La fabrication du verre à vitre pour les bâtiments

La fabrication du verre à vitre pour les bâtiments

Pour fabriquer un verre à vitre destiné à l’habitat et au bâtiment (et aux véhicules, avions, bateaux, engins spatiaux…), on part d’un ensemble de matières premières constitué de roches naturelles (sable, calcaire) et de produits chimiques industriels (carbonate de sodium), pris en proportions définies. Ce mélange hétérogène vitrifiable est porté à la fusion dans un four approprié. Mise à part les corps volatils qui s’échappent au cours de cette opération, tous les constituants du mélange initial (y compris les impuretés indésirables) fondent et forment un liquide homogène appelé verre fondu ou fonte qui vitrifie par refroidissement.

Vous pouvez visiter le site du Centre d'archives de SAINT-GOBAIN, fabricant français de verre à vitre (N°2 mondial 180.000 salariés). Découvrez l’évolution de la fabrication du verre depuis 350 ans à Saint-Gobain en France. Cliquez ici

Fondée sous le règne de Louis XIV, la Manufacture Royale des Glaces met au point un procédé de fabrication révolutionnaire : le coulage en table. Elle installe son principal site de production dans un petit village du Nord-Est du royaume de France, Saint-Gobain, qui lui a donné son nom.

Il existe trois méthodes pour fabriquer du verre plat

1 – La glace : Le verre s’écoulant du four sur un déversoir passe entre des rouleaux métalliques refroidis qui le figent en un ruban continu (3 à 15mm d’épaisseur, jusqu’à 3,60 m de largeur), débité avec une vitesse de 0,5 à 5m/minute, et qui est dirigé vers un tunnel de recuisson pour relâcher les tensions internes. La feuille brute n’est ni parfaitement plane, ni transparente. Après refroidissement elle doit subir des opérations de doucissage et de polissage, ce qui permet d’obtenir une feuille de verre plat transparente dont les deux faces sont rigoureusement planes et parallèles, appelée glace.

Le doucissage consiste à aplanir la surface du verre brut en l’usant par frottement d’un plateau en fonte avec interposition de sable et d’eau. En fin d’opération, les grains d’abrasifs sont de plus en plus fins, ce qui produit une surface très finement satinée. Le polissage consiste à parachever le travail à l’aide d’un frottoir en feutre alimenté par une suspension d’oxyde de fer (potée ou rouge d’Angleterre). Le travail a été entièrement mécanisé sous forme de « douci-poli en continu » simultané sur les deux faces. Actuellement, la glace fabriquée de cette manière est concurrencée par le verre flotté. La qualité de ce verre approche celle de la glace pour un prix de revient moindre grâce à la suppression des opérations mécaniques de doucissage et polissage.

2 - L’étirage : Lorsqu’on plonge verticalement une plaque solide dans le verre fondu et qu’on la retire lentement, elle entraîne une certaine portion du liquide qui monte en s’épaississant par refroidissement jusqu’au moment où il se produit une rupture dans la partie émergente. L’augmentation progressive de la viscosité dans le « bulbe » permet l’étirage, mais la tension superficielle tend à rétrécir la largeur et amène la rupture de la feuille. Pour contrecarrer cette action et permettre un étirage continu sans rupture on fige les bords de la feuille naissante en les refroidissant. Ce qui forme une espèce de cadre plus rigide qui stabilise la largeur de la feuille. Débiteuse et refroidisseur permettent de figer la feuille à largeur constante. Ce principe est utilisé pour produire en continu des feuilles de verre de planéité acceptable pour les applications courantes : c’est le verre à vitres.

3 - Le flottage : Ce procédé « float » mis au point par la firme anglaise Pilkington en 1959 a provoqué une véritable révolution dans l’industrie du verre plat. Le procédé imaginé au départ consistait à former d’abord un ruban de verre par laminage, puis à déposer celui-ci encore à l’état ramolli sur la surface libre d’un bain d’étain fondu. La face en contact avec le métal acquiert la planéité de la surface libre du bain, la face opposée est rendue parfaitement plane grâce à l’action de la tension superficielle qui tend à étaler le ruban de verre sur le bain.

Dans le procédé définitif on coule maintenant le verre en fusion directement sur le bain au moyen d’un déversoir. L’équilibre des forces de gravitation et de tension superficielle produit une feuille d’épaisseur uniforme, voisine de 6,5 mm quelle que soit la largeur de la bande. L’épaisseur peut être réduite en exerçant une traction par des dispositifs spéciaux ce qui empêche les bords de se rapprocher. Le ruban de verre quitte le bain pour pénétrer dans un tunnel de recuisson. L’avantage principal de ce procédé est de permettre d’atteindre d’emblée une qualité optique élevée : la planéité approche celle de la glace sans nécessiter un polissage. De plus, la vitesse de sortie est 5 à 10 fois plus élevée que la vitesse d’étirage du verre à vitre.

Pour éviter l’oxydation du bain et maintenir constante la tension superficielle dont dépend l’épaisseur de la feuille. L’installation nécessite un contrôle de l’atmosphère au-dessus du bain, qui doit être neutre ou faiblement réductrice. L’introduction de ce procédé a fait abandonner progressivement la production de la glace polie mécaniquement. Le verre flotté est d’une qualité peut être un peu inférieure à celle de la glace mais nettement supérieure à celle du verre à vitre.

Vous pouvez visiter les sites de la Fédération des Industries du Verre, cliquer ici

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