Du sable au verre

Avec la liberté de celui que la culture n’a pas entièrement englouti, le vagabond de la musique ramasse le morceau de verre qu’il trouve sur la route et le tend vers le soleil pour en faire jaillir mille couleurs.
Theodor Wiesengrund Adorno

Il y a quelque chose de mystérieux, de magique, d’alchimique lorsque le verre naît dans le four. D’un mélange de minéraux, un liquide transparent apparaît, se refroidit et se solidifie en un matériau noble aux reflets brillants et changeants.

Apprécié des anciens Égyptiens, mentionné dans l’Ecriture Sainte au Ve siècle avant Jésus-Christ, décrit par Pline l’Ancien deux siècles avant notre ère, le verre est l’un des matériaux les plus vieux fabriqués par l’homme. Pourtant, sa formation à partir de poudres granulaires chauffées à haute température comporte encore des zones d’ombre. Ce n’est qu’en 2012 qu’une équipe de chercheurs menée par la Française Emmanuelle Gouillart (CNRS/Saint-Gobain) est parvenue à visualiser la formation du verre en temps réel et de l’intérieur même de la matière grâce à la tomographie X, technique puissante d’imagerie 3-D.

Le processus de fabrication du verre comprend essentiellement trois phases :

  1. L’élaboration du verre proprement dite, au départ de trois matières premières de base naturelles et abondantes sur Terre : l’oxyde de silicium, l’oxyde de sodium et l’oxyde de calcium. La fusion a lieu aux alentours de 1500°C et l’affinage aux environs de 1400°C. L’affinage consiste essentiellement à débarrasser le verre fondu des gaz pouvant apparaître sous forme de bulles.
  2. Le façonnage, i.e. la mise en forme des produits verriers, souvent précédée d’un conditionnement qui amène le verre dans un état où il peut être travaillé.
  3. La recuisson qui en réduisant les contraintes internes rend le verre utilisable.

Les principales matières premières, auxquelles on ajoute jusque 80% selon les applications de verre broyé issu du recyclage (appelé calcin ou groisil), se classent en trois catégories :

  1. Les vitrifiants sont les éléments de base qui créent la structure vitreuse. La silice, introduite sous forme de sable, est le principal vitrifiant utilisé.
  2. Les fondants permettent de fondre les vitrifiants à des températures acceptables. Parmi les fondants qui favorisent le passage de la silice à l’état vitreux, on compte les alcalis qui sont principalement utilisés sous forme de carbonate de sodium ou de potassium.
  3. Les stabilisants permettent d’empêcher la détérioration dans le temps des verres fondus par les agents atmosphériques. Ils consistent essentiellement en chaux, magnésie et alumine.

A ces matières premières s’ajoutent notamment :

  1. Les affinants facilitent l’élimination des gaz provenant des réactions chimiques en dégageant, par échauffement, une quantité relativement importante de gaz qui entraîne les bulles et favorise l’homogénéisation du verre. On emploie principalement le sulfate de sodium et le nitrate de sodium et de potassium.
  2. Les colorants apportent les éléments nécessaires à la coloration du verre : le souffre, les oxydes de manganèse, le fer, le nickel, le cobalt, le chrome, le cuivre… Pour la fabrication des verres clairs, ils doivent être éliminés ou la teinte qu’ils apportent doit être compensée. C’est la teneur en fer, par exemple, qui limite l’utilisation de certains sables pour la fabrication de verres clairs car elle donne une coloration verdâtre aux produits finis.
  3. Les opalisants sont utilisés lorsque les verres ne doivent pas être transparents : le fluor et les phosphates principalement. 

 

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