Glass

Cette suprématie du verre s’explique notamment lorsque l’on remonte aux origines de la découverte du verre et qu’on en comprend ses nombreux avantages. En effet, le verre ayant été découvert plus ou moins 4000 ans avant J-C, sa fabrication a pu être étudiée, travaillée et améliorée au cours des siècles, conférant ainsi au verre une place de premier choix dans beaucoup de domaines. Cependant, entre légendes et faits établis, l’histoire du verre reste mystérieuse. Pline l’Ancien nous raconte, dans son œuvre intitulée Histoire naturelle, la découverte du verre :

Il y a plusieurs millénaires avant J.-C., le voyage était long d’Égypte en Phénicie. Des marchands phéniciens s’arrêtèrent pour la nuit sur le sable confortable des rives du fleuve Belus, près de Sidon. Le feu de camp fut allumé sur le sable entre les briques de natron utilisées à l’époque dans la teinture des lainages. Le repas pris, après les palabres d’usage, les récits de voyage, ils s’endormirent…

À l’aube, le premier réveillé s’en fut près des feux mourants pour chauffer un peu d’eau. Ses cris éveillèrent ses compagnons. Que se passe-t-il ? Tremblant, il montra les briques de natron au contact du sable transformées en joyaux transparents, scintillants et durs. L’intervention des dieux ne faisait pas de doute. Mais le chef de la caravane, les calmant, remarqua que la nouvelle matière englobait à la fois le natron et le sable. Faisant rallumer le feu à la fois sous le sable et le natron, il découvrit que la nouvelle matière résultait de la fusion du sable mélangé au natron. En se saisissant de la matière encore molle, il pouvait la modeler, lui donner même une forme de récipient en la faisant tourner autour d’un bâton. Une nouvelle matière, quasi magique, venait de naître. (SOURCE)

De cette origine romancée, il faut garder certains points importants. La découverte du verre s’est effectivement déroulée dans les régions du Moyen-Orient, appelées autrefois Phénicie, Mésopotamie et qui recouvrent aujourd’hui le Liban et l’Irak. À partir de cette découverte, le verre intrigua et fascina, si bien qu’on commença à explorer ses propriétés. Les premiers objets en verre furent alors des perles, colliers et statuettes qui semblent dater de 3000 ans avant J-C. Cependant, on recense les premiers actes de commercialisation aux alentours de 1400 avant J-C. Il semble que les Égyptiens soufflaient déjà le verre à cette époque, et que les Phéniciens le commercialisaient ensuite. Le verre fit alors son apparition et eut un certain succès dans des villes comme Babylone ou encore Assour. On y retrouva en effet des briques recouvertes entièrement de verre, afin de les rendre plus solides. La renommée des Égyptiens et des Phéniciens en matière de verre ne se fit pas attendre et des verreries considérables apparurent dans les villes d’Alexandrie et de Sidon. La commercialisation ne cesse de s’étendre et c’est ainsi qu’aux alentours de 1200 avant J-C, le verre gagne la Grèce et l’Italie. Évidemment, lorsque ces territoires tombèrent sous l’emprise de l’Empire Romain, la plupart des verreries qui s’y étaient développées furent alors obligées de travailler pour Rome. C’est donc sous la tutelle romaine, au premier siècle après J-C, qu’apparurent les vases « millefiori » et les premiers verres plats.  Grâce à l’organisation et à l’administration légendaire de Rome, les marchands de l’époque purent sillonner les voies romaines et propager l’art du verre à l’entièreté de l’Empire. Ainsi, la Belgique (à cette époque, portant le nom de Gaule) en eut vent aux alentours du 3ème et du 4ème siècle. Mais, à la chute de l’Empire, en 476, l’Europe entre dans une période sombre. Toutes les verreries se voient alors démantelées et les seules qui subsistent durant le Moyen-Age se situent alors dans des lieux prospères et des villes importantes, comme Byzance.

Au 13ème siècle, Byzance (devenue Constantinople) est saccagée durant une croisade et de nombreux artisans verriers fuient alors vers Venise, conférant ainsi à la ville un véritable monopole du verre. Afin de protéger les secrets de fabrication, mais aussi à cause des fumées et des odeurs qu’elles dégageaient, toutes les verreries de la ville furent transférées sur l’île de Murano, au large de Venise. Cependant, ces secrets ne tardèrent pas à être divulgués et au 16ème siècle, l’Europe entière détenait les clés de la fabrication du verre. Un peu plus tard, au 17ème siècle, en France, on note en effet la fondation de la Manufacture Royale des Glaces par le ministre des finances, Jean-Baptiste Colbert. Cette entreprise fut créée dans le but de concurrencer Murano et devint alors le fournisseur du château de Versailles. Elle existe encore aujourd’hui mais porte à présent le nom de Saint-Gobain, dont nous parlerons plus loin.

Au 18ème siècle, l’industrie du verre connait une véritable révolution. De plus en plus d’objets du quotidien sont fabriqués grâce à une amélioration des fours. Cependant, ces fours ont besoin de combustibles pour fonctionner et c’est pour cette raison que les verreries vont se relocaliser à proximité de sites charbonniers. Aux 19ème et 20ème siècles, de nouveaux procédés de fabrication et de mécanisation (qui seront expliqués par la suite) sont découverts et l’industrialisation s’intensifie. Mais au début du 20ème siècle, le secteur du verre belge connait de grandes fusions, telles que l’U.V.M.B. (Union des Verriers Mécaniques Belges) et GLAVER, qui plus tard fusionnèrent elles-mêmes pour créer Glaverbel. La Belgique, malgré les crises et la concurrence étrangère, parvient néanmoins à se hisser au rang de premier producteur de verre au monde en 1945. En 1960, la technique du verre float apparait et révolutionne à nouveau l’industrialisation du verre, puisqu’elle en vient à surpasser toutes les autres techniques. De nos jours, l’industrie du verre bat toujours son plein et ce matériau est à présent utilisé dans de nombreux domaines, comme expliqué plus haut.

 

Comme nous l’avons vu plus haut, le verre semble avoir été découvert tout à fait par hasard. Cependant, les nombreuses années qui séparent sa découverte et notre époque ont permis d’étudier et ainsi d’améliorer les techniques et les procédés de fabrication. Étonnamment, les composants principaux du verre n’ont pas beaucoup changé depuis sa découverte. Les évolutions concernant cette matière se rapportent plutôt aux nombreuses façons de la travailler.

Obsidienne (source : geology.com)Tout d’abord, il est intéressant de noter qu’on peut trouver du verre d’origine naturelle, c’est-à-dire, non produit par l’homme. En effet, les phénomènes naturels produisent, lorsque  les bonnes conditions sont réunies, du verre. Nous allons retenir ici deux exemples : l’obsidienne et la fulgurite. L’obsidienne est en fait une roche silicatée (qui contient du sel de silice, un des principaux composants du sable) qui, lorsque qu’elle est refroidie rapidement, se vitrifie. On trouve donc souvent des obsidiennes près des volcans et, à la préhistoire, celle-ci était fortement utilisée pour réaliser des pointes de flèches, des lames ou encore des bijoux. De plus, ce verre a inspiré beaucoup d’auteurs dans le monde littéraire et dans les jeux vidéo, où on lui confère régulièrement des propriétés légendaires. La fulgurite, quant à elle, se forme lors d’un impact entre la foudre et le sable. En effet, lorsqu’un éclair touche le sable, la température du sable (et donc de la silice) peut monter jusqu’à plusieurs milliers de degrés et ainsi se transformer en verre naturel de forme cylindrique. Cependant, ce verre est rempli d’impuretés présentes dans le sable et n’est donc pas transparent ou vitreux.

Comme nous l’avons répété, le composant principal du verre est la silice, aussi appelée dioxyde de silicium (SiO2) qui se trouve en grande quantité dans le sable. En effet, les sables les plus purs peuvent en contenir jusqu’à 99%. La silice compose généralement le verre à 70% mais, en augmentant sa quantité dans le processus de fabrication, on augmente également la dureté du verre, puisqu’il aura alors un coefficient de dilatation moindre. Néanmoins, il faut une température de 1730°C pour que la silice soit en fusion, ce qui représente une grande dépense d’énergie pour l’atteindre.

Un autre élément, qu’on appelle un fondant, peut alors être ajouté à la silice afin de réduire cette température de fusion à 1400°C. Ainsi, la dépense d’énergie est moindre et il est plus facile de travailler la matière. Le fondant le plus souvent utilisé est la soude, ou oxyde de sodium (Na2O). Dans l’histoire de la découverte du verre, la soude se trouve dans le natron qui formait les briques mises dans le feu par les voyageurs. Le natron est en fait une variété naturelle du carbonate de sodium et il contient donc de la soude.

Le troisième élément essentiel à la fabrication du verre est un stabilisant. En effet, l’ajout d’un fondant à la silice a aidé à abaisser la température de fusion mais a également augmenté sa solubilité à l’eau. Il est donc nécessaire d’ajouter un élément qui va renforcer et consolider la matière. Le stabilisant le plus courant dans la fabrication du verre est la chaux, ou oxyde de calcium (CaO) car elle augmente la résistance chimique du verre et diminue sa solubilité.

Fulgurites (source : Oxford Museum of Natural History)Bien sûr, de nombreux autres fondants et stabilisants peuvent être utilisés, comme l’oxyde de magnésium (MgO) comme fondant lorsqu’on veut faire du verre à vitres, ou encore comme l’oxyde de fer (Fe2O3) comme stabilisant, qui donnera en plus une teinte particulière au verre.  Dans le cas du cristal, on remplace la chaux par de l’oxyde de plomb (PbO), qui rend le verre plus éclatant et plus facile à travailler. Pour colorer le verre, on ajoute à la composition des oxydes métalliques en très faible quantité. Les différents métaux donneront au verre des couleurs, comme le cuivre par exemple qui teintera le verre en vert. Ainsi, il existe différentes familles de verre, qui se distinguent en fonction des composants de base. Le verre que nous avons décrit ci-dessus s’appelle un verre silico-sodo-calcique, puisqu’il est composé de silice, de soude et de calcium. Ce type de verre est le plus répandu et sert à créer des vitrages ou du mobilier. Quand on fait varier les oxydes qui le composent, on peut alors avoir des verres borosilicates, qui contiennent de l’anhydride borique (B2O3) et qui sont plus résistants à la chaleur. Ce type de verre est donc très utilisé pour créer des récipients de laboratoire ou de cuisine. Une troisième famille de verre est celle du verre céramique ou vitrocéramique, composé de silice, d’alumine, de sel de titane et d’oxyde de lithium. On utilise ce type de verre pour les plaques de cuisson ou encore pour des télescopes. Enfin, les verres au plomb, qui reprennent comme dit plus haut, le cristal ou encore du verre qui protège des rayons X (lorsque la teneur en plomb est de 60%). 

La question des techniques de transformation du verre se pose alors. Évidemment, la plus ancienne et la plus connue est celle du soufflage. Cette technique consiste à « cueiller » le verre en fusion dans le four avec un bâton creux, appelé canne de verrier, et à souffler dans la canne en deux temps, une fois par saccades, une fois en continu, afin d’augmenter le volume de la goutte de verre, appelée paraison. Cette technique de soufflage était utilisée aussi bien pour le verre plat (vitres par exemple) que pour le verre creux (bouteilles, récipients).

Quand il s’agit du verre creux, on utilise un pontil (une canne pleine) pour réceptionner le verre soufflé au volume désiré et ainsi le décoller de la canne creuse. Le verre est alors façonné de façon horizontale avec une mailloche (cuillère en bois mouillé) et de façon verticale pour l’allonger. On peut aussi lui ajouter d’autres parties, comme une anse par exemple, et modifier la forme du col, créé par le détachement de la canne creuse. On décolle alors la pièce de verre du pontil pour la placer dans un four de recuisson, qui servira à répartir la chaleur de façon uniforme dans la pièce de verre et ainsi, éviter tout choc thermique.

Pour le soufflage du verre plat, deux techniques existent. La première est celle du soufflage en manchon, aussi appelée technique lorraine et utilisée jusqu’en 1630. Celle-ci consiste à retirer du four en fusion une paraison, de la souffler et de la faire balancer afin qu’elle s’allonge sous l’effet de son propre poids. Une fois qu’une forme de cylindre est atteinte, on détache la canne et on coupe les extrémités du cylindre, afin de ne garder qu’un rouleau de verre. Celui-ci est alors fendu sur la longueur avant d’être aplati dans un four à étendre. Ainsi, après un passage dans le four de recuisson, on obtient une feuille de verre plat. 

Soufflage du verre en manchon (source : Van Ruysdael)
La deuxième technique, qui remplaça celle du manchon en 1630, est le soufflage en couronne, ou encore technique normande. Celle-ci consiste à souffler une boule de verre, à l’extrémité de laquelle on vient placer un pontil. On retire ensuite la canne, qui laisse un orifice dans la boule de verre et on écrase cette boule. Ensuite, la boule aplatie sera transformée en disque grâce à la force centrifuge. En effet, on fait tourner la boule très rapidement grâce au pontil, et grâce à ce geste, l’orifice de la boule va s’élargir de plus en plus jusqu’à former un disque de verre. On sépare alors le disque du pontil, qui va laisser une trace appelée boudine. Le disque est ensuite passé au four de recuisson pour le solidifier.

Soufflage du verre en couronne
Bien sûr, les techniques ont évolué au fil du temps et les procédés de fabrication du verre creux et du verre plat ont pris des chemins opposés. Tandis que le verre creux se fabrique toujours à l’aide du soufflage, le verre plat exclut à présent cette technique et en a connu beaucoup d’autres au cours du siècle dernier. Examinons tout d’abord l’évolution des techniques de fabrication du verre creux.

Verre creux

L’évolution des procédés de fabrication du verre a principalement consisté à mécaniser les pratiques du soufflage, afin d’en augmenter le rendement. En effet, le procédé en lui-même n’a pas beaucoup changé : on cueille une goutte de verre, on la souffle pour obtenir le volume désiré, avant de la mettre dans un moule et de la gonfler jusqu’à obtention de sa forme définitive. De nos jours, on a fait varier ce procédé en fonction de l’objet à produire. Ainsi, on utilise la technique du soufflé-soufflé pour les bouteilles et les flacons de parfum, et celle du pressé-soufflé pour les pots pour aliments secs et pâteux ou encore pour ceux de jus de fruits. Pour des objets du type verres, gobelets, assiettes ou encore saladiers, on utilise une technique de pressage ou encore de centrifugation (comme la technique de la couronne) pour les objets ronds. Lorsque le produit doit présenter une surface sans défaut, comme un verre à pied par exemple, c’est la technique du pressé-soufflé-tourné qui prime. Dans cette technique, on presse l’objet pour commencer et on le fait ensuite tourner dans le moule pendant qu’il est soufflé. Enfin, lorsqu’il s’agit d’objets de décoration ou d’art en verre, ce sont les procédés manuels qui gardent le monopole. Dans toutes ces opérations, le verre est formé en deux temps : d’abord dans le moule ébaucheur et ensuite dans le moule finisseur, où il est refroidi par le moule, avant d’être réchauffé pour homogénéiser les températures et le solidifier. Les transferts d’un moule à un autre sont donc très importants pour la qualité de l’objet final, car ils modifient les températures de l’objet. Beaucoup de paramètres de températures et  de temps influencent donc la production du verre creux, comme la température de départ de la paraison, les durées de chaque phase du cycle de production, la température des moules, etc.

Verre plat

Dans le cas du verre plat, de nombreux procédés se sont succédé tout au long du 20ème siècle, avant l’année charnière de 1960 où le procédé float fut inventé. En effet, ce procédé a révolutionné l’industrie du verre plat et est utilisé aujourd’hui pour produire une très grosse majorité de verre plat. Voyons tout d’abord les différents procédés qui ont existé, avant ce tournant de 1960.

Procédé Fourcault

Procédé Fourcault/Pittsburgh (source: New Glass Technology)Au début du 20ème siècle, Émile Fourcault, ingénieur belge, dépose un brevet pour un procédé de fabrication du verre plat. Il faudra cependant attendre 1914, faute de financement, pour que sa machine voit le jour et remplace les procédés de soufflage du verre plat que nous avons vu ci-dessus (techniques du manchon et de la couronne). Le procédé Fourcault fonctionne de façon tout à fait différente. En effet, le verre n’est soufflé à aucun moment, mais il est étiré verticalement. L’étireuse est positionnée verticalement au-dessus du verre en fusion que se trouve dans un bassin.

Une petite pièce essentielle, appelée débiteuse ou amorce, se trouve à la surface du verre en fusion et aspire le verre pour le conduire dans l’étireuse. Le verre passe alors entre plusieurs rouleaux qui permettent de l’aplanir et de le refroidir. Les feuilles de verre peuvent alors atteindre 15 mètres de haut. Ce procédé fut amélioré en 1925 par la Pittsburgh Plate Glass Company, qui eut l’idée d’immerger complètement la débiteuse dans le bassin de verre en fusion, au lieu de simplement la faire flotter à la surface. Cela permettait alors au verre de refroidir de façon plus adéquate lors de l’étirage et de limiter les défauts à la surface du verre. En effet, les bords du verre étaient refroidis en premier lieu, ce qui conférait à la feuille de verre une structure stable plus rapidement.

Procédé Libbey-Owens

Procédé Libbey-Owens (source: New Glass Technology)En 1918, un autre procédé, créé par l’Américain Irving Colburn pour l’entreprise Libbey-Owens, vu le jour. Il s’agit également d’un système d’étirage du verre mais d’une façon un peu différente de celle de Fourcault ou Pittsburgh. Le verre en fusion est puisé dans le bassin et étiré de manière verticale sur 1,50 mètre, avant d’être courbé à l’horizontale par un rouleau plieur. Le refroidissement du verre à l’horizontale se fait alors de manière plus uniforme et ce procédé permet de créer des feuilles de verre de n’importe quelle taille.

Aux alentours de 1940, un procédé différent, appelé le Twin, apparait. Dans celui-ci, le verre en fusion s’écoule du bassin de façon naturelle et passe entre deux rouleaux lamineurs, avant d’être passé dans le four de recuisson. Il est ensuite conduit vers le Twin, c’est-à-dire dans une machine qui va adoucir et polir la feuille de verre. On appelle cette étape « twin » (jumeaux) car le verre est traité des deux côtés de façon simultanée. Grâce à ce procédé, on obtenait une glace de très bonne qualité mais malheureusement, les coûts de fabrication étaient très élevés.

Procédé Float

Ainsi, en 1960, apparait le procédé float, inventé par Sir Alastair Pilkington et qui domine aujourd’hui la production de verre plat. Dans ce procédé, le verre en fusion est écoulé à la surface d’un bain d’étain en fusion, qui se trouve dans un four fermé. En effet, afin que l’étain ne s’oxyde pas, on créée une atmosphère réductrice dans le four, c’est-à-dire, une atmosphère où l’air est moindre. Étant donné que la densité du verre en fusion (2,5) est inférieure à celle de l’étain (7), le verre va littéralement flotter à la surface de l’étain, à l’image de l’huile qu’on verse dans de l’eau. De cette façon, l’épaisseur de la feuille de verre est uniforme et parfaitement lisse. Ainsi, aucun polissage supplémentaire n’est nécessaire. Le verre est alors transporté dans le four de recuisson, pour abaisser sa température de façon progressive et homogène.

Procédé float

Grâce à tous ces procédés, on obtient alors un verre plat qu’on appelle verre recuit. Cela signifie que le verre a été refroidi progressivement dans un four de recuisson, comme nous l’avons vu dans tous les procédés décrits ci-dessus. Ainsi, toutes les tensions potentielles du verre sont éliminées et le verre est plus solide. Ce type de verre plat peut alors être retravaillé et subir d’autres transformations. Il existe ainsi plusieurs sortes de verre, dont nous allons discuter dans le prochain point.

 

Comme nous l’avons vu, le verre plat se produit de nombreuses façons différentes, bien que le procédé float domine aujourd’hui. Une fois produit, le verre plat a presque autant de procédés de transformation possibles qu’il n’a de procédés de fabrication. En effet, le verre plat est utilisé dans des domaines qui nous concernent quotidiennement. Ses trois domaines d’utilisation principaux sont le bâtiment (vitres, mobilier), l’automobile et l’énergie solaire (panneaux photovoltaïques). Dès lors, le verre plat se doit de répondre à certaines exigences et caractéristiques essentielles qui sont liées à l’usage qui en est fait, comme la sécurité, l’isolation etc.  À sa sortie du four de recuisson, le verre plat s’appelle un verre recuit et constitue donc la base de tous les autres types de verre plat et vitrages : simple, double, triple, verre trempé, verre feuilleté, etc. C’est donc à tous ces différents types de verre et à leurs propriétés que ce chapitre sera dédié.

Verre trempé

Un premier type de verre, qui est régulièrement évoqué mais qui reste parfois mystérieux, est le verre trempé. Le processus de trempe, connu depuis le 18ème siècle, a été industrialisé il y a environ 70 ans. On commença en effet à commercialiser le verre trempé à la fin des années 40. Depuis, il est utilisé dans de nombreux domaines puisque la trempe donne au verre un avantage particulier : lorsque le verre casse, celui-ci se brise en de nombreux petits morceaux qui ne coupent pas, ce qui minimise le risque de blessure. Cela est possible grâce au fait que le processus de trempe modifie et améliore la résistance mécanique du verre. En effet, il est alors 5 à 6 fois plus résistant qu’un verre normal.

Trempe thermique

Le verre est en fait chauffé à une température de 620°C, ce qui le rend pâteux, avant d’être refroidi brutalement. Ce refroidissement soudain s’appelle la trempe. Durant ce processus, les couches extérieures du verre sont refroidies, mais le cœur du verre met plus de temps à atteindre cet état. Ainsi, lors de la phase suivante, appelée refroidissement, le cœur va avoir tendance à se contracter. Cependant, les couches extérieures ont déjà retrouvé leur état rigide. Cette tension entre les différentes couches du verre confère au verre de nouvelles particularités, telles qu’expliquées ci-dessus. Ce processus de trempe peut s’effectuer sur des verres qui ont une épaisseur comprise entre 4 et 19mm. Elle est également réalisable sur des verres un peu plus ou un peu moins épais, mais des précautions doivent alors être prises, afin de ne pas abîmer les fours. Pour ce type de trempe, appelée thermique, plusieurs types de fours existent. En effet, on utilise un four de trempe vertical quand il s’agit de verres épais et de grande dimension, mais des fours horizontaux existent également, plus pratiques pour les verres moins épais.

Trempe chimique

Cependant, il existe également une trempe que l’on appelle chimique. Cette méthode consiste à tremper le verre dans un bain de sels fondus, le plus souvent du nitrate de potassium (KNO) quand il s’agit de verre silico-sodo-calciques. Le nitrate de potassium va alors prendre la place de la soude à la surface du verre et ainsi, compresser les couches extérieures du verre. Le verre en ressort alors plus résistant aux tensions mécaniques et aux différences de température. Il est même plus résistant qu’un verre trempé thermiquement. De plus, ce procédé peut être réalisé sur des verres de moins de 4mm d’épaisseur, contrairement à la trempe thermique qui demande de plus grandes précautions. Cependant, la trempe chimique est plus coûteuse et se fait en surface du verre, c’est-à-dire qu’en cas de griffe ou de rayure du verre, sa résistance mécanique est considérablement diminuée. Qu’il soit trempé thermiquement ou chimiquement, ce type de verre fait tout de même partie de ce qu’on appelle les verres de sécurité et son utilisation est indispensable dans de nombreux domaines : dans les voitures, pour l’électroménager (vitres de four), le mobilier d’intérieur, les équipements industriels (portes automatiques, ascenseurs) ou encore le mobilier urbain (abribus). 

Verre semi-trempé/durci

Il existe également un verre appelé semi-trempé, ou encore durci. Comme son nom l’indique, ce type de verre a également subi un traitement thermique comme expliqué dans le paragraphe précédent, mais n’est pas considéré comme un verre de sécurité. En effet, lorsqu’il se casse, les morceaux sont plus grands et sa résistance mécanique est plus faible que le verre trempé. Néanmoins, le verre durci est plus résistant que le verre recuit et il reste généralement en place une fois cassé. Ainsi, il sera utilisé dans des domaines où le verre a besoin d’être renforcé mais où les verres de sécurité ne sont pas essentiels, comme pour des aquariums par exemple. À l’instar du verre trempé, il ne peut plus être retravaillé après la trempe car il perdrait alors ses nouvelles qualités. Le sablage, la coupe ou encore les gravures doivent donc être réalisés avant la trempe, mais seuls les verres de 10mm d’épaisseur ou moins peuvent être traités. Le processus de trempe est le même que dans le paragraphe ci-dessus mais ce sont les paramètres de chauffe et surtout, de refroidissement, qui varient dans le cas d’un verre durci. 

Verre feuilleté

PVB

Un autre type de verre de sécurité qui est régulièrement utilisé est le verre feuilleté. Pour réaliser ce type de verre, on insère généralement une feuille de PVB (poly-vinyle-butyral) entre deux feuilles de verre, après les avoir lavées. L’assemblage du PVB et du verre se fait en atmosphère fermée afin d’éviter la poussière entre les pièces. On va ensuite éliminer l’air présent entre les couches de verre et de PVB et sceller l’ensemble, avant de passer à l’étape suivante, appelée autoclavage. C’est durant cette étape que le collage définitif du verre et du PVB s’opère. On va en effet passer l’assemblage sous une pression de 12 bars et à une température d’environs 140°C pour fixer le tout. La feuille de PVB, à la base opaque, devient alors parfaitement transparente. Cependant, il est possible de produire des feuilles de PVB qui restent opaques, ou encore colorées. Il faut également noter qu’une verre feuilleté avec du PVB n’a pas de résistance à l’humidité. L’utilisation du verre feuilleté remonte à un siècle. La légende raconte en effet que le chimiste français Édouard Benedictus en fit la découverte tout à fait par hasard, alors qu’il travaillait du plastique liquide dans un bécher en 1903. Il le fit malencontreusement tomber et remarqua alors que celui-ci se fendit au lieu de se briser en plusieurs morceaux. Il l’observa alors de plus près et remarqua que le plastique qu’il était en train d’étudier avait laissé un fin film sur la surface du verre, l’empêchant ainsi de se briser. Édouard Benedictus étudia alors ce phénomène de manière plus approfondie et, en 1910, il déposa un brevet pour le verre feuilleté, appelé à l’époque Triplex. Presqu’immédiatement, le verre feuilleté fut utilisé dans l’automobile, où il remplaça le verre recuit pour les vitres. En effet, même s’il est cassé, le verre feuilleté ne s’éparpille pas puisque les morceaux de verre restent collés à la feuille de PVB. Ainsi, les blessures provoquées par le verre lors d’accidents furent moins profondes. 

EVA

De nos jours, d’autres éléments peuvent remplacer le PVB. Son alternative la plus courante est l’EVA (éthyle-vinyle-acétate) et elle a pour avantage d’être résistante à l’humidité à 100%. Le processus de feuilletage est le même qu’avec le PVB, mais une pression de seulement 10 bars est suffisante pour l’EVA. De plus, l’humidité et la température ne doivent pas être contrôlées durant l’opération de feuilletage, lorsqu’il s’agit d’EVA. Ainsi, il semble que l’utilisation d’EVA est moins contraignante que celle de PVB pour produire du verre feuilleté. 

Verre armé

Le verre armé, quant à lui, fait également partie des verres de sécurité mais n’est pas aussi résistant que le verre feuilleté ou trempé. Pour fabriquer du verre armé, on insère un treillis métallique entre deux feuilles de verre recuit. Dès lors, le verre armé à la même résistance qu’un simple vitrage, mais lorsqu’il se brise, les morceaux de verre restent en place et grâce à la grille métallique, le passage est rendu impossible.  Le treillis ne participe donc pas à la résistance mécanique ou thermique du verre. Il faut noter que ce type de verre est de moins en moins utilisé et régulièrement remplacé par du verre feuilleté. 

Vitrages isolants

Avec tous ces types de verres, on peut alors fabriquer des vitrages avec divers avantages et qualités. Examinons les différentes possibilités.

Simple vitrage

Auparavant, le simple vitrage était utilisé dans toutes les situations et n’offrait pas toutes les possibilités disponibles aujourd’hui. En effet, chaque situation requiert un vitrage spécifique et de plus amples transformations du vitrage sont alors nécessaires. En ce qui concerne le simple vitrage, il s’agit en fait d’un simple verre recuit, comme expliqué plus haut. De nos jours, le simple vitrage est fortement délaissé car il n’offre pas une isolation thermique correcte. Ainsi, de son utilisation résulte une dépense d’énergie bien trop élevée. Cependant, en termes d’isolation phonique, le simple vitrage n’est pas si mauvais élève et il fait aussi un excellent coupe-feu une fois traité de façon adéquate. De plus, comme précisé dans la partie sur le verre recuit, on utilise encore ce type de verre comme vitrage de décoration : les vitrines de meubles ou encore les miroirs par exemple. 

Double vitrage

Ainsi, le type de vitrage isolant le plus utilisé est le double vitrage. Celui-ci se compose de deux verres simples séparés l’un de l’autre par de l’air déshydraté afin d’isoler thermiquement. Le plus souvent, les verres ont une épaisseur de 4mm et sont espacés par un intercalaire (en acier ou en aluminium) d’environs 15mm. Ainsi, on obtient des doubles vitrages appelés 4/15/4 par exemple, qui forment une grand partie des vitrages utilisés de nos jours. L’intercalaire, quant à lui, est creux et généralement rempli de petites billes déshydratantes (dessicant) qui ont pour but d’absorber toute humidité éventuelle. Le tout est ensuite recouvert de butyle ou de silicone pour sceller l’ensemble. Cependant, de nombreuses autres techniques existent pour les intercalaires. En effet, il existe aussi des intercalaires que l’on va souder avec du métal sur le verre ou encore des intercalaires organiques. Il est même possible de ne pas utiliser d’intercalaire et de souder directement les deux verres l’un à l’autre, mais cette technique présente beaucoup de contraintes au niveau de la production. Ainsi, les intercalaires contenant des petites billes déshydratantes semblent être le choix de prédilection, puisqu’ils offrent une isolation parfaitement efficace. De plus, des éléments autres que l’air peuvent aussi être utilisés entre les verres pour obtenir une meilleure isolation thermique. En effet, le gaz est également un bon isolant. L’air déshydraté est alors remplacé par de l’argon ou, un peu plus onéreux, par du krypton. Dans les années 70/80, une solution encore plus isolante était de faire le vide entre les deux verres. Cependant, cette technique a dû être abandonnée car le manque de pression à l’intérieur du vitrage faisait céder les joints qui l’entouraient, provoquant alors de la condensation à l’intérieur du vitrage. Dans tous les cas, que ce soit de l’air ou du gaz à l’intérieur, le double vitrage permet de ne pas avoir une sensation de froid quand on touche la vitre, de ne pas avoir de condensation intérieure sur celle-ci et de diminuer considérablement les pertes de chaleur, contrairement au simple vitrage. On comprend donc aisément que le double vitrage soit privilégié à ce dernier. En ce qui concerne l’isolation acoustique (ou phonique) des doubles vitrages, plusieurs options sont possibles. Tout d’abord, il faut noter qu’un verre feuilleté isole beaucoup mieux des nuisances sonores qu’un simple verre recuit. Un double vitrage feuilleté aura donc une meilleure isolation acoustique qu’un double vitrage simple. De plus, un feuilletage réalisé avec de la résine plutôt qu’avec du PVB traditionnel offre une meilleure isolation encore. L’épaisseur du verre joue aussi un rôle important dans ce domaine. En effet, pour que l’isolation soit plus performante, il est coutume d’utiliser des doubles vitrages appelés asymétriques. Ce terme signifie que les deux verres utilisés pour le vitrage ont des épaisseurs différentes. Généralement, on augmente l’épaisseur d’un des deux verres et ainsi, chacun peut masquer les faiblesses de l’autre lorsqu’ils atteignent leur fréquence critique. Un autre procédé consiste à remplacer l’argon ou le krypton présent entre les verres par un autre gaz appelé hexafluorure de carbone (SF6) qui est très efficace pour camoufler les bruits de trafic autoroutier par exemple. Cependant, le SF6 diminue l’isolation thermique du vitrage et a des conséquences négatives pour l’environnement. Au vu de ces deux désavantages majeurs, ce type d’isolation acoustique est amené à disparaitre. 

Triple vitrage

Il existe également du triple vitrage. Comme son nom l’indique, celui-ci est composé de trois verres (au lieu de deux) séparés par des intercalaires en acier ou en aluminium, tout comme le double vitrage. Le tout est également scellé avec du butyle ou du silicone. Bien qu’au niveau thermique le triple vitrage offre une isolation bien plus élevée que celle du double vitrage, il n’est cependant pas possible de l’utiliser dans toutes les situations. En effet, l’ajout d’une troisième feuille de verre au vitrage augmente considérablement son poids ainsi que son épaisseur. Il faut donc s’assurer que ces nouvelles caractéristiques correspondront aux valeurs souhaitées. Le triple vitrage n’est donc utilisé que dans certaines conditions. De plus, puisqu’il est plus épais, ce type de vitrage a une transmission solaire et lumineuse plus basse qu’un double vitrage. 

Mise en couche

Chacun de ces types de vitrages, qu’ils soient doubles ou triples, peuvent voir leurs capacités d’isolation augmentées grâce à un dépôt de couche sur une ou plusieurs des faces du verre. Le vitrage à basse émissivité (aussi appelé vitrage à haut rendement) et/ou antisolaire bénéficie d’une isolation thermique renforcée grâce au dépôt d’une couche de métaux nobles (généralement de l’argent). En effet, cette couche, appliquée par pulvérisation cathodique (sputtering), va empêcher le vitrage de réémettre trop de chaleur vers l’extérieur tout en laissant pénétrer la lumière et la chaleur. Celle-ci s’applique sur le côté « intercalaire » du verre. Plus particulier, le vitrage chromogène est également un vitrage sur lequel on applique une couche d’oxydes métalliques. Il s’agit en fait d’un double vitrage dans lequel on insère un film recouvert d’une couche métallique conductrice d’électricité. Dans le film, se trouvent des cristaux liquides. Lorsqu’il n’y a aucune tension électrique exercée sur le film, les cristaux sont mobiles et en désordre. Lorsque la lumière les touche, elle est alors diffusée dans tous les sens, créant ainsi un vitrage opaque. À l’inverse, lorsque l’on crée une tension, les cristaux s’alignent, la lumière peut traverser le verre aisément et celui-ci apparait alors transparent. On comprend ainsi que les transformations du verre plat sont nombreuses, voire innombrables. Après ce survol des différentes techniques et possibilités de transformations, voyons à présent celles que nous privilégions chez Sprimoglass. 

 
 

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