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Le verre , livre ebook

EDP Sciences - Claude Guillemet , James Barton

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A propos
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Extrait

Description

Le verre, sous ses multiples formes, fait partie depuis très longtemps de notre environnement quotidien. De nouveaux produits verriers apparaîssent constamment, renouvelant les liens qui unissent notre civilisation à cette matière familière et fondamentale. Ce livre apporte un éclairage sur les connaissances actuelles de l'état vitreux et de ses propriétés, mais surtout il décrit simplement les principaux procédés d'élaboration et de mise en forme en les plaçant toujours dans une perspective historique.

Conçu dans un esprit didactique, cet ouvrage devrait s'avérer une source d'informations précieuses pour l'étudiant et le technicien du verre. Les deux auteurs de cet ouvrage ont été pendant quatre décennies des acteurs privilégiés de la « saga » scientifique et industrielle du verre au sein des laboratoires centraux de recherche de la compagnie Saint Gobain.

Sujets

Techniques

Automatisation et Contrôle

Matériaux

Materials Science

Sciences et techniques

Technology

Engineering

Matériau

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Publié par	EDP Sciences
Date de parution	01 juin 2005
Nombre de lectures	0
EAN13	9782759802487
Langue	Français
Poids de l'ouvrage	6 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,6100€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait

LE VERRE SCIENCE ET TECHNOLOGIE

James Barton et Claude Guillemet

chimieImatériaux

LE VERRE Science et technologie

James Barton et Claude Guillemet

17 avenue du Hoggar Parc d’activités de Courtaboeuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France

Collection dirigée par Jean Philibert.

ISBN : 2868837891

Tous droits de traduction, d'adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n'autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l'article 41, d'une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1er de l'article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanction née par les articles 425 et suivants du code pénal.

« […] Il se tourna vers la lumière et resta étendu, les yeux fixés sur le pressepapier de verre. Il y avait en cet objet une telle profondeur ! Il était pourtant presque aussi transparent que l’air. C’était comme si la surface du verre était une arche du ciel enfermant un monde minuscule avec son atmosphère complète. Il avait l’impression de pouvoir y pénétrer. Il s’imaginait, il ressentait que, pour de bon, il était à l’intérieur du verre. »

Extrait de 1984 de George Orwell

Table des matières

Préface............................................................... Remerciements.................................................. Avant-Propos -Avertissement.............................. Introduction.................................

Chapitre 1 : L’état vitreux

1. Qu’est-ce que le verre ?......................................................... 2. Genèse de l’état vitreux......................................................... 2.1. La dévitrification ........................................................... 2.2. La transition vitreuse .................................................... 3. Les systèmes vitrifiables........................................................ 3.1. Coordinence et topologie ............................................... 3.2. Oxydes modificateurs .................................................... 3.3. Oxydes intermédiaires ................................................... 3.4. Le rôle particulier de B O ............................................ 2 3 3.5. Les verres naturels ........................................................ 4. Approches expérimentales de la structure des verres........... 4.1. Diffusion des rayons X et des neutrons ......................... 4.2. Les méthodes spectroscopiques ..................................... 4.2.1. Les études dans l’infrarouge ............................... 4.2.2. Absorption des rayons X ...................................... 4.2.3. Résonance magnétique nucléaire ........................ 4.2.4. Spectroscopie de photoélectrons ..........................

XI XIII XV XV

1 3 4 6 9 11 12 18 21 23 23 25 29 29 30 30 32

J. BARTONETC. GUILLEMET

5. Les caractéristiques de l’état vitreux en tant que matériau.. 5.1. Propriétés le plus exploitées .......................................... 5.2. Autres caractéristiques utiles ........................................ 5.3. Les caractéristiques qui posent problème .....................

Chapitre 2 : Propriétés mécaniques 1. Masse volumique et dilatabilité............................................. 2. Élasticité................................................................................ 3. Comportements inélastiques................................................. 3.1. Frottement interne ........................................................ 3.2. Densification ................................................................. 3.3. Indentation ................................................................... 3.4. Viscoélasticité ................................................................ 4. Viscosité du liquide précurseur............................................. 5. Résistance mécanique des objets en verre............................ 5.1. Probabilité de rupture et défauts superficiels ............... 5.2. Les fibres de verre de renforcement ............................. 5.3. Fatigue statique ............................................................ 5.4. Les remèdes à la fragilité du verre ............................... 5.4.1. Protection ............................................................ 5.4.2. Régénération de la surface .................................. 5.4.3. Renforcement ...................................................... 5.5. Fractographie ............................................................... 6. Tension superficielle et énergie de surface........................... 6.1. Méthodes de mesure ..................................................... 6.2. Influence de la composition et de l’atmosphère ............ 6.3. Energie de surface du verre ..........................................

34 36 37 38

39 44 47 48 52 54 60 62 69 74 77 77 79 81 82 83 89 91 92 93 95

Chapitre 3 : Propriétés optiques 1. Les frontières de la fenêtre de transparence......................... 98 1.1. Les transitions électroniques .........................................98 1.2. Les vibrations moléculaires ...........................................99 2. Transmission de la lumière visible. Les verres de couleur... 100 2.1. Les colorants ioniques ...................................................102 2.1.1. Les colorants ioniques à valence invariable ........102 2.1.2. Les colorants ioniques à valence variable ...........103

TABLEDESMATIÈRES

2.1.3. La coloration par des complexes ioniques ...........105 2.1.4. Associations de cations ........................................106 2.2. Coloration par les solutions moléculaires .....................106 2.3. Les solutions colloïdales ................................................106 2.3.1. Le rubis à l’or ......................................................106 2.3.2. Le rubis au cuivre ...............................................106 2.3.3. Les solutions colloïdales de semiconducteurs .....107 2.3.4. Les verres photochromiques ................................108 2.4. Opalescence ..................................................................108 2.5. Les verres filtrants ........................................................109 2.6. Les teintes industrielles .................................................109 3. Réfraction et réflexion........................................................... 110 3.1. Effets de la composition des verres ...............................112 3.2. Verres et systèmes optiques ...........................................113 4. Optique non linéaire.............................................................. 116 5. Effet photoélastique............................................................... 118

Chapitre 4 : Propriétés de transport 1. Propriétés thermiques............................................................ 121 1.1. Chaleur massique .........................................................121 1.2. Conductibilité thermique ...............................................123 2. Migrations dans les verres..................................................... 129 2.1. Rappel des lois de la diffusion .......................................129 2.2. Diffusion ionique ...........................................................134 2.3. Interdiffusion ................................................................139 2.4. Conductivité ..................................................................141 2.5. Caractéristiques diélectriques .......................................146 2.5.1. Généralités ..........................................................146 2.5.2. Polarisation du verre ...........................................149 2.5.2.1. Résonances ..............................................149 2.5.2.2. Relaxations ..............................................150 2.5.3. Relation entre conductivité et relaxation diélectrique ..........................................................153 2.6. Perméabilité aux gaz .....................................................155 3. Durabilité chimique du verre................................................. 161 3.1. Durabilité du verre de silice ..........................................161 3.2. Durabilité des autres verres ..........................................162 3.3. Cas particulier des verres de borosilicates ....................170

J. BARTONETC. GUILLEMET

Chapitre 5 : Les compositions chimiques des verres 1. Les verres sodocalciques........................................................ 174 2. Les verres au plomb............................................................... 178 3. Les verres de borosilicates..................................................... 178 4. Les verres d’alumino-silicates ............................................... 180 5. Les verres à base de zircone.................................................. 181 6. Les verres de phosphates....................................................... 181 7. La silice.................................................................................. 181 8. Les vitrocéramiques............................................................... 182 9. Les verres fluorés................................................................... 184 10. Les verres de chalcogénures.................................................. 185 11. Les verres bioactifs................................................................ 186 11.1.Influence de la composition du verre sur la bioactivité187 11.2.Applications cliniques ...................................................188 12. Les verres métalliques........................................................... 188

Chapitre 6 : Élaboration du verre 1. Matières premières................................................................. 191 1.1. Les porteurs de soude ...................................................192 1.2. Le calcin ........................................................................193 2. Les étapes de l’élaboration du verre....................................... 194 2.1. La fusion .......................................................................195 2.2. L’affinage et l’homogénéisation ....................................195 2.3. Conditionnement thermique .........................................196 3. Les fours................................................................................. 197 3.1. Le four à pot .................................................................197 3.2. Le four Siemens ............................................................199 3.3. Les fours à brûleurs transversaux ................................200 3.4. Les fours à boucle .........................................................204 3.5. Les fours à récupération ...............................................204 3.6. Les fours à bassin journalier ........................................208 3.7. Les fours à oxygène ......................................................208 3.8. Les fours électriques .....................................................209 4. Les réfractaires des fours de verrerie.................................... 210

TABLEDESMATIÈRES

5. 6.

VII

Les émissions polluantes des fours de verrerie..................... 215 Les mesures de réduction des polluants................................ 217

Chapitre 7 : La mise en forme du verre 1. Les procédés manuels............................................................ 219 2. Le formage industriel du verre creux.................................... 228 2.1. Les principales étapes de la mécanisation .....................228 2.2. Les procédés utilisés dans les machines actuelles ..........232 2.2.1. Pressage ..............................................................233 2.2.2. Centrifugation .....................................................234 2.2.3. Procédé soufflésoufflé ........................................234 2.2.4. Procédé pressésoufflé .........................................236 2.2.5. Procédés pressésoufflétourné ............................ et conformésoufflétourné ..................................238 2.3. Le formage industriel des tubes de verre ......................239 3. Le formage industriel du verre plat....................................... 242 3.1. Le procédé Fourcault .....................................................243 3.2. Le procédé Pittsburgh ....................................................245 3.3. Le procédé Colburn .......................................................246 3.4. L’étirage vers le bas ......................................................246 3.5. Le verre à glace .............................................................247 3.6. Le verre flotté ................................................................250 3.7. Le bombage du verre plat .............................................254 3.7.1. Parebrise d’automobiles .....................................254 3.7.2. Verre bombé trempé ...........................................254 3.8. Le verre plat et les couches minces ...............................255 3.8.1. Procédés utilisés ..................................................256 3.8.2. Les différentes sortes de couches déposées ..........258 4. Les fibres de verre.................................................................. 261 4.1. Le fibrage mécanique ....................................................261 4.2. L’étirage par frottement gazeux ....................................264 4.2.1. L’étirage à la flamme ..........................................264 4.2.2. L’étirage à la vapeur ...........................................264 4.3. L’étirage centrifuge .......................................................265 4.3.1. Le fibrage sur roues ............................................265 4.3.2. Le procédé TEL ....................................................266 4.4. Les fibres optiques .........................................................268 4.4.1. Les fibres pour l’instrumentation optique ...........269 4.4.2. Les fibres pour télécommunications ....................273