II-2 : LE SÉCHAGE
Le séchage consiste à l'élimination de l'eau
contenue dans les produits façonnés ou dans les matières
premières [6,8].Cette extraction peut se faire de deux façons
:
1) Le séchage mécanique: l'élimination
d'eau est effectuée à l'aide de forces purement mécaniques
(centrifugation, pressage, application d'un vide, traitement par secousses
etc).
2) Le séchage thermique. Dans ce cas, deux processus
successifs apparaissent :
- l'eau liquide est transformée en vapeur grâce
à l'apport de chaleur ;
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- la vapeur d'eau formée est évacuée.
Pour sécher des matières premières ou
produits céramiques façonnés, le séchage thermique
est presque toujours utilisé [8].
11-2-1 : La liaison argile -- eau
Le mode de liaison d'eau d'humidité dans les argiles
peut être de différentes natures. En considérant que cette
eau s'échappe du produit par suite de la destruction de la liaison
argile-eau, et que celle - ci consomme de l'énergie, il semble plus
logique de ne se baser que sur l'énergie de liaison du produit à
sécher pour comparer les différents types d'eau.
On peut ainsi distinguer :
a) la liaison physique,
b) la liaison physico - chimique,
c) la liaison chimique.
Dans le cas du séchage thermique, l'eau liée
chimiquement (eau de cristallisation) subsiste dans les produits, et ne sera
donc pas abordée ici.
L'absorption de liquide par un gel est
généralement accompagnée d'un gonflement. Pour cette
raison, l'eau liée est appelée eau de gonflement ( l'eau de
gonflement dans les minéraux tels que ceux de la montmorillonite,
appartient également à cette catégorie)[8]. Ainsi,
abstraction faite à celle liée chimiquement, l'eau de gonflement
est la plus difficile à éliminer.
L'eau liée physiquement apparaît essentiellement
sous deux formes : l'eau capillaire et l'eau superficielle. L'eau capillaire
présente la liaison la moins solide. Elle remplit les cavités et
canaux qui forment un système cohérent de capillaires entre les
particules d'argile. Cette eau est aussi appelée eau des pores.
L'eau superficielle entoure les particules solides comme une
enveloppe.
En résumé, il existe trois types essentiels d'eau :
l'eau des pores, l'eau des enveloppes et l'eau de gonflement [8].
Selon la nature de la matière première, la
proportion de ces types d'eau, rapportée à la totalité
d'eau existant dans une pâte, peut être différente. Il
ressort de ces constatations que la vitesse et la sensibilité au
séchage des pâtes dépendent dans une large mesure de la
nature de la matière première [5,8].
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11-2-2 : Mecanisme du sechage
L'eau contenue dans les produits ne peut s'échapper
qu'à la surface de ce dernier ou plus précisément à
l'interface produit-air ambiant.
En s'évaporant, l'eau peut s'échapper par
diffusion dans l'air. Ce phénomène dépend de la
température, de l'humidité relative et de la pression de l'air.
Un air complètement saturé de vapeur n'absorbe plus d'eau
provenant du produit : Il n'y a pas de séchage.
Dès que le processus de séchage commence par la
migration de molécules d'eau en direction de l'air, il se forme un
gradient d'humidité entre la surface des pièces où
débute le séchage et l'intérieur encore
complètement humide. Le séchage débutant en surface
s'accompagne d'un retrait, caractérisé par le fait que les
capillaires de la surface, et au fur et à mesure que le séchage
progresse, ceux d'une couche superficielle plus épaisse
rétrécissent. Des études physico-chimiques montrent que le
rétrécissement des pores capillaires, loin de freiner le
mouvement d'eau de l'intérieur vers l'extérieur, favorise cette
migration conjointement avec le gradient d'humidité [8]. En effet,
lorsque deux capillaires de diamètres différents et remplis d'eau
se rejoignent, l'eau passe automatiquement du capillaire le plus gros vers le
petit. Ceci veut dire que l'eau migre de l'intérieur vers la surface de
la pièce d'où elle passe par diffusion dans l'air
atmosphérique [8].
11-2-3 : le sechage naturel
L'une des principales causes d'apparition des fissures ou de
l'existence des casses dans les briques est une grande vitesse de
séchage. Celle-ci est difficile à contrôler lorsque les
briques sont exposées dans l'air atmosphérique. Une grande
vitesse de séchage peut être due à l'action du soleil, ou
à une faible humidité relative de l'air. Celle- ci peut
être atténuée en protégeant les briques du contact
direct des rayons du soleil [6 ].
Néanmoins, le séchage naturel conserve un avantage
par rapport au séchage artificiel : l'économie
d'énergie.
11-2-4 : Le sechage artificiel
Ce type de séchage doit limiter les pertes de briques
dues aux fissurations et aux gauchissements. La vitesse avec laquelle l'eau
s'évapore à la surface de la brique ne doit pas être plus
grande que celle de diffusion à travers les fins pores de la brique.
Ainsi, il n'y a pas de raison d'accélérer le séchage
à la surface du matériau ou de chauffer ce dernier au-delà
d'une certaine température. En effet, des dispositions contraires
à ce qui précède causeront un retrait rapide de la surface
vers l'intérieur de la brique, avec apparition des fissures ou
simplement la présence des fentes [5,6,8].
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Une fois que l'eau colloïdale est éliminée, la
vitesse de séchage peut être élevée pour
évacuer l'eau qui remplit les pores [5].
Un séchoir moderne, prototype de séchoir
artificiel, fonctionne sur des bases rationnelles. Dans ce cadre, le
système de régulation automatique trouve des applications
précieuses. Le contrôle de la régulation nécessite
les instruments et appareils ci-après :
1.Thermomètres et thermographes, pour mesurer et
enregistrer la température à divers emplacements du
séchoir.
2. Psychomètres et hypographes, pour mesurer et
enregistrer l'humidité relative d'air.
3. Balances et instruments de mesure des dimensions, pour
mesurer la progression du séchage et notamment déterminer le
retrait et la teneur en eau.
4. Anémomètres et tube de Pitot, pour mesurer la
quantité effective et le tirage d'air [8].
11-2- 5 : Moyens pratiques pour accelerer la vitesse de
sechage
Il est possible d'améliorer le séchage grâce
aux méthodes de préparation de la matière première.
En effet :
- elles créent un réseau complexe de pores qui
offre à l'eau un nombre élevé de voies pour quitter
l'intérieur des produits. De plus, si le mélange est
homogène, les conditions de séchage plus uniformes
s'établissent dans les pièces. Les différences de retrait
aux divers points des produits ne sont alors pas trop importantes et les fentes
de séchage peuvent être évitées.
- si le retrait au séchage est trop grand (> 7%), il
faut s'attendre à des dommages, même si la conduite du
séchoir est parfaite. Dans ce cas, le résultat peut être
amélioré par le dégraissage de la pâte. L'emploi de
dégraissants à faible porosité permet en outre de
réduire la teneur en eau de la pâte [4,8].
- le troisième moyen pour accélérer la
vitesse de séchage est la préparation à chaud. Grâce
au chauffage, l'eau est plus fluide et facile à être
expulsée. Une pâte préparée à chaud contient
moins d'eau et la quantité de cette dernière à
éliminer est faible [5,6].
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