Verre solnble
Le verre soluble longtemps inconnu , quoiqu'il se produisît dans certains mélanges, laissa, jusque dans ces derniers temps, beaucoup d'accidents inexpliqués. C'est un silicate simple à base de potasse ou de soude, complètement soluble dans l'eau bouillante, plus ou moins attaquable à l'eau froide, et très-hygroscopique. Le fait suivant démontre les inconvénients qui parfois résultèrent de sa formation accidentelle.
En 1780, on fit en France des verres de Bohême, dont le pro-
cédé était récemment importé, au moyen des deux recettes suivantes :
KM OHAMFAORB. DANS LES YOSGIS.
Silice 400 Silice 400
Potasse 400 Potasse 400
Chaux 400
Le verre des Vosges fut inaltérable à l'air, tandis que celui de la Champagne manquait de limpidité, de brillant et de solidité ; il attirait l'humidité de l'air au point que, dans les magasins, le fond des verres à boire se remplissait d'une solution de carbonate de potasse. Ce fait, rapporté par Bosc d'Antic, prouve la nécessité de la chaux ou de l'oxyde de plomb pour la fabrication des verres qui doivent résister à l'eau comme à l'air humide. 1 équivalent de potasse forme des verres solubles avec 1 , 2, 3, 4 et 5 équivalents de silice (ou acide silicique) ; mais plus la proportion de potasse est grande, plus le verre est soluble : 2 équivalents de potasse pour 1 de silice donnent un verre tellement soluble qu'il est déliquescent.
Le verre soluble, fabriqué pour l'objet spécial que Fusch se proposa (son application sur les bois ou les tissus qu'on veut rendre ininflammables), était composé de 7 équivalents de silice pour 3 de potasse :
7 équivalents de silice — 3966 ,9 ou 69
3 » dépotasse =4 770 34
Nous avons dit plus haut (p. 597) comment on obtient le verre soluble : sa solution reposée , puis décantée pourrait être employée pour rendre les étoffes ininflammables, mais son hygroscopicité et sa réaction alcaline altèrent ces tissus et la plupart des couleurs.
On peut aussi préparer les silicates de potasse et de soude solubles en traitant par ces alcalis en solutions bouillantes certaines variétés de sables naturels très-fins et facilement attaquables ou le résidu siliceux qiii provient des argiles traitées par l'acide sulfurique dans la fabrication du sulfate a* alumine [voy. plus haut, p. 319].
La potasse employée de préférence pour les applications du silicate aux matériaux de construction doit être préalablement épurée des sulfates et chlorures au moyen de la dissolution à courte eau \voy\ Y épuration des potasses; et à la fin de ce
chapitre, applications des silicates et des verreries diverses). La solution de silice ainsi obtenue, rapprochée à siccité, étendue à 30*, puis déposée et soutirée au clair, contient jusqu'à 0,2 de silice. Il Faudrait calciner le produit avant de le redissoudre, si on voulait obtenir incolore la solution à 30*.
Verre de Bohème. — Les analyses faites par MM. Dumas et Péligot des verres rapportés par Drongniart, et qui ont servi de base aux prix proposés pour l'introduction en France des verres façon Bohême, ont donné la composition moyenne suivante :
Silice 76 ) / Quarts \ 00
Potasse 45 J correspondant au dosage. < Carb. de pousse. 30
Chaux 8 ) \ Chaux 10
Alumine ...... \ (provenant des creusets).
L'un des mélanges usités pour la belle gobeleterie de Bohême contenait les doses suivantes :
Quarts étonné et broyé \ i 00
Carbonate de potasse épuré '. 60
Chaux vive en poudre 20
Azotate de potasse 4 à 2
Arsenic (acide arsénieux) 0,25 à 0,60
Il paraît que, dans quelques verreries d'Allemagne, on emploie le silicate de chaux {wollastonitè) pour la fabrication du verre dit de Bohême (*).
Le sulfate de soude sert de fondant pour les verres à vitres
(*) Voici deux autres dosages : le 1er cité par M. Regnault, le 2e communiqué à M. Péligot dans une verrerie près de Gratzen en Bohême :
Quartz pulvérisé 420 400
Carbonate de potasse 60 32
Chaux éteinte 26 47
Acide arsénieux 0,6 3
Bioxyde de manganèse 2 4
Azotate de potasse 2
Groisil 60 à 76
Les bonnes qualités du verre de Bohême dépendent de la forte dose de silice de la pureté des matières premières : très -beaux quartz hyalin et calcaire saccharoïde ; le bon marché tient au bas prix du combustible (au milieu <k* forêts de sapin) et de la main-d œuvre, enfin au peu de frais généraux dans des établissements en quelque sorte campés. Le propriétaire (ordinairement le seigneur) les construit moyennant kO à 50 000 fr. pour une yerrerie de 2 four», et assure à son fermier le combustible pour la durée du bail à un prix fitf d'avance.
fabriqués en Allemagne et en France {voy. plus loin, plusieurs dosages du verre à vitres).
Crown-glass. — C'est aussi un verre à base de potasse et de cbanx. L'analyse suivante faite par M. Dumas sur un crown de fabrication allemande, trouvé très-bon par M. Cauchoix, opticien, montre que le rapport entre l'oxygène de l'acide silicique et l'oxygène des bases y est sensiblement :: 4 : 1 (*).
Acide silicique 62,8 = 32,6 oxygène de l'acide.
Alumine, oxyde de fer et de manganèse. 2,6 = 4 ,2 oxyg. \
Chaux 42,6 = 3,6 » > = 8,4 oxygène des bases.
Potasse 22,4 = 3,7 » )
Verre à vitres. — En général, le verre à vitres est composé de silice, de soude et de chaux. Dans le verre à vitres bien fait l'acide silicique contient environ 4 fois l'oxygène des bases. On peut d'ailleurs employer le sulfate de soude, et même une petite quantité de cendres dans les compositions du verre à litres.
Dans la verrerie d'Escautpont, entre Condé et Valenciennes, on emploie le dosage suivant pour le verre à vitres (**) :
Silice I
Kil.
Sable de la carrière de Condé 60
Quartz étonné et pulvérisé 60
Sulfate de soude 40
Chaux crue (carbonate de cbanx) 30
Charbon de bois 2 ,60
Bioxyde de manganèse 4 , 60
(*) M. Bon temps de Choisy a donné le dosage suivant pour emplir un creuset à crown-glass :
Sable blanc 420k Craie 45
Potasse 36 Acide arsén 4
Soude (sel de) 20 -JJJ"
La fusion s'effectue en chargeant par parties un creuset couvert ; les brassages à 2 reprises avec un refroidissement intermédiaire et jusqu'à ce que le verre commence a s'épaissir, ont lieu comme pour les cristaux dits flint-glass (voy, plus loin).
(**) Le verre a vitres fabriqué a présenté une composition un peu variable dans plusieurs échantillons.
Silice 70 à 72
Soude 4 6 43
Chaux ; 43,4 43, tf.
Alumine 4,6 0,6
Oxyde de fer 0,4 0,4
— de manganèse traces. 0,6
La fusion dure 16 heures et consomme 80 hectolitres de houille de Fresnes. Le travail emploie 25 hectolitres ; 1 ouvrier habile, en 8 heures, fait 80 à 100 cylindres. Cette belle usine occupe 350 ouvriers ; on y fabrique des bouteilles, des verres à vitres et des glaces.
100 parties de sulfate de soude fondent 200 parties de sable. En effet, 100 parties de carbonate de soude contiennent une quantité d'alcali qui est à celle du sulfate de la même base comme 3 est à 2. Les salins colorés par une matière organique, ne marquant que 33, 35 ou. 40°, fondent parfois autant de sable que les potasses incolores marquant 45° • Cela peut dépendre de la matière organique qui facilite la décomposition du sulfate de potasse contenu dans ces salins (*). Ces salins ne donnent pas de sel de verre qui est composé de sulfate de potasse, de chlorure de potassium et d'une quantité minime de sulfate de chaux. Cela peut tenir encore à la présence de la matière organique : car, en ajoutant une petite quantité de charbon à des compositions renfermant des potasses exemptes de matière organique, on empêche la formation du sel de verre.
Les cendres de bois, complètement lessivées, sont fusibles sans aucune addition; dans un four chauffant bien, elles peuvent même dissoudre du sable. Cela tient à ce que ces cendres contiennent, en général, du silicate de potasse et de chaux, plus du carbonate de chaux et du carbonate de potasse.
Le verre à vitres contient toujours, outre la soude et la chaux, de l'alumine provenant du sable, des creusets et du sel de soude employé. L'alumine qui se trouve dans le verre exerce une influence marquée sur ses propriétés; quand sa proportion est notable, elle rend le verre plus dur, moins fusible et plus sujet à la dé vitrification. Il faut donc éviter, dans le choix et le dosage des matières, tout ce qui tend à prolonger la fusion, car en outre on perd du combustible et on détériore les creusets.
L'état convenable de saturation du verre à vitres parait se réaliser quand la silice contient 4 fois l'oxygène des bases réunies, pourvu que celles-ci ne renferment pas beaucoup d'alumine.
(*) Une très-petite dose de charbon (2 à 3 centièmes) facilite beaucoup la décomposition du sulfate de soude par la silice ; mais il faut se garder d'employer un excès de carbone, qui colorerait en jaune fauve, en rouge, en *— ou en noir le verre obtenu.
Verre a glaces. — Les silicates de soude, de chaux et d'alumine entrent toujours dans la composition de ce verre ; cependant il serait à désirer que les cours commerciaux permissent de remplacer en partie la soude par la potasse (*), car les glaces pourraient être ainsi débarrassées de la nuance verdâtre ou bleuâtre qu'elles offrent toujours, et il n'y aurait plus d'inconvénients à augmenter la dose de la chaux, que l'on emploie en faible quantité pour éviter la dévitrification. Voici l'analyse d'un verre à glaces :
Acide silicique 75 , 90 = 39 ,4 oxygène de l'acide.
Alumine 2,80 = 4,3)
Chaux 3 , 80 = < , 0 f r= 6,7 oxygène des bases.
Soude 47,60 = 4,4./
Cette composition diffère de celle du verre à vitres par les proportions. En effet, dans ce dernier, pour 2 équivalents de soude, il y a au moins 1 équivalent de chaux ; dans le verre à glaces, au contraire, pour 2 équivalents de soude, on ne trouve que \ de chaux. Dans le verre à vitres, en réunissant l'alumine et la chaux, l'oxygène de ces bases dépasse toujours l'oxygène de la soude ; tandis que dans le verre à glaces l'oxygène de la chaux et de l'alumine représente à peine la moitié de celui de la soude. Le verre à glaces est donc plus fusible, plus altérable et moins dur que le verre à vitres ; mais il est moins fragile et moins susceptible de se dévitrifier.
La soude détruit les creusets plus promptement que la potasse dans la fusion des mélanges des verreries. La cause de ce phénomène tient surtout à ce que ceux qui les premiers firent usage delà soude, ne lui croyant pas une action plus énergique que celle de la potasse, en consommaient une quantité aussi grande. Or comme, à pureté égale, la capacité de saturation de la soude est plus grande (dans le rapport de 32 à 48) que celle de la potasse (**), la soude étant d'ailleurs moins volatile, la quantité restant en excès doit attaquer les creusets : 100 parties de potasse de 58 à 60* fondent -200 parties de sable, tandis que la même quantité de el de soude, à 75°, en fond au moins 300 parties.
(*) foy» plus haut.
(**) Celte cause avait également trompé les blanchisseurs, qui substituèrent Ja soude artificielle aux potasses; elle explique le bénéfice énorme que firent Jes fabricants de potasse factice (vojr. plus haut). En Allemagne on peut employer la potasse pour la fabrication des glaces, car les forêts de la Bohême sont encore exploitées pour la potasse extraite de leurs cendres.
Glaces blanches ; voici deux compositions
Sable
Calcaire.
Sel de soude
Calcin
Manganèse (bioxyde)
Arsenic (acide arsénieux) . . . .
Glaces au sulfate :
Sable blanc 300 kil.
Sulfate de soude (raffiné; 430
Calcaire 60
Sulfate de baryte . . 40
Charbon ". 4
Arsenic 2
Cette composition a donné un beau produit. Composition qui a donné dans cinq ou six essais en grand un beau verre blanc chez M. Deviolaine de Prémontré.
Sable • 660
Sel de soude 200
Borax 20
Oxyde de xinc 20
Calcin 400
La composition actuelle du verre à glaces dans la grande fabrique de Saint-Gobain peut être représentée par l'équivalent de silicate de soude et l'équivalent de silicate de chaux ou silice 73 -+- soude 11,5 -+- chaux 15,5= 100. Lorsqu'on emploie le sulfate de soude, le dosage équivaut à: sable 300, sulfate de soude 160, carbonate de chaux 112, groisil 200 à 300. Il importe beaucoup que ces matières soient exemptes d'oxyde ferrugineux (*).
Le minium, le borax, le blanc de zinc, le sulfate de baryte, la chaux fluatée employés dans des proportions convenables peuvent donner de belles qualités aux composés vitreux pour glaces (**).
Verre à bouteilles. — La composition de ce verre est très-
(*) Si le sable n'est pur sous ce rapport, on peut le laver arec l'acide chlorhydrique faible ; le sulfate de soude peut être raffiné par voie de dissolution, soutirage, précipitation à ebaud et dessiccation.
(**) On a fabriqué expérimentalement i Saint-Gobain une glace en «*" ployant un mélange de sable, chaux éteinte et carbonate de baryte qui donij* un composé bien fusible, tandis que chacun des deux silicates isolément eût été infusible dans de semblables conditions ; la glace obtenue, très-dense et trèf belle, contenait en centièmes : silice 0,^65+ baryte 0,472 -f- chaux 0,063*
variable quant aux proportions des matières qui le constituent; mais celles-ci offrent peu de différences quant à leur nature. On y rencontre toujours la silice, l'alumine, l'oxyde de fer, l'oxyde de manganèse en faibles proportions, la chaux, la potasse et la soude, ou seulement une de ces deux dernières bases.
COMPOSITION D'tJir VERBE A BOUTEILLES DE LA FABRIQUE DE ftàvEEft.
Acide siHcique. ... 53 , 66 = 20 , 7 oxygène de l'acide.
Alumine 6,04 = 2,8 \ 4 . )
Peroxyde de fer . . 6,74= 4,7) » I JO a , , .
Chaux* 29,22 = 8;2)0 . = < M oxygène de, b«e..
Potasse 6,48=0,»)-"" » J
La composition de ce verre est bien définie, puisque la silice (ou l'acide silicique) contient 2 fois plus d'oxygène que les bases, et que parmi celles-ci l'alumine et l'oxyde de fer contiennent moitié moins d'oxygène que la chaux et la potasse réunies.
AKALTSE D'UH AUTRE VERRE A BOUTEILLES.
Acide silicique. ... 46 ,6 = 23 ,60 oxygène de l'acide.
Alumine 44,0 = 6,68 > a A
Peroxyde de fer... 6,2 = 4 ,»2 J — 8>D0 I
Chaux 28,4=7,64)
Potasse 6,4=4,00) '
= 47 ,44 oxygène des bases.
An lieu du rapport de 1 à 2 entre l'oxygène des bases insolubles et celui des bases alcalines dans la première composition, on a le rapport de 1 à 1 dans la dernière. Ces différences permettent de supposer qu'il peut en exister de plus grandes encore. Ce dernier verre se dévitrifie plus facilement que le premier.
La vase de mer des côtes de Dunkerque est employée dans la composition du verre à bouteilles par plusieurs verreries des environs de Valenciennes.
Cette vase, molle comme l'argile, est d'un brun bleuâtre ; elle jaunit d'abord à sa superficie, puis graduellement dans toute son épaisseur, lorsqu'elle se dessèche. Elle renferme du sable en grains enveloppés d'une incrustation calcaire, quelques débris de coquilles et répand une odeur de marée. Desséchée, elle contient :
Acide silicique 44 ,25 >
Alumine 43,82 1
Carbonate de chaux 36 ,28 I
Peroxyde de fer 0,63 ^400,00
Chlorure de sodium et sulfate de soude 2 , 26
Matière organique azotée contenant du soufre 4 , 86
Trace d'iode et perte 0,94
Il y a, outre ces matières, une quantité d'eau qui varie de 6 à 12 pour 100. Cette composition se rapproche de celle d'un verre à bouteilles; mais la dose des bases alcalines y étant plus faible, elle n'est pas vitrifiable sans une addition de ces fondants.
Cristal. — Il est composé de silice, de potasse et d'oxyde de plomb dans des rapports variables, selon que le four est chauffé au bois ou à la houille. Dans ce dernier cas, la proportion de l'oxyde de plomb est augmentée; l'acide borique et l'oxyde de zinc en font quelquefois partie.
