EP0329511A1 - Process for manufacturing moulds, particularly for making ceramic parts, and the moulds thus obtained - Google Patents

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EP0329511A1
EP0329511A1 EP89400292A EP89400292A EP0329511A1 EP 0329511 A1 EP0329511 A1 EP 0329511A1 EP 89400292 A EP89400292 A EP 89400292A EP 89400292 A EP89400292 A EP 89400292A EP 0329511 A1 EP0329511 A1 EP 0329511A1
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EP
European Patent Office
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mold
filler
resin
mixture
weight
Prior art date
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Ceased
Application number
EP89400292A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jacques Reynier
Jean-Pierre Lenfant
Patrick Puchois
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sa Elmetherm
Original Assignee
Sa Elmetherm
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Filing date
Publication date
Application filed by Sa Elmetherm filed Critical Sa Elmetherm
Publication of EP0329511A1 publication Critical patent/EP0329511A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/26Producing shaped prefabricated articles from the material by slip-casting, i.e. by casting a suspension or dispersion of the material in a liquid-absorbent or porous mould, the liquid being allowed to soak into or pass through the walls of the mould; Moulds therefor ; specially for manufacturing articles starting from a ceramic slip; Moulds therefor
    • B28B1/261Moulds therefor
    • B28B1/262Mould materials; Manufacture of moulds or parts thereof
    • B28B1/263Plastics

Definitions

  • the present invention relates to a mold manufacturing process intended particularly for the production of parts made of ceramic materials, as well as the molds obtained by the implementation of such a process.
  • the production of ceramic parts is generally carried out in molds with a porous structure which are intended to absorb all or part of the water contained in liquid or plastic ceramic materials.
  • a method of manufacturing molds has also been proposed in which a first mixture is produced by kneading a binder with a mineral powdery filler and a second mixture by kneading a binder with a coarse mineral filler.
  • the first mixture is then shaped on the mother mold, by tamping.
  • the second mixture is placed on the surface layer of the mold thus produced in order to complete the wall thickness of the mold.
  • the mold is then dried and polymerized.
  • the present invention aims to provide a mold manufacturing process, simple in its implementation, rapid and inexpensive, which makes it possible to obtain porous molds having an excellent surface condition as well as good mechanical and chemical resistance.
  • a preferred filler for the implementation of the process is corundum.
  • This corundum charge advantageously consists of a mixture of 150 mesh corundum and 220 mesh corundum in a weight ratio close to 3/7.
  • a premix containing a filler and a resin is produced.
  • Said filler of mineral or ceramic nature, is chosen from siliceous, aluminous or clay materials. These are, for example, corundum, slate, sand or glass beads. Corundum is a preferred filler. According to the invention, at least 40% by weight of this filler has a particle size between 60 and 80 ⁇ m. Preferably, this charge will comprise practically no particles smaller than 40 ⁇ m. In this way, we are sure to have perfect homogeneity of the load and perfect cohesion of the mold.
  • a corundum charge consisting of a mixture of 150 Mesh and 220 Mesh corundum in a weight ratio close to 3/7, leads to good results, in particular with the following particle size profile (percentages by weight).
  • 0 - 40 ⁇ m 0 - 0.3% 40 - 63 ⁇ m 5 - 18% 63 - 80 ⁇ m 40 - 80% 80 - 100 ⁇ m 10 - 20% 100 - 120 ⁇ m 0 - 8%
  • the resin used is an epoxy resin.
  • the epoxy resins which can be used according to the invention can be of various types. In practice, the use of the epoxy resin sold by the company CIBA-GEIGY under the brand LW 561® gives good results and makes it possible to obtain completely satisfactory molds.
  • the resin content must be sufficient to uniformly cover each grain according to a thickness K.
  • K must be sufficiently low or with regard to the average diameter ⁇ of the grains of the filler in order to only glue the grains together in points (permeability) with the maximum of connection points (resistance).
  • the rate of pure resin can be determined according to the following formula: with ⁇ c: true density of the charge (in g / cm3) ⁇ l: density of the resin (in g / cm3)
  • the quantity by weight of resin relative to the filler will be between 1 and 20%. In practice, a resin content close to 7.5% is particularly preferred.
  • the premix can be produced according to the invention by introducing the filler into a mixer and then incorporating the resin by pouring it onto said filler. Mixing is carried out until the premix is homogeneous.
  • a silane in solution in an alcohol is added, after assaying the two particle sizes of the corundum and then mixing the charge, these two compounds having been dosed beforehand.
  • the silane used is an epoxy silane, that is to say an A 187 silane marketed by the company Union Carbide or a SI 251 or SI 252 silane marketed by the company DEGUSSA.
  • the alcohol used to dissolve the silane is a 95% denatured ethyl alcohol.
  • the silane is diluted to 5% in alcohol. According to these conditions, a percentage by weight of silane will be used varying from 0.5% to 2% relative to the filler.
  • a suitable hardener is then added and thoroughly mixed with the premix.
  • a hardener sold by the company CIBA-GEIGY under the brand HY 216® leads to good results when it is combined with the aforementioned particular resin.
  • the surface layer of the mold is shaped, by tamping with a first part of the mixture obtained by the incorporation of the hardener.
  • This step is essential in the production of the mold and needs to be carried out with great care in order to obtain an excellent surface condition.
  • the thickness of the surface layer will, for example, be close to 20 mm.
  • the state of the free surface previously formed during tamping of the first part of the mixture is modified, so as to make it rough and disordered. It is possible, for example, to groove the surface.
  • the positioning is then carried out on the surface layer of the mold, previously deposited, and the tamping of the second part of said mixture, so as to complete the wall thickness of the mold.
  • the mold is precured by keeping it at room temperature for about 24 hours.
  • the mold is then removed from the mold and then the mold hardens by polymerization according to an appropriate temperature rise cycle.
  • water evacuation and air blowing chimneys can be made by introducing rods into the mold up to approximately 20 mm from the separation surface of the mold and the mother of the mold.
  • These chimneys or conduits will be useful during the manufacture of ceramic pieces, to facilitate the evacuation towards the outside of the mold of the water contained in the slip. They are also useful for bringing the compressed air necessary for release from the mold to the part produced.
  • these chimneys are also distributed over the surface of the mold.
  • the molds obtained by implementing the process of the present invention have an open porosity of between 20 and 30% and excellent mechanical characteristics.
  • a mold is produced using a corundum filler having the following particle size distribution: 0 - 40 ⁇ m 0.29% 40 - 63 ⁇ m 16.70% 63 - 80 ⁇ m 55.35% 80 - 100 ⁇ m 19.61% 100 - 120 ⁇ m 8.05%
  • the said batch is mixed with 7.5% by weight of LW 561® resin in a Z-shaped arm mixer.
  • the mixing is carried out for approximately one hour, at ambient temperature.
  • the HY 216® hardener is slowly incorporated (28% by weight relative to the resin) on the mixture in order to achieve good distribution.
  • the product is removed with the mixer in operation. The excess adhering to the walls and arms of the mixer is eliminated.
  • a part of the mixture is then spread over the mother mold.
  • a manual tamping of this load is carried out until a thickness close to 20 mm is obtained.
  • the state of the free surface thus formed is modified so as to form grooves.
  • the second part of the mixture is then distributed in the mold, in small quantities. Between each addition, we proceed to a tamping. This operation is repeated until the desired height is obtained.
  • the rear surface of the mold is then leveled.
  • rods are introduced up to approximately 20 mm from the working surface of the mold (center distance of the chimneys: 20 mm, drilling diameter 5 mm).
  • the shaped mold is removed from the mold.
  • the mold then undergoes a thermal polymerization cycle up to a temperature in the region of 120 ° C. which is maintained for 48 hours.
  • the rate of temperature rise is 10 ° C per hour with a level of at least 30 minutes every 20 ° C.
  • a resin / hardener / accelerator mixture is spread over the external surface of the mold in order to seal the external frame and the rear surface of the mold. We took care to leave the stems previously placed in the mold: these have a sufficient length to be able to be removed later.
  • the mixture consists of a CY 219® resin, a HY 977 hardener, and a DY 060® accelerator, sold by the company CIBA GEIGY.
  • the mold produced has the following characteristics: - flexural strength: 182 N / mm2, - flexural module: 122 138 daN / cm2 - total porosity: 29%, - permeability: 0.190 ⁇ perm
  • the rear face of the mold which has grooves for distributing compressed air or water, is fixed to a metal plate by self-tapping screws.
  • the filler Prior to the incorporation of the resin, the filler is pre-impregnated with a silane A 187 sold by Union Carbide and diluted to 5% in 95% denatured ethyl alcohol, at percentages weight varying from 0.5% to 1.5% relative to the load.
  • silane A 187 sold by Union Carbide
  • percentages weight varying from 0.5% to 1.5% relative to the load.

Abstract

The process according to the invention is characterised in that the following operations are performed: a) production of a premix containing an inorganic or ceramic filler chosen from siliceous, aluminous or clayey matter and an epoxy resin, at least 40% by weight of the said filler exhibiting a particle size of between 60 and 80 mu m, the quantity by weight of resin relative to the said filler being between 5 and 20%, b) production of a mixture by kneading the said premix with an appropriate hardener, c) shaping the surface layer of the mould by screening and then tamping a first part of the said mixture in a mould matrix, d) treatment of the smooth surface formed during stage c) to roughen it, e) placing over the surface layer of the mould and tamping the second part of the said mixture to complete the wall thickness of the mould, f) precuring the mould at room temperature for approximately 24 hours, g) demoulding and curing the mould by polymerisation according to an appropriate temperature rise cycle.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication de moules destiné particulièrement à la réa­lisation de pièces en matières céramiques, ainsi que les moules obtenus par la mise en oeuvre d'un tel procédé.The present invention relates to a mold manufacturing process intended particularly for the production of parts made of ceramic materials, as well as the molds obtained by the implementation of such a process.

La production de pièces en matière céramique est généralement réalisée dans des moules à structure poreuse qui sont destinés à absorber en totalité ou en partie l'eau contenue dans les matières céramiques liquides ou plastiques.The production of ceramic parts is generally carried out in molds with a porous structure which are intended to absorb all or part of the water contained in liquid or plastic ceramic materials.

Cette absorption d'eau dans la structure poreuse du moule permet de former des pièces de céramique fermes, bien sèches, ce qui leur confère une bonne stabilité avant la cuisson.This absorption of water in the porous structure of the mold makes it possible to form firm, well-dried ceramic pieces, which gives them good stability before firing.

Dans l'état de la technique, on utilise princi­palement, pour la réalisation de ces moules, du plâtre ou des mélanges à base de plâtre. L'utilisation de moules en plâtre conduit à des résultats très insuffisants, compte tenu de la grande fragilité de ce matériau. La surface active du moule réalisé se désagrège très facilement.In the prior art, mainly for the production of these molds, plaster or mixtures based on plaster. The use of plaster molds leads to very insufficient results, given the great brittleness of this material. The active surface of the mold produced breaks up very easily.

On a également tenté de charger le plâtre, prin­cipalement à l'aide de résines synthétiques. Les moules réalisés ne bénéficient pas de valeur suffisament élevée de résistance à l'abrasion et à la rupture. En outre, la durée d'utilisation de ces moules n'excède que rarement 1000 à 2000 démoulages.Attempts have also been made to load plaster, mainly using synthetic resins. The molds produced do not have a sufficiently high value for resistance to abrasion and breakage. In addition, the duration of use of these molds rarely exceeds 1000 to 2000 mold release.

On a également proposé un procédé de fabrica­tion de moules dans lequel on réalise un premier mélange par malaxage d'un liant avec une charge pulvérulente miné­rale et un second mélange par malaxage d'un liant avec une charge grossière minérale. Le premier mélange est alors mis en forme sur la mère de moule, par damage. On met en place sur la couche superficielle du moule ainsi réalisée le second mélange afin de compléter l'épaisseur de paroi du moule. Le moule est ensuite séché et polymérisé.A method of manufacturing molds has also been proposed in which a first mixture is produced by kneading a binder with a mineral powdery filler and a second mixture by kneading a binder with a coarse mineral filler. The first mixture is then shaped on the mother mold, by tamping. The second mixture is placed on the surface layer of the mold thus produced in order to complete the wall thickness of the mold. The mold is then dried and polymerized.

L'utilisation de deux granulométries diffé­rentes rend le procédé difficile à mettre en oeuvre. De plus, le liant et la charge grossière ont tendance à former des agglomérats, ce qui rend fastidieux la mise en place et le damage du mélange jusqu'à la hauteur désirée.Enfin, la différence de granulométrie entre les deux charges se tra­duit par des pertes de charge relativement importantes lors de l'insufflation d'air dans le moule afin d'effectuer le démoulage de la pièce réalisée.The use of two different particle sizes makes the process difficult to implement. In addition, the binder and the coarse filler tend to form agglomerates, which makes it tedious to set up and tamp the mixture to the desired height. Finally, the difference in particle size between the two fillers results in relatively large pressure losses during the blowing of air into the mold in order to demold the part produced.

La présente invention a pour but de fournir un procédé de fabrication de moules, simple dans sa mise en oeuvre, rapide et peu coûteux, qui permet d'obtenir des moules poreux présentant un excellent état de surface ainsi que de bonnes résistances mécaniques et chimiques.The present invention aims to provide a mold manufacturing process, simple in its implementation, rapid and inexpensive, which makes it possible to obtain porous molds having an excellent surface condition as well as good mechanical and chemical resistance.

Le procédé de la présente invention comprend les opérations suivantes :

  • a) réalisation d'un prémélange contenant une charge minérale ou céramique choisie parmi les matières siliceuses, alu­mineuses ou argileuses et une résine époxyde, au moins 40 % en poids de ladite charge présentant une granulométrie comprise entre 60 et 80 µm, la quantité en poids de résine par rapport à ladite charge étant comprise entre 5 et 20 %,
  • b) réalisation d'un mélange par malaxage dudit prémélange avec un durcisseur approprié,
  • c) mise en forme de la couche superficielle du moule par tamisage puis damage d'une première partie dudit mélange dans une mère de moule,
  • d) traitement de la surface lisse formée lors de l'étape c) afin de la rendre rugueuse,
  • e) mise en place sur la couche superficielle du moule et damage de la seconde partie dudit mélange pour compléter l'épaisseur de paroi du moule,
  • f) prédurcissement du moule à température ambiante pendant environ 24 heures,
  • g) démoulage et durcissement du moule par polymérisation suivant un cycle approprié de montée en température.
The method of the present invention comprises the following operations:
  • a) production of a premix containing a mineral or ceramic filler chosen from siliceous, aluminous or clay materials and an epoxy resin, at least 40% by weight of said filler having a particle size between 60 and 80 μm, the quantity by weight resin relative to said filler being between 5 and 20%,
  • b) making a mixture by kneading said premix with an appropriate hardener,
  • c) shaping of the surface layer of the mold by sieving and then tamping with a first part of said mixture in a mold mother,
  • d) treatment of the smooth surface formed during step c) in order to make it rough,
  • e) placing on the surface layer of the mold and tamping the second part of said mixture to complete the wall thickness of the mold,
  • f) pre-hardening of the mold at room temperature for approximately 24 hours,
  • g) demolding and hardening of the mold by polymerization according to an appropriate temperature rise cycle.

Selon une autre caractéristique, une charge préférée pour la mise en oeuvre du procédé est le corindon. Cette charge de corindon consiste avantageusement en un mélange de corindon de 150 Mesh et de corindon 220 Mesh dans un rapport en poids voisin de 3/7.According to another characteristic, a preferred filler for the implementation of the process is corundum. This corundum charge advantageously consists of a mixture of 150 mesh corundum and 220 mesh corundum in a weight ratio close to 3/7.

Selon un mode préféré de l'invention, il peut être réalisé une pré-­imprégnation de la charge par un silane. Les propriétés mécaniques des moules sont alors nettement améliorées.According to a preferred embodiment of the invention, it is possible to pre-impregnate the filler with a silane. The mechanical properties of the molds are then significantly improved.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la descrip­tion détaillée faits ci-après.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description made below.

Conformément au procédé de l'invention, on réalise un prémélange contenant une charge et une résine.In accordance with the process of the invention, a premix containing a filler and a resin is produced.

Ladite charge, de nature minérale ou céramique, est choisie parmi les matières siliceuses, alumineuses ou argileuses. Il s'agit par exemple, de corindon, d'ardoise, de sable ou de billes de verre. Le corindon constitue une charge préférée. Selon l'invention, au moins 40 % en poids de cette charge présente une granulométrie comprise entre 60 et 80 µm. De préférence cette charge ne comprendra prati­quement pas de particules inférieures à 40 µm. De cette façon, on est assuré d'avoir une parfaite homogénéité de la charge et une parfaite cohésion du moule.Said filler, of mineral or ceramic nature, is chosen from siliceous, aluminous or clay materials. These are, for example, corundum, slate, sand or glass beads. Corundum is a preferred filler. According to the invention, at least 40% by weight of this filler has a particle size between 60 and 80 μm. Preferably, this charge will comprise practically no particles smaller than 40 μm. In this way, we are sure to have perfect homogeneity of the load and perfect cohesion of the mold.

Une charge de corindon consistant en un mélange de corindon 150 Mesh et 220 Mesh dans un rapport en poids voisin de 3/7, conduit à de bon résultats, en particulier avec le profil granulométrique suivant (pourcentages en poids). 0 - 40 µm 0 - 0,3 % 40 - 63 µm 5 - 18 % 63 - 80 µm 40 - 80 % 80 - 100 µm 10 - 20 % 100 - 120 µm 0 - 8 % A corundum charge consisting of a mixture of 150 Mesh and 220 Mesh corundum in a weight ratio close to 3/7, leads to good results, in particular with the following particle size profile (percentages by weight). 0 - 40 µm 0 - 0.3% 40 - 63 µm 5 - 18% 63 - 80 µm 40 - 80% 80 - 100 µm 10 - 20% 100 - 120 µm 0 - 8%

La résine utilisée est une résine époxyde. Les résines époxydes utilisables selon l'invention peuvent être de nature diverse. Dans la pratique, l'utilisation de la résine époxyde commercialisée par la Société CIBA-GEIGY sous la marque LW 561® donne de bons résultats et permet d'obtenir des moules tout à fait satisfaisants.The resin used is an epoxy resin. The epoxy resins which can be used according to the invention can be of various types. In practice, the use of the epoxy resin sold by the company CIBA-GEIGY under the brand LW 561® gives good results and makes it possible to obtain completely satisfactory molds.

Pour que le prémélange résine/charge soit homo­gène et pour qu'il puisse conduire à moule perméable et résistant, il faut que le taux de résine soit suffisant pour couvrir uniformément chaque grain selon une épaisseur K. Par ailleurs, K doit être suffisamment faible eu égard au dia­mètre moyen Θ des grains de la charge afin de ne coller les grains ensembles que par points (perméabilité) avec le maxi­mum de points de liaison (résistance). Ainsi,pour obtenir un rapport donnant une porosité convenable, le taux de résine pure peut être déterminé selon la formule suivante :

Figure imgb0001
avec ρc : masse volumique vraie de la charge (en g/cm³)
ρl : masse volumique de la résine (en g/cm³)For the resin / filler premix to be homogeneous and for it to lead to a permeable and resistant mold, the resin content must be sufficient to uniformly cover each grain according to a thickness K. Furthermore, K must be sufficiently low or with regard to the average diameter Θ of the grains of the filler in order to only glue the grains together in points (permeability) with the maximum of connection points (resistance). Thus, to obtain a ratio giving a suitable porosity, the rate of pure resin can be determined according to the following formula:
Figure imgb0001
with ρc: true density of the charge (in g / cm³)
ρl: density of the resin (in g / cm³)

Selon l'invention, la quantité en poids de résine par rapport à la charge sera comprise entre 1 et 20 %. En pratique, un taux de résine voisin de 7,5 % est par­ticulièrement préféré.According to the invention, the quantity by weight of resin relative to the filler will be between 1 and 20%. In practice, a resin content close to 7.5% is particularly preferred.

Le prémélange peut être réalisé selon l'inven­tion en introduisant la charge dans un malaxeur puis en incorporant la résine en la versant sur ladite charge. Le malaxage est effectué jusqu'à ce que le prémélange soit homogène.The premix can be produced according to the invention by introducing the filler into a mixer and then incorporating the resin by pouring it onto said filler. Mixing is carried out until the premix is homogeneous.

Afin d'améliorer la mouillabilité de la charge par la résine,il peut être réalisé, préalablement à l'incorporation de la résine à la charge, une pré-imprégnation de cette charge par un silane.In order to improve the wettability of the filler by the resin, it can be carried out, before incorporating the resin into the filler, a prepreg of this filler with a silane.

Selon ce mode de réalisation préféré, il est ajouté, après dosage des deux granulométries du corindon puis malaxage de la charge, un silane en solution dans un alcool, ces deux composés ayant été préalablement dosés. Le silane utilisé est un silane époxy c'est-à-dire un silane A 187 commercialisé par la Société Union Carbide ou un silane SI 251 ou SI 252 commercialisés par la Société DEGUSSA. L'alcool utilisé pour dissoudre le silane est un alcool éthylique dénaturé à 95 %. Le silane est dilué à 5 % dans l'alcool. Selon ces conditions, il sera utilisé un pourcentage en poids de silane variant de 0,5 % à 2 % par rapport à la charge.According to this preferred embodiment, a silane in solution in an alcohol is added, after assaying the two particle sizes of the corundum and then mixing the charge, these two compounds having been dosed beforehand. The silane used is an epoxy silane, that is to say an A 187 silane marketed by the company Union Carbide or a SI 251 or SI 252 silane marketed by the company DEGUSSA. The alcohol used to dissolve the silane is a 95% denatured ethyl alcohol. The silane is diluted to 5% in alcohol. According to these conditions, a percentage by weight of silane will be used varying from 0.5% to 2% relative to the filler.

Suite à l'ajout de cette solution de silane sur la charge dans le malaxeur en fonctionnement, il est effectué un malaxage d'une heure puis l'évaporation de l'alcool. L'incorporation à la charge de la résine est ensuite réalisée comme décrit précédemment.Following the addition of this silane solution to the load in the mixer during operation, mixing is carried out for one hour and then the alcohol is evaporated. The incorporation into the charge of the resin is then carried out as described above.

Un durcisseur approprié est ensuite ajouté et mélangé intimement avec le prémélange. Dans la pratique, l'utilisation d'un durcisseur commercialisé par la Société CIBA-GEIGY sous la marque HY 216 ® conduit à de bons résul­tats lorsqu'il est associé à la résine particulière précitée.A suitable hardener is then added and thoroughly mixed with the premix. In practice, the use of a hardener sold by the company CIBA-GEIGY under the brand HY 216® leads to good results when it is combined with the aforementioned particular resin.

Selon l'étape c) du procédé conforme à l'inven­tion, on met en forme la couche superficielle du moule, par damage d'une première partie du mélange obtenu par l'incor­poration du durcisseur. Cette étape est essentielle dans la réalisation du moule et nécessite d'être effectué avec beau­coup de soin afin d'obtenir un excellent état de surface. L'épaisseur de la couche superficielle sera, par exemple, voisine de 20 mm.According to step c) of the process according to the invention, the surface layer of the mold is shaped, by tamping with a first part of the mixture obtained by the incorporation of the hardener. This step is essential in the production of the mold and needs to be carried out with great care in order to obtain an excellent surface condition. The thickness of the surface layer will, for example, be close to 20 mm.

Selon l'étape suivant du procédé de l'invention, l'état de la surface libre précédemment formée lors du damage de la première partie du mélange est modifié, de façon à la rendre rugueuse et désordonnée. On peut, par exemple, pro­céder à un rainurage de la surface.According to the next step of the process of the invention, the state of the free surface previously formed during tamping of the first part of the mixture is modified, so as to make it rough and disordered. It is possible, for example, to groove the surface.

On effectue alors la mise en place sur la couche superficielle du moule, précédemment déposée, et le damage de la seconde partie dudit mélange, de façon à compléter l'épaisseur de paroi du moule.The positioning is then carried out on the surface layer of the mold, previously deposited, and the tamping of the second part of said mixture, so as to complete the wall thickness of the mold.

Après cette opération, on procède au prédurcis­sement du moule en le maintenant à la température ambiante pendant environ 24 heures.After this operation, the mold is precured by keeping it at room temperature for about 24 hours.

On réalise ensuite le démoulage puis le durcisse­ment du moule par polymérisation suivant un cycle approprié de montée en température.The mold is then removed from the mold and then the mold hardens by polymerization according to an appropriate temperature rise cycle.

Précédemment à cette opération de démoulage, on peut réaliser des cheminées d'évacuation d'eau et d'insuffla­tion d'air par introduction dans le moule de tiges jusqu'à environ 20 mm de la surface de séparation du moule et de la mère du moule. Ces cheminées ou conduits seront utiles lors de la fabrication de pièces céramiques, pour faciliter l'évacuation vers l'extérieur du moule de l'eau contenue dans la barbotine. Elles sont également utiles pour amener jusqu'à la pièce réalisée, l'air comprimé nécessaire à son démoulage.Prior to this demolding operation, water evacuation and air blowing chimneys can be made by introducing rods into the mold up to approximately 20 mm from the separation surface of the mold and the mother of the mold. These chimneys or conduits will be useful during the manufacture of ceramic pieces, to facilitate the evacuation towards the outside of the mold of the water contained in the slip. They are also useful for bringing the compressed air necessary for release from the mold to the part produced.

De préférence, ces cheminées sont également réparties sur la surface du moule.Preferably, these chimneys are also distributed over the surface of the mold.

Postérieurement au durcissement du moule par polymérisation, on répandra, si on le désire, un mélange de résine et de durcisseur sur la surface extérieure et sur la surface non active du moule afin de les rendre imperméables. On aura bien entendu, pris soin de réaliser cette opération alors que les tiges, de dimensions suffisamment grandes, nécessaires à la réalisation des cheminées sont encore dans le moule.After curing the mold by polymerization, a mixture of resin and hardener will be spread, if desired, over the exterior surface and over the non-active surface of the mold in order to make them waterproof. We will of course have taken care to carry out this operation while the rods, of sufficiently large dimensions, necessary for the production of the chimneys are still in the mold.

Les moules obtenus par la mise en oeuvre du procédé de la présente invention présentent une porosité ouverte comprise entre 20 et 30 % et d'excellentes caracté­ristiques mécaniques.The molds obtained by implementing the process of the present invention have an open porosity of between 20 and 30% and excellent mechanical characteristics.

Les exemples suivants illustrent, à titre indi­catif mais non limitatif la mise en oeuvre du procédé de la présente invention.The following examples illustrate, by way of non-limiting example, the implementation of the process of the present invention.

EXEMPLE 1 :EXAMPLE 1:

On réalise un moule à l'aide d'une charge de corindon présentant la répartition granulométrique suivante : 0 - 40 µm 0,29 % 40 - 63 µm 16,70 % 63 - 80 µm 55,35 % 80 - 100 µm 19,61 % 100 - 120 µm 8,05 % A mold is produced using a corundum filler having the following particle size distribution: 0 - 40 µm 0.29% 40 - 63 µm 16.70% 63 - 80 µm 55.35% 80 - 100 µm 19.61% 100 - 120 µm 8.05%

On procède au mélange de ladite charge avec 7,5 % en poids de résine LW 561® dans un malaxeur à bras en forme de Z. Le malaxage s'effectue pendant une heure environ, à la température ambiante.The said batch is mixed with 7.5% by weight of LW 561® resin in a Z-shaped arm mixer. The mixing is carried out for approximately one hour, at ambient temperature.

On incorpore lentement le durcisseur HY 216® (28 % en poids par rapport à la résine) sur le mélange afin de réaliser une bonne distribution. L'enlèvement du produit s'effectue, malaxeur en fonctionnement. L'excédent adhérant aux parois et aux bras du malaxeur est éliminé.The HY 216® hardener is slowly incorporated (28% by weight relative to the resin) on the mixture in order to achieve good distribution. The product is removed with the mixer in operation. The excess adhering to the walls and arms of the mixer is eliminated.

On répand alors une partie du mélange sur la mère de moule. On procède à un damage manuel de cette charge jusqu'à l'obtention d'une épaisseur voisine de 20 mm. On modifie l'état de la surface libre ainsi formée de façon à former des rainures. On répartit alors la seconde partie du mélange dans le moule, en petites quantités. Entre chaque ajout, on procède à un damage. Cette opération est réitérée jusqu'à l'obtention de la hauteur désirée. La surface arrière du moule est ensuite mise à niveau.A part of the mixture is then spread over the mother mold. A manual tamping of this load is carried out until a thickness close to 20 mm is obtained. The state of the free surface thus formed is modified so as to form grooves. The second part of the mixture is then distributed in the mold, in small quantities. Between each addition, we proceed to a tamping. This operation is repeated until the desired height is obtained. The rear surface of the mold is then leveled.

Après avoir effectué un relevé topographique du profil de la pièce à mouler, on introduit des tiges jusqu'à environ 20 mm de la surface de travail du moule (entr'axe des cheminées : 20 mm, diamètre de perçage 5 mm).After having carried out a topographical survey of the profile of the part to be molded, rods are introduced up to approximately 20 mm from the working surface of the mold (center distance of the chimneys: 20 mm, drilling diameter 5 mm).

Après 24 heures de durcissement à la température ambiante, le moule façonné est démoulé.After 24 hours of curing at room temperature, the shaped mold is removed from the mold.

Le moule subit alors un cycle thermique de poly­mérisation jusqu'à une température voisine de 120°C qui est maintenue pendant 48 heures. La vitesse de montée en tempé­rature est de 10°C par heure avec un palier d'au moins 30 minutes toutes les 20°C.The mold then undergoes a thermal polymerization cycle up to a temperature in the region of 120 ° C. which is maintained for 48 hours. The rate of temperature rise is 10 ° C per hour with a level of at least 30 minutes every 20 ° C.

Après polymérisation, on répand sur la surface extérieure du moule un mélange résine/durcisseur/accélérateur afin d'assurer l'étanchéité du cadre extérieur et de la sur­face arrière du moule. On a pris soin de laisser les tiges disposées précédemment dans le moule : celles-ci présentent une longueur suffisante pour pouvoir être ôtées ultérieure­ment. Le mélange consiste en une résine CY 219®, un durcis­seur HY 977, et un accélérateur DY 060®, vendus par la Société CIBA GEIGY.After polymerization, a resin / hardener / accelerator mixture is spread over the external surface of the mold in order to seal the external frame and the rear surface of the mold. We took care to leave the stems previously placed in the mold: these have a sufficient length to be able to be removed later. The mixture consists of a CY 219® resin, a HY 977 hardener, and a DY 060® accelerator, sold by the company CIBA GEIGY.

Le moule réalisé présente les caractéristiques suivants :
- résistance à la flexion : 182 N/mm²,
- module de flexion : 122 138 daN/cm²
- porosité totale : 29 %,
- perméabilité : 0,190 µperm
The mold produced has the following characteristics:
- flexural strength: 182 N / mm²,
- flexural module: 122 138 daN / cm²
- total porosity: 29%,
- permeability: 0.190 µperm

Selon un mode de réalisation particulier, la face arrière du moule, qui comporte des rainures de distribution d'air comprimé ou d'eau, est fixée sur une plaque métallique par vis autotaraudeuses.According to a particular embodiment, the rear face of the mold, which has grooves for distributing compressed air or water, is fixed to a metal plate by self-tapping screws.

EXEMPLE 2 :EXAMPLE 2:

Préalablement à l'incorporation de la résine, il est réalisé une pré-imprégnation de la charge par un silane le A 187 commercialisé par la Société Union Carbide et dilué à 5 % dans l'alcool éthylique dénaturé à 95 %, à des pourcentages en poids variant de 0,5 % à 1, 5 % par rapport à la charge.Prior to the incorporation of the resin, the filler is pre-impregnated with a silane A 187 sold by Union Carbide and diluted to 5% in 95% denatured ethyl alcohol, at percentages weight varying from 0.5% to 1.5% relative to the load.

La résistance mécanique et la porosité des éprouvettes ainsi obtenues sont présentées dans le tableau suivant : Pourcentage de silane 0 0,5 0,75 1 1,25 1,5 Porosité en % 29,43 29,25 29,06 28,97 28,79 28,43 Contrainte à la rupture éprouvette sèche MPa 22,94 30,34 33,75 36,26 37,25 37,23 Contrainte à la rupture éprouvette humide*MPa 14,38 29,82 31,73 34,41 35,72 35,41 * éprouvette humide : éprouvette ayant séjournée 24 heures dans de l'eau. The mechanical resistance and the porosity of the test pieces thus obtained are presented in the following table: Percentage of silane 0 0.5 0.75 1 1.25 1.5 Porosity in% 29.43 29.25 29.06 28.97 28.79 28.43 Tear strength at dry specimen MPa 22.94 30.34 33.75 36.26 37.25 37.23 Tear strength at wet specimen * MPa 14.38 29.82 31.73 34.41 35.72 35.41 * wet test tube: test tube which has remained in water for 24 hours.

Les résultats montrent que l'apport de silane n'entraîne qu'une légère diminution de la porosité et améliore nettement la résistance mécaniqueThe results show that the addition of silane only causes a slight reduction in porosity and clearly improves the mechanical strength.

Claims (17)

1. Procédé de fabrication de moules destinés en particulier à la réalisation de pièces en matières céra­miques, caractérisé en ce que l'on effectue les opérations suivantes : a) réalisation d'un prémélange contenant une charge minérale ou céramique choisie parmi les matières siliceuses, alu­mineuses ou argileuses et une résine époxyde,
au moins 40 % en poids de ladite charge présentant une granulométrie comprise entre 60 et 80 µm,
la quantité en poids de résine par rapport à ladite charge étant comprise entre 5 et 20 %,
b) réalisation d'un mélange par malaxage dudit prémélange avec un durcisseur approprié, c) mise en forme de la couche superficielle du moule par tamisage puis damage d'une première partie dudit mélange dans une mère de moule, d) traitement de la surface lisse formée lors de l'étape c) afin de la rendre rugueuse, e) mise en place sur la couche superficielle du moule et damage de la seconde partie dudit mélange pour compléter l'épaisseur de paroi du moule, f) prédurcissement du moule à température ambiante pendant environ 24 heures, g) démoulage et durcissement du moule par polymérisation suivant un cycle approprié de montée en température.
1. A method of manufacturing molds intended in particular for producing parts made of ceramic materials, characterized in that the following operations are carried out: a) production of a premix containing a mineral or ceramic filler chosen from siliceous, aluminous or clay materials and an epoxy resin,
at least 40% by weight of said filler having a particle size between 60 and 80 μm,
the quantity by weight of resin relative to said filler being between 5 and 20%,
b) making a mixture by kneading said premix with an appropriate hardener, c) shaping of the surface layer of the mold by sieving and then tamping with a first part of said mixture in a mold mother, d) treatment of the smooth surface formed during step c) in order to make it rough, e) placing on the surface layer of the mold and tamping the second part of said mixture to complete the wall thickness of the mold, f) pre-hardening of the mold at room temperature for approximately 24 hours, g) demolding and hardening of the mold by polymerization according to an appropriate temperature rise cycle.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que préalablement à l'incorporation de la résine, il est réalisé une pré-imprégnation de la charge par un silane.2. Method according to claim 1, characterized in that prior to the incorporation of the resin, a prepreg of the filler is carried out with a silane. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le silane est un époxy silane.3. Method according to claim 2, characterized in that the silane is an epoxy silane. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 à 3, carac­térisé en ce que le silane est dilué à 5 % dans un alcool.4. Method according to one of claims 2 to 3, characterized in that the silane is diluted to 5% in an alcohol. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, carac­térisé en ce que le pourcentage en poids de silane varie de 0,5 % à 1,5 % par rapport à la charge.5. Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the percentage by weight of silane varies from 0.5% to 1.5% relative to the filler. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, carac­térisé en ce que ladite charge consiste en du corindon.6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that said filler consists of corundum. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite charge de corindon consiste en un mélange de corindon 150 Mesh et 220 Mesh dans un rapport en poids égal à 3/7.7. Method according to claim 6, characterized in that said corundum charge consists of a mixture of corundum 150 mesh and 220 mesh in a weight ratio equal to 3/7. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite charge présente le profil granulométrique suivant (pourcentage en poids) : 0 - 40 µm 0 - 0,3 % 40 - 63 µm 5 - 18 % 63 - 80 µm 40 - 80 % 80 - 100 µm 10 - 20 % 100 - 120 µm 0 - 8 %
8. Method according to claim 7, characterized in that said filler has the following particle size profile (percentage by weight): 0 - 40 µm 0 - 0.3% 40 - 63 µm 5 - 18% 63 - 80 µm 40 - 80% 80 - 100 µm 10 - 20% 100 - 120 µm 0 - 8%
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite quantité de résine est voisine de 7,5 % en poids de ladite charge.9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that said quantity of resin is close to 7.5% by weight of said filler. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise environ 28 % en poids de durcisseur par rapport à la quantité de résine.10. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that about 28% by weight of hardener is used relative to the amount of resin. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que préalablement au démoulage, on réalise, dans le moule, des cheminées d'évacuation d'eau et d'intro­duction d'air par introduction de tiges jusqu'à environ 20 mm de la surface de séparation du moule et de la mère de moule.11. Method according to one of claims 1 to 10 characterized in that, prior to demolding, there are produced, in the mold, chimneys for evacuating water and introducing air by introducing rods up to approximately 20 mm from the separation surface of the mold and the mother of mold. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites cheminées sont également réparties sur la surface du moule.12. Method according to claim 11, characterized in that said chimneys are also distributed over the surface of the mold. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que postérieurement au durcissement du moule par polymérisation, on répand sur la surface extérieure dudit moule un mélange de résine et de durcisseur que l'on polymérise.13. Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that after the hardening of the mold by polymerization, is spread over the outer surface of said mold a mixture of resin and hardener which is polymerized. 14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite résine consiste en une résine LW 561®.14. Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that said resin consists of an LW 561® resin. 15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ledit durcisseur consiste en un durcisseur HY 216®.15. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that said hardener consists of a HY 216® hardener. 16. Moule obtenu pour la mise en oeuvre du pro­cédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il présente une porosité ouverte comprise entre 20 et 30 %.16. Mold obtained for the implementation of the method according to one of claims 1 to 15, characterized in that it has an open porosity between 20 and 30%. 17.Moule selon la revendication 16, caractérisé en ce que la face arrière, qui comporte des rainures de distribution d'air comprimé ou d'eau, est fixée sur une plaque métallique par vis autotaraudeuses.17. Mold according to claim 16, characterized in that the rear face, which has grooves for distributing compressed air or water, is fixed to a metal plate by self-tapping screws.
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