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Daniel Raimboux

PÂTES CÉRAMIQUES

 

ORIGINE

 

Les argiles et les kaolins proviennent de la décomposition des feldspaths des roches granitiques, qui s’effectue au cours de millions d’années. Action de l’eau et du gaz carbonique.

 

Principe :

 

Feldspath potassique

Eau

Gaz carbonique

donnent

Kaolinite

Silice

Carbonate de potassium

6 SiO2, Al2O3, K2O

2 H2O

CO2

®

 

2 SiO2, Al2O3, 2 H2O

4 SiO2

K2CO3

 

La kaolinite, constituant principal des kaolins et des argiles, est une association cristalline de molécules de silice, d’alumine et d’eau (dite eau de constitution ou de combinaison). Les cristaux de kaolinite se présentent sous forme de plaquettes de l’ordre du micromètre. En présence d’eau interstitielle, ces plaquettes glissent les unes sur les autres, ce qui fait la plasticité.

 

On trouve les kaolins sur les roches mères, là ou s’effectue la décomposition des feldspaths. Fortement mêlés à de la roche mère non transformée, ils doivent être décantés et filtrés. Leur proportion en kaolinite est élevée. Ce sont les argiles primaires. Les kaolins les plus blancs constituent la partie plastique des pâtes à porcelaine.

 

Le ruissellement charrie ces argiles primaires, les broie, les charge d’impuretés et les dépose. Ces argiles sédimentaires sont dites aussi secondaires. On recueille ainsi toute la variété des argiles fusibles à réfractaires, plus ou moins chargées de silice, de calcaire, d’oxyde de fer…

 

CONSTITUTION

 

La composition de ces argiles va déterminer leur température de cuisson leur solidité, leur imperméabilité. En simplifiant beaucoup, on peut distinguer deux catégories de pâtes céramiques couramment utilisées:

 

1.  Les terres cuites (argiles naturelles) et les faïences tendres (pâtes préparées le plus souvent). On les cuit à une température voisine de 1000°C. Le tesson ne se ramollit pas à la cuisson et reste poreux après celle-ci. La glaçure qui sera posée a un rôle essentiel d’imperméabilisation.

 

2.  Les grès et porcelaines sont des pâtes préparées (porcelaines, certains grès) ou des argiles naturelles (grès). Ces pâtes sont plus riches en kaolinite. En élevant la température, la silice change de formes cristallines. A partir de 1200°C, un maillage « ferme » la pâte qui sera étanche et dure après cuisson (vitrification). Les grès cuisent, selon les pâtes, entre 1200°C et 1350°C. Les porcelaines entre 1200°C et 1400°C. Les plus belles, translucides, bleutées, cuisent le plus haut (en réduction). La glaçure a davantage une raison esthétique, de confort (assiettes) ou de facilité de nettoyage puisque le tesson est (en principe) étanche. Inconvénients majeurs de ces pâtes :

  • davantage de combustible pour monter à ces températures (je consomme moins d’un stère de bois pour une cuisson de dégourdi à 1000°C et deux stères, soit le double pour une cuisson de pâte et d’émail à 1300°C) ;

  • des matériaux et accessoires d’enfournement (plaques…) plus réfractaires et plus chers ;

  • le tesson des pots se ramollit au dessus de 1200°C. Toutes les formes ne sont donc pas possibles comme en faïence. L’enfournement doit être particulièrement soigné : toutes les pièces doivent être bien calées, stables, sinon, bonjour les ovales et les affaissements.

A titre indicatif, le tableau suivant donne les formules unitaires (voir EMAUX) et les résistances à la flexion d’une faïence, d’un grès naturel et d’une porcelaine. La composition des grès et porcelaines est plus riche en silice et alumine par rapport aux oxydes de type R-O. Le tesson cuit est plus résistant.

  

 

Valeurs en moles

Résistance à la flexion daN/cm2

Oxydes R-O : total = 1

Al2O3

SiO2

K2O

Na2O

CaO

MgO

Faïence blanche 1000°C

0.21

0.19

0.27

0.33

1.14

5.89

400

Grès naturel 1280°C

0.58

0.17

0.13

0.12

6.14

35.98

700

Porcelaine  1400°C

0.23

0.57

0.18

0.02

3.82

17.99

900

 

J’ai utilisé longtemps les terres de Saint Amand en Puisaye lavées et tamisées, chamottées ou non. Elles ne cuisent pas très haut (1280°C) et sont pour certaines très chargées de matières organiques (elles sont noires). Ce carbone en quantité importante nécessite, si l’on fait des cuissons rapides et de la réduction assez tôt (bleus de fer) de dégourdir les pièces (on dit aussi, à tort, biscuiter) par une première cuisson à 900°C – 1000°C oxydante. La surcuisson ou la présence de carbone dans le tesson donnent de la « boufflotte » (boursouflures). On trouve chez SOLARGIL cette terre sous la référence GSA (grès de Saint Amand).

 

J'utilise aussi une excellente terre pour sa tenue (1320°C) : la MJ de SOLARGIL C'est un grès de Treigny, très agréable à tourner. Le tesson est roux (oxydant) à brun foncé (réducteur). Elle a très peu de matières organiques d'où sa couleur beige et non noire. Malheureusement, le tesson cuit est un peu poreux et l'étanchéité non assurée avec un émail mat ou qui tressaille. Je la réserve aux grandes coupes.

 

Pensant que leurs propriétés pouvaient se compléter, j'ai mélangé par moitié la MJ et la GSA, l'une étant chamottée fine. La pâte obtenue se tourne bien, tient à 1300°C, donne un tesson étanche. Les qualités des deux terres semblent se combiner. J'ai demandé à SOLARGIL de m'en préparer et de tester ce mélange. Le bon résultat a conduit M. Solanno à vendre cette pâte (lisse) sous la référence "CAGNAT".

 

J’utilise aussi une pâte à porcelaine qui cuit à plus de 1300°C, un grès noir, un grès porcelainique.

 

CUISSON

 

Température

Phénomène

Précautions

100°C

Départ de l’eau interstitielle

(achèvement du séchage).

Palier à 120°C plus ou moins long pour éviter les éclatements

De 400°C à 500°C - 600°C

Départ de l’eau de constitution.

Premier changement irréversible, sans retrait.

Les cristaux de kaolinite se décomposent

 

573°C

Changement de forme cristalline de la silice

avec augmentation de volume de 2%.

Passage délicat.

Vers 1000°C

Formation de cristaux de mullite (3 Al2O3,2SiO2).

Durcissement et densification avec retrait.

Fusion progressive d’éléments.

 

A partir de 1200°C

Formation de cristobalite,

autre structure  cristalline de silice et d’alumine.

Vitrification de la pâte.

 

1280°C à 1300C

Fin de la montée en température

Le produit final est un mélange de phases cristallines et amorphes.

Pour le tesson, un palier à 1280°C équivaut à 1300°C sans palier.

Pas pour les émaux.