XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Depuis des temps immémoriaux, les produits du verre sont entrés dans la culture et la vie humaine. On pense que le premier d'entre eux a été créé il y a plus de six mille ans.

Les premiers verres étaient d'origine naturelle, c'est ce qu'on appelle le verre d'orage et les obsidiens, produits de l'activité des volcans.

La création humaine de produits en verre était probablement une conséquence de la fusion des métaux et était accidentelle. Ces produits étaient peu transparents, avec beaucoup de bulles, et utilisés comme ornements. [1]

Malgré le fait que maintenant, après de nombreuses années, l'industrie du verre a grandi à une échelle incroyable, et sans ses produits, il est à peine possible d'imaginer la vie moderne, il ne faut pas oublier où sa naissance a commencé.

En France, le «berceau» de la verrerie est la société Sekurit Saint-Gobain. L'histoire de Saint-Gobain lui-même a commencé en 1665, lorsque, sous la direction de Louis XIV, la création de miroirs pour le palais de Versailles a été organisée.

À ce jour, cette société est un groupe multinational de plus de 1000 entreprises dans 46 pays. Saint-Gobain fait partie des 100 plus grandes sociétés industrielles du monde, fournissant du verre à 50% de toutes les voitures en Europe, produisant 30 milliards de bouteilles, de fioles et de canettes chaque année, et fournissant l'isolation d'un cinquième de toutes les maisons du monde.

Les filiales de Saint-Gobain sont divisées en trois divisions principales: la division du logement, la division des matériaux de construction et la division du verre. La division du logement, qui représentait 51% des ventes en 2003, fabrique et fournit divers matériaux de construction, notamment des matériaux de toiture, du mortier, des Revêtements muraux et des tuyaux. Le segment des matériaux de construction de la société comprend la production de céramiques, de plastiques et de matériaux abrasifs. Enfin, le département du verre, qui représente 38% des ventes, fournit des emballages, de l'isolation, des barres d'armature et du verre plat. [2]

Considérons plus en détail la production de verre plat. Ce verre est l'un des types les plus importants de matériaux de construction, avec l'aide de laquelle un éclairage différent est créé, l'entrée et la perte de chaleur sont régulées. Ses propriétés les plus importantes comprennent la densité, la résistance, la dureté, la fragilité, la conductivité thermique, la résistance thermique, les propriétés optiques. [3]

Les premières méthodes de fabrication du verre plat étaient la méthode «lunaire» et la méthode des cylindres. La particularité de toutes ces méthodes est que la feuille de verre n'a pas été obtenue à partir de la masse de verre. [4]

La manière "lunaire". Le verre de grande taille a commencé à être utilisé dès le 14ème siècle, et la première façon de le produire était la méthode dite «lunaire». À l'aide d'un tube de soufflage de verre, une masse de verre d'environ 9 kilogrammes a été prélevée, après quoi une boule de verre de grande taille a été soufflée. La balle avec le tube a commencé à tourner, ce qui a entraîné la formation d'un disque. Le tube a été cassé et une pièce a été obtenue, qui a été coupée en deux parties. De chaque partie ont été découpés les formats des tailles souhaitées.

Méthode des cylindres. La méthode «lunaire» a été remplacée au moyen âge par la méthode des cylindres. Sa différence réside dans le fait que le souffleur de verre n'a pas soufflé une boule de verre, mais un cylindre, après quoi le tube a été cassé et la partie inférieure du cylindre a été coupée. Le cylindre a été coupé et placé dans un four où, sous l'influence des températures, il s'est ouvert, formant une pièce primaire à partir de laquelle les formats des dimensions souhaitées ont été découpés. Un fait intéressant est que la première méthode mécanisée était basée précisément sur la méthode des cylindres.

Au tout début de son existence, la société Saint-Gobain utilisait activement des méthodes similaires de fabrication du verre, basées principalement sur le soufflage, mais en 1680, elle a été abandonnée, grâce à l'invention de Louis Lucas, neveu de Richard Lucas, propriétaire de la verrerie de Tourlaville, qui a fusionné sa production avec les fondateurs de la société Saint-Gobain. Cette invention a permis de rouler le verre sur une surface plane et d'obtenir des feuilles beaucoup plus grandes. Pour cette raison, les fours à verre ont été modernisés et l'échelle de production a considérablement augmenté. [2]

Aussi, comme dans ces temps lointains, maintenant la principale matière première pour la production de verre plat sont: sable de quartz, craie, dolomite, soude calcinée, sulfate de sodium, charbon.

À ce jour, la production de verre plat comprend des étapes telles que la préparation des matériaux; la cuisson du verre; la mise en forme de la masse de verre; les opérations finales [4].

Préparation des matériaux. Le matériau est un mélange homogène de matières premières bien mélangées, dont la composition est déterminée par une composition donnée de verre. Sous l'influence des températures élevées maintenues dans les fours à verre, une masse fondue homogène, appelée masse de verre, se forme à partir de celle-ci.

Les principales exigences imposées aux matériaux sont la conformité exacte à la composition donnée du verre et l'homogénéité chimique. Le degré d'homogénéité chimique des matériaux dépend principalement de la qualité du mélange des matières premières, c'est-à-dire de l'efficacité des mélangeurs, de leur conception et de la durée du processus de mélange.

Obtenir une masse de verre homogène avec une homogénéité insuffisante est compensée par un prix très élevé − augmentation de la température de cuisson.
Pour une meilleure agitation, réduire la tendance à la délamination et augmenter la réactivité, les matériaux sont humidifiés à une teneur en humidité moyenne de 4-6%.

La cuisson du verre. Le processus de cuisson de la masse de verre est classiquement divisé en cinq étapes: formation de silicates, formation de masse de verre, clarification, homogénéisation et refroidissement. Il n'y a pas de frontières clairement définies entre chacune de ces étapes, elles se chevauchent toutes et se déplacent successivement les unes dans les autres, mais chacune d'entre elles peut être caractérisée par les principales caractéristiques des processus en cours.

Au stade de la formation de silicate, les processus d'évaporation de l'humidité des matériaux se produisent, une phase liquide apparaît.

La formation de la masse de verre est caractérisée par la dissolution des grains de quartz restants dans les silicates formés et l'alignement des concentrations de différents silicates dans certaines parties de la masse fondue.

La clarification est caractérisée par la libération de gaz en fusion qui sursaturent la masse de verre après l'achèvement des processus de formation de la masse de verre, et se déroule à la température de cuisson maximale (dans les conditions modernes 1560-1600°C). À la fin de cette étape, la masse de verre est libérée des inclusions de gaz visibles.

L'homogénéisation doit assurer l'homogénéité chimique de la vitrocéramique. Le processus d'homogénéisation de la masse de verre lors de la cuisson de la grande majorité des types de feuilles de verre se déroule simultanément avec les processus de formation de verre et de clarification à des températures élevées.

La cinquième étape du processus de cuisson est le refroidissement de la masse de verre à des températures correspondant à la viscosité de travail nécessaire pour former la bande. Essentiellement, cette étape est la préparation du verre soudé pour la production.
À l'heure actuelle, il existe trois principales méthodes industrielles de moulage de la masse de verre pour obtenir une feuille de verre: traction, laminage, méthode float. [5]

Traction verticale de bateau. La traction fabriquent les feuilles de verre par l'épaisseur 2-6 mm, les tuyaux en verre, la fibre de verre. Dans la piscine avec du verre fini, le bateau est immergé, qui est une longue barre rectangulaire avec une coupe longitudinale transversale, passant dans la partie supérieure dans une fente étroite. Sous l'influence de la pression, la masse de verre est extrudée à travers la fente. Si vous abaissez la masse de verre extrudée à partir de la fente du bateau, le cadre en acier suspendu horizontalement — «appât», puis tirez-le vers le haut à l'aide de rouleaux d'une machine spéciale, la bande de verre sera tirée derrière l'appât. La bande de verre moulée est refroidie et recuite dans la mine de la machine. Après avoir quitté la mine, les feuilles des dimensions requises sont coupées.

Laminage. La méthode de laminage, dans laquelle la masse de verre est fusionnée sur une surface lisse et laminée par des rouleaux avec une surface lisse ou à motifs, fabriquent une feuille de verre de grande taille (lisse et à motifs), ainsi que des carreaux de mosaïque.
En 1692, c'est cette nouvelle technique de fabrication du verre feuilleté qui est devenue un moment clé dans l'histoire de la société Saint-Gobain. La méthode de laminage a permis de tirer parti de nombreuses nouvelles applications du verre et, par conséquent, d'étendre la production à des échelles incroyables à l'époque.

Float-méthode. Le verre épaissi (8-30 mm) est obtenu de manière float efficace. Dans ce procédé, le moulage de la bande de verre se produit à la surface de l'étain fondu à la suite de la diffusion de la masse de verre. Un tel verre n'a pas besoin d'un polissage ultérieur, a des bords lisses.

L'invention du verre flotté a failli entraîner la mort de la filiale américaine de Saint-Gobain, la raison pour laquelle la société mère n'a pas pris la nouvelle invention au sérieux. Ce n'est qu'en 1965 qu'il a dû être acheté à des conditions beaucoup moins avantageuses que celles qui étaient disponibles immédiatement après la présentation de l'invention dans les années 1950. Cependant, après son acquisition, Saint-Gobain a rattrapé son retard en modernisant rapidement toutes ses usines, à commencer par celles d'outre-mer, contribuant ainsi à amortir les anciennes installations. Des investissements importants ont été réalisés dans le verre flotté: Saint-Gobain a construit dix des 17 nouvelles usines construites en Europe en 1976, ce qui a également été un facteur important dans la formation de cette entreprise.

Les opérations finales comprennent le recuit, la détection des défauts sur la bande de verre, la coupe aux dimensions spécifiées en tenant compte des défauts détectés, la séparation de la bande en feuilles séparées, leur retrait et leur emballage.

Je voudrais particulièrement souligner une telle opération comme le durcissement, car c'est elle qui est devenue la découverte la plus importante dans la production de verre de sécurité, qui a été développée et brevetée par Saint-Gobain. Ce verre est devenu largement utilisé dans l'industrie automobile, à savoir sur la ligne de production Citroën en 1929.

Bien que les progrès technologiques et la mise au point de nouveaux matériaux et éléments supplantent le verre de certaines industries, le verre feuilleté et ses produits sont actuellement utilisés dans tous les domaines de l'économie nationale et la demande mondiale de verre feuilleté est d'environ 45 millions de tonnes par an, avec 50% de la demande en Asie, 27% en Europe et 15% en Amérique du Nord.

Le verre continue de jouer un rôle important dans le secteur de la construction, qui représente 70% de la demande par industrie, et sa production fait donc partie intégrante de l'industrie mondiale.

Bibliographie

Мельников И.В. Стекло и его свойства. Сырьевые материалы для стекловарения. Приготовление шихты // Художественная обработка стекла. — 2013. — С. 50

https://perspektiva-osteklenie.ru/

Стекольные работы: Учеб. для проф. учебных заведений — 6-е изд., перераб. и доп. / Шепелев А. М. — М.: Высш. шк., 1993. - 127 с.: ил.

http://ukrglass.ru/page1/tekhnologiya-proizvodstva-listovogo-stekla

http://stroy-spravka.ru/article/osnovy-proizvodstva-stekla