PREPARATION DES PATES CERAMIQUES

Mémoire de Fin d’Etudes en vue de l’obtention du diplôme d’INGENIEUR EN GENIE CHIMIQUE

PREPARATION DES PATES CERAMIQUES

FAÇONNAGE BASES SUR LA SUSPENSION AQUEUSE DES MATIERES ARGILEUSES (LE COULAGE)

Il utilise la succion d’un moule poreux pour obtenir un dépôt épousant la forme intérieure de ce moule à partir d’une barbotine, suspension fluide versée dans le dit moule. Le retrait du dépôt lors du séchage permet le démoulage des pièces. La barbotine est une suspension aqueuse de matières argileuses ; elle est obtenue en ajoutant à la pâte sèche la moindre quantité d’eau (35 à 50 %) et un défloculant (carbonate ou silicate de soude 1/3 à 1/2 %) du poids sec de la pâte. D’après Antoine d’Albis, le silicate de soude ou le carbonate de soude apportent leur charge positive (ions Na+) aux micelles de kaolin, les éloignent les unes des autres. Cette technique est très utilisée en faïencerie et en porcelainerie, elle constitue le mode essentiel de fabrication des produits céramiques sanitaires en « chaînes » souvent mécanisées.

EMAILLAGE

Les isolateurs céramiques en porcelaine sont toujours recouverts d’un émail déposé soit par trempage dans une barbotine, soit par pulvérisation à l’aide d’un pistolet à peinture. L’émail est composé de silice, d’alumine, de fondants alcalins ou alcalino-terreux (feldspaths et carbonates essentiellement), d’opacifiants (Zircon, Oxyde de titane, d’étain, etc.) et de colorants. Il est le plus souvent déposé avant cuisson et doit former, lors du traitement thermique, un verre régulier et lisse dont le rôle est double :
-amélioration de l’état de surface de l’isolateur pour empêcher la fixation de poussières atmosphériques et autres polluants ;
-amélioration de la résistance mécanique de l’isolateur si le verre formé possède un coefficient de dilatation linéique inférieur à celui de la céramique, mettant ainsi la surface en compression.

DEFINITION DE MATERIAUX ISOLANTS

Un isolant est un matériau qui limite les échanges d’énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques, les isolants thermiques, les isolants phoniques et les isolants mécaniques.
En électricité comme en électronique, un isolant, aussi appelé matériau diélectrique, est une partie d’un composant ou un organe ayant pour fonction d’interdire le passage de tout courant électrique entre deux parties conductrices. Il possède peu de charges libres, elles y sont piégées, contrairement à un matériau conducteur où les charges sont nombreuses et libres de se déplacer sous l’action d’un champ électromagnétique. En thermique, un isolant est un matériau ayant une faible conductivité thermique. Il s’oppose aux transferts de chaleur. Il permet notamment d’éviter les fuites de chaleur : pertes de chaleur (dans une pièce chauffée, un four) ou gain de chaleur (un réfrigérateur, une chambre froide).

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Table des matières

PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : Généralités sur les céramiques
I. DEFINITION DE LA CERAMIQUE
II. PROPRIETES GENERALES DES CERAMIQUES
II.1. ASPECT
II.2. PROPRIETES MECANIQUES
II.3. PROPRIETES THERMIQUES
II.4. PROPRIETES ELECTRIQUES
II.5. PROPRIETES CHIMIQUES
III. LES PRINCIPALES MATIERES PREMIERES COMPOSANT LES PRODUITS CERAMIQUES
III.1. LES PLASTIFIANTS
1. Les argiles
a- La formation des argiles
b- Propriétés des argiles
c- Rôle des argiles
2. Les Kaolins
a- Formation du kaolin
b- Propriétés du kaolin
c- Action de la chaleur sur la kaolinite
III.2. LES DEGRAISSANTS
1. Les silices
a- Source de la silice
b- Propriétés de silice de la balle de riz
c- Structure de minéraux siliceux
d- Rôle de la silice
2. Les chamottes
III.3. LES FONDANTS
1. Les feldspaths
2. Les pegmatites
Chapitre II : Les procédés de fabrication céramique
I. FLOW-SHEET DE FABRICATION
II. PREPARATION DES PATES CERAMIQUES
II.1. SECHAGE DES MATIERES PREMIERES
II.2. DIVISIONS DES MATIERES PREMIERES
II.3. TAMISAGE DES MATIERES PREMIERES ET DES PATES
II.4. DOSAGE DE LA PATE
II.5. HUMIDIFICATION ET HOMOGENEISATION DES PATES
1. Malaxage des pâtes
III. LES CARACTERISTIQUES DES DIFFERENTES PATES
CERAMIQUES
IV. FAÇONNAGE DES MATERIAUX CERAMIQUES
IV.1. FAÇONNAGES UTILISANT LA PROPRIETE PLASTIQUE DE LA PATE
1. Le modelage
2. Le moulage
3. Le filage et l’extrusion
4. Le tournage
5. Le calibrage
6. Le pressage
7. Le tournassage
8. Le colombinage
IV.2. FAÇONNAGE BASES SUR LA SUSPENSION AQUEUSE DES MATIERES ARGILEUSES (COULAGE)
IV.3. FAÇONNAGES UTILISANT LA MATIERE PREMIERE EN POUDRE
V. SECHAGE
V.1. EFFETS DE SECHAGE
1. Durcissement
2. Retrait
VI. LES CUISSONS
VI.1. BUT ET NATURE DES CUISSONS CERAMIQUES
VI.2. CONTROLE DES CUISSONS
VII. EMAILLAGE
Chapitre III : Les matériaux céramiques utilisés en isolation électrique
I. DEFINITION DE MATERIAUX ISOLANTS
II. THEORIE SUR LES CERAMIQUES UTILISEES EN ISOLATION ELECTRIQUE
I.1. GENERALITES
1. Propriétés thermiques
2. Propriétés électriques
3. Propriétés mécaniques
4. Propriétés chimiques
I.2. PROPRIETES COURANTES
III. PROPRIETES DIELECTRIQUES DES MATERIAUX CERAMIQUES
III.1. RIGIDITE DIELECTRIQUE
1. Définition
2. Influence de divers paramètres sur la rigidité diélectrique
III.2. RESISTIVITE SUPERFICIELLE, TRANSVERSALE ET RESISTANCE D’ISOLEMENT
III.3. PERMITTIVITE ET FACTEUR DE DISSIPATION DIELECTRIQUE
III.4. CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX, LIEES A LEUR TENUE EN SERVICE
1. Tenue des matériaux isolants aux contraintes thermiques
2. Tenue des matériaux isolants en présence d’un champ électrique
DEUXIEME PARTIE: ETUDES EXPERIMENTALES
Chapitre IV : Caractérisations des matières premières
I. PROVENANCES DES MATIERES PREMIERES
II. ETUDES SUR LES MATIERES PREMIERES
II.1. ANALYSE CHIMIQUE
1. Analyse chimique du kaolin d’Ambatomirahavavy
2. Analyse chimique de la cendre de la balle de riz
3. Analyse chimique du feldspath
II.2. ANALYSE GRANULOMETRIQUE
1. Analyse granulométrique du kaolin d’Ambatomirahavavy
2. Analyse granulométrique de la silice de la balle de riz
3. Analyse granulométrique du feldspath
Chapitre V : Essai de fabrication de matériau isolant électrique en céramique
I. PRETRAITEMENTS DES MATIERES PREMIERES
I.1. LE KAOLIN
I.2. LA SILICE
I.3. FELDSPATH
II. PREPARATION DE LA PATE
III. COMPOSITIONS ET CARACTERISTIQUES DES ECHANTILLONS AVANT ET APRES CUISSON
III.1. IDENTIFICATION DES ECHANTILLONS.
III.2. RESULTATS DE MASSE ET DE DIMENSIONS DES PRODUITS AVANT CUISSON
1. Caractéristiques des produits après cuisson 600 °C
2. Caractéristiques des produits après cuisson 900 °C
3. Caractéristiques des produits après cuisson 1150 °C
III.3. TEST DE RESISTIVITE AUX CHOCS THERMIQUES
1. Méthode
Chapitre VI : Travaux de réalisation
I. CONCEPTION ET ELABORATION D’UN MOULE
I.1. CHOIX DU MATERIAU
I.2. DIMENSIONNEMENT DE LA MOULE
II. PREPARATION DES MATIERES PREMIERES UTILISEES
III. FAÇONNAGE
a. Réalisation de la presse
TROISIEME PARTIE : ETUDE ECONOMIQUE DE L’UNITE DE PRODUCTION
Chapitre VII : Raison du choix du projet et caractéristiques de l’unité
I. RAISON DU CHOIX DU PROJET
I.1. PREPONDERANCE DES MATIERES PREMIERES
I.2. POLITIQUE DE DEVELOPPEMENT SOCIO-ECONOMIQUE
II. CARACTERISTIQUES DE L’UNITE
II.1. REGIME DE TRAVAIL ET PRODUCTION
II.2.DIFFERENTES INSTALLATIONS DE SURFACE
II.3.CONSOMMATION EN INTRANTS
II.4.CARACTERISTIQUES DES MATIERES PREMIERES ET DES PRODUITS
Chapitre VIII : Etude financière de l’unité
I. LES COUTS D’INVESTISSEMENT
I.1. COUT DE CONSTRUCTION
I.2. LES COUTS DES MATERIELS DE PRODUCTION
I.3. DIVERS MATERIELS
I.4. COUT TOTAL D’INVESTISSEMENT
I.5. QUALIFICATION ET CHARGE DU PERSONNEL
II. LES FRAIS OPERATOIRES
II.1. MATIERES PREMIERES
1. Electricité et eau
2. Pièces à l’intérieur des dominos
III. FRAIS DE DEMARRAGE
IV. AMORTISSEMENT
V. MONTANT DES CHARGES FIXES
VI. COUT OPERATOIRE
VII. CHIFFRE D’AFFAIRE : CA
VIII. SEUIL DE RENTABILITE ET LE DELAI POUR ATTEINDRE CE SEUIL
IX. INVESTISSEMENT GLOBAL
X. RESULTAT PREVISIONNEL DE LA PREMIERE ANNEE DU FONCTIONNEMENT
XI. RECAPITULATION GENERALE
Conclusion générale
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES