Additifs

Additifs dans l'industrie de la porcelaine

Depuis le mi-1990, de nombreux fabricants ont expérimenté des additifs et des substituts. D'une part, pour augmenter la stabilité du corps, d'autre part, pour réduire les coûts des matières premières, d'autres encore simplement pour se démarquer de la concurrence. Lors d'un échange de vues avec l'Institut Fraunhofer de Würzburg en juillet 2014, nous avons appris à quel point la situation est explosive en ce qui concerne les dépôts de kaolin sur cette planète. Comme le pétrole brut, le kaolin est une matière première qui ne peut être reconstituée et qui doit être traitée de manière plus durable à l'avenir.

En principe, l'ajout d'additifs modifie les propriétés de la « vraie » porcelaine dure et restreint d'une manière ou d'une autre certaines de ses caractéristiques positives. Jusqu'en 2015, aucun fabricant n'avait réussi à ajouter des additifs sans devoir abaisser la température de cuisson. Cependant, il est important de maintenir une température minimale de 1 300 °C afin d'obtenir une porcelaine dure avec une dureté de surface de 5 à 6 Mohs.

Dans cette section, nous ne voulons pas aborder le grand groupe des pigments qui, dans leur multitude, n'influencent le plus souvent que la couleur du corps. En outre, la méthode de cuisson (oxydation ou réduction) a une influence importante sur la réaction finale des additifs. Pour nous, les additifs qui modifient la densité, la dureté et/ou la stabilité d'un corps sont importants. On connaît actuellement (à partir de 9/2019) trois grands groupes, que nous souhaitons vous présenter ici.

Dolomite

La dolomite est un minéral du système cristallin hexagonal, également connu sous les noms de dolomite spar, rhombic spar ou pearl spar. Le minéral dolomite est un minéral assez commun de la classe minérale des « carbonates et nitrates » dont la composition chimique est CaMg[CO3]2 et qui est donc chimiquement un carbonate de calcium et de magnésium. L'ajout de dolomies à l'aide de formulations spéciales permet de réduire la proportion de kaolin et d'enrichir la matière première d'une dureté pouvant atteindre 4 Mohs.

Des noms prometteurs et euphoniques sont utilisés pour divers types de pâtes argileuses dans lesquelles la proportion de kaolin est remplacée par d'autres types d'argile (moins chers). La désignation la plus connue est probablement « New Bone China », qui vise à évoquer l'apparence de la porcelaine d'os originale par sa coloration. On trouve des noms tels que porcelaine d'ivoire, porcelaine de crème ou porcelaine de soie. En ce qui concerne la dureté Mohs, ils ne correspondent pas tous à la porcelaine dure classique.

Magnésium

Les minéraux de magnésium confèrent à l'organisme une grande résistance aux chocs thermiques.

Le minéral magnésium est l'un des dix éléments les plus courants de la croûte terrestre. Il est présent comme additif dans de nombreux autres minéraux ainsi que dans les feuilles vertes des plantes. L'extraction du magnésium est très favorable (bon marché) par rapport au kaolin, mais en tant que substitut (remplacement du kaolin), il n'offre qu'une dureté Mohs de 2,5 maximum. Le magnésium rend la porcelaine très dure contre les chocs mécaniques, mais trop molle pour continuer à figurer dans le grand groupe des porcelaines. Le porcelaine de magnésium peut être cuite à une température maximale de 1 260 °C et appartient donc au groupe des grès durs. Dans la production de porcelaine, la vaisselle en magnésium est à l'origine de gaz toxiques et, surtout, d'émissions extrêmes de Co2, même lorsque des systèmes de filtrage modernes sont utilisés. Cela a conduit à l'interdiction de l'utilisation du magnésium comme substitut ou additif en Chine dès 2016/2017.

Silicates de sodium

Les silicates de sodium (Na2SiO2) sont des composés chimiques du groupe des composés de sodium et des silicates qui se présentent dans plusieurs rapports molaires (monosilicate, métasilicate, polysilicate et bien d'autres). Selon le mode de préparation et le degré de pureté, ils sont plus ou moins hydratés ou solubles. Les silicates de sodium sont des solides ou des solutions vitreuses (amorphes) cristallins - ou sous forme de mélange de différents silicates - qui sont visqueux dans l'eau.

Lors du coulage de la porcelaine dans des moules en plâtre, du silicate de sodium est ajouté à la barbotine en petites quantités comme agent de démoulage pendant le traitement. Selon le type et la forme du moule, les résidus peuvent entraîner des formations de joints indésirables.

Argile réfractaire

La chamotte est un agent d'adoucissement qui augmente la porosité et réduit le retrait au séchage et à la cuisson. Dans la production de céramiques et de poteries, l'adoucissement est une technique de procédé utilisée pour mélanger des argiles trop riches en agrégats minéraux ou organiques. Ceci est particulièrement important pour les céramiques faites à la main. Un adoucissement approprié réduit la plasticité de l'argile, la rendant moins dure et collante et plus stable pour la construction de récipients. Pendant le processus de séchage, l'adoucissement soutient la masse d'argile, qui se rétracte en raison de la libération d'eau, et pendant la cuisson, il assure une meilleure répartition de la température dans la pièce cuite. Selon le type et la quantité de l'adoucissement précédemment utilisé, diverses propriétés physiques et mécaniques telles que l'insensibilité à la température, la capacité d'absorption d'eau, la densité et la dureté peuvent être influencées dans le corps cuit fini.

Xonotlit

La xonotlite - du groupe des silicates (Ca₆[(OH)₂|Si₆O₁₇]) - est un additif courant qui est ajouté à la barbotine de coulée comme charge. La xonotlite favorise l'ouvrabilité de la barbotine par calcination. La calcination consiste à chauffer des minéraux contenant du carbonate de calcium et de magnésium dans le but de les déshydrater ou de les décomposer.