COULAGE, MOULAGE
ÀLA BARBOTINE
Michel PAUTY, Monique PAUTY U.F.R. des Sciences et des Techniques Université de Bourgogne
LYCÉE PROFESSIONNEL DE LA CÉRAMIQUE HENRY MOISAND 21110 Longchamp
RÉSUMÉ: La barbotine est un mélange d'eau et de rognures de pâte employée pour réaliser des moulages. On coule de la barbotine liquide et homogène dans des moules en plâtre qui absorbent par capillarité l'excédent d'eau. Une fine couche de terre se dépose sur les parois du moule qui est alors renversé sur un égouttoir pour éliminer la barbotine non épaissie. On démoule ensuite la pièce qui peut alors être travaillée, on peut la percer. Après démoulage, les pièces séjournent dans des séchoirs pendant 48 heures et on procède ensuite à l'émaillage par cuisson.
SUMMARY: The "Barbotine" is a mixture of water and clippings of paste used to realize mouldings. Liquid and homogeneous barbotine is poured into plaster mou Ids which absorb by capillarity the surplus of water. A thin coat of earth lays down on the surfaces of the mould which is then tumed over into a draining to eliminate the non thick barbotine. The piece is then tumed out and can be worked,itcan be pierced, for example. After the turning out, the pieces stay in driers for 48 hours and then we proced to the enamalling by firing.
A. GIORDAN,
J.-L.
MARTINAND et D. RAICHVARG, Actes JIES XV, 19931. PRÉPARATION DE LA BARBOTINE
La barbotine utilise des argiles qui proviennent de pièces qui on t été éliminées après séchage par suite de défauts. On n'utilise pas la terre initiale. Les rognures sèches sont alors broyées. Dans un délayeur à l'arrêt, on place 4 litres d'eau, 52 grammes de carbonate de soude et 17 grammes de silicate de soude. On ajoute ensuite 10 litres d'eau. On met le délayeur en marche et on verse 50 kg de rognures sèches. On fait tournerledélayeur pendant 1 h 30. Ensuite on tamise et on contrôle la densité qui doit être égaleà1,75.
2. PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES BARBOTINES
Si l'on part de suspensions d'argile dont on fait croître la concentration, on obtient d'abord un liquide newtonien qui obéit à la loi de Poiseuille sur les écoulements ainsi qu'à la loi d'Einstein sur la viscosité des suspensions diluées (accroissement linéaire de la viscosité avec la concentration). A partir de 20% de kaolin, les suspensions deviennent de plus en plus thixotropes. Les barbotines céramiques ne sont donc plus des fluides newtoniens et la viscosité classique n'a plus grande signification.À forte concentration, il apparaît une rigidité. Une bonne barbotine sera donc un compromis entre une viscosité et une rigidité minima, une perméabilité maximale de la couche de pâte déposée sur le moule pour obtenir une épaisseur suffisante dans un temps restreint avec une absorption d'eau la plus faible possible. L'aspect sera celui d'une crème fluide. La viscosité apparente diminue très rapidement quand le pH passe des faibles valeurs à 7 environ, elle passe par un minimum pour pH 10 et augmente ensuite très rapidement. Ces variations sont fortement liées aux électrolytes qui assurent lepH du milieu (par exemple le pyrophosphate de sodium).
3. ABSORPTION DE L'EAU
Le mécanisme de la prise de la barbotine par les moules creux est dû dans le cas des moules en plâtre à l'attraction de l'eau par les capillaires du moule (Loi de lUTin). Le plâtre sera constitué de nombreux capillaires de diamètres limités, ilfaut en effet des rayons suffisamment grands pour assurer une succion rapide, mais assez petits pour permettre une dépression capable de vaincre la résistance de la pâte. Chaque capillaire agit comme une ventouse qui donne lieuà une dépression d'autant plus grande qu'il est plus petit. En fait il ne s'agit pas de capillaires individualisés mais le plâtre a une texture poreuse par suite des vides laissés par l'enchevêtrement des aiguilles cristallines de sulfate de calcium dihydraté formées au moment de la prise.
Dans leprocédé de fabrication par coulage, l'eau absorbée parle plâtre provient de la barbotine, puisque la pâte déposée reste humide. Le volume d'eau absorbé par le plâtre et l'épaisseur
de la pâte déposée sont tous deux proportionnels àla racine carrée du temps, il est possible de retrouver ces loisà l'aide de la loi de Poiseuille et de la loi de Laplace :
V=K t 1(2 et e=K' t 1/2 Les constantesKetK'ont des expressions complexes.
4. MÉCANISME DE LA PRISE
Dès le contact plâtre-barbotine, une peau de coulage riche en matières colloïdales se forme, celle-ci est due à l'attirance préférentielle des particules argileuses entourées de leurs molécules d'eau liée.Letemps de prise pour une même épaisseur de pâle déposée augmente avec les proportions d'électrolyte jusqu'au minimum de viscosité. Ce mécanisme est prépondérant au début, ensuite, il apparaît un phénomène statique, dû au frottement de l'eau qui s'écouleà travers les capillaires de la pâte.
S. SÉCHAGE
Au début du séchage d'une pâte argileuse, les forces principales d'attraction entre particules sont des forces capillaires de la couche d'eau de surface. Cette couche d'eau de surface est aspirée par les capillaires fins entre les particules d'argile, ce qui a pour effet leur resserrement progressif au cours du premier stade du séchage. La pression due aux forces capillaires obéitàlaloideLaplace:
P=2A/r
en supposant que r est égal au rayon équivalent moyen des capillaires et A une constante. L'effet des forces capillaires en fin de séchage peut donc avoir pour effet si les lamelles argileuses sont de grandes dimensions de produire une déformation du produit. La dernière partie du séchage peut alors être dangereuse et donner lieuà des fissurations. Lorsque toute l'eau est éliminée, les particules reprennent leur forme. Certains ateliers peuvent évaporer JO tonnes d'eau par jour. On procède ensuiteà l'émaillage et à la cuisson traditionnelle.
6. DES LOIS PHYSIQUES
La présentation du moulageàla barbotine est une application de différentes lois physiques appliquéesàdes objets d'art (statues, petits sujets) ou plus utilitaires comme la porcelaine vitreous sanitaire. Les lois utilisées sont les lois de Laplace (tension superficielle), Jurin (capillarité), Poiseuille (écoulements) et Einstein (viscosité), la barbotine fait aussi appel aux forces de Van der Waals... Tous les problèmes posés sont assez complexes mais cependant ils obligentàréfléchir pour comprendre comment sont fabriqués des objets du quotidien.
