qu'on fabrique les piè- ces moulées crues à cuire en rendant la matière céramique. propre à être injectée par une addition de substances organi- ques appropriées et en la travaillant par le procédé de mou- lage par injection conna dans son application aux résines artificielles.