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GLACES ET VERRES N° 75 — Mai 1944
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GLACES ET VERRES REVUE TECHNIQUE, ARTISTIQUE, PRATIQUE 11, rue Boucry, PARIS (18e) — Téléph. : Botzaris 54-85 Direction : R. LHOTE Édition de la Société d'Études et de Publicité Société à responsabilité limitée au Capital de 25.000 fr. R. C. Seine 229.903 B — Rep. Prod. Seine C A 13.717 Rédaction : M. Despréaux --- ABONNEMENTS Un an : France, 60 francs; Étranger, 80 francs Compte de Chèques postaux : Paris 1155-78 --- Tous les deux mois Le numéro : 12 francs (Étranger : 16 francs) N° 75 17e année Mai 1944 --- Sommaire du n° 75 Le hall d’un établissement public, à Rouen, p. 1. Décoration d’un hall d’entrée aménagé en bar, p. 2. Miroirs et décor, p. 4. Le cabinet d’un bibliophile (P. I.), p. 13. La construction des cuves verrées, p. 15. LA TRIBUNE DU C.O.I.V. ET DE L’INSTITUT DU VERRE. — Editorial : La Famille professionnelle du verre, p. 5. Technologie : Procédés industriels de fusion électrique du verre, suite et fin (I. Peyches), p. 6. Conseils aux utilisateurs du laboratoire et du service de documentation de l’Institut du Verre (L. Doussin), p. 11. Les articles sont publiés sous la responsabilité de leurs auteurs. Tous droits de reproduction réservés pour la France et l’étranger. --- Le hall d’un établissement public, à Rouen M ALGRÉ les circonstances qui entraînent momentanément l’essor de ce mode de construction, il importe de ne pas perdre de vue, pour l’avenir, les qualités du “béton translucide” dont nous reproduisons ci-contre une application récente. Cette voûte barlongue, très lumineuse, qui comprend près de deux mille pavés carrés de 20 × 20 cm, en verre trempé, et qui mesure huit mètres sur dix-sept, éclaire le hall du public de la Trésorerie Générale de Rouen. Lanceur, architecte D.P.L.G. Établissements P. Dindeleux, constructeurs.
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Photos J. Laval L E mur du fond est habillé de panneaux de glace juxtaposés, rappelant un peu par leur disposition l'aspect d'un paravent, avec un retour sur la gauche. Une porte se trouve habilement dissimulée grâce à ces coupures verticales. L'ensemble, en glace argentée et oxydée, est traité à la manière d'une tapisserie et comporte un encadrement gravé au sable, avec application d'or et touches discrètes de couleur bleue. Sur ce fond se détache le bar proprement dit, disposé en épi sur le mur de droite. On remarquera son architecture très sobre mais très étudiée, les moulures saillantes, en glace, qui l'encadrent en partie, les barres de cuivre doré mat qui soulignent les horizontales, la plinthe de métal qui protège le meuble à sa base. Le panneau principal, où viennent se refléter les deux hauts tabourets garnis de peau blanche, est en glace argentée très légèrement oxydée. Il est décoré en son centre d'une composition allégorique représentant une scène bachique, gravée au sable et rehaussée d'ors bruns et de bleus. Exemple typique d'utilisation massive de la glace dans un cas où cette matière convient parfaitement et où l'abus de son emploi n'est pas à redouter. GLACES et VERRES Décoration d’un hall d’entrée aménagé en bar Miroiterie Bureau et Cie.
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Cliché “Images de France” Paul Larthe, décorateur MIROIRS ET DÉCOR L e décorateur Paul Larthe a aménagé l’appartement de Mlle Hélène Perdrière dans le style de la Renaissance italienne. Voici un aspect du salon, où règne une harmonie de blancs, de violets et de bleus, et dont l’un des murs est curieusement cloisonné en vingt-quatre panneaux carrés de miroir, rehaussés en leur milieu de fleurs en staff inspirées de Botticelli. Parti ingénieux, d’un bel effet décoratif, et (bien qu’il s’agisse sans doute d’une rencontre fortuite) dont le principe est à retenir parce qu’il s’adapte à la pénurie actuelle de grands volumes de glaces. GLACES et VERRES
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LA TRIBUNE DU C.O.I.V. ET DE L'INSTITUT DU VERRE Pour tous renseignements relatifs à cette partie de la revue « Glaces et Verres », s’adresser au Comité d’Organisation des Industries du Verre, 3, rue La Boétie, Paris (8e). Tél.: Anjou 60-02. ÉDITORIAL La Famille professionnelle du verre A PRÈS bien des vicissitudes, bien des menaces de fusion avec d’autres familles, la Famille professionnelle du verre a pris définitivement corps par la transformation de sa Commission provisoire d’organisation en Comité social national provisoire. Elle a désormais une existence légale, des dirigeants responsables, un budget, des ressources : elle commence à remplir l’importante mission qui lui est confiée par la Charte du travail. La Famille du verre est la plus petite des familles professionnelles (sur la base des renseignements de 1938, elle ne compte guère plus de 50.000 membres), mais elle est aussi sans doute la plus homogène. Elle groupe tous ceux, fabricants, transformateurs ou façonniers, qui élaborent le matériau verre et lui donnent son aspect définitif : - les verriers; - les souffleurs de verre; - les miroitiers; - les négociants en verres à vitres; - les façonniers divers sur verre plat et sur verre creux. Cette liste des membres de la Famille du verre correspond exactement à la liste des ressortissants du Comité d’organisation des industries du verre, et c’est là peut-être la caractéristique la plus remarquable de la Famille du verre. Les autres familles professionnelles correspondent en général à un assez grand nombre de comités d’organisation et, pour réaliser l’indispensable correspondance entre les organismes économiques et sociaux créés par les lois du 16 août 1940 et du 4 octobre 1941, il a fallu regrouper les comités d’organisation, parfois les transformer, et les coiffer par des comités généraux chargés d’examiner toutes les questions communes aux différents comités correspondant à une même famille. Il en est résulté, en dehors de l’amalgame de professions parfois disparates, d’innombrables difficultés de délimitation de frontières. Dans l’industrie du verre, rien de semblable ne s’est produit. A la Famille professionnelle du verre correspond exactement le Comité d’organisation des industries du verre et les conflits de délimitation de frontières ont été à peu près inexistants. Il faut se réjouir de cette correspondance entre les domaines de la Famille et du Comité d’organisation des industries du verre. Il y a là une circonstance particulièrement heureuse qui doit favoriser le développement rapide d’une collaboration fructueuse entre les deux organismes. Une telle collaboration est en effet indispensable pour la solution d’un grand nombre de problèmes qui présentent à la fois des aspects économiques et des aspects sociaux. La solution de ces problèmes a été longtemps retardée par les délais considérables qu’a nécessités la mise en place de la Famille. Le problème de l’apprentissage est par exemple un de ceux qui ont le plus souffert de cette situation. Le Comité d’organisation avait en effet commencé dès 1941 à étudier la question de l’apprentissage puis, après la promulgation de la Charte du travail, il l’avait abandonnée pour se consacrer aux problèmes strictement économiques. La création de la Famille du verre, après deux années de travaux préparatoires, a permis la remise à l’ordre du jour du problème de l’apprentissage, en plein accord entre la Famille et le Comité, tant en ce qui concerne les verriers que les miroitiers et les souffleurs de verre. Pour ces deux dernières professions le problème de l’apprentissage est particulièrement crucial. Les miroitiers de la région parisienne en sont tellement convaincus qu’ils ont accepté de créer une société ayant pour objet de favoriser l’apprentissage au moyen de subventions accordées aux firmes qui forment des apprentis et au centre d’apprentissage chargé des cours de perfectionnement. De même les souffleurs de verre envisagent la constitution d’une société chargée de financer la création et l’entretien d’une école d’apprentissage. Le bureau de la Famille professionnelle et le directeur du Comité d’organisation ne se contenteront pas de collaborer à la solution du problème de l’apprentissage. Ils sont convaincus de la nécessité absolue d’une liaison intime entre les organismes représentatifs de l’industrie du verre sur le plan social et sur le plan économique. Sans attendre la création des organismes tripartites qui doivent consacrer la solidarité des questions économiques et des questions sociales, ils ont décidé de se rencontrer périodiquement pour étudier en commun les problèmes mixtes et ils ont désigné des délégués chargés d’assurer entre eux une liaison permanente. Mais, pour que cette collaboration puisse être vraiment efficace, il est indispensable qu’elle ne se limite pas aux seuls dirigeants des organismes officiels de l’industrie du verre. Il faut que tous les membres de la Famille, patrons, cadres, employés et ouvriers, en sentent la nécessité et s’attachent à la réaliser à tous les échelons. Il faut qu’ils forment au plus tôt leurs syndicats et qu’ils participent activement à leurs travaux dans un esprit de compréhension mutuelle et de bonne volonté agissante. Ils pourront ainsi faciliter une prochaine fusion des organismes économiques et sociaux de l’industrie du verre au sein d’une corporation qui devrait être d’autant plus facile à réaliser que la Famille du verre est plus petite et plus homogène. --- GLACES et VERRES
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TECHNOLOGIE Procédés industriels de fusion électrique du verre (1) Troisième partie : Chauffage direct par effet Joule. Nous arrivons enfin à la fusion du verre par passage direct du courant électrique dans le bain fondu. A la température ordinaire, le verre solide n'est, vous le savez, qu'un liquide de viscosité pratiquement infinie. C'est un électrolyte salin dans lequel le déplacement des ions est à peu près complètement bloqué par cette viscosité. Sa conductibilité est extrêmement faible, et souvent masquée par la conductibilité superficielle; mais dès quelques centaines de degrés, sa conductivité de masse apparaît, et devient grande à l'état pâteux. L'amorçage de la résistance est donc nécessaire. L'opération ne présente aucune difficulté, si l'on ne veut pas s'astreindre à démarrer par les seuls moyens électriques: quelques brûleurs à gaz ou à mazout suffisent. Le verre fondu se présente comme une résistance de deuxième espèce, c'est-à-dire ayant un coefficient de température négatif: la résistance diminue quand la température s'élève. Jusqu'à 1200°, la loi de variation de la résistivité est représentée par une expression de la forme: $$ \log \varphi = \frac{a}{T} + b, $$ $a$ et $b$ étant des constantes qui prennent d'ailleurs différentes valeurs dans les divers domaines de température. De 1200° à 1600° — qui est le domaine intéressant la fusion électrique — différents auteurs (Littleton, Volarovich et Tolstoi, Rasch et Henrichsen, entre autres) ont déterminé la variation de la résistivité en fonction de la température. Les déterminations sont peu précises du fait des difficultés expérimentales. Pour un verre normal sodocalcique, on peut admettre les résistivités suivantes: T --- 1200° --- 4,5 (ohm/cm/cm²) --- 1300° --- 3,5 --- 1400° --- 1450° --- 2,8 --- Endell et Hellbrugge ont récemment étudié l'influence de la nature des ions conducteurs et de la viscosité sur la conductibilité. La viscosité est conditionnée par la mobilité des cations métalliques et des tétraèdres SiO₄. La conductibilité ne dépend que de la mobilité des seuls cations métalliques; elle est donc fonction de leur concentration, de leur charge et de leur rayon ionique, d'une part, et de la résistance du milieu aux déplacements, d'autre part. La résistivité déduite de ces données n'a pas une valeur définitive. Les réactions dans le verre ne peuvent jamais être considérées comme terminées. L'évolution pendant que le verre est maintenu fondu se traduit par une lente variation de la conductibilité. Un verre de groisil a une conductibilité plus faible qu'un verre nouveau. A fortiori, cette variation est-elle grande en cours d'élaboration, alors que l'introduction des matières premières refroidit le bain sous-jacent, et que la fusion des carbonates exagère au contraire la conductibilité. Cette variation, qui se reconnaît dans le temps avec les day-tanks, existe dans l'espace avec un four continu. Du dog-house au compartiment d'affinage, on trouve tous les degrés de température et d'élaboration. Il faut donc faire choix d'une résistivité moyenne, que seule peut donner l'expérience d'un procédé. (1) Conférence de M. I. Peyches, agrégé, docteur ès sciences (Maison de la Chimie, 19 novembre 1943). Les deux premières parties ont été publiées dans le numéro précédent. --- GLACES et VERRES --- La connaissance de la résistivité ne suffit d'ailleurs pas pour calculer les caractéristiques électriques d'un four. C'est en définitive la résistance qui nous intéresse; car lorsque les dimensions d'un four ont été choisies, il est possible de calculer l'énergie d'entretien $W_0$ et l'énergie d'élaboration $aP$ ; le problème essentiel est alors la détermination de la tension $V$ qui sera nécessaire pour fournir à la cuve la puissance totale nécessaire $W = V^2/R$ ; le choix de cette tension exige donc la connaissance de la résistance de cuve $R$ . On comprendra le soin avec lequel cette détermination doit être faite lorsqu'on se souviendra que le verre est autodrégulateur, du fait de son coefficient de température négatif. Le choix d'une résistance fausse par excès entraîne une marche sous tension trop élevée, et par conséquent avec une puissance trop grande; le verre est surchauffé et la résistance réelle diminue encore; si le transformateur ne possède pas la marge de réglage nécessaire, aucune marche régulière n'est possible. La résistance est liée à la résistivité par une fonction assez complexe des dimensions géométriques. Ce n'est que dans des cas particulièrement simples, et rarement réalisés dans la pratique, que cette fonction se réduit à l'expression classique: $$ R = \varphi \cdot l/s. $$ Il est nécessaire, pour chaque procédé, d'étudier soigneusement les conditions de fonctionnement des électrodes. Dans le cas d'électrodes ramassées assimilables à des sphères, ou d'électrodes cylindriques, la résistance dépend logarithmiquement du rapport du rayon des électrodes à la distance qui les sépare. Encore faut-il tenir compte des effets de limitation du milieu conducteur par la sole, les bouts de cuve ou la surface supérieure du bain. Naturellement, chaque laboratoire spécialisé dans un procédé doit établir les lois qui sont propres à son procédé. Je n'insisterai pas autrement sur ce point. La résistivité moyenne du verre fondu peut être prise — en première approximation — égale à 3 ohms/cm/cm². C'est une résistivité très élevée, de l'ordre du million de fois supérieure à celle du cuivre. Mais comme la section du conducteur intéresse une portion importante de la cuve, en définitive la résistance du bain reste de l'ordre de la fraction d'ohm. Les tensions à utiliser sont donc des tensions courantes. Ainsi, toujours dans le cas du four de 6 m. × 4 m. qui nous a servi d'exemple, et que nous supposerons avoir 1 mètre de profondeur et être chauffé entre plaques occupant les deux extrémités de la cuve, la résistance serait: 0,045 ohm. Et l'énergie nécessaire — voisine de 1000 kwh — sera fournie sous la tension $V = \sqrt{WR} = \sqrt{10^6}$ , 0,045 = 210 volts, avec une intensité de $V/R = 4700$ ampères. C'est là une circonstance favorable pour la fusion directe que d'utiliser les appareillages les plus courants de la technique électrique. Nous n'avons vu jusqu'ici que le côté électrotechnique de la question. Il nous faut voir maintenant le côté physico-chimique. Le verre n'étant conducteur qu'à chaud, on ne peut échapper à la difficulté de plonger l'électrode qui amène le courant dans le bain de verre lui-même. Nous retrouvons là la même difficulté que pour les résistances rayonnantes: la rareté des matériaux conducteurs réfractaires, chimiquement assez résistants. La difficulté est aggravée ici du fait que s'il y a attaque de l'électrode, le bain de verre peut en rester souillé irrémédiablement. ---
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Après une première élimination, il ne reste, pour constituer l'électrode, que les métaux usuels déjà retenus (fer, nickel, chrome, cobalt — purs ou alliés —) et le carbone. Par suite d'échecs retentissants, le carbone jouit longtemps d'une mauvaise presse; et les recherches furent orientées vers les aciers spéciaux et les fers plus ou moins purs. L'Institut du Verre de Moscou, de 1933 à 1934, n'a pas construit moins de 48 fours d'essai pour étudier systématiquement le meilleur métal à utiliser comme électrode, sans ou avec refroidissement à l'air et à l'eau. L'étude a porté sur : le fer ordinaire, le fer recouvert de fer pur électrolytique, le fer doux à $0,05$ et à $0,025\%$ de C, l'acier magnétique à $3,8\%$ de chrome, et l'acier inoxydable au chrome (15\%). C'est ce dernier qui a donné le meilleur résultat; puis le fer doux, contenant le moins de carbone possible. Néanmoins, toutes ces électrodes sont attaquées chimiquement par le verre. Le danger réside, nous l'avons dit, dans la coloration du verre. Les causes de cette coloration sont complexes, et d'ailleurs encore mal connues. Le fer donne lieu à la formation d'oxydes ou d'oxydyle, et à la dose de $0,1\%$ la coloration qui en résulte ne peut plus être compensée. La cause de la coloration due au carbone est plus controversée : soit qu'il colore par lui-même; soit qu'il agisse comme réducteur sur certains oxydes qui précipitent leur métal; soit encore qu'il donne lieu, en présence de traces de fer et de soufre existant toujours dans une composition, à la formation de complexes à grand pouvoir colorant. La coloration peut d'ailleurs être à plusieurs degrés : une dispersion mécanique de grains de carbone extrêmement ténus — mais considérablement plus gros que les dimensions moléculaires — donne au verre une opacité et une coloration allant du gris au noir; une dissolution réelle ou médiate, pouvant aller de l'échelle colloïdale à l'échelle atomique, donne une opalescence grise, ou laisse un verre transparent jaune ou jaune-brun. L'emploi du carbone a de plus l'inconvénient d'être incompatible avec certains constituants de compositions spéciales, susceptibles d'être décomposées (bore, oxyde de plomb, sélénium). Ainsi, l'attaque étant inévitable, les inventeurs se sont attachés à en limiter les effets. Or, l'attaque chimique est une fonction de la température et de la surface de contact des corps réagissants. Il faudrait des électrodes petites à basse température. Ces deux conditions sont incompatibles : si l'électrode a de faibles dimensions, la densité du courant sur l'électrode est élevée et la dépense d'énergie, à son voisinage, considérable; la température y est donc élevée, plus qu'en tout autre point du bain. Cette notion de densité d'énergie dans le verre est importante : elle contient la clef de toute la fusion électrique par la masse, et vaut la peine qu'on s'y arrête un instant. Considérons la section d'une cuve (fig. 11) de largeur $l$ et de hauteur $h$ qui est traversée par un courant total de $I$ ampères. La densité d'énergie $w$ en un point est le nombre de watts dépensés dans un cm³ du bain pris autour de ce point. Si le courant est uniformément réparti dans la cuve, on a : $$ w_1 = \rho \frac{I^2}{l^2 h^2} = \rho \frac{I^2}{\sum^2} $$ ( $\rho$ étant la résistance du cm³ considéré, qui se confond ici avec la résistivité). Comme tout le long du bain, entre électrodes, il y a conservation de courant, si la section de la cuve change il y a variation de l'énergie comme l'inverse du carré de la section. Pratiquement, si la section étudiée est assez éloignée des électrodes, les lignes de courant sont suffisamment parallèles pour que l'hypothèse précédente soit réalisée. Mais, près des électrodes, il peut ne pas en être ainsi. Nécessairement, les lignes de courant se referment sur ces électrodes : les dimensions de celles-ci influencent donc les lignes de courant, qui cessent d'utiliser toute la section du passage offert par le bain; c'est d'ailleurs pour cette raison que la loi d'Ohm simplifiée ne s'applique pas. Dans le cas d'une électrode cylindrique, par exemple, occupant toute la largeur du bain, la densité d'énergie sur l'électrode est : $$ w_1 = \rho \frac{I^2}{4 \pi^2 r^2 \rho I^2} $$ $r$ étant le rayon de l'électrode (1). Si l'électrode est de petites dimensions ( $2 \pi r_o < h$ ), la densité d'énergie est plus grande sur l'électrode que dans le bain. On dit qu'on a affaire à une électrode concentrante. On lui reconnaît un certain nombre d'avantages dont nous parlerons plus loin. L'énergie dépensée dans un certain volume de verre en régime permanent doit s'évacuer vers les régions moins chauffées. Cette évacuation se fait par le jeu complexe des phénomènes habituels : convection, conduction et rayonnement. Les deux premiers sont proportionnels à la différence de température; le dernier fait intervenir les puissances quatrièmes de ces températures; de sorte que le supplément d'énergie peut être évacué par ce moyen, sans pour cela qu'interviennent des différences de température importantes. Si cependant le nombre de watts/cm³ est localement trop élevé, le verre est surchauffé et se décompose en bullant abondamment. Le phénomène risque surtout de se produire au contact des électrodes concentrantes; alors, les bulles qui prennent naissance diminuent la surface active de l'électrode, provoquant de mauvais contacts, lesquels entraînent la désagrégation de l'électrode et la souillure du verre. Il y a donc intérêt à disposer les électrodes de manière que le jeu naturel de la convection élimine le verre de la zone surchauffée au fur et à mesure de son échauffement. L'électrode verticale n'est donc pas indiquée, car la convection fait monter le verre chaud justement le long de surfaces équipotentielles où se développent des énergies constantes. Nous verrons plus loin quel parti le procédé Romont-Saint-Gobain a tiré de ces remarques. Pour la raison exposée ci-dessus, de nombreux auteurs ont éliminé l'électrode concentrante et ont adopté de très grandes dimensions, pour se tenir loin des densités de courant qu'ils estimaient dangereuses. D'autres adoptent des électrodes de dimensions plus faibles, mais, craignant une élévation locale de température, ils refroidissent leur électrode : le bain se refroidit au contact et la résistivité augmente localement; comme cette augmentation n'intéresse qu'une mince couche autour de l'électrode, elle ne modifie pas sensiblement la résistance totale du bain, lequel est traversé sensiblement par la même intensité; la dépense d'énergie $\rho I^2$ dans la couche refroidie augmente donc et doit être évacuée en forçant le refroidissement de l'électrode; le principe est vicieux, et, si le dispositif marche, c'est au détriment du rendement; les pertes entraînées par ce refroidissement peuvent être très importantes. Un dernier côté de la question est encore à examiner, avant d'en finir avec les principes généraux et de passer à l'examen des solutions pratiques : le côté strictement verrier. Quel que soit le procédé, il est toujours possible d'introduire dans le four l'énergie totale $W_0 + aP$ nécessaire pour sa marche; quelle que soit la disposition des électrodes, dès que l'on atteindra $1400^\circ$ dans le four, on pourra faire du verre. Mais, là encore, il y a les nuances. L'énergie ne doit pas être répartie n'importe comment dans le bain. Quoi qu'on fasse, la composition est en surface; quoi qu'on dise, l'affinage exige que les bulles s'évacuent par la surface : c'est donc dans la partie supérieure du bain qu'il (1) En première approximation, qui suppose que la densité de courant est uniforme sur toute la surface de l'électrode. GLACES et VERRES
