Verre flotté et verre laminé
Verre flotté
Le procédé float, inventé par Sir Alastair Pilkington en 1952, permet de fabriquer du verre plat. Ce procédé permet de fabriquer du verre clair, teinté et à couches pour les bâtiments, ainsi que du verre clair et teinté pour les véhicules.
Il existe environ 260 usines de verre flotté dans le monde, avec une production combinée d'environ 800 000 tonnes de verre par semaine. Une usine de verre flotté, fonctionnant sans interruption pendant 11 à 15 ans, produit environ 6 000 kilomètres de verre par an, d'une épaisseur de 0,4 à 25 mm et d'une largeur allant jusqu'à 3 mètres.
Une ligne de flottage peut mesurer près d'un demi-kilomètre de long. Les matières premières entrent à une extrémité et, de l'autre, les plaques de verre sortent, découpées avec précision selon les spécifications, à des cadences pouvant atteindre 6 000 tonnes par semaine. Six étapes hautement intégrées se succèdent entre les deux.
Fusion et raffinage
Des ingrédients à grains fins, dont la qualité est étroitement contrôlée, sont mélangés pour former un lot qui s'écoule dans le four chauffé à 1500°C.
Aujourd'hui, le float produit du verre d'une qualité quasi optique. Plusieurs processus – fusion, affinage, homogénéisation – se déroulent simultanément dans les 2 000 tonnes de verre fondu du four. Ils se déroulent dans des zones distinctes au sein d'un flux de verre complexe, entraîné par des températures élevées, comme le montre le schéma. Au total, le processus de fusion continue, pouvant durer jusqu'à 50 heures, délivre un verre à 1 100 °C, exempt d'inclusions et de bulles, de manière fluide et continue, au bain float. Le processus de fusion est essentiel à la qualité du verre ; les compositions peuvent être modifiées pour altérer les propriétés du produit fini.
Bain flottant
Le verre provenant du fondoir s'écoule doucement sur un bec verseur réfractaire jusqu'à la surface semblable à un miroir de l'étain fondu, commençant à 1 100 °C et quittant le bain de flottaison sous forme de ruban solide à 600 °C.
Le principe du verre flotté est resté inchangé depuis les années 1950, mais le produit a radicalement évolué : d'une épaisseur d'équilibre unique de 6,8 mm à une gamme allant du sous-millimétrique à 25 mm ; d'un ruban fréquemment marqué d'inclusions, de bulles et de stries à une quasi-perfection optique. Le verre flotté offre ce que l'on appelle la finition au feu, le lustre de la porcelaine neuve.
Recuit, inspection et découpe sur commande
● Recuit
Malgré la tranquillité avec laquelle le verre flotté se forme, des contraintes considérables se développent dans le ruban lors de son refroidissement. Trop de contraintes peuvent entraîner la rupture du verre sous le couteau. L'image montre les contraintes à travers le ruban, révélées par la lumière polarisée. Pour atténuer ces contraintes, le ruban subit un traitement thermique dans un long four appelé étenderie. Les températures sont étroitement contrôlées le long et transversalement du ruban.
●Inspection
Le procédé float est réputé pour produire un verre parfaitement plat et sans défaut. Mais pour garantir une qualité optimale, des contrôles sont effectués à chaque étape. Il arrive qu'une bulle ne soit pas éliminée pendant l'affinage, qu'un grain de sable refuse de fondre, qu'un tremblement dans l'étain crée des ondulations dans le ruban de verre. L'inspection automatisée en ligne a deux fonctions : elle révèle les défauts du procédé en amont, qui peuvent être corrigés, et permet aux ordinateurs en aval de guider les coupeurs pour les contourner. La technologie d'inspection permet désormais d'effectuer plus de 100 millions de mesures par seconde sur le ruban, localisant ainsi des défauts invisibles à l'œil nu.
Les données pilotent des découpeuses « intelligentes », améliorant encore la qualité du produit pour le client.
●Découpe sur commande
Les meules diamantées rognent les lisières (bords sollicités) et découpent le ruban aux dimensions prescrites par ordinateur. Le verre flotté est vendu au mètre carré. Les ordinateurs traduisent les exigences des clients en modèles de coupe conçus pour minimiser les pertes.
Verre laminé
Le procédé de laminage est utilisé pour la fabrication de verre pour panneaux solaires, de verre plat imprimé et de verre armé. Un flux continu de verre en fusion est coulé entre des rouleaux refroidis à l'eau.
Le verre laminé est de plus en plus utilisé dans les modules photovoltaïques et les capteurs thermiques en raison de sa meilleure transmittance. La différence de coût entre le verre laminé et le verre flotté est faible.
Le verre laminé se distingue par sa structure macroscopique. Plus sa transmittance est élevée, meilleur est le résultat. Aujourd'hui, le verre laminé haute performance à faible teneur en fer atteint généralement 91 % de transmittance.
Il est également possible d'introduire une structure superficielle sur la surface du verre. Différentes structures superficielles sont choisies en fonction de l'application envisagée.
Une structure de surface ébarbée est souvent utilisée pour améliorer l'adhérence entre l'EVA et le verre dans les applications photovoltaïques. Le verre structuré est utilisé dans les applications photovoltaïques et thermo-solaires.
Le verre imprimé est fabriqué en une seule passe : le verre s'écoule vers les rouleaux à une température d'environ 1 050 °C. Le rouleau inférieur, en fonte ou en acier inoxydable, est gravé du négatif du motif ; le rouleau supérieur est lisse. L'épaisseur est contrôlée par le réglage de l'écartement entre les rouleaux. Le ruban quitte les rouleaux à environ 850 °C et est acheminé vers l'arche de recuit par une série de rouleaux en acier refroidis à l'eau. Après le recuit, le verre est découpé aux dimensions souhaitées.
Le verre armé est fabriqué selon un procédé à double passe. Ce procédé utilise deux paires de rouleaux de formage refroidis à l'eau, entraînés indépendamment, chacun alimenté par un flux distinct de verre fondu provenant d'un four de fusion commun. La première paire de rouleaux produit un ruban de verre continu, de la moitié de l'épaisseur du produit final. Celui-ci est recouvert d'un treillis métallique. Une seconde alimentation en verre, pour obtenir un ruban de même épaisseur, est ensuite ajoutée. Le treillis métallique étant pris en sandwich, le ruban passe entre les deux paires de rouleaux pour former le ruban final de verre armé. Après recuit, le ruban est découpé grâce à des dispositifs spéciaux de coupe et de rupture.