Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les céramiques issues de matières premières minérales naturelles et destinées aux besoins domestiques sont communément appelées « céramiques traditionnelles ». Elles regroupent les produits tels que les céramiques de l’art de la table, les carreaux de sol et de mur, les appareils sanitaires, ainsi que les tuiles et briques en terre cuite.
L’objectif est de décrire les exigences liées à leur utilisation, aux contraintes des matières premières et à celles des procédés, d’examiner les problématiques techniques et scientifiques rencontrées et d’illustrer leur importance sur les plans économique, industriel et environnemental.
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Alexandre SEVAGEN : Ingénieur civil des Mines, PhD - Ancien directeur du laboratoire d’Imerys dédié aux matières premières pour la céramique - Consultant indépendant
INTRODUCTION
On ne peut pas aborder un article traitant des « céramiques traditionnelles » sans rappeler que la céramique a été l’une des premières industries de l’humanité et que le terme « céramique » lui-même trouve son origine dans le grec ancien « keramos » (κεραμος) qui désigne l’argile résistante au feu. Ceci n’est pas un simple fait de culture générale mais constituera le fil conducteur qui nous guidera tout au long de ce document.
Nos ancêtres ont en effet constaté qu’une argile soumise au feu durcissait tout en conservant la forme qu’ils lui avaient donnée. Cette observation leur a permis de créer des objets utiles au quotidien, mais aussi de donner libre cours à leur imagination pour concevoir des pièces esthétiques ou symboliques. Cela nous amène à la définition que nous proposons dans le cadre de cet article pour les « céramiques traditionnelles » :
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des objets élaborés en soumettant au feu, après mise en forme, des matières premières minérales naturelles parmi lesquelles l’argile joue un rôle prépondérant ;
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et destinés à des usages domestiques courants ou au bâtiment, répondant à des exigences fonctionnelles et esthétiques.
Aujourd’hui, cela regroupe les céramiques de l’art de la table, les carreaux de sol et de mur, la céramique sanitaire et les matériaux de terre cuite pour le bâtiment, tels que les tuiles et les briques. Voilà ce que nous appellerons ici les céramiques traditionnelles.
D’un point de vue technologique, plusieurs points communs découlent de cette définition.
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L’argile doit répondre à de nombreuses exigences de rhéologie, de plasticité et de tenue mécanique pour permettre la mise en forme et maintenir l’intégrité de la pièce pendant toutes les manipulations qu’elle subit avant de pénétrer dans le four.
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Les matières premières naturelles, silicatées, induisent un processus de consolidation spécifique générant des interactions importantes entre la formulation, la cuisson et les propriétés des produits finis.
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Et les exigences esthétiques, sources d’une grande partie de la valeur, pèsent lourdement sur les choix de matières premières et de procédés pour parvenir à la forme et au décor requis.
Le lecteur se rendra très vite compte que la céramique traditionnelle repose sur des bases hautement techniques : la complexité des matières premières naturelles, la diversité des usages et l’exigence esthétique posent des problématiques scientifiques de haut niveau, exigeant une pluridisciplinarité et de l’expérience chez les ingénieurs ainsi qu’un savoir-faire remarquable de la part des techniciens et opérateurs.
Il s’agit également d’un secteur industriel toujours très dynamique en Europe, aussi bien pour l’extraction des matières premières que pour la fabrication. Contrairement aux idées reçues, l’innovation y est bien plus vivace qu’on ne pourrait le croire.
Conformément à notre fil conducteur, ce document propose un plan partant des exigences des usages et des applications pour passer ensuite à celles qui lient les matières premières aux procédés en traitant simultanément tous les segments d’application, l’objectif étant d’offrir une meilleure compréhension des problématiques globales, ainsi que des similitudes et des différences entre les segments.
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MOTS-CLÉS
céramiques traditionnelles matières premières minérales naturelles argiles céramiques silicatées
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Matières premières utilisées dans les céramiques traditionnelles (spécifications principales, provenance, production…)2. Mécanismes clés et contraintes des procédés sur les matières premières
Après avoir analysé les exigences liées à l’utilisation et leur rapport avec les matières premières, il est essentiel de considérer les liens étroits entre les contraintes des matières premières naturelles et celles des procédés céramiques. En effet, la solution céramique repose, au final, sur la prise en compte de ces deux champs de contraintes avec les exigences de l’utilisateur, comme schématisé en figure 3.
La première interaction entre le procédé et la matière première découle du fait qu’en céramique, la mise en forme précède la cuisson. Lors de cette première étape de la mise en forme (ou façonnage), une grande plasticité est essentielle, et tout au long des manipulations jusqu’au début de la consolidation dans le four, la pièce céramique façonnée mais pas encore cuite (pièce crue) doit conserver son intégrité, ce qui nécessite un liant très cohésif. Dans les céramiques traditionnelles, qui utilisent des matières premières naturelles, ces deux fonctionnalités sont assurées par l’argile (contrairement aux céramiques techniques où l’on ajoute des plastifiants et des liants organiques, qui doivent ensuite être éliminés).
Ainsi, l’argile joue un rôle absolument central, qui se manifeste par des contraintes liées à la plasticité et à la résistance mécanique de la pièce crue et sèche, comme cela sera détaillé ultérieurement. Bien que les autres matières premières puissent exercer une certaine influence à la mise en forme, elle sera moindre que celle de l’argile.
Lors de la cuisson, toutes les matières premières interviennent de manière plus équilibrée. Leur caractère silicaté engendre la seconde interaction clé entre le procédé et les matières premières. En effet, sous l’action de la chaleur, les silicates induisent un mécanisme de consolidation donnant naissance à une « phase vitreuse » principalement silicatée. Cette phase, dont le développement varie en fonction de la formulation et de l’avancement de la cuisson, assure la consolidation et la formation du produit céramique proprement dit. La maîtrise de ce processus implique un ensemble de contraintes spécifiques appliquées aux matières premières (composition chimique et minéralogique, taille et morphologie des grains,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BONNET (J.P.), BLANC (J.J.), POIRIER (C.) - 2. Les céramiques traditionnelles. - In: Les céramiques industrielles [internet], pp. 11-45, Dunod (2013).
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(2) - KINGERY (W.D.), BOWEN (H.K.), UHLMANN (D.R.) - Introduction to Ceramics, 2nd Edition [Internet]. - Wiley (1976).
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(3) - JOUENNE (C.A.) - Traité de céramiques et matériaux minéraux. - Septima (1990).
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(4) - CONTARTESI (F.), MELCHIADES (F.G.), BOSCHI (A.O.) - Anticipated Overfiring in Porcelain Tiles: Effects of the firing cycle and green bulk density. - Bol Soc Esp Cerámica Vidr. 1 mars 2019;58(2):69-76.
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(5) - BERGAYA (F.), LAGALY (G.) - Chapter 1 General Introduction: Clays, Clay Minerals, and Clay Science. - In: Developments in Clay Science [internet], pp. 1-18, Elsevier (2006).
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(6) - STEFANOV (S.) - Keramik-Glasuren/Ceramic...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Carreaux céramiques – Définitions, classification, caractéristiques, évaluation et vérification de la constance de performance et marquage - NF EN ISO 14411 - 2016
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Appareils sanitaires : matériaux émaillés – Spécifications générales - NF D14-601 - 2015
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Emaux vitrifiés – Libération depuis les articles émaillés en contact avec les aliments – Méthode d’essai et limites - NF EN ISO 4531 - 2022
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Revêtements de sol scellés - DTU 52.1 - 2020
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Vaisselle en céramique, vaisselle en vitrocéramique et vaisselle de table en verre en contact avec les aliments – Émission de plomb et de cadmium – Partie 1 : Méthode d’essai - NF ISO 6486-1 - 2020
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Appareils sanitaires – Essai de résistance aux chocs - NF D 14-502 - 2019
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Carreaux et dalles céramiques – Définitions, classification, caractéristiques et marquage - ...
Organismes – Fédérations – Associations
Cerame Unie
Pôle européen de la céramique
Groupe français de la céramique
Société de l’industrie minérale
CTTC
CTMNC
ENSIL ENSCI
https://www.ensil-ensci.unilim.fr/
Institut de céramique française (ICF)
https://ceramique-francaise.com
Documentation
Revue interceram
http://www.interceram-review.info/
Revue CFI Ceramic Forum
Ceramic World Review
https://www.ceramicworldweb.com
HAUT DE PAGE2 Données statistiques et économiques
On ne trouve pas facilement de bonnes données statistiques couvrant la zone Europe et Méditerranée telle que définie au § ...
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