Test « Heat Soak » : une garantie pour le verre trempé

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Le verre trempé souffre d’un mal invisible : le phénomène Heat Soak. Il sagit d’une casse spontanée. Comment lutter ? Aujourd’hui, seule une méthode destructive permet de pallier à ce problème.

Une fois posé, un verre trempé se casse spontanément ? Un défaut de mise en œuvre ou choc thermique ? Non, un sulfite de nickel. Explication. « Lors de la fabrication, il se forme des inclusions dans le verre », explique Nelly Philipponnat, responsable marketing d’AGC Flat Glass Europe. Il en existe plus d’une cinquantaine connues. Parmi celles-ci il y a le sulfite de nickel. Nombre des bris spontanés sont causés par sa présence. La grosseur de ces inclusions peut varier de 3 à 15 millièmes de pouce, donc difficilement détectables à l’oeil nu. Le sulfure de nickel ne se forme que dans la zone de fusion du four ; il faut pour cela être en milieu réducteur. Il se forme à partir de soufre et de nickel pouvant avoir plusieurs origines. En effet, le nickel s’infiltre dans le mélange lors de la production de la matière première : combustible, four, thermocouples. Lorsque le verre est trempé, la pièce est chauffée juste un peu sous son point de ramollissement (620° C), puis elle est refroidie rapidement avec des jets d’air. Puisque ce chauffage et ce refroidissement rapides induisent de fortes contraintes dans le verre, les inclusions de sulfite de nickel peuvent produire des bris spontanés qui surviennent plus tard après le trempage.

En cause : le sulfite de nickel 

Quand le verre est traité à la chaleur, ces inclusions de sulfite de nickel prennent de l’expansion en fonction du temps et de la température. Les variations de volume et les différences de cœfficients de dilatation entre le sulfite de nickel et le verre vont générer des microfissures autour de l’inclusion. Elles peuvent dans certains cas provoquer des casses du verre trempé après livraison. Les inclusions situées dans les zones en compression, près des faces, ne sont pas dangereuses. Par contre, si l’inclusion se trouve dans la zone en extension, la propagation de la casse sera favorisée.  Autrement dit, si elles se retrouvent près du centre de la couche en compression du verre, ces inclusions, quand elles prennent de l’expansion, peuvent engendrer suffisamment de contraintes pour produire un bris spontané.

Une seule solution 

Le remède ? Le test Heat Soak. Ce traitement thermique complémentaire est destiné à éliminer les vitrages présentant des risques de casses spontanées aléatoires du verre trempé thermiquement. Il évite un coût démesurément élevé de contrôle de la matière première, de la masse fondue de verre et des plaques. L’appellation anglophone du traitement Heat Soak est HST et THS désigne la dénomination française du procédé. D’une durée d’environ 5 heures, cette méthode destructive consiste grâce à un four, à amener le verre à la température de 290° C (+/- 10° C) pour une période donnée, puis à le laisser refroidir lentement. Ce traitement accélère l’expansion des inclusions de sulfite de nickel. « La durée du traitement dépend du degré de réduction du risque choisi, de l’épaisseur du verre et de la masse de verre traité dans l’étuve pour que l’inclusion soit effectivement à une température de 290° C », précise Philippe Grell, directeur marketing et technique de la société Pilkington.À cette température, les verres qui ont des inclusions de sulfite de nickel se brisent. Le but de ce traitement est d’éliminer les verres trempés qui sont le plus sujets à subir un bris spontané après leur installation. Le test Heat Soak ne garantit pas que les bris spontanés seront totalement éliminés, mais il est un outil indispensable pour identifier les lots qui ont une haute incidence d’inclusions de sulfite de nickel.

Plus chers 

Ces verres HST sont vendus en moyenne 20 à 30 % plus chers. Ils apparaissent avantageux voire incontournables dans certains cas : verre où l’accès est difficile ou qui peut présenter un danger pour le public en cas de casse. « Le verre HST permet de diminuer au minimum les risques de blessures, les coûts de remplacement dûs aux bris spontanés des verres trempés », souligne Nelly Philipponnat. En outre, le verre trempé thermique traité HST présente des caractéristiques intéressantes. Sa norme de référence est EN 14179. Ce verre offre une résistance accrue aux contraintes thermiques. Il peut résister à une différence de température de l’ordre de 200° C. Il possède aussi une résistance mécanique et aux chocs nettement plus élevés que le verre recuit. Le verre trempé thermiquement Heat Soak présente une valeur minimale de résistance caractéristique à la rupture par flexion de 120 N/mm2. A noter que, pour certains types de vitrages, ces valeurs peuvent être différentes (verre imprimé 90 N/mm2 et verre émaillé 75 N/mm2). Enfin la casse se traduit par une fragmentation en petits morceaux peu coupants suivant des caractéristiques prescrites. Les performances lumineuse, thermique et énergétique des verres trempés restent inchangées.

S.D.

Identification d’une casse par inclusion de sulfure de nickel

La forme de la fragmentation d’un verre trempé est spécifique. le sulfure de nickel provoque une casse en forme de 8. En effet, au point de départ de la casse, les fragments ont sensiblement la forme d’un 8 composé de deux morceaux (pentagone ou hexagone) ayant un côté commun au milieu duquel se trouve l’inclusion. Différents noms désignent cette figure de casse : "cat eyes", lemniscate de Bernoulli, ovale de Cassini ou tout simplement de papillon (butterfly). 

Crédit Photos : Pilkington

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