Qu'est-ce que le verre résistant à la chaleur ?

Le verre résistant à la chaleur est un verre qui résiste mieux aux chocs thermiques que le verre ordinaire. Il convient donc aux applications industrielles, de construction et de cuisine où les changements de température feraient probablement éclater le verre ordinaire. Le verre résistant à la chaleur est généralement du verre borosilicaté, du verre sodocalcique trempé ou de la vitrocéramique. Les ustensiles de cuisson en verre sont souvent appelés Pyrex® par le grand public, mais il s'agit bien d'une marque commerciale 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 refroidies, elles se contractent. Cette propriété est connue sous le nom de dilatation thermique , et le nombre qui désigne à quel point un matériau donné se dilate ou se contracte 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 provoquer l'éclatement du verre, une conséquence connue sous le nom de choc thermique . Le verre peut être fabriqué pour résister aux chocs thermiques en modifiant sa composition chimique, sa méthode de fabrication ou les deux.

La plupart du verre 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 bocaux en verre, les vitres et d'autres applications courantes. À la fin du 19e siècle, le chimiste allemand Otto Schott a inventé le verre borosilicaté en ajoutant du bore au mélange.

Le verre borosilicaté 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 ustensiles de cuisson et plats de service ; et dans les applications industrielles où une haute résistance aux chocs thermiques est nécessaire, comme les tuiles 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 borosilicaté 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 été traité thermiquement pendant la fabrication, provoquant la contraction de la partie interne du verre et l'augmentation de la tension superficielle, ce qui entraîne un meilleur équilibrage des contraintes dans le verre. Le verre trempé est plus solide 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 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 ébrécher le verre trempé déséquilibre ses contraintes internes, le faisant se casser facilement. Lorsqu'il se brise, il a tendance à se briser en petits morceaux plutôt qu'en gros fragments pointus. Pour cette raison, il est souvent utilisé dans les pare-brise automobiles.

La vitrocéramique est du 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 dessus de cuisinière 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 vitré avec de la vitrocéramique, ou est constitué de deux vitres et rempli d'un matériau ignifuge.