Laine minérale

La laine minérale est un matériau de consistance laineuse faits de fibres minérales, obtenues par fusion puis fibrage de roche, de verre ou de laitier (norme PR EN ISO 9229) ; Les anglophones la désignent aussi par le sigle MMVF (Man Made Vitreous Fiber).
Elle est classée dans le groupe des Fibres minérales artificielles (FMA), ou des « fibres artificielles minérales non métalliques siliceuses vitreuses ». C'est la forme de laine minérale largement la plus utilisée dans le monde.

Éléments de définition

On parle de laine uniquement quand les fibres sont « positionnées de manière quelconque les unes par rapport aux autres »
Aux États-Unis, l'expression « mineral wool » désigne la laine de roche, ou le groupe laine de roche et laine de laitier (slag wool), mais exclut la laine de verre (glass fiber).

Il existe diverses définitions pour chaque variété de FMA, normalisées (ex : Normes NF ou CAS : Chemical Abstracts Service) ou produites par le droit européen.

• Pour la Norme NF B 20-001 : il s'agit d'un « ensemble de fibres en matière minérale amorphe, de consistance laineuse, et obtenues normalement à partir de laitier, de roche ou de verre » ;
• pour la Directive européenne 97/69/CE du 5 décembre 1997, il s'agit de « fibres (de silicates) vitreuses artificielles à orientation aléatoire dont le pourcentage pondéral d’oxydes alcalins et d’oxydes alcalino-terreux (Na2O + K2O + CaO + MgO + BaO) est supérieur à 18 % ».

Usages

Ces laines sont utilisées, principalement par l'industrie du bâtiment, comme isolant thermique ou acoustique dans le bâtiment. Elles servent aussi en protection incendie. Ces 3 usages concernent 85 % de la production. D'autres usages, industriels pour la plupart concernent l'isolation des tuyaux, de fours, de chaudières, de systèmes de climatisation et de ventilation (gaines de circulation d'air ou d'autres fluides), ainsi, moindrement que l’électroménager. L'industrie de la construction navale en utilise de grandes quantité, pour l'isolation et la lutte contre le risque d'incendie, ou pour renforcer les coques de résine. A titre d'exemple, le Queen Mary II en a selon le producteur Rockwool consommé environ 1 500 tonnes de laine de roche.
La [[culture hors-sol]) (hydroponique) est également devenue une consommatrice de FMA.

typologies

Il peut s'agir de :

• laine de verre, fabriquée à partir de sable et de verre recyclé (calcin), utilisée pour des températures ne dépassant pas 500 °C, plus souple que les autres laines, elle est plutôt utilisée dans les endroits complexes tels que soupentes de toitures ;
• laine de roche, fabriquée à partir d'une roche volcanique, le basalte ; convient à des températures inférieures à 700 °C et résiste mieux que la laine de verre à la compression.
• laine de laitier, élaborée à partir de sous-produits de la sidérurgie de hauts-fourneaux (laitiers) ; convient à des températures de moins de 700 °C ; Elle est notamment utilisée en flocage (parkings souterrains...) ou introduire par soufflage dans les combles interstices.

Elles sont vendues en rouleaux et plaques (vêtus ou non de papier-kraft), d’aluminium ou d’autres matériaux, ou en vrac, en flocons ou coquilles.

Histoire et aspects industriels

Les premières Laines minérales (LM) industriellement produites l'auraient été vers 1885 en Angleterre, à partir du laitier de hauts fourneaux (résidu de la fabrication de fonte) ;
La première laine de roche aurait été produite un peu plus tard (1897 aux États-Unis) ;
La laine de verre et beaucoup plus récente (1930).

Les fabricants européens se sont réunis en un lobbie, l'ECFIA : European Ceramic Fibres Industry Association et il existe en France un syndicat dit Filmm : (Syndicats des) Fabricants d'isolants en laines minérales manufacturées
Un organisme de certification existe pour les laines minérales ; l'Euceb : European Certification Board for Mineral Wool

Production : Elle a été dopée par les efforts d'économies d'énergie, mais semble quantitativement assez mal connue, même en France. Selon l'InVS, en France, environ 12 millions de m3 étaient annuellement vendues en 1993, passé à plus de 20 millions de m3 par an en 2004 (soit environ 500 000 tonnes. Ces chiffres comprennent des laines destinées à l'export et ne tiennent pas compte des importations.

Impuretés

Elle sont trouvées en quantité infime dans la fibre de verre, mais des « particules non fibreuses » (dites Shots) sont présentes dans les fibres de roche et de laitier (de 20 à 50 % du poids du métériau dont ils affectent peu les propriétés isolantes).

Additifs

Depuis les années 1950, des lubrifiants (huiles minérales ou autres) sont ajoutés lors de la production pour faciliter la formation de laine, toute en réduisant la production de poussières allergènes ou toxiques.

Les fabricants ont aussi pu ajouter un liant organique est parfois ajouté pour conserver l'élasticité des matelas ou rouleaux de laine (opération die d'« ensimage »). La fibre pure est transparente ; c'est le liant qui donne la couleur jaune ou verdâtre des fibres vendues pour l'isolation).
Ce liant est habituellement une résine formo-phénolique qui peut ensuite poser problème en se dégradant (par exemple sous l'effet des UV solaire si la laine est directement exposée à l'air). Depuis la fin du XXème siècle, une résine mélamine ou [[acrylique] peut aussi être utilisée. Ces résines constituent 1 à 10 % du matériau.

Des agents antistatiques, des agents d’élasticité, des stabilisants, voire des biocides (pour empêcher la croissance de micro-organismes tels que bactéries ou champignons) sont également parfois ajoutés aux fibres.

Santé environnementale, risques et toxicologie

Bien que moins dangereuses que l'Amiante auquel elles se substituent (sauf au Canada où le gouvernement s'est engagé à soutenir son industrie de l'Amiante, tout en imposant des conditions de sécurité plus exigeantes), les fibres minérales restent source de danger ou d'inconfort ; le contact avec des fibres cassées, l’extrémité de fibres ou la poussière de fibre ont un effet physique délétère, notamment en cas d'inhalation.
Les impacts écotoxicologiques de la diffusion de fibres minérales dans l'eau et les sols sont mal connus.

Dans le cas des laines enrésinées, un dégagement important de formol, de phénol toxiques et d’autres composés (COV) se produit quand elles sont chauffées pour la première fois à plus de 200 °C environ, mais - signale l'InVS - un dégagement chronique de faibles doses survient aussi à des températures plus faibles voire à température ambiante.

Toutes les FMA sont des irritants, facteurs de dermite irritative prurigineuse, d'irritation oculaire ou respiratoire ou d'allergies cutanées ou respiratoires (induites par les additifs (liants…). Les FCR sont cancérogènes chez l'animal et selon l'InVS, « il existe des preuves limitées de la cancérogénicité des LM chez l’animal, qui induisent des tumeurs par voie intra-péritonéale, mais non par voie inhalatoire. Les études portant sur les travailleurs du secteur de la production de LM ne mettent pas en évidence d’augmentation du risque de cancer ou de pathologies respiratoires non malignes. Cependant, l’exposition dans le secteur de la production est d’un niveau généralement plus faible que chez les utilisateurs de ces matériaux, pour lesquels les données épidémiologiques sont insuffisantes pour évaluer le risque associé aux LM du point de vue de leur cancérogénicité pour l’homme ».

Cancérogénicité

Les fibres de laines minérales (sous réserves de nouvelles études) sont en 2012 classées :

• Pour le CIRC dans le groupe 3 après avoir été classé dans le groupe 2B (l’agent ou le mélange est un cancérogène possible pour l'Homme) jusqu’en 2002 ;
• pour l'Union européenne, elles sont des cancérogènes possibles de catégorie 3 (substances préoccupantes pour l’homme en raison d’effets cancérogènes possibles mais pour lesquelles les informations disponibles ne permettent pas une évaluation suffisante).

Rem : Certaines fibres de laines minérales peuvent dérogatoirement être exonérées de classification si elles remplissent une des quatre conditions précisées dans la Note Q de la directive 97/69/CE. Selon le syndicat français des fabricants d’isolants en laines minérales manufacturées) « Toutes les usines des membres du Filmm fournissant le marché français sont certifiées par l'Euceb (European Chemical Board for Mineral Wools) afin de garantir aux utilisateurs que les fibres constituant leurs produits en laines minérales sont exonérées du classement cancérogène », mais précise l'InVS (2012), si des laines minérales mises sur le marché en France ne sont pas produites dans des usines certifiées par l'Euceb, elles restent concernées par la classification.

Risque d'exposition

Il est le plus constant pour les ouvriers qui les produisent, et le plus aigu pour les personnes (professionnels ou bricoleurs) qui les mettent en œuvre (calorifugeurs, poseurs d’isolations acoustiques ou thermiques, menuisiers du bâtiment…) ; mais aussi certains personnels de [[maintenance], ou encore les ouvriers du second œuvre du bâtiment (plombiers, couvreurs, électriciens, charpentiers, menuisiers), soudeurs, tuyauteurs… ), ainsi que les personnes qui démolissent les bâtiments ou démontent ou détruisent les objets contenant des fibres.

Selon un rapport (2012) de l'InVS, les expositions les plus intenses concernent les « personnes affectées aux finitions et à la transformation en produits secondaires, ainsi que pour les personnels de maintenance et d’entretien. Les personnes exerçant directement aux postes de production des LM sont moins exposées quantitativement (les fibres ne sont pas encore formées et il n’existe donc que l’exposition ambiante, ou bien elles sont immédiatement enduites de liant par pulvérisation après génération et donc peu émettrices) ».

Identifiants réglementaires, étiquettes de danger

• R38 ; Xi ; irritant pour la peau ;
• n° CAS 65997-17-3 (laine de verre) ;
• n° CAS 308066-92-4 (glass fibers, wool) ;
• n° CAS 194718-72-4 (laine de roche) ;
• n° CAS 287922–11–6 (laine de roche HT).

Valeurs limites moyennes d’exposition

• France : 1 fibre.cm-3 (valeur indicative) ;
• États-Unis d’Amérique : 1 fibre.cm-3 ;
• Allemagne ; Australie : 0,5 fibre.cm-3 ;
• Irlande ; Pays-Bas : 2 fibres.cm-3.

Difficultés de mesure

L’unité la plus utilisée pour la mesure du risque d'exposition aux fibres aéroportées est le nombre de fibres par centimètre cube (ou par millilitre) d'air. Certains microscopes optiques ou le microscope électronique permettent de préciser les caractéristiques de ces fibres.

L'OMS, pour le comptage de fibres par MOCP ) définit les fibres comme des particules de diamètre ≤3 μm, de longueur ≥5 μm, et de rapport L/D ≥3.
Or, la la MOCP ne peut que mesurer les fibres de plus de 0,25 μm de diamètre et de plus de 5 μm de long, alors que selon le type de fibre minérale, le diamètre moyen des fibres minérales varie de 1,7 à 8 μm (voir 15 μm pour les laines les plus fines). les comptages officiels sous-estiment donc les fibres les plus fines ou les plus courtes. On omet aussi de compter les fibres de plus de 3 μm de diamètre quand on ne mesure que les fibres dites « respirables ».
Les normes de comptage NIOSH 7400 B2 qui prévalent aux États-Unis (ratio L/D≥5 contre L/D≥3 ailleurs) sont source d'une forte sous-estimation des taux réels de fibre (sous-estimation d’un facteur moyen de 2 à 3) ; de même la norme américaine impose de ne pas prendre en compte le dépôt de fibres sur le cylindre protégeant le filtre au cours du prélèvement. Pour ces raisons l'InVS estime que « Les niveaux généralement relevés dans la littérature retenue semblent donc bien inférieurs aux niveaux "toutes fibres" réellement présents ».

Voir aussi

Articles connexes

• Fibre
• Isolation thermique
• Amiante
• Mésothéliome
• Fibre céramique réfractaire

Liens externes

• (fr) Matériaux d'origine minérale
• (fr) Fibres minérales vitreuses artificielles, fibre de laine isolante, laine de laitier

Bibliographie

• Afsset. Les fibres minérales artificielles siliceuses : les fibres céramiques réfractaires et les fibres de verre à usage

spécial, évaluation de l’exposition de la population générale et des travailleurs ; Rapport Janvier 2007.

• Afsset. Les fibres minérales artificielles siliceuses : les laines minérales et les filaments continus de verre, évaluation de l’exposition de la population générale et des travailleurs ; Rapport Juillet 2008.
• Ducamp S et le groupe de travail Matgéné. Éléments techniques sur l'exposition professionnelle aux fibres minérales artificielles – Matrices emplois-expositions aux fibres minérales artificielles : laines minérales, fibres céramiques réfractaires. Saint-Maurice : Institut de veille sanitaire; 2012. 18 p. et Résumé
• (en) Cherrie J, Dodgson J. Past exposures to airborne fibers and other potential risk factors in the European man-made

mineral fiber production industry. Scand J Work Environ Health. 1986; 12 Suppl 1:26-33.

• Cherrie J, Dodgson J, Groat S and Maclaren W. Environmental surveys in the European man-made mineral fiber production industry. Scand J Work Environ Health. 1986; 12 Suppl 1:18-25. Erratum in: Scand J Work Environ Health. 1987 Apr;13(2):192.