L'émail à haute température

Par Tristan Philippe

Qu’est-ce qu’un email ?

C’est une peau qui recouvre une pièce en terre, la protège et aussi, rend totalement étanche un récipient contenant un liquide. L’email n’est pas la seule possibilité. La terre sigillée (Particules d’argiles grasses) permet aussi, et bien avant l’émail dans l’histoire, de recouvrir une pièce et la protégée.

Les premiers émaux à hautes températures ont été créés par les arabes, en Syrie. Elles étaient au plomb et très toxiques.

L’émail est généralement composé principale de Silice. Constituant du verre, la peau d’une pièce est vitreuse. D’ou, sa brillance et sa resistance. 

 

Problème, la Silice fond à 1650°. On utilise un phénomène qu’on appelle l’Eutectique. Deux éléments fondant à très haute température, une fois mélangée, fond à plus basse température. Ce qui permet de cuir dans des fours allant jusqu’à 1300° mais pas plus et heureusement !

 

Pour fondre les éléments primaires, on utilise des fondants (flux en Anglais). C’est le calcium et le sodium qui va permettre de baisser le point de fusion à des températures acceptables.

 

On utilise Alumine pour rendre l’email moins coulant.

Pour résumé.

 

John Britt prend la métaphore suivante.

 

Si l’émail était une voiture. L’accélérateur serait les Flux (les fondants) et l’Alumine serait le frein.

 

Si on devait classer les matières premières, voici le classement :

Les Flux ou fondants

Li : Lithium :  Lithium Cabonate. Puissant fondant.

Na : Sodium : Feldspath Sodique, la Nepheline ou le carbonate de sodium.

K : Potassium : Feldspath de potassique. (En anglais, Fledspars Custer)

Ils sont utilisés à presque toutes les températures. Basses et hautes températures.

Les Alcalins

Les Flux ou fondants

Mg : Magnésium : Carbonate de Magnésium. Dolomite.

Ca : Calcium : Carbonate de calcium ou Craie, Wollastonite mais aussi la Dolomite.

Sr : Strontium : Carbonate de Strontium.

Ba : Barium : Carbonate de Barium. (Très toxique, Seulement 4 à 5 grammes suffit être mortel)

Ils sont utilisés surtout dans les hautes températures.

Les Alcalino terreux

Les Flux ou fondants

Zn : Zing : Zing.

B : Bore : Borax, Gerstley Borate souvant utilisé dans les émaux basses températures.

• Talc

Qu’on ne peut pas trop classer.

Ce qui apporte de l’Alumine.

Al : Alumine : La terre de la pièce. Feldspath, Ballclay, Kaolin, Bentonite. 

Ce qui apporte de la silice.

Si : Silice

(Qu’on appelle aussi, le Quartz ou Flint en Anglais) autre composant qui emmène de la silice. 

La terre de la pièce elle même et les Feldspaths.

Les couleurs.

  • Fe : Fer : Oxide de fer, noir, rouge ou jaune qui est peu utilisé.
    Donne du marron. Mais avec du Cobalt et du manganèse, donne du noir.
    En réduction, four à gaz, on peut obtenir un céladon bleu ciel.
    On le place pas dans les fondants, mais on pourrait presque, car il rajoute un puissant fondant dans l’email.

  • Co : Cobalt : L’oxide ou le carbonate de Cobalt. Donne généralement du bleu. Mais aussi du violet avec de l’étain.
     
  • Cu : Cuivre : L’oxide ou le carbonate de Cuivre. Donne du vert ou bleu. Mais c’est pas systématique, il donne du rouge dans un four à gaz en réduction.
     
  • Cr : Chrome : L’oxide de Chrome, qui donne la aussi du vert. Mais c’est pas systématique, ça serait trop facile…
     
  • Mn : Manganèse : L’oxide de manganèse donne du marron.
     
  • Ni : Nickel : Pas intéressant de l’utiliser seul. Par contre, intéressant en association avec d’autres oxides qui permet d’avoir des gris ou du vert clair.

Les opacifiants.

Si l’email est constitué principalement de silice, donc de verre, il est par nature, transparent.

On utilise des opacifiants pour le rendre plus opaque comme :

 

Ti : Titanium :  Titane ou rutile qui est du titanium et du fer.

Zr : Zircon : Silicate de Zircon (En anglais Zircopax ou ultrox)

Sn : Etain :  Oxide d’étain.

 

Donc, on voit qu’il faut un ou plusieurs fondants (flux). Un ralentisseur qu’on nomme l’Alumine et enfin de la Silice, pour faire un bon émail.

 

Maintenant, comme rien n’est simple. Un Feldspath potassique par exemple contient 7% de potassium, on a donc bon, mais aussi et surtout 73% de silice et 15% d’alumine, mais aussi 3% de sodium. Donc, on ne peut en aucun cas, dire, il me faut du potassium, donc j’utilise un Fledspath potassique. 

 

Maintenant, la craie n’a que du Calcium. La Silice n’a que de la Silice. Heureusement, quelques fois c’est simple.

Pour voir la liste des constituants, vous pouvez voir le site digitaline.

http://digitalfire.com/4sight/material/index.html

On classe les émaux en fonction de la catégorie.

 

On sait qu’un émail qui a beaucoup de Fledspath, Nepheline, sera un émail Alcalin.

 

Beaucoup de Strontium, de Craie, du Magnésium, sera un émail Alcalino Terreux.

 

Et donc, pourquoi ce classement, car les oxides réagissent en fonction de ces familles. Donc, pour comprendre la réaction chimique dans un four, à défaut de le voir de ses yeux, on doit connaitre la réaction des oxides dans un émail.

 

Alors, comment savoir si un email contient plus de Calcium, ou Sodium, Potassium… comme les éléments contiennent un peu de tous ces éléments ?

 

 

Donc, nous allons voir la formule de Seger*.

Hermann August Seger. Chimiste Allemand du 19eme siècle.

La formule de Seger

 

Je ne vais pas rentrer dans les détails de comment calcul la formule de Seger.

Des programmes ou sites internet font ça très bien.

Par exemple ce site : http://www.online-glaze-calculator.com/Calculator/fr2.php

 

Entrez les éléments d'une recette d'un émail et calculez la formule.

Donc, vous obtenez une formule avec les composants primaires additions, à savoir :

  • MgO -> magnésium
  • CaO -> Calcium
  • Na2O -> Sodium
  • K2O -> Potassium
  • Al2O3 -> Alumine
  • B2O3 -> Bore
  • SiO2 -> Silice
  • ZnO -> Zing

 

Pour les principaux et les plus important. J’omets volontairement le BaO -> Barium, qui ne devrait jamais existé pour la garantie d'une longue vie.

Si je prend la recette de ce test, un marron tacheté de jaune doré :

• Feldspath Potassique : 40

• FR3110 : 6

• Craie : 16

• Talc : 9

• Kaolin : 10

• Silice : 16

= 100 gr

+ Rio (Oxide de fer rouge) :  10

  • MgO : 0.232
  • CaO : 0.544
  • Na2O : 0.115
  • K2O : 0.109
  • Al2O3 : 0.319
  • B2O3 : 0.007
  • Fe2O3 : 0.003
  • SiO2 : 3.188

<- Magnésium

<- Calcium

<- Sodium

<- Potassium

<- Alumine

<- Bore

<- Fer

<- Silice

La formule de Seger est la suivante : 

Le fer, n’a pas spécialement d’importance. D’ailleurs l’oxide de fer rajouté n’est pas pris en compte dans la formule.

Le Calcium est très élevé, on peut dire que cet émail est un émail à dominante de calcium et pourtant on a 40gr de Feldspath de potassium. Mais le Kaolin, le craie apporte beaucoup de calcium.

Comment puis-je savoir si c’est un email alimentaire ?

John Hesselberth et Ron Roy (http://www.masteringglazes.com) ont déterminé par leurs expériences, des données fiables sur la toxicité des émaux. voici les données qu’il faut respecter. Peut être pas à la lettre, mais autant que possible si rapprocher ou être dedans. A part pour le Zing qui est très toxique.

  • MgO (Magnésium)

  • CaO (Calcuim)

  • K2O+Na2O (Potassium + Sodium)

  • Al2O3 (Alumine)

  • B2O3    (Bore)

  • ZnO (Zing)

  • SrO (Strontium)

  • SiO2 (Silice)

de 0 à 0,3

de 0,2 à 0,6

de 0,1 à 0,3

de 0,25 à 0,5

de 0 à 0,3

de 0 à 0,2

de 0 à 0,2

de 2,5 à 4,0

Si on reprend la formule de Seger ci-dessus, on voit qu’on est bien dans ses chiffres. On peut donc prétendre que cet émail est 100% sécurisé au niveau Alimentaire.

En cas de doute, on peut bien sûre demander à un laboratoire un test, mais c’est cher et long, et il faut cassé la pièce pour fournir un échantillon. Bref, pas simple. Là, cette méthode, jusqu’à la preuve du contrainte, est sûre.

 

Voici pour le première étape. Après, les oxydes pour donner la couleur sont aussi importants, il ne faut pas dépasser une certaine dose pour être sure que l’émail reste alimentaire. Le Zircon, Titane ou Rutile, Etain et Fer, pas de soucis, vous n’avez pas besoin de limiter leurs doses.

  • Zn : Zing : Max 4% Quelques fois, dans les recettes d’émaux, il n’est pas dans la base sur 100gr, mais dans les oxydes.

  • Cu : Cuivre : Carbonate max 4% / Oxyde max 2,5%

  • Cr : Chrome : Oxyde max 3%

  • Co : Cobalt : Carbonate max 3% / Oxyde max 2%

  • Mn : Manganèse : Oxyde max 4%

  • Ni : Nickel : Oxyde max 3%

Vous êtes maintenant près à faire des émaux 100% alimentaire si vous respectez ces règles.

J'espère que ces quelques explications vous servirons à aller plus loin.

 

 

Si vous avez des remarques, des questions ou proposer des corrections, vous pouvez les posez sur mon Facebook.

 

 

Merci. TristanP.

Tristan Philippe /  www.tristanp.net