Fabrication moderne du verre
Un bref guide sur la façon dont le verre est fabriqué
De l’artisanat hautement qualifié à la production industrielle, les méthodes de fabrication du verre ont considérablement évolué au fil des siècles. L’une des innovations les plus importantes dans l’industrie du verre a été le développement du processus de production du verre float et nous aimerions vous donner un aperçu de la façon dont le verre float est fabriqué aujourd’hui.
De l’artisanat qualifié à l’industrialisation
Le verre a été découvert aux alentours de 5000 avant J.-C. Si l’artisanat individuel a dominé pendant des siècles, c’est au 20e siècle que la production du verre s’est industrialisée. Le verre est alors produit en masse sous forme de feuilles. Mais il restait un inconvénient majeur : le verre devait être broyé et poli des deux côtés pour obtenir la qualité souhaitée, un processus très long et coûteux.
Puis est arrivée la plus grande innovation dans l’histoire du verre : l’introduction du processus de production de verre flotté, popularisé dans les années 1960. Cette découverte a conduit à une augmentation spectaculaire de l’utilisation du verre dans le monde entier.
Le verre flotté est la base des offres actuelles de Guardian, du verre à couche de contrôle solaire à la sécurité feuilletée, en passant par le verre antireflet et le verre réfléchissant.
Procédé de fabrication du verre flotté
Le processus de fabrication du verre flotté est comparable à la préparation et la cuisson d’un repas soigneusement planifié. Vous commencez par recueillir tous les ingrédients requis, puis suivez un ensemble spécifique de processus qui incluent le chauffage à la bonne température, puis le refroidissement de la bonne manière. Suivez la recette à la lettre pour obtenir les meilleurs résultats.
De quoi est fait le verre ?
Principalement, le verre de silice sodocalcique est composé de trois composants principaux : le sable, les cendres sodocalciques et le calcaire. Le verre flotté contient également de la dolomite, utilisée pour améliorer la dureté et la résistance chimique du verre flotté.
Une courte histoire du verre
Les objets en verre les plus anciens, tels que les perles, datent d’environ 2 000 avant J.-C. Pendant des siècles, la fabrication du verre s’appuyait sur le savoir-faire qualifié des individus, et le verre restait un matériau luxueux, généralement utilisé pour les bijoux ou les articles décoratifs. Ce n’est qu’au XIXe siècle que le verre est devenu monnaie courante dans les maisons et les bâtiments publics. Bien que la technologie du verre flotté ait été brevetée pour la première fois au début du XXe siècle, elle a été considérablement avancée et mise sur le marché dans les années 1950 par Pilkington Brothers Limited. Au milieu des années 1960, leur version du processus de verre flotté a commencé à remplacer les méthodes de fabrication traditionnelles du verre, offrant une meilleure qualité de surface et une réduction des coûts de production.
La méthode innovante du verre flotté de Pilkington est désormais la technique la plus utilisée pour fabriquer du verre plat.
Comment le verre flotté est-il fabriqué ?
Le verre flotté est fabriqué en dissolvant les matières premières dans un four (un processus communément appelé fusion), puis en versant le mélange en continu dans un bain d’étain fondu. La gravité et la tension de surface lui permettent de flotter sur la surface et de se transformer en une feuille plane et lisse appelée ruban. Après les processus de fusion et de façonnage, le ruban est refroidi et coupé à la taille souhaitée.
La largeur typique du ruban est de 3,21 mètres (126 pouces) en Europe, et de 3,30 mètres (130 pouces) ou 3,66 mètres (144 pouces) en Amérique du Nord. Les dimensions standard de la production de verre float peuvent varier légèrement en fonction de la région. L’épaisseur du ruban peut varier d’environ 2 à 19 mm, ou de 3/32 po à 3/4 po.
Les lignes de verre flotté peuvent mesurer jusqu’à 500 mètres (1 600 pieds) de long et sont maintenues en fonctionnement continu. Généralement, une ligne de verre flotté aura une durée de vie d’environ 18 à 20 ans. Une ligne de verre flotté de taille moyenne peut produire 600 tonnes de verre par jour.
Découvrez dans cette vidéo comment le verre flotté est fabriqué :
Quelles sont les matières premières utilisées dans la fabrication du verre flotté ?
Les matières premières utilisées dans le processus du verre flotté sont un mélange de sable de silice, de soude, de calcaire et de dolomite. En poids, le verre flotté contient environ 70 à 75 % de sable de silice, 15 % de soude et 15 % d’une combinaison de calcaire et de dolomite. Le verre flotté contient également de petites quantités de gâteau salin, de carbone et d’oxyde de fer.
Chaque composant joue un rôle essentiel. Le sable de silice crée une structure rigide et vitreuse. La soude réduit la température de fusion de la silice et rend le verre malléable et plus facile à dissoudre. Le calcaire agit comme un stabilisateur et améliore la durabilité et la dureté du verre. La dolomite améliore le contrôle de la viscosité du verre et sa résistance aux produits chimiques.
Fonctionnement du processus de fusion
Une fois que chaque matière première a été pesée avec précision selon la recette requise, elle est soigneusement mélangée dans la maison de lots avant d’être transférée dans la trémie du four. 15 % à 25 % du mélange de lots pour le verre flotté standard est composé de verre concassé appelé calcin. Le calcin provient généralement de lots de production précédents, mais peut être fourni par des entreprises spécialisées de recyclage ou des transformateurs de verre. Le calcin doit être rigoureusement inspecté pour s’assurer qu’il répond aux normes de qualité.
Des outils appelés chargeurs sont utilisés pour insérer le mélange dans le four. Un four de ligne de verre flotté a une zone de fusion d’environ 1 500 à 1 600 °C (2 700 à 2 900 °F).
Dans un four régénératif, une série de brûleurs côté gaz naturel maintient la température. Chaque ensemble de brûleurs fonctionne à son tour pendant environ 20 minutes avant de passer de l’autre côté. Le gaz d’échappement du four est acheminé via le régénérateur inactif opposé, ce qui permet de maintenir la température du régénérateur et d’économiser d’importantes quantités d’énergie.
Comment le verre est façonné
Après le processus de fusion, le ruban de verre fondu est introduit dans un bassin de conditionnement via un mécanisme de taille limitant le flux. Le verre fondu est agité par des pales refroidies à l’eau avant d’entrer dans le bain d’étain. Avant d’être flotté au-dessus de l’étain fondu, le verre passe à travers une barrière mobile appelée brindille. L’étain fondu a une faible réactivité avec le verre et une haute densité, supérieure au verre fondu. Ces propriétés permettent au verre de flotter en douceur sur sa surface, ce qui donne des feuilles parfaitement plates.
L’épaisseur du verre se normalise à environ 6 mm. Différentes épaisseurs peuvent être obtenues en utilisant des rouleaux supérieurs, appelés molettes, qui étirent le verre à mesure que la vitesse de la ligne augmente pour produire un verre plus fin. Pour produire un verre plus épais, les rouleaux supérieurs compriment le verre et la vitesse de la ligne est réduite.
À la fin du processus de façonnage, la température du verre chutera d’environ 1 100 °C (2 000 °F) à environ 600 °C (1 100 °F). Le verre quitte le bain d’étain à l’état presque solide.
L’importance du verre refroidi
Le verre passe ensuite dans une feuille de recuit pour refroidir. Il s’agit d’une zone à température contrôlée utilisée pour refroidir progressivement le verre fraîchement formé. Le recuisson est composé d’un canal fermé suivi d’un étirement ouvert exposé à l’air forcé. Les feuilles de recuit sont assez longues et s’étendent généralement sur environ 200 mètres (700 pieds).
Pendant le processus de recuit, l’air forcé abaisse la température du verre à un niveau ambiant. Lorsque le verre refroidit, les contraintes internes sont éliminées et le verre adopte un profil de contrainte uniforme. L’uniformité du profil de contrainte permet de découper le verre en feuilles de stock industrielles et de le stocker.
Quelles sont les propriétés du verre ?
Le verre architectural moderne va bien au-delà de la transparence. Le verre flotté est un matériau conçu avec précision, avec une résistance, une durabilité et une clarté optique bien définies.
Ces propriétés permettent d’utiliser le verre pour une grande variété d’applications. Le traitement thermique, la couche et le feuilletage du verre améliorent les propriétés du verre et ajoutent des fonctionnalités telles que l’augmentation de la résistance, le contrôle solaire, l’isolation thermique, la sécurité, les performances acoustiques, etc.
Contrôle qualité dans la fabrication du verre
Le maintien de la qualité est crucial dans la fabrication du verre. Des capteurs laser ou des caméras haute résolution sont utilisés pour détecter les défauts. Ces zones sont découpées dans les feuilles de verre et utilisées comme calcin.
Performances environnementales dans la production de verre
Nous nous engageons à améliorer les performances environnementales de nos processus et produits de fabrication tout au long de leur cycle de vie. Cela inclut l’utilisation de moins de ressources naturelles, la réduction des déchets et l’innovation continue pour fonctionner efficacement et de manière responsable.
Un exemple remarquable est notre four à Bascharage, au Luxembourg, qui intègre une technologie de nouvelle génération et est notre four le plus économe en énergie à ce jour.
Un autre exemple est Guardian NEXA™, une gamme de solutions de verre à faible teneur en carbone (réduction allant jusqu’à 38 % du carbone incorporé*), obtenue en optimisant les processus de fabrication et la sélection des matières premières.
FAQ sur la fabrication du verre
Quelles sont les étapes de la fabrication du verre
Collecte des matières premières, fusion, façonnage, refroidissement et découpe.
De quoi est fait le verre ?
Sable, soude, calcaire et dolomite. D’autres substances peuvent également être ajoutées pour améliorer le verre.
Qu’est-ce que le verre flotté ?
Le verre flotté est fabriqué en versant des matières premières fondues sur un lit d’étain fondu. Il en résulte des feuilles de verre plat parfaitement uniformes qui ne nécessitent pas de meulage ou de polissage.
