Origine

A Hawaï, au lendemain de l’éruption du volcan Kilauea, de longs et fins filaments de roche sont découverts, fruit de la combinaison du vent et de la lave en fusion. A partir de l’observation de ce phénomène, les scientifiques du début du XXe siècle comprennent le potentiel de ce nouvel aspect sous lequel se présente la matière aux propriétés encore inédites. Et ainsi nait la laine de roche.

Celle-ci est issue du basalte, roche ignée extrusive, apparentée au gabbro mais différente par sa texture, pauvre en silice et riche en chaux, calcium et magnésium, dont la caractéristique principale qui nous intéresse est le haut point de fusion, au delà des 1000°C. Présente un peu partout dans le monde, souvent sous forme de prismes groupés auxquels on donne le nom d’orgues basaltiques, c’est la plus abondante des roches magmatiques, et elle recouvre la quasi-totalité des fonds marins.

Procédé de fabrication

Les industries qui produisent la laine de roche recréent artificiellement les conditions observées à Hawaï, nécessaires à la transformation de la roche brute en de fins filaments.

Du basalte, de la dolomie et des laitiers de hauts fourneaux sont amenés en quantités spécifiques dans des fours chauffant à des températures avoisinant les 1500°C à l’aide de cokes et d’air afin d’y être fondus (1).
Des bruleurs et des filtres nettoient les gaz du procédé de fusion (2).
Les matériaux en fusion sont ensuite coulés sur des roues de centrifugation, d’où ils ressortent, après soufflage et extrusion, sous la forme de filaments qui constituent la base de la laine de roche. Durant le procédé de filage, sont ajoutés un liant (3 à 5 % en moyenne de résine formol-phénol ou urée-formol-phénol) et une huile (moins de 1 %) pour supprimer la poussière et l'absorption d'eau (3).
Les fibres sont ensuite placées sur un tapis métallique traversé par un souffle d’air qui les réorganise (4) et sont acheminées vers le four de polymérisation dans lequel le paquet de laine est stabilisé au moyen d’air chaud (5).

Propriétés

Les nombreuses et diverses propriétés de la laine de roche confèrent à ce produit un caractère unique, qui tend à expliquer l’engouement qu’il rencontre. Sa structure fibreuse à base de basalte permet en effet de satisfaire aux exigences imposées par les normes européennes dans le bâtiment en matière d’isolation thermique, acoustique et de protection incendiaire.

Protection contre l’incendie

La laine de roche constitue un matériau de protection anti-incendie idéal ; elle bénéficie d’ailleurs de l’Euroclasse A1 qui est la meilleure performance dans la classification européenne de la qualité ignifuge des produits de construction. Suivant le type de parement ou revêtement, elle peut rétrogradée à la classe A2.

La laine de roche ne propage pas les flammes et ne dégage pas de fumées toxiques. Elle est incombustible et, dès lors, ne peut ni déclencher, ni nourrir l’incendie. En revanche, l’application adéquate de cet isolant permet de retarder voire stopper la propagation des flammes. Cette résistance exceptionnelle au feu tient de son point de fusion élevé. Ceci permet, dans un incendie classique, de maintenir la structure portante durant plus de deux heures, laissant le temps aux occupants d’évacuer les lieux (fig. 1).


Figure 1

Isolation acoustique
La structure de la laine de roche dissipe naturellement l’énergie sonore : elle est aussi performante pour lutter contre les bruits aériens, les bruits d’impact ou les bruits d’équipements.
Isolation thermique
La structure enchevêtrée de la laine de roche renferme des poches d’air faisant obstacle aux transferts de chaleur : elle isole aussi bien du chaud que du froid. L’efficacité de l’isolation décroit rapidement en présence d’humidité. Pour pallier à ce problème, un pare-vapeur est couplé au système, garantissant ainsi un air sec et stable.
Stabilité
Durable, inerte et stable, la laine de roche conserve toutes ses caractéristiques mécaniques dans le temps.

Applications

Au vu de la sévérité des normes concernant l’isolation thermique, acoustique et la protection incendie dans la construction, la laine de roche y est, grâce à ses caractéristiques, un matériau de premier choix. Ceci à la condition expresse de l’utiliser en respectant certaines règles de sécurité élémentaires, et surtout à bon escient. En effet, il est déconseillé, par exemple, de faire manipuler de la laine de roche par des ouvriers dépourvus des protections des voies respiratoires et il est mal avisé d’isoler une salle de bain avec des bandes ou des panneaux dépourvus de pares-vapeurs. On retrouve donc ce matériau sous diverses formes dans toutes sortes d’applications notamment, outre la construction, les plateformes de forage et les raffineries de pétrole.

  • Isolation des cloisons : utilisation de feutres sous forme de rouleaux, bandes, nappes ou matelas, de panneaux, rigides ou semi-rigides selon les propriétés mécaniques souhaitées, doublés d’une couche pare-vapeur selon l’humidité du milieu. Rien que pour la gamme des panneaux, les fabricants proposent des dizaines de modèles différents.
  • Tuyauteries : coquilles préformées en cylindres annulaires autour de conduits transportant des vapeurs de produits pétroliers, des vapeurs d’eau ou de l’air de conduits de ventilation.
  • Toutes surfaces : il existe également un procédé de projection qui permet de recouvrir des éléments plus complexes, tels des structures métalliques, ou plus difficiles d’accès, tels des plafonds, ou encore d’introduire la laine de roche dans des vides de parois difficiles voire impossibles d’accès.
  • Utilisations particulières : il est possible également d’obtenir des produits moulés, des blocs, des segments ou des produits lamellaires, ce qui élargit encore considérablement le domaine d’application.

Cette liste n’est pas exhaustive, car le but ici est simplement d’offrir un aperçu du champ des possibilités qu’offre la laine de roche.

Environnement & Santé

Le bilan énergétique de la laine de roche apparaît positif pour l’environnement. Son utilisation permet en effet de réduire les émissions de gaz à effet de serre tant du point de vue isolation thermique que du point de vue protection incendie. De fait, l’isolation par laine de roche d’une construction permet un gain d’énergie équivalent à douze fois l’énergie nécessaire à sa production. De plus, l’incendie évité épargne à l’environnement les émissions polluantes tels que dioxydes de carbone, particules de suie, de goudron ou d’imbrulés.
De récentes études mettent hors de cause la cancérogénicité de l’isolant. Pourtant, en 1987, des risques potentiels pour la santé avaient été évoqués par l’OMS, en cas de mauvaise manipulation ou d’enrobage insuffisant du matériau. Les laines de roche contiennent en effet des microfibres pouvant occasionner des irritations cutanées et respiratoires. Néanmoins, ces irritations semblent superficielles et passagères ; aucun lien n’a pu être établi entre les manipulations des fibres et de quelconques affections pulmonaires chroniques ou cancers. En 2001, la laine de roche a donc été classée dans le groupe 3 de l’Eurocode : « matériaux ne pouvant être classés quant à leur cancérogénicité ».

Bibliographie

http://www.monanneeaucollege.com/minerauxpages/basalte.htm
http://www.reptox.csst.qc.ca/produit.asp?no_produit=1241488&nom=Laine+de+roche
http://www.rockwool.fr/
http://www.filmm.org/
http://terre.haplosciences.com/roche.html
http://www.di-projection.com
http://www.usinenouvelle.com/expo/coupe-feu-o653.html
« Understanding Earth» 4th edition, F.Press, R.Siever, J.Grotzinger, T.H.Jordan, ed. Freeman