Historique

Le verre, substance diaphane, blanche ou colorée, dont les nombreuses applications économiques sont bien connues, était en usage chez les Phéniciens, qui ont conservé longtemps le monopole de sa fabrication, favorisés par la réunion, dans leur localité, du natron (carbonate de soude), du sable et du combustible. D'après Pline et Strabon, les verreries de Sidon et d'Alexandrie étaient célèbres : on y taillait, on y gravait, on y dorait le verre, on y faisait même des verres colorés, à l'imitation des pierres précieuses, ce qui annonce une industrie fort avancée.

Les Romains employaient le verre à des usages variés qui indiquent aussi chez eux une fabrication active. On a trouvé dans les ruines d'HercuIanum des vitres évidemment obtenues par no procédé de soufflage.

Les procédés de fabrication conservés en Phénicie, rapportés parles Européens du temps des croisades, transportés au dixième siècle à Venise, où cette industrie existe encore, furent importés en France par Colbert.

Dès la plus haute antiquité, la fabrication du verre avait recours à des moyens peu différents de ceux qu'on emploie aujourd'hui; toutefois cette industrie a profité des progrès de la chimie moderne, surtout depuis qu'elle a trouvé, à meilleur marché, des alcalis plus purs dans le commerce.

Agricola, le plus ancien des auteurs qui aient écrit sur Fart da verrier, décrit des fourneaux et des procédés analogues à ceux qu'on emploie de nos jours. Néri, Merrct, Kunckel, Henckel, Pott, Achard, et quelques autres chimistes, se sont depuis occupés de cette industrie. Nous devons à Néri, Bosc d'Antic,

Loysel et Allut, auteur d'un article dans Y Encyclopédie méthodique, des ouvrages qui ne sont pas sans mérite ; mais, malheureusement, ils datent d'une époque où les matières premières différaient trop, par leur impureté, de celles que Ton emploie maintenant, pour que les phénomènes observés alors puissent être aujourd'hui d'une véritable utilité pratique. Les grands travaux manufacturiers de Dartigues, les recherches de Réaumur, de Berzélius, de MM. Dumas, Pelouze et Péligot ont jeté de vives lumières sur les différentes parties de l'art de la verrerie.

£• Composition do verre*

Les recherches de Berzélius ayant levé tous les doutes sur le caractère acide de la silice, la composition du verre soluble ou insoluble devint facile à expliquer : cette substance est formée d'un ou de plusieurs silicates à bases dé potasse, de soude, de chaux, de baryte, d'alumine, d'oxydes de fer, de plomb, de zinc, de bismuth, dans lesquels on peut remplacer Tune de ces bases par l'autre, pourvu qu'il reste une base alcaline et que la chaux ou F oxyde de plomb accompagne la soude ou la potasse, afin que le verre ne soit pas sensiblement attaquable par l'eau. L'acide silicique (dont les différents verres contiennent de 0,3 à 0,8 de leur poids) peut être remplacé en partie par l'acide borique , et le produit y gagne des qualités spéciales qui facilitent le travail dans les verreries.

Les silicates employés en diverses proportions, et au nombre de 2, 3 ou 4 à la fois, dans la composition des verres , sont à base de soude, de potasse, de chaux, de magnésie, d'alumine, d'oxydes de fer, de manganèse, de plomb, de zinc, etc.

Les silicates alcalins (de soude ou de potasse) sont les plus fusibles et d'autant plus que la base s'y trouve en plus fortes proportions : 1 partie de silice et 2 de potasse ou de soude donnent un verre fusible au rouge cerise et soluble à Jean froide ; 1 équivalent de soude (NaO= 387, 5) ou de potasse (KO=587, 5,) uni à 6 équivalents d'acide silicique (6SiO= 3400,2) ne peuvent être fondus qu'à l'aide d'un violent feu de forge (*).

Ç) D'après Fuel», de Munich, on prépare le verre soluble en mettant en nision dans un creuset 15 de quartz réduit en poudre, 10 de carbouate de potasse et 1 de charbon ; l'opération dure 6 heures environ ; lorsque la fusion est complète, on coule le liquide vitreux sur une plaque de fonte, on le concasse pour le conserver en vases clos, on le pulvérise lorsqu'on veut le faire

Les silicates de chaux sont beaucoup moins fusibles que les silicates alcalins ; le plus fusible (CaO-hSiO3=350-|-566,7) eiigt la température élevée d'un feu de forge pour se fondre. Il prend en se solidifiant une texture cristalline. Les autres silicates de chaux offrant entre l'oxygène de la base et celui de l'acide siHcique les rapports de 1 : 1 ou 1 : 4 ne se fondent pas à la plus haute température d'un feu de forge, ils se ramollissent seulement ; les silicates de magnésie correspondants ne sont pas plus fusibles.

Les silicates a" alumine sont plus réfractaires encore que les précédents ; le moins infusible (Al'08,3SiOs) est à peine amolli au feu de forge.

Les silicates d'alumine, comme ceux de chaux, se fondent a la température produite par le chalumeau à gaz oxygène et hydrogène, ce qui n'est pas étonnant, car il peut même fondre la silice et l'alumine séparément.

Les silicates deprotoxydes de fer et de manganèse sont beaucoup plus fusibles que ceux de chaux et de magnésie, notamment lorsqu'ils sont formés équivalente équivalent (MnOjSiCouFeO, SiO8).

La température des fourneaux de laboratoire suffit pour effectuer leur fusion ; à l'aide d'un refroidissement très-gradué, ik * réunissent en cristaux.

Le silicate de protoxyde de fer est vert foncé ; on peut le décolorer en le faisant passer à l'état de silicate de sesqnioxyde:

dissoudre. En Angleterre, pour la fabrication de pierres artificielles (ente* au four), et chez M.Kuhlman, en vue de silicatiser à froid les pierres cakai». on fait dissoudre soit le sable siliceux à l'aide d'un agitateur, soit les fragments de quartz, remplissant un panier en fil de fer ou tôle trouée, dans ■* solution de potasse caustique. Une chaudière autoclave en tôle permet <Tékver la température de 153 à 160° sous la pression de 5 à 6 atmosphères. L* verre soluble renferme environ 35 de potasse et 65 de silice.

M. Rochas a fait depuis 1852 l'application du silicate de potasse au Lama* et aux cathédrales de Paris et de Chartres. La superficie de ces monu»** fut d'abord lavée à l'eau au moyen de brosses ou d'injections par des pompa; la solution de silicate, à 6° environ Baume, fut lancée de même à plaskan reprises jusqu'à formation d'une couche de silice gela tini forme. PourlespKfl" très-dures de grès, de liais, on emploie la solution de 7 à 9°. Sur les pieno calcaires et dans leurs pores, il se forme un silicate de chaux. Les grès donne»1 lieu à la précipitation de la silice par l'action lente de l'acide carboniqae àt l'air ; en tout cas, il reste du carbonate de potasse interposé qui parait avoir exercé ultérieurement une influence défavorable dans les contrées humides, ea Angleterre notamment.

M. Kuhlman a fait des peintures avec un mélange de silicate en solonf* assez concentrée et du sulfate de baryte précipité soluble ou insoluble.

c'est ce qu<3 Ton réalise en ajoutant une petite quantité de bioxyde de manganèse ; de là le nom de savon des verriers qu'on donne à cet oxyde. U faut se garder d'en mettre en excès, car dans ce cas il colore en violet la matière vitreuse.

Les silicates £ oxydes de plomb ont une fusibilité d'autant plus grande que te base y est en proportion plus forte : à équivalents égaux, le silicate de plomb (PbO,Si08) fond au rouge vif. Il donne à peine quelques rudiments de cristaux par un refroidissement lentement opéré. Les silicates d'oxyde de zinc offrent des propriétés analogues.

Ces différents silicates réagissent les uns sur les autres et se modifient réciproquement : ils deviennent plus stables et moins sujets à cristalliser ; de là l'utilité des dosages complexes usités dans les verreries et les cristalleries.

L'acide borique intervenant forme des boro-silicates souvent plus fusibles, plus ductiles, plus faciles à travailler et qui donnent moins de déchets, notamment dans la gobeleterie et la fabrication des glaces. Les essais entrepris par MM. Maës et Clémandot sur le cristal à base d'oxyde de zinc, et contenant de l'acide borique vboro-silicate de potasse et de zinc) , ont donné des produits remarquables par leur blancheur, leur transparence, leur dureté et le reflet brillant des facettes taillées.

Quant aux silicates multiples, leur température de fusion est en général inférieure à la température moyenne des différents silicates composant le mélange, parfois même inférieure à la température de fusion du plus fusible d'entre eux. C'est ainsi que par leur réunion les silicates de chaux et d'alumine se fondent aisément au feu de forge, qui serait insuffisant pour chacun d'eux.

Les silicates alcalins forment, avec les silicates facilement cristallisables, des composés qui ne cristallisent que très-difficilement ; mais lorsque les silicates alcalins perdent par une fusion prolongée une partie de leurs bases (potasse ou soude), ils deviennent de moins en moins fusibles, et par degrés plus facilement cristallisables.

Tous les silicates qui contiennent de fortes proportions de bases sont attaquables par les acides énergiques, tandis qu'ils sont inattaquables par ces acides s'ils contiennent une forte proportion de silice ; (*) quant à l'acide fluorhydrique, il les attaque tous.

(*) Cependant les verres même le mieux - fabriqués sont attaquables loVs-

CHIMIB IHDUSTR. I — 38

Mi* VERRES.

S. Variétés eeMMerelale* ém Terre et le«ra propriétés.

On désigne sous le nom de verres diverses substances fusibles à une température élevée, solides à la température ordinaire, cassantes et brillantes ; mais dans les arts industriels, le verre est toujours formé de silicates. On peut distinguer les espèces suivantes :

1° Ferre soluble : silicate simple de potasse ou de soude, ou mélange de ces deux silicates (voy. ci-dessus, p. 591 et 597); 2° Verre de Bohême : silicate de potasse et de chaux ; 3° Verre a vitres, gobeleterie, glaces, crown-glass, etc. : silicate de potasse ou de soude et de chaux (contenant presque toujours des traces d'alumine et d'oxyde de fer) ; 4° Verre à bouteilles : silicate de potasse ou de soude, de chaux, d'alumine et d'oxyde de fer ; 5° Cristal ordinaire : silicate de potasse et d'oxyde de plomb (renfermant quelquefois de la baryte ou de l'oxyde de zinc); 6° Flint-glass : silicate de potasse et d'oxyde de plomb, plus riche en oxyde de plomb que le précédent ; 7° Strass : silicate de potasse et d'oxyde de plomb, contenant plus d'oxyde de plomb que le flint-glass, et dont on se sert pour les imitations de diamants et des pierres précieuses ; 8° Email : silicate et stannate ou antimoniate de potasse ou de soude et de plomb.

Ces verres, teints par des silicates colorés, mélangés à dessein ou accidentellement pendant qu'ils sont fondus, sont employés dans l'art de la peinture sur verre.

Sous l'influence de la chaleur (rouge cerise et au-dessus] les espèces de verres ci-dessus indiquées peuvent éprouver un ramollissement, puis une fusion complète. Les verres à base d'oxyde de plomb sont d'autant plus fusibles qu'ils renferment une plus forte proportion de cet oxyde. Les verres ordinaires sont d'au* tant moins fusibles qu'ils contiennent de plus fortes doses de chaux et d'alumine : ainsi le strass, le flint-glass et le cristal sont plus fusibles que le verre ordinaire, qui lui-même est sensiblement plus fusible que le verre à bouteilles.

Les verres même à plusieurs bases éprouvent diverses altérations lorsqu'ils sont refondus, puis refroidis très-lentement: une

qu'on tes a réduits en pondre très- fine, non-seulement par les acides, même par l'eau pure qui leur enlève une partie de leurs bases alcalines.

partie des bases alcalines se volatilisent, la silice se partage entre les bases, et forme des composés à proportions définies, qui cristallisent en se séparant ; le mélange intime et amorphe qui constituait le verre diaphane se trouve détruit ; le produit devient très-dur, fibreux, cristallin, à peine translucide, moins fusible, meilleur conducteur de Y électricité et de la chaleur. En cet état on Tappelle verre dévilrifié.

La découverte de la dévitrification du verre est due à Réaumur. C'est un phénomène général que peuvent présenter toutes les espèces de verre, mais surtout les verres contenant plusieurs bases terreuses et des oxydes de fer et de manganèse ; les verres plombifères et les verres à bases de soude ou de potasse sont moins sujets à cette transformation cristalline.

On peut presque toujours opérer la dévitrification en fondant le verre et l'abandonnant, en grandes masses, à un refroidissement gradué très-lent, ou bien en le chauffant au point de le ramollir, le soumettant d'abord à cette température prolongée, puis à un refroidissement très-graduel (*). L'opération réussit mieux sur le verre à bouteilles que sur les autres ; viennent ensuite le verre vert ordinaire, le verre blanc, le verre simple à base de soude, puis le cristal, et enfin le verre simple à base de potasse, qui est plus difficilement dévitrifiable que tous les autres.

Cette propriété explique pourquoi, dans la fabrication des bouteilles, on évite avec soin de réchauffer plusieurs fois la masse du verre qu'on veut façonner, autrement il se dévitrifierait au bout de peu d'instants : le verre deviendrait dur, peu fusible, et présenterait une foule de grains solides, sortes de sphéroïdes de cristaux irradiés, disséminés dans une matière encore molle ; de là vient le nom de verre galeux que lui donnent les ouvriers, lorsque ce phénomène se présente. On conçoit de môme pourquoi le verre vert (même le verre blanc ordinaire), et, à plus forte raison, le verre à bouteilles, ne peuvent être façonnés à la lampe d'émailleur qu'à la condition que l'ouvrier apporte une assez grande célérité dans son travail ; lorsqu'il y met quelque

(*) H. Pelouze a démontré que le Terre dé vi tri Ûé peut offrir la même composition que le Terre transparent dont il provient : qu'un fragment d'une glace de Saint-Gobain chaufté 24 à 48 heures sur la sole d'un four à recuire s'est dévitrifié sans changer de poids, que le cristal lui-même peut être dévitrifié quoique plus difficilement que les autres verres. Les verres à base de soude sont bien plus sujets à se dévitrifier que les verres à base de potasse.

lenteur, qu'il réchauffe à plusieurs reprises le tube de verre, la masse se dévitrifie. En vain essayerait-il alors de souffler une boule : le verre n'est plus assez mou ; la matière est devenue rugueuse, demi-transparente, et infusible à la flamme ordinaire de la lampe d'émailleur.

D'après ces données , on conçoit combien il importe de choisir avec soin les verres destinés à fournir des masses volumineuses, celles, par exemple, qu'on destine à la fabrication des lentilles pour les grands instruments d'optique. On ne réussit guère qu'avec le verre à base de plomb et de potasse, et celui à base de potasse et de chaux, qui peuvent, sans se dévitrifier, supporter un refroidissement très-lent. Aussi ces deux sortes de verres, qui constituent le flint-glass et le crown-glass, sont-ils employés exclusivement à la fabrication des objectifs pour les lunettes astronomiques. On essaye depuis quelque temps pour ces applications les verres ou cristaux à base d'oxyde de zinc et les borosilicates.

Sous un certain point de vue, la dévitrification a paru offrir un véritable intérêt : si l'on parvenait à bien régulariser cette préparation, on pourrait remplacer la porcelaine, dans plusieurs de ses usages, parle verre dévitrifié. Ainsi, on fournirait aux laboratoires de chimie des tubes, des cornues, des ballons, des capsules qui résistent au feu, aux acides, et s'obtiennent d'une seule pièce, sous des formes variées que le moulage de la porcelaine réalise difficilement.

Darcet a fabriqué avec le verre à bouteilles dévitrifié des camées, des carreaux d'appartement, des porphyres, des mortiers très- durs et des pierres colorées pour la mosaïque. On a depuis essayé cette fabrication en grand ; mais on n'a pu encore obtenir des résultats constants assez économiques.