Introduction
Les moules en plâtre sont devenus indispensables au coulage en barbotine de céramique grâce à leur faible coût, leur excellente fluidité et leurs propriétés uniques de prise et d'absorption d'eau. Les méthodes traditionnelles consistent à préparer les moules en ajustant le rapport entre le plâtre à haute résistance et le plâtre très absorbant, mais les propriétés contradictoires de ces deux types de plâtre rendent difficile l'obtention simultanée d'une résistance élevée et d'une faible absorption d'eau. La production céramique moderne exige des moules présentant simultanément une résistance élevée, une forte absorption d'eau, une excellente résistance à l'usure et à la corrosion afin d'améliorer l'efficacité de la production et la qualité des pièces crues. Bien que les propriétés mécaniques puissent être améliorées par l'ajout d'agents de renforcement, cela entraîne souvent une diminution de l'absorption d'eau.
Pour obtenir des moules en plâtre performants, outre la sélection optimale des matières premières, un contrôle précis des paramètres du procédé de coulée est essentiel. Il s'agit notamment du rapport pâte/eau, de la technique de mélange, du dégazage sous vide et de la température de l'eau. L'optimisation de ces aspects est cruciale pour surmonter les limitations techniques actuelles et faire progresser l'industrie céramique vers un développement de haute qualité.
Premièrement : rapport eau/gypse
| La performance des moules en plâtre dépend d'un contrôle précis du rapport eau/plâtre. Ce paramètre détermine directement la vitesse de prise du plâtre et les propriétés finales du moule : augmenter ce rapport améliore la résistance mécanique et prolonge la durée de vie, tout en réduisant l'absorption d'eau. Les procédés traditionnels utilisent généralement un rapport de 1,25 à 1,28 pour un bon compromis entre résistance et absorption d'eau. |  |
Grâce à l'adoption de matériaux à base de gypse à haute résistance et à la généralisation des techniques de moulage en une seule étape, le rapport pâte/eau a été optimisé pour atteindre 1,3 à 1,5 : 1. Cet ajustement améliore significativement la résistance et la durabilité du moule tout en garantissant une absorption d'eau adéquate. Chaque région de production de porcelaine doit déterminer scientifiquement le rapport plâtre/eau en fonction des caractéristiques spécifiques du type de gypse utilisé afin d'obtenir un équilibre optimal entre résistance et absorption d'eau.
Deuxièmement : Processus de mélange
Le processus de mélange de la barbotine de plâtre est un facteur déterminant pour la qualité du moule. Un mélange homogène garantit un mélange uniforme de plâtre et d'eau, optimisant la distribution des pores internes du modèle et améliorant ainsi sa résistance et l'absorption de la barbotine. Cependant, un temps de mélange excessif accélère la prise de la barbotine, ce qui nuit aux opérations de coulée. Traditionnellement, le temps de mélange est limité à 1 ou 2 minutes. Aujourd'hui, l'utilisation d'agents retardateurs ou de plâtre à prise lente permet de prolonger ce temps à 3 ou 5 minutes, améliorant ainsi la dureté de surface et la qualité globale du moule.
| Il est recommandé d'utiliser une technologie de dégazage sous vide pendant le mélange afin d'éliminer efficacement les bulles d'air de la barbotine. Ceci prévient les défauts de moule causés par les poches d'air, qui pourraient entraîner une finition difficile ou une mise au rebut prématurée du moule, prolongeant ainsi considérablement sa durée de vie. L'ordre de mélange est également crucial : la poudre de gypse doit être saupoudrée uniformément dans le volume d'eau mesuré. Après un mouillage complet, le mélange doit commencer en contrôlant la vitesse de rotation afin d'éviter la formation de vortex et l'entraînement d'air. La préparation complète de la barbotine doit être terminée avant la prise initiale, généralement en moins de 4 minutes, pour garantir une fluidité optimale et des résultats de coulée parfaits. |  |
Troisièmement : Contrôle de la température
| Lors du coulage de moules en plâtre, la température de l'eau est un paramètre essentiel qui influe sur la vitesse de prise du plâtre et la qualité finale du moule. Une température d'eau plus élevée accélère considérablement la prise du plâtre – par exemple, une eau à 20 °C réduit le temps de prise initial de plus d'un tiers par rapport à une eau à 8 °C – tout en influençant la résistance et le taux d'expansion du moule. |  |
De plus, bien que l'eau du robinet soit couramment utilisée en production, les impuretés qu'elle contient peuvent rester à l'intérieur du moule, réagir avec le plâtre et potentiellement réduire sa durée de vie. Pour optimiser les performances globales du moule, il est recommandé de privilégier l'utilisation d'eau de haute pureté lorsque les conditions de procédé le permettent et de contrôler précisément la température de l'eau. Ceci optimise le flux de production et améliore la qualité du produit fini.
Quatrième étape : Processus de démoulage
Les procédés de post-production des moules en plâtre — notamment la conception de l'épaisseur, le moment du démoulage et le contrôle du séchage — sont essentiels à la qualité finale.
Épaisseur du moule : Les moules traditionnels dépassent souvent 65 mm d’épaisseur en raison d’une résistance insuffisante du plâtre, ce qui entraîne un encombrement important, des coûts élevés et un séchage lent. L’utilisation d’un plâtre à haute résistance et l’optimisation de la porosité permettent de réduire l’épaisseur des moules monocouches à 40-50 mm et celle des moules bicouches à 25-35 mm. Cette approche permet d’économiser de moitié, voire un tiers, la quantité de plâtre utilisée, réduisant ainsi considérablement le poids et les coûts.
Contrôle du démoulage : Le moment du démoulage doit être déterminé scientifiquement en fonction du temps de prise final du plâtre, et non uniquement par expérience. Un démoulage prématuré endommage la structure interne non durcie, compromettant ainsi sa résistance ; un démoulage tardif risque d’endommager le moule maître et de rendre le démoulage difficile en raison de la dilatation exothermique du plâtre en cours de durcissement. Concernant les agents de démoulage, une solution de savon de potassium est plus performante que les huiles végétales ou les agents chimiques traditionnels car elle assure un revêtement uniforme, améliore la dureté de surface et n’affecte pas l’absorption d’eau.
Séchage et durcissement : La température de séchage doit être strictement contrôlée et maintenue en dessous de 55 °C afin d’éviter la déshydratation et le broyage du gypse hydraté. Il est recommandé d’accélérer le séchage jusqu’à un état semi-sec à 70 °C, puis de transférer les moules dans un environnement à une température inférieure à 50 °C pour un séchage lent et complet. Durant le séchage, les moules se rétractent. Ils doivent être placés à plat, solidement soutenus et les fixations serrées pour éviter toute déformation, les chocs et la pluie.
La fabrication moderne de moules en plâtre repose désormais sur un contrôle précis et scientifique des matériaux, des formulations et des procédés, au détriment de l'expérience. Seule une optimisation systématique de ces paramètres critiques permet de produire des moules performants et durables, répondant aux exigences rigoureuses de l'industrie céramique contemporaine en matière de production efficace, économique et de haute qualité.