L'élément de base du verre est… le sable, ou plus exactement la silice fondue. D'ailleurs, on trouve du verre "naturel" qui se forme lors d'éruptions volcaniques. L'obsidienne, une roche noire et coupante, en est un exemple bien connu.
Les proportions massiques du mélange de départ pour obtenir un verre stable à 650 °C sont d'environ : SiO2 70 % ; Na2O équivalent soude 15 % ; addition nécessaire de fondants : par exemple CaO 10 % et oxydes métalliques divers 5 %.
La préparation du lit de fusion
On appelle lit de fusion, le broyage puis le mélange de granulométrie homogène des différentes matières premières qui compose le verre. Le verre est un silicate complexe c'est à dire un réseau irrégulier de silice (sable) auquel on ajoute des agents modificateurs.
Au-dessous de 750 °C, au contact de la silice, les cristaux de carbonate de sodium se déforment pour épouser la forme des cristaux de silice. Une réaction entre le sable et le carbonate de sodium (réaction de décarbonatation) est à l'origine de la formation de deux types de silicates de sodium.
En France, la majeure partie de la silice provient de gisement de sables naturellement fins, gisements d'épaisseur variable, recouverts de terre arable, de marne, de minéraux divers. On trouve également des gisements en lagune.
Différentes matières premières sont nécessaires pour fabriquer du verre. Il s'agit principalement de sable, de soude et de chaux. Avant de les mélanger, ils sont soigneusement pesés. La bonne quantité de chaque matière première dans le mélange permet de fabriquer les meilleurs vitrages.
Deux techniques sont apparues conjointement et furent utilisés durant tout le Moyen Âge pour la fabrication des vitraux : le soufflage en couronne : produit dans l'Ouest de la France (technique normande de la cive) et en Angleterre où sa production dura jusqu'au XIX e siècle.
Le sable de silice s'achète facilement dans une jardinerie pour des quantités réduites ou auprès de carrières et de marchands de matériaux pour des volumes importants. Il se vend soit par sacs de 25 kg, soit en vrac à la tonne.
La première fabrication du verre remonte probablement à 4 500 ans avant notre ère, en Mésopotamie. C'est toutefois en Égypte antique autour de 3 000 ans avant notre ère que les premiers objets artisanaux en verre ont été découverts.
Le verrier est un métier d'art exercé par un artisan d'art ou un artiste, chargé de fabriquer ou restaurer des objets décoratifs en verre (vitrail, figurines, sculptures) ou utilitaires (arts de la table, verrerie spécifique). Il travaille sur base d'idées personnelles ou de modèles (dessin, plan à échelle réduite).
La fabrication de vitre fait partie des sous-secteurs de la miroiterie. C'est un procédé qui consiste à mélanger la silice avec des fondants comme de la chaux ou de la soude. L'objectif étant de rabaisser la température. Après ajout de l'eau et du calcin, le mélange est porté à une température de 1 550 degrés.
Le verre en cristal est composé principalement de silice, de potasse, et surtout de plomb. Afin d'avoir l'appellation “Cristal”, la pièce doit contenir au minimum 24% de plomb. C'est ce qu'on appelle le cristal de plomb. De plus, le verre doit avoir un indice de réfraction égal ou supérieur à 1,545.
Le verre, un matériau naturel
Le verre est composé de minéraux naturels (sable, calcaire et carbonate de soude). Il est le matériau idéal pour la conservation alimentaire grâce à sa neutralité et sa stabilité.
4/ matériaux minéraux
Ils sont durs, isolants électriques, ils résistent à la chaleur mais sont sensibles aux chocs. On les utilise pour fabriquer des bouteilles en verre, des briques, des assiettes…
Pour le verre, la lumière visible n'est pas assez énergétique, et les électrons ne peuvent pas les absorber. La lumière traverse donc le verre, sans être absorbée. Pour le bois ou le plastique opaque, le photon disparaît : la lumière visible est absorbée et les électrons sont excités.
Le mieux pour trouver du sable est de se rendre dans une jardinerie (généralement au rayon aquariophilie), un magasin de bricolage (au rayon construction), parfois même en grande surface ou encore directement dans une sablière.
Le sable de silice est la forme chimique la plus courante de ce matériau granulaire fin, composé de petites particules rocheuses et de minéraux, que nous appelons le sable.
À l'état naturel, la silice cristalline (et notamment le quartz) est présente dans de nombreuses roches (grès, granite, sable …). De ce fait la silice cristalline est présente dans de nombreux produits comme les bétons, les mortiers, les enduits de façade…
Le verre trempé, la référence solidité
Produit utilisé pour les vitrages traditionnels dans le bâtiment. Ils assurent une fonction d'isolation lorsqu'ils sont composés de plusieurs verres séparés par des espaces d'air ou de gaz déshydratés.
Le vitrage dépoli est également un verre opaque.
Au Moyen Âge, la technique du vitrail consiste en une composition formée de plusieurs pièces de verre maintenues par un réseau de plomb. Il n'y eut d'abord qu'une seule couleur par morceau de verre. Celui-ci était fixé dans les fenêtres par des tiges métalliques.
L'apparition du verre soufflé : Ier siècle av.
Au même moment, on inventa le verre transparent à Sidon (Phénicie), probablement à cause de la pureté des sables de la région et de la présence de natron.
Le miroir est une plaque de verre qui sera plus ou moins épaisse, selon le type de miroir, et qui va par la suite être recouverte d'une couche d'aluminium ou d'argent. Cette composition va permettre la fonction réfléchissante du miroir. Puis cette couche va être à son tour recouverte de cuivre ou de plomb.