Laine de verre

Laine de verre utilisée comme isolant

La laine de verre est un matériau isolant de consistance laineuse obtenu par fusion à partir de roche, de verre ou de laitier (norme PR EN ISO 9229). Elle a été inventée en 1938, par Russell Games Slayter d'Owens-Corning^{[réf. souhaitée]}, depuis elle est utilisée abondamment pour l’isolation thermique et acoustique de tous types de bâtis^{[réf. souhaitée]}.

Propriétés

Isolant thermique

La laine de verre est un très bon isolant thermique (conductivité thermique comprise entre 0.038 et 0.044 W/mK^[1]). Elle est imputrescible par nature et non hydrophile dans les usages en bâtiment. Elle ne retient pas l’eau et en cas de mouillage accidentel, elle retrouve ses propriétés initiales après séchage. Elle peut être munie d’un pare vapeur, pour éviter tout risque de condensation dans les parois^[2]. La souplesse naturelle des produits permet des mises en œuvre aisées et des découpes ajustée qui garantissent la performance thermique de la paroi réalisée. Les laines minérales de verre sont certifiées par l’ACERMI^[3], ce qui apporte une garantie sérieuse sur leur performance thermique et leur durabilité pour le consommateur. La résistance thermique d'un isolant est directement proportionnelle à sa proportion d'air immobile, c'est-à-dire à la quantité d'air immobile contenue dans un mètre cube d'isolant. Retenons l'important qui est que l'air se doit d'être emprisonné dans la masse pour lui conférer son pouvoir isolant. Une bonne étanchéité à l'air est donc requise lors de la mise en œuvre.

Isolant acoustique

La laine de verre est particulièrement adaptée pour le traitement de correction acoustique des ambiances et peut aussi absorber le son dans des épaisseurs faibles

Protection incendie

Les laines minérales de verre et de roche sans revêtement sont généralement classées A1. Associées au parement ou au support adapté, les laines minérales permettent d’atteindre une bonne résistance au feu des éléments de construction dans les bâtiments (jusqu'à six heures).

Impact sur l'environnement

Pour mesurer l'impact environnemental d'un produit isolant, il faut prendre en compte l'intégralité du cycle de vie de ce produit, depuis l'extraction des matières premières jusqu'à la fin de vie (démolition par exemple). La laine de verre, utilisée pour le bâtiment, permet d’économiser plus d’énergie qu'elle n'en nécessite pour sa fabrication, transport et élimination, ce qui a pour conséquence une réduction sensible des émissions de CO2 gaz à effet de serre des bâtiments. Pour information, ci-dessous les consommations d’énergie sur le cycle de vie (énergie grise) de matériaux isolants pour une résistance thermique R=2,5^[4] :

• Lin = 149 MJ (41,40 kWh/m²)
• Chanvre = 100 MJ (27,80 kWh/m²)
• Ouate de cellulose = 63 MJ (17,50 kWh/m²)
• Laine de verre = 50,9 MJ (14,14 kWh/m²)

Coefficient de conversion entre MJ et kWh/m² : 3,60

Il est à noter que:

• Concernant la cellulose, son émission d'énergie grise comprends le cycle du papier journal, c'est-à-dire l’abattage de l'arbre, un premier transport, la création du papier, un second transport, l'imprimerie, un troisième transport, l'utilisation du papier comme papier journal et finalement son recyclage. Ce cycle pourrait être décompté de l'énergie grise en ne tenant pas compte de la vie du matériau avant son recyclage.

Recyclage

La laine de verre est difficilement recyclable du fait de la présence de résines phénoplastes. Ce fait est contesté par le syndicat national des fabricants de laines minérales (FILMM)^[5].

Effets sur la santé

Les fibres constituant les laines minérales dont la laine de verre ont été très largement étudiées pour connaître leurs éventuels effets sur la santé. Plus de mille articles ont été publiés sur le sujet dont plus de 500 sont cités dans la dernière monographie sur le sujet du Centre international de recherche sur le cancer (CIRC), qui dépend de l'Organisation mondiale de la santé^[6]. En 2001, le CIRC a changé le classement des fibres constituant les laines minérales de verre, de roche et de laitier du groupe 2B au groupe 3, c'est-à-dire « ne peut être classé quant à sa cancérogénicité pour l'homme »^[7],[8]. Ceci ne signifie pas que l'absence de caractère cancérogène a été démontré (groupe 4 : « l’agent (le mélange) n’est probablement pas cancérogène pour l’homme »), mais qu'il n'y a pas de preuve suffisante permettant de montrer l'existence de caractère cancérogène.

Elles ne sont pas classées dans le système de l’Union européenne (Directive 67/548/CEE maintenant remplacée par le Règlement (CE) n°1272/2008) si leur biopersistance est faible. Cette exonération est certifiée par l'European Certification Board (EUCEB).

D’autres pays ont adopté le même classement que celui de l’Union européenne. C’est le cas de l’Australie^[9] ou de la Nouvelle Zélande. Plus récemment, les Etats-Unis, sur la base de la Monographie du CIRC de 2002, ont décidé de ne plus classer les fibres de laines de verre^[10].

Aucun pays ne classe les laines de verre pour l’isolation des bâtiments comme dangereuses.

Les laines minérales ne sont plus classées irritantes pour la peau (suppression du classement R 38). En effet, la 31ème adaptation de la directive européenne 67/548/CEE de janvier 2009 a entériné la disparition de ce caractère irritant car il s’agit d’une irritation mécanique et non chimique (qui disparait après rinçage à l’eau). Cette décision a été approuvée par la Commission européenne et publiée au Journal Officiel Européen L235 du 05/09/09

Utilisation

Présentée en rouleaux, panneaux semi-rigides et rigides ou vrac, la laine de verre est légère, facile à transporter, à stocker et à poser. La mise en place se fait par collage, derrière des ossatures ou par soufflage (vrac). Elle s’adapte facilement à toutes les configurations des chantiers (maisons individuelles, logements collectifs, bâtiments industriels et tertiaires) et pour toutes les applications (toitures-terrasses, bardages, combles perdus et aménagés, murs par l’intérieur et par l'extérieur, sols et planchers, cloisons et gaines techniques, cheminées).

Pour l'isolation de combles perdus, on déroule la laine de verre ou la laine de roche directement entre les solives, pare-vapeur vers le bas. Cette opération ne demande pas de préparation du substrat. Il est recommandé de disposer une seconde couche croisée (épaisseur à prévoir en fonction de la performance thermique visée). L'épaisseur de la première couche d'isolant sera identique à la hauteur des solives.

Dans le cas d'une pose de deux couches il est recommandé de retirer le pare vapeur de la couche supérieure car cela permet une meilleure ventilation de la laine de verre afin de ne pas retenir l'humidité qui l'abime. A défaut il faudra mettre le pare vapeur de la couche supérieure vers le haut et la lacérer afin d'améliorer l'évacuation de l'humidité provenant de la condensation de la chaleur montant de l'habitation.

Une méthode tierce, consiste - via un soufflage pneumatique à l'aide d'une cardeuse - à pulvériser de la laine de verre dans les combles afin d'obtenir un résultat uniformément réparti dans les diverses aspérités des combles (fermettes et autres boiseries); on parle de laine de verre "soufflée". Les avantages par rapport à la laine de verre déroulée résident principalement au niveau du temps de pose; fortement écourté par ce procédé.

Pour l'isolation de combles aménageables, on dispose les panneaux ou rouleaux de laine de verre (avec ou sans pare-vapeur) sous la couverture, entre les chevrons ou fermettes (suivant la nature de la charpente). On prend soin de laisser une lame d'air entre les liteaux (supports de couverture) et l'isolant [minimum à respecter suivant la nature de la couverture - suivre les règles de l'art édictées par les DTU (Documents Techniques Unifiés)]. On pourra dérouler une seconde couche croisée d'isolant, que l'on fixera sur un contre chevronnage ou sur une ossature métallique. Le tout est protégé derrière des panneaux de finition (plâtre, lambris).

Histoire

C’est à partir de certaines éruptions volcaniques des îles du Pacifique Sud, donnant lieu à des dépôts de flocons de roche sur le sol et les arbres, que les habitants de ces îles eurent l’idée de s’en servir pour protéger leurs maisons. Dès la plus haute antiquité, Phéniciens et Égyptiens savaient obtenir des fils de verre en plongeant une baguette métallique dans un creuset contenant du verre en fusion et en la retirant rapidement.

La première communication officielle sur la fibre de verre date du XVIII^e siècle. L’auteur en est le physicien et naturaliste français René-Antoine Ferchault de Réaumur (1713)^[11]. Plus tard, aux environs de 1880, apparurent les premières fibres industrielles réalisées à partir d’une matière minérale, des scories de haut fourneau.

Jusqu’au début du XX^e siècle, la fibre de verre demeura cependant une curiosité. Puis, en quelques années, les précurseurs de l’industrie de l’isolation, parvinrent à simuler industriellement l’éruption volcanique et à liquéfier la roche pour lui conférer les propriétés isolantes de la laine. D’autres, à partir de l’écoulement d’un filet de verre fondu sur un jet de vapeur réussirent à obtenir un « coton de verre », origine probable de son utilisation comme isolant thermique.

Le développement accéléré des pays industrialisés a ensuite entraîné des besoins accrus de produits isolants.

À travers l'histoire les fabricants de verre ont expérimenté les fibres de verre, mais la fabrication de laine de verre en masse n'a été possible qu'avec le développement des machines-outils. En 1893, Edward Drummond Libbey présenta un vêtement à la World Columbian Exposition incorporant des fibres de verre ayant le diamètre et la texture de fibres de soie. Ce qui est aujourd'hui connu sous le nom de laine de verre a été inventé, en 1938, par Russell Games Slayter, d'Owens-Corning, comme matériau pouvant être utilisé dans l'isolation thermique.

Fabrication

La laine de verre est un matériau élaboré à partir des principales matières premières suivantes :

• naturelles :
  • sable,
  • fondants (calcaire, dolomie ...) qui permettent l'abaissement de la température de fusion du verre.
• issues du recyclage :
  • verre recyclé ou calcin
  • rebuts de production.

L’élaboration de la composition exige des soins tout particuliers : contrôle physico-chimique, et mélange parfaitement homogène. Cette composition est introduite dans un four verrier fonctionnant soit au gaz, soit à électricité. En sortie du four, le verre en fusion s’écoule à une température d’environ 1 050 °C pour alimenter les têtes de fibrage. Les fibres résultent du passage du verre au travers des trous d’une couronne métallique, «assiette», animée d’un mouvement de rotation extrêmement rapide, un peu comme pour la fabrication de la «barbe-à-Papa». Après ce premier étirage horizontal par centrifugation, les fibres sont étirées verticalement sous l’action thermique et mécanique d’une couronne de brûleurs. Les fibres sont rapidement refroidies avec de l’air. Après pulvérisation d’un liant (encollage), elles sont collectées par aspiration sur un tapis pour former un matelas de laine. Ce matelas traverse une étuve où un courant d’air chaud assure la polymérisation du liant et le rend stable. Pour certains produits, des revêtements sont collés ou cousus sur la laine de verre. Les caractéristiques dimensionnelles et pondérales des produits finis sont ajustées au travers de réglages et découpes effectués sur la ligne. Les produits sont enfin conditionnés avant expédition.

Notes et Références

Voir aussi

Bibliographie

• Gupta, V.B. and V.K. Kothari; Manufactured Fibre Technology. Chapman and Hall. London. 1997.
• Loewenstein, K.L.; The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers. Elsevier Scientific. New York. 1973.
• Lubin, George; Handbook of Fiberglass and Advanced Plastic Composites. Robert E. Krieger. Huntingdon NY. 1975.
• Mohr, J. G. and W. P. Rowe; Fiberglass. Van Nostrand Reindhold. Atlanta. 1978.
• Volf, Milos B.; Technical Approach to Glass. Elsevier. New York. 1990.
• (en) IARC, IARC monograph on the evaluation of carcinogenic risks to humans : Man-Made Vitreous Fibres, vol. 81, World Health Organization, 2002, 418 p. (ISBN 9283212819) [lire en ligne] 

Articles connexes

• Fibre de verre
• Laine de roche
• Isolant thermique
• Isolation thermique

Liens externes

• Association pour la certification des matériaux isolants (ACERMI)
• International Agency for Research on Cancer (IARC)
• European Certification Board (EUCEB)

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