Laine de verre

La laine de verre est un matériau isolant de consistance laineuse obtenu par fusion à partir de roche, de verre ou de laitier.


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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 découvert, en 1938, par Russell Games Slayter, d'Owens-Corning, depuis elle est utilisée abondamment pour l'isolation thermique, acoustique et pour la protection incendie de tous types de bâtis. Sa production maîtrisée, des matières premières aux produits finis, fait appel à des technologies en constante évolution. Elle participe au confort, à la sécurité des personnes ainsi qu'à la protection de leur environnement. En France, elle répond aux objectifs du Grenelle et du label Bâtiment de basse consommation.

Mythes et mythologies

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 XVIIIème siècle. L'auteur en est le physicien et naturaliste français Antoine de Réaumur (1713). 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 XXème 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 ainsi qu'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.

Composition

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

- naturelles :

- issues du recyclage :

Fabrication de la laine de verre

L'élaboration de la composition exige des soins tout spécifiques : contrôle physico-chimique, et mélange idéalement 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, légèrement 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.

Chimie

Les bases des fibres de verre pour le textile sont la silice, SiO2. Dans sa forme pure, elle existe comme polymère, (SiO2) n. Il n'a pas de véritable point de fusion mais s'amollit au-delà de 2 000 °C, température à laquelle il commence à se dégrader. À 1 713 °C, la majorité des molécules peuvent se mouvoir librement. Si le verre est alors refroidi rapidement, elles seront incapables de former une structure ordonnée (Gupta, 544). Dans le polymère se forment des groupes SiO44- qui s'arrangent en tétrahèdre avec l'atome de silice au centre, et les quatre atomes d'oxygène aux coins. Ces atomes forment alors un réseau cohérent aux coins, par le partage des atomes d'oxygène.

Les états vitreux et cristallin de la silice (verre et quartz) ont des niveaux d'énergie identique sur une base moléculaire, ce qui implique que la forme verreuse est aussi extrêmement stable. Dans l'objectif d'induire la cristallisation, il doit être chauffé à des températures supérieures à 1 200 °C pendant de longues durées (Lœwenstein, 6).

Bien que la silice pure soit un verre idéalement viable, il faut le travailler à de très hautes températures, ce qui est un inconvénient à moins que des propriétés spécifiques ne soient nécessaires. Il est habituel d'introduire des impuretés (d'autres matériaux) dans le verre afin d'abaisser sa température de travail.

Propriétés

Physiques

Les fibres de verres sont utiles à cause de leur fort rapport surface/poids. Cependant, l'ampleur de la surface les rend bien plus vulnérables à des attaques chimiques.

Les résistances du verre sont généralement testées et reconnues comme des fibres «vierges» qui ont juste été fabriquées. Les fibres les plus fraîches et les plus fines sont les plus résistantes et on pense que c'est dû au fait qu'il est plus facile aux fibres les plus fines d'être flexibles.

Contrairement aux fibres de carbone, le verre peut supporter plus d'élongation avant de rompre (Gupta, 546).

L'élaboration de la laine de verre s'effectue à partir de sable et de verre recyclé ou calcin, par fusion et fibrage.

La viscosité du verre fondu est particulièrement importante. Durant le filage, la viscosité est assez faible. Si elle est trop élevée, la fibre casse durant son filage. Si elle est trop faible, le verre formera des grumeaux et ne filera pas correctement.

Comme isolant

La laine de verre a de multiples propriétés :

Les processus de fabrication de la laine de verre offrent un large choix de résistances thermiques (conductivité thermique jusqu'à 0, 030 W/mK et différentes gammes d'épaisseurs) et permettent de répondre aux exigences réglementaires les plus sévères.
La laine de verre 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 pourvue d'un pare vapeur, pour éviter tout risque de condensation dans les parois.
La souplesse naturelle des produits permet des mises en œuvre aisées et des découpes ajustées qui garantissent la performance thermique de la paroi réalisée.
La laine de verre est spécifiquement adaptée pour le traitement de correction acoustique des ambiances et peut aussi absorber le son dans des épaisseurs faibles.
Les laines minérales de verre et de roche sans revêtement sont le plus souvent classées A1. Associées au parement ou au support adapté, les laines minérales permettent d'atteindre les plus hautes performances de résistance au feu des éléments de construction dans les bâtiments (jusqu'à six heures). Les liants de formaldéhydes dégagés dans l'air en cas de feu sont cependant hautement dangereux pour la santé.
La laine de verre, utilisée pour le bâtiment, diminué les besoins d'énergie. Elle permet d'économiser plus d'énergie qu'elle n'en nécessite pour sa fabrication, transport et élimination. [réf.  nécessaire] Ceci a pour conséquence une réduction sensible des émissions de CO2 gaz à effet de serre.
Présentée en rouleaux, panneaux semi-rigides et rigides ou vrac, la laine de verre est légère, facile à transporter, à stocker ainsi qu'à poser. La mise en place se fait par collage, derrière des ossatures ou par soufflage (vrac). Elle s'adapte aisément à l'ensemble des configurations des chantiers. (maisons individuelles, logements collectifs, bâtiments industriels et tertiaires) et pour l'ensemble des applications (toitures-terrasses, bardages, combles perdus et aménagés, murs par l'intérieur et par l'extérieur, sols et planchers, cloisons et gaines techniques, cheminées).

Processus de fabrication

L'utilisation finale des fibres de verre normales sont les matériaux d'isolation, de renforcement, de résistance à la chaleur, et résistance à la corrosion.

Pose de la laine de verre

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 selon la performance thermique visée). L'épaisseur de la première couche d'isolant sera semblable 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 pour 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 de perfectionner l'évacuation de l'humidité provenant de la condensation de la chaleur montant de l'habitation.

Une méthode tierce, consiste - via un soufflage pneumatique avec 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 comparé à la laine de verre déroulée résident essentiellement 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, qu'on fixera sur un contre chevronnage ou sur une ossature métallique. Le tout est protégé derrière des panneaux de finition (plâtre, lambris).

Toute la difficulté réside dans l'étanchéité à la vapeur d'eau. En effet, au contraire de des murs conçus pour évacuer la vapeur d'eau vers l'extérieur du bâtiment, les techniques de mise en œuvre de la laine de verre oblige une étanchéité idéale à la vapeur d'eau. C'est pour cette raison que le pare vapeur doit être d'une étanchéité irréprochable, sous peine que la laine de verre ne capte la vapeur d'eau intérieure et ne s'affaisse, perdant ses propriétés isolantes. La conception d'un mur "respirant" permettrait l'évacuation des vapeurs d'eau à l'extérieur, sans pour tout autant dégrader les propriétés isolants des matériaux.

Voir aussi

Bibliographie

Notes et références

Liens externes


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