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" Perfectionnements à la fabrication de produits céramiques'
La présente invention se rapporte à la fabrication de corps céramiques, plus particulièrement des genres plus fins, tels que porcelaine, porcelaine de Chine et ana- logues.
L'invention a pour but de préparer un genre de silice qui puisse être obtenu à un prix relativement bas et qui, lorsqu'il est incorporé à des argiles céramiques, donne un corps qui possède des caractéristiques inhabituellement bonnes en ce qui concerne la propriété de se laisser travailler dans les opérations de façonnage et moulage en divers articles.
L'invention a également pour but d'obtenir une matiè- re argileuse, qui possède d'excellentes caractéristiques de cuisson ou de chauffage et qui, lorsqu'elle est soumise à la cuisson ou au chauffage, possède un degré inhabituel de translucidité.
Dans la fabrication de corps céramiques, notamment du type de porcelaine de Chine et de porcelaine, il est de pratique oourante de mélanger, à de l'argile ou du kao-
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lin, de la silice ou quartz et du feldspath finement broyés, pour obtenir une masse argileuse qui puisse être facile- ment façonnée ou moulée et qui conserve sa forme pendant l'opération de chauffage ou cuisson, et, après cuisson, soit relativement translucide et vitreuse. La silice ou quartz utilisé dans le corps argileux est habituellement sous forme de sable ou de silex de poterie. Son r8le
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T.Mt/1. principal consiste à @ avec les autres constituants dans la masse pour former une matrice vitreuse.
Il rend également les corps plastiques plus faciles à travailler avec les outils de potier, et aide à maintenir la forme de la masse pendant le chauffage. Le feldspath agit comme fondant, pour activer la vitrification de la masse pen- dant le chauffage.
La présente invention porte sur l'utilisation de certains corps siliceux, résultant des opérations de dou- cissage et polissage de glaces ou plaques de verre,comme ingrédients destinés à être mélangés à de l'argile ou kao- lin dans la fabrication de corps céramiques. On obtient des matières siliceuses, propres à être utilisées confor- mément à la présente invention,dans les opérations de doucissage et polissage effectuées sur des plaques de verre ou glaces. Dans ces procédés, on utilise du sable or- dinaire en mélange à de l'eau comme agent abrasif et on l'applique contre et on le déplace/hsur la surface du verre à doucir et polir au moyen de blocs ou polissoirs appro- priés en fonte.
Pendant l'opération de doucissage et polis- sage, la surface du verre est graduellement usée et de pe- tits flocons ou paillettes de fer sont arrachés ou enlevés par abrasion de la surface des blocs ou polissoirs. En même temps, les grains de sable sont graduellement usés ou broyés et, de temps en temps, on fait passer la boue et le mélange de sable et d'eau à travers un appareil de classement approprié, dans lequel les particules plus grossières sont séparées des particules finement divisées.
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La matière grossière est réutilisée dans le cycle d'opéra- tions, tandis qu'on utilise la matière plus fine dans des stades subséquents de la série d'opérations de doucissage et polissage, pour effectuer les passes plus fines sur la surface du-verre. Finalement, tout le sable est réduit à un état de subdivision extrêmement fin et ne peut plus être utilisé davantage dans les opérations de doucissage et de polissage. Il a jusqu'ici été considéré comme une matière résiduaire et a été jeté au rebut en quantités énormes.
Il a été découvert par le demandeur que ce quartz ou silice, broyé à l'état excessivement fin, convient parfaitement, après un traitement approprié, pour être mélangé à des matières argileuses utilisées dans la fa- brication d'articles de poterie, pour améliorer les pro- priétés de travail, les caractéristiques de cuisson de la charge, ainsi que la translucidité et l'aspect du pro- duit final résultant du chauffage ou cuisson des corps formés avec cette matière.
Si le sable résiduaire doit être utilisé comme suc- cêdané pour du silex en poterie, il est préférable d'ef- fectuer l'opération de doucissage avec du sable Belative- ment pur, d'une qualité comparable à celle habituellement xx utilisée dans la composition de charges pour la fabri- cation de verre. Ceci est en contradiction avec la pratique courante, suivant laquelle on utilise des sables de riviè- re très impurs comme agent abrasif.
Un sable satisfaisait, après qu'il a été utilisé dans l'opération de doucissage, contiendra approximativement :
Silice 94,0 parties
Alcali 2,6 "
Chaux et magnésie 2,8
Aluminium 0,4 "
Dans la préparation du sable destiné à être utilisé
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dans la composition de charges pour la fabrication de corps céramiques, on peut extraire, par aes méthodes appropriées, des débris de verre et le fer y contenus.Par exemple, on peut facilement extraire la plus grande par- tie du verre par digestion du sable résiduaire avec un alcali, tel que du carbonate de sodium, de la soude caus- tique, ou du silicate de soude. Pour effectuer cette di- gestion, on décante ou filtre d'abord le sable provenant des opérations de doucissage et de polissage, pour rédui- re la proportion d'eau mélangée à ce sable.
On peut ainsi obtenir une boue ou gâteau contenant environ 50 % d'eau, plus ou moins, et on mélange ensuite cette boue à la substance alcaline utilisée pour la digestion. Si l'on emploie de la soude caustique, la concentration dans la phase liquide de la masse siliceuse doit être d'environ 5 à 10 % . Si l'on emploie du carbonate de soude, la con- centration peut s'élever à 10-15 % . La digestion peut être effectuée à la température ambiante, mais la réac- tion est plus rapide si elle est conduite à une tempérai - ture un peu plus élevée, par exemple à ou au voisinage du point d'ébullition de l'eau. Si l'on emploie un appareil résistant à la pression, on peut encore accélérer la réac- tion en l'effectuant à des températures encore plus éle- vées.
Comme résultat de ce traitement, le verre est dis- sous préférentiellement, avec une attaque relativement fai- ble de la silice constituant la partie principale de la masse. Après une digestion suffisante, le sable finement pulvérisé est ensuite séparé par filtration et lavé,pour en éliminer l'alcali en excès.
Le fer est ensuite extrait par tout procédé convena- ble, par exemple en mélangeant à nouveau le sable avec un acide dilué, tel que l'acide chlorhydrique ou l'acide sul- furique . Pour cette opération, une concentration de 5 à 10 % de l'acide est suffisante, Lorsque le fer est digéré,
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l'acide libre et les sels solubles sont enlevés.par fil- tration et lavage de la boue. On élimine ensuite une proportion d'eau aussi grande qu'on peut le faire mécani- quement, et on peut éliminer par évaporation une partie ou la totalité du reste d'eau.
On peut effectuer le sécha- ge final à une température d'environ 90 à 260 0. Toute- fois, il est évident que , pour le mélange avec de l'ar- gile, un séchage complet n'est pas nécessaire, car l'ar- gile est normalement mélangée à de l'eau etcontient habituellement des proportions considérables de matières hydratées. Il est tout à fait possible d'incorporer la to- talité ou une partie de l'eau, nécessaire pour rendre l'argile plastique, avec le sable pulvérisé..
La matière résultante est très blanche et est si fine que la plus grande partie de cette matière passera à travers un tamis à 325 mailles au pouce linéaire, et la dimension moyenne des particules semble être de l'ordre de 20 microns. Bien que l'élimination des débris de verre à partir de la silice finement divisée ait été spécifique- ment décrite, elle n'est pas nécessaire dans beaucoup de oas. Au lieu de cette élimination, on peut extraire le fer de la masse siliceuse, telle qu'elle est obtenue du doucissage et polissage de verre, par un traitement ap- proprié.
Ce traitement peut comporter la séparation magné- tique pour extraire le fer métallique, cette séparation magnétique étant suivie d'un traitement par de l'acide dilué (par exemple de l'acide chlorhydrique ou sulfurique à 5-10 %), pour éliminer tout fer résiduaire non extrait par le séparateur magnétique.
Le verre finement divisé, qui peut constituers la-25 µ du total des matières solides, se trouve dans un état excessivement uniforme de distribution et est en fait beaucoup plus uniformément disséminé dans la silice qu'on ne peut l'obtenir par tout autre mode de mélange.
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La raison de cette répartition uniforme apparaîtra im- médiatement si l'on considère que, dans le doucissage de glaces, la couche de sable entre le bloc et la plaque de verre ou glace est très mince -probablement une épaisseur un peu supérieure à un grain. Par conséquent, chaque grain individuel peut enlever par abrasion des pellicules de verre, de sorte qu'avec chaque grain de silice, il y a également des pellicules de verre. Le verre est par con- séquent mélangé aux particules de silice de manière aussi uniforme qu'il est possible de l'obtenir par un procédé mécanique.
Le verre , finement divisé et uniformément ré- parti dans la silice, aide probablement même à former une masse vitreuse transparente et permet de réduire sen- siblement ou même de supprimer l'incorporation de feldspath qui serait autrement nécessaire pour la fabrication d'ar- gix ticles de poterie.
Une variation dans des limites étendues est admissi- ble dans le choix et les proportions des divers in gré- dients qu'on peut employer dans la composition d'une char- ge d'argile conformément à la présente invention. Par exemple, dans la préparation d'une masse convenant pour la fabrication de porcelaine de Chine, il a été utilisé le)matières et les proportions suivantes :
45 parties de quartz pulvérulent, qui est préparé conformément à l'invention et qui peut contenir encore les débris de verre ;
5 parties de feldspath;
45 parties de mélange argileux, consistant en 15 % d'argile ordinaire et 35 % d'argile en pelotes ;
5 parties de kaolin.
Le mûrissage , le raffinage, le mélange des matières, le façonnage aux formes désirées et le chauffage ou cuis- son sont tous essentiellement les mêmes que dans le cas des matières ordinaires contenant du silex de poterie .
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Dans un autre exemple encore, la composition était la suivante :
57 % d'argile; 23,7 % du sable récupéré à partir du doucissage et polissage de verre et contenant les débris de verre;
19,3 % de silex (broyé).
Les matières résultantes, lorsqu'elles sont convena- blement mélangées l'une à l'autre et à de l'eau dans des proportions appropriées, possèdent une plasticité , une cohérence et d'autres propriétés excellentes qui permet- tent le travail de la masse. Il est naturellement impossi- ble de déterminer quantitativement la facilité de cette matière à se laisser travailler, mais cette propriété peut être facilement observée par l'homme du métier.
Des corps, formés à partir de cette matière possèdent une gamme très étendue de vitrification et d'excellentes ca- ractéristiques de cuisson à tout point de vue, et le pro- duit, après cuisson, est caractérisé par une translucide- té excellente. Par exemple, on constate qu'il est 4 à 5 fois aussi translucide que des corps en: porcelaine de Chine dans lesquels on utilise du silex de poterie ordi- naire. Un exemple de ce dernier corps est donné par la composition suivante :
Kaolin 31,5 parties
Argile en pelotes 15 "
Silex de poterie 25 "
Feldspath 15 "
Dolomie 3,5 "
Les surfaces des corps, après cuisson, possèdent également un aspect analogue au satin, d'un bel effet artistique, et, pour beaucoup d'applications, n'exigent pas de glaçure.
Toutefois, lorsqu'une surface vitreuse est nécessaire, une glaçure peut être facilement appli- quée. Pour ces glaçures, de la silice pulvérulente, prépa- rée comme décrit ci-dessus, par abrasion de verre par du sable, peut être utilisée en combinaison avec d'autres
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ingrédients pour former une barbotine convenant à cet usage.
Il est donné ci-après une composition type de gla- çure pour des articles de poterie ;
Minium 14,6 parties
Borax lE,5 "
Salpêtre 4,5 "
Blanc minéral 7,0 "
Oxyde de zinc 5,2 "
Argile 24,4 "
Silice traitée comme décrit ci-dessus 26,0 "
Voici un exemple d'une fritte type pour couche de fond pour tôle d'acier :
Oxyde de cobalt 0,342 parties
Oxyde de manganèse 1,00 "
Borax 20,71 "
Nitrate de soude 2,07 "
Carbonate de soude 4,12 "
Salpêtre 5,56 "
Feldspath 3,10 "
Argile 10,22 "
Silice traitée comme décrit ci- dessus 52,90 "
Les raisons de l'amélioration des propriétés de la matière à se laisser travailler et en particulier de la translucidité excellente du'produit résultant n'ont pas encore été définitivement établies.
Il est toutefois possible que cette amélioration soit due au moins en par- tie à l'état extrêmement fin de division de la masse xxx iliceuse provenant des opérations de doucissage et de polissage. Cet état de division a pour résultat un mé- lange tres complet et intime du quartz ou silice avec la matière argileuse et active par conséquent la formation d'un squelette vitreux, uniformément distribué à travers toute la masse.
Il est également possible ou probable que, pendant la longue durée des opérations de doucissage
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et polissage, ainsi que dans les stades intermédiaires de classement, et dans la purification subséquente de la masse siliceuse, le sable et le verre= contenus sont par- tiellement hydratés ou sont autrement altérés au point de vue chimique, à un degré tel qu'ils prennent des oaracté- ristiques nouvelles lorsqu'ils sont incorporés dans la matière argileuse. En tous cas, la présente invention ne dépend pas d'une explication particulière quelconque des raisons inhérentes sur lesquelles le.procédé est basé.
Bien qu'il n'ait été décrit que les formes de réali- sation préférées de l'invention, il sera évident pour l'homme du métier qu'on peut apporter à celles-ci de nombreuses modifications sans s'écarter du principe ni du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé de fabrication de corps céramiqeus, carac- térisé en ce quon incorpore à une masse d'argile une ma- tière siliceuse finement divisée, provenant du doucissage et du polissage de verre avec du sable comme agent abra- sif, et en ce qu'on façonne ensuite les corps à former et on les soumet à la cuisson.