Verre traité thermiquement

Traitement thermique pour la sécurité et la durabilité

La plupart des bâtiments les plus beaux du monde sont à couper le souffle en raison de grandes étendues de verre. Mais ces chefs-d’œuvre architecturaux exigent souvent que le verre soit traité thermiquement pour assurer sa durabilité et/ou sécurité. Il y a deux procédés de traitement thermique du verre : le renforcement à chaud et le trempage. Les deux processus se déroulent sur le même équipement de traitement et consistent à chauffer le verre à environ 1 200 degrés, puis à le forcer à refroidir pour créer une compression de surface et de bord. Le processus requis dépend de l’application spécifique du verre.

Verre trempé

Le verre trempé, que l’on peut qualifier de vitrage de sécurité, est généralement destiné à assurer la sécurité ou à protéger les occupants chaque fois que le verre brisé risque de blesser des personnes s’il devient un projectile, comme dans le cas d’un incendie, d’une explosion, d’une tornade ou d’un ouragan. Il est utilisé pour les portes-fenêtres, les portes d’entrée, les portes latérales et d’autres lieux dangereux. Lorsqu’il est brisé, le verre trempé produit des milliers de petites particules.  

Pour faire du verre trempé, le verre est réchauffé juste en dessous du point de fusion, mais refroidi à l’air (trempé) rapidement, ce qui crée une compression de surface et/ou une compression des bords plus élevée dans le verre. Le trempage rend le verre quatre à cinq fois plus résistant et plus sûr que le verre recuit ou non traité. En conséquence, le verre trempé est moins susceptible de subir une rupture thermique.

Verre renforcé à la chaleur

Le verre renforcé à la chaleur est généralement spécifié lorsqu’une résistance supplémentaire est requise pour résister à la pression du vent, à la contrainte thermique ou à ces deux phénomènes, mais lorsque la résistance ou la sécurité du verre trempé n’est pas requise. Une utilisation courante du verre renforcé à la chaleur est dans le verre de tympan. Un avantage du verre renforcé à la chaleur est que, lorsqu’il est brisé, les fragments de verre ont une taille et une forme plus proches des fragments de verre recuit et ont donc tendance à rester plus longtemps dans l’ouverture que les particules de verre trempé. Bien que le verre renforcé à la chaleur ne soit pas un vitrage de sécurité selon les codes du bâtiment, la façon dont il se brise empêche le verre de tomber et de blesser quelqu’un.

Pour fabriquer du verre renforcé à la chaleur, le verre est réchauffé juste en dessous du point de fusion après avoir été formé, puis refroidi à l’air plus lentement que le verre trempé. Ce refroidissement plus lent se forme sur une surface comprimée, ce qui augmente sa résistance à environ deux fois plus que le verre recuit ou non traité.

Les spécifications standard de l’industrie pour les verres trempés ou traités thermiquement sont les normes ASTM C1048 et ANSI Z97.1, ainsi que la section 1201 de la Consumer Products Safety Commission (Commission de sûreté des produits de consommation) du CFR 16. Le verre renforcé à la chaleur nécessite une compression superficielle de 3 500 à 7 500 psi sans exigence de compression de bord. Le verre entièrement trempé aura une compression de surface minimale de 69 MPa (10 000 psi) ou une compression de bord d’au moins 67 MPa (9 700 psi).

Vitro Architectural Glass (anciennement PPG Glass) traite du verre trempé et renforcé à la chaleur dans ses usines de Carlisle, en Pennsylvanie; Wichita Falls, au Texas; et Barrie, en Ontario, au Canada.

Effets du verre traité thermiquement

Dans le cas du renforcement à la chaleur et du trempage, une distorsion optique de l’image est possible. La distorsion se produit dans le verre pour de nombreuses raisons, notamment les variations de pression du vitrage, de charge de vent, de température et de pression barométrique ou même en cas de changement d’altitude entre le lieu de fabrication du verre et l’endroit où il est installé. La distorsion du verre peut également être provoquée par les tendances de contrainte du verre traité thermiquement ou les tendances d’interférences connexes dans la fabrication d’unités de verre isolant. En raison de sa fluidité à des températures plus élevées, le verre est également sensible à l’ondulation, à l’arc et au gauchissement pendant le traitement thermique.

Pour minimiser l’impact potentiel de la distorsion du verre inhérente aux processus de traitement thermique, nous :

  • Produisons tout le verre traité thermiquement pour un projet donné sur le même équipement, en utilisant les mêmes paramètres de traitement
  • Utilisons un verre plus épais, car il est moins sujet à la distorsion
  • Orientons le verre traité thermiquement pour que l’ondulation de rouleaux (l’onde périodique communiquée au verre pendant le traitement thermique, mesurée par la distance de la crête au creux) soit parallèle au seuil de la fenêtre

Qualité optique et planéité du verre traité thermiquement

Bien que la planéité du verre traité thermiquement soit un facteur dans l’aspect et la qualité optique du verre, d’autres éléments, tels que l’ondulation des rouleaux, seront plus déterminants. C’est la raison pour laquelle il n’existe pas de norme industrielle concernant la planéité du verre traité thermiquement. Une spécification courante en termes de planéité du verre traité thermiquement est de 0,00127 cm ou moins sur une surface de 30 cm; toutefois, depuis l’instauration des inspections électroniques en ligne, Vitro Glass recommande l’exigence d’une planéité du verre traité thermiquement par le calcul à l’aide d’une formule de la valeur en millidioptries. La valeur en millidioptries est calculée en factorisant le diamètre du rouleau et la distance, au centre, entre les rouleaux pour atteindre une valeur exprimée selon une tolérance +/-. Une tolérance de +/- 120 sur 90 pour cent de la surface du verre serait un exemple d’exigence de planéité très stricte pour les grands immeubles commerciaux et limiterait le nombre de fabricants potentiels du verre.

Maturation thermique

La maturation thermique est un procédé utilisé pour aider à réduire l’incidence de rupture spontanée due à des inclusions rares de sulfure de nickel (NiS) ou à des défauts de fabrication du verre trempé avant qu’il n’atteigne le chantier. Il nécessite l’insertion du verre trempé dans une chambre et l’élévation de la température jusqu’à environ 550 °F afin d’accélérer l’expansion du sulfure de nickel et de provoquer la rupture du verre dans la chambre de maturation thermique, ce qui réduit le risque de rupture potentielle sur le terrain.

La plupart des experts s’accordent à dire que la maturation thermique ne garantit pas l’élimination à 100 pour cent de rupture spontanée. En outre, le processus peut créer d’autres risques. Veuillez consulter notre document technique TD-138 pour une discussion plus complète sur le sujet.

Verres Herculite® et Hestron® traités thermiquement de Vitro Architectural Glass

Le verre Herculite® décrit tout verre renforcé à la chaleur de manière experte par Vitro Glass. Tous les verres Vitro Glass sont disponibles sous la marque Herculite®. Seul le verre renforcé à la chaleur par Vitro Glass peut être identifié par la marque exclusive Herculite®.

Le verre Hestron® décrit tout verre renforcé à la chaleur de manière experte par Vitro Glass. Tous les verres Vitro Glass sont disponibles sous la marque Hestron ®. Seul le verre renforcé à la chaleur par Vitro Glass peut être identifié par la marque exclusive Hestron®.

Herculite® et Hestron® sont des marques déposées de Vitro Glass.

Bulletins techniques

Vitro Glass dispose de plusieurs Bulletins techniques liés au verre renforcé à la chaleur et trempé :

TD-113 Why Annealed, Heat-Strengthened and Tempered Glass All Deflect the Same Amount (Pourquoi le verre recuit, renforcé à la chaleur et trempé produit la même quantité de déflexion) : Analyse concernant la rigidité du verre et les caractéristiques de déflexion du verre recuit, renforcé à la chaleur et trempé.

TD-115 Strain Pattern in Tempered and Heat-Strengthened Glass (Modèle de contrainte du verre trempé et renforcé à la chaleur) : Analyse relative aux modèles de contraintes visuelles du verre trempé et renforcé à la chaleur et sur la manière et la raison pour laquelle elles apparaissent.

TD-124 Fabrication of Heat-Treated Glass (Fabrication du verre traité thermiquement) : Nos recommandations à propos de la fabrication du verre traité thermiquement et trempé.

TD-138 Heat-Treated Glass for Architectural Glazing (Verre traité thermiquement dans les vitrages architecturaux) : Étude des utilisations appropriées du verre renforcé à la chaleur et trempé, y compris la survenue d’une rupture spontanée. Aborde l’utilisation de la maturation thermique du verre trempé. Propose nos recommandations.