Procédé de fabrication de produits céramiques
PROCEDE DE FABRICATION DE PRODUITS CERAMIQUES
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de produits céramiques à partir d'argile cuisant rouge, d'un matériau de rebut silicaté et éventuellement d'une matière minérale carbonatée chamottée avec un matériau de rebut silicaté. La présente invention se rapporte également à un procédé de fabrication de produits céramiques dont la durée de cuisson est plus courte et la température de cuisson est moins élevée que dans les procédés usuels.
En outre, la présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de carreaux céramiques pouvant subir un traitement d'émaillage.
Les procédés les plus généralement utilisés pour la fabrication de carreaux céramiques consistent à cuire une pâte céramique crue contenant le plus souvent une argile grésante, une argile cuisant rouge et une terre siliceuse, pendant environ 24
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la surface émaillée soit lisse et uniforme.
Un des inconvénients de ces procédés antérieurs réside dans le fait que la température de cuisson doit être maintenue dans l'intervalle étroit compris entre 1200 et 1250 [deg.]C et que cette température doit de plus être maintenue pendant un temps très long afin de conférer aux produits obtenus les caractéristiques mécaniques indispensables.
De plus, comme l'approvisionnement en matières premières, c'est-à-dire en argile de bonne qualité, devient de plus en plus aléatoire, il serait dès lors intéressant de posséder un procédé dans lequel non seulement la température de cuisson puisse varier de plus ou moins 50 [deg.]C autour de la valeur de consigne, sans pour autant influer sur les propriétés physiques et mécaniques des produits céramiques obtenus, mais de plus un procédé qui permette d'éliminer l'argile au maximum des compositions de pâtes céramiques, sans pour autant nuire aux propriétés physiques et mécaniques des produits à préparer.
On a déjà proposé d'utiliser des matériaux de rebut silicaté en remplacement d'une partie de cette argile. Il est apparu cependant que le choix du matériau de rebut silicaté est important, si l'on veut obtenir des produits céramiques de très bonne qualité et exempts de défauts en surface après émaillage.
On a maintenant trouvé d'une façon surprenante que si
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silicaté, en présence ou non d'une chanotte d'une matière ninérale basique carbonatée et du matériau de rebut silicaté, les carreaux céramiques obtenus répondent.aux critères ci-dessus.
L'objet de la présente invention consiste en un nouveau procédé de fabrication de produits céramiques pouvant être soumis à un traitement d'émaillage, qui permet d'utiliser dans les compositions de pâtes céramiques, un matériau de rebut silicate qui est facilement disponible à un prix de revient relativement bas.
La présente invention a également pour objet un nouveau procédé de fabrication de produits céramiques ayant des propriétés physiques et mécaniques au moins équivalentes à celles des produits céramiques traditionnels.
Le procédé de fabrication de produits céramiques pouvant subir un traitement d'émaillage de la présente invention est caractérisé en: ce que l'on cuit une pâte céramique crue de granulométrie contrôlée, comprenant de l'argile cuisant rouge, de la poussière de porphyre comme matériau de rebut silicaté et éventuellement une matière minérale basique carbonatée chamottée avec un matériau de rebut silicate, selon un cycle programmé de chauffage ne dépassant pas 6 heures, à une température de palier de cuisson
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.La durée totale du cycle de chauffage dans le procédé de l'invention ne dépasse pas 6 heures, et pour des raisons économiques, on peut prendre un cycle de 3 heures ou encore un cycle de durée moindre.
Le choix de la durée du cycle de chauffage peut être considéré comme résultant d'un compromis entre les qualités des produits céramiques obtenus et de la dépense énergétique à consentir pour obtenir ces qualités. Dans de nombreux cas, les qualités de résistance mécanique et de porosité sont suffisantes avec un cycle court de chauffage.
La température de palier de cuisson est inférieure à celle utilisée dans les procédés usuels, mais de plus, elle peut fluctuer entre 1070 [deg.]C et 1170 [deg.]C, sans que cela produise un effet néfaste sur les propriétés physiques et mécaniques des produits céramiques obtenus.
Un cycle programmé de chauffage est indiqué à titre d'exemple au Tableau Ici-après.
TABLEAU I
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Le cycle de 6 heures est un multiple du cycle de 3 heures.
Le choix de la durée du cycle de chauffage dépend notamment de la composition du mélange de départ, des propriétés désirées pour le produit:fini et de la variation autorisée- de la température de palier de cuisson.
Comme matériau de rebut silicate, on utilise particulièrement de la poussière de porphyre.
Le Tableau II ci-dessous montre une composition moyenne de la poussière de porphyre.
TABLEAU II
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Le Tableau II ci-dessus montre que la poussière de porphy-
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un élément important, et dès lors il n'apparaît plus nécessaire de mettre une argile grésante dans la composition *4 Selon un mode d'exécution avantageux du procédé de la présenta invention, on prépare d'abord une composition de pâte céramique crue à partir de 95 à 100 % en poids d'un mélange cons-
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porphyre comme matériau de rebut silicaté, et de 0 à 5 % en poids d'une chamotte basique constituée de 40 à 60 % d'une matière miné-
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silicaté, on soumet ensuite cette composition à une cuisson selon un cycle programmé de 3 heures, à une température de palier de cuisson comprise entre 1070 et 1170 [deg.]C, et notamment entre 1100 et
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sition, nuisent à la cohésion des carreaux cuits. De plus, bien que des compositions contenant 30 % en poids, basé sur le poids total de la composition, de poussière de porphyre donnent des résultats satisfaisants, il est préférable d'en introduire une quantité de 50 à 60 % en poids, basé sur le poids total de la composition, afin d'augmenter la plage thermique donnant lieu à des résultats acceptables.
Dans le cas éventuel où l'on emploie une chamotte basique, on peut notamment citer comme matières minérales basiques carbonatées, la dolomie, un filler de calcaire et autres matériaux de charge carbonatés à forte teneur en carbonate de calcium et en carbonate de magnésium. Cependant, pour des raisons économiques, on utilise de préférence la dolomie.
La chamotte basique est introduite en faibles quantités dans la pâte céramique crue, et se compose généralement d'un mélange en quantités approximativement égales de matériau de rebut .
silicaté et de matière minérale basique carbonatée.
L'élaboration de cette chamotte basique comporte trois stades. On réalise tout d'abord un mélange constitué de 40 à 60 en poids de matériau de rebut silicaté et de 60 à 40 % en poids de matière minérale basique carbonatée, que l'on comprime ensuite. On traite alors ce mélange thermiquement selon un cycle programmé de trois heures. Enfin on concasse et on tamise le fritté obtenu jusqu'à avoir un refus de 10 % au tamis de 90 microns.
Dans le but de favoriser au maximum la diminution de la porosité des produits céramiques cuits, et de faciliter la perte au feu au cours de la cuisson, on contrôle la granulométrie de la pâte crue en réduisant le matériau de rebut silicaté et l'argile
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de refus au tamis de 90 microns.
Les exemples suivants sont donnés afin de mieux illustrer la présente invention, mais sans pour autant en limiter la portée.
Exemple 1.
On a préparé une composition de pâte céramique qui conte-
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est donnée au Tableau II, et 40 Ci.' en poids d'argile cuisant rouge.
Afin de contrôler la granulonétrie de la pâte crue, la poussière de porphyre et l'argile ont été réduites, après séchage, en poudres fines jusqu'à obtenir 10 % de refus au tamis de 90 microns.
On a préparé ensuite des échantillons sous forme de plaquettes de 50 mm x 50 mm x 5 mm que l'on a pressés à environ
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selon le cycle de cuisson décrit au Tableau I.
Pour ces essais, la température de palier de cuisson était
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Après cuisson, on a déterminé pour les échantillons, la porosité P en pourcent en poids par le processus classique de la mise sous eau, et la résistance mécanique R en kg/cm estimée dans des essais de rupture par flexion des échantillons.
On a obtenu les résultats suivants :
R = 590 kg/cm<2>
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Les carreaux céramiques cuits ont été soumis ensuite à un traitement d'émaillage, et on a obtenu des carreaux céramiques émaillés lisses et uniformes, exempts de défauts.
Exemple 2.
On a préparé une composition de pâte céramique qui conte-
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comprimé ce mélange et on l'a soumis à un traitement thermique selon un cycle programmé de 3 heures. Ensuite on a concassé et
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90 microns.
Afin de contrôler la granulométrie de la pâte crue, la poussière de porphyre et l'argile ont été réduites, après séchage,
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90 microns.
Les échantillons ont été préparés selon le procédé décrit à l'exemple 1.
Les essais ont été réalisés selon un cycle de cuisson programmé de 6 heures, qui est un multiple du cycle de 3 heures décrit au Tableau I..
On a effectué les essais à deux températures différentes de palier de cuisson : 1110 [deg.]C et 1130 [deg.]C.
Les résultas obtenus du point de vue résistance mécanique et porosité sont les suivants :
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Les carreaux céramiques cuits ont été soumis ensuite à un traitement d'émaillage, et on a obtenu des carreaux céramiques émaillés lisses et uniformes, exempts de défauts.
A titre de comparaison, on a soumis à un traitement d'émaillage, des carreaux céramiques cuits provenant d'une pâte céramique
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Les carreaux céramiques émaillés avaient une surface comportant des rugosités et étaient donc impropres commercialement.
Exemple 3.
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chamotte poussière de porphyre-dolomie comme celle décrite à l'exemple 2.
Après cuisson selon un cycle programmé de 3 heures comme décrit au Tableau I, on a déterminé les propriétés de résistance mécanique et de porosité des carreaux cuits, peur une température de palier de cuisson de 1095 [deg.]C.
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Porosité en poids : 0,04 %
Les carreaux céramiques cuits ont été soumis ensuite à un traitement d'émaillage, et on a obtenu des carreaux céramiques émaillés lisses et uniformes, exempts de défauts.
Exemple 4.
On a répété la méthode décrite à l'exemple 2 pour préparer la composition de pâte céramique suivante.
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d'une chamotte poussière de porphyre-filler de calcaire qui a été préparée selon le procédé décrit à l'exemple 2.
Après cuisson selon un cycle programmé de 6 heures qui est un multiple du cycle de 3 heures décrit au Tableau I, on a déterminé les propriétés de résistance mécanique et de porosité des carreaux cuits, pour une température de palier de cuisson de 112C[deg.]C.
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Les carreaux céramiques cuits ont été soumis ensuite à un traitement d'émaillage, et on a obtenu des carreaux céramiques émaillés lisses et uniformes, exempts de défauts.
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schiste rouge-filler de calcaire. Les carreaux céramiques émaillés avaient une surface comportant des rugosités et étaient donc impropres commercialement.
Exemple 5.
On a répété la méthode décrite à l'exemple 1 pour préparer
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