Laine minérale

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La laine minérale est un matériau de consistance laineuse et feutrée[1], fait de fibres minérales amorphes (fibres de silicates vitreuses artificielles) à « orientation aléatoire »[1], 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 »[2]. Les laines minérales sont largement utilisée dans le monde[3].

Définition[modifier | modifier le code]

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)[2].

Il existe diverses définitions pour chaque variété de FMA, normalisées (ex : Normes NF) 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 le Règlement (CE) n°1272/2008 sur la classification, l'étiquetage et l'emballage des substances et des mélanges[4], 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 % »[1].

Une laine minérale contient[1] : – « plus de 90 % de fibres non métalliques, anorganiques de diamètre compris entre 3 et 5 microns » ; – « 3 à 5 % de liants organiques (résines phénoliques ou autres) qui assurent la cohésion du produit » ; – « moins de 1 % d'huile pour augmenter la résistance à la cassure et limiter l'émission de poussières ».

Usages et propriétés[modifier | modifier le code]

Ces laines sont utilisées, principalement par les professionnels du bâtiment, comme isolant thermique ou acoustique dans le bâtiment. Elles servent aussi en protection incendie. Ces 3 usages concernent 85 % de la production[2]. 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. À titre d'exemple, le Queen Mary II en a, selon le producteur Rockwool[5], consommé environ 1 500 tonnes (laine de roche).
La culture hors-sol (hydroponique) est également devenue une consommatrice de FMA.

Typologies[modifier | modifier le code]

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 les 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 introduite par soufflage dans les combles et interstices.

Elles sont vendues en rouleaux et panneaux(vêtus ou non de papier-kraft), d’aluminium ou d’autres matériaux, ou en vrac, en flocons ou coquilles[2].

Il existe d’autres fibres minérales qui ne sont pas des laines minérales ; et qui ont des propriétés et usages différents : les fibres céramiques réfractaires (FCR), les fibres d’isolation haute température, les microfibres de verre à usage spécial.

Histoire[modifier | modifier le code]

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)[2] ;
La première laine de roche aurait été produite un peu plus tard (1897 aux États-Unis[2]) ;
La laine de verre est beaucoup plus récente (1930[2]).

Les fabricants européens se sont réunis en syndicat professionnel, EURIMA (European insulation Manufacturers 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[6].

Production[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Elles 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 matériau dont ils affectent peu les propriétés isolantes).

Evolution des matières[modifier | modifier le code]

Depuis les années 1950, des lubrifiants (huiles minérales ou autres) sont ajoutés lors de la production pour faciliter la formation de laine, tout en réduisant l'envol de poussières lors de leur manipulation.

Les fabricants ajoutent un liant organique pour conserver l'élasticité des matelas ou rouleaux de laine (opération dite d'« ensimage »). La fibre pure est transparente ; c'est le liant qui donne la couleur jaune, verdâtre ou brune des fibres vendues pour l'isolation[2]). Depuis la fin du XXe siècle, une résine mélamine, acrylique ou végétale peut aussi être utilisée. Ces résines constituent entre 0 et 10 % du matériau.

Santé environnementale, risques et toxicologie[modifier | modifier le code]

Bien que moins dangereuses que l'amiante auquel elles se substituent[7],[8] (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), certaines fibres minérales peuvent être source de danger pour la santé[9] et/ou d'inconfort. Cependant parmi les fibres minérales, il convient de distinguer celles qui sont classées comme dangereuses par, par exemple l’Union européenne ou le Centre International de Recherche sur le Cancer et celles qui ne sont pas classées. Les fibres de laines minérales ne sont pas classées si elles répondent à un des critères de la Note Q du Règlement européen sur la classification, l’étiquetage et l’emballage des substances[10].

Facteurs de toxicité des fibres :

  • la taille[11] et surtout le diamètre de la fibre sont à prendre en compte. Les fibres de moins de 3 μm et de longueur inférieure à 200 μm sont considérées comme respirables par l’Organisation Mondiale pour la Santé (OMS) et pénètrent plus profondément les poumons[12],[13]. Les études sur modèle animal montrent que « les fibres les plus agressives sont celles qui ont un diamètre de moins de 0,25 μm et une longueur de plus de 8 μm ». Les fibres de laine minérale ont un diamètre compris entre 3 et 5 µm.
  • la biopersistance (biodurability pour les anglophones) qui mesure qui mesure la demi-vie en jours, est un élément d’analyse de toxicité pulmonaire (pathogénie fibrogénique et carcinogénique)[14],[15],[16].
  • le troisième facteur d'exposition est la dose, qui tient compte du niveau d’exposition et de la durée d’exposition. Plus le niveau et/ou la durée sont importants, plus la dose est grande et plus le risque d’avoir des fibres pénétrant le poumon est élevé.

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[2].

Toutes les FMA sont des irritants, facteurs de dermite irritative prurigineuse, d'irritation oculaire ou respiratoire[17] 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 »
.

le type de fibre, et le temps d'exposition semble néanmoins avoir une importance, et un certain temps de latence semble possible entre l'exposition et l'expression des symptômes :

  • Les premières études faites sur les ouvriers d'usines de production ne montrent pas d'augmentation de maladies qu'on puisse avec certitude attribuer à l'exposition aux fibres minérales. Mais certaines de ces études ont une faible puissance statistique (Lemasters et coll., 2003), ou incluent des personnels qui n'ont pas encore vécu longtemps après le début de leur exposition aux fibres minérales artificielles (d'usage relativement récent), et pour l'INSERM« Il n’en demeure pas moins qu’il existe des données expérimentales en faveur d’un pouvoir cancérogène de ces FCR (IARC, 2002) »[18]. Parmi les études récentes, « le suivi d'une cohorte d’ouvriers de production de LV au Canada (2 557 hommes) a permis d’objectiver un excès de risque de CBP (SMR = 163 ; IC 95 % [118-221]) avec un excès plus important chez les ouvriers ayant une durée d’emploi supérieure à 20 ans, et un temps de latence par rapport à la première exposition de plus de 40 ans (SMR (CBP) = 282 ; IC 95 % [113-582]) (Shannon et coll., 2005) »[18].
  • une étude cas-témoins (en population générale cette fois) a été récemment faite en Allemagne. Elle a conclu à un excès de risque de CBP associé à une exposition aux FMA [19], avec « une relation dose-effet pour l’exposition cumulée évaluée en jours, avec un excès significatif au-delà de 250 jours », cependant les sujets utilisateurs de FMA sont susceptibles d'avoir souvent connu des co-expositions à l’amiante qui pourrait expliquer une partie des pathologies observées[18].

Classement sanitaire[modifier | modifier le code]

Les fibres de laines minérales (sous réserves de nouvelles études) sont classées en 2014 :

  • Par le CIRC dans le groupe 3 depuis 2001[20] : « ne peut être classé quant à sa cancérogénicité pour l’homme » (après avoir été classé dans le groupe 2B) ;
  • 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).
    Les laines de verre, de roche et de laitier sont jugées « cancérogène de catégorie 3 » par l'Union Européenne et irritantes pour la peau, mais des exonérations sont possibles pour les laines non biopersistantes à condition que des tests de cancérogénicité ou de biopersistances aient donné des résultats favorables, elles sont alors uniquement classées irritantes[1].
    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[21].


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 Certification Board for Mineral Wools Products) 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[modifier | modifier le code]

Il est le plus constant pour les ouvriers qui les produisent, et plus occasionnellement et potentiellement à des niveaux plus élevés 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.

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[modifier | modifier le code]

  • n° CE européen : 650-016-00-2
  • n° CAS 287922–11–6 (laine de roche HT).

Valeurs limites moyennes d’exposition[modifier | modifier le code]

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

Difficultés de mesure[modifier | modifier le code]

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[22] ou le microscope électronique permettent de préciser les caractéristiques de ces fibres[23],[24].

L'OMS, pour le comptage de fibres par MOCP [25], définit les fibres comme des particules de diamètre ≤3 μm, de longueur ≥5 μm, et de rapport L/D ≥3.
Or, 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. Lors d’un comptage des fibres dîtes « respirables », les fibres de plus de 3 μm de diamètre ne sont pas mesurées.
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[26]) ; 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 ».

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d et e C Couvreur, Laines minérales, BTP Hors - forsapre.org
  2. a, b, c, d, e, f, g, h et i 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
  3. La production mondiale de laine minérale Planetoscope
  4. Classification, étiquetage et emballage des substances chimiques et de leurs mélanges Europa, synthèse de la législation de l'UE
  5. Rockwool], [Queen Mary 2 : à l'épreuve du feu http://www.rockwool.fr/dossiers/references+isolation+rockwool/queen+mary+2+-+panneaux+marine], consulté 2012-02-21
  6. EUCEB
  7. Guillemin M. Par quoi remplacer l’amiante ? Cahiers médicosociaux 1992;36:147–52
  8. Bignon J., Habert C., Redjdal Y., Inventaire des fibres de substitution à l'amiante, Archives des maladies professionnelles, N° 2, 2000, p. 75-94
  9. De Vuyst P., Brochard P., Peyron JC., Effets sur la santé des fibres minérales artificielles, Encycl. Méd. Chir. Toxico. Patho. Prof., 16-002-A-22, 2000
  10. Règlement (CE) n° 1272/2008 du Parlement Européen et du Conseil du 16 décembre 2008 relatif à la classification, à l'étiquetage et à l'emballage des substances et des mélanges, modifiant et abrogeant les directives 67/548/CEE et 1999/45/CE et modifiant le règlement (CE) n° 1907/2006 Journal officiel de l'Union européenne
  11. Kilburn K, Powers D, Warshaw R. Pulmonary effects of exposure to fine fibre glass: irregular opacities and small airways obstruction. Br J Ind Med 1992;49:714–20.
  12. Scholze H, Conradt R. An in vitro study of the chemical durability of siliceous fibres. Ann Occup Hyg 1987;31:683–92. 6
  13. Morgan A. Deposition of inhaled asbestos and man-made mineral fibres in the respiratory tract. Ann Occup Hyg 1995;39:747–58
  14. Muhle H, Bellmann B. Significance of the biodurability of man-made vitreous fibers to risk assessment. Environ Health Perspect 1997;105 Suppl 5:1045–7.
  15. Musselman RP, Miller WC, Eastes W, Hadley JG, Kamstrup O, Thevenaz P, et al. Biopersistences of man-made vitreous fibers and crocidolite fibers in rat lungs following short-term exposures. Environ Health Perspect 1994;102 Suppl 5:139– 43.
  16. Järvholm B, Hillerdal G, Järliden AK, Hansson A, Lilja BG, Tornling, et al. Occurrence of pleural plaques in workers with exposure to mineral wool. Int Arch Occup Environ Health 1995;67:343–6.
  17. De Vuyst P, Dumortier P, Swaen GMH, Pairon JC, Brochard P. Respiratory health effects of man-made vitreous (mineral) fibres. Eur Respir J 1995;8:2149–73.
  18. a, b et c INSERM, Facteurs de risque débattus (analyse)
  19. (Pohlabeln et coll., 2000 ; Bruske-Hohlfeld et coll., 2000 cité par inserm in Facteurs de risque débattus (analyse), consulté 2012-12-05)
  20. Centre International de Recherche sur le Cancer; Communiqué de presse, 24 octobre 2001)
  21. Note Q de la directive 97/69/ transposée en droit français par l’arrêté du 28 août 1998 (JO n° 209 du 10 septembre 1998 page 13800).
  22. OMS (World Health Organisation). Determination of airborne fibre number concentrations. A recommended method, by phase-contrast optical microscopy (membrane filter method). WHO Ed. 1997; Geneva.
  23. Breysse PN. Electron microscopic analysis of airborne asbestos fibers. Crit. Rev. Anal. Chem. 1991; 22:201-227
  24. Rood AP. Size distribution of airborne ceramic fibres as determined by transmission electron microscopy. Ann occup Hyg. 1988; 32(2):237-240.
  25. méthode OMS de comptage de fibres par Microscope à contraste de phase (MOCP)
  26. 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.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

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  • 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.
  • Fibres minérales artificielles : classification étiquetage Européen relatif à leurs effets cancérogènes, Documents pour le médecin du travail, N° 73, 1998.
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  • International Agency for Research on Cancer (IARC). Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Man-made mineral fibres and radon. Volume 43. Lyon: IARC; 1988
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