Qu'est-ce que le verre résistant à la chaleur?
Le verre résistant à la chaleur est un verre plus résistant aux chocs thermiques que le verre ordinaire. Il convient donc aux applications industrielles, de construction et de cuisson dans lesquelles des changements de température pourraient briser le verre ordinaire. Le verre résistant à la chaleur est généralement du verre borosilicaté, du verre sodocalcique trempé ou de la vitrocéramique. Les articles de cuisson en verre sont souvent désignés par le grand public comme Pyrex®, mais il s’agit bien d’une marque de commerce de Corning®, Inc., un important fabricant de produits en verre et en céramique.
Lorsque la plupart des matériaux sont chauffés, ils se dilatent; une fois refroidis, ils se contractent. Cette propriété est connue sous le nom de dilatation thermique , et le nombre qui désigne l' amplitude de dilatation ou de contraction d'un matériau donné est appelé son coefficient de dilatation thermique . Le verre a un coefficient de dilatation thermique élevé, ce qui signifie qu'il se dilate très rapidement lorsqu'il est chauffé. Cette expansion rapide peut faire éclater le verre, conséquence connue sous le nom de choc thermique . Le verre peut résister aux chocs thermiques en modifiant sa composition chimique, son procédé de fabrication ou les deux.
Le verre le plus ordinaire est fabriqué en mélangeant du dioxyde de silicium, de la chaux, du carbonate de sodium et de petites quantités d'autres minéraux. Ceci est connu sous le nom de verre sodocalcique et est utilisé pour les bouteilles et pots en verre, les vitres et autres applications courantes. À la fin du XIXe siècle, le chimiste allemand Otto Schott a inventé le verre au borosilicate en ajoutant du bore au mélange.
Le verre borosilicate est plus léger et plus résistant que le verre sodocalcique, a un point de fusion plus élevé et un coefficient de dilatation thermique beaucoup plus faible. Il est utilisé pour les équipements de laboratoire en verre résistant à la chaleur, tels que les tubes à essai; pour les plats de cuisson et les plats de service; et dans les applications industrielles où une résistance élevée aux chocs thermiques est nécessaire, comme les carreaux d'isolation thermique. Il est également utilisé comme verre optique de haute qualité - dans les grands télescopes, par exemple - car il transmet bien la lumière et résiste aux changements de forme.
Corning® a popularisé l'utilisation du verre au borosilicate dans les ustensiles de cuisson sous sa marque Pyrex®, mais la plupart des Pyrex® vendus aux États-Unis aujourd'hui sont du verre sodocalcique trempé. Le verre trempé a subi un traitement thermique pendant la fabrication, ce qui a provoqué la contraction de la partie interne du verre et l'augmentation de la tension superficielle, ce qui a permis de mieux équilibrer les contraintes exercées sur le verre. Le verre trempé est plus résistant que le verre non trempé et résiste mieux aux chocs thermiques.
Le verre trempé résistant à la chaleur est utilisé dans les ustensiles de cuisine et dans les écrans de cheminée en verre. Le principal inconvénient de l'utilisation de ce type de verre est que sa forme ne peut pas être modifiée après refroidissement. Couper ou déchiqueter le verre trempé déséquilibre ses contraintes internes, le rendant ainsi plus facile à rompre. Quand il se casse, il a tendance à se briser en minuscules morceaux plutôt qu'en grands fragments tranchants. Pour cette raison, il est souvent utilisé dans les pare-brise d'automobiles.
La vitrocéramique est un verre qui a été traité thermiquement jusqu'à ce que des cristaux commencent à se former dans le verre. En faisant varier la quantité de cristal, il est possible de créer un verre résistant à la chaleur avec une large gamme de coefficients de dilatation thermique possibles. La vitrocéramique est principalement utilisée pour les plaques de cuisson et les surfaces de cuisson en verre, pour les écrans de cheminée et pour les panneaux de verre résistant au feu. Dans la construction, une fenêtre ou un panneau de verre décrit comme "résistant au feu" est généralement du verre sodocalcique émaillé avec de la vitrocéramique ou constitué de deux vitres et rempli d’un matériau ignifuge.