Le verre

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  • Publié le : 11 janvier 2013
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DEFINITION DU VERRE

Le verre est un matériau solide ; transparent homogène et cassant.il représente un état particulier du matière car la structure cristallin de ce matière est amorphe, ce que nous l’appel l’état vitreux.
COMPOSITION DU VERRE

Le verre est un matériau inorganique, composé de nombreux oxydes , mais le plus souvent élaboré a partir de 3 constituants.
- l’oxyde de silicium(SiO2), élément majoritaire, et le formateur du réseau vitraux
- l’oxyde de sodium (Na2O), appelé fondant, provenant de la décomposition de carbonates synthétiques et qui va transformera silice en silicate
- l’oxyde de calcium (CaO), appelé stabilisant, résulte de la décomposition de CaCO3.

Ces 3 éléments représentent environ 95% de leur composition pondérale de nombreux verres industriels(verre d’emballage et verre plat), ce qui permet de définir le verre sur un plan chimique comme un silicate de sodium et de calcium.

D’autres éléments, appelés additifs, sont ajoutés au verre pour apporter des propriétés spécifiques en fonction des applications envisagées:

- l’oxyde d’aluminium pour accroître la résistance hydrolytique
- l’oxyde de plomb pour accroître la densité l’indice deréfraction et la brillance du verre
- l’oxyde de bore B2O3 formateur de réseau, comme la silice, mais apportant une plus grande stabilité thermique
- les oxydes métalliques des éléments de transition (Fe2O3, Cr2O3, CoO, CuO, etc.) et certains lanthanides (CeO2, Nd2O3…) pour colorer le verre ou le décolorer.
- des additifs d’oxydoréduction pour ajuster le pouvoir redox du bain de fusion, ceparamètre jouant un rôle important sur la transmission du verre dans l’infrarouge et sur sa teinte finale; les plus utilisés sont le carbone pour son pouvoir réducteur, et l’oxyde de soufre (SO3) obtenu par décomposition de sulfate de sodium, pour son pouvoir oxydant.

MATIÈRES PREMIÈRES

Nous avons connu que le verre ne se compose pas d’une seul élément mais de plusieurs éléments ajoutées, ceséléments sont a l’origine d’une matière première que l’on trouve soit dans la nature, qui est le plus souvent, soit certains d’origine synthétique :

- le sable de carrière est la source essentielle de SiO2
- le carbonate de sodium, fabriqué par le procédé Solvay (réaction chimique entre le chlorure de sodium et un carbonate de calcium), est l’apport de Na2O
- le calcaire, carbonate de calcium et ladolomie, carbonate mixte de magnésium et de calcium, apportent respectivement les oxydes CaO et MgO
- des minéraux, les feldspaths, la néphéline et une roche, la phonolite, tous silicates alcalins d’alumine, naturels, sont utilisés comme source d’Al2O3
- le sulfate de sodium, est la source de SO3, donc l’agent oxydant
- les laitiers, des silicates de fer et de calcium produits par les hautsfourneaux, apportent le caractère réducteur, tout comme le charbon utilisé de préférence dans les verres de qualité
- la chromite, oxyde naturel de chrome et de fer est un des colorants très utilisés pour les verres verts.

pour obtenir un bon comportement pendant l’opération de fusion, il faut la granulométrie doit être ni trop fine, pour éviter la formation de poussières, ni trop élevée, pourne pas ralentir la vitesse de fusion, l’absence de minéraux lourds infusibles.et aussi la teneur en humidité limitée.
FUSION DU VERRE

PRÉPARATION DU MÉLANGE VITRIFIABLE

Les différents composants sont pesés individuellement, puis humidifiés (environ 1,2 % H2O) et mélangés mécaniquement avant dirigés vers un silo d’alimentation des fours de fusion. Ce mélange vitrifiable, est ensuite déposésur le bain de verre déjà existant, puis porté à environ 1500°C.

DÉCOMPOSITION DES MATIÈRES PREMIÈRES

Sous l’effet de la température, et à partir de 800°C, les carbonates alcalins et alcalino-terreux vont se combiner puis réagir avec les grains de sable suivant des réactions suivants :

Vers 800°C:

Na2CO3 + CaCO3 → Na2Ca (CO3)2
Na2Ca (CO3)2 + 2SiO2 → Na2SiO3 + CaSiO3 + 2CO2...
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