Poudre de verre dans la fabrication de laine de roche/minérale

La laine minérale est un terme large qui englobe tout matériau fibreux qui est formé à partir de la filature ou le dessin de matériaux en fusion comme la roche, tels que
la céramique et
les
verres
. Les applications typiques de la laine minérale comprennent l’insonorisation (1) et, surtout, l’isolation thermique (2). Un type de laine minérale est la laine de roche, également mentionné par le nom du principal fabricant Rockwool. La laine minérale est apparue pour la première fois dans les années 1840, mais ce n’est qu’une trentaine d’années plus tard que la production commerciale a commencé en Allemagne. La première laine minérale adaptée à l’isolation à haute température a été commercialisée dans les années 1950.

roll of rockwool insulation
isolation des tuyaux de laine de roche

Compositions typiques

D’une manière générale, la laine minérale/rocheuse est composée de matériaux naturels (par exemple, des roches ignées comme le basalte) et généralement de l’ordre de 30 % en poids des matériaux recyclés tels que le verre moulu, le sable ou d’autres agrégats similaires. L’équilibre est composé de résines phénoliques, qui agissent comme liants, et d’huile minérale, ce qui empêche le collage. Les laines minérales commerciales sont soumises à des réglementations européennes strictes EN 13162 et EN 13500(3).

Les laines minérales sont fabriquées en faisant fondre ensemble les parties constitutives en un matériau en verre fondu et en filature et séchage ultérieurs de ce matériau fondu en une structure en laine. Cette structure emprisonne l’air et c’est ce qui fournit une isolation thermique, car l’air est un mauvais conducteur de chaleur.

Effets de l’ajout de poudre de verre

Comme pour d’autres matériaux fibreux fabriqués à partir de substances vitrées ou en verre fondues, la laine de roche y a souvent une variété de matériaux ajoutés pour améliorer les propriétés, réduire les coûts, augmenter l’efficacité de la production - et souvent une combinaison des trois. L’additif le plus courant est le verre moulu
(poudre de
verre)(4). Souvent dans la fabrication de laine minérale, le verre moulu est ajouté pour remplacer certains des autres matériaux, étant souvent responsable d’une baisse de la température de fusion requise.

Lors de la fabrication de la roche /laine minérale à l’aide de verre moulu, la température de fonctionnement est d’environ 1500 °C, ce qui est beaucoup plus bas que le point de fusion de la silice fraîche. Dans l’ensemble, l’utilisation du verre moulu s’apparente à un flux pour assurer une température de fusion globale plus basse, ce qui permet d’économiser le temps nécessaire à la chaleur et la quantité d’énergie nécessaire(5).

fermez-vous vers le haut de la laine de roche

L’un des avantages de l’utilisation de poudres de verre dans la production d’isolation de type fibre de laine filée est que la propagation de la fonte diminue, ce qui rend le processus de filature plus efficace. En outre, le verre moulu supplémentaire n’aura aucun effet préjudiciable en ce qui concerne la résistance aux alcalins(6).

La poudre de verre est considérée comme un matériau peu coûteux, et tandis que les matières premières typiques pour la laine de roche sont relativement bon marché, elles doivent être extraites. Le verre moulu est soit un sous-produit, soit des flux de recyclage et de déchets, en tant que tel, l’utilisation de ce produit réduit les déchets et réduit les coûts(7,8). Un thème commun parmi les matériaux fibreux qui ont été au moins en partie à partir du verre moulu est une dimension supplémentaire de la force, qui elle-même peut conduire à la durabilité continue au fil du temps(9).

Si la poudre de verre ajoutée à une composition de laine minérale est de la variété de borosilicate (c.-à-d. pendant sa propre fabrication, une partie de la silice a été remplacée par des oxydes de bore), alors la laine minérale qui en résulte peut jouir de niveaux encore plus élevés de durabilité(10). Les niveaux de contamination du verre moulu ne peuvent excéder 10 ppm de métaux ferreux et 20 ppm de métaux non ferreux pour les applications de roche/laine minérale(11).

À la suite de l’abaissement susmentionné de la température de fonte, le détournement des déchets/abattages de verre des sites d’enfouissement est un avantage environnemental important. Selon le département américain de l’Énergie, la laine minérale contient en moyenne 75 % de matériaux recyclés(12). La source du principal matériau agrégé (basalte) peut également être provenant des flux de déchets, par exemple les résidus miniers(13).

isolation de laine de roche en cours d’installation

Considérations/Applications

L’utilisation la plus courante pour la laine de roche est dans l’isolation des bâtiments, où il est considéré comme étant supérieur en performance à la fibre de verre (laine de verre) isolation de l’ordre d’environ 30%, ce qui signifie moins doit être utilisé par unité de surface d’isolation nécessaire.

Les panneaux collés à la résine sont en train de devenir une utilisation courante pour les matériaux isolants fibreux. Un tampon de laine de roche est pris en sandwich entre des morceaux de panneau de particules, de tôle ou d’autres planches et réglé à l’aide d’une résine. Ces structures peuvent, selon le choix de la planche, être structurelles. Toutefois, ils ont des propriétés isolantes bien supérieures à celles de la laine de roche ordinaire(14). De plus, l’utilisation de la laine de roche a diminué l’inflammabilité - bien que la réduction de l’ignitabilité soit associée à une diminution des performances de résistance mécanique(15).

Très appréciée parmi ses pairs de matériaux fibreux pour sa résistance à la chaleur, la laine de roche est fréquemment utilisée comme matériau résistant au feu(16), ainsi que comme isolant/doublure de four en raison de sa faible combustibilité(17).

La laine de roche a trouvé une utilisation agréable mais croissante dans l’horticulture comme support pour cultiver des usines. La nature poreuse du matériau global est déclarée utile pour l’arrosage et le drainage efficaces de diverses plantes à fleurs et productrices de fruits(18).

La laine de roche est un matériau fibreux et, dans certaines conditions, les fibres peuvent se détacher de la masse et passer dans l’air, et peuvent pénétrer dans les poumons. Lors de la fabrication et de l’installation de la laine de roche, il est donc impératif de s’assurer qu’aucune fibre n’est autorisée à pénétrer dans les voies respiratoires des travailleurs dans quelque chose de plus grand qu’une quantité indiquable.

fonderie utilisant de la poussière de charbon

Résumé

  • La laine minérale (laine de roche) est un matériau largement utilisé pour l’isolation
  • La laine de roche est composée de minéraux moulus (basalte) et de verre qui ont été fondus et filés pour former un matériau de type laine
  • L’ajout de verre au mélange permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi de réduire la température globale de fusion, de réduire les matières envoyées à la décharge et d’ajouter de la durabilité
  • Le verre moulu est ajouté aux mélanges de production de laine de roche généralement autour de 30% par poids
  • La laine de roche surpasse l’isolation en fibre de verre; jusqu’à 75 % de la laine de roche peut être provenant de sources recyclées
glass_powder

Références

1 P. H. Parkin et coll., Acoustics, Noise and Buildings, Faber and Faber, Londres, 1979

2 J. A. Schaeffer, Ind. Eng. Chem., 1935, 27, 1298

3 R. Gellert, Matériaux minéraux inorganiques pour l’isolation dans lesbâtiments , dans : M. R. Hall (éd.) Matériaux pour l’efficacité énergétique et le confort thermique dans les bâtiments, CRC Press, Boston, 2010

4 T. K. Pavulshkina et N. G. Kisilenko, Verre et Céramique, 2011, 68, 5

5 R. Farel et coll., Ressources Conserv. Recyclez., 2013, 74, 54

6 V. I. Onishchuk et coll., Verre et céramique, 1999, 56, 5

7 P. W. Johnson et J. A. Barclay, Economic Studies of Uses of the Glass' Fractions from Municipal Ininerator Residues, Bureau of Mines, Us Department of the Interior, Washington DC, 1973

8 R. K. Collings et collings et coll., Mineral waste utilisation studies, dans : Fourth Mineral Waste Utilisation Symposium, Chicago, 1974

9 K. Sonsakul et W. Boongsood, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017, 273, 12006

10 H. Seven et coll., Critères de fin de déchets pour l’abattage du verre : propositions techniques, JRC-IPTS, Commission européenne, Séville, 2011

11 Verre pour l’Europe, Recyclage du verre à partir de déchets de construction et dedémolition , Commission européenne, Luxembourg, 2005

12 Us Department of Energy (en ligne), Insulation Materials, consulté le 16 mars 2020, https://www.energy.gov/energysaver/weatherize/insulation/insulation-materials

13 M. Pelino et coll.,. Int. J. Processus minéral., 1998, 53, 121

14 M. Vacula et coll., Adv. Mater. Res., 2014, 923, 195

15 P. Borysiuk et coll., Eur. J. Wood et Wood Prod., 2011, 69, 337

16 A. Tugnoli et coll., Int. J. Sci thermique., 2019, 136, 107

17 A. K. Bose et M. R. K. Rao, Fibre Insulation Refractories in Reheating Furnaces, dans : Proc. Soc en céramique indienne, Jamshedpur, Inde, 1978

18 C. Sonneveld et G. W. H. Welles, Plant and Soil, 1988, 111, 37