verre (industrie)

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Présentation

verre (industrie), solide fragile et généralement transparent, préparé par fusion d’un mélange complexe contenant de la silice. Il se trouve également à l’état naturel, sous forme d’obsidienne, de tectites, ou encore de fulgurites.

Le verre est une substance amorphe (non cristalline) composée principalement de silice fondue à haute température, à laquelle on ajoute des silicates, des borates, etc. Le verre est refroidi jusqu’à devenir rigide sans qu’il y ait cristallisation ; les molécules sont disposées de manière désordonnée, mais néanmoins avec suffisamment de cohésion pour offrir les propriétés d’un solide. Si on le réchauffe suffisamment, il peut reprendre une forme liquide. En général transparent, le verre peut également être translucide ou opaque. Sa couleur varie selon sa composition.

Le premier verre daterait de 2000 av. J.-C. On s’en servait pour réaliser des récipients fonctionnels, mais aussi des objets d’art (voir Verre).

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Composition

La composition des verres dépend des propriétés recherchées et du mode de fabrication. L’ingrédient de base est la silice, issue du sable ou du quartz. Les verres sont constitués de tétraèdres SiO₄ qui s’enchaînent les uns aux autres par leurs sommets pour donner la silice SiO₂. La silice, portée à son point de fusion, retrouve difficilement sa structure cristalline en refroidissant et tend vers une structure amorphe : le verre.

Dans la plupart des verres, la silice est combinée à d’autres matières premières en proportions variables. par exemple, les alcalis, en particulier les carbonates de sodium ou de potassium, abaissent sa température de fusion et sa viscosité. Ainsi, selon leur composition, certains verres fondent à 500 °C, alors que d’autres ne fondent qu’à 1 700 °C. La chaux et la dolomite (carbonate double de calcium et de magnésium) agissent comme stabilisateurs sur le mélange. Les oxydes de tantale ou de thorium augmentent considérablement l’indice de réfraction du verre pur. D’autres produits (généralement des oxydes) peuvent être ajoutés à un verre en fonction de l’application recherchée afin de modifier ses propriétés chimiques, physiques ou mécaniques. Les verres présentent également des propriétés optiques très différentes suivant leur nature. Actuellement, il existe plus de 100 000 types de verres.

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Verre à base de soude et de chaux

Le verre à haute teneur en soude peut se dissoudre dans l’eau pour former un fluide sirupeux. Appelé verre soluble, il est utilisé dans le commerce comme agglomérant dans des peintures ou des ciments. Le verre à base de soude et de chaux est utilisé pour fabriquer des bouteilles, du verre de table, des ampoules de lampe, du verre de vitrage et du verre laminé.

2.2

Verres colorés

Les impuretés des matières premières affectent la couleur du verre. Pour obtenir une substance claire et incolore, les verriers ajoutent du manganèse pour contrer les effets des traces de fer qui donnent au verre une couleur marron-vert. La couleur dépend du colorant, de la quantité qui est ajoutée et de la composition de l’atmosphère environnant le verre en fusion. On colore généralement le verre en lui ajoutant des oxydes métalliques. Ainsi, on peut obtenir une coloration verte avec des sels de fer et de chrome, grise avec des sels de nickel, bleue avec des sels de cobalt, « rubis » avec des sels d’or, rouge ou orangée avec des sels de cadmium ou de sélénium. Les colorants ne sont pas toujours utilisés pour des raisons esthétiques. En effet, ils permettent parfois de modifier les propriétés physiques du verre afin, par exemple, de protéger contre des rayonnements extérieurs.

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Fabrication