barbotine
ceramique
supercerame
diagramme de poisson
stage pfe, projet de fin d'etude
master specialisé, uiversite , chimie, four, triage, emaillage , les etapes de preaparation d un carreau ceramique,
1. Projet de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de
master sous le thème
GENIE DES MATERIAUX ET TECHNOLOGIES
DES CERAMIQUES ET CIMENT
Etude de la stabilité de la barbotine pour la fabrication
des carreaux céramiques
Réalisé par : AZEROUAL Laila
Encadré par :
Soutenu le…. Devant le jury :
Faculté des sciences Kenitra
Département de chimie
2. Année Universitaire : 2020/2021
DéDICAS
Je dédie mon travailà ma chère famille et bien
précisément mesparents,qui m’ont
encouragé à allerde l’avant et qui m’ont
donné tout leuramourpourcontinuermes
études.
A mon encadrant externe MR.Benfartoun
A mon encadrant interne MR.GUEDIRA
4. Remerciements
Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont contribué au succès de mon
stage de projet de fin d’études et qui m’ont aidée de la rédaction de ce projet.
Je voudrais dans un premier temps remercié, tous les professeurs et le comité
pédagogiques de la faculté des sciences ibn tofail, pour leurs patiences, leurs
disponibilités, et surtout pour la qualité de la formation.
Je remercie également mon encadrant interne, Mr. T.GUEDIRA pour son
encadrement, orientation et ainsi ses judicieux conseils, qui ont contribué à
alimenter ma réflexion.
Je remercie infiniment mon encadrant externe, Mr. Benfartoun pour son
encouragement, sa motivation, et pour avoir m’assuré toutes les données
nécessaires pour accomplir mon projet. Et ainsi je remercie tout le personnel de
l’entreprise Super Cérame pour m’intégrer dans le cadre professionnel.
Je voudrais exprimer ma reconnaissance envers les amis et collègues qui
m’ont apporté leur soutien moral et intellectuel tout au long de ma démarche.
5. Résumé
Mon projet de fin d’études se déroule au sein de La société Super Cérame Kenitra, qui est
un leader incontournable dans la fabrication des carreaux céramiques, et elle se compose de
cinq grandes lignes de production, et utilise des techniques très développés.
Mon projet de fin d’étude vient dans le cadre de l’étude de la stabilité de la barbotine pour la
fabrication des carreaux céramiques. Tenir compte que la barbotine est l’étape principal dans
la fabrication.
Notre étude va s’intéresser à la mise en forme, et plus précisément, celle correspondant à la
stabilisation des barbotines de la monocuisson . Elle consiste à réaliser un mélange homogène
de matières premières en grande quantité et de défloculants en suspension dans l’eau.
Cette étude nous mènera à effectuer plusieurs approches afin de trouver une solution optimale
pour stabiliser la barbotine, on procédera à une évaluation du problème, une classification
majeure sera ensuite entamée afin d’évaluer la gravité des différentes situations qui peuvent
surgir.
Plus de ca super cérame vient de changer quelque argile par d’autre argile, l’argile B15 est
remplacé par l’argile B11, et échopper APM. est ce que ces nouveaux argile va faire des
problèmes au niveau de la stabilité de la barbotine .
Plusieurs problème favorise la déstabilisation de la barbotine, nous mentionnons quelques :
L’eau de recyclage, billes Corundum, fluicer, balance.
Et il y a aussi des problèmes non visibles : les structures minérales….
6. Abstract
My graduation project takes place in the company Super Cérame Kenitra, which is a
leader in the manufacture of ceramic tiles, and it consists of five major production lines,
and uses highly developed techniques.
My graduation project comes within the framework of the study of the stability of the
slip for the manufacture of ceramic tiles. Taking into account that the slip is the main
step in the manufacture.
Our study will focus on the shaping, and more specifically, the one corresponding to the
stabilization of the slip of the single firing. It consists in realizing a homogeneous
mixture of raw materials in great quantity and deflocculants in suspension in water.
This study will lead us to carry out several approaches to find an optimal solution to
stabilize the slip, we will proceed to an evaluation of the problem, a major classification
will then be initiated to assess the severity of the various situations that may arise.
More than ca super ceramics has just changed some clay by other clay, the clay B15 is
replaced by clay B11, and echopper APM. is that these new clay will make problems at
the level of the stability of the slip.
Several problems promote the destabilization of the slip, we mention some:
Recycled water, Corundum beads, fluicer, scale.
And there are also non-visible problems: mineral structures
7. Sommaire
Introduction général....................................................................................................................1
Chapitre I :Partie Bibliographique..............................................................................................6
introduction............................................................................Error! Bookmark not defined.
Historique............................................................................................................................6
Les différents services de l’entreprise :...............................................................................7
direction de production :..............................................................................................7
Organigramme générale de SUPER CERAME:.................................................................9
Contraintes de travail : ......................................................................................................10
Chapitre II : Géneralités sur les céramiques.............................................................................11
INTRODUCTION ................................................................................................................11
Position du Maroc dans l’industrie des carreaux mondiale ..................................................12
PRODUCTION MONDIALE DES CARREAUX (en millions de m²) ...............................13
Performances des fabricants de carreaux céramiques au Maroc ..........................................13
La production........................................................................................................................14
Matières premières: [10].......................................................................................................15
Les grandes caractéristiques des céramiques : [10] ..........................................................15
Classification des céramiques : [10]..................................................................................16
METHODE DE PREPARATION........................................................................................16
Méthode céramique ..............................................................................................................17
Méthode sol-gel.................................................................................................................17
Méthode hydrothermale ....................................................................................................18
Méthode du précurseur......................................................................................................18
Synthèse micro-ondes .......................................................................................................18
PROPRIETES GENERALES DES CERAMIQUES ...........................................................19
Liaison et Structure ...........................................................................................................19
Microstructure et propriétés ..............................................................................................19
CLASSIFICATION DES CERAMIQUES DE TYPE PZT.................................................19
Titanate de plomb PbTiO3 ................................................................................................19
Zirconate de plomb PbZrO3..............................................................................................20
La solution solide Titanate- Zinconate de plomb Pb (Zr ,Ti )O3......................................20
Email.....................................................................................................................................20
8. Composition de l’émail .....................................................................................................21
Frittes.................................................................................................................................21
. Propriétés des céramiques...................................................................................................23
Mise en forme .......................................................................................................................24
Voie liquide.......................................................................................................................24
Voie plastique....................................................................................................................25
Voie sèche .........................................................................................................................25
Mise en forme par pressage isostatique ................................................................................26
Séchage..............................................................................................................................26
Frittage ..............................................................................................................................27
CONCLUSION.....................................................................................................................27
Chapitre III : Procédé de fabrication des céramiques...............................................................28
Procédé de production du carrelage mono cuisson et bi cuisson..........................................28
Préparation de la barbotine ...................................................................................................29
Pesage................................................................................................................................29
Préparation de la poudre par atomisation .............................................................................33
Principe de l’atomisation...................................................................................................33
Fonctionnement de l’atomiseur ............................................................................................33
Pressage ................................................................................................................................34
Description du pressage ....................................................................................................34
Paramètres et composants de la presse .................................................................................35
Paramètres de la presse .....................................................................................................35
Séchage .................................................................................................................................37
Super cérame utilise deux types de séchoirs :...................................................................37
Traitement de surface des carreaux céramiques ...................................................................39
Nettoyage ..........................................................................................................................39
Émaillage ..............................................................................................................................40
Préparation des émaux et colorants...................................................................................40
Colorants...............................................................................................................................41
Engobage ..............................................................................................................................42
L’émaillage ...........................................................................................................................42
Cuisson .................................................................................................................................43
Étapes de cuisson..................................................................................................................44
Remarque :................................................................................................................................45
Triage et emballage...............................................................................................................45
.Triage ...............................................................................................................................45
10. Liste des figures
Figure 1 : répartition des carreaux cèramiques fabriqués .................................................15
Figure 2:Etapes de la voie de synthèse sol-gel...................................................................18
Figure 3 : Propriétés des matériaux céramiques [21] ........................................................24
Figure 4: Procédé de coulage en bande (a) [24] ; moule de coulage étapes (b) [25] ....25
Figure 5: Extrusion (a) ; injection (b)..................................................................................25
Figure 6 : Pressage uni axial .................................................................................................26
Figure 7 : Pressage isostatique .............................................................................................26
Figure 8 : Processus de fabrication des carreaux mono cuisson ......................................29
Figure 9 : Processus de fabrication des carreaux bi cuisson [23] ....................................29
Figure 10 : Cases à terre........................................................................................................30
Figure 11 : Pont bascule ........................................................................................................30
Figure 12 : Transport de l’argile par une bande transporteuse.........................................31
Figure 13: Broyeur continue à tambour (a) ; Corps broyant : billes Corundum (b)......32
Figure 14 : Circuit de barbotine ...........................................................................................32
Figure 15 : Atomiseur (a) ; Poudre atomisée (b)................................................................33
Figure 16 : Fonctionnement d’un atomiseur (a) ; Silos de stockage de poudre (b) .......34
Figure 17 : Presse hydraulique .............................................................................................35
Figure 18 : Écran de la presse...............................................................................................36
Figure 19 : Composants du moule .......................................................................................37
Figure 20 : Séchoir horizontale à rouleau ...........................................................................38
Figure 21 : Séchoir vertical à balancelle.............................................................................38
Figure 22 : Brosse rotative (a) ; Souffleur à l’air (b).........................................................39
Figure 23 : Cabine d’arrosage ..............................................................................................40
Figure 24 : Différents constituants des émaux ...................................................................41
Figure 25 : Procédés de fabrication des colorants .............................................................41
Figure 26 : Cloche d’engobe.................................................................................................42
Figure 27 : Machine de coloration par jet d’encre (kerajet) .............................................43
Figure 28 : Four à rouleaux...................................................................................................44
Figure 29 : Diagramme de température...............................................................................45
Figure 30 : Triage (une trieuse)............................................................................................46
Figure 31 : Emballage des carreaux.....................................................................................47
Figure 32 : Thermobalance : Pesage de l’échantillon (a) ; séchage de l’échantillon (b)
..................................................................................................................................................48
Figure 33 : Schéma du calcimètre de Bernard....................................................................50
Figure 34 : États du sol en fonction de sa teneur en eau d’après les limites d’Atterberg.
LS : Limite de solidité, LP : Limite de plasticité, LL : Limite de liquidité. ...................51
11. Figure 35 : Mesure de la densité : Remplissage de densimètre de barbotine (a),
Enfoncer le bouchon dans le densimètre (b), Positionner le densimètre sur la balance
(c).............................................................................................................................................52
Figure 36 : Viscosimètre à l’écoulement (a) ; Remplissage de viscosimètre de
barbotine(b) ; écoulement de barbotine (c).........................................................................53
Figure 37 : Étapes de mesure de refus : tamis (a) ; lavage de barbotine avec l’eau (b) ;
lecture de valeur du refus sur une burette graduée (c).......................................................53
Figure 38 : Mesure de l’humidité de la poudre : Pesage de la poudre (a) ; affichage de
la valeur de l’humidité (b).....................................................................................................54
Figure 39 : Étapes de mesure de la granulométrie de la poudre : Pesage de la poudre
(a) ; Remplissage de granuleuse (b) ;Tamisage de la poudre (c) ;Récupération de la
poudre (d)................................................................................................................................55
Figure 40: Variation de la densité en fonction des jours pour le broyant un..................56
Figure 41 : Variation de la viscosité en fonction des jours pour le broyeur un. ............56
Figure 42 : Variation du refus en fonction des jours pour le broyeur un. .......................57
Figure 43 : Variation de la densité en fonction des jours pour le broyeur deux. ...........58
Figure 44 : Variation de la viscosité en fonction des jours pour le broyeur deux. ........58
Figure 45 : Variation du refus en fonction des jours pour le broyeur deux....................59
Figure 46 : Diagramme d'ISHIKAWA................................................................................60
Figure 47 : Variation de l'humidité en fonction des jours.................................................62
Figure 48 : : Variation de taux CaCO3 en fonction des jours. .........................................62
Figure 49 : Variation de l'humidité en fonction des jours.................................................63
12. Liste des tableaux
Tableau 1: production mondiale des carreaux(en millions de m²)...........................13
Tableau 2 : : description technique des industries de carreaux au Maroc ..............14
Tableau 3 : Formule de charge [25] .................................................................................31
Tableau 4 : Paramètre du séchoir horizontal .................................................................37
Tableau 5 : Paramètres du séchoir vertical ....................................................................38
Tableau 6 : Différences entre le séchoir horizontal et vertical...................................39
Tableau 7 : Diamètre des billes d’alumine avec leurs pourcentages utilisés pour
charger le broyeur................................................................................................................40
Tableau 8 : Caractéristique du four à rouleau................................................................44
Tableau 9 : Critère de classement des carreaux céramiques......................................46
Tableau 10 : Humidité des échantillons ..........................................................................49
Tableau 11 : Pourcentage de CaCO3 des échantillons..................................................50
Tableau 12 : Résultats de la mesure de densité, viscosité et refus pour le broyeur
un. ............................................................................................................................................56
Tableau 13 : Résultats de la mesure de densité, viscosité et refus pour le broyeur
deux. ........................................................................................................................................57
Tableau 14 : Résultats de la mesure de la densité, la viscosité et le refus pour la
cuve..........................................................................................................................................59
Tableau 15 : Résultats de la mesure de l'humidité, le taux CaCO3 et le
granulométrie pour le ............................................................................... broyeur un. 61
Tableau 16 : Résultats de la mesure de l'humidité, le taux CaCO3 et le
granulométrie pour le ............................................................................... broyeur un. 61
Tableau 17 : Résultats de la mesure de l'humidité, le taux CaCO3 et le
granulométrie pour le .......................................................................... broyeur deux . 63
13. Page | 1
Introduction général
Le carrelage au Maroc connut une grande évolution dans les années quatre-vingt-dix, soit dans
leur façonnage, soit dans la diversité des références, des couleurs, des motifs, et ainsi dans la taille
des carreaux.
Super Cérame est une société marocaine filiale du groupe Ynna holding, est un leader
incontournable de la céramique au Maroc, elle occupe plus de 40% du marché Marocain.
Au cours de ces dernières années, les entreprises industrielles ont été confrontées à une forte
concurrence. Et par conséquent la maitrise de la qualité est devenue un enjeu primordial
Comme toutes les autres entreprises, Super Cérame cherche toujours à augmenter la qualité de
ses produits, elle utilise des techniques très développés, et elle a des cadres bien formés et
expérimentés dans le domaine de la céramique.
Dans la première partie de mon rapport, on trouve une présentation détaillé de l’entreprise SCK,
dans une deuxième partie, le procédé de fabrication des carreaux céramiques dès la réception des
matières premières jusqu’à le produit fini. [2]
La dernière partie présente les taches réalisées dans mon projet, nous avons commencé par
définir les outils utilisés dans le projet. Dans la phase définir, la problématique était bien
déterminé, après on a distribué les taches par temps.
Plus précisamment dans le dernier chapitre sera consacré au traitement de différents paramètres
influençant la satabilité de la barbotine : (La densité -La viscosité -refus) , pour chaque broyeurs
et aussi pour le cuve , et on va discuter aussi les paramétres de l’atomiseur ( la granulométrie et
l’humdité ) .
La stabilité des barbotines céramiques est en relation avec le degré de dispersion des matières
premières en suspension, notamment celles qui sont les plus réactives avec l’eau, c’est à dire les
matières colloïdales (argiles). Les propriétés colloïdales de ces argiles sont associées
essentiellement à leur grande surface spécifique et à l’apparition de charges électriques sur leur
surface. Ces charges électriques ont deux origines principales :
- les charges, de valeur constante, caractéristiques de la structure cristalline du minéral et,
14. Page | 2
- les charges, à valeur variable, liées à la réactivité des surfaces formées par la rupture des
feuillets.
La présence de ces charges électriques sur la surface des particules d’argiles attire les ions de
charges opposées, présents dans le milieu, de manière à conserver la neutralité électrique de
l’ensemble. Ceci provoque la formation d’une couche électrochimique au voisinage des particules,
qui est à l’origine des forces de répulsion électrostatiques. Lorsque ces forces sont suffisamment
grandes par rapport aux forces attractives de Van Der Waals, les particules auront tendance à se
repousser et la barbotine sera stable (défloculée). [1]
les paramètres influençant la stabilité des barbotines (le pH, la force ionique, la nature de
défloculant,..)
Généralités sur les constituants de la barbotine [1]
Les barbotines céramiques industrielles sont constituées de matières premières (argiles, feldspath,
silice, calcite,) en suspension dans l’eau en présence d’un défloculant. Ces matières premières
peuvent être divisées en deux grandes classes :
¸ les matériaux plastiques qui procurent aux pâtes leur plasticité et leur cohésion en cru : ce
sont les argiles (kaolinite, illite,),
¸ les matériaux non-plastiques qui réduisent la plasticité des argiles et leur retrait au séchage.
Elles comprennent en particulier les matières dégraissantes (sables, chamottes,) et les matières
fondantes (feldspath, calcite, talc.).
La stabilité des barbotines céramiques est influencée principalement par le degré de dispersion des
colloïdes argileux. Celui-ci dépend de la structure cristalline des argiles.
nous allons rappelé les structures et les propriétés des minéraux argileux utilisés dans la
préparation des carreaux céramiques. Ce sont surtout des argiles naturelles contenant les minéraux
kaolinite, illite, mica et quartz. La présence de minéraux minoritaires, tels que les minéraux du fer
ou les carbonates, peut modifier le comportement de ces argiles
Structure cristalline des argiles
Les minéraux argileux utilisés dans la fabrication des carreaux céramiques appartiennent à la
famille des phyllosilicates [1-5]. Ils sont constitués de couches de tétraèdres [SiO4] 4- notées (T)
et de couches d’octaèdres [Al(OH)6] 3- notées (O) reliées par mis en commun d’oxygène O 2- et
de groupements OH- . Les différentes espèces argileuses se distinguent par le nombre
15. Page | 3
d’association de ces couches, et par la nature et le nombre de cations remplissant les cavités
hexagonales. On distingue trois types d’association de feuillets. [1] :
Feuillet de type 1:1 : ce feuillet est formé par la juxtaposition d’une couche tétraédrique et d’une
couche octaédrique (famille de la kaolinite) ;
Feuillet de type 2:1 : ce type résulte de la combinaison d’une couche octaédrique placée
entre deux couches tétraédriques (famille des micas) ;
- Feuillet de type 2:1:1 : ce type est issu de la combinaison de deux couches octaédriques avec
deux couches tétraédriques (famille des chlorites).
Propriétés colloïdales des argiles En suspension dans l’eau, les propriétés des minéraux argileux
dépendent de quatre caractéristiques essentielles [1] :
¸ la dimension des particules ;
¸ la structure minéralogique particulière (structure phylliteuse) ;
¸ la densité de charge électrique négative constante sur les surfaces de base ;
¸ le caractère amphotère des hydroxydes formés aux extrémités des feuillets
La finesse des particules ( inférieure à quelques microns) leur confère les propriétés des
substances dites colloïdales. C’est cette propriété qui permet aux autres caractéristiques (charge,
structure,..) de se manifester.
La structure des minéraux argileux, organisée en feuillets et espaces interfolliaires de
dimensions variables pour certains types d’argiles, conduit aux caractéristiques et propriétés
générales suivantes :
- une très grande surface spécifique;
- des propriétés d’insertion, dans les espaces interfolliaires, d’ions minéraux, de molécules
organiques et d’eau en quantités parfois importantes (hydratation).
Ces propriétés sont quantifiées par un paramètre appelé capacité d’échange cationique
(CEC). La présence de charges électriques induit des propriétés capitales et en particulier :
- la possibilité de fixations ioniques et d’échanges ioniques;
- des propriétés de floculation et de dispersion.
16. Page | 4
Origine et localisation des charges électriques
Lorsqu’elles sont mises en suspension dans l’eau, les particules argileuses développent des
charges électriques de surface. Ces charges peuvent avoir plusieurs origines et se localisent sur les
faces et les bords de la structure de l’argile [1]
Stabilité des suspensions (défloculation)
Au niveau pratique, afin d’avoir une dépense énergétique minimale lors du séchage (par
atomisation) des barbotines, la suspension doit posséder la plus haute teneur possible en matières
sèches. Très généralement, des valeurs de 40 à 50% massique de matières sèches sont
souhaitables. Lorsque la concentration en matières sèches augmente, la distance interparticules
diminue et les couches diffuses s’interpénètrent. L’état de dispersion (ou défloculation) des
particules d’argile dans l’eau, résulte de l’interaction des mécanismes électrostatique et / ou
stérique [1]
Influence des défloculants
. Rôle des défloculants
L’introduction d'un défloculant dans une barbotine céramique permet d’augmenter la fluidité
de celle-ci tout en gardant une teneur en matières sèches assez élevée. Les défloculants qui
favorisent la stabilisation électrostatique sont en général des sels alcalins (Na+ , NH4 + , Li+ ,..).
Ces défloculants assurent trois fonctions principales [1] :
a) l'augmentation, en valeur absolue, des potentiels de surface et électrocinétique par adsorption
spécifique de l'anion dans la couche de Stern,
b) la neutralisation par complexation, chimisorption ou précipitation, des cations coagulants
(Ca2+, Mg2+,…) amenés par l'eau , par les sels solubles de l'argile ou par la dissolution lente des
minéraux argileux,
c) l'introduction de cations alcalins (Na+ , NH4 + comme contre–ions dans la double couche
électrochimique.
Pour obtenir une valeur d’énergie de répulsion à longue distance, il faut considérer la taille
hydratée des cations et leur charge.
Principaux défloculants utilisés
Les principaux types de défloculants utilisés pour la préparation des barbotines céramiques sont :
17. Page | 5
La plupart des sels de sodium ont un anion qui peut être chimisorbé aux extrémités des
feuillets, surtout au niveau des couches octaédriques rompues. Il en résulte une modification de la
charge apparente sur les surfaces argileuses.
Tous les anions utilisés n’ont pas la même efficacité vis à vis de la dispersion. Ceci dépend
du type d’argile et du type de complexe formé. Ainsi, on utilise surtout les anions suivants : CO3
2-, SiO3 2-, PO4 3-, en association avec les sels solubles alcalins. On utilise aussi des polymères
solubles à radicaux carboxyliques COO- qui sont fortement chimisorbés.
18. Page | 6
Chapitre I : Partie Bibliographique
Introduction
Historique
Seule entité en Afrique à produire la mosaïque de manière automatique, Super Cérame
représente le plus gros producteur de carreaux céramique du sol et des murs au Maroc.
Super Cérame est le fruit de la fusion réussie, en septembre 2000, de deux filiales d’Ynna
holding : Gros Cérame et Super Cérame. Spécialisé dans la fabrication et la commercialisation de
revêtement pour sols et murs, Super Cérame propose une gamme diversifiée de produits allant du
grès cérame au grès porcelainé en passant par le grès émaillé, les grès pâte blanche et rouge et la
faïence.
Consciente de l’importance de la gestion de qualité pour atteindre ses objectifs de performance et de
satisfaction client, Super Cérame a renouvelé sa certification qualité en mars 2001 et lancée un
vaste programme de formation pour ses collaborateurs. Avec une part de marché de 40%, les unités
de Super Cérame sont implantées sur Casablanca et Kénitra. La société emploie 1000 personnes,
dont 60 cadres, 100 agents de maîtrises, 70 employés spécialisés et 770 ouvriers qualifiés. Par
ailleurs, Super Cérame exporte ses produits vers l’Europe, le Moyen-Orient et l’Afrique.
La société Super Cérame a connu, depuis sa création plusieurs événements et renouvellements
assurant la bonne conduite vers une meilleure production :
En 1964 : L’accord de sa Majesté Hassan II pour la construction de la première usine (de
M. Miloud CHAABI) de fabrication de carreaux de faïence au Maroc.
En 1968 : Début de la production. L’usine a pris le nom de NECI.
En 1982 : NECI est devenue Pro cérame grâce à un nouvel équipement qui lui a permis
d’augmenter sa capacité de production.
En 1992 : La société Pro cérame, qui est devenue Gros Cérame, a continué d’investir pour
améliorer la qualité de la production et elle a pu lancer la production du carreau de sol
grâce à la modernisation de ses outils et sa technologie.
En 1995 : Le Groupe CHAABI avec son expérience dans le domaine des carreaux de
revêtement (possédant déjà GROS CERAME), a pu acquérir Cérame Afrique Industrie,
pour devenir SUPER CERAME tout en gardant la même marque de produits «
Arriérâmes»..
19. Page | 7
En 2000 : SUPER CERAME et GROSCERAME ont fusionné pour donner naissance au
Groupe SUPER CERAME le plus grand producteur de carreaux céramiques au Maroc Les
différents services de l’entreprise
En 2001 : Installation sur site de Casa de la première unité automatisée en Afrique de
production de carreaux mosaïques
En 2003 : Installation à Kenitra pour la première fois au Maroc, d’unités de très haute
technologie (Four intelligent FMP, Impression rotative et emballage complètement
automatique).
Les différents services de l’entreprise :
A Super cérame la plupart des services sont gérés par la direction d’usine. Celle-ci est responsable
de la gestion de l’ensemble des activités de l’usine aussi bien sur le plan technique qu’humain. En
effet, elle est chargée des tâches suivantes :
Augmenter la productivité et améliorer la qualité des produits.
Le développement industriel de l’usine par la mise en place de nouvelles techniques, de
nouveaux produits et du perfectionnement de ceux existants.
Suivre le produit depuis le lancement jusqu’à la mise en disposition pour la vente.
S’assurer du respect des procédures qualité au sein de l’usine.
Gérer les déchets et les rebuts selon les objectifs de la direction.
La formation du personnel et de sa qualification.
Lancer les demandes pour l’embauche du personnel nécessaire.
La direction d’usine comprend plusieurs services et directions :
Direction de production :
A travers plusieurs départements, la direction de production est chargée de :
garantir la meilleure productivité de la société.
Assurer l’ensemble des activités d’industrialisation et de développement des procédés ou
des produits.
Veiller sur l’amélioration du rendement au regard des caractéristiques des machines
installées.
La mise en place de nouveaux outillages, procédés ou produits afin de satisfaire le client.
Assurer la gestion du stock.
20. Page | 8
Département laboratoire :
Ce département est constitué des services qui sont dirigés par un chef de département :
A. Service recherche et développement :
Ce service s’occupe de préparer des décorations et couleurs en effectuant plusieurs essais selon
des formules spécifiques.
B. Service infographique :
Il s’occupe de la conception des graphiques soit manuellement ou à l’aide de l’ordinateur.
Ces graphiques sont imprimés par suite sur les écrans sérigraphiques.
C. Service contrôle qualité :
Ce service s’occupe du contrôle des produits servants à la fabrication des carreaux céramiques et
du suivi de la chaîne allant de la matière première jusqu’au produit fini.
Direction de la maintenance :
Cette direction a pour missions :
la gestion du parc d’équipements et installations de l’usine.
La planification des entretiens et des interventions de réparation des installations et des
machines.
22. Page | 10
Contraintes de travail :
Il s’avère toujours nécessaire de définir les contraintes de projet d’étude avant de
commencer le développement, cela permet d’éviter tous les problèmes qui peuvent causer
des retards dans le planning du projet, tel que les principales contraintes qu'on doit
connaître sont la durée, la portée et la réalisation.
Contrainte de temps : le projet doit respecter le calendrier de livraison du résultat des
tests.
Contrainte de la portée : le projet de l’étude de la qualité de l’eau doit respecter les
objectifs souhaités, les fonctionnalités et les tâches requises pour le finaliser.
Contraintes de la réalisation : on générale ces contraintes sont liées au :
Assimilation des processus de laboratoire et les attentes souhaités.
Acquisition des données et des informations nécessaires pour accomplir le travail
demandé.
Acquisition de nouvelles connaissances et compétences pour la mise en place du test.
La disponibilité des équipements pour le test, la vérification et l’exploitation des résultats.
23. Page | 11
Chapitre II : Géneralités sur les céramiques
INTRODUCTION
La céramique (du grec keramikos, « argile cuite ») est le premier matériau que l’homme ait
fabriqué par transformation de matières premières. C’est l’art dont les procédés ont le moins
changé : on façonne une pâte que l’on cuit dans un four pour effectuer la transmutation de matière
qui aboutira à un objet de céramique. Les céramiques doivent leurs qualités distinctives tant à la
composition de la pâte qu’aux modalités de cuisson.
Les premières céramiques employées étaient les silicates. Elles étaient utilisées pour les
poteries émaillées. Elles ont connu ensuite une utilisation plus étendue allant de la porcelaine aux
appareils sanitaires. Les oxydes purs, les carbures, les borures, les nitrures, les siliciures, les
sulfures ont été successivement inclus dans la catégorie des céramiques. Il faut, tout de même,
distinguer deux types de matériaux :
Les céramiques traditionnelles (silico-alumineux), qui sont issues de matières premières
naturelles (argile, kaolin, quartz) et généralement mises en œuvre par coulée (barbotine). les
céramiques techniques (associations métal-métalloïde), obtenues le plus souvent par frittage
(traitement thermomécanique qui, dans un premier temps, provoque la cohésion de granulés de
poudre avec un « aggloméré » préparé par compression à froid, cette ébauche étant ensuite
chauffée dans des fours spéciaux) ou électro-fusion (les oxydes sont coulés directement dans un
moule). Nous nous intéresserons à ce deuxième type qui doit son apparition aux céramistes
sollicités pour développer de nouveaux matériaux très fiables, très performants et nécessitants
l'utilisation de nouvelles technologies. Ces céramiques mettent à profit leurs propriétés électriques,
isolantes, magnétiques, optiques, supraconductrices, thermiques thermomécaniques...etc. [3,4]
Le mot céramique désigne essentiellement les poteries, porcelaine, brique. Il représente
actuellement l'ensemble des matériaux inorganique non métallique [3].
Les céramiques sont a base d'oxydes (Al2O3, ZrO2, CaO, TiO2,…etc) ou des composés
chimique comme SiC, WC,…etc. Ce sont des matériaux qui conduisent à des températures
supérieures à 900°C à la formation d'un solide macroscopique homogène [4].
La structure et la microstructure sont définies lors du cycle d'élaboration, qui transforme des
matières premières le plus souvent pulvérulentes en un matériau dense, idéalement exempt de
pores [5].
24. Page | 12
Ce sont des polycristaux qui sont fabriqués par frittage d'un mélange d'oxyde et que leur
procédé de fabrication peut être modulé comme leur composition afin d’ajuster leurs performances
diélectriques, mécaniques et piézoélectriques.
Les propriétés des céramiques vont dépendre de leur microstructure, c'est à dire la
morphologie, la nature des phases présente et la qualité de la surface [6]. Les principales
utilisations de ces matériaux concernent toute l'instrumentation électroacoustique: émission et
détection des ultra–sons, microphones, télécommandes, générateurs d'impulsion, …etc [3]
Le Maroc possède une longue tradition artisanale de fabrication d’objets en céramique d’art.
kj Très tôt, le pays a développé la production traditionnelle et spéciale de carreaux de Faïence
«coupés» et reconstitués pour décorer murs et sols. Ce sont les fameuses «zelliges» dont la
renommée dépasse les frontières nationales. Cependant cette vocation est restée depuis longtemps
au stade artisanal et, de ce fait, la demande en articles céramiques à usage industriel et domestique
était couverte en grande partie par les importations. C’est à partir des années 70 que les premières
vaisselles en porcelaine sont fabriquées sur place (COCEMA…). Deux décennies plus tard, la
fabrication de carreaux de revêtement en faïence et de carreaux de sol, destinés au marché
intérieur, démarre avec des unités industrielles telles que Facemag, Union Cérame, Gros Cérame,
etc.…
Position du Maroc dans l’industrie des carreaux mondiale
S'agissant du secteur de la céramique, les volumes de consommation des carreaux durant les
dernières années ont connu une progression particulièrement forte. Cette expansion du marché de
la céramique est bien loin de s'arrêter. En effet, quelles que soient les conjonctures économiques
que traversent les pays, le secteur de la céramique inhérent à l'industrie du bâtiment est souvent
l'un des derniers secteurs à subir les conséquences des crises économiques et le premier à
annoncer les signes de reprise. L'industrie mondiale des carreaux connaît, en particulier depuis 30
ans, un trend de croissance haussier qui s'explique notamment par les éléments suivants : k -
Abondance et accès facilité aux matières premiers et intrants, j -Des technologies de plus en plus
simples et de plus en plus fiables, ifd -La croissance démographique et l'évolution des niveaux de
vie de la population mondiale stimulant la demande. - ks -L'accroissement des conditions
hygiéniques au sein des foyers.
25. Page | 13
PRODUCTION MONDIALE DES CARREAUX (en millions de m²)
Tableau 1: production mondiale des carreaux(en millions de m²)
(les chiffres se référant aux 30 premiers pays producteurs, qui représentent au moins 95% de la
production mondiale)
(Les données sont basées sur des études faites en 2004, tous les indicateurs confirme que la
production a évolué mais les classements ont restés les mêmes) .
Ces chiffres se réfèrent aux 30 premiers pays producteurs, qui représentent au moins 95 % de la
production mondiale.
Pour la branche carreaux, comme le montre ce tableau, la production mondiale a atteint
5.280 millions de m2 en 2002 contre 4.395 millions de m2 en 1998, soit une progression annuelle
moyenne de 4.5% (20% en 5 ans).
La Chine produit plus de 30% de volume totale, qui représente 142 fois la production du
Maroc, tandis que l’Italie, pionnier des métiers de la céramique, a été récemment rattrapée par
l’Espagne, nouveau producteur de classe mondiale dans le secteur. Les pays d’Asie (Malaisie,
Indonésie, Vietnam, Iran, etc.) semblent investir fortement le secteur depuis ces quatre années
puisque le taux de croissance annuel moyen de leur production est relativement élevé par rapport
aux autres nations.
Performances des fabricants de carreaux céramiques au Maroc
Le secteur de fabrication des carreaux de céramique au Maroc est particulièrement concentré
sur une dizaine d'acteurs. Pour la plupart, il s'agit traditionnellement des sociétés de distribution
qui ont réalisé une intégration en amont, évoluant ainsi vers le secteur industriel. UNION
CERAM / GROCER / ARCOCERAM (berrechid)
FACEMAG / CERAMIQUE AL BOURAZ/ CERAMIQUE ADERSA/ SUPERCERAM
(casablanca)
26. Page | 14
COCEMA (fes)
OUDRAS (tétouan)
Le Maroc, qui occupe la 23ème position avec 37 millions de m2 (0,7% de la production
mondiale), a fait évoluer sa production de 5 millions de m2 en 1998 à environ 37 millions de m2
en 2001, soit une progression annuelle moyenne de 64%, ce qui le place en tête avec le Vietnam
en termes de rythme d’investissement dans le secteur.
La disponibilité de la matière première Le Maroc dispose d'un potentiel de gisements
d'argiles, de sables siliceux et de matériaux feldspathiques dont il est possible d'affirmer que ses
réserves sont suffisamment prouvées pour assurer l'alimentation totales ou partielle d'une industrie
de produits céramiques
La production
Les industries nommées précédemment participent à la production des carreaux céramiques
par des capacités de production très importantes qui sont destinées généralement à la
consommation nationale
Tableau 2 : : description technique des industries de carreaux au Maroc
L'observation du tableau ci-dessus souligne que la capacité installée des industries nationales
de carreaux céramiques atteint 40.6 millions de m²/an. Cette capacité sera de plus en plus
importante dans les années qui suivent.
-UNION CERAM / FACEMAG/ SUPERCERAM fabriquent 60% de la totalité des pièces qui se
trouvent au marché
27. Page | 15
Figure 1 : répartition des carreaux cèramiques fabriqués
Bien évident, les carreaux en grès émaillé présentent presque la moitié de la quantité fabriquée
avec 43% due à leur grande conformité d’être adoptés pour plusieurs utilisations. [10]
Matières premières : [11]
Les variétés : les argiles sont subdivisées comme suit :
Les grandes caractéristiques des céramiques : [11]
28. Page | 16
Les céramiques sont caractérisées par des liaisons fortes, ce qui se traduit dans la pratique par
•Une très bonne tenue en température ;
•Une excellente rigidité élastique ;
•Une bonne résistance à la corrosion ;
•Une bonne résistance à l’usure.
Classification des céramiques : [11]
Classification traditionnelle :
•Haute fusion : 1289 à 1390°C ; Moyenne fusion : 1090 à 1260°C
•Basse fusion : 870 à 1065°C ; Très basse fusion 660 à 780°C Classification actuelle :
•la composition chimique : Céra. Feldspathiques ; vitrocéramiques ; Cera. Hydrothermaux ; Céra.
Alumineuses ; Céra. à base d'oxyde de zirconium
•la microstructure : Matrice vitreuse avec charge dispersées ; matrice hautement voire totalement
cristalline ; sans phase vitreuse
•les procédés de mise en forme : avec armature métallique ; sans armature métallique
METHODE DE PREPARATION
L'intérêt porté aux propriétés des matériaux a entraîné le développement d’une grande variété
de méthode pour leur préparation. La technique choisie pour former un solide ne dépend pas
seulement de la composition, mais aussi de l'état sous lequel il doit être utilisé. A l'échelle
industrielle, les économies d'énergie favorisant les méthodes ne nécessitant pas de haute
température [12].
Il y a plusieurs méthodes de synthèse dont en va citer quelques-unes avec les applications :
29. Page | 17
Méthode céramique
La méthode céramique consiste à chauffer le mélange de plusieurs solides pour les faire
réagir et former le produit désiré. Cette méthode est largement utilisée dans l'industrie et au
laboratoire. La simple méthode céramique présente plusieurs inconvénients :
Elle met en jeu de haute température qui nécessite des grandes quantités d'énergie.
La lenteur des réactions à l'état solide, le temps de réaction se mesure en heures, et le
déroulement des réactions dépend largement du cycle thermique.
L'hétérogénéité de composition du produit final.
Afin d’éviter ces inconvénients et synthétiser un produit avec la composition désirée, il est
donc important que les matériaux de départ soient bien broyés pour réduire la taille des particules
et qu’ils soient très bien mélangés pour avoir une surface de contacte maximum et réduire la
distance de diffusion des réactifs, souvent le mélange réactionnel est prélevé après une calcination
préliminaire et rebroyé à nouveau pour renouveler les surfaces en contact et ainsi accélérer la
réaction [13]
Méthode sol-gel
Cette méthode a été développée dans la période 1950-1960, lorsqu'on s'est aperçu que les
colloïdes forment de très petites particules (de diamètre de 1 à 1000nm), chimiquement très
homogènes.
Un sol est une suspension de particules colloïdales dans un liquide; les particules ont
typiquement un diamètre de 1 à 1000nm. Un gel est un solide semi rigide où le solvant est retenu
prisonnier dans le réseau du matériau solide qui peut être colloïdal. Pour synthétiser des solides
avec le procédé sol-gel, un solide doit d'abord être préparé dans un liquide convenable. La
préparation du sol peut être simplement la dispersion d'un solide insoluble ou l'addition d'un
précurseur qui réagit avec le solvant pour former un produit à l'état colloïdal.
Le sol est ensuite traité ou simplement laissé pour former après un gel. Ce dernier est
chauffé pour obtenir le produit final. Le chauffage sert à plusieurs choses : il permet d'éliminer le
solvant, le réarrangement de la structure du solide et sa cristallisation. Les principales étapes du
procédé sol-gel sont résumées sur la figure 1.
30. Page | 18
Figure 2:Etapes de la voie de synthèse sol-gel
Méthode hydrothermale
La méthode hydrothermale consistait à chauffer des réactifs en présence d’eau dans un
récipient clos, un autoclave. Dans ce récipient, la pression augmente et l'eau surchauffée reste
liquide au-dessus de son point d'ébullition normal, 373K. Dans les conditions hydrothermales, la
température est élevée au-dessus du point d'ébullition de l'eau. L'utilisation de plus basse
température est l'un des avantages de cette méthode. La méthode est utile pour des oxydes
métalliques qui ne sont pas soluble dans l'eau à pression atmosphérique, mais qui le deviennent
dans l'eau surchauffée du dispositif hydrothermal. Même si la température et la pression sont
insuffisantes pour dissoudre les matériaux de départ, on peut ajouter des sels de métaux alcalins
dont les anions formant des complexes permettant de solubiliser le solide
Méthode du précurseur
Dans la méthode du précurseur, on réalise le mélange au niveau atomique par formation d'un
solide, le précurseur, dans lequel les éléments métalliques du composé désiré sont présents dans la
stœchiométrie correcte. Par exemple, pour un oxyde MM'2O4, on forme un sel mixte d'un
oxyacide, tel un acétate, contenant les cations M et M’dans le rapport
Le précurseur est ensuite chauffé pour qu'il se décompose en formant le composé souhaité. Des
produits homogènes sont ainsi formés à des températures relativement basses. L'inconvénient est
qu'il n'est pas toujours possible de trouver un précurseur convenable
Synthèse micro-ondes
La cuisson des aliments est un exemple d'utilisation du rayonnement micro-onde pour
accélérer la vitesse de réaction. Cette méthode a été récemment appliquée à la synthèse de
31. Page | 19
matériaux à l’état solide, tels des oxydes mixtes. L'utilisation du chauffage micro-onde dans la
synthèse à l'état solide impose qu'au moins un des réactifs absorbe le rayonnement. La vitesse du
processus est alors augmentée à la fois par accroissement de la vitesse de réaction à l'état solide et
de la vitesse de diffusion.
PROPRIETES GENERALES DES CERAMIQUES
Liaison et Structure
Les éléments qui entrent dans la composition des céramiques sont liées entre eux par des
liaisons fortes, covalentes ou ioniques, et forment des composes hétéropolaires.
Les liaisons ioniques et covalentes impliquent tous les électrons libres: les céramiques sont
dans l'ensemble de mauvais conducteurs de l'électricité et de la chaleur; on les utilisent
fréquemment comme diélectrique et comme isolant thermique. Certaines céramiques présentent
également des propriétés piézoélectrique et ferroélectrique [14].
Microstructure et propriétés
Les propriétés mécaniques des céramiques dépendent, dans une large mesure, des matières
premières employées, ainsi que des méthodes de fabrication qui fixent les microstructures finales
et déterminent la répartition des différentes phases présentes. Pendant l'étape de frittage, il y a un
soudage des particules par diffusion à l'état solide et une diminution graduelle de la porosité.
Un contrôle précis de la qualité des matières premières, de leur composition, de leur
granulométrie et des paramètres de frittage permet l'obtention des céramiques entièrement
cristallines et non poreuses [15].
CLASSIFICATION DES CERAMIQUES DE TYPE PZT
Titanate de plomb PbTiO3
Le titanate de plomb est une substance ferroélectrique qui est obtenue par réaction entre
le bioxyde de titane TiO2 et l'oxyde de plomb a la température 350°C. A température ambiante le
titanate de plomb possède une structure quadratique de paramètres a = 3.899 Å et c = 4.153 Å et le
groupe d'espace P4/mmm. Le rapport c/a de 1.06 indique que cette structure possède une
distorsion relativement importante par rapport à la structure pérovskite [16]. Ce matériau est
caractérisé à 450°C par un constant diélectrique élevé de 2000. Au-delà du point de curie (TC =
490°C), il devient para électrique et possède une structure cubique dont la paramètre a est égal à
3.960 Å à 535°C.
32. Page | 20
Zirconate de plomb PbZrO3
Le zirconate de plomb est obtenu par réaction des deux oxydes de base PbO et ZrO2. Cette
réaction commence des 750°C et est complète à 900°C [11]. La zirconate de plomb possède une
structure orthorhombique de paramètre:
a = 5.88 Å, b = 11.78 Å, c = 8.21 Å et de groupe d’espace Pbam. Cette variété est
antiferroéléctrique, stable à basse température et elle subit une transition vers une autre variété
cristalline paraéléctrique, de symétrie cubique, à T = 230°C. Cette dernière est appelé température
de curie Tc.
La solution solide Titanate- Zinconate de plomb Pb (Zr ,Ti )O3
La substitution partielle des ions zirconium par des ions titane dans PbZrO3 entraîne la
formation d'une solution solide de formule Pb (Zrx, Ti 1-x) O3. Cette substitution et fait apparition
deux nouvelle phases ferroélectriques en dessous de la température de curie qui en fonction de la
valeur de x [18]. La PZT présente une structure quadratique lorsque x est supérieur à 0.55 et
rhomboédrique dans le cas contraire [10]. La frontière entre ces deux phases est appelée frontière
morphotropique de phases (F.M.P). La solution solide de zirconate-titanate de plomb sont
ferroélectrique, donc douées d'une polarisation spontanée électrique et par conséquent
piézoélectrique.
Email
Un émail céramique est un liquide visqueux qui a la propriété de se vitrifier à haute température. Il
constitue une couche vitreuse à la surface des céramiques cuites. Autrement dit, l’émail est une
couche de verre sur la surface de notre pièce en terre cuite. Cette couche composée de minéraux
offre de nouvelles propriétés à nos pièces :
▪ L’émail céramique est imperméable.
▪ Il résiste à énormément d’agressions chimiques.
▪ Il est stable dans le temps. La preuve : les archéologues retrouvent encore dans les sols des
pièces émaillées pendant l’Antiquité.
▪ Il résiste aux intempéries : feu, chaleur, soleil, eau, humidité, sel.
▪ Selon sa composition, il peut rendre la pièce propre à la consommation alimentaire [19].
33. Page | 21
Composition de l’émail
L’émail, appelé glaçure dans le monde de la céramique, est constitué de 3 principaux
composants : la silice, le fondant et l’alumine.
On pourra ajouter de la couleur en intégrant des oxydes.
La silice ou dioxyde de silicium est un minéral très utilisé dans de nombreux secteurs de part son
abondance dans le milieu naturel et d’autre part ses propriétés avantageuses après cuisson.
Le fondant est un minéral qui permet d’abaisser la température de fusion du mélange.
En céramique, on retrouvera par exemple le feldspath. L’alumine est un minéral bon marché qui
présente des propriétés avantageuses telle que la rigidité.
Les oxydes métalliques sont le résultat de la corrosion des minéraux exposés à l’air ou à l’eau. Ils
permettent de colorer votre émail [19]
Frittes
On entend parfois parler de fritte en céramique. Une fritte est un mélange de minéraux auquel
on ajoute d’autres éléments pour obtenir l’émail définitif. On l’utilise parfois telle quelle mais
c’est moins courant. La particularité d’une fritte est sa stabilité et sa nocivité réduite. En effet, les
éléments minéraux sont mélangés et cuits une première fois pour obtenir la fritte, C’est cette
première cuisson qui permet de les rendre plus facile à utiliser par la suite. Pour des émaux avec
des composants toxiques, l’utilisation de fritte est donc conseillée mais pas forcément obligatoire
[19].
c) Email coloré,
Opaque ou mat Par nature, un émail est brillant, transparent et incolore, mais il est facile de
modifier ces caractéristiques. Un émail peut être coloré en y incorporant des oxydes colorants purs
ou des colorants industriels pour émaux. Un émail peut être rendu satiné ou même mat par « sous
cuisson », ou par utilisation des oxydes basiques (ZnO, CaO, MgO, BaO) ou en dosant
convenablement la quantité d’alumine par rapport à la silice. Un émail peut être rendu opaque par
sous cuisson » ou par ajout de composé opacifiant comme l’oxyde d’étain ou le zircon. Les
industriels ont mis au point de très nombreux émaux colorés. Il est possible de jouer sur 10
l’épaisseur de la couche d’émail, sur sa régularité, sur le mélange de plusieurs émaux ou leur
superposition [20].
34. Page | 22
Engobe
L'engobe est un revêtement mince à base d'argile délayée (colorée ou non), appliqué sur une
pièce céramique (tesson) pour modifier sa couleur naturelle, pour lui donner un aspect lisse ou
pour obtenir une couche de base aux propriétés physico-chimiques spécifiques réagissant avec
l'émail [10].
La composition d'un engobe doit être telle que :
1) Il recouvre la pièce d'une couche d'une épaisseur convenable et de la couleur désirée.
2) Il adhère à la pièce durant le retrait qui accompagne le séchage et la cuisson.
3) Il se vitrifie ou durcisse à une température égale ou légèrement inférieure à la température de
cuisson du tesson sur lequel on l'emploie.
4) il reste intact sous la couche de glaçure sans être dissout dans cette dernière, ni éclater, ni peler.
Les composants des engobes peuvent être rangés dans les groupes suivants : 1) argiles, 2)
fondants, 3) dégraissants, 4) durcissants, 5) opacifiants, 6) colorants
Les argiles choisies pour les engobes le sont à cause de leur blancheur et de la faiblesse de leur
retrait.
Les mélanges de kaolin et de ball clay remplissent d'habitude les conditions requises pour un
engobe. Si on veut augmenter ou diminuer le retrait, il faut augmenter ou diminuer l'argile par
rapport au kaolin. Dans beaucoup d'engobes, le total de ces deux éléments est compris entre 40 et
70 %.
Les fondants utilisés dans les engobes varient suivant la température de cuisson. Pour les
hautes températures, de 1125°C à 1390°C, on choisit de préférence le feldspath. Pour les
températures plus basses, on emploie des frittes sans plomb, éventuellement en combinaison avec
du talc. On peut ajouter un peu de carbonate de calcium (craie) comme fondant auxiliaire.
Comme dégraissant on emploie le silex. Celui-ci diminue le retrait, donne le degré de dureté
nécessaire à l'engobe, et augmente l'adhérence de la glaçure. On met en général entre 15 et 30% de
silex. On peut aussi utiliser la pyrophyllite, un silicate d'aluminium non plastique. Elle se
comporte dans les argiles et les engobes comme de l'argile calcinée.
35. Page | 23
Pour la dureté, l'addition d'un peu de borax (B4O7Na2) s'est avérée valable. Le borax étant
soluble, tend à se recristalliser dans l'engobe quand il sèche sur le tesson, et la couche formée est
plus dure, plus résistante, moins exposée aux détériorations lors des manipulations.
Pour l'opacité on peut ajouter de l'oxyde de zirconium. Pour les couleurs les plus sombres, ce
n'est pas réellement nécessaire. Mais si on veut un engobe opaque et très blanc, l'opacifiant aide à
obtenir la blancheur et permet l'application d'une couche plus mince sans perte d'opacité. L'oxyde
d'étain joue le même rôle que l'oxyde de zirconium, mais il est plus cher [20].
. Propriétés des céramiques
Les principales propriétés physiques, thermiques et chimiques des céramiques sont dominées
par la nature des liaisons interatomiques et leur structure cristalline. Les liaisons interatomiques
des céramiques sont essentiellement des liaisons fortes, iono-covalentes. Dans certains matériaux
(silicates graphites), il existe cependant des liaisons faibles de type van der Waals.
Toutefois, une autre caractéristique, leur microstructure, joue également un rôle très important
sur les propriétés des céramiques, en particulier les propriétés mécaniques. Les liaisons ioniques et
covalentes impliquent tous les électrons de valence des atomes en présence. Il n’y a donc pas
d’électrons libres et les céramiques sont, en général, de mauvais conducteurs de la chaleur et de
l’électricité. Elles sont fréquemment utilisées comme diélectriques et isolants thermiques.
Certains matériaux céramiques, de par leur structure cristalline, présentent des propriétés
ferroélectriques (BaTiO3), piézoélectrique (quartz, PZT), ferrimagnétiques (ferrites). Les liaisons
ioniques et covalentes étant des liaisons fortes et stables, les températures de fusion des
céramiques sont donc généralement très élevées. C’est pour cette raison que certaines sont
utilisées comme matériaux réfractaires ou comme conteneurs à hautes températures. Du fait
également de la stabilité des liaisons chimiques, les céramiques possèdent une grande inertie
chimique et sont donc peu sujettes à la dégradation par corrosion.
En ce qui concerne les propriétés mécaniques, les céramiques sont caractérisées par un
comportement fragile, une dureté et une rigidité élevées, une faible résistance à la traction et une
bonne résistance à la compression
36. Page | 24
Figure 3 : Propriétés des matériaux céramiques [22]
Matière première
Les traitements que peut subir une matière première consistent en un concassage mécanique
ou manuel selon les moyens disponibles, suivie d’un tamisage humide ou sec. Il recommandé que
le matériau utilisé comporte une bonne quantité de sable dégraissant ou de chamotte. Ceci aidera
la pièce à supporter sont poids lors du façonnage et du séchage.
L’eau est ensuite ajoutée à la matière première d’une manière progressive jusqu'à l’obtention
de la consistance souhaitée qui permet une bonne malléabilité dans le travail. Après l’addition de
l’eau à la matière première, cette dernière est malaxée soi par une malaxeuse, soit manuellement
pour homogénéiser la distribution de l’eau, la pâte ainsi formée est pétrie afin de dégager le
maximum de bulles d’air. Elle peut être gardée par la suite dans un stock pour plusieurs semaines
ce qui aide à l’amélioration de sa plasticité par le processus de pourrissage. Selon le produit et la
méthode de confection, la pâte peut être soit liquide, plastique ou granulée [23]
Mise en forme
Voie liquide
Dans les procédés en voie liquide, les poudres céramiques sont dispersées dans un solvant
(eau, alcool) pour aboutir à une suspension (ou barbotine dans le cas de suspensions argileuses)
aux propriétés souhaitées. Les procédés exploitant la voie liquide sont par exemple le coulage en
moule et le coulage en bande [24].
37. Page | 25
Figure 4: Procédé de coulage en bande (a) [25] ; moule de coulage étapes (b) [26]
Voie plastique
Les procédés en voie plastique utilisent la déformation d’une pâte pour mettre en forme l’objet
à fabriquer. Si les pâtes argileuses sont naturellement plastiques, il n’en est rien pour les poudres
de céramiques techniques qui nécessitent d’être mélangées avec des matériaux organiques pour
obtenir ce comportement rhéologique assimilé aux fluides anormaux. Les objets céramiques sont
ensuite mis en forme par extrusion ou par injection.
Figure 5: Extrusion (a) ; injection (b).
Voie sèche
Les procédés par voie sèche granulaire ont pour but d’agglomérer de façon contrôlée les
poudres fines pour leur conférer une bonne aptitude à l’écoulement pour le remplissage des
moules ainsi qu’une plasticité suffisante pour se déformer sous l’action du pressage. Une façon
d’y parvenir est par exemple de réaliser une suspension, de la pulvériser sous forme de gouttelettes
qui seront séchées par un courant d’air chaud (procédé d’atomisation). Les granules obtenus sont
des amas sphériques des grains de la poudre initiale, et contiennent également les liants et les
plastifiants préalablement ajoutés à la suspension.
Mise en forme par pressage uni axial (matriçage)
38. Page | 26
-Pour réaliser des pièces simples (joints, bagues, carreau…).
-Compactage (20 à 150 MPa) : piston simple ou double effet.
Figure 6 : Pressage uni axial
Mise en forme par pressage isostatique
Le pressage isostatique inclut certains produits hauts de gamme nécessitent une densification
uniforme qui peut s'obtenir en appliquant la même pression sur toutes les surfaces. Dans une 21
presse isostatique, on remplit des moules en caoutchouc ou en polyuréthane de poudre céramique
et on les place dans une cuve remplie de liquide. On applique ensuite une pression hydrostatique
élevée, puis on démoule les produits. Cette méthode est employée dans les secteurs des
réfractaires et des céramiques techniques ainsi que dans la fabrication des carreaux et de la
vaisselle de table.
Figure 7 : Pressage isostatique
Séchage
Quel que soit le mode de façonnage utilisé, la pâte céramique contient une quantité d’eau
qu’elle est nécessaire d’évacuer avant la cuisson afin d’éviter la fente ou la casse de la pièce, dues
à un échauffement trop rapide [27]. Les méthodes conventionnelles de séchage impliquent le
39. Page | 27
départ du liquide par évaporation. Cette opération nécessite un apport thermique important pour
amener l’eau à se retirer du produit et pour assurer le transfert de masse. L’apport de chaleur sous
pression atmosphérique peut se faire par conduction, par rayonnement ou par convection, ce
dernier mode est plus utilisé car il permet un transfert simultané de chaleur et de masse (vapeur
issue du produit). Le fluide sécheur utilisé habituellement soit l’air chaud, soit la vapeur d’eau
surchauffée. Au contact du produit à sécher, la vapeur qui n’est pas saturée en eau se refroidi en
cédant une partie de sa chaleur sensible, évaporant ainsi l’eau contenue dans le produit [28]
Frittage
La dernière étape du procédé céramique consiste à consolider la structure granulaire, obtenue
par l’une des voies décrites ci-dessus, par un processus à haute température appelé « frittage ». Au
début du frittage les grains constituant l’objet « se soudent » les uns aux autres pour former des
ponts assurant une consolidation de la structure granulaire, la poursuite du frittage conduit à sa
densification (réduction de la porosité) qui s’accompagne d’une réduction du volume de la pièce.
La cuisson est réalisée dans des fours à gaz, dans des fours traditionnels ou dans des fours
électriques. [29]
CONCLUSION
Considérés comme des objets d'art précieux , les carreaux de céramique sont devenus des
éléments de construction très courants, dont les propriétés particulières sont toujours très
appréciées. Aujourd'hui, ils sont produits en énormes quantités. Ils satisfont aux exigences les plus
diverses, qu'elles soient techniques, hygiéniques ou autres. Les ouvrages carrelés ont une longévité
exceptionnelle. De nombreux sols ou murs carrelés ayant résisté à l'usure du temps et toujours
visibles actuellement en témoignent. Cette longévité est aussi favorisée par la simplicité qu'il y a à
rénover ou réparer un ouvrage carrelé. En effet, le remplacement de carreaux dans une surface ne
se voit pratiquement pas. Ainsi, la diversité de leurs types élargit leurs domaines d’emploi,
incluant des murs et des sols à différentes utilisations. D’autre part, l’industrie des carreaux
céramiques au Maroc est bien positionnée par rapport aux autres pays fabricants dans le monde,
ceci est dû à la disponibilité de la matière première de quantités suffisantes pour assurer
l’alimentation totale ou partielle des industries de ces produits, ainsi l’évolution du secteur de
construction au sein du pays qui représente la destination la plus importante pour ces carreaux, ce
qui explique leur utilisation totale pour la consommation nationale. [30]
40. Page | 28
Chapitre III : Procédé de fabrication des céramiques
Procédé de production du carrelage mono cuisson et bi cuisson
Le procédé céramique adopté pour la fabrication des carreaux comporte plusieurs étapes allant
du choix de la matière première à la validation du produit fini. Son optimisation impose la maitrise
des paramètres propre à chaque étape du processus : le choix de matière première de bonne pureté,
l’optimisation de la durée de broyage, le contrôle de la mise en forme (barbotine, atomisation,
compactage et séchage) et l’adoption d’un cycle de cuisson en relation avec la qualité souhaitée
pour le produit fini.
Il y a deux types de carreaux céramiques fabriqués par super cérame :
-Carreaux mono cuisson.
-Carreaux bi cuisson ou mono poreuse.
La figure 8 décrit le procédé de production du carrelage mono cuisson.
41. Page | 29
Figure 8 : Processus de fabrication des carreaux mono cuisson
La Figure 9 décrit le procédé de production du carrelage bi cuisson
Figure 9 : Processus de fabrication des carreaux bi cuisson [24]
Préparation de la barbotine
Pesage
Les éléments qui entrent dans la composition de la barbotine (solution fluide obtenue après
broyage et mélangeage des différents composants) sont : Les argiles de différents types, les
feldspaths et les sables stockés dans des cases à terre . Ces éléments sont obtenus à partir des
carrières de Berrechid, Tiflet et Ain Aouda.
42. Page | 30
Figure 10 : Cases à terre
La matière première est extraite depuis les carrières de stockage de l’usine qui composée
principalement d’argile, selon une formule bien spécifique pesée dans des balances nommés pont
bascule .Le mélange total doit atteindre 22 tonnes, pour qu’il soit transporté ensuite par une bande
transporteuse vers la trémie de stockage qui constitue un circuit lié au broyeur. Super Cérame
Kénitra utilise plusieurs types d’argile avec des appellations spécifiques :
B8 : argile grise de Berrechid ;
B9 : argile rouge plus ou moins plastique de Berrechid ;
APM : argile rouge très plastique ;
AK : argile grisâtre d’une structure feuilleter ;
SMT : sable rouge ;
Feldspath : matière fondante non plastique ; [25]
Figure 11 : Pont bascule
43. Page | 31
Figure 12 : Transport de l’argile par une bande transporteuse
Tableau 3 : Formule de charge [27]
Broyage humide de la matière première Le broyage humide se fait dans un broyeur continu à
tambour remplit de billes de corundum servant comme corps broyant, le remplissage de billes de
corundum se fait de telle sorte que le niveau plein de ces broyeurs soit de 45%. En fait, les
matières premières sont acheminées directement vers le broyeur et additionnées de quantité
adéquate de l’eau et de dé-floculant (Pour 1tonne d’argile, on ajoute 500L de l’eau et 5L de dé-
floculant) L’ensemble (corps broyant et matière) ne devrait pas dépasser 60% du volume total du
broyeur qui tourne en continue durant 8h.
44. Page | 32
Figure 13: Broyeur continue à tambour (a) ; Corps broyant : billes Corundum (b)
Cette opération permet de produire une suspension argileuse Qualifiée de barbotine. Celle-ci est
caractérisée par un ensemble de paramètres (densité, viscosité et refus) qu’il faudrait contrôler. La
barbotine est tamisée à 63um, puis stockée dans des cuves munies d’agitateurs tournants de façon
continue pour assurer l’homogénéisation du mélange. Ensuite, elle est envoyée par l’intermédiaire
d’une pompe à piston à l’atomiseur.
Figure 14 : Circuit de barbotine
45. Page | 33
Préparation de la poudre par atomisation
Principe de l’atomisation
L’atomisation est un processus qui permet la transformation de la barbotine en une poudre
homogène ; elle se fait par la pulvérisation de la barbotine dans une chambre appelée atomiseur à
l’aide des buses. La suspension argileuse est séchée par l’air chaud donnant une poudre
Figure 15 : Atomiseur (a) ; Poudre atomisée (b)
Fonctionnement de l’atomiseur
Après broyage la barbotine est stockée dans des cuves intermédiaires et transportée par des
pompes à piston à haute pression ajustable pour la pousser vers la chambre de l’atomisation. Par la
technique de l’atomisation, la barbotine est injectée par des tubes nommées des lances (12 lances
équidistantes) très fines à l’intérieur d’une chambre (chambre de l’atomiseur )
contenant l’air chaud à une température qui atteint 580°C due à l’air chaud qui réchauffe grace à
des bruleur. Par cette effet, la barbotine sèche sur place et tombe comme une pluie, On obtient
donc une poudre qui doit avoir un taux d’humidité entre 4% et 5,5% transportée par les ligne pour
alimenter les silos de stockage de la poudre déstinée au système de pressage.
46. Page | 34
Figure 16 : Fonctionnement d’un atomiseur (a) ; Silos de stockage de poudre (b)
Pressage
Description du pressage
Après l’opération de stockage dans les silos, la poudre est transférée à l’aide d’un circuit
d’alimentation de poudre par des convoyeurs à rouleau (tapis roulant) qui se situe sous les silos,
qui se dirige directement vers l’élévateur qui circule vers le tamis vibreur qui a son tour
sélectionné la poudre atomisée au standard à l’alimentation des trémies. Cette poudre est
caractérisée par une humidité et une granulométrie bien définie.
Après que la masse est envoyée vers les trémies des presses à l’aide de la bande transporteuse,
la distribution de la poudre dans les moules se fait à l’aide d’un chariot, qui permet en outre de
racler l’excédent en poudre.
Le pressage est la méthode la plus utilisée dans la fabrication des carreaux céramiques. Avec
une pression de l’ordre de 210bar à 260bar (à près dégazage à 50bar) selon le type de carreaux
(mono ou bi cuisson). En ajoute aussi qu’il est réalisé à l’aide d’une presse hydraulique qui
dispose une force de compactage élevée, d’une forte productivité et sont faciles à régler.
Aujourd’hui, de nombreuses presses sont équipées de système de commande électronique qui
sont capable de vérifier la hauteur des produits et de régler automatiquement le cycle pour assurer
l’uniformité des dimensions qui entièrement automatisé. En générale, le pressage se fait en deux
étapes :
1 ère pressage : Il sert à enlever l’air contenu dans la poudre à presser, Il est effectué rapidement à
50bar.
47. Page | 35
2 ème pressage : Il consiste à donner et l’épaisseur finale aux carreaux. Il varie ente 210bar et
260bar.
Figure 17 : Presse hydraulique
Paramètres et composants de la presse
Paramètres de la presse
-Pression cylindre 1er pressage (bar) : le 1er pressage est nécessaire pour donner la forme au
carreau, il se fait par la chute libre de traverse, il varie entre 10bar à 50bar.
-Pression cylindre finale (bar) : la pression finale varie 180bars à 260bars, elle permet le
compactage final du carreau.
-Retard 1er pressage : le temps où le poinçon de la presse reste en contact avec le carreau
. -Durée 1ère désaération (enlever l’air) : Le moment ou la traverse de la presse descente importe
une quantité d’air qui peut engendrer des vides dans le carreau, d’où la nécessité d’une durée
désaération pour enlever de l’air.
-Cycle/minute : C’est le nombre de carreaux pressés par minute -Position tiroir 1ère descente
moule : C’est la distance entre la position initiale (x=0) du chariot (tiroir) et la position où le
chariot va mettre la poudre.
48. Page | 36
Figure 18 : Écran de la presse
Composants de la presse La presse est formée de plusieurs composants : la presse, le moule et
le chariot.
Chariot : Il distribue la poudre lors du passage aller, la deuxième fois lors du passage retour, il
racle l'excédent et rend la surface de la poudre dans l'empreinte creuse du moule plane.
Moule : est un composant fondamental de la presse, il est constitué par : Bobine : Elle crée un
champ magnétique pour fixer le poinçon inférieur.
Socle : c'est la partie mobile du moule, le mouvement se fait par rapport au démouleur. Soufflet :
Il sert à souffler l'air qui se trouve dans le moule au cours de mouvement. Matrice inférieure : Elle
permet la fixation du moule avec le démouleur.
Intercale : il permet la séparation de la matrice supérieure et la matrice inférieure.
Rail : C'est la partie importante du moule, il se change au cours de l'usure.
Câble de chauffage : on donne une quantité de tension de 32V afin de chauffer la matrice pour
avoir une dilatation qui permet la compensation du métal usé.
49. Page | 37
Figure 19 : Composants du moule
Séchage
Les carreaux pressés sont ensuite séchés dans un séchoir. Au cours de cette étape, la plus grande
partie de l’eau de façonnage est éliminée. Le séchage doit être rigoureusement contrôle pour
prévenir des déformations ou des fissures.
La chaleur de l’air de séchage est principalement fournie par des bruleurs à gaz et par l’air chaud
récupéré de la zone de refroidissement des fours.
Super cérame utilise deux types de séchoirs :
a) Séchoirs horizontaux à rouleaux Le séchoir horizontal est conçu selon le principe du four à
rouleaux, les carreaux individuels sont introduits sur les différents étage situé à l’intérieur du
séchoir et sont acheminés horizontalement par des rouleaux d’entraînement. Des brûleurs
(5brûleur) situés sur les côtés du séchoir produisent l’air chaud de séchage lequel circule à
contrecourant des produits. La température de chaque brûleur et le temps de séchage sont
donnés dans le tableau suivant :
Tableau 4 : Paramètre du séchoir horizontal
50. Page | 38
Figure 20 : Séchoir horizontale à rouleau
Séchoirs verticaux à balancelles Le séchoir vertical permet d’obtenir des carreaux homogènes
dans les plages de températures, d’humidité résiduelle et de résistance. La machine est peu
encombrante sur le terrain, ce qui réduit l’investissement en termes de surface couverte
Les carreaux sont disposés sur des balancelles puis ils sont transportés vers le haut du séchoir où
il y a deux brûleurs qui génèrent l’air chaud après une durée de 1h30min, les carreaux sont sortis à
une température d’environ 100 °C.
Tableau 5 : Paramètres du séchoir vertical
Figure 21 : Séchoir vertical à balancelle
51. Page | 39
Comparaison entre le séchoir horizontal et vertical Le tableau ci-dessus résume les principales
caractéristiques de chaque séchoir
Tableau 6 : Différences entre le séchoir horizontal et vertical
Suite au séchage, la résistance à la flexion du carreau se trouve suffisamment augmentée pour
que ce dernier puisse parcourir la ligne d’émaillage sans d’être endommagé et aussi pour
permettre à l’émail de bien adhérer. Par ailleurs les carreaux séchés doivent avoir des températures
relativement basses pour éviter les chocs thermiques.
Traitement de surface des carreaux céramiques
Nettoyage
Il se fait par des brosses rotatives ou un souffleur à l’air pour enlever la poussière déposée sur le
carreau.
Figure 22 : Brosse rotative (a) ; Souffleur à l’air (b)
52. Page | 40
Arrosage Il consiste à arroser la surface du carreau par pulvérisation de l’eau a pour but de baisser
la température du carreau.
Figure 23 : Cabine d’arrosage
Émaillage
Préparation des émaux et colorants
Émaux
La préparation du l’émail se fait par me mélange des matières premières (Additif+Frittes) dans
des broyeurs en utilisant les billes d’alumine ayant de différentes tailles
Tableau 7 : Diamètre des billes d’alumine avec leurs pourcentages utilisés pour charger le broyeur
À la fin du broyage, un contrôle rigoureux de l’émail est nécessaire (Densité, Viscosité et le
Refus). En fin, l’émail est tamisé puis stocké dans des cuves à agitation permanente
Les émaux se trouvent sous forme de trois catégories selon l’aspect de la surface désiré :
▪ La cristalline donne après cuisson une surface Transparente et brillante.
▪ Le blanc donne après cuisson une surface opaque (couleur blanc) et brillante.
53. Page | 41
▪ Le mat donne après cuisson une surface opaque et non brillante.
La composition des émaux vraie selon le prix des carreaux et surtout le l’oxyde Zircon (ZrO2)
et l’oxyde d’étain (SnO2) qui jouent un rôle essentiel pour la détermination du prix.
Figure 24 : Différents constituants des émaux
Colorants
Le procédé de fabrication des colorants se fait selon les étapes suivantes :
Figure 25 : Procédés de fabrication des colorants
54. Page | 42
Engobage
L’engobe est la première couche appliquée sur le carreau, il sert à uniformiser l’aspect du
carreau et à faciliter l’accrochage de l’émail c'est-à-dire il donne une configuration spatiale de
L’émail qui dure dans le temps (il garde une viscosité constante dans le temps), l’autre rôle de
l’engobe c’est de rendre la surface du carreau blanche après la cuisson.
Figure 26 : Cloche d’engobe
L’émaillage
L’émail et les colorants servent à donner la brillance et la couleur de base du carreau. Les
modèles existants sont le mat, la cristalline et le blanc. L’application de l’émail se fait par le biais
d’une cloche d’émail
Décoration
La décoration repose sur le principe de la sérigraphie. En effet, le décor désiré est la
superposition de plusieurs décors séparés qui sont successivement imprimés sur le carreau
55. Page | 43
Figure 27 : Machine de coloration par jet d’encre (kerajet)
Cuisson
Description du procédé de cuisson
Les carreaux sortants des lignes d’émaillage sont stockés dans des boxes puis déchargés et
envoyés dans des fours à rouleaux automatiquement par l’intermédiaire d’un robot (TGV).
Pour la cuisson des carreaux céramiques, Super Cérame utilise des fours à rouleaux à un
étage qui s’utilisent de façon quasi universelle pour la fabrication des carreaux pour sols et murs.
Le programme de cuisson est d’environ 46min.
Les carreaux sont transportés par des rouleaux d’entraînements, et la chaleur de cuisson est
fournie par des bruleurs à gaz naturel et air qui sont situées sur les côtés du four. Les principaux
mécanismes de la transmission de la chaleur sont la convection et le rayonnement, et comme les
fours ne sont pas pourvus d’une moufle, les coefficients de transmission de la chaleur sont plus
élevés, ce qui permet de réduire le cycle de cuisson et la consommation d’énergie.
56. Page | 44
Figure 28 : Four à rouleaux
Tableau 8 : Caractéristique du four à rouleau
Étapes de cuisson
La cuisson des carreaux dans le four passe par cinq étapes principales : Pré-four : Augmentation
légère de la température des carreaux jusqu'à 710°C en utilisant les fumées sortant du même four.
Cette zone permet d’éviter la fissure er le cassage des carreaux à l’intérieur des fours.
Préchauffage : Augmentation de la température jusqu'à 970°C pour dégager les matières
organiques contenues dans les argiles et dans les matières décoratives. Précuisson : Augmentation
de la température jusqu'à 1120°C pour éviter le choc thermique des carreaux. Cuisson :
augmentation de la température à sa valeur maximale 1160°C. La plupart des caractéristiques
finales des carreaux : dimension, planéité et frittage sont réalisées presque exclusivement dans
cette zone.
Refroidissement rapide (zone de trempe) : Il se fait par l’air soufflé de l’extérieur par une
turbosoufflante. Cette étape consiste à figer certaines structures cristallines selon une texture
appropriée, la température diminue jusqu'à 600°C.
Refroidissement lent et final : Il se fait sans air par passage normal des carreaux dans le four il
permet de rendre les produits manipulables pour le tri et le conditionnement
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Figure 29 : Diagramme de température
Remarque :
-La courbe en vert désigne la valeur de la température donnée (point consigne)
-La courbe en orange donne les valeurs réelles de la température mesurées par le thermocouple.
-Le cycle est la courbe de température sont adaptés selon la nature du produit (Mat, Cristalline,
Blanc)
Triage et emballage
.Triage
Des légères variations dans les caractéristiques dimensionnelles et dans l’aspect des carreaux
sont inévitables. Ainsi, le triage des produits finis se fait en les répartissant en quatre choix
décroissant de point de vue qualité :
Premier choix (choix commercial) : les carreaux ne représentent ni éclat ni défauts apparents
qui nuiraient à l’aspect général d’une surface assez grande de revêtement. Ils sont triés selon leur
nuance pour les carreaux de mur et selon leur nuance et leur dimension pour les carreaux du sol.
Deuxième choix (choix économique) : Dans ce cas les carreaux présentent des défauts assez
visibles mais pas trop grave.
Troisième choix (choix solde) : Les carreaux sont visiblement défectueux.
Choix double solde : comporte des carreaux totalement défectueux
58. Page | 46
La machine de triage contient des bandes de photocellules détecte une matière spéciale
fluorescente posée respectivement au milieu, sur la partie gauche ou sur les bords du carreau par
une trieuse afin de séparer entre le deuxième, le troisième choix et la casse, le premier choix étant
intact.
Tableau 9 : Critère de classement des carreaux céramiques
Figure 30 : Triage (une trieuse)
Une autre étape de contrôle est le contrôle par la machine calibreuse en vue de détecter les
défauts liés aux caractéristiques dimensionnelles du carreau telles que :
La planéité : défaut bombage (convexité, concavité, effet trapèze…)
Le calibre : Pour remédier au problème d’écarts dimensionnels après cuisson, la sélection n’est
réalisée que par le premier choix. Les autres ont des calibres mélangés.
Emballage
Après l’étape de triage, les carreaux sont assemblés et emballés dans des cartons à l’aide d’une
machine automatisée. Sur ces cartons, la machine imprime plusieurs informations qui servent à
caractériser le produit fini ; à savoir la référence, le choix, la nuance, le calibre et les cordonnées
de la société.
59. Page | 47
Ensuite ces cartons sont placés sur des palettes en bois et cerclées à l’aide du feuillard. Les
palettes sont stockées dans des zones identifiées prévues à cet effet avant d’être livrées au magasin
des produits finis.
Figure 31 : Emballage des carreaux
Conclusion
Ce chapitre décrit le processus de fabrication des carreaux céramiques. En général, les étapes
fondamentales pour obtenir des carreaux céramiques pour revêtement du sol sont : la préparation
de la barbotine à partir de matière première (argiles, feldspath et sable), l’obtention de la poudre
par atomisation, pressage, séchage, traitement de surface par émaillage, décoration et cuisson.
60. Page | 48
Chapitre III: contrôle de qualité des carreauxceramiques
Introduction
Pour obtenir des carreaux céramiques de bonne qualité et qui répondent aux exigences des
clients, il est nécessaire de faire un contrôle de la matière première à la réception, au cours de
chaque étape de production et du produit fini.
Contrôle des argiles
Humidité
Principe
Le contrôle de l’humidité consiste à déterminer la teneur en eau des argiles, pour faire ce
contrôle, on utilise une thermobalance où un échantillon est en même temps pesé et séché à l’aide
d’une résistance. Lorsque la balance ne perçoit plus de variation de perte de masse, l’échantillon
est considéré comme sec. La masse sèche est enregistrée et le pourcentage d’eau éliminée est
affiché.
Mode opératoire
La mesure de l’humidité de chaque argile se fait à l’aide d’une thermobalance. On prend une
masse d’argile entre 10g à 12g, on la met dans une thermobalance puis on la ferme, l’échantillon
est chauffé à 150°C. par une résistance. Après 5 minute, la thermo balance affiche la valeur de
l’humidité.
Figure 32 : Thermobalance : Pesage de l’échantillon (a) ; séchage de l’échantillon (b)
61. Page | 49
Tableau 10 : Humidité des échantillons
Calcimétrie
Tout matériau contenant du carbonate de calcium (CaCO3) fait effervescence au contact d’un
acide. Dans cette manipulation, l’acide utilisé est l’acide chlorhydrique (HCl).
L’action de HCl sur CaCO3 est exprimée par la réaction suivante :
CaCO3 + 2HCl →CO2 + H2O+CaCl2
L’action de HCl sur une mole de CaCO3 libère une mole de CO2. En conséquence, le volume du
gaz CO2 peut être facilement déterminé afin d’en déduire le pourcentage de CaCO3 dans
l’échantillon.
L’opération s’effectue à l’aide d’un calcimétre de Bernard. L’échantillon finement broyé est pesé
(environ 1g) est attaqué par HCl dans un erlenmeyer lié à un tube gradué remplie d’eau. La
variation en graduation du tube gradué permet de mesurer le volume de CO2 dégagé lors de la
réaction des carbonates avec HCl. Le pourcentage de CaCO3 est calculé à partir de la formule
suivante :
Le pourcentage de CaCO3 est calculé à partir de la formule suivante :
Avec :
ΔV : Différence de volume avant et après réaction
m : masse de l’échantillon (g)
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Figure 33 : Schéma du calcimètre de Bernard
Tableau 11 : Pourcentage de CaCO3 des échantillons
Plasticité
Principe
La fraction fine d’un sol peut être caractérisée par les limites de consistance. Cette
caractérisation se base sur l’évolution de la sensibilité du sol à sa teneur en eau. Les limites de
consistance résument le comportement des sols argileux et siliceux quand la teneur en eau
change. Quatre états peuvent être distinguées pour décrire la consistance d’un sol dont la
teneur en eau augmente progressivement
63. Page | 51
Figure 34 : États du sol en fonction de sa teneur en eau d’après les limites d’Atterberg. LS :
Limite de solidité, LP : Limite de plasticité, LL : Limite de liquidité.
À l’état liquide, le sol glisse comme un liquide sur une surface plane sans montrer de rigidité,
A l’état plastique, le sol est naturellement stable, mais aussitôt qu’une contrainte s’y applique, il
subit de grandes déformations plastique. À l’état solide, l’application d’une contrainte génère
seulement de petites déformations. Le changement dans l’état solide génère en premier une
réduction de volume (avec retrait), ensuite le volume reste constant (sans retrait).
Par conséquent, les limites d’Atterberg sont des teneurs en eau qui expriment les limites de
consistance d’un sol. La limite de plasticité (LP) est la teneur d’eau pour laquelle le sol commence
à montrer un comportement plastique. Alors que la limite de liquidité (LL) est la teneur en eau à
partir de laquelle le sol change son comportement plastique en liquide. Et enfin la limite de retrait
est la teneur en eau à partir de laquelle la perte d’humidité n’engendre aucune réduction de
volume.
Contrôle Broyage
Densité
La densité est un paramètre de contrôle et surveillance mesurée à l’aide d’un densimètre, la
fréquence du contrôle est 1Fois/jour qui peut être modifiée selon les conditions Le densimètre est
rempli de barbotine à ras bord, puis le bouchon est enfoncé dans le densimètre après, le densimètre
est positionné sur la balance est on lit la masse en gramme : le densimètre ayant un volume de
0,1litre il suffit de multiplier la masse par 10 pour obtenir la densité de barbotine.
64. Page | 52
Figure 35 : Mesure de la densité : Remplissage de densimètre de barbotine (a), Enfoncer le bouchon dans le densimètre (b),
Positionner le densimètre sur la balance (c).
Remarque :
- La densité doit être dans l’intervalle de 1640-à 1700g/l
- La densité est contrôlée par l’ajout ou la diminution de la quantité d’eau.
Viscosité
Définition
La viscosité d’un fluide définit l’état d’un fluide dont les molécules sont freinées dans leur
déplacement par des interactions ou des associations moléculaires plus ou moins intense.
Mode opératoire
La viscosité est mesurée à l’aide d’un viscosimètre à l’écoulement dont le diamètre intérieur
du tube de sortie est 4mm. Pour mesurer la viscosité,
On suit les étapes suivantes : -Prélever un échantillon représentatif de barbotine.
-Boucher l’extrémité du viscosimètre avec le doigt et le remplir de barbotine à ras bord.
-Déboucher rapidement le viscosimètre et déclencher simultanément le chronomètre.
-Surveiller l’écoulement de la barbotine.
-Lorsque le filet de barbotine se rompt, arrêter le chronomètre
