Technologie et science de la céramique

1. Introduction à la céramique

   La céramique et le verre constituent une partie fondamentale de la science des matériaux. La communauté scientifique reconnait trois sortes de matériaux «purs»: les métaux, les polymères et la céramique. C’est à partir de ces matériaux que se structurent les divers matériaux composés appelés des «composites».

   Ce cours fait le point sur les principales applications des argiles et sur leur comportement lorsqu’elles sont soumises à de hautes températures et donne ainsi une première définition du procédé céramique. À partir du concept de cristallinité et de verre, une comparaison des principales matières de ce groupe est établie : céramiques, ciments et verres.

   La matière propose une première classification des matériaux céramiques en fonction du degré de cristallinité ou de l’importance de la phase vitreuse et de la porosité qui lui est associée au cours de la cuisson.

   Pour finir, cette introduction décrit un certain nombre de propriétés associées à la durabilité et à l’environnement, aspects dans lesquels les matériaux céramiques ont un grand avenir.

   LA CÉRAMIQUE EN TANT QUE MATÉRIAU

   Classification des matériaux. Les matériaux et la céramique.

   GÉNÉRALITÉS SUR LE PROCESSUS CÉRAMIQUE

   Prospection et évolution des dépôts minéraux. Elaboration des briques. Préparation, pré-conditionnement et opérations de traitement. Comportement de mise en forme et plasticité. Le séchage. La cuisson. Traitement des matériaux céramiques. Vitrification et formation de pores. Céramique et degré de cristallinité. L’argile comme matière première. Gamme de produits céramiques.

   LES MATÉRIAUX CÉRAMIQUES ET LEUR AVENIR

   Types de produits céramiques. Aspects énergétiques relatifs à la céramique structurale. Incidence de l’énergie dans les produits céramiques. La production de la céramique structurale. Valeur de la production céramique. Réfractaires.

2. Influence des matières primaires sur le processus céramique

   Les argiles sont en réalité des minéraux composés et complexes. Pour parvenir à une certaine homogénéité, il faut mener à terme une série d’opérations préalables à l’entrée dans l’usine.

   On réalise d’abord une étude à partir d’images de microscopie électronique des différentes familles de minéraux argileux d'intérêt céramique. À titre de conclusion, on inclut un diagramme triangulaire montrant la classification fonctionnelle des argiles en fonction de leur destination céramique.

   On étudie également l’influence de la matière première sur la cuisson céramique, c’est-à-dire la manière dont la minéralogie est affectée dans son évolution tout au long de la cuisson. Enfin, on définit le concept de grès et les propriétés qu’implique la grésification.

   LA NATURE DES MATIÈRES PREMIÈRES

   La nature des argiles et leur relation avec le climat. Caractéristiques d’une argile du point de vue géologique. Les impuretés des argiles.

   PRÉ-ÉLABORATION DE LA MATIÈRE PREMIÈRE

   Traitement des pâtes par voie sèche et voie humide. Trituration primaire des argiles. Vieillissement des argiles. Test de contrôle des matières premières pour les adapter aux nouvelles technologies.

   ASPECTS CÉRAMIQUES DE LA MINÉRALOGIE DES ARGILES

   Groupe de kaolinites. Groupe d’illites Groupe de smectites. Caractéristiques des principaux minéraux argileux parmi les argiles d’intérêt céramique. Minéraux non argileux les plus connus parmi les argiles d’intérêt céramique.

   CLASSIFICATION DES ARGILES EN FONCTION DE LEUR USAGE CÉRAMIQUE

   Degré de cristallinité des matières premières d’intérêt céramique. Analyse comparée d’argiles.

   EFFET DE LA CHALEUR SUR LES ARGILES

   Analyses thermiques. Changements physicochimiques pendant la cuisson des argiles. Évolution de la minéralogie dans la cuisson d’une pâte de porcelaine. Évolution de la porosité dans le processus céramique.

   TRACÉ D’UNE COUBE ABSORPTION-CONTRACTION

   Notion d’absorption de l’eau et de contraction. Courbes pour pâtes poreuses. Vitrification. Stabilité dimensionnelle. Conséquences de la vitrification.

3. La nature des argiles et leur céramisation

   Dans cette matière, on analyse l’interaction entre la minéralogie d’une argile et son comportement lors de la cuisson à partir de trois options différentes.

   La première partie de l’exposition se focalise sur l’étude de la minéralogie des divers composants de l’argile, en commençant par l’analyse granulométrique et l’information qui en découle.

   La deuxième partie se concentre sur le développement de la phase vitreuse pendant la cuisson et le comportement des divers minéraux qui composent l’argile pendant la combustion. On étudie aussi la minéralogie du produit céramique après la cuisson.

   On passe en revue le comportement des principales impuretés habituellement présentes dans les argiles, de même que sur le matériau cuit.

   MINÉRALOGIE PAR GRANULOMÉTRIE

   Minéralogie et superficie spécifique. Minéralogie des argiles communes. Granulométrie et propriétés. Nature de la fraction grossière. Dégraissants naturels et artificiels.

   LA FORMATION DE PHASE VITREUSE DANS LES MINÉRAUX ARGILEUX

   Nature et rapidité dans les réactions. Réaction à hautes températures. La dilatation thermique chez les matériaux céramiques.

   MINÉRALOGIE ET CUISSON

   Marge de cuisson. Isotherme et marge de cuisson Température de cuisson maximale autorisée.

   MINÉRALOGIE FORMÉE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DU TEMPS DE PERMANENCE

   Altération de la minéralogie lors de la cuisson. Propriétés céramiques des pâtes additives. Évolution de la minéralogie en fonction du temps de permanence. Comportement des minéraux non argileux présents dans les argiles. La couleur dans la cuisson. Mélanges d’argiles et/ou introduction d’additifs.

   LA CONCEPTION D’UNE PÂTE CÉRAMIQUE

   Notion de pâte. Compositions utilisées dans les pâtes blanches. Compositions utilisées dans les pâtes tridimensionnelles.

4. Broyage et distribution granulométrique

   Le broyage est une opération fondamentale dans l’industrie céramique. Selon le type de matière première disponible et en fonction du matériau à fabriquer, on conçoit une installation spécifique de broyage. Quoi qu’il en soit, le broyage ne peut pas être arbitraire : la taille des grains du produit doit respecter des règles de distribution bien définies pour un compactage approprié et une mise en forme ultérieure.

   Dans cette matière, on fait également référence aux différents types de moulins, ainsi qu’aux directives de broyage et de classification.

   LE BROYAGE DANS L’INDUSTRIE CERAMIQUE

   Processus de préparation. Homogénéité.

   LE BROYAGE DANS L’INDUSTRIE CÉRAMIQUE ET SES PROCÉDURES

   Systèmes de broyage. Comparaison et caractéristiques générales. Broyage par voie humide et sèche.

   NOTIONS DE TRANSPORT ET D’ALIMENTATION

   Eléments de transport. Alimentateurs.

   DENSITE D’EMPILEMENT

   Tamisage. Distribution granulométrique. Taille de grain et contraction. Granulométrie et aspect superficiel

   SYSTÈMES DE BROYAGE

   La désintégration mécanique. Systèmes de broyage. Broyage continu et intermittent. Types de moulins. Taille de sortie et d’entrée selon le type de moulins. Accessoires pour moulins. Séparateurs.

   MÉLANGEURS ET PÉTRISSEURS

   Mélangeurs pour masses humides. Broyage continu de barbotines.

   SYSTÈMES DE SÉPARATION ET CLASSIFICATION

   Cribles et tamis Classificateurs de particules de l’aire. Systèmes de classification mécaniques. Systèmes de classification pneumatiques. Séparateurs pneumatiques.

   APPAREILS POUR LA MESURE ET LE CONTROÔLE DE MATIÈRES ORGANIQUES

   La matière organique. Echantillonneurs. Atomisation de barbotines.

   DIRECTIVES SUR LA PRÉPARATION DE PÂTES

   Usines de broyage.

5. La formation des produits céramiques

   Le moulage des matériaux céramiques est l’un des sujets les plus pertinents au sein de la technologie céramique. La matière commence par présenter une série de définitions sur la plasticité des pâtes céramiques et les concepts qui lui sont proches, comme l’humectation.

   La partie destinée à l’extrusion est amplement développée, parce qu’il s’agit du système le plus utilisé pour la fabrication de céramique mécanique et thermomécanique. De plus, certaines sections sont dédiées à la conception des moules et des buses, aux facteurs qui influent sur l’extrusion et aux défauts les plus courants.

   On consacre également une partie aux techniques de pressage à sec qui s’avèrent être les plus prometteuses dans la fabrication de revêtements. Dans ce cas précis, on insiste particulièrement sur les pâtes atomisées.

   Enfin, on expose d’autres systèmes de formation comme le pressage humide et semi-humide et la coulée.

   LE MOULAGE DES PRODUITS CÉRAMIQUES

   La plasticité. Le malaxage.

   LA MOULAGE PAR EXTRUSION

   Les systèmes de moulage. Le moulage par extrusion. Coupe de la barre.

   LE MOULAGE PAR PRESSAGE. MOULAGE HUMIDE

   La forme par le moulage. Pressage à sec. Pressage à chaud. Le moulage des tuiles. Influence des dégraissants sur la rhéologie des pâtes céramiques.

   MOULAGE PAR COULÉE

   Interaction entre particules d’argile. Moulage par coulée.

   LE PRESSAGE À SEC

   Familles de produits. La pâte destinée au pressage à sec. Le pressage à sec. Influence des caractéristiques de la poudre lors du pressage. Autres systèmes de moulage.

6. Le séchage des produits céramiques

   Le séchage est l’un des processus fondamentaux dans l’industrie céramique. La matière est clairement différenciée en trois sections.

   La première section présente les concepts élémentaires de la théorie et décrit les étapes du processus de séchage jusqu’au point critique de séchage.

   Dans la section suivante, de nature plus technique, sont développés les différents facteurs endogènes ou internes, inhérents à la matière première et les facteurs exogènes ou externes, tels que la teneur en humidité de l’air, affectant les paramètres de séchage et, par conséquent, leur cinétique. Ces facteurs sont ceux qui conditionnent les performances et les défauts attribués au séchage.

   Dans la dernière section, on décrit le principe de fonctionnement des différents types de séchoirs industriels utilisés en céramique.

   MÉCANISMES DE SÉCHAGE

   Généralités sur le séchage céramique. La courbe de Bigot. La vitesse de séchage.

   FACTEURS ENDOGÈNES AU SÉCHAGE CÉRAMIQUE

   La nature et la préparation du matériau à sécher. La sensibilité au séchage. Ajout d’additifs au séchage. Microfissures dans le séchage. Le séchage des barbotines céramiques.

   FACTEURS EXOGÈNES AU SÉCHAGE CÉRAMIQUE

   Facteurs liés à l’air. La pose de la pièce.

   LA COURBE DE SÉCHAGE ET LE PRODUIT À SECHER

   La courbe de séchage. Importance de la géométrie du produit à sécher. La pose du matériau à sécher. Le test de séchage. Absorption de l’humidité.

   TYPES DE SÉCHOIRS

   Séchoir intermittent. Séchoirs mixtes. Séchoir semi-continu. Séchoir continu.

   L’AIR HUMIDE

   CONSOMMATIONS SPÉCIFIQUES DANS LES SÉCHOIRS

   Esquisse d’un bilan thermique.

   AUTRES TYPES DE SECHOIRS

   Combinaison de systèmes et/ou tendances. Types de séchoirs : bande, tambour, aisseau, cyclone, disque, infrarouge et microondes.

7. La cuisson des produits céramiques

   La cuisson est le stade culminant du processus céramique. Il faut donc étudier ce processus à la fois depuis l’optique des phénomènes qui se produisent dans la pâte céramique et à partir de la transmission de la chaleur.

   Après une brève introduction, la première partie de ce cours aborde l’analyse des formes de transmission de la chaleur et la manière dont la qualité de celle-ci affecte la qualité du corps céramique.

   La deuxième partie se consacre à l’étude de deux propriétés pouvant être à l’origine de problèmes : la dilatation thermique et le binôme formation du verre et porosité et les propriétés que cela entraîne.

   La troisième partie est destinée au tracé de la courbe de cuisson, en prenant en compte le régime de pressions internes qui existent dans les fours.

   La dernière partie est plus descriptive, puisqu’elle analyse les principaux systèmes de cuisson : continus, semi-continus, intermittents et, enfin, les systèmes modernes de cuisson rapide.

   GÉNÉRALITÉS SUR LA CUISSON

   Le processus de densification. Objectifs de la cuisson. La courbe de cuisson. La qualité du transfert de chaleur.

   PROPRIÉTÉS DES MATÉRIAUX EN CUISSON

   Importance du coefficient de dilatation thermique. La courbe de cuisson. Notion de choc thermique. La porosité du coefficient de dilatation thermique.

   L’INFLUENCE DES PRINCIPAUX PARAMÈTRES DANS LA CUISSON

   Le binôme temps-température. La pression à l’intérieur du four. L’atmosphère à l’intérieur du four.

   CUISSON CONTINUE OU INTERMITTENTE

   Four continu vs. four intermittent. Cuisson intermittente. Fours intermittents. Concept d’inertie thermique. La cuisson en processus continu Le four tunnel. Bilan thermique d’un four continu. Le four Hoffman. Concepts de réfractaire et isolant.

   LA CUISSON RAPIDE

   Vitesse de cuisson. Fours de cuisson rapide pour fabrication de briques. Le four à rouleaux. Cuisson de revêtements dans les fours à rouleaux.

   FOURS À SINTÉRISATION

   OPTIMISATION ET RÉGULATION DES FOURS

   Utilisation de la chaleur résiduelle. Systèmes de régulation automatique. Robots. Entretien des wagonnets.

   AUTRES TYPES DE FOURS

   Nouveautés. Applications des microondes. Autres fours

8. Combustion et combustibles. Types de bruleurs

   La première partie de ce cours fait le point sur les définitions de base liées à la combustion, en accordant une attention particulière aux conséquences de la qualité du mélange combustible/comburant et aux diagrammes de combustion. On analyse également les conséquences qu’une mauvaise combustion entraine dans la qualité des matériaux.

   Dans la seconde partie, sont examinés les systèmes de mesure des principaux paramètres impliqués dans le développement de la cuisson : température, pression, débit, etc.

   La dernière partie est réservée au développement d’aspects d’application technique et pratique de la combustion : les brûleurs pour combustibles solides, liquides ou gazeux.

   LE PROCESSUS DE COMBUSTION

   Généralités. Définition de la combustion. La combustion comme processus chimique. Le mécanisme de la combustion. L’air dans la combustion. La cinétique de la combustion. Analyse des gaz de combustion.

   LES COMBUSTIBLES

   Définition de combustible. Transformations du combustible. Le pouvoir calorifique et la température des flammes. Analyse élémentaire et immédiate d’un combustible. Nature du combustible.

   FACTEURS EXOGÈNES

   Le transfert de chaleur. Types de transferts thermiques. La puissance de la convection.

   LE CONTRÔLE DU TIRAGE

   Le tirage dans les fours tunnels. L’isothermie. Autres types de fours. Gazéification.

   MESURES DES PARAMÈTRES DANS LES FOURS

   Mesure de la température. Mesure de pression et de débit. Le contrôle de la flamme.

   CONTRÔLE DES PROPRIÉTÉS DANS UN FOUR

   Théorie de contrôle et régulation automatique. Le contrôle du mélange à brûler. Contrôle de la combustion.

   BRÛLEURS

   Bruleurs pour combustibles gazeux. Brûleurs pour combustibles liquides. Brûleurs pour combustibles solides. Brûleurs de convection et de radiation.

   EFFETS CÉRAMIQUES DES ÉMISSIONS PROVENANT DE LA COMBUSTION

9. Mesures d’économie. Bilans de masse et d’énergie

   Ce cours, consacré aux bilans de masse et d’énergie, vise à élaborer le cadre de référence permettant de connaître et d’évaluer des consommations spécifiques. Ainsi, en guise d’introduction, on présente les définitions de base qui permettent de réaliser des bilans de masse et d’énergie.

   La matière décrit l’influence de facteurs qui, malgré leur absence dans les bilans thermiques, par exemple l’air parasite ou la forme géométrique d’une voûte, peuvent augmenter considérablement la consommation spécifique. On évoque également les caractéristiques et performances de base des principaux matériaux isolants et réfractaires utilisés dans la construction de fours céramiques.

   À partir de l’équilibre thermique de la cuisson, on analyse les causes des diverses causes de consommation d’énergie, par exemple la répartition des pressions à l’intérieur du four ou la qualité de l’isolation thermique.

   Une fois les causes de la forte consommation d’énergie connues, on propose une série de mesures d’économie d’énergie en fonction des principaux éléments du bilan thermique.

   ANALYSE DE LA CONSOMMATION DANS LES FOURS

   Consommations moyennes d’énergie. Facteurs influant sur la consommation. Matériaux de revêtement. Importance de la production sur la consommation spécifique. Effet du facteur temps sur la consommation dans un processus de cuisson intermittente.

   BILANS DE MASSE ET D’ÉNERGIE

   Bilan de la matière dans la fabrication de briques. Bilan énergétique dans la fabrication des briques. Le bilan thermique d’un processus continu. Analyse du bilan thermique. Origine de la consommation thermique. L’isothermie et le temps de cuisson.

   MESURES DE L’ECONOMIE D’ÉNERGIE DANS LES FOURS

   Réduction de la température maximale de cuisson. La chaleur sensible des gaz. Les pertes de chaleur à travers les parois La chaleur sensible des matériaux.

   LA COGÉNÉRATION DANS LA CÉRAMIQUE

   Cogénération avec des moteurs alternatifs .Cogénération avec des turbines à gaz .Application de la cogénération au séchage céramique.

10. Propriétés des matériaux céramiques

    La première partie de ce cours se concentre sur les propriétés mécaniques des céramiques. Elle évoque en particulier son comportement dans l’édification et son interaction avec la température une fois en service. Ensuite, on procède à l’analyse d’une autre caractéristique mécanique provenant de la microstructure : la résistance à l’érosion, d’importance capitale pour les chaussées.

    La seconde partie se consacre à l’analyse de l’une des propriétés vitales provenant de la microstructure : le comportement de la céramique structurale (mécanique et thermomécanique) par rapport au gel.

    Une autre propriété prisée de la céramique est sa capacité de résistance dans des milieux acides ou alcalins, en particulier dans des conditions d’utilisation extrêmes. C’est ce dont traitera la troisième partie.

    La quatrième partie se consacre à l’étude du comportement de la céramique et à la problématique engendrée par l’humidité ambiante, et la conséquence de cette dernière : l’efflorescence.

    Enfin, la dernière partie de ce cours est destinée à analyser les propriétés thermiques et acoustiques des matériaux céramiques, à la fois à température ambiante et élevée.

    LE RAPPORT PRODUIT-UTILISATION

    PRESTATIONS DÉRIVÉES DES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES

    Classification fonctionnelle des matériaux céramiques de structure. Résistance mécanique des briques.

    LA RUPTURE EN CÉRAMIQUE

    La brique comme mur porteur. Applications structurelles de la céramique.

    RÉSISTANCE ET DILATATION THERMIQUE

    Les joints de dilatation. Résistance au glissement. L’usure superficielle des revêtements en céramique. Facteurs améliorant l’apparence visuelle de la surface. Facteurs qui améliorent la résistance à l’abrasion. Cristallinité et résistance à l’usure.

    RESISTANCE AU GEL

    Méthodes pour l’étude du dégel. Variations de volume dans les pièces céramiques poreuses. Microstructure et résistance au gel.

    PRESTATIONS DÉRIVÉES DES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES

    Céramiques résistant à l’action des acides. Applications de céramiques résistant à la corrosion. Conduits d’eaux usées.

    CÉRAMIQUE ET HUMIDITÉ DANS L’EDIFICATION

    Pathologies liées à l’humidité : le contrôle de l’humidité.

    FAÇADES EXTÉRIEURES EN CÉRAMIQUE

    Efflorescence dans les matériaux céramiques Revêtements spéciaux en céramique Revêtements de sol hygiénique.

    PRESTATIONS DÉRIVÉES DES PROPRIÉTÉS THERMIQUES

    Le comportement thermique des structures en céramique. Propriétés thermiques à haute température. Résistance mécanique vs capacité d’isolement thermique. Céramiques légères : évolution de la conductivité thermique Les ponts thermiques. Stabilité thermique des édifices.

    PROPRIÉTÉS ACOUSTIQUES

    LA COLORATION DANS L’INDUSTRIE CÉRAMIQUE

    Revêtements en vitrocéramique de carreaux qui utilisent des précurseurs non traditionnels Caractéristiques techniques des méthodes non conventionnelles de synthèse et de traitement.

    AUTRES APPLICATIONS

    Céramiques et énergie solaire. Les céramiques et leur utilisation dans les catalyseurs et les filtres. Certaines applications de l’alumine.

11. Normalisation, pose et pathologie des matériaux céramiques

    Y sont exposés les critères de normalisation pour les matériaux céramiques structurels ainsi que les attentes de leur utilisateur.

    Dans la partie suivante, on insiste sur les défauts existants dans les matériaux de construction, ainsi que sur les systèmes de pose, en expliquant les troubles qui peuvent résulter d’une pose défectueuse. On aborde également la nécessité d’utiliser des joints de dilatation.

    Dans la dernière partie, on compile la réglementation sur les carreaux et le cahier des charges relatif à la réception des matériaux de construction.

    INTRODUCTION

    Pathologie et contrôle de la qualité. Caractéristiques et incidences des matériaux. Pathologie et pose. Caractéristiques des carreaux et attentes du consommateur. Caractéristiques dimensionnelles des carreaux en céramique pour leur utilisation dans les chaussées et les revêtements.

    TYPES DE BRIQUES

    Appareils fabriquant les briques. Les pavés en céramique. Les pièces spéciales.

    TOLÉRANCES DIMENSIONNELLES

    Les briques rectifiées. Conditions de réception de briques. Carreaux en céramique.

    DEFAUTS DANS LES BRIQUES

    Défauts dans les briques : l’efflorescence. L’efflorescence et les matières premières. L’efflorescence et le pose des briques. Défauts dans les briques : l’expansion par humidité.

    LE COEFFICIENT DE DILATATION DES MATÉRIAUX

    ISOLATION ET INERTIE THERMIQUE DES MURS

    Isolation thermique. Isolation acoustique des murs. Bruits d’impact.

    POSE DE BRIQUES

    Introduction. Pose de briques Précautions pendant la pose. Les joints de pose.

    RUPTURES DANS LES MURS PORTEURS

    Rupteurs dues aux éléments qui le constituent. Ruptures dues aux charges excessives ou imprévues.

    TROTTOIRS. DÉFINITION ET APPLICATIONS

    Exigences particulières des dalles pour chaussées. Revêtements. Les supports. Classification des carreaux par défauts liés à l’aspect. Défauts des biscuits. Relation cause–défaut dans les carreaux. Défauts liés aux combinaisons de pose. Problèmes inhérents aux supports. Certains défauts dans la pose.

    JOINTS DE DILATATION

    Diverses utilisations des joints de dilatation. Précautions dans la pose de pavés et de revêtements. Dilatation thermique.

    SYSTEMES SPÉCIAUX DE POSE

    Réduction de certains défauts. Résistance à l’impact et à l’usure des carreaux. Le choix d’un carreau pour son logement. Adhérence. Types de mortiers. Compilation de règlements sur les carreaux en céramique pour sols et murs.

    CAHIER DES CHARGES POUR LA RÉCEPTION DES CERAMIQUES STRUCTURELLES

    Objectif. Types. Genres. Caractéristiques Approvisionnement et identification. Contrôle et réception. Méthodes d’essai. Impact de la directive de l’UE sur les matériaux de construction dans l’industrie céramique.

12. Émaux et moulages céramiques

    Ce cours aborde l’émail en tant que matériau : matières premières intégrantes, mélange, broyage et application.

    La composition et la structure chimique de l’émail est particulièrement importante car c’est d’elles que découlent toutes les propriétés mécaniques, thermiques, chimiques, etc. Dans ce contexte, nous étudions en profondeur le comportement de l’étape de cuisson de l’émail, en mettant l’accent sur des questions telles que la fusibilité, la tension superficielle, la viscosité, etc.

    La dernière partie correspond à l’étude systématique de la pathologie des émaux, les causes éventuelles de cette pathologie et les mesures correctives.

    INTRODUCTION

    Définition de la glaçure.

    STRUCTURE ET PROPRIÉTÉS DE L’ÉMAIL CRU

    Facteurs qui influent sur la fusibilité. Émaux au plomb. Émaux saturnins et alcalino-terreux. Émaux sans plomb. Émaux avec oxyde de bore. Égobes. Émaux et vitraux salins.

    ÉMAUX ET PARAMETRES DE CUISSON

    La température de cuisson. Le cycle de cuisson. La cuisson rapide et la formation d’émaux, Distribution granulométrique.

    PROPRIÉTÉS D’UN ÉMAIL CÉRAMIQUE

    Propriétés physiques d’un émail cru. Propriétés physiques d’un émail cuit.

    LE DÉVELOPPEMENT DE LA COULEUR DANS LES ÉMAUX

    Oxydes naturels. Colorants céramiques. Conception d’une gamme de couleurs. Pigments et minéralogie.

    SYSTÈMES D’APPLICATION DE L’ÉMAIL

    Application par rideau ou voile. Application au pistolet graphique ou au chalumeau. Application par centrifugation. Autres finitions. Émaillage à sec. La décoration.

    DÉFAUTS DANS LES EMAUX

    Défauts survenus avant la cuisson. Défauts survenus lors de la cuisson.

    CONCEPTION D’UN ÉMAIL ET CORRECTIONS

    La formule de Seger.

    AUTRES TYPES DE VERRES

    Verre ordinaire. Les frittes. La vitrocéramique.

    FABRICATION D’ÉMAUX ET DE FRITTES

    Fabrication d’émaux. Fabrication de frittes. Vitrification par plasma.

    MINÉRAUX D’INTÉRÊT POUR LA FORMULATION D’ÉMAUX

    Relation des minéraux d’intérêt pour la formulation d’émaux. Comparaison entre roches et glaçures.

13. Aspects environnementaux dans la fabrication des matériaux céramiques

    L’industrie de la céramique n’est pas une activité controversée du point de vue environnemental. Cependant, la mise en place d’une législative de plus en plus restrictive doit introduire des systèmes de correction pour les différents vecteurs polluants générés dans l’industrie. Après une phase introductive dans laquelle l’impact de l’extraction des matières premières est analysé, le cours présente dans trois parties distinctes.

    La première partie examine l’incidence et les mesures correctives à prendre quant aux émissions atmosphériques. Bien que l’adoption progressive de combustibles gazeux a considérablement réduit la pollution gazeuse, il fat malgré tout analyser les composants des matières premières.

    La deuxième partie examine les différents polluants produits, sous la forme de déchets solides ou d’eaux résiduelles. Dans ce contexte, le seul point conflictuel est le traitement des boues issues de la préparation des émaux. La question la plus importante et ceci pour l’avenir aussi, est l’utilisation de la technologie céramique comme voie de valorisation des déchets issus de l’activité elle-même ou d’autres industries.

    Après l’analyse d’autres impacts et la proposition de mesures correctives, la céramique est analysée du point de vue de la durabilité, à travers l’analyse de son cycle de vie.

    PROBLÉMATIQUE ENVIRONNEMENTALE GÉNÉRALE ASSOCIÉE À L’INDUSTRIE DE LA CÉRAMIQUE

    Principaux vecteurs environnementaux impliqués. Lignes directrices pour la protection de l’environnement et de ses effets sur l’industrie céramique. Impact environnemental de l’extraction de l’argile.

    IMPACT ET CORRECTION DES ÉMISSIONS GAZEUSES

    Généralités Qualités des gaz émis dans l’industrie céramique. Mesures pour la réduction des polluants. Mesures correctives. Économies d’énergie. Tendances dans l’économie d’énergie et les émissions.

    GÉNÉRATION DE DÉCHETS ET VALORISATION

    Déchets générés dans l’industrie de la céramique. Concepts d'inertage. Céramiques légères comme passage de récupération des déchets. Recyclage des déchets par glaçure. Test de dégazage et de l’évolution de la toxicité. L'impact environnemental associé aux tuyaux de décharge.

    AUTRES IMPACTS

    Les eaux résiduelles dans l’industrie céramique. Le bilan hydrique dans une industrie céramique. Nature des eaux résiduelles. Odeurs. Divers. Concept d’impact environnemental.

    DURABILITÉ DES MATERIAUX DE CONSTRCTION

    Matériaux écologiques pour la construction. Contenu énergétique des matériaux de construction. Critères environnementaux dans le choix des matériaux. Aspects environnementaux des matériaux de construction. Introduction au cycle de vie. L’économie d’énergie dans la construction.

Remarque: le contenu du programme académique peut être soumis à de légères modifications, en fonction des mises à jour ou des améliorations apportées.

¹Le nombre de crédits peut varier selon les Universités.