Auteur : Cédric Jacquemin IG2 Ac

1.  Introduction

Pour commencer, il faut savoir que 70% du verre produit est utilisé dans le domaine de la construction . Il existe de nombreux types de verre; Interressons-nous plutot au verre qui touche le domaine de la construction.

Les différents types de verre :

  • Le verre plat qui comprend :
    • Le trempé
    • Le feuilleté
  • Le verre creux
  • Le verre plein

Dans ce travail je parlerai de la fabrication du verre par la méthode "float": Dernière méthode mise au point et qui remplace de plus en plus les méthodes du laminage et de l'étirage.

2.  Avantages et Inconvénients

Types de verreAvantagesInconvénients
Le verre platElastique; résistant aux chocs,à la flexion,à la compression; 
Le verre feuilleté  
Le verre trempé  
Le verre creux  
Le verre plein  

3.  La fabrication

3.1  Les matières premières

Les matières premières nécessaires à l’élaboration du verre sont le sable, le calcaire et la soude et, en plus faibles quantités, des matières à bases d’alumines. Un mélange vitrifiable est obtenu grâce à un mélange intime de ces matériaux auxquelles on ajoute au minimum 10% de verre broyé appelé calcin ou groisil. L'ajout de calcin permet d'abaisser la température de fusion du mélange.

Les matériaux sont pesés au millième près. Ce mélange vitrifiable est ensuite placé dans l’enfourneuse mécanique des fours à fusion.

3.2  Les fours a bassin.

La transformation des matières premières en verre s'effectue dans un four à bassin en matériaux réfractaires, par chauffage à la température de 1550°C (une des températures les plus hautes de l'industrie). Dans le cas du procédé "float", le four contient en moyenne 2000 tonnes de verre en fusion, soit la production de 2 à 3 jours.


Four a bassin.

3.3  Le bain d'étain

A sa sortie du four, le verre fondu est dirigé dans un canal d'où il coule sur un bain d'étain en fusion.

Ce lac d’étain liquide est à une température d’environ 1050°C et fournit une surface parfaitement plane. Du fait de sa densité très inférieure à celle du métal, le verre "flotte " sur l'étain liquide, ce qui a donné son nom au procédé.

Il s’y étale alors en un long ruban continu. C'est l’équilibre des forces de gravité et de tension superficielle qui produit une feuille de verre aux faces bien parallèles et d’une épaisseur uniforme voisine de 6.5 mm, ce quelle que soit la largeur de la bande.

Pour faire varier l’épaisseur, des roues dentées (appelées toprolls ) sont placées en aval sur les bords du ruban, à un endroit où il est suffisamment refroidi. Elles étirent ou repoussent le verre latéralement, pour obtenir l'épaisseur désirée. Les épaisseurs ainsi obtenues vont alors de 1,1 mm à 19 mm.


Bain d'étain.

Un bain d'étain standard possède trois zones distinctes. A chaque zone correspond une température qui joue un rôle important pour la qualité du verre:

  • La zone de chauffage
  • La zone de pollisage au feu
  • La zone de refroidissement est tout particulièrement cruciale. En effet, à la sortie du bain d'étain, le verre doit être suffisamment dur pour être manipulé par les roulements (qui l'entraînent vers la suite du processus) sans que ceux-ci ne laissent des marques sur la face inférieure. C'est pourquoi le bain d'étain doit être d'une longueur suffisante pour que, d'une extrémité à l'autre, la température du ruban de verre puisse décroître de 1050 à 600°C environ.

De plus Il est très important que le bain d'étain soit parfaitement lisse et bien plan, car sinon le ruban de verre formé n'a pas ses faces bien parallèles. Il se forme alors des imperfections dans le verre qui nuisent à sa qualité et peuvent le fragiliser. Pour remédier à ce problème, l'atmosphère à l’intérieur de la chambre est strictement contrôlée. Elle est maintenue neutre ou faiblement réductrice (à l’aide de dihydrogène) pour préserver l'étain de l'oxydation. Il s'agit également de maintenir constante la tension superficielle car l'épaisseur de la feuille en dépend.

3.4  L'étenderie

A ce niveau, Le verre va être recuit pour qu'il puisse stabiliser toutes ses propriétés.

A sa sortie du bain d'étain, la feuille de verre est à une température d'environ 600°C. Sa plasticité est donc encore assez faible, mais suffisante néanmoins pour être soulevée légèrement afin d'être placée sur un convoyeur à rouleaux. Celui-ci va entraîner la plaque de verre (qui est toujours d'un seul tenant) vers un tunnel de refroidissement appelé "étenderie". Dans ce tunnel long de 100 mètres, le ruban de verre se refroidit de façon régulière et sous contrôle constant. Il acquiert vers 500°C les propriétés d'un solide parfaitement élastique. Et c'est à cette température qu'est effectuée la recuisson qui permet de stabiliser ces propriétés.

3.5  L'équarri

La plaque de verre quitte l'étenderie à 200°C environ et continue de se refroidir à l'air libre. Mais elle est déjà suffisamment froide pour être manipulée ; on entre alors dans l'ultime phase de la production. Le verre est contrôlé, puis on le découpe en plateaux de 6 m x 3 m qui sont débordés automatiquement (enlèvement des bords). Les volumes ainsi obtenus sont ensuite placés verticalement sur des chevalets grâce à des releveuses à ventouses. A partir de là, ils sont enlevés et stockés.

3.6  Avantages de cette méthode

Comme nous l’avons déjà mentionné, la technique du flottage permet d'obtenir des feuilles parfaitement planes et transparentes tout en évitant les opérations de doucissage et de polissages nécessaires avec les autres procédés (Etirage ou laminage).

Il s'agit là d'un gain financier important car ces opérations sont coûteuses en matériel, en matières premières et en énergie. Cela constitue également une accélération du processus de fabrication, puisque la vitesse de sortie est entre 5 et 10 fois plus élevée que dans le cas de l'étirage. C'est donc un procédé très efficace et c'est pourquoi il s'est si vite installé au rang de standard pour la fabrication du verre plat.

4.  Conclusion

5.  Bibliographie