La valorisation des filtres de cigarette dans la fabrication des matériaux cuits

LA MISE EN FORME OU FAÇONNAGE

                   Les procédés de mise en forme consistent, à partir des matières premières plus ou moins humides (barbotine, pâte plastique, poudre) à donner sa forme à l’objet céramique. Différentes techniques de façonnage peuvent être combinées pour obtenir la forme désirée : Il y a ceux qui utilisent la propriété plastique de la pâte, ce sont : le moulage, le pressage, le calibrage, et le colombinage. Une autre technique est basée sur la suspension aqueuse des matières argileuses, c’est le coulage. C’est un procédé particulier consistant à faire raffermir, dans des moules poreux, de la pâte que l’on y verse à l’état liquide de barbotine. [4], [6], [24]
v Le moulage Il permet la répétition des formes à l’identique. La pâte est appliquée et serrée contre un moule, permettant de donner à celle-ci la forme et les reliefs de la pièce à exécuter. Lorsque les pièces sont soignées et particulièrement pour les pièces en pâtes fines, les moules sont réalisés en plâtre, matière poreuse. Le plâtre absorbe peu à peu l’eau de la pâte en contact avec lui, il en résulte un léger retrait qui décolle la pâte de la surface du moule et permet un démoulage facile. Des moules fabriqués à partir de matériaux plastiques comme le PVC par exemple ou encore à partir du bois peuvent être utilisés. [4], [24]
v Le colombinage C’est un procédé très ancien de façonnage. On l’utilise de manière exceptionnelle, pour exécuter directement sans moule une pièce. La pâte est roulée à la main en boudins ou colombins. La pièce est modelée en superposant des colombins que l’on colle les uns aux autres par serrage. [24]
v Le calibrage Le principe de ce procédé de façonnage est le suivant : La pâte plastique est étalée contre la surface d’un moule pendant la rotation de celle-ci et un calibre, entrant en action, enlève l’excédent de pâte et laisse à la surface du moule, la couche de pâte constituant la pièce.
v Le pressage Le façonnage par pressage consiste à comprimer de la pâte dans un moule donnant la forme de l’objet à exécuter. On peut distinguer principalement :
– Le pressage en pâtes plastiques : pâte molle, pâte demi-ferme, pâte ferme
– Le pressage en pâte dite « sèche ».
Ø Pressage en pâte plastique molle : Il s’effectue généralement dans des moules en plâtres. Par la porosité de ces dernières, le démoulage est facilité. L’effort nécessaire au pressage de ces pâtes est peu important vue que ces pâtes ont une faible résistance. [24]
Ø Pressage en pâtes plastiques demi-fermes et en pâtes fermes : Les pâtes fermes sont des pâtes plastiques contenant beaucoup moins d’eau que les pâtes molles. Elles sont donc très compactes et dures. Leur plasticité est très faible. Seules de très fortes pressions permettent à ces pâtes de fluer dans des moules métalliques très résistants, et d’en remplir complètement et correctement la capacité. Le pressage en pâtes fermes permet l’obtention de pièces très compactes et solides dès le démoulage, aux formes très nettes si la fabrication est correcte, et ne subissent qu’un assez faible retrait. [24] La pâte demi-ferme est de consistance intermédiaire entre la pâte molle et la pâte ferme. Ses propriétés sont également intermédiaires. Les ébauches sont façonnées directement en pâte demi-ferme ou en pâte molle partiellement raffermie par séchage homogène. [6]
v Le coulage Il consiste à former une suspension aqueuse de la pâte en utilisant une moindre quantité d’eau (35 à 50 % du poids sec de la pâte) afin de réduire les retraits au séchage. Le plus souvent les pâtes de coulage ne sont pas une suspension de pâte dans l’eau pure : on ajoute à l’eau de délayage quelques quantité de produits dits défloculants tels que: le silicate de soude et le carbonate de soude dont l’effet est de fluidiser la barbotine. Les moules pour coulage sont en plâtre, ils permettront une absorption rapide d’eau

LES DIFFERENTS TYPES DE BRIQUES

Les briques pleines Ce sont des briques d’argile issues de procédés de fabrication presque équivalents, le plus souvent artisanaux, elles sont utilisées pour la construction, les murs massifs, les cheminées, les fours pour briques réfractaires. [23]
Les briques poreuses Elles sont obtenues par addition d’additifs fusibles (sciure de bois, charbon pulvérisé et autres additifs) avec l’argile. Elles s’emploient dans les maçonneries légères (cloisons, refends, remplissage des murs nécessitant des isolations thermiques et phoniques. Ces briques sont de dimensions variables, légères, mais ne sont pas destinées à supporter des fortes charges. [23]

ORIGINE DES ARGILES

                 Les argiles sont des roches dérivées de l’altération des roches–mères préexistantes, les minéraux de ces roches libèrent des ions. La destruction progressive suivant différents paramètres engendre leur formation surtout à partir des roches feldspathiques et aussi celles qui sont riches en ferromagnésien comme les granites. L’altération est caractérisée par l’infiltration de l’eau météorique suivant les fissurations des roches. [1], [10], [23] Les argiles sont formées selon deux origines :
Ø Origine primaire : Par suite d’altération chimique des roches cristallines on peut avoir des minéraux résiduels ou des néoformations argileuses qui se sont formés et déposés sur place ou au voisinage des roches mères feldspathiques. L’argile primaire est de couleur blanche et a des propriétés réfractaires mais ceci n’est pas une règle absolue à cause de la présence possible de minéraux accessoires fusibles. [23]
Ø Origine secondaire : Leurs dépôts se sont formés à une certaine distance du lieu d’altération de la roche mère par transport naturel (fleuves, vent). L’argile de ce type est plus fine et contient beaucoup d’impuretés et de minéraux (Fe, Mn…), selon la nature de ces derniers, les argiles présentent des couleurs allant du gris bleuâtre au rouge.

Les marques de cigarettes courantes à Madagascar

                  La majorité des filtres de cigarettes jetés proviennent des cigarettes fabriquées par la SACIMEM (Société Anonyme de Cigarette Mélia de Madagascar), vu que les autres marques de cigarettes sont inconnues par la majeure partie des consommateurs et coûtent souvent chères, ou ne fassent simplement pas partie des choix des fumeurs. La SACIMEM fabrique 7 marques de cigarettes et les mets en paquet. On cite : Good look et good look menthol, Boston et boston menthol, Oxford West light et West full, Mélia King size, mélia blonde et mélia bleu, Sigara malagasy La SACIMEM produit environ 16000000 de cigarettes par jour et utilise comme matière première pour la production de ses cigarettes :
– du tabac (Virginie, Burley, Missioneuro )
– des sauces et arômes tels que: le sucre, les cristaux de menthol, le rhum…
– des matières premières pour les emballages ou papier à cigarette
– des filtres en acétate de cellulose (filtres mono)
– de la colle [27]
D’après les dernières statistiques du ministère de la santé publique le nombre de fumeurs ne cesse d’augmenter. En effet, 25% des jeunes malgaches sont des fumeurs, ils ont en moyenne 15 ans et selon encore le ministère, ce chiffre va augmenter de 7%. Un malgache adulte consomme en moyenne 2760 tiges de cigarette par an. [27]

Bref aperçu sur le produit et les moyens de production

                 La deuxième partie de ce travail nous a renseigné sur le processus adopté pour la confection des échantillons incorporés de filtres de cigarettes et ici, on se propose d’étudier la production à échelle industrielle en suivant les mêmes procédés. Ainsi, la production se fera par l’extraction de l’argile dont l’approvisionnement se fera toute l’année pour alimenter l’usine. La réduction de taille de l’argile est assurée par des broyeurs à meules verticales. Un autre broyeur s’assure de désintégrer les mégots de cigarettes. Après calibrage à travers le tamis et dosage, un malaxeur assure le mélange des éléments nécessaires à la formulation afin d’obtenir une pâte. Le moulage se fera par extrusion à l’aide d’une extrudeuse à la sortie de laquelle la pâte est comprimée pour avoir un ruban qui sera découpé après dosage. Le découpage se fera par un découpeur à une dimension de 20x10x10cm, pesant en moyenne 2,8Kg. La seconde étape du séchage s’effectue dans un séchoir, dans lequel les produits, empilés sur des palettes, sont balayés par un courant d’air chaud, récupéré du four. Après ce séchage, elles passent dans le four pour la phase de cuisson.
· Capacité de production : Le processus de production dans son ensemble dure 12 jours. Selon le schéma de production suivant : La capacité de production est limitée par la capacité du four. Ce dernier peut contenir jusqu’à 3 000 briques de 20x10x10cm soit 6 m3 de matières. Si l’on se réfère au fait que la cuisson des briques dure 36 heures dans le four, la production hebdomadaire est limitée à 3 fournées au maximum soit 9 000 briques. La production maximale de briques pour une année est donc de 468 000 briques si l’unité de production est fonctionnelle 6 jours sur 7. Pour les cinq premières années, il est prévu que pendant la haute saison (mois de Mai à Octobre) l’unité de production sera fonctionnelle 6 jours sur 7 et pendant la basse saison (mois de Novembre à Avril), l’unité produira 5 jours sur 7, d’où une réduction de la production à 6 000 briques par semaine. Selon ce rythme de production, durant une année, il sera produit 390 000 briques.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : LES MATERIAUX CERAMIQUES
I.1 DEFINITION
I.2 METHODE DE FABRICATION D’UNE PIECE CERAMIQUE
I.2.1 LA PREPARATION DES MATIERES PREMIERES
I.2.2 LA MISE EN FORME OU FAÇONNAGE
I.2.3 LE SECHAGE
I.2.4 LA CUISSON
I.3 EFFETS DES TRAITEMENTS THERMIQUES DES CERAMIQUES
I.3.1 Le départ de l’eau
I.3.2 Les transformations physico- chimiques
CHAPITRE II : GENERALITES SUR LES BRIQUES EN TERRE CUITE
II.1 HISTORIQUE
II.2 DEFINITION
II.3 LES DIFFERENTS TYPES DE BRIQUES
II.3.1 Les briques pleines
II.3.2 Les briques poreuses
II.4 MATIERE PREMIERE POUR LA FABRICATION DES BRIQUES EN TERRE CUITE
II.4.1 DEFINITION DE L’ARGILE
II.4.2 ORIGINE DES ARGILES
II.4.3 MODE DE GISEMENT DES ARGILES
II.5 COMPOSITION ET PROPRIETES DES ARGILES
II.5.1 COMPOSITION CHIMIQUE
II.5.2 COMPOSITION MINERALOGIQUE
II.5.3 PROPRIETES PHYSIQUES DES ARGILES
II.6 CARACTERISATION DE L’ARGILE UTILISEE POUR LA FABRICATION DES PRODUITS EN TERRE CUITE
II.6.1 DETERMINATION DE LA NATURE DE L’ARGILE
II.6.2 DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES
II.6.3 DETERMINATION DE LA PLASTICITE
II.6.4 CLASSIFICATION DES SOLS
II.6.5 LA GRANULOMETRIE
II.6.5 LA COMPOSITION CHIMIQUE
II.7 QUELQUES GISEMENTS D’ARGILES MALAGASY
II.8 PROCESSUS DE FABRICATION DES BRIQUES
II.8.1 Choix des matières premières
II.8.2 DESCRIPTION DU PROCEDE ARTISANAL
II.8.3 DESCRIPTION DU PROCEDE INDUSTRIEL
II.9 CARACTERISTIQUES DU MATERIAU EN ARGILE
II.9.1 Retrait au séchage et à la cuisson
II.9.2 Résistance à l’écrasement
II.9.3 Dilatation thermique
II.9.4 Caractéristiques phoniques
II.9.5 La conductivité thermique
II.9.6 Essais normalisés
CHAPITRE III GENERALITES SUR LES FILTRES DE CIGARETTES ET SES CONSTITUANTS
III.1 GENERALITES SUR LES CIGARETTES
III.1.1 DEFINITION
III.1.2 COMPOSITION DES CIGARETTES
III.2 Les marques de cigarettes courantes à Madagascar
III.3 GENERALITES SUR L’ACETATE DE CELLULOSE
III.3.1 La cellulose
III.3.2 L’acétate de cellulose
III.3.3 La température d’inflammation
III.3.4 La continuation de la combustion
Chapitre I : PRESENTATION DES MATIERES PREMIERES
I.1 PRESENTATION DU SITE DE TANJOMBATO (Ambohimanatrika)
I.2 L’ARGILE
I.2.1 DETERMINATION DE LA NATURE DE LA TERRE
I.2.2 LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES
I.2.3 LA COMPOSITION CHIMIQUE
I.2.4 EVALUATION DE LA PLASTICITE
I.2.5 L’ANALYSE GRANULOMETRIQUE
I.3 LES FILTRES DE CIGARETTES
CHAPITRE II : PREPARATION DES EPROUVETTES INCORPORES DE FILTRES DE CIGARETTES
II.1 PREPARATION DES MATIERES PREMIERES
II.1.1 Préparation des filtres de cigarettes
II.1.2 Préparation de l’argile
II.1.3 Préparation du correcteur
II.2 CONFECTION DES EPROUVETTES
II.2.1 Le dosage
II.2.2 Le mélange
II.2.3 Le pourrissage
II.2.4 Le moulage et démoulage
II.2.5 Le séchage
II.2.6 La cuisson
II.2.7 Schéma adopté pour la confection des éprouvettes
II.3 DESIGNATION ET COMPOSITION DES ECHANTILLONS
II.4 CARACTERISATION DES PRODUITS
II.4.1 La couleur
II.4.2 Aspect extérieur et forme
II.4.3 masse et dimension des produits
II.4.4 Le poids volumique sec et humide
II.4.5 La conductivité thermique
II.4.6 La porosité
II.4.7 La sonorité
II.4.8 Résistance des échantillons
II.4.8.1 Test d’immersion
II.4.8.2 Résistance à la compression
II.4.9 Résistance au cisaillement
II.5 Caractéristiques de la sciure de bois de pin
II.5.1 propriétés de la sciure de bois de pin
II.5.2 Analyse granulométrique de la sciure de bois de pin
II.5.2 Caractéristiques des produits obtenus
CHAPITRE I APPROCHE ECONOMIQUE
I.1 Bref aperçu sur le produit et les moyens de production
I.2 ETUDE DE FAISABILITE FINANCIERE DE L’UNITE DE PRODUCTION
I.2.1 Détermination de l’investissement initial
I.2.2 Détermination du coût de production
I.2.3 Détermination du seuil de rentabilité
I.2.4 Détermination du résultat pour les 5 premières années
I.2.5 Analyse des indicateurs de rentabilité : délai de récupération du capital, divers ratios
CHAPITRE II APPROCHE ENVIRONNEMENTALE
I.1 IMPACTS POSITIFS
I.2 IMPACTS NEGATIFS
II.3 LES MESURES D’ATTENUATION POSSIBLES
CONCLUSION GENERALE

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