At what temperature does glass break?
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Let's explore the science behind glass. How can heat cause glass to fracture and what kinds of temperatures does it take?
Les produits en verre modernes sont conçus pour être solides et résister aux contraintes. Tout transformateur de verre digne de ce nom vous fournira un verre résistant aux chocs avant de se fissurer ou de se briser.
Mais aucun verre n'est incassable, et le verre se brise pour toutes sortes de raisons. Cela est parfois dû à des défauts de fabrication. Dans certains cas, le verre peut même se briser spontanément. La plupart du temps, cependant, il doit subir une contrainte pour se briser.
L'une de ces contraintes est la chaleur. La « fracture thermique », comme on l'appelle, se produit lorsque le verre se brise sous l'effet de la chaleur. Mais quelle quantité de chaleur est nécessaire pour briser une feuille de verre ?
Si vous cherchez une température précise, vous n'avez pas de chance. En effet, la chaleur seule ne brise pas le verre. En réalité, la fracture thermique se produit lorsque la température interagit avec un élément du verre lui-même.
You're probably familiar with the phenomenon of pouring boiling water into a cold glass. The sudden change in temperature causes the glass to shatter. It's these
changes in temperature, rather than the temperature itself, that do the damage.
Qu'est-ce que le choc thermique ?
L'expression « choc thermique » décrit ce qui arrive au verre lorsqu'il subit un changement rapide de température.
La couche extérieure du verre se dilate ou se contracte plus rapidement que la couche intérieure. Cela crée des contraintes, et si ces contraintes dépassent la résistance du verre, elles peuvent entraîner une fracture.
Like we say, there's no precise figure. However, one
source estimates the rapid change required to be in the region of 60°F (about 15°C).
Comment les différences de température peuvent-elles briser le verre ?
Le choc thermique est rapide. Cependant, les variations de température peuvent briser le verre sans être rapides. Cela peut se produire lorsque différentes zones du verre ont des températures différentes.
Prenons le cas d'une vitre. Si un côté est exposé directement au soleil et l'autre reste froid, des contraintes peuvent apparaître. À terme, ces contraintes peuvent entraîner des bris.
Quels sont les différents types de fractures thermiques ?
Il existe deux principaux types de fractures thermiques : les fractures à basse énergie et les fractures à haute énergie.
Les fractures à faible énergie sont de loin les fractures thermiques les plus courantes. Elles surviennent lorsque le bord du verre est endommagé. Ce dommage fragilise le verre et réduit la contrainte thermique nécessaire avant sa rupture.
Les fractures thermiques à haute énergie sont beaucoup plus rares, car elles nécessitent des contraintes thermiques élevées. Cela implique soit d'exposer le verre à des niveaux de chaleur élevés, soit de le déplacer rapidement d'une température ambiante à une autre.
Comment les différents types de verre se brisent-ils sous l’effet de la chaleur ?
Les différents types de verre sont fabriqués différemment et présentent des niveaux de résistance différents. Le verre fin, par exemple, a tendance à se fissurer et à se briser à 150 °C (302 °F) ou plus.
Le verre trempé, quant à lui, est fabriqué avec un traitement thermique spécial qui lui permet de résister à des températures plus élevées et à d'autres formes de contraintes. C'est l'une des raisons pour lesquelles il est classé comme verre de sécurité et est utilisé dans les endroits nécessitant une résistance accrue.
En règle générale, la température à laquelle le verre trempé se brise est d'environ 240 °C (464 °F). Cela dépend, comme on le dit, d'autres facteurs tels que les contraintes internes du verre, le traitement qu'il a subi et même certains aspects du processus de fabrication.
Bien que le verre trempé puisse se briser sous l’effet d’une contrainte thermique, il absorbe trois à quatre fois plus de chaleur que le verre ordinaire.
Quels autres facteurs peuvent conduire à une fracturation thermique ?
Les fractures thermiques sont généralement causées par des variations de température. Cependant, d'autres facteurs peuvent contribuer à leur apparition.
Le premier problème concerne les défauts du verre. Les fissures et les impuretés peuvent rendre le verre plus vulnérable à la fracture thermique lors de changements brusques de température.
Un autre facteur est l'absorption solaire. Comme tous les matériaux, le verre absorbe la lumière du soleil. Cela peut modifier la température globale du verre – ou d'une partie du verre – et contribuer à sa casse.
À l'inverse, l'exposition aux ombres peut rendre certaines parties du verre plus froides que d'autres. Cette irrégularité de température à travers le verre peut, dans certaines circonstances, entraîner sa rupture.
La résistance du bord peut également jouer un rôle. Si la résistance à la traction du bord dépasse un seuil critique, une rupture pourrait survenir sous certaines conditions thermiques.
L'emplacement du vitrage peut également avoir un impact. Si le vitrage est situé à proximité d'une bouche de chauffage ou de climatisation, les conditions thermiques peuvent s'en trouver modifiées au point de provoquer sa rupture.
Enfin, il y a le type de cadre utilisé, et même sa couleur. Un cadre peut être plus ou moins conducteur, ce qui modifie la température du verre. Par ailleurs, les cadres de couleur foncée absorbent davantage de chaleur que les cadres de couleur claire, ce qui entraîne une augmentation de la température.
Pourquoi l’eau chaude fait-elle briser le verre ?
Nous avons mentionné que la température seule ne peut pas briser une vitre. La cause d'une fracture est généralement un changement de température, qu'il s'agisse d'un changement soudain ou de différences de température entre les différentes parties du verre.
Il en va de même pour l'eau chaude. Le changement de température peut provoquer des tensions internes et, si elles surviennent trop rapidement, cette tension interne peut provoquer la rupture du verre.
Comment prévenir la fracture thermique ?
La fracture thermique ne peut être totalement exclue. Elle peut cependant être considérablement atténuée lors du processus de fabrication.
Le risque de fractures thermiques à faible énergie est généralement réduit par le polissage des bords. Les fabricants inspectent également le produit fini pour détecter d'éventuels défauts susceptibles, dans certaines circonstances, d'entraîner une fracture.
High-energy thermal fractures are also mitigated during the manufacturing process. Some types of glass – including our specialities,
toughened glass and
laminated glass – are heat-strengthened. This helps them maintain structural stability even when experiencing changes in temperature.
ToughGlaze is a UK-based
commercial glass supplier founded in 1993. For more industry insights and tips,
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