Qu'est-ce que le Tempered glass (Verre trempé)
Posté par Termita, mise à jour le 30/09/2022 à 11:55:50
Le verre trempé ou trempé est un type de verre de sécurité traité par des traitements thermiques ou chimiques contrôlés pour augmenter sa résistance par rapport au verre normal. Le revenu met les surfaces extérieures en compression et l’intérieur en tension. De telles contraintes font que le verre, lorsqu’il est brisé, se brise en petits morceaux granulaires au lieu de se fragmenter en éclats déchiquetés comme le fait le verre recuit ordinaire. Les morceaux granulaires sont moins susceptibles de causer des blessures.Le verre trempé est utilisé pour sa sécurité et sa résistance dans une variété d’applications, y compris les fenêtres de véhicules de tourisme, les portes de douche, les aquariums, les portes et tables en verre architectural, les plateaux de réfrigérateur, les protecteurs d’écran pour téléphones portables, les composants en verre pare-balles, les masques de plongée, les assiettes et les ustensiles de cuisine.
Propriétés
Le verre trempé est environ quatre fois plus résistant que le verre recuit. La plus grande contraction de la couche interne pendant la fabrication induit des contraintes de compression à la surface du verre compensées par des contraintes de traction dans le corps du verre. Le verre entièrement trempé de 6 mm d’épaisseur doit avoir une compression de surface minimale de 69 MPa (10 000 psi) ou une compression de bord d’au moins 67 MPa (9 700 psi). Pour qu’il soit considéré comme du verre de sécurité, la contrainte de compression de surface doit dépasser 100 mégapascals (15 000 psi). En raison de la contrainte de surface accrue, lorsqu’il est brisé, le verre se brise en petits morceaux arrondis par opposition à des éclats dentelés tranchants.
Les contraintes de surface de compression confèrent au verre trempé une résistance accrue. Le verre recuit n’a presque aucune contrainte interne et forme généralement des fissures microscopiques à sa surface. La tension appliquée au verre peut entraîner la propagation de la fissure qui, une fois commencée, concentre la tension à l’extrémité de la fissure entraînant la propagation de la fissure à la vitesse du son à travers le verre. Par conséquent, le verre recuit est fragile et se brise en morceaux irréguliers et tranchants. Les contraintes de compression à la surface du verre trempé contiennent des défauts, empêchant leur propagation ou leur expansion.
Toute coupe ou broyage doit être effectué avant le revenu. La coupe, le meulage et les impacts brusques après le revenu provoqueront la rupture du verre.
Le schéma de déformation résultant du revenu peut être observé en regardant à travers un polariseur optique, tel qu’une paire de lunettes de soleil polarisantes.
Utilisations
Le verre trempé est utilisé lorsque la résistance, la résistance thermique et la sécurité sont des considérations importantes. Les véhicules de tourisme, par exemple, ont les trois exigences. Comme ils sont stockés à l’extérieur, ils sont soumis à un chauffage et à un refroidissement constants ainsi qu’à des changements de température spectaculaires tout au long de l’année. De plus, ils doivent résister aux petits impacts des débris routiers tels que les pierres ainsi qu’aux accidents de la route. Parce que de gros éclats de verre tranchants présenteraient un danger supplémentaire et inacceptable pour les passagers, le verre trempé est utilisé de sorte que, s’ils sont cassés, les pièces sont émoussées et la plupart du temps inoffensives. Le pare-brise ou le pare-brise est plutôt en verre feuilleté, qui ne se brisera pas en morceaux lorsqu’il est cassé alors que les vitres latérales et le pare-brise arrière ont toujours été en verre trempé. Certains véhicules de luxe plus récents ont des vitres latérales stratifiées pour répondre aux réglementations de rétention d’occupation, à des fins antivol ou à des fins d’insonorisation.
D’autres applications typiques du verre trempé comprennent:
- Portes de balcon
- Installations sportives
- Piscines
- Façades
- Portes de douche et salles de bain
- Espaces d’exposition et présentoirs
- Tours d’ordinateur ou boîtiers d’ordinateur
- Protecteurs d’écran pour téléphones portables
Bâtiments et structures
Le verre trempé est également utilisé dans les bâtiments pour les assemblages non encadrés (tels que les portes en verre sans cadre), les applications structurellement chargées et toute autre application qui deviendrait dangereuse en cas d’impact humain. Les codes du bâtiment aux États-Unis exigent du verre trempé ou feuilleté dans plusieurs situations, y compris certains puits de lumière, du verre installé près des portes et des escaliers, de grandes fenêtres, des fenêtres qui s’étendent près du niveau du sol, des portes coulissantes, des ascenseurs, des panneaux d’accès des services d’incendie et du verre installé près des piscines.
Usages domestiques
Le verre trempé est également utilisé dans la maison. Certains meubles et appareils ménagers courants qui utilisent du verre trempé sont des portes de douche sans cadre, des plateaux de table en verre, des étagères en verre, du verre d’armoire et du verre pour les cheminées.
Restauration
« Trempé sur jante » indique qu’une zone limitée, comme le bord du verre ou de la plaque, est trempée et est populaire dans les services alimentaires. Cependant, il existe également des fabricants spécialisés qui offrent une solution de boisson entièrement trempée / trempée qui peut apporter des avantages accrus sous la forme de résistance et de résistance aux chocs thermiques. Dans certains pays, ces produits sont spécifiés dans des lieux qui nécessitent des niveaux de performance accrus ou qui ont besoin d’un verre plus sûr en raison d’une utilisation intense.
Le verre trempé a également connu une utilisation accrue dans les bars et les pubs, en particulier au Royaume-Uni et en Australie, pour empêcher que le verre brisé ne soit utilisé comme arme. Les produits en verre trempé peuvent être trouvés dans les hôtels, les bars et les restaurants pour réduire les bris et augmenter les normes de sécurité.
Cuisson
Certaines formes de verre trempé sont utilisées pour la cuisson. Les fabricants et les marques comprennent Glasslock, Pyrex, Corelle et Arc International. C’est aussi le type de verre utilisé pour les portes de four.
Appareils à écran tactile
La plupart des appareils mobiles à écran tactile utilisent une certaine forme de verre trempé (comme le verre Gorilla glass de Corning), mais il existe également des protecteurs d’écran trempés séparés pour les appareils à écran tactile vendus comme accessoire.
Fabrication
Le verre trempé peut être fabriqué à partir de verre recuit via un processus de trempe thermique. Le verre est placé sur une table à rouleaux, le faisant passer à travers un four qui le chauffe bien au-dessus de sa température de transition de 564 ° C (1 047 ° F) à environ 620 ° C (1 148 ° F). Le verre est ensuite rapidement refroidi avec des courants d’air forcés tandis que la partie intérieure reste libre de circuler pendant une courte période.
Un procédé alternatif de trempe chimique consiste à forcer une couche superficielle de verre d’au moins 0,1 mm d’épaisseur à être comprimée par échange d’ions sodium dans la surface du verre avec des ions potassium (qui sont 30% plus gros), par immersion du verre dans un bain de nitrate de potassium fondu. Le trempage chimique entraîne une ténacité accrue par rapport à la trempe thermique et peut être appliqué à des objets en verre de formes complexes.
Inconvénients
Le verre trempé doit être coupé à la taille ou pressé à la forme avant le trempe et ne peut pas être retravaillé une fois trempé. Le polissage des bords ou le perçage des trous dans le verre est effectué avant le début du processus de trempe. En raison des contraintes équilibrées dans le verre, les dommages à toute partie finiront par entraîner le bris du verre en morceaux de la taille d’une vignette. Le verre est le plus susceptible de se briser en raison de dommages à son bord, où la contrainte de traction est la plus grande, mais peut également se briser en cas d’impact dur au milieu de la vitre ou si l’impact est concentré (par exemple, le verre est frappé avec une pointe durcie).
L’utilisation de verre trempé peut poser un risque pour la sécurité dans certaines situations en raison de la tendance du verre à se briser complètement lors d’un impact dur plutôt que de laisser des éclats dans le cadre de la fenêtre.
La surface du verre trempé présente des ondes de surface causées par le contact avec des rouleaux d’aplatissement, s’il a été formé à l’aide de ce processus. Cette ondulation est un problème important dans la fabrication de cellules solaires à couche mince. Le procédé du verre flotté peut être utilisé pour fournir des feuilles à faible distorsion avec des surfaces très planes et parallèles comme alternative pour différentes applications de vitrage.
Les défauts du sulfure de nickel peuvent provoquer une rupture spontanée du verre trempé des années après sa fabrication.
Histoire
François Barthelemy Alfred Royer de la Bastie (1830-1901) de Paris, France est crédité d’avoir d’abord développé une méthode de trempe du verre en trempant du verre presque fondu dans un bain chauffé d’huile ou de graisse en 1874, la méthode brevetée en Angleterre le 12 août 1874, brevet numéro 2783. Le verre trempé est parfois connu sous le nom de verre Bastie d’après de la Bastie. En 1877, l’Allemand Friedrich Siemens a développé un procédé différent, parfois appelé verre comprimé ou verre Siemens, produisant un verre trempé plus résistant que le procédé Bastie en pressant le verre dans des moules froids. Le premier brevet sur l’ensemble d’un procédé de fabrication du verre trempé a été détenu par le chimiste Rudolph A. Seiden, né en 1900 en Autriche et émigré aux États-Unis en 1935.
Bien que le mécanisme sous-jacent n’était pas connu à l’époque, les effets du verre « trempé » sont connus depuis des siècles. Vers 1660, le prince Rupert du Rhin a porté la découverte de ce qui est maintenant connu sous le nom de « gouttes de Prince Rupert » à l’attention du roi Charles II. Ce sont des morceaux de verre en forme de goutte d’eau qui sont produits en permettant à une goutte de verre fondue de tomber dans un seau d’eau, le refroidissant ainsi rapidement. Ils peuvent résister à un coup de marteau sur l’extrémité bulbeuse sans se briser, mais les gouttes se désintégreront de manière explosive en poudre si l’extrémité de la queue est même légèrement endommagée.
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