II-3 : LA CUISSON
11-3-1 Le processus de transformation thermique d'une
argile
La cuisson est l'opération finale et décisive de
la fabrication des produits céramiques préalablement
façonnés. Pendant ce processus, il se développe un fluide
visqueux, qui au refroidissement conduit à la consolidation et à
la diminution de la porosité [9].
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Quelque soit le système de chauffage utilisé, il
est recommandé que le début de cuisson commence par une faible
vitesse de montée en température (préchauffe),
jusqu'à ce que toute l'eau résiduelle de façonnage soit
éliminée. Dans le cas contraire, la formation de vapeur à
l'intérieur de la masse du produit pourrait la faire éclater
[2,6]. Dans les fours traditionnels à combustible, une fois que les
fumées ne contiennent plus de la vapeur d'eau, une montée en
température de 50°C par heure donne des résultats
satisfaisants [6]. Au cours de la cuisson d'une terre argileuse, les
importantes étapes de transformation sont :
* L'oxydation et la d6composition de certains mineraux
associ6s
A partir de 450°C et au-delà, certains
minéraux se décomposent. Les minéraux argileux perdent
leur eau de constitution et se déstructurent complètement. Pour
le cas de la kaolinite, la transformation en métakaolinite se fait
suivant la réaction :
Si2 O5 Al2 (OH)4 2 SiO2 , Al2 O3 + 2H2O
400 - 600°C
D'autre part, c'est le début de la décomposition
de certains minéraux comme le calcaire, la dolomite ... La
matière organique s'oxyde en formant du CO2 si le four est bien
aéré. Les gaz issus de ces réactions doivent être
évacués par un tirage suffisant, car trop de CO2 issu de la
combustion dans un four qui tire mal inhibe la pyrolyse des carbonates [10].
* La transformation allotropique du quartz
Toutes les argiles naturelles contiennent une quantité
appréciable de quartz [11]. Le réseau cristallin de ce
minéral dépend de la température à laquelle se
trouve le produit. A la température ambiante, le quartz est sous la
forme a . Lors de la montée en température, les cristaux
du minéral se redisposent dans un ordre peu différent. En effet,
à 573°C le quartz a passe sous la forme de quartz 5. Cette
transformation réversible s'accompagne d'un accroissement de volume
d'environ 2% [2,10]. Ce changement de volume, bien qu'assez faible doit
s'accomplir lentement pour éviter des dégâts
éventuels (fissures ou rupture des produits). La vitesse de chauffe
à ce niveau doit donc être assez lente. Les mêmes
précautions doivent être prises lors du refroidissement.
* La reorganisation de la metakaolinite et la
vitrification
Autour de 980°C, la métakaolinite est
transformée en spinelle alumineuse suivant la réaction [12 ] :
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2(2SiO2, Al2O3) Si3 Al4O12 + SiO2
Métakaolinite Spinelle Silice
alumineuse amorphe
D' autre part, les impuretés fusibles commencent
à fondre et la masse vitreuse qui en résulte cimente les cristaux
de minéraux stables (mullite, cristobalite) en formation, ce qui diminue
grandement la porosité [2,9].
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