MATIÈRES PREMIÈRES OXYDES & PÂTES

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1 Matières premières spécifiques des pâtes > CHAMOTTES : - grise 0.2 à 1 mm - grise 0 à 0.2 mm - blanche 0 à 1.5 mm SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO Na 2 O Fe 2 O 3 TiO 2 K 2 O : 54.2% : 41.0% : 0.3% : 0.3% : 0.1% : 1.7% : 1.7% : 0.7% Argile cuite et broyée. Introduite dans les pâtes, elle permet l'amélioration du séchage et de la cuisson, leur confère un aspect rustique. Température d'utilisation maximum 1420 C. - rouge 0 à 5 mm - rouge 0 à 1.5 mm > ADDITIFS : Silicate de soude Bé Employé comme défloculant dans les barbotines, en Na 2 O : % combinaison avec du carbonate de soude. SiO 2 : % Carbonate de soude Na 2 Co 3 : 99.0% Utilisé comme défloculant dans les Granulométrie : Cl : % barbotines en combinaison avec le silicate Refus tamis 0.25 mm < 10% de soude. Dolaflux GF 162 Agent de défloculation, se présente sous la forme d'une poudre noire, s'utilise en remplacement du silicate et du carbonate de soude. Se délaye dans une petite quantité d'eau chaude avant mélange. Agent de défloculant, se présente sous la forme d'une poudre blanche. > PLATRES : Plâtre à modeler Plâtre AS-DUR Gaine Silisol Utilisé pour la fabrication de modèles, moules de coulage ou d'estampage. Plâtre conseillé pour fabrication de moules RAM-PROCESS (moule de pressage). Gaine poreuse spéciale pour introduire l'air dans le plâtre des moules de presse. Ce qui permet de constituer le réseau de veines qui facilite le démoulage. 2

2 Formateurs de verre Les émaux sont des verres car les atomes qui les constituent sont ordonnés différemment que dans des cristaux. Ces verres se forment spontanément lors de la cuisson lorsque sont utilisées des matières premières contenant des éléments qui vont naturellement donner un état vitreux. Ces éléments, FORMATEURS de verre, sont par exemple Si et B (le silicium et le bore) pour les plus connus et les plus utilisés en céramique, P, As ou Ge (phosphore, arsenic ou germanium) peuvent être aussi employés. Etat vitreux Etat cristallisé > SILICE Sable de SiO 2 : > 99.7% Ce sable quartzeux est très pur et constitue Fontainebleau Divers : 0.24% la matière première idéale pour introduire la P.F. : 0.19% maxi silice qui constituera la base de l'émail. Il nécessite néanmoins d'être broyé pour être utilisé. Granulométrie : 0.1% de refus à 400 microns Silice broyée SiO 2 : 98.5% mini Il s'agit d'une poudre de sable quartzeux directement utilisable pour préparer les Perte au feu : 0.2% maxi émaux sans passer par une phase de broyage. Granulométrie : 5% de refus à 40 microns Cristobalite SiO 2 : 99.03% Cette autre variété de silice présente une Al 2 O 3 : 0.18% forte dilatation vers 200 C. Elle est principalement CaO : 0.51% utilisée pour corriger la dilatation des pâtes MgO : 0.11% mais peut également être utilisée dans Na 2 O : 0.07% les émaux. Fe 2 O 3 : 0.07% K 2 O : 0.03% Perte au feu : 0.16% Granulométrie : 3% de refus à 110 microns Poudre de verre SiO 2 : 75% Verre de type sodo-calcique Na 2 O : 15% CaO : 10% MgO : 5% > BORE Acide Borique B 2O 3 : % Il permet d'introduire le bore dans les émaux sans Equivalent H3BO3 ajout de soude. Il est soluble dans l'eau chaude ce 99.9%-100.9% qui peut limiter son utilisation. Granulométrie : 3% de refus à 0.25 mm Borax B 2O 3 : 68.50% à 69.4% Le borax est une source de bore très utilisée. Sa déshydraté Na 2O : 30.50% à 30.9% teneur en Na2O permet d'abaisser la température H 2 O : 1.0% de fusion des émaux. Il est moins soluble dans l'eau que la forme hydratée, ce qui facilite son utilisation. Granulométrie : 0.1% refus à 1.70 mm 3

3 Formateurs de verre Les émaux sont des verres car les atomes qui les constituent sont ordonnés différemment que dans des cristaux. Ces verres se forment spontanément lors de la cuisson lorsque sont utilisées des matières premières contenant des éléments qui vont naturellement donner un état vitreux. Ces éléments, FORMATEURS de verre, sont par exemple Si et B (le silicium et le bore) pour les plus connus et les plus utilisés en céramique, P, As ou Ge (phosphore, arsenic ou germanium) peuvent être aussi employés. Etat vitreux Etat cristallisé > SILICE Sable de SiO 2 : > 99.7% Ce sable quartzeux est très pur et constitue Fontainebleau Divers : 0.24% la matière première idéale pour introduire la P.F. : 0.19% maxi silice qui constituera la base de l'émail. Il nécessite néanmoins d'être broyé pour être utilisé. Granulométrie : 0.1% de refus à 400 microns Silice broyée SiO 2 : 98.5% mini Il s'agit d'une poudre de sable quartzeux directement utilisable pour préparer les Perte au feu : 0.2% maxi émaux sans passer par une phase de broyage. Granulométrie : 5% de refus à 40 microns Cristobalite SiO 2 : 99.03% Cette autre variété de silice présente une Al 2 O 3 : 0.18% forte dilatation vers 200 C. Elle est principalement CaO : 0.51% utilisée pour corriger la dilatation des pâtes MgO : 0.11% mais peut également être utilisée dans Na 2 O : 0.07% les émaux. Fe 2 O 3 : 0.07% K 2 O : 0.03% Perte au feu : 0.16% Granulométrie : 3% de refus à 110 microns Poudre de verre SiO 2 : 75% Verre de type sodo-calcique Na 2 O : 15% CaO : 10% MgO : 5% > BORE Acide Borique B 2O 3 : % Il permet d'introduire le bore dans les émaux sans Equivalent H3BO3 ajout de soude. Il est soluble dans l'eau chaude ce 99.9%-100.9% qui peut limiter son utilisation. Granulométrie : 3% de refus à 0.25 mm Borax B 2O 3 : 68.50% à 69.4% Le borax est une source de bore très utilisée. Sa déshydraté Na 2O : 30.50% à 30.9% teneur en Na2O permet d'abaisser la température H 2 O : 1.0% de fusion des émaux. Il est moins soluble dans l'eau que la forme hydratée, ce qui facilite son utilisation. Granulométrie : 0.1% refus à 1.70 mm 3

4 Formateurs de verre Colémanite SiO 2 : 6.4% Source naturelle de bore, qui présente l'avantage Fe 2 O 3 : 0.5% d'être insoluble dans l'eau, ce qui permet de B 2 O 3 : 39 à 41% conserver les bains d'émaux. Utilisée comme une CaO : 22.4% fritte naturelle, la colémanite permet de réaliser des Na 2 O : 0.06% émaux avec des températures de fusion de 1000 C Mg0 : 1.84% à 1100 C. En petits ajouts, elle améliore la Perte au feu : 22% brillance. Granulométrie : 5% maxi de refus à 0.25 mm > PHOSPHORE Cendre d'os P 2 O 5 : 40.1% Ce phosphate de calcium est issu de la calcination SiO 2 : 0.23% d'os. Utilisé traditionnellement pour la fabrication de CaO : 53.7% pâtes (bone china) et de certains émaux. MgO : 1.07% Na 2 O : 0.92% K 2 O : 0.03% Al 2 O 3 : 0.05% Perte au feu : 3.11% Granulométrie : 5% de refus à 53 microns Bon à savoir : Les émaux cristallisés Certains émaux sont dits cristallisés car ils présentent en surface des dessins plus ou moins géométriques que l'on appelle cristallisations. Cette appellation peut apparaître illogique puisque les émaux sont des verres et non des cristaux. Il s'agit néanmoins bel et bien de cristaux qui ont pris naissance dans le verre généralement par un mécanisme dit de germination-croissance. Ce processus conduit localement à une dévitrification de l'émail, c'est-à-dire au passage d'un certain nombre de particules d'un état désorganisé (verre) à un état parfaitement organisé (cristal). Les cristallisations peuvent être recherchées pour leur esthétique ou apparaître comme un défaut. 4

5 Modificateur de verre Les ions modificateurs occupent les lacunes (c'est à dire les "trous") du réseau formateur de verre et ces éléments jouent un rôle essentiel vis à vis des caractéristiques de l'émail. Les éléments les plus fréquemment rencontrés dans les émaux sont : Na, K, Mg, Ba, Pb, Al, Zn et Li. > ALUMINIUM Le premier modificateur utilisé est sans doute l'aluminium car il est introduit par le biais d'un grand nombre de matières premières (les silico-alumineux d'une façon générale). En plus de cet apport réalisé par exemple lors de l'emploi de feldspath, il est possible d'ajouter de façon contrôlée de l'alumine afin de jouer sur la fusibilité et l'aspect de l'émail. L'alumine permet d'augmenter la viscosité à chaud de l'émail et peut dans certains cas prévenir les cristallisations. Utilisée en excès, elle conduit à rendre mats les émaux. Alumine Al 2 O 3 : 99.9% L'alumine calcinée est la source idéale d'aluminium Calcinée pour les émaux, si on souhaite jouer uniquement sur la teneur en Al de la formule sans aucun autre apport. Granulométrie : entre 5 et 7.5% tamis à 50 microns Alumine Al 2 O 3 : 65.2% En perdant l'eau d'hydratation, cette alumine Hydratée deviendra identique à l'alumine calcinée. Elle présente cependant une plus grande réactivité que l'alumine calcinée et entre donc plus facilement dans le flux vitreux. Granulométrie : 5% de refus à 45 microns Kaolin calciné Al 2 O 3 : 42% Le kaolin calciné permet d'introduire de l'alumine Ou SiO 2 : 54.5% dans les émaux sans affecter la rhéologie des bains Molochite CaO : 0.06% comme avec les kaolins naturels que l'on utilise MgO : 0.31% plutôt comme suspensifs. Na 2 O : 0.1% Fe 2 O 3 : 1.1% TiO 2 : 0.07% K 2 O : 2.0% Granulométrie : 3% de refus à 75 microns > ALCALINS LI, NA, K Les alcalins sont des fondants actifs des systèmes silico-alumineux. En outre, les oxydes de sodium (Na 2 O) et de potassium (K 2 O) permettent d'augmenter la dilatation des émaux de façon notable. Le Li 2 O a de ce point de vue un effet moins marqué. Carbonate de lithium Li 2 CO 3 : 99.0% Le carbonate de lithium est insoluble. On H 2 O : 0.6% l'utilise en faible pourcentage pour améliorer Na 2 O : 0.2% la brillance des émaux. SO 4 : 0.1% Divers : 0.11% Granulométrie : 1% de refus à 0.25 mm Carbonate de K 2 CO 3 : % Le carbonate de potassium est soluble. Il Potassium KOH : 0.15% peut être utilisé pour introduire K 2 O sans Na : 0.25% apport d'autre élément. Granulométrie : 6% de refus à 0.1mm Perte au séchage : 0.8% Cryolithe Na : % Fluorure de sodium et d'aluminium. Source de soude et Al : 12-14% d'aluminium dans les émaux. Fondant puissant. F : % Granulométrie : 1% de refus à 63 microns Perte de poids à 550 /h : 0.3% maxi 5

6 Modificateur de verre Feldspath potassique K 2 O : 11.8% Feldspath ultra blanc, constitué en majeure Na 2 O : 2.9% partie d'orthose 6SiO 2,Al 2 O 3, K 2 O. Le moins SiO 2 : 65.9% fondant des feldspaths alcalins. Al 2 O 3 : 18.6% CaO : 0.4% Fe 2 O 3 : 0.07% TiO 2 : 0.002% Perte au feu : 0.14% Granulométrie : env. 2% de refus à 45 microns Feldspath sodique K 2 O : 1.5% Feldspath très blanc, constitué en majeure Na 2 O : 9.0% partie d'albite 6SiO 2, Al 2 O 3, Na 2 O. Fusion SiO 2 : 69.8% intermédiaire entre lithique et potassique. Al 2 O 3 : 18.0% CaO : 1.0% MgO : 0.05% Fe 2 O 3 : 0.13% TiO 2 : 0.05% P 2 O 5 : 0.15% Perte au feu : 0.4% Granulométrie : 3% de refus à 80 microns Feldspath ICE 10 K 2 O : 10.0% Feldspath très blanc. Na 2 O : 2.70% SiO 2 : 69.2% Al 2 O 3 : 17.3% Fe 2 O 3 : 0.10% P 2 O 5 : 0.30% CaO : 0.20% MgO : 0.10% Perte au feu : 0.65% Granulométrie : 3% de refus à 80 microns Feldspath lithique K 2 O : 4% Feldspath très blanc, constitué en majeure Na 2 O : 2.25% partie de lépidolite. Le plus fondant des SiO 2 : 70.8% feldspaths alcalins. Al 2 O 3 : 17.4% CaO : 0.16% MgO : 0.08% Fe 2 O 3 : 0.15% TiO 2 : 0.03% Li 2 O : 2.0% Perte au feu : 2.98% Granulométrie : 7% de refus à 40 microns Nephéline syénite K 2 O : 8.8% Minéral composé de feldspaths potassique, Na 2 O : 7.9% sodique et néphéline. Utilisée pour la SiO 2 : 55.6% réalisation d'émaux grès, elle est appelée Al 2 O 3 : 23.9% "feldspath parfait" en raison de l'équilibre CaO : 1.4% de sa composition moléculaire. Fe 2 O 3 : 0.1% Perte au feu : 0.9% Granulométrie : 3% de refus à 40 microns Pegmatite K 2 O : 7.12% Mélange naturel de feldspath et de quartz, la Na 2 O : 0.34% pegmatite est employée comme tel. SiO 2 : 80.12% TiO 2 : 0.13% MgO : 0.03% Al 2 O 3 : 11.10% Fe 2 O 3 : 0.11% CaO : 0.04% 6

7 Modificateur de verre > ALCALINS LI, NA, K Pétalite Li 2 O : 4% mini Source naturelle de lithium, la pétalite Fe 2 O 3 : 0.10% maxi présente l'avantage d'introduire très peu d'autres alcalins. Granulométrie : de 1 à 5% à 180 microns > ALCALINO-TERREUX MG, CA, SR, BA Les oxydes modificateurs de la famille des alcalino-terreux sont des fondants dans la mesure où ils sont associés aux autres oxydes entrant dans la composition des émaux. (si l'on considère par exemple la magnésie (MgO) seule, c'est un excellent réfractaire). Carbonate de BaCO 3 : 99% mini Permet de développer une teinte bleue turquoise Baryum S 2 O : 1.4% maxi en présence d'oxyde de cuivre et un violacé avec le manganèse. Attention le BaCO 3 est un poison. A manipuler avec précaution. Granulométrie : 1% maxi de refus à 45 microns Carbonate de CaO : 55.50% Appelé parfois abusivement chaux, le carbonate de Calcium SiO 2 : 0.50% calcium est très utile pour introduire CaO dans les (chaux) Al 2 O 3 : 0.25% formules d'émaux. Fe 2 O 3 : 0.15% PF : 43.60% Granulométrie : 38% à 2 microns Carbonate de SrCO 3 : 96% mini Le carbonate de strontium est un des rares moyens Strontium BaO : 1.5% maxi d'introduire SrO dans les émaux. Il peut être utilisé Na 2 O : 0.20% maxi par exemple en substitution de MgO pour éviter la dévitrification dans certains cas. Perte au séchage : 0.25% maxi Granulométrie : 1% maxi de refus au tamis 45 microns Cendre de bois CaO : 39.67% Les cendres permettent d'introduire de nombreux Dur ou cendre SiO 2 : 15.75% oxydes modificateurs à la fois. Elles sont utilisées De chêne Al 2 O 3 : 2.09% pour conférer des textures particulières aux émaux. MgO : 2.31% Les cendres vendues ici sont broyées et lavées. Na 2 O : 0.50% Fe 2 O 3 : 0.94% TiO 2 : 0.19% K 2 O : 4.04% P 2 O 5 : 1.28% Perte au feu : 29.20% Cendre de CaO : 29.26% Cendre broyée et lavée, donne aux émaux grès des Lavande SiO 2 : 16.59% couleurs et textures particulières différentes de la Al 2 O 3 : 3.54% cendre de bois. MgO : 5.66% Na 2 O : 0.39% Fe 2O 3 : 1.26% TiO 2 : 0.21% K 2 O : 14.71% P 2 O 5 : 4.88% Perte au feu : 20.30% Dolomie CaO : 31% Ce carbonate doublé de calcium et de magnésium MgO : 20% est très utilisé comme fondant dans les émaux, SiO 2 : 0.05% sert également dans les faïences dolomitiques. Al 2 O 3 : 0.10% Fe 2O 3 : 0.01% Perte au feu : 47.0% Granulométrie : 40% supérieur à 10 microns 7

8 Modificateur de verre Spath Fluor CaF 2 : 94% maxi La fluorine CaF2 est un fondant énergique qui SiO 2 : 4% maxi apporte de plus de l'opacité aux émaux par S : 0.1% maxi formation de cristaux de fluorure. Le spath fluor doit être utilisé avec précision car un mauvais dosage peut provoquer le bouillonnement de l'émail. Granulométrie : 0-12% de refus à 150 microns Talc SiO 2 : 46.0% Silicate de magnésie hydraté, utilisé dans les Al 2 O 3 : 10.5% émaux,il apporte de l'opacité et une matité soyeuse CaO : 1.1% Dans les pâtes céramiques, en particulier dans les MgO : 31% pâtes faïence dites " monocuisson ", ou pour Fe 2 O 3 : 1.9% améliorer la résistance aux chocs thermiques. C'est aussi un fondant secondaire en présence de magnésie. Il produit des effets à retenir avec le chrome et le cobalt. Perte au feu : 9.6% à 1050 C Granulométrie : 2% de refus à 40 microns Wollastonite SiO 2 : 49.5 à 53.5% Métasilicate de chaux. CaO : 43.5 à 47.5% La wollastonite est utilisée comme véhicule de Fe 2 O 3 : 0.3% CaO dans les émaux pour supprimer la formation de gaz, ceci facilitant la monocuisson des produits. Perte au feu : 2% maxi Granulométrie : 5% maxi à plus de 25 microns ELÉMENTS DE TRANSITION (NON COLORANTS) > ZINC Oxyde de Zinc ZnO : 99% mini L'oxyde de zinc est un agent fondant possédant une température de fusion moyenne à haute mais uniquement en mélange avec d'autres fondants. En petites quantités, il améliore la brillance. En plus fortes proportions, il peut conduire à une opacification ou à rendre l'émail mat. Nitrate d'argent Pureté 99.9% mini Constituant des lustres, il permet d'obtenir de magnifiques émaux raku. Perte au séchage : 0.05% maxi > PLOMB Bon à savoir : L'accord Émail - Tesson Chaque émail formé au cours de la cuisson par la réaction des constituants qui ont été mélangés, possède une dilatation qui lui est propre. La pâte sur laquelle se trouve déposé cet émail possède elle aussi une dilatation spécifique qui dépend non seulement des constituants utilisés pour la réaliser, mais aussi de la cuisson qu'elle a subie. Trois cas de figures peuvent donc se présenter : La dilatation de l'émail est nettement plus forte que celle de la pâte : l'émail va alors se fissurer lors du refroidissement. Il y a TRESSAILLAGE. La dilatation de l'émail n'est pas très éloignée de celle de la pâte : l'émail et la pâte vont se rétracter uniformément lors du refroidissement : il y a ACCORD. La dilatation de l'émail est nettement plus faible que celle de la pâte : l'émail va se décoller du tesson par plaques lors du refroidissement (ou bien le tesson va casser) : il y a ECAILLAGE. Le choix des oxydes modificateurs va permettre de jouer sur la dilatation de l'émail afin de trouver l'accord émail - tesson ou bien de provoquer le TRESSAILLAGE si cet effet visuel est recherché. Les tessons vitrifiés présentent généralement peu de problèmes d'accord avec les émaux. En revanche, les tessons poreux tels que les faïences sont des supports pour lesquels il faut veiller de façon très rigoureuse à l'accord avec les émaux mis en œuvre. 8

9 Les suspensifs Les émaux sont des verres particuliers. Entre autres particularités, leur mode de mise en œuvre diffère très largement de la mise en œuvre des verres destinés aux vitres ou aux bouteilles par exemple pour lesquels le mélange des matières premières est fondu avant d'être mis en forme. Dans le procédé céramique traditionnel, on pourrait dire au contraire que le verre est mis en forme avant d'être fondu. Cette mise en forme va généralement consister à déposer une couche plus ou moins uniforme d'émail sur la pièce céramique. Que ce soit par trempage ou par pulvérisation, le procédé d'application de l'émail va nécessiter la MISE EN SUSPENSION des constituants dans l'eau. Pour que cette barbotine soit bel et bien une SUSPENSION et qu'il n'y ait pas décantation (plombage) des matières, on va utiliser d'autres matières premières dont la vocation principale sera d'aider les matières inertes vis à vis de l'eau à rester en "équilibre" dans la barbotine. Argile SiO 2 : 48.9% Le nom anglais Ball-Clay provient de la faculté de ce type Ball-clay Al 2 O 3 : 33.7% d'argile à former des " boules " ce qui atteste d'une grande CaO : 0.2% plasticité, d'une bonne cohésion. Pour ces qualités, les MgO : 0.3% Ball-clays sont employées dans la fabrication de pâtes Na 2 O : 0.2% céramiques et ce sont ces mêmes propriétés qui font Fe 2 O 3 : 1.2% d'elles de bons additifs pour assurer la suspension dans TiO 2 : 0.9% l'eau des autres matières. K 2 O : 1.6% Perte au feu : 14% Granulométrie : 1% de refus à 20 microns Bentonite SiO 2 : 69.5% La bentonite est une argile très spécifique recherchée en Al 2 O 3 : 14.3% céramique pour sa très grande plasticité qui est liée à la CaO : 1.2% forme et à la taille de ses particules. Dans les émaux elle MgO : 2.5% permet de maintenir en suspension des mélanges même si Na 2 O : 3.5% les particules des matières inertes sont assez grossières. Fe 2 O 3 : 1.4% C'est un puissant suspensif. TiO 2 : 0.18% K 2 O : 0.30% MnO 2 : 0.02% Fluor : 0.15% env. Perte au feu : 6.1% Granulométrie : 10 à 30% de refus à 63 microns Chlorure de baryum BaCL 2 2H 2 O : 99% mini Incorporé dans les bains d'émaux, il permet de les floculer. Sr : 0.45% maxi Peut se substituer au carbonate de baryum dans certaines Ca : 0.04% maxi applications. Kaolin A SiO 2 : 51% Al 2 O 3 : 35% Fe 2 O 3 : 0.8% TiO 2 : 0.1% K 2 O : 2.20% Perte au feu : 11.3% Granulométrie : 2% de refus à 20 microns Les kaolins, bien connus pour leur utilisation dans la constitution des pâtes à porcelaine, trouvent également d'autres applications en céramique (vitréous, porcelaine phosphatique, ). Dans les émaux, ils sont également utilisés comme suspensifs même si leur faible cohésion en cru est inférieure à celles de la ball-clay et de la bentonite. Néanmoins, leur faible teneur en oxydes de fer et titane les désigne pour la réalisation de belles couvertes transparentes et autres émaux blancs. 9