LE VERRE
Histoire du verre................................................................................................................. 2
L’état physique du verre................................................................................................... 3
Les propriétés du verre.................................................................................................... 4
La composition du verre................................................................................................... 5
Les colorants du verre...................................................................................................... 6
La fonte du mélange vitrifiable........................................................................................ 8
La fabrication du verre....................................................................................................... 8
Les fours à pots.................................................................................................................. 9
Les fours à bassin.............................................................................................................. 9
La recuisson du verre..................................................................................................... 10
Les températures de travail du
verre.......................................................................... 10
Les différents types de verre....................................................................................... 11
La trempe du verre.......................................................................................................... 12
Le sablage du verre......................................................................................................... 14
Histoire du verre
Définition
du verre
Corps solide, transparent, obtenu par la
fusion du sable mêlé de chaux et de potasse ou de soude.
Il existe de
nombreuses catégories de verre définies par des verriers ou par des
scientifiques. Pour les verriers, c'est un solide altérable par les agents
atmosphériques et renfermant plus de 60% de silice. Pour les scientifiques,
c'est une substance amorphe, présentant l'état solide ou de liquide surfondu,
transparent, translucide ou opaque, sonore, doué d'une cassure brillante et
pouvant passer par toutes les phases de l'état pâteux par élévation de
température.
Description de la molécule de silice
Chaque atome de silicium est placé au
centre d’un tétraèdre et lié à quatre atomes d’oxygène.
Ces tétraèdres sont
liés ensemble par le sommet de telle sorte que chaque atome d’oxygène est lié
à deux atomes de silicium. Le verre, à l'état pur, est du bioxyde de
silicium.
L’état
vitreux
L'état vitreux est observé dans une
matière si ses molécules sont toutes identiques tandis que leur distribution
est désordonnée.
C'est le cas du verre où chaque molécule de silice est
identique (tétraèdre) mais où l'organisation des unes et des autres est
désordonnée. Cette fausse organisation se situe entre celle des solides
(ordonnée, cristallisée) et celles des liquides (en mouvement donc amorphe).
L'état vitreux est cet état "solide amorphe" (non cristallisé)
caractérisé par la distribution désordonnée des molécules qui conservent
néanmoins des distances fixes entre elles.
Le passage de l'état vitreux à l'état
cristallisé
La dévitrification du verre peut
apparaître sous certaines conditions. L'état vitreux disparaît en même temps
que sa structure s'organise, se cristallise. Le verre devient opalin, il perd
sa solidité et sa transparence.
Ce défaut est plus observable sur les verres
à base de potasse. Elle a aussi lieu dans le cas d’un refroidissement trop
prolongé après fusion du verre. On appelle zone de dévitrification, la zone
de température dans laquelle une cristallisation est susceptible de se créer.
La
viscosité
La viscosité est une qualité qui permet
d’opposer une résistance à l’écoulement de la matière sur une surface donnée
; c’est le cas du verre lorsqu’il est chauffé entre 1000 et 1400°C.
Les molécules
sont liées ensemble et possèdent un degré de liberté pour se déplacer les
unes par rapport aux autres : ceci s'appelle la viscosité. A savoir que le
verre même fortement chauffé n’est jamais fluide, il devient progressivement
malléable, puis de 1000° à 1400°C, il devient visqueux (consistance du miel).
Dans le sens inverse, en se refroidissant, la matière est de moins en moins
visqueuse, elle redevient plastique, (on peut la déformer car elle est encore
déformable) puis elle redevient finalement solide et rigide.
Le verre peut
donc être qualifié de liquide figé (solide non cristallisé) obtenu après
figement d’une matière surfondue dont la viscosité est extrêmement élevée.
Le verre est la seule matière minérale
solide que l’on puisse produire à des dimensions et sous des formes
quelconques tout en conservant sa transparence.
Propriétés physiques
La transparence : mais il peut être
opaque ou opalescent.
- La dureté : seuls les diamants et le carbure de
tungstène le rayent. Le verre le plus dur est le verre de Bohème et le
cristal est le plus tendre.
- La densité : elle dépend des composants ; elle
est d’environ 2,5. Cela signifie qu’un mètre cube pèse environ deux tonnes et
demie ou qu’une feuille d’un mètre carré et d’un millimètre d’épaisseur pèse
2,5 kg.
- La résistance et l’élasticité : la cassure du verre est liée à sa
flexion et à sa résistance au choc. Il casse là où le métal se tord.
Contrairement, sa résistance à la compression est importante : il faut une
pression de 10 tonnes pour briser un centimètre cube de verre.
- L’imputrescibilité
: il ne se putréfie pas.
- L’imperméabilité : elle est extrêmement
grande mais le verre reste poreux pour certains liquides comme le kérosène ;
on dit « qu'il sue ».
Propriétés thermiques
La dilatation : c’est un très
mauvais conducteur de chaleur. Il se brise s’il subit un brusque changement
de température car les différentes parties du verre ne se réchauffent pas en
même temps. Son coefficient de dilatation est faible, ce qui lui confère de
nombreuses applications : il sert d’isolant thermique (laine de verre). On
retrouve presque les mêmes coefficients que certains métaux d’où l’exécution
de soudures verre-métal. Ce coefficient varie selon la composition.
- La
conductivité : il est mauvais conducteur (environ 500 fois moins que le
cuivre); on l’utilise comme isolant électrique. C’est aussi un bon isolant
acoustique suivant l’épaisseur de la feuille. Ceci n'est pas le cas à chaud
car il devient conducteur à partir de 250°C.
- Il est ininflammable et
incombustible.
Propriétés chimiques
L’action de l’eau : l’eau agit sur les
silicates qui, en se décomposant, forment un dépôt en surface qui devient peu
à peu opaque ; le verre perd de sa transparence.
- L’action de l’air : les
silicates alcalins se combinent avec l’acide carbonique contenue dans l’air
ce que donne un dépôt blanchâtre à la surface du verre.
- L’action de la
lumière: exposés aux ultraviolets, certains verres se colorent ou se
décolorent.
- L’action des acides : ils décomposent la silice, le plus rapide
est l’acide fluorhydrique qui permet de graver en profondeur le verre plaqué.
Le verre peut donc être dissout.
Certains éléments comme le silicium et le
bore peuvent former un verre par leur seule combinaison avec de l’oxygène
(oxyde de …) et par élévation à une très haute température. Ces oxydes sont
appelés oxydes formateurs car ils forment le squelette du verre. On
les combine avec d’autres éléments dits « modificateurs » qui sont :
Les fondants qui abaissent la température
de fusion des oxydes formateurs (silice = 1730°C).
Les stabilisants qui modifient les
propriétés physiques du verre atténuées par l’adjonction du fondant.
Les
oxydes formateurs (les vitrifiants)
La silice : (dioxyde de silicium SiO2)
C’est
le composant principal du verre qui représente environ 70% de la masse. Elle
est l’élément formateur de réseau. Si l’on augmente sa quantité, on augmente
la dureté du verre. Son point de fusion est à 1730°C. Elle entre dans la
fabrication sous forme de sable dont les plus purs en contiennent 99,5 % (les
sables quartzeux). Le sable de Fontainebleau, du fait de sa qualité, est très
recherché pour la fabrication de verres d'optique et de cristal. Plus le
pourcentage de silice est élevé et plus le coefficient de dilatation est
faible ; donc, plus le verre est résistant.
L’anhydride borique : (le bore ou
borax anhydre B2O3)
Il diminue le coefficient de
dilatation et améliore la résistance aux chocs thermiques ; il est aussi plus
résistant à l’eau. Son point de fusion est à 2300°C. Il sert pour le travail
de laboratoire (verre thermorésistant comme le Pyrex). Il possède aussi les propriétés
d’un fondant.
L’anhydride phosphorique : (le phosphore P2O5)
Employé
dans le domaine de l’optique. La principale source au Moyen Age est les
cendres de bois.
Les
oxydes modificateurs
Les fondants : (oxydes alcalins)
La silice permet d'obtenir un verre, mais son
point de fusion est très élevé (1730°C). En ajoutant des fondants, on abaisse
cette température à 1400°C (économie d’énergie) et on facilite les
possibilités de travail. Les fondants sodiques et potassiques ont été
utilisés conjointement dès le moyen âge.
L’oxyde
de sodium (la soude Na2O) : Il
entrait autrefois dans la composition sous forme de cendres de plantes
marines (ex : la salicorne) ou de nitre (grec = nitron). Il abaisse le point
de fusion, augmente l’éclat du verre et sa résistance aux agents
atmosphériques ainsi que le coefficient de dilatation. Il est plus utilisé
pour le verre industriel que pour le verre soufflé car il doit être
constamment réchauffé lors du façonnage.
L’oxyde
de potassium (K2O) : Il
entrait autrefois dans la composition sous forme de cendres de plantes
terrestres comme la fougère ; aujourd’hui, on utilise du salpêtre (nitrate de
potassium KNO3). Il abaisse le point de fusion, augmente l’éclat
du verre et le rend doux à la taille, mais il diminue sa résistance chimique.
Il avantage le soufflage du verre car il augmente le temps de travail lors du
façonnage.
L’oxyde
de magnésium (MgO) : Il est utilisé sous forme de
dolomite (calcium+magnésium). Il n’est pas indispensable pour tous les
verres, sauf le verre flotté, le verre à vitre et en gobeleterie. Il abaisse
la température de fusion et augmente la résistance aux agents chimiques.
Les stabilisants : (oxydes alcalino-terreux)
L'introduction d'un oxyde alcalin
(fondant) a provoqué la rupture d'une liaison Si - 0 et l'apparition d'un
oxygène "non pontant". Ceci a pour effet de fragiliser le réseau et
d'augmenter la solubilité à l'eau.
L’oxyde
de calcium (CaO) : se trouve sous forme de chaux
(qui est le stabilisant le plus employé) ou de dolomie (lorsque le verre doit
contenir de la magnésie). Il augmente la résistance chimique du verre, son
éclat et diminue sa solubilité, mais en excès il provoque une
dévitrification. Il était utilisé au moyen âge pour les verres sodiques.
L’oxyde
de zinc (ZnO) : Il augmente l’éclat et l’élasticité.
L’oxyde
de fer (Fe2O3) :
(c’est un stabilisant et un colorant) souvent contenu dans les roches
naturelles, il donne une teinte verdâtre. Il faut donc procéder à une
décoloration de cette teinte. Pour cela, on peut ajouter du bioxyde de
manganèse (MnO2) (savon des verriers).
L’oxyde
de plomb (PbO) : entre dans la composition du cristal.
Il abaisse également le point de fusion en stabilisant la composition. Il
rend le verre plus éclatant tout en lui conférant une légère teinte jaunâtre,
il est plus agréable à couper et à travailler.
Les colorants :
Les verres sont le plus souvent teintés
dans la masse ; cela signifie que l’on ajoute des oxydes métalliques pendant
la fusion. Ils entrent en très faible proportion du mélange (ex : oxyde de
cuivre pour du vert).
La coloration dans la masse est due à la
présence dans le verre d'ions de métaux de transition.
Les colorants du verre
Les colorants du verre
La
lumière
fonctionnement : La lumière est
considérée comme un ensemble de particules énergétiques que l’on appelle les
photons. Elle est constituée d’ondes électromagnétiques dont chacune
correspond à une couleur (pour le domaine visible). L’ensemble des longueurs
d'onde correspond au spectre lumineux. La lumière du soleil qui possède
toutes les longueurs d'onde du spectre visible est dite "blanche".
Nous pouvons voir les objets qui nous entourent car ils réfléchissent la
lumière vers notre oeil. Et la couleur de ces corps dépend du spectre qu’ils
envoient. Si le spectre d'une lumière envoyée par un corps possède plusieurs
longueurs d'onde, notre oeil mélange chacune des couleurs et l'on distingue
le résultat.
Réflexion
et réfraction :
La réflexion de la lumière a lieu
lorsqu’elle rencontre un solide et qu’elle est réfléchie ; elle rebondit sur
la surface dans une autre direction.
La réfraction a lieu lorsqu’elle traverse
un solide (translucide). La lumière est réfractée. Cette pénétration peut
changer la perception des couleurs. Si la lumière traverse une feuille de
verre à surfaces parallèles, elle en sort selon le même angle. Si les
surfaces ne sont pas parallèles, les faisceaux sortiront suivant un angle
différent.
La
coloration du verre
La coloration directe : La couleur est
donnée en ajoutant des mélanges d’oxydes métalliques qui absorbent certaines
longueurs d’onde de la lumière. L’oxyde de fer par, exemple, absorbe le rouge
et donne le vert. La tonalité et l’intensité d’une coloration dépendent de la
nature et de la quantité des colorants ainsi que de la composition du verre
lui-même (sodique ou potassique).
La coloration indirecte : Certains oxydes
sont en suspension dans la masse vitreuse au cours de la fusion. La
coloration apparaît lors du réchauffement du verre aux alentours de 600°C. La
chaleur provoque une dilatation des particules qui met en évidence la couleur
dans la longueur d’onde souhaitée. Ex : rose et rouge à l’or ; jaune orangé à
rouge sélénium.
Les matières utilisées : Elles sont très nombreuses et
variées. Ce sont des colorants minéraux à base métallique car ce sont les
seuls qui peuvent être mélangés à la silice pendant la fusion.
Quelques
exemples :
Bleu = oxyde de cobalt, de manganèse.
Jaune = chrome, argent.
Rouge = oxyde de cuivre.
Violet = oxyde de manganèse.
Rose et rouge rubis = l’or.
Jaune orangé à rouge = le sélénium.
La
décoloration du verre dans la masse
Les composants contiennent toujours un
faible pourcentage d’oxydes métalliques
qui teintent le verre d’une couleur verdâtre (conjonctions des ions Fe2+ et
Fe3+).
Pour obtenir un verre réellement incolore, il faut donc procéder à sa
décoloration. Il existe deux techniques :
La décoloration chimique :
Utilisé
depuis le XIVème siècle... L'emploi de cendres !
Depuis le moyen
âge on utilise certaines cendres, notamment les cendres de hêtre ou de
fougère, qui éclaircissent les verres. Leur action est due au bioxyde de
manganèse qu'ils contiennent qui tend à transformer l'oxyde ferreux en oxyde
ferrique qui est beaucoup moins colorant.
Les principaux décolorants sont le
bioxyde de manganèse (MnO2) appelé "savon des verriers",
les oxydes de titane et d’antimoine. On ajoute ceux-ci à la composition du
mélange vitreux. Ils neutralisent la coloration verdâtre donnée par l’oxyde
de fer. En d'autres termes, ils neutralisent l'effet colorant des ions Fe2+
et Fe3+. Les conditions de fusion permettent ensuite de faire disparaître les
oxydes métalliques indésirables en les décomposant.
La décoloration physique
:
Lors de la fusion, il faut introduire dans la composition du verre la
couleur complémentaire à l’oxyde métallique déjà présent pour faire tendre la
teinte de la masse vitreuse vers le gris (incolore).
Ex : verdâtre + rose
sélénium = neutre ([bleu + jaune]+rose=neutre).
La fonte du mélange vitrifiable
La
préparation des matières premières
Elle nécessite une grande rigueur car les
composants doivent être mélangés pour devenir parfaitement homogènes jusque
dans la plus petite proportion. Les matières premières, stockées en silos,
s'écoulent vers un mélangeur qui mêle les composants uniformément. Le mélange
se fait automatiquement grâce à l'informatique. Pour une préparation plus
petite, les produits sont pesés et mélangés manuellement. Le mélange
vitrifiable peut contenir, en plus de la préparation initiale, 30% de calcin.
Le calcin, ou groisil, provient de verre recyclé de même composition ; il
favorise la vitrification et l'homogénéité (économies d'énergie).
La
fonte comporte trois phases :
C'est l’évolution du mélange vitrifiable
pendant sa montée en température. Dans les fours à pots, la fonte d'une potée
de 500 à 1000 litres peut durer jusqu'à 12 heures.
La fusion (800° à 1400°C) :
Les matières
premières se transforment en verre fondu en provoquant des dégagements gazeux
(C02) et la formation de bulles. Les silicates alcalins (contenus
dans la soude et la potasse) et les silicates de calcium (contenus dans la
chaux) contiennent des impuretés à l'état naturel. Toutes ces bulles seront
éliminées lors de l’affinage.
L’affinage
(1450° à 1530°C) :
Le chauffage est prolongé jusqu'à ce que le verre soit
assez fluide. On ajoute un agent d'affinage (le sulfate de sodium) au mélange
visqueux pour faire grossir les bulles gazeuses. Elles peuvent alors remonter
à la surface et disparaître. La surface du verre en fusion est recouverte de
déchets que l’on racle avec des outils en fer. La matière doit être homogène
et ne doit plus présenter de bulle.
Le conditionnement thermique (1530 à
1000°C) :
La température diminue et les dernières bulles remontent à la
surface. Appelée "braise au XVIIIème siècle, cette phase
consiste à abaisser la température du mélange pour lui donner une viscosité
adaptée au façonnage.
Récapitulatif :
Les procédés de fabrication du verre (ou
méthodes de façonnage) varient selon le type de produit verrier (verre creux
ou verre plat) et selon la quantité que l'on souhaite produire.
Autrefois, les verreries étaient
construites près des forêts et des rivières pour le bois et le sable. Jusqu'à
la fin du XIXème siècle, la fabrication se faisait dans des fours
à pots chauffés au bois. Cette technique est encore utilisée aujourd'hui pour
les verres de luxe (cristal) ou pour les verres spéciaux (vitrail, optique)
bien que le bois ne soit plus utilisé comme combustible.
Au siècle dernier, une véritable
révolution apparaît : l’invention du four à bassin ; utilisé pour les
procédés de fabrication mécanique où la production est continue et
standardisée.
Les
différents procédés de mise en forme du verre :
Les fours à pots
Ils sont utilisés pour les procédés de
fabrication manuels (soufflage, coulage).
La production se fait à l'unité. Le
verrier vient y cueillir la paraison puis travaille seule ou en équipe.
Description :
Les premiers fours furent construits en
terre pendant l'antiquité.
Aujourd'hui, ils peuvent contenir de 1 à
16 pots contenant jusqu'à 1000 litres de verre en fusion chacun.
Des ouvreaux de chargement permettent
l’accès au creuset et à la matière.
Fonctionnement :
On dispose dans un four circulaire ou
rectangulaire un certain nombre de récipients en argile réfractaire appelés
pots ou creuset que l'on remplit de mélange vitrifiable.
Les pots ne resteront en fonction que
quelques semaines (pas plus de 25 potées) puis sont changés sans arrêter le
feu.
Combustible :
Les premiers fours jusqu'à l'époque
moderne étaient alimentés en bois.
De nos jours, les fours à pots sont
alimentés par du gaz ou du fuel.
Les fours à bassin
Description :
Constitués de matériaux réfractaires, ces
fours sont formés d'un long couloir rectangulaire pouvant mesurer jusqu'à 50m
de long et 10m de large divisé par un ou deux compartiments. La cuve peut
contenir jusqu'à 2500 tonnes de verre sur 1,50m d'épaisseur. Ils permettent
des campagnes de travail de 3 à 5 ans, en produisant jusqu'à 600 tonnes de
verre formé par jour.
La durée d'activité des fours à bassin a
été nettement améliorée depuis les années 2000 : jusqu'à 12 ans pour les
fours à verre float.
Les matériaux constituant le four
évoluent dans un milieu très corrosif car le verre fondu, par sa haute
température et son rayonnement, est très oxydant.
On distingue deux sortes de four à bassin
suivant la production : pour du verre plat (étiré ou laminé) ou pour du verre
creux.
Entre 1960 et 2005, la production de
verre formé en France est passée de 1500 à 5000 Kilotonnes.
Fonctionnement
:
Les matières premières passent par une
trémie d'enfournement à une des extrémités. Le niveau de la matière en fusion
est maintenu constamment par ajout automatique des composants de base. La
masse vitreuse progresse le long du couloir en passant par les différents
stades de la fabrication. Le four est chauffé au niveau des zones de fusion
et d'affinage. La matière est distribuée à la sortie dans des espaces de
conditionnement (canaux distributeurs) qui alimentent les machines de façonnage
étirage, laminage).
Les combustibles :
Les combustibles sont
le fuel ou le gaz naturel. Certains fours sont électriques et l'énergie est
diffusée directement dans le verre en fusion qui est conducteur de chaleur à
partir de 250°C. La fusion d'un kg de verre nécessitait d'abord 2,5 kg de
bois, puis 1 kg de charbon de terre, puis 0,2 kg de mazout, puis 1 kWh pour
les fours électriques.
La recuisson du verre
Aucun produit verrier ne peut être
utilisé sans avoir subit ce traitement après sa mise en forme. Sauf les
fibres de verre qui subissent un brusque refroidissement pour obtenir une
haute résistance mécanique.
Le refroidissement de la matière est
inégale : certaines parties restent chaudes pendant que d'autres refroidissent
plus lentement. Des tensions se créent favorisant la casse du verre. La recuisson annule les tensions provoquées
par ces différences de température. Elle a lieu dans l’arche de recuisson et
comporte 3 phases :
La température du verre descend
suffisamment pour que le verre ne risque pas de se déformer, mais reste
encore assez chaude pour conserver sa viscosité.
Les contraintes
disparaissent entre 500° et 550°C pour les verres courants.
La température est abaissée à 400°C
jusqu'à ce qu'il devienne rigide. Cette phase de refroidissement évite la
formation de nouvelles contraintes.
Simple refroidissement jusqu'à
température ambiante.
Exemples
de différentes températures de recuisson :
verre majoritaire en silice = 1000° à
1100°C
verre borosilicaté = 550° à 600°C
verre sodo-calcique = 450° à 480°C
cristal = 400° à 420°C
Les températures de travail du
verre
Les températures de travail du verre
s'échelonnent entre 550° et 1300°.
Au-dessous de 550°, la dévitrification
est possible quand le verre a perdu toute plasticité.
Or entre 700° et
1100°, il apparaît de germes cristallins et la prolifération se produit
autour d'eux. C'est pourquoi le verrier doit opérer rapidement entre ces
températures et éviter les souillures.
Le recuit et la trempe du verre sont
basés sur la connaissance exacte de la température correspondant à la
viscosité et l'état vitreux et n'existe qu'au dessous de cette température.
Dans les fours, le verre est complètement
fluide à 1400°; la viscosité est faible.
A 1300°, nous atteignons un point
improprement appelé point de fusion (un verre n'a pas de courbe de cuisson
avec pallier défini), c'est un point de travail car au-dessus, on peut
commencer certaines opérations comme le laminage, la coulée des glaces. Il
s'agit plutôt d'une région que d'un point variant avec la composition du
verre.
Pour que la matière adhère à la canne
creuse de fer, il faut atteindre 875° environ. Pendant que l'ouvrier souffle
et tourne, la température s'abaisse à 640° (875°-640° = façonnage).
A 550° on observe un point de
transformation où l'on passe d'un état plastique à un état vitreux solide. Le
verre devient cassant et ses molécules, ou mieux, ces granulations, n'ont
plus entre elles qu'une mobilité extrêmement faible.
Les différents types de verre
Les verres sodocalciques :
Exemple de
composition : Silice (72%) + soude (13%) + chaux (5%)
C'est le plus commun
des verres. Il a une bonne stabilité chimique, mais il est sensible aux chocs
thermiques. Il est utilisé pour la fabrication des verres plats et creux, des
ampoules électriques et en bouteillerie.
Température de ramollissement pour
70% de silice = 700°C.
Son coefficient de dilatation est élevé : 86 x 10-7
(de 0 à 300°C)
Les verres borosilicates :
Exemple de composition
: Silice (80%) + anhydride borique (13%) + soude (4%) + alumine (3%)
Le plus
connu est le Pyrex
(1915) qui possède une bonne résistance aux chocs thermiques. On en fait des
ustensiles de laboratoire et de cuisine (résistance à la chaleur et aux
agents chimiques). Il sert aussi pour l'isolation (fibres de verre) et le
stockage de déchets radioactifs.
Température de ramollissement pour 80% de
silice = 820°C.
Son coefficient de dilatation est très faible : 32 x 10-7 (de
0 à 300°C)
Les verres au plomb :
Exemple de
composition : Silice (62%) + oxyde de plomb (21%) + potasse (7%)
On l'appelle
cristal si la teneur en oxyde de plomb est supérieure à 24 %. Il sert en
gobeleterie et en verrerie d'art, pour les téléviseurs et en électronique. Le
cristal est limpide, très sonore, très résistant à la dévitrification
(attention : sa matière n'a rien de cristallisé). En élevant la teneur en
plomb (60%), on obtient un verre dense utilisé pour la protection des rayons
X.
Le verre contient du plomb s'il noircit lorsqu'on le chauffe au
chalumeau.
Température de ramollissement pour 60% de silice et 25% d'oxyde de
plomb = 630°C.
Son coefficient de dilatation est très élevé : 90 x 10-7 (de 0
à 300°C)
Le verre de silice :
Il contient au moins
96% de silice.
Il est très employé grâce à sa grande pureté (transparence
optique) et pour sa résistance aux températures élevées, à la corrosion et
aux chocs thermiques.
On l'utilise pour la fabrication de tubes de lampe à
halogène, des éléments d'optique et des miroirs de télescope.
Température de
ramollissement pour plus de 96% de silice = 1700°C.
Son coefficient de
dilatation est très faible : 5,6 x 10-7 (de 0 à 300°C)
Les vitrocéramiques (ou vitro
cristallins) :
Exemple de composition : Silice (75%) + alumine (15%) + sel de
titane (5%) + oxyde de lithium (3%)
Ce sont des dérivés du verre dont la
fabrication est basée sur le principe de dévitrification.
La transformation
en céramique semi-cristalline s'obtient par un traitement thermique appelé
"céramisation" qui permet d'obtenir un début de cristallisation. La
température de cristallisation est à environ 800° et la cristallisation dure
environ 2 heures.
Les vitrocéramiques peuvent posséder une grande résistance
à la rupture et un coefficient de dilatation très faible, ce qui leur permet
d'être très résistant aux chocs thermiques.
Ils sont notamment utilisés en
verrerie culinaire résistante au feu (plaques de cuisson). On les utilise aussi
pour fabriquer des miroirs de téléscope géant d'environ deux mètres de
diamètre.
Note : dans la composition des verres,
plus le pourcentage de silice est élevé et plus le coefficient de dilatation
est faible ; donc, plus le verre est résistant.
La trempe du verre
Le sablage du verre
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Définition
Le sablage est un procédé de dépolissage
et de gravure obtenu par projection d'un jet de sable très puissant (jet
d'air comprimé) sur un objet verrier. Les grains de sable créent des petites
cavités. Cela permet d'obtenir un effet dépoli ou satiné, d'écrire et de
dessiner des motifs sur le verre et même de le percer et de le sculpter.
Le
procédé : (1870)
Un violent jet de sable de corindon
est projeté sur la surface du verre avec un pistolet à air comprimé. Cette
projection de grains attaque la matière en donnant un aspect dépoli.
L'intensité du dépoli varie avec la durée de l’application du jet. Le travail
s'effectue dans un endroit hermétique pour éviter l’inhalation des poussières
: soit dans une sableuse où seules les mains pénètrent avec des gants ; soit
dans une chambre de sablage pour des travaux plus volumineux où l’utilisateur
est protégé par une combinaison
La
technique :
Un pochoir est découpé manuellement
suivant le motif désiré. Les parties du verre qui ne seront pas sablées se
nomment « réserves ». Pour un travail à l'unité, on utilise un papier
autocollant suffisamment résistant (film adhésif). Pour un travail en série,
on utilise soit un pochoir métallique (laiton, zinc, cuivre) soit un pochoir
en caoutchouc.
Facteurs pouvant faire varier les effets
du sablage :
Grosseur du grain
Diamètre de la buse
Pression de l'air comprimé
Distance d'impact
Orientation du jet
Application
:
La décoration par sablage permet de traiter une
large palette de matériaux
tels que le verre, le cristal, le marbre,
le cuivre, le bois, les bijoux, la céramique.
Les effets esthétiques produits par le
sablage sont multiples :
estompe ou satinage de la transparence
modulation dans la diffusion de la
lumière
création d'un effet "moelleux"
sur la peau du verre
possibilité d'introduire des éléments
graphiques (légendes, logos, lignes) extrêmement
précis sur la surface du verre.
dans la pratique du vitrail, on réalise
des rendus artistiques avec du verre plaqué
en éliminant la couche plaquée colorée
afin de laisser apparaître le verre de base
à tendance colorée claire
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