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Qu’est-ce qu’une céramique ?

Au cours de la cuisson d’une céramique, la matière première (traditionnellement, une terre argileuse) subit une transformation irréversible et acquiert des propriétés nouvelles

On connaît bien ces propriétés : solidité, résistance à l’usure et à la chaleur, etc. Une céramique se définit donc à la fois par les matériaux dont elle est constituée (ni métalliques, ni organiques), et par la manière dont elle est élaborée (un mode de cuisson spécifique).

De l’argile et de l’eau

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Façonnage d’une porcelaine (Photo Pillivuyt_Mehun sur Yèvre)

Parmi les céramiques dites traditionnelles, les céramiques à base de silicate d’alumine sont les mieux connues. Produites essentiellement à partir d’argiles ou de kaolin (la matière principale constituant l’argile), ce sont les terres cuites, les poteries, les grès, les faïences, les vitreous et les porcelaines.

Le kaolin et l’argile mélangés avec de l’eau acquièrent une plasticité qui permet la mise en forme d’objets par simple pétrissage.

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Mise en forme des matériaux minéraux (Vade mecum_Matériaux 2006 Dijon)

Dégraisser la barbotine

On ajoute très souvent au mélange (argile + eau, nommé « barbotine »), des matières "dégraissantes", qui ne se mêlent pas à l’eau. Ces matières dégraissantes permettent de réduire la plasticité du matériau et de le rendre moins gras : cela a pour intérêt de réduire la quantité d’eau, ce qui facilite le séchage, et réduit le risque d’apparition de fissures ou de déformations lors de la cuisson.

Le principal matériau dégraissant traditionnel est la chamotte, composée d’argile calcinée. Pour les grosses pièces de céramique, on incorpore également des tessons (débris broyés de pièces cuites). Dans les grès sanitaires, par exemple, chamotte et tessons peuvent représenter jusqu’à 40 à 60% du volume.

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Mise en forme des céramiques (Vade mecum_Matériaux 2006 Dijon)

La cuisson par frittage, secret de la technologie céramique

Si on compare les céramiques aux verres, les deux types de matériaux peuvent être obtenus à partir des mêmes matières premières. La différence est que, dans le cas du verre, on porte la matière première à son point de fusion, et, une fois obtenu l’état liquide, on la met en forme (dans un moule, ou par soufflage).

A l’inverse, pour élaborer une céramique, on commence par la phase de mise en forme de la matière première à l’état de poudre, à température ambiante. Très souvent, cette étape de mise en forme est réalisée en mélangeant la poudre à un liquide (barbotine) ou en utilisant toutes sortes d’additifs afin de favoriser l’homogénéité du matériau, mais aussi d’influer sur les caractéristiques du résultat final.

Ensuite, la cuisson se fait à une température bien inférieure à la température de fusion du matériau. Lors de cette cuisson, les particules (les grains de la poudre) se soudent les unes aux autres, en éliminant la plupart des pores ou des cavités intersticielles, et, en conséquence, le corps se contracte et durcit, mais garde sa forme de départ. Ce procédé s’appelle le frittage.

La différence entre les deux procédés (verre et céramique) est parfois ténue, et ils sont en réalité intimement liés, puisque les émaux, glaçures et vernis qui recouvrent la surface de nombreuses céramiques (faïences, porcelaines par exemple), sont obtenus par vitrification d’une couche superficielle de silice, de craie ou de feldspath, souvent enrichie de pigments ou de composants métalliques pour obtenir la couleur désirée. La solidité d’un coeur de céramique, la délicatesse d’une surface de verre...

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Frittage d’une poudre céramique (Photos CNRS DAE)

Par définition, les céramiques sont des matériaux non métalliques, non organiques, obtenus par l’action de fortes températures.

Au cours de la cuisson d’une céramique, la matière première (traditionnellement, une terre argileuse) subit une transformation irréversible et acquiert des propriétés nouvelles

On connaît bien ces propriétés : solidité, résistance à l’usure et à la chaleur, etc. Une céramique se définit donc à la fois par les matériaux dont elle est constituée (ni métalliques, ni organiques), et par la manière dont elle est élaborée (un mode de cuisson spécifique).

De l’argile et de l’eau

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Façonnage d’une porcelaine (Photo Pillivuyt_Mehun sur Yèvre)

Parmi les céramiques dites traditionnelles, les céramiques à base de silicate d’alumine sont les mieux connues. Produites essentiellement à partir d’argiles ou de kaolin (la matière principale constituant l’argile), ce sont les terres cuites, les poteries, les grès, les faïences, les vitreous et les porcelaines.

Le kaolin et l’argile mélangés avec de l’eau acquièrent une plasticité qui permet la mise en forme d’objets par simple pétrissage.

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Mise en forme des matériaux minéraux (Vade mecum_Matériaux 2006 Dijon)

Dégraisser la barbotine

On ajoute très souvent au mélange (argile + eau, nommé « barbotine »), des matières "dégraissantes", qui ne se mêlent pas à l’eau. Ces matières dégraissantes permettent de réduire la plasticité du matériau et de le rendre moins gras : cela a pour intérêt de réduire la quantité d’eau, ce qui facilite le séchage, et réduit le risque d’apparition de fissures ou de déformations lors de la cuisson.

Le principal matériau dégraissant traditionnel est la chamotte, composée d’argile calcinée. Pour les grosses pièces de céramique, on incorpore également des tessons (débris broyés de pièces cuites). Dans les grès sanitaires, par exemple, chamotte et tessons peuvent représenter jusqu’à 40 à 60% du volume.

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Mise en forme des céramiques (Vade mecum_Matériaux 2006 Dijon)

La cuisson par frittage, secret de la technologie céramique

Si on compare les céramiques aux verres, les deux types de matériaux peuvent être obtenus à partir des mêmes matières premières. La différence est que, dans le cas du verre, on porte la matière première à son point de fusion, et, une fois obtenu l’état liquide, on la met en forme (dans un moule, ou par soufflage).

A l’inverse, pour élaborer une céramique, on commence par la phase de mise en forme de la matière première à l’état de poudre, à température ambiante. Très souvent, cette étape de mise en forme est réalisée en mélangeant la poudre à un liquide (barbotine) ou en utilisant toutes sortes d’additifs afin de favoriser l’homogénéité du matériau, mais aussi d’influer sur les caractéristiques du résultat final.

Ensuite, la cuisson se fait à une température bien inférieure à la température de fusion du matériau. Lors de cette cuisson, les particules (les grains de la poudre) se soudent les unes aux autres, en éliminant la plupart des pores ou des cavités intersticielles, et, en conséquence, le corps se contracte et durcit, mais garde sa forme de départ. Ce procédé s’appelle le frittage.

La différence entre les deux procédés (verre et céramique) est parfois ténue, et ils sont en réalité intimement liés, puisque les émaux, glaçures et vernis qui recouvrent la surface de nombreuses céramiques (faïences, porcelaines par exemple), sont obtenus par vitrification d’une couche superficielle de silice, de craie ou de feldspath, souvent enrichie de pigments ou de composants métalliques pour obtenir la couleur désirée. La solidité d’un coeur de céramique, la délicatesse d’une surface de verre...

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Frittage d’une poudre céramique (Photos CNRS DAE)

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