Introduction à la science des matériaux

Le mot céramique est dérivé du grec "keramikos" pour poterie. La définition de la céramique englobe tous les matériaux inorganiques non métalliques qui sont moulés avant d'être cuits, c'est-à-dire tous les produits fabriqués en cuisant de l'argile comme matière première de base, par exemple les vases, les tuiles de toit et de mur, les carreaux de poêle, les carreaux de sol et bien plus encore.

Matières premières

De l'argile au feldspath, à la chamotte et au kaolin

L'argile, principal composant des carreaux de céramique, est le résultat de l'altération des roches contenant du feldspath (par exemple, le granit) sous l'effet du vent, de l'eau et des différences saisonnières de température. Cette altération s'est produite au cours de la période tertiaire, il y a des millions d'années. L'argile est composée de minéraux à grain fin, ces minéraux (silicates en couches) conférant à l'argile actuelle ses propriétés malléables. En raison des exigences particulières imposées au processus de fabrication de la céramique ainsi qu'au produit lui-même, d'autres matières premières telles que le kaolin, l'argile réfractaire et le feldspath, par exemple, doivent également être ajoutées à ces matériaux argileux. La transformation implique un mélange homogène de tous les composants. Le composé obtenu est ensuite traité dans le processus de fabrication de la céramique.

Exemple de composition de composés pour carreaux de céramique : argile 50-70%, argile réfractaire 10-20%, feldspath 15-25%, kaolin 0-10%.

PROCESSUS DE MOULAGE

Comment la tuile prend-elle sa forme ?

Lors du moulage des tuiles, on distingue essentiellement deux procédés : le pressage à sec et l'extrusion. Au cours du processus de moulage, le composé préparé - sous forme de granulés ou à l'état élastique - est pressé dans ou à travers un moule sous très haute pression. Le choix du procédé de moulage dépend des propriétés requises pour le produit final. Nous utilisons les deux procédés.

Pressage à sec

Lors du pressage à sec, un granulat céramique à grains ronds (spray grain) ayant une teneur en humidité de 5 à 10 % est moulé sous très haute pression en tant qu'ébauche à l'aide d'une matrice supérieure et d'une matrice inférieure dans un moule. Au cours de ce processus, le granulat est comprimé à 50-60% de son volume initial.

Extrusion

L'extrusion consiste à presser un brin de composé élastique humide (taux d'humidité de 15 à 25 %) à travers ce que l'on appelle une embouchure à haute pression. La sortie de l'embouchure représente la silhouette de la section transversale de la préforme dans une direction. La préforme est ensuite coupée à la bonne longueur à l'aide de lames de coupe précises.

GLAÇONS

L'objectif des émaux

Les émaux sont appliqués sur le produit semi-fini en céramique et sont des suspensions aqueuses, broyées, à base de verre, qui peuvent être teintées à l'aide de pigments de couleur. D'un point de vue technique, les émaux servent à conférer à la surface céramique des carreaux de faïence une densité, une dureté et une finition lisse particulières. Grâce à leur plus grande densité et dureté, le grès et le grès cérame ne nécessitent pas nécessairement d'émaillage.

Mais il va sans dire que les émaux servent également d'éléments stylistiques permettant de réaliser des décors. Les émaux peuvent être colorés, transparents ou opaques, brillants, semi-mats ou mats. Les carreaux décoratifs peuvent présenter plusieurs émaux appliqués les uns à côté des autres ou les uns sur les autres. Les émaux peuvent être appliqués aussi bien sur des tessons bruts, non cuits, que sur des tessons précuits, cuits au biscuit.

La sérigraphie, l'impression au rouleau ou l'impression numérique sont appliquées pour améliorer la finition de la surface. Au cours du processus de cuisson qui suit, l'émail est fondu sur les tessons de céramique. Cela permet également aux tessons de se fritter pour obtenir les propriétés finales correspondantes.

FAÏENCE, GRÈS ET GRÈS CÉRAME

En quoi les types de matériaux diffèrent-ils ?

Le type de composition et la sélection des composants des matières premières respectives, combinés à la température de cuisson, sont déterminants pour la classe de produit requise et ses propriétés. En fonction de la capacité d'absorption d'eau du produit final, on distingue la faïence, le grès et le grès cérame.

Le grès peut être pressé à sec ou extrudé. Contrairement à la faïence, le grès présente une capacité d'absorption d'eau plus faible car il est fritté de manière plus compacte à des températures de cuisson plus élevées (1 150 à 1 300 °C). Le grès est résistant au gel car il a une capacité d'absorption d'eau de 0,5 à 6 %. Les carreaux et panneaux en grès sont utilisés à l'intérieur et à l'extérieur, généralement comme revêtements de sol, mais aussi sur les murs et les façades. Parmi leurs avantages particuliers, citons leur résistance mécanique qui les rend particulièrement durables.

La faïence est le terme traditionnel pour désigner les carreaux de céramique présentant des tessons à grain fin, cristallins et poreux ayant une grande capacité d'absorption d'eau. Les carreaux de faïence sont fabriqués selon la méthode du pressage à sec et cuits à des températures comprises entre 1 000 et 1 150 °C. Comme ces températures ne déclenchent qu'un frittage minimal, le tesson reste poreux et présente une capacité d'absorption d'eau > 10 %. Ces produits ne sont utilisés que pour des applications murales intérieures car ils ne sont pas résistants au gel.

0,5% < capacité d'absorption d'eau ≤ 3% (carreaux et panneaux en grès).

3% < capacité d'absorption d'eau ≤ 6% (panneaux en grès, panneaux divisés).

Bien que son nom le laisse entendre, le grès cérame ne concerne pas des carreaux et des panneaux fabriqués à partir de matières premières particulièrement finement broyées, mais des carreaux de grès dont la capacité d'absorption d'eau est particulièrement faible, inférieure à 0,5 %. Ils sont pressés et cuits dans un four tunnel à une température pouvant atteindre 1 300 °C, ce qui explique qu'ils présentent des éclats particulièrement denses. En raison de ses propriétés, qui incluent également la résistance au gel, le grès cérame convient à pratiquement toutes les applications, à l'intérieur comme à l'extérieur.