Comment le sable devient du verre
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La plupart d’entre nous savent que le verre est fabriqué à partir de sable. Mais comment, exactement ? Apprenez tout à ce sujet dans notre guide rapide.
Visitez le désert près d'Alamogordo, au Nouveau-Mexique, et vous pourriez rencontrer une substance vitreuse verte connue sous le nom de trinitite.
La trinitite est le résidu laissé par les États-Unis après l'essai de la bombe nucléaire Trinity en juillet 1945. La chaleur était si intense que le sable s'est transformé en verre.
Cet exemple historique illustre un point fondamental de la production de verre : du sable et de la chaleur donnent du verre. Mais pour fabriquer du verre commercial, il faut ajouter des ingrédients supplémentaires – et c’est possible sans explosion nucléaire (heureusement).
Quelle est la température ?
Si vous avez déjà marché sur une plage par une chaude journée d'été, vous savez que le sable peut être très chaud. Mais une chaleur estivale ne suffira jamais à faire fondre le sable, première étape pour le transformer en verre.
No, to melt sand you need extreme heat: around 1,700°C (3,092°F). That's the temperature of a
spacecraft returning to Earth.
Disons les choses ainsi : si vous souhaitez fabriquer du verre, vous aurez besoin d'un four plus grand que celui que votre cuisine peut fournir.
Pourquoi le sable devient-il du verre ?
La transformation du sable en verre se déroule en deux étapes : une chaleur extrême puis un refroidissement rapide.
Le sable a une structure cristalline. Il est composé de minuscules cristaux de quartz, eux-mêmes constitués de molécules de dioxyde de silicium (ou « silice »).
La chaleur extrême affecte ces molécules. Lorsque le sable fond, il perd sa structure cristalline et en acquiert une nouvelle, quelque part entre l’état liquide et l’état solide.
Vous avez peut-être entendu dire que le verre est un liquide. Cette affirmation est basée sur une vieille idée fausse concernant la fabrication des fenêtres.
Il est vrai, cependant, qu’avant de durcir, le verre existe dans une sorte de limbes moléculaires – un état intermédiaire que les scientifiques appellent un « solide amorphe ».
Avec quoi mélange-t-on du sable pour fabriquer du verre ?
Il est possible de fabriquer du verre simplement en chauffant puis en refroidissant rapidement du sable. Mais les fabricants commerciaux ajoutent des ingrédients spéciaux.
Take one vat of sand. Add waste glass from recycling. Stir in some soda ash (sodium carbonate) and a dash of limestone (calcium carbonate). Prepare on a high heat and
voila! You have glass that's ready for market.
Certains fabricants ajoutent des colorants et des agents de raffinage. Mais quel que soit le responsable du processus, les ingrédients essentiels sont le sable, le carbonate de sodium et le calcaire.
Le carbonate de sodium a pour fonction essentielle d'abaisser le point de fusion du sable. Pourquoi ? Parce que la chaleur extrême est extrêmement coûteuse et constitue un gaspillage. En réduisant le point de fusion, les fabricants peuvent fabriquer du verre de manière plus économe en énergie.
Cependant, cela pose un problème. Son point de fusion plus bas signifie que le sable pourrait se dissoudre au contact de l'eau. Le calcaire, un stabilisant, est ajouté pour contrer ce phénomène.
Comment le verre est-il façonné ?
Une fois le sable fondu, vous pouvez le figer de différentes manières. Pour fabriquer une bouteille ou un autre récipient, par exemple, vous pouvez verser le verre liquide dans un moule et le laisser refroidir rapidement.
Ou si vous souhaitez créer un panneau plat pour une fenêtre, vous le faites flotter. Cela consiste à introduire le verre en fusion dans un bain d'étain.
Si vous imaginez un bain en étain, détrompez-vous. Il s'agit d'un bain rempli d'étain fondu. L'étain fondu est plus dense que le verre, ce qui lui permet de flotter à la surface.
Flottant sur une mer d'étain en fusion, le verre forme un ruban parfaitement lisse. La température est progressivement abaissée jusqu'à ce que le verre puisse être retiré du bain.
Outre les moules et les bains d'étain, on retrouve le bon vieux soufflage du verre, un procédé qui n'a pratiquement pas changé depuis le Ier siècle avant J.-C. Il est incroyable de penser que les sculptures en verre vénitiennes, par exemple, étaient réalisées uniquement avec du verre et du souffle humain.
Peut-on fabriquer du verre sans sable ?
At the University of Cincinnati, Carlos Co and his colleagues made a fascinating
discovery. They managed to make a kind of glass out of just sugar, oil and a surfactant – no sand needed.
Le mélange a été secoué, chauffé à 250 degrés, puis refroidi. Le résultat est une sorte d'émulsion – mais comme elle contient du sucre et non de l'eau, elle est dure comme un bonbon plutôt que visqueuse comme de la mayonnaise.
Co and Co. pense qu'il pourrait être utilisé dans les industries agroalimentaire, pharmaceutique et optique. Mais pour l'instant, le verre que vous rencontrez au quotidien est certainement fabriqué à partir de sable.
À quoi sert également le sable ?
En plus de faire partie intégrante de la fabrication du verre, le sable est utilisé d’un nombre surprenant de façons.
Elle n'a pas toujours été utilisée à bon escient. À l'époque classique et médiévale, on la chauffait et on la déversait sur les ennemis envahisseurs.
Plus positivement, c'est un composant principal de trois autres matériaux de construction : la brique, le torchis et le béton. Il est également mélangé au ciment et à la chaux pour créer du mortier de construction.
Avez-vous déjà vu des murs, des plafonds et des sols à la texture volontairement granuleuse ? C'est probablement parce qu'ils ont été peints avec un mélange de sable et de peinture.
Jusqu'ici, c'était quotidien. Mais saviez-vous que le sable a aussi été utilisé pour construire des récifs et des îles artificiels ?
Il existe de nombreuses autres utilisations, mais nous vous en laisserons une qui nous tient à cœur ici chez ToughGlaze : le sablage.
Il s'agit de sabler une plaque de verre pour obtenir un effet blanc laiteux. Vous pouvez sabler toute la plaque pour obtenir du verre teinté ou graver des logos et autres éléments visuels sur la surface à l'aide d'un pochoir.
Le sablage n'est pas toujours réalisé avec du verre ; les transformateurs utilisent parfois des coquilles de noix concassées. Mais comme son nom l'indique, le sable est souvent le matériau de prédilection pour ce procédé.
Sandblasted glass is often used for privacy in bathrooms and front doors. But you can also see sandblasted designs in offices and other commercial spaces.
Voilà donc un aperçu rapide du rôle essentiel joué par le sable dans la production de verre. Nous espérons que cela vous aura donné matière à réflexion.
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