Transcript LES FIBRES MINÉRALES ARTIFICIELLES Myriam RICAUD

LES FIBRES MINÉRALES
ARTIFICIELLES
Myriam RICAUD
INRS
Département Expertise et Conseil Technique
Pôle Risques Chimiques
LES DIFFÉRENTES FAMILLES DE
FIBRES INORGANIQUES
LES FIBRES
INORGANIQUES
NATURELLES
-Amiante,
-Wollastonite,
-Sépolite,
-Basalte,
-Zéolite…
LES FIBRES INORGANIQUES
SYNTHETIQUES
Fibres siliceuses
Fibres minérales
artificielles* (FMA) :
-Fibres céramiques
réfractaires,
-Fibres de verre à usage
spécial,
-Laines minérales,
-Filaments continus.
Fibres non siliceuses
-Carbone,
-Alumine,
-Polytitanate,
-Whiskers (sulfate de
magnésium, oxydes
de tungstène)…
Autres fibres siliceuses :
-Mullite,
-Silice…
*dénomination conventionnelle
Niort, 11 Septembre 2008
LA CLASSIFICATION RÉGLEMENTAIRE
Réglementation
européenne définit la
classification et
l’étiquetage uniquement
pour les fibres siliceuses
vitreuses à orientation
aléatoire  FCR, laines
minérales et fibres de
verre à usage spécial.
Niort, 11 Septembre 2008
LES FIBRES CÉRAMIQUES
RÉFRACTAIRES (FCR)
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres céramiques réfractaires
DÉFINITION
Directive européenne n° 97/69/CE (arrêté du 28/08/98) :
« Fibres de silicates vitreuses artificielles à orientation aléatoire
et dont le pourcentage pondéral d’oxydes alcalins et d’oxydes
alcalino-terreux ([Na2O] + [K2O] + [CaO] + [MgO] + [BaO])
est inférieur à 18 % »
 Fibres de silicates d’aluminium commercialisées depuis les
années 1950 et conçues pour des applications comprises
entre 1100 et 1450 °C :
• 47-54 % de silice,
• 35-51 % d’alumine,
• 0-17 % de zircone,
• Autres oxydes (bore, titane…).
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres céramiques réfractaires
LA PRODUCTION
 Les FCR sont élaborées par fusion à très haute température (entre
1500 et 2 400 °C) :
- d’une combinaison d’alumine et de silice en Europe,
- d’un mélange de kaolinite (argile) en Asie et aux États-Unis.
 Principaux producteurs européens : Unifrax* (Carborundum et
Kerlane), Thermal Ceramics* (groupe Morgan Crucible), Rath, KeraUnion et Dyson

ECFIA (European Ceramic Fibres Industry Association)
*En France, 2 sites de production et 3 sites de transformation (510
personnes).
 Production annuelle française : 7500 tonnes en 2004 (21500 tonnes
par an jusqu’en 1990).
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres céramiques réfractaires
LA PRODUCTION
Les FCR sortent des usines soit en vrac soit sous forme de
nappes aiguilletées (20 % et 50 % des ventes en France).
 Les fibres en vrac sont des fibres brutes qui peuvent être utilisées
en l’état pour boucher des trous ou des fissures.
 Les nappes aiguilletées sont des matelas de fibres brutes convertis
par aiguilletage en nappes (généralement sans liants).
Des produits dérivés peuvent également
être élaborés à partir des fibres en vrac
et des nappes : modules, panneaux,
pièces de forme, feutres, papiers,
ciments, mastics et textiles.
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres céramiques réfractaires
LES PROPRIÉTÉS








Aspect blanc et cotonneux,
Diamètre moyen de 1 à 3 µm,
Pas de fibrilles (cassure transversale),
Excellente résistance à la température : 1260°C
(1450°C si zircone),
Faibles conductivité thermique et capacité calorifique,
Bonne inertie chimique (résistance aux acides),
Bonne aptitude au façonnage,
Cristallisation au delà de 1000°C, formation de
cristobalite (silice cristalline) et de mullite.
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Les fibres céramiques réfractaires
LES UTILISATIONS
 Applications pour l’isolation thermique de fours industriels, de hauts
fourneaux, d’appareils de chauffage industriels et domestiques, de
moules de fonderie, de tuyauteries, de câbles pour la fabrication de
joints, etc.,
 Applications automobiles, ferroviaires et aéronautiques,
 Applications dans la protection incendie.
Les domaines d’applications des FCR en 2004 (ECFIA) :
Isolation haute
température
15%
Protection feu
2%
Automobile
8,0%
Industrie des
métaux
8,0%
Applications
domestiques
0,3%
Isolation de
fours
Industriels : chimie, sidérurgie, cimenterie, etc.
66,7%
 2 200 tonnes de FCR ont été utilisées en 2004 en France.
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Les fibres céramiques réfractaires
LES EXPOSITIONS PROFESSIONNELLES
10 000 salariés manipulent des FCR en France (étude INRS 2006),
104 000 salariés seraient exposés aux FCR en France (Sumer 2003),
15 000 à 20 000 salariés seraient exposés aux FCR en France (CAREX 1990-1993).
Exposition moyenne selon
le poste de travail (étude INRS 2003)
Travaux
Concentration atmosphérique
moyenne (fibre/cm3)
Résultats supérieurs à
0,5 fibre/cm3 (VME)
Fabrication
0,4
28,7 %
Manipulation en vrac
0,3
19,8 %
Assemblage
0,3
35,4 %
Pose
0,5
44,3 %
Dépose
1,3
71,7 %
Découpe
1,5
83,7 %
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Les fibres céramiques réfractaires
LA RÉGLEMENATION
• FCR classées cancérogènes de catégorie 2 par l’U.E. (substances
devant être assimilées à des substances cancérogènes pour
l'homme) et irritantes pour la peau.
• FCR étiquetées Toxique avec les phrases de risque et les conseils de
prudence :
R49 Peut causer le cancer par inhalation
R38 Irritant
S53 Éviter l’exposition, se procurer des instructions
spéciales avant utilisation
S45 En cas d’accident ou de malaise, consulter
T - Toxique
immédiatement un médecin
• VME réglementaire contraignante de 0,1 fibre/cm3 avec une
valeur transitoire de 0,5 fibre/cm3 jusqu’au 30 Juin 2009.
• Réglementation CMR (règles particulières de prévention prescrites
par les articles R 4412-59 à R 4412-93 du code du travail).
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LES FIBRES DE VERRE A
USAGE SPÉCIAL
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres de verre à usage spécial
DÉFINITION
Fibres de verre borosilicaté dont le pourcentage pondéral total
d’oxydes alcalins et alcalino-terreux est supérieur à 18 %.
En fonction du pourcentage pondéral de chaque oxyde alcalin et
alcalino-terreux, plusieurs types de verre (753, 253, E, 475…) :
OXYDE
SiO2
Al2O3
B2O3
K2O
Na2O
MgO
CaO
BaO
TiO2
ZrO2
Fe2O3
F2
ZnO
753
62-65
3-5
5-6
0-1
14-16
2-3
5-6
0-0,2
0-0,1
0-0,1
0-1
253
65-71
3-4,4
4,2-6,3
0,6-2
10,9-16,3
2,3-3,3
4,8-6,8
0-0,2
0-0,1
0,5-1
0-0,4
E
54-55
14-15
7-8
0-0,2
0-0,6
0,3-3
18-21
0,5-0,6
0,2-0,4
0-1
475
57-58
5-6
10-11
2-3
10-11
0-0,5
2-3
5
0-0,1
481
60,7
2
11,4
4,2
9,1
1,3
1,9
5
0-0,1
4
4,2
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Les fibres de verre à usage spécial
LES PROPRIÉTÉS
 Diamètre moyen de 0,01 à 3 µm,
 Pas de fibrilles (cassure transversale),
 Ramollissement aux alentours de 650-700°C et fonte au
dessus de 850°C,
 Excellentes propriétés mécaniques (forte résistance à la
traction, faible allongement, etc.),
 Bonne inertie chimique (résistance aux principaux solvants
organiques et inorganiques, aux acides à l’exception de
l’acide fluorhydrique et aux bases).
 Fibres désignées par un numéro de code suivant les références J-M
(Johns Manville), E-F (Evanite Fiber) ou NRL (Naval Research
Laboratory).
Exemple : J-M 100  type de verre 475 / diamètre des fibres 0,32 µm.
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres de verre à usage spécial
LES UTILISATIONS
En France, 2200 tonnes/an de microfibres de verre
sont utilisées (dont moins de 100 Kg de verre E).
Elles sont produites en Allemagne et aux États-Unis
et se présentent sous forme de nappes et de
matelas.
Les matériaux à base de microfibres de verre sont utilisés comme :
matériau d’isolation phonique et thermique (industries aérospatiale
et aéronautique : fuselage, moteurs et réacteurs),
média filtrant dans les systèmes de filtration haute performance
(salle blanche, chambre stérile pour hôpitaux, industries électronique,
etc.) et dans les filtres de protection respiratoire anti-aérosols,
séparateur dans les batteries sans entretien ou les batteries solaires,
renfort dans les résines pour prothèses dentaires temporaires.
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Les fibres de verre à usage spécial
LES EXPOSITIONS PROFESSIONNELLES
 L’exploitation de la base de données Colchic de l’INRS entre
2001 et 2006 a relevé, dans 3 établissements utilisateurs de
fibres à usage spécial, des expositions pouvant atteindre
3
plusieurs dizaines de fibres par cm .
 Après mise en place de dispositifs de captage, l’exposition
3
se situait en moyenne entre 0,1 et 0,2 fibre par cm .
 Des études américaines et britanniques réalisées dans des
entreprises productrices et utilisatrices de fibres à usage
spécial ont montré des niveaux d’exposition compris entre
3
0,01 et 22 fibres par cm .
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres de verre à usage spécial
LA RÉGLEMENATION
 Fibres de verre à usage spécial (verre 475, 253, 753, etc.) sont
classées cancérogènes de catégorie 3 par l’U.E. (substances
préoccupantes pour l'homme en raison d'effets cancérogènes
possibles) et irritantes pour la peau.
 Réglementation CMR (règles particulières de prévention prescrites
par les articles R 4412-59 à R 4412-93 du code du travail ).
Elles sont étiquetées Nocif avec les phrases de risque et les conseils de
prudence :
R40 Effet cancérogène suspecté
R38 Irritant
S36 Porter un vêtement de protection approprié
Xn - Nocif
S37 Porter des gants appropriés
Niort, 11 Septembre 2008
Les fibres de verre à usage spécial
LA RÉGLEMENATION
 Cependant, des exonérations sont possibles pour les fibres à
usage spécial non biopersistantes (verre 481). Dans ce cas, elles
sont uniquement classées irritantes.
Elles sont étiquetées Irritant avec les phrases de risque et les conseils
de prudence :
R38 Irritant
S36 Porter un vêtement de protection approprié
Xi - Irritant
S37 Porter des gants appropriés
 VME indicative pondérée sur 8 heures : 1 fibre/cm3 .
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Les fibres de verre à usage spécial
LA RÉGLEMENATION
 Le classement des fibres de verre à usage spécial E et 475 est
en cours de révision au niveau européen. Il a été décidé de :
• classer les fibres de verre à usage spécial E cancérogène de
catégorie 2, R 49 ;
• classer les fibres de verre à usage spécial 475 cancérogène de
catégorie 3, R 40 ;
• supprimer le classement Irritant, R38.
Ce classement n’est pas encore adopté réglementairement.
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LES LAINES MINÉRALES
D’ISOLATION
Niort, 11 Septembre 2008
Les laines minérales d’isolation
DÉFINITION
Directive européenne n° 97/69/CE (arrêté du 28/08/98) :
« Fibres de silicates vitreuses artificielles à orientation aléatoire
et dont le pourcentage pondéral d’oxydes alcalins et d’oxydes
alcalino-terreux ([Na2O] + [K2O] + [CaO] + [MgO] + [BaO])
est supérieur à 18 % ».
 Laines de verre élaborées à partir de sable,
 Laines de roche élaborées à partir de basalte,
 Laines de laitier élaborées à partir de laitier des hauts-fourneaux.
+ laines d'isolation haute température fabriquées à partir de silice et
d'alumine nommées laines de silicate alcalino-terreux (laines AES et
CMS).
Niort, 11 Septembre 2008
Les laines minérales d’isolation
DÉFINITION ET PROPRIÉTÉS
Les laines minérales contiennent :
 plus de 90 % de fibres,
 3 à 5 % en moyenne de liants organiques (résines phénoliques : formolphénol ou urée-formol-phénol) qui assurent la cohésion du produit,
 < 1 % d’huile, qui limite l’émission des poussières et l’absorption de
l’eau.
Quelques propriétés :
 Diamètre moyen :
 2 à 3,5 µm pour les laines de roche et de laitier,
 2 à 8 µm pour la laine de verre.
 Pas de fibrilles (cassure transversale),
 Bonne résistance à la température : jusqu’à 800 °C,
 Dégradation des liants vers 200 °C (dégagement de
formol, phénol, etc.)
Feutres, panneaux,
flocage, etc.
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Les laines minérales d’isolation
LES UTILISATIONS
 Les laines minérales sont utilisées pour l’isolation thermique,
acoustique et la protection incendie : isolation de combles, de murs, de
toitures, de tuyauteries, de chaudières, de matériels frigorifiques, d’appareils
électroménagers etc.
 En climatisation ou ventilation, elles peuvent constituer des gaines de
circulation d'air.
 Elles sont employées également dans d’autres applications telles que la
culture hors sol, les écrans routiers anti-bruits, les chambres sourdes, etc.
3
 L'isolation des bâtiments absorbe les 3/4 des 16 millions de m de laines
minérales d’isolation vendues annuellement en France. Les entreprises du
BTP en sont donc les principales utilisatrices.
Niort, 11 Septembre 2008
Les laines minérales d’isolation
LES EXPOSITIONS PROFESSIONNELLES
 La VME indicative pondérée sur la durée d’un poste de travail de 8 heures
est de 1 fibre/cm3 pour les laines de verre, de roche et de laitier.
Exposition moyenne aux laines minérales
selon le poste de travail
Travaux
Manipulation en vrac,
pose dans un espace
confiné et soufflage
Concentration en fibres
en suspension
dans l’air
> 1 fibre/cm3
Pose de matériaux
compactés : feutres,
panneaux, etc.
0,5 fibre/cm3
Retrait, démolition et
intervention sur des
laines en place
> 1 fibre/cm3
Niort, 11 Septembre 2008
Les laines minérales d’isolation
LA RÉGLEMENATION
 Les laines minérales d’isolation sont classées cancérogènes de
catégorie 3 par l’U.E. (substances préoccupantes pour l'homme en
raison d'effets cancérogènes possibles) et irritantes pour la peau.
 Réglementation CMR (règles particulières de prévention prescrites
par les articles R 4412-59 à R 4412-93 du code du travail ).
Elles sont étiquetées Nocif avec les phrases de risque et les conseils de
prudence :
R40 Effet cancérogène suspecté
R38 Irritant
S36 Porter un vêtement de protection approprié
Xn - Nocif
S37 Porter des gants appropriés
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Les laines minérales d’isolation
LA RÉGLEMENATION
 Cependant, des exonérations sont possibles pour les laines
minérales non biopersistantes. Dans ce cas, elles sont uniquement
classées irritantes.
Elles sont étiquetées Irritant avec les phrases de risque et les conseils
de prudence :
R38 Irritant
S36 Porter un vêtement de protection approprié
S37 Porter des gants appropriés
Xi - Irritant
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LA PRÉVENTION TECHNIQUE
Niort, 11 Septembre 2008
La prévention technique
LA SUBSTITUTION DES FCR
Les FCR ne doivent être utilisées que dans des cas où elles sont
techniquement indispensables. Le critère de température est
généralement prépondérant dans le choix ainsi que la tenue mécanique.
 le recours aux FCR ne doit être envisagé que lorsque la température
excède 1100 °C en continu et 1200°C en discontinu.
Les fibres de substitution aux FCR sont essentiellement les laines
d’isolation haute température nommées laines de silicate alcalinoterreux (laines AES et CMS). Elles demeurent la principale alternative aux
FCR pour des températures n’excédant pas 1250 °C.
Le pourcentage d’oxydes alcalins et alcalino-terreux présent dans ces
laines est supérieur à 18 %  solubilité plus élevée que les FCR dans les
milieux biologiques.
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