Comment fabriquer du verre

La fabrication du verre est un procédé très ancien, et les preuves archéologiques nous donnent une datation remontant au-delà de 2500 av. J.-C.. Autrefois, savoir-faire rare et cher, la fabrication du verre est aujourd'hui devenue une industrie comme les autres. Les produits en verre sont des produits commerciaux utilisés à la maison comme contenants, isolant, fibre de renforcement, mais également pour faire des lentilles optiques et de l'art décoratif. Même si la matière première utilisée peut varier, le processus général de fabrication du verre reste le même.

Méthode 1

Méthode 1 sur 2:
Utiliser un four

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Munissez-vous de sable siliceux. Aussi appelé sable de quartz, le sable siliceux est l'ingrédient de base de la fabrication de verre. Le verre ne contenant pas d'impuretés en fer est utilisé pour faire des objets en verre transparent. En effet, les particules de fer donnent au verre une teinte verdâtre.
- Portez un masque de protection sur le visage si vous vous apprêtez à manipuler du sable siliceux extrêmement fin. Si celui-ci est inhalé, il peut irriter la gorge ainsi que les poumons.
- On peut trouver du sable siliceux auprès de marchands en ligne. Ce n'est pas très cher et les petites quantités ne devraient pas couter plus de 20 € ^{[1]
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  Source de recherche}. Si vous voulez fabriquer du verre à l'échelle industrielle, des distributeurs spécialisés peuvent vous offrir des tarifs compétitifs sur de grosses commandes, parfois moins de 100 € la tonne.
- Si vous n'arrivez pas à trouver du sable ayant suffisamment peu de particules de fer, leur effet sur la couleur du verre peut être contourné grâce à l'ajout d'un peu de dioxyde de manganèse. Et si vous voulez du verre avec une teinte verte, laissez-y les particules de fer !
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Ajoutez du carbonate de sodium et de l'oxyde de calcium au sable. Le carbonate de sodium, qui correspond également à des « cristaux de soude », permet de diminuer le niveau de température nécessaire pour fabriquer du verre de manière industrielle. Il permet néanmoins à l'eau de passer au travers du verre et il faut alors ajouter de l'oxyde de calcium ou de la chaux pour contrebalancer cette propriété. Il est également possible d'ajouter des oxydes de magnésium et/ou d'aluminium pour rendre le verre plus résistant. En général, ces additifs ne représentent pas plus de 26 à 30% de la composition du verre.
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Ajoutez d'autres produits chimiques, en fonction du résultat souhaité. Pour avoir du verre décoratif, l'additif le plus courant est l'oxyde de plomb, qui permet d'obtenir l'éclat des verres en cristal, de même que la tendreté nécessaire pour pouvoir couper le verre ou baisser sa température de fonte. Les verres optiques peuvent contenir de l'oxyde de lanthane qui a des propriétés de réfraction, alors que le fer va au contraire absorber la chaleur.
- Le cristal au plomb peut contenir jusqu'à 33 % d'oxyde de plomb. Cependant, plus il y a d'oxyde de plomb, plus il faut de savoir-faire pour arriver à façonner le verre fondu. La plupart des fabricants de cristal au plomb optent donc pour une part plus faible d'oxyde de plomb.
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Ajoutez des produits chimiques pour obtenir une couleur particulière. Comme précisé ci-dessus, les particules de fer dans le sable de quartz donnent un aspect vert au verre, donc pour avoir une vraie teinte verte, ajoutez de l'oxyde de fer ou encore de l'oxyde de cuivre. Les composés de soufre permettent d'obtenir une coloration jaune, ambrée, marron ou même noire selon la quantité de carbone ou de fer qui est également ajoutée au mélange.
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Placez le mélange dans un creuset. Vous pouvez aussi prendre un contenant résistant à la chaleur. Celui-ci doit être capable de supporter des températures extrêmement élevées à l'intérieur du four. Selon les additifs présents dans le mélange, celui-ci pourrait fondre à des températures comprises entre 1 500 et 2 500 °C. Le contenant doit également pouvoir être attrapé avec des crochets et des perches en métal.
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Faites fondre le mélange jusqu'à ce qu'il devienne liquide. Pour le verre de silice commercial, cette opération se fait dans un four à gaz. Mais les verres spécifiques peuvent être fabriqués à l'aide d'un fondoir électrique ou d'un four à pot.
- Le sable de quartz sans additif se transforme en verre à une température de 2 300 °C. L'ajout de carbonate de sodium (soude) réduit la température nécessaire à la transformation en verre à 1 500 °C.
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Homogénéisez et retirez les bulles du verre fondu. Pour faire cela, il faut remuer le mélange jusqu'à ce qu'il atteigne une consistance uniforme et ajouter des produits chimiques tels que du sulfate de sodium, du chlorure de sodium ou de l'oxyde d'antimoine.
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Façonnez le verre fondu. Cela peut être fait de différentes manières.
- On peut verser le verre fondu dans un moule et le laisser refroidir. Cette méthode était utilisée par les Égyptiens et c'est également la manière dont de nombreux verres optiques sont fabriqués aujourd'hui.
- On peut mettre une grande quantité de verre fondu sur l'extrémité d'un tube creux. Ensuite, on souffle dans le tube en tournant ce dernier. Le verre est façonné grâce à l'air qui entre dans le tube, par la gravité qui tire sur le verre fondu et par les différents outils utilisés par le souffleur de verre pour travailler le verre fondu.
- On peut verser le verre fondu dans un bain d'étain fondu qui va le porter, puis on projette du nitrogène pressurisé pour le façonner et le polir. Le verre ainsi obtenu est appelé verre flotté et c'est la technique utilisée pour la fabrication des vitres en verres depuis les années 1950.
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Appliquez un traitement thermique au verre pour le renforcer. Ce processus est appelé la recuisson, et cela retire tous les points de tension qui ont pu se former durant le refroidissement. Si le verre n'est pas recuit, il sera significativement moins résistant. Une fois que le processus est terminé, le verre peut être recouvert, laminé ou encore retraité pour améliorer sa résistance et sa durabilité.
- La température précise de recuisson peut varier en fonction de la composition du verre. Elle peut aller de 400 à 600 °C (750 à 1 000 degrés Fahrenheit). La vitesse de refroidissement peut également varier. Généralement les grandes pièces de verre doivent refroidir plus longtemps que les petites pièces. Rechercher la bonne température de recuisson avant de commencer.
- La trempe du verre est un processus connexe au cours duquel le verre, préalablement façonné et poli, est placé dans un four chauffé à au moins 600 °C puis refroidi rapidement (« trempé ») grâce à de l'air à haute pression. Le verre recuit se brise en morceaux sous une pression de 414 bars, alors que le verre trempé se brise en morceaux sous une pression de 1 655 bars.
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Méthode 2

Méthode 2 sur 2:
Utiliser un barbecue à charbon de bois

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Préparez un four de fortune à partir d'un barbecue à charbon de bois. Cette méthode utilise la chaleur générée par un grand feu de bois pour faire fondre la silice et que celle-ci se transforme en verre. Les matières utilisées ne sont pas très chères et sont assez simples à trouver. En théorie, tout ce dont vous aurez besoin peut être trouvé au magasin de bricolage et vous pouvez être rapidement prêt à fabriquer votre propre verre. Utilisez un grand barbecue à charbon de bois. Un barbecue rond avec couvercle de taille standard fonctionnera très bien. Utilisez le barbecue le plus épais et le plus robuste possible. La plupart des barbecues à charbon de bois ont une ouverture à l'arrière et celle-ci doit être ouverte.
- Malgré les très hautes températures atteintes à l'aide de cette méthode, il peut rester difficile de faire fondre du sable siliceux au barbecue. Ajoutez une petite quantité (environ 1/3 ou 1/4 du volume de sable) de soude, de chaux ou de borax à votre sable avant de commencer. Ces additifs permettent de diminuer la température de fusion du sable.
- Si vous avez l'intention de souffler votre verre, gardez un long tube creux en métal à proximité. Si vous avez l'intention de le verser dans un moule, préparez votre moule. Il faut faire attention à ce que votre moule ne risque pas de fondre ou de bruler avec la chaleur du verre fondu. Les moules en graphite fonctionnent bien.
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Soyez très prudent. Vous devez avoir conscience des dangers de cette méthode, car elle poussera votre barbecue domestique au-delà de ses limites de température, à tel point qu'il pourrait être possible de faire fondre le barbecue lui-même. Cette méthode peut causer des blessures graves ou la mort si vos tentatives sont imprudentes. Faites donc très attention. Conservez à proximité soit du sable ou bien un extincteur pour températures élevées pour étouffer le feu au besoin.
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Prenez toutes les précautions possibles. Vous devrez vous protéger et protéger ce qui se trouve à proximité de la chaleur élevée. Utilisez cette méthode en extérieur, sur un sol en béton et dans un grand espace. N'utilisez aucun équipement irremplaçable. Tenez-vous à l'écart du barbecue lorsque vous chauffez le verre. Vous devez également revêtir un maximum de vêtements de protection, dont :
- des gants haute protection,
- un masque de soudeur,
- un tablier haute protection,
- des vêtements résistants à la chaleur.
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Munissez-vous d'un aspirateur d'atelier avec un long tuyau. Utilisez du ruban adhésif ou toute autre méthode permettant d'orienter le tuyau de manière à ce qu'il souffle directement dans l'ouverture à l'arrière du barbecue, sans toucher le corps du barbecue. Vous pouvez également attacher le tuyau à l'un des pieds ou l'une des roues du barbecue. Garder l'aspirateur lui-même aussi loin que possible du gril.
- Assurez-vous que le tuyau soit bien sécurisé et qu'il ne bougera pas. S'il se met à bouger lorsque vous fabriquez le verre, n'approchez surtout pas le gril, car celui-ci sera extrêmement chaud.
- Mettez en marche l'aspirateur pour tester sa position. Un tuyau bien positionné soufflera directement sur l'ouverture du barbecue.
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Tapissez l'intérieur du gril de charbon de bois. Utilisez plus de charbon que vous ne le feriez pour griller de la viande. De bons résultats ont été obtenus en remplissant le barbecue quasiment jusqu'au bord ^{[2]
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Source de recherche}. Placez un pot en fonte ou un creuset contenant votre sable au centre du barbecue, avec du charbon tout autour.
- Le charbon de bois chauffe plus et plus vite que les briquettes de charbon. C'est donc préférable d'en utiliser si cela est possible ^{[3]
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  Source de recherche}.
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Allumez le charbon. Vérifiez sur l'emballage du charbon si celui-ci peut être allumé directement ou s'il faut utiliser un allume-feu liquide. Les flammes doivent se propager de façon uniforme.
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Attendez que le charbon soit chaud. Lorsque le charbon devient gris avec des lueurs incandescentes orange, cela signifie que c'est prêt. Vous devriez sentir la chaleur lorsque vous vous trouvez près du barbecue.
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Mettez en marche l'aspirateur pour introduire de l'air dans les braises. Lorsqu'on ventile du charbon avec de l'air par le dessous, celui-ci peut devenir extrêmement chaud (jusqu'à 1 100 °C, soit 2 000 degrés Fahrenheit ^{[4]
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Source de recherche}). Attention, de grandes flammes montantes pourraient apparaitre.
- Si vous n'arrivez toujours pas à atteindre des températures suffisamment élevées, essayez de replacer le couvercle lorsque vous introduisez de l'air dans l'ouverture.
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Sachez comment retirer le verre du feu. Lorsque le verre est fondu, utilisez avec grandes précautions des instruments en métal pour le retirer du feu et le façonner. Du fait de la température basse de la méthode du barbecue, le verre fondu pourrait être plus rigide et plus difficile à travailler que du verre fondu dans un four. Façonnez-la avec un tube, un moule ou tout autre outil comme vous le feriez habituellement.

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Conseils

Si votre sable ou vos additifs sont sous forme de gros-grains, réduisez-les avec un mortier et un pilon, ou avec un moulin à pierre mécanique. Les particules plus fines fondent plus vite.
Certains sables de plage peuvent être utilisés en remplacement du sable siliceux pur, mais cela pourrait donner du verre opaque, décoloré ou de moins grande qualité. Utilisez le sable le plus blanc, le plus fin et le plus uniforme que vous trouverez.
Des morceaux de vieux verre broyé peuvent être ajoutés au sable avant de le faire de fondre, pour les recycler en nouveau verre. Il faut d'abord vérifier si le vieux verre ou « calcin » contient des impuretés qui pourraient affaiblir la qualité du nouveau verre. Regardez s'il y avait des bulles.
- Lorsque vous broyez le verre, portez un masque de protection du visage pour vous protéger d'éventuelles inhalations.
Employez un chalumeau à très haute température pour fusionner ou couper de petits morceaux ou des filaments.

Avertissements

Utilisez toujours avec précaution les sources de haute chaleur. Ne tentez jamais de fabriquer du verre en présence d'enfants ou d'animaux.
Essayer d'éteindre des feux de très haute température avec de l'eau peut empirer les choses. Par exemple, un feu qui brule à 2 000 °C est suffisamment chaud pour séparer les molécules d'eau (H2O) en atomes d'hydrogène et d'oxygène, libérant ainsi d'énormes quantités d'énergie thermique ^{[5]
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Source de recherche}. Pour les feux très chauds, il est préférable de garder à proximité un grand seau de sable.
- Les extincteurs de classe D contiennent du chlorure de sodium (sel de table) et sont utilisés pour étouffer les feux de métaux.

Éléments nécessaires

Du sable siliceux (dioxyde de silicone)
Du carbonate de sodium (soude)
De l'oxyde de calcium (chaux)
D'autres oxydes et sels (par exemple de l'oxyde de magnésium, de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde de fer ou du sel de sodium ou de calcium, en option)
De l'oxyde plomb (en option)
Un creuset, une forme ou un tube creux résistant à la chaleur
Un four à verre pour terminer la fabrication