L'histoire, la fabrication et les usages modernes des billes

Contexte

Les billes sont de petits objets sphériques — typiquement sous un pouce (2,54 cm) de diamètre — façonnés en verre ou pierre. Elles ont longtemps été un pilier des jeux d'enfants, pourtant leur héritage s'étend bien au-delà du jeu. Les premières formes de billes sont censées avoir inspiré des jeux qui évoluèrent en sports modernes comme le bowling, le billard et le flipper. Aujourd'hui, les billes servent aussi de rôles industriels : elles agissent comme la fine poussière à l'intérieur des bombes de peinture en spray, fournissent les lettrages translucides sur les panneaux routiers, et sont fondues en fibre de verre pour carrosseries automobiles et tentures décoratives.

Histoire

Des sphères en pierre et argile ont été découvertes dans des fouilles archéologiques mondialement, remontant à des milliers d'années. Les premières billes étaient probablement des noix polies que les enfants utilisaient dans des jeux antiques. Jeunes Grecs et Romains jouaient avec des boules d'argile, et un ensemble de billes fut même trouvé dans la tombe du pharaon égyptien Toutankhamon. En Amérique du Nord, des objets en pierre et argile ressemblant à des billes furent excavés de sites funéraires Hopewell en Ohio, soulignant leur ubiquité ancienne. Les billes restèrent un passe-temps apprécié au Moyen Âge, bien que les autorités voyaient parfois leur jeu comme délinquant et tentaient de le freiner.

Pendant les périodes médiévale et élisabéthaine, la plupart des billes étaient en argile. Vers 1600, des moulins à eau allemands dans les régions près de Coburg et Oberstein commencèrent à produire des sphères polies en marbre et albâtre, marquant la naissance de la production de masse. Le terme « bille » (marble) dérive de l'allemand *Marble* (« roche »), et les fabricants allemands s'étendirent bientôt à l'agate, calcaire, laiton et pierres précieuses, atteignant des taux de production d'environ 800 sphères par heure. Pendant des siècles, l'Allemagne resta le centre mondial de la fabrication de billes.

Les billes en verre — la forme la plus courante aujourd'hui — n'émergèrent qu'au XIXe siècle. Les historiens débattent de savoir si Venise, avec sa tradition de soufflage de verre du IXe siècle, ou l'Allemagne introduisit les premières billes en verre. Un moment clé vint en 1846 quand un verrier allemand inventa les *marbelschere* (ciseaux à billes), un dispositif qui façonnait le verre fondu en sphères et laissait une marque de pontil distinctive à chaque extrémité. Le verre était ensuite refroidi dans un tonneau en bois, récupéré avec une cuillère en fer, et revenu pour produire des billes durables, résistantes aux fissures.

La première production commerciale de billes en verre traversa l'Atlantique à la fin des années 1800. En 1900, Martin Frederick Christensen breveté une machine produisant des roulements à billes en acier quasi parfaits, et en 1910 son usine de l'Ohio — employant 33 ouvriers — produisait 10 000 billes par jour. Des fours au gaz naturel alimentaient le processus, mais le rationnement de gaz de la Première Guerre mondiale força la fermeture de l'usine. La fondation en 1911 de la Akro Agate Company à Akron, Ohio, inaugura une nouvelle ère de fabrication de billes. Tout au long des années 1920, Akro Agate affina les machines et devint le producteur dominant, bien que la popularité du jouet déclinât avec l'entrée des gadgets électroniques sur les marchés d'enfants. De nombreuses firmes américaines de billes pivotèrent vers le verre industriel, comme pare-brise automobiles, pour survivre.

Aujourd'hui, les billes sont encore produites en nombres records, largement dans des usines en nations en développement. Vacor de México, basé à Guadalajara, fabrique environ 12 millions de billes par jour et les distribue dans 35 pays mondialement.

Matières premières

Les billes contemporaines sont composées de sable, soude-chaux, silice, et colorants comme hydrate d'aluminium et oxyde de zinc. Le sable — essentiellement de fines particules granulaires de roche — sert de base. La soude-chaux, un mélange d'hydroxyde de calcium avec hydroxyde de sodium ou potassium, agit comme flux et absorbeur de dioxyde de carbone. La silice, un matériau cristallin blanc trouvé dans l'agate, silex et quartz, ajoute la résistance structurelle. Certaines billes incorporent aussi du calcin (verre recyclé). Ces ingrédients sont mélangés pour atteindre les propriétés optiques et mécaniques désirées.

Le processus de fabrication

Fusion

• 1. Sable, soude-chaux et calcin concassé sont alimentés dans un grand réservoir chauffé par four et chauffés à 2 300 °F (1 260 °C). La fusion peut prendre jusqu'à 28 heures pour atteindre l'homogénéité.

Injection

• 2. Le noyau fondu est tiré du réservoir vers un réservoir d'écoulement où il rencontre une injection de verre coloré. Pigments — comme oxyde de fer pour vert, cobalt pour bleu, manganèse pour violet, ou oxyde d'uranium pour une teinte jaune-vert — confèrent la couleur finale de la bille. La vitesse et la force de l'injection déterminent les motifs de surface ; le nourrisseur rainuré breveté par Akro Agate créa des billes « tire-bouchon » multicolores.

Découpe et refroidissement

• 3. Des gouttes fondues sont éjectées du réservoir d'écoulement et automatiquement tranchées en sphères égales. Elles glissent sur des rampes métalliques qui les refroidissent et affinent leur forme. Un second toboggan métallique les trie à la main. Les rouleaux rainurés de Horace Hill, développés à l'origine chez Christensen & Son, accélérèrent la production et réduisirent la main-d'œuvre de près des deux tiers. Les billes défectueuses sont refondues. Le refroidissement a lieu dans des contenants de 5 gallons contenant environ 5 000 billes chacun.