Sous certaines conditions d'éclairage, lorsqu'on observe du verre trempé à une certaine distance et sous un certain angle, des points colorés irrégulièrement répartis apparaissent à sa surface. Ces points, que l'on appelle généralement « points de tension », n'affectent ni la réflexion du verre (pas de distorsion de la réflexion), ni sa transmission (pas d'altération de la résolution ni de distorsion optique). Il s'agit d'une caractéristique optique inhérente à tout verre trempé. Ce n'est pas un problème de qualité, mais avec l'utilisation croissante du verre de sécurité, les exigences en matière d'esthétique sont de plus en plus élevées. La présence de points de tension dans le verre trempé, notamment pour les murs-rideaux de grande surface, peut nuire à son aspect et même à l'esthétique générale du bâtiment. C'est pourquoi on accorde une attention accrue à ces points de tension.
Causes des points de stress
Tous les matériaux transparents peuvent être classés en matériaux isotropes et matériaux anisotropes. Lorsqu'un rayon lumineux traverse un matériau isotrope, sa vitesse est identique dans toutes les directions et la lumière émise est identique à la lumière incidente. Un verre bien recuit est un exemple de matériau isotrope. Lorsqu'un rayon lumineux traverse un matériau anisotrope, la lumière incidente se divise en deux faisceaux de vitesses et de distances différentes. La lumière émise et la lumière incidente sont alors modifiées. Un verre mal recuit, comme le verre trempé, est un matériau anisotrope. Dans le verre trempé, le phénomène de biréfringence s'explique par le principe de la photoélasticité : lorsqu'un faisceau de lumière polarisée traverse le verre trempé, les contraintes permanentes (contraintes de trempe) internes provoquent la décomposition de ce faisceau en deux faisceaux polarisés de vitesses de propagation différentes, appelés lumière rapide et lumière lente. Ce phénomène est également appelé biréfringence.
Lorsque deux faisceaux lumineux formés en un point donné croisent un faisceau lumineux formé en un autre point, une différence de phase apparaît à leur point d'intersection en raison de la différence de vitesse de propagation de la lumière. À ce point, les deux faisceaux interfèrent. Si leurs amplitudes sont de même sens, l'intensité lumineuse est renforcée, créant ainsi une zone claire, c'est-à-dire des points lumineux ; si leurs amplitudes sont de sens opposé, l'intensité lumineuse est affaiblie, créant ainsi une zone sombre, c'est-à-dire des points sombres. Dès lors qu'il existe une répartition inégale des contraintes dans le plan du verre trempé, des points de contrainte apparaissent.
De plus, la réflexion à la surface du verre confère à la lumière réfléchie et transmise un certain effet de polarisation. La lumière qui pénètre dans le verre est en réalité polarisée, ce qui explique l'apparition de stries ou de points clairs et foncés.
facteur de chauffage
Avant la trempe, le verre subit un chauffage non uniforme dans le plan. Après trempe et refroidissement, les zones à haute température génèrent moins de contraintes de compression, tandis que les zones à basse température en génèrent davantage. Ce chauffage non uniforme induit une répartition inégale des contraintes de compression à la surface du verre.
facteur de refroidissement
Le procédé de trempe du verre consiste en un refroidissement rapide après chauffage. Les phases de refroidissement et de chauffage sont tout aussi importantes pour la formation des contraintes de trempe. Un refroidissement non uniforme du verre dans le plan avant la trempe, tout comme un chauffage non uniforme, peut également engendrer des contraintes non uniformes. Les contraintes de compression superficielles générées par les zones de refroidissement intense sont importantes, tandis que celles générées par les zones de refroidissement faible sont faibles. Un refroidissement non uniforme entraîne donc une distribution non uniforme des contraintes à la surface du verre.
Angle de vue
La raison pour laquelle nous pouvons observer des défauts est que la lumière naturelle, dans le spectre visible, est polarisée lorsqu'elle traverse le verre. Lorsque la lumière est réfléchie par la surface du verre (milieu transparent) sous un certain angle, une partie de cette lumière est polarisée et traverse également le verre. Une partie de la lumière réfractée est également polarisée. Lorsque la tangente de l'angle d'incidence de la lumière est égale à l'indice de réfraction du verre, la polarisation de la lumière réfléchie atteint son maximum. L'indice de réfraction du verre étant de 1,5, l'angle d'incidence maximal pour une polarisation de la lumière réfléchie est de 56°. Autrement dit, la lumière réfléchie par la surface du verre sous un angle d'incidence de 56° est presque entièrement polarisée. Dans le cas du verre trempé, la lumière réfléchie que nous voyons provient de deux surfaces ayant chacune une réflectivité de 4 %. La lumière réfléchie par la seconde surface, la plus éloignée de nous, traverse le verre présentant des défauts. Cette partie de la lumière est plus proche de nous. La lumière réfléchie par la première surface interfère avec la surface du verre, produisant ainsi des points colorés. Par conséquent, la zone de contrainte est plus visible lorsqu'on observe le verre sous un angle d'incidence de 56°. Ce même principe s'applique au verre isolant trempé, car il présente davantage de surfaces réfléchissantes et une lumière plus polarisée. Pour un verre trempé présentant le même niveau de contrainte inégale, les points de contrainte visibles sont plus nets et paraissent plus marqués.
épaisseur du verre
Comme la lumière se propage dans des verres d'épaisseurs variables, plus l'épaisseur est importante, plus le trajet optique est long et plus les possibilités de polarisation de la lumière sont nombreuses. Par conséquent, pour un verre présentant le même niveau de contrainte, plus l'épaisseur est importante, plus la couleur des points de contrainte est intense.
variétés de verre
Différents types de verre réagissent différemment à un même niveau de contrainte. Par exemple, le verre borosilicaté paraîtra plus clair que le verre sodocalcique.
Pour le verre trempé, il est très difficile d'éliminer complètement les points de tension en raison de la spécificité de son principe de renforcement. Cependant, grâce à un équipement de pointe et à une maîtrise rigoureuse du processus de production, il est possible de réduire ces points de tension tout en préservant l'esthétique du verre.
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Date de publication : 9 septembre 2020