Dans notre environnement, le verre et le verre sont partout, depuis les fenêtres de nos maisons et véhicules, jusqu'aux flacons de médicaments et aux écrans de téléphones portables. Cependant, peu de gens connaissent le processus exact de fabrication du cristal ou en quoi il diffère du verre.
Dans cet article, nous explorerons le fascinant processus de fabrication du verre et du cristal, leurs propriétés et les principales différences entre les deux. Aujourd'hui, nous utilisons un grand nombre d'objets fabriqués à partir de ces matériaux, des bouteilles et pots aux miroirs et téléviseurs. Connaître le processus de création de ces matériaux nous aidera à mieux apprécier leur omniprésence dans notre vie quotidienne.
Comment est fabriqué le verre ?
Le verre, également parfois appelé cristal (mais pas au sens technique du terme), est principalement fabriqué à partir de sable. Le sable contient de la silice, un composé qui sert de base principale au verre. Cependant, le verre n'est pas fabriqué uniquement avec du sable ; il nécessite un mélange avec d'autres éléments comme le carbonate de sodium (Na2CO3) et le calcaire (CaCO3).
La composition standard du verre implique la combinaison de trois ingrédients de base : le sable de quartz (riche en silice), la chaux (CaO) et la soude (carbonate de sodium). Le mélange de ces trois ingrédients est chauffé à des températures extrêmement élevées, entre 1.400 1.600 ºC et XNUMX XNUMX ºC, dans un four. Une fois fondu, le mélange se transforme en une pâte vitreuse. Ce matériau fondu, appelé verre fondu, est ensuite soumis à divers procédés de moulage pour créer la forme finale souhaitée.
Il est important de préciser que ce que l’on appelle communément « cristal » est souvent simplement du verre additionné d’un certain type d’additif, tel que l’oxyde de plomb (PbO), qui lui confère des propriétés différentes. Ce type de verre est connu sous le nom de verre au plomb, et bien qu’il soit appelé cristal, il n’a pas la structure cristalline d’un véritable cristal minéral.
Fabrication de verre
La fabrication de produits en verre peut se faire selon différentes méthodes, selon le type de produit à créer. Voici quelques-unes des techniques les plus courantes :
- Moulage par soufflage automatique : Cette technique est principalement utilisée pour fabriquer des bouteilles, des verres et des récipients. Le verre fondu est introduit dans un moule creux ayant la forme souhaitée. De l'air comprimé est injecté dans le moule pour dilater le verre vers les parois intérieures du moule, moulant ainsi sa forme. En refroidissant, le verre durcit et peut être retiré du moule pour être utilisé. Ce processus est entièrement automatisé dans l’industrie moderne.
- Formé par flottation sur bain d'étain : Ce procédé est courant dans la fabrication de verre plat, comme ceux utilisés pour les fenêtres. Le verre fondu est versé sur une couche d'étain liquide ; étant moins dense que l'étain, le verre « flotte » et se dilate en une couche uniforme. Le ruban de verre flotte ensuite sur la boîte et est poussé dans un autre four où il est refroidi de manière contrôlée.
- Formé par des rouleaux : C'est une technique similaire à la précédente, mais au lieu d'étain, la pâte de verre passe dans des rouleaux qui lui donnent forme et épaisseur. Les rouleaux peuvent être lisses ou avoir un motif gravé, permettant des formes spécifiques dans le verre, comme le verre de sécurité.
Propriétés du verre et du cristal
Le verre possède des propriétés très utiles qui le rendent adapté à une grande variété d’applications. Voici les principales caractéristiques du verre :
- La transparence: Il laisse passer la lumière, ce qui le rend idéal pour les fenêtres, les lentilles et les appareils optiques.
- Imperméabilité : Il ne permet pas le passage de liquides ou de gaz, ce qui en fait un matériau idéal pour le stockage des bouteilles et des bocaux.
- Résistance chimique: Le verre est très résistant à la plupart des produits chimiques, il est donc couramment utilisé dans les laboratoires et les milieux industriels.
- Dureté: Bien qu’il soit fragile et puisse facilement se briser en cas de choc, le verre résiste aux rayures et à l’usure.
D’autre part, le cristal est une matière première naturelle, présente dans la nature sous diverses formes, comme le quartz. Nous utilisons souvent le mot « cristal » pour désigner à tort des objets élégants en verre, mais le véritable cristal a une structure moléculaire ordonnée et peut former des formes géométriques.
Lorsque nous parlons de « cristal » utilisé dans des objets fins, comme les verres à vin, nous faisons en réalité référence à du verre qui présente une forte concentration de plomb. Ce n'est pas un cristal naturel, mais il possède un indice de réfraction plus élevé, ce qui lui confère cette brillance et cet éclat caractéristiques.
En 1969, des normes ont été établies dans l'Union européenne pour l'utilisation correcte du terme « cristal » en référence aux produits en verre. Voici les exigences :
- La teneur en plomb doit dépasser 24 %.
- La densité doit être supérieure à 2,90.
- L'indice de réfraction doit être supérieur à 1,545.
Ces produits ne doivent pas être confondus avec le verre recyclé courant que l'on trouve dans les emballages, ni être placés dans des conteneurs de recyclage de verre, comme les lampes fluorescentes, car ils subissent un traitement différent.
Types de verre
Voici quelques-uns des principaux types de verre et leurs caractéristiques :
- Verre sodocalcique : Il s’agit du type de verre le plus courant et il est composé de silice, de sodium et de calcium. Grâce à la présence de calcium, ce verre n'est pas soluble dans l'eau, ce qui le rend idéal pour la fabrication de fenêtres et autres objets du quotidien.
- Verre au plomb : Utilisé en optique, ce type de verre contient du plomb à la place du calcium. Cela améliore son indice de réfraction, ce qui est utile pour les appareils photo, les objectifs et autres appareils optiques. De plus, le verre au plomb est facile à manipuler et à graver.
- Verre de silice : Ce verre est extrêmement pur et très résistant à la chaleur, avec une température de ramollissement supérieure à 1500ºC. Il est utilisé dans des applications exigeantes, telles que les filtres UV et les matériaux de laboratoire hautement résistants.
- Verre borosilicaté : Connu pour sa résistance à la chaleur, ce verre est fabriqué à partir de silice et de bore, ce qui le rend idéal pour les ustensiles de laboratoire, de cuisine et le verre résistant à la chaleur en général.
Cristal et verre dans la nature
Il existe des verres qui se forment naturellement, le plus courant est l'obsidienne. Ce type de verre se forme lorsque la lave d’un volcan refroidit rapidement, emprisonnant les bulles de gaz à l’intérieur et créant une surface lisse et uniforme.
Les cristaux, contrairement au verre, se forment dans la nature par des processus de cristallisation. On les trouve dans les pierres précieuses, les minéraux et autres formations, et sont appréciés pour leur structure atomique ordonnée.
Comme nous l’avons vu, même si l’on confond souvent verre et cristal, ce ne sont pas deux choses identiques. Le verre est une invention humaine, alors que le cristal se trouve dans la nature. Ces deux matériaux ont profondément influencé notre développement technologique et sont essentiels pour des applications allant de la construction à l’optique, en passant par la médecine et la technologie de pointe.