Gouttes millimétriques d'eau en milieu confiné : comportement au cours du séchage

par Etienne Portuguez

Thèse de doctorat en Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Sous la direction de Agnès Smith, Arnaud Alzina et de Philippe Michaud.

Le président du jury était Alexis Beakou.

Les rapporteurs étaient Djamila Hourlier-Bahloul, Laurent Guillaumat.


  • Résumé

    Ce travail vise à améliorer la compréhension des mécanismes particuliers du séchage des matériaux céramiques. Cette étape est cruciale lors de la création d’une pièce. En effet, outre l’optimisation de la composition de l’échantillon, la température ainsi que l’humidité relative doivent être contrôlées afin que la perte de masse et le retrait n’entraînent pas l’apparition de contraintes pouvant mener à la création de fissures qui, suite à un traitement thermique, endommageront la pièce finale. Dans un premier temps et après une présentation des différents mécanismes connus du séchage, cette thèse met en avant un ensemble de montages conçus au sein d’une enceinte climatique instrumentée. À l’aide de ces derniers,une première étude portant sur le comportement en température et en humidité du liquide de façonnage seul est réalisée. Ce liquide a ensuite été introduit entre deux substrats identiques et parallèles pour reproduire le cas d’un ménisque au sein d’une porosité. Les contacts hydrophiles et hydrophobes ont alors été étudiés. Enfin, des expériences de séchage ont été menées sur des matériaux céramiques afin de corréler les différentes observations. Les résultats obtenus démontrent l’importance d’un compromis dans le choix des paramètres de séchage. La température et l’humidité relative influencent non seulement la cinétique du procédé lors du départ de l’eau, mais modifient également le contact avec la phase solide de la pièce céramique. En fin de séchage, la rupture des ponts liquides est brutale et peut expliquer certains phénomènes macroscopiques observés lors du séchage de pièces de tailles industrielles.

  • Titre traduit

    Millimetric water drops in confined spaces : behavior during drying


  • Résumé

    This work aims at improving the understanding of the specific mechanisms of the drying of ceramic materials. This step is crucial when manufacturing a piece. Indeed, besides the optimization of the sample composition, the temperature and the relative humidity have to be controlled so that the weight loss andthe shrinkage do not cause any stress development, leading to cracks formation which can damage the final piece after a heat treatment. After a presentation of the different known drying mechanisms, this thesis highlights a set of measuring benches conceived within an instrumented climatic chamber. A firststudy concerning the behavior of the shaping liquid as a function of temperature and relative humidity isrealized. Then, this liquid is inserted between two parallel and identical substrates in order to reproduce the case of a liquid bridge within a pore. The hydrophilic and hydrophobic contacts are then studied.Finally, drying experiences are carried out on ceramic materials to correlate the different observations.The obtained results demonstrate the importance of a compromise when selecting the drying parameters.The temperature and the relative humidity not only influence the kinetics of the process during the liquiddeparture, but also modify the contact with the solid phase of the ceramic piece. At the end of drying, the rupture of liquid bridges is brutal and can explain some macroscopic phenomena observed when dryinglarge pieces.


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