174
LE VERRE
1. Les verres sodocalciques
La famille dont l’usage est le plus répandu est la famille sodocalcique.
Actuellement, elle représente plus de 90 % des verres produits. Les verres
les plus anciens, élaborés au troisième millénaire av. J.-C., en font également partie. La prédominance permanente de cette famille est naturellement liée aux raisons économiques : faible coût des matières premières
et température modérée d’élaboration.
Nous avons vu (Chap.1 Sect. 3.2) que, dans une composition verrière,
le rôle des oxydes alcalins est de former avec la silice des silicates à bas
point de fusion. Mais les silicates alcalins ont un grave inconvénient : ils
sont solubles dans l’eau. Les silicates de calcium sont bien moins fusibles
mais, en revanche, ils ont l’avantage de ne pas être solubles. Le compromis
naturel résulte des caractéristiques du diagramme de phases SiO 2 —
Na 2 O—CaO. Sur la figure 5.1 sont indiqués respectivement en abscisse et
en ordonnée les pourcentages massiques de SiO 2 et CaO. Le pourcentage
de Na 2 O en chaque point est le complément à 100 %. Les courbes en trait
gras sont les frontières séparant les différents domaines de cristallisation.
Les courbes en trait fin sont les isothermes de liquidus. Elles sont comparables à des courbes de niveau topographiques. Lorsqu’on passe d’un
domaine de cristallisation à un domaine voisin, leur réseau change généralement d’aspect. Dans le système SiO 2 —Na 2 O—CaO, la frontière la plus
remarquable est la ligne ABC qui marque la limite des domaines des cristaux de SiO 2 : tridymite et quartz, où les isothermes de liquidus s’élèvent
rapidement à mesure qu’on se rapproche de la composition de la silice
pure. On remarque que la ligne ABC s’éloigne peu d’une droite verticale.
Le long de cette frontière le taux de silice reste compris entre 73 et 75 %.
Par conséquent, lorsqu’on se déplace sur cette ligne, cela revient à substituer CaO à Na 2 O et inversement. La figure 5.2 montre que lorsque Na 2 O
remplace CaO, la viscosité diminue mais surtout on note une baisse
importante de la température de liquidus, jusqu’au point C qui correspond
à l’eutectique ternaire, à l’intersection du domaine du quartz, de la dévitrite et de Na 2 O, 2 SiO 2 . En ce point la température de liquidus est 725 °C.
La baisse de la température de liquidus est d’un double intérêt
pratique : d’une part la température de fusion est abaissée, d’autre part
on peut refroidir la fonte jusqu’à ce qu’elle ait la viscosité convenable pour
le formage, sans risquer la cristallisation. Le domaine exploité industriellement se situe au voisinage de la ligne ABC, à la gauche de celle-ci. Il faut
prendre garde de ne pas trop réduire la teneur de CaO de façon à limiter
la solubilité du verre. On peut choisir par exemple : 74 SiO 2 , 15 Na 2 O,
11 CaO. La viscosité de cette composition est suffisamment basse pour
permettre son élaboration à l’aide d’un feu de bois (1400 °C) et d’autre part
LE VERRE
1. Les verres sodocalciques
La famille dont l’usage est le plus répandu est la famille sodocalcique.
Actuellement, elle représente plus de 90 % des verres produits. Les verres
les plus anciens, élaborés au troisième millénaire av. J.-C., en font également partie. La prédominance permanente de cette famille est naturellement liée aux raisons économiques : faible coût des matières premières
et température modérée d’élaboration.
Nous avons vu (Chap.1 Sect. 3.2) que, dans une composition verrière,
le rôle des oxydes alcalins est de former avec la silice des silicates à bas
point de fusion. Mais les silicates alcalins ont un grave inconvénient : ils
sont solubles dans l’eau. Les silicates de calcium sont bien moins fusibles
mais, en revanche, ils ont l’avantage de ne pas être solubles. Le compromis
naturel résulte des caractéristiques du diagramme de phases SiO 2 —
Na 2 O—CaO. Sur la figure 5.1 sont indiqués respectivement en abscisse et
en ordonnée les pourcentages massiques de SiO 2 et CaO. Le pourcentage
de Na 2 O en chaque point est le complément à 100 %. Les courbes en trait
gras sont les frontières séparant les différents domaines de cristallisation.
Les courbes en trait fin sont les isothermes de liquidus. Elles sont comparables à des courbes de niveau topographiques. Lorsqu’on passe d’un
domaine de cristallisation à un domaine voisin, leur réseau change généralement d’aspect. Dans le système SiO 2 —Na 2 O—CaO, la frontière la plus
remarquable est la ligne ABC qui marque la limite des domaines des cristaux de SiO 2 : tridymite et quartz, où les isothermes de liquidus s’élèvent
rapidement à mesure qu’on se rapproche de la composition de la silice
pure. On remarque que la ligne ABC s’éloigne peu d’une droite verticale.
Le long de cette frontière le taux de silice reste compris entre 73 et 75 %.
Par conséquent, lorsqu’on se déplace sur cette ligne, cela revient à substituer CaO à Na 2 O et inversement. La figure 5.2 montre que lorsque Na 2 O
remplace CaO, la viscosité diminue mais surtout on note une baisse
importante de la température de liquidus, jusqu’au point C qui correspond
à l’eutectique ternaire, à l’intersection du domaine du quartz, de la dévitrite et de Na 2 O, 2 SiO 2 . En ce point la température de liquidus est 725 °C.
La baisse de la température de liquidus est d’un double intérêt
pratique : d’une part la température de fusion est abaissée, d’autre part
on peut refroidir la fonte jusqu’à ce qu’elle ait la viscosité convenable pour
le formage, sans risquer la cristallisation. Le domaine exploité industriellement se situe au voisinage de la ligne ABC, à la gauche de celle-ci. Il faut
prendre garde de ne pas trop réduire la teneur de CaO de façon à limiter
la solubilité du verre. On peut choisir par exemple : 74 SiO 2 , 15 Na 2 O,
11 CaO. La viscosité de cette composition est suffisamment basse pour
permettre son élaboration à l’aide d’un feu de bois (1400 °C) et d’autre part