La ouate de cellulose figure parmi les matières les plus réputées pour isoler les parois d’une maison ; il s’agit d’un isolant thermique d’origine végétale, c’est d’ailleurs ce qui la rend intéressante car elle est utile et soucieuse de l’environnement.
Que ce soit dans une maison ancienne ou dans un immeuble moderne, la ouate de cellulose est souvent recommandée pour sa capacité à emprisonner l’air qui la traverse afin de limiter la déperdition de chaleur ou pour garder la fraîcheur dans une pièce.
Historique de la ouate de cellulose
Isolant manufacturé avant 1920, la ouate de cellulose fait partie des matières les plus anciennes possédant une bonne performance d’isolation. La plupart des isolants de cette époque étaient peu ou non manufacturés : les maisons étaient isolées avec des fourrures animales ou des mousses végétales (ces dernières étaient seulement collectées au pied des troncs d’arbre dans les forêts).
Par ailleurs la qualité et les types de laine animale diffèrent selon la région de leur provenance. Parmi les zones qui pratiquaient ces techniques d’isolation ancienne, on peut citer la Haute Savoie ou le Chinaillon.
En ce qui concerne la ouate de cellulose, elle trouve initialement son origine auprès des tissus broyés, puis au fil des années, la cellulose de bois a pris le relais. L’État de Virginie aux États-Unis est reconnu comme étant le plus ancien utilisateur de la ouate de cellulose pour isoler les maisons.
La maison du 3ème président des États-Unis, Thomas Jefferson, était isolée avec du papier broyat ; aujourd’hui connue sous le nom de domaine de Monticello, elle est encore opérationnelle, ce qui témoigne de la bonne performance de la ouate de cellulose.
Ses bienfaits étant désormais reconnu, la ouate de cellulose s’étend dans tous les états au début de l’année 1920. La machine cadreuse ou souffleuse permettant d’améliorer la fabrication de cet isolant thermique est donc apparue, fabriquée à partir d’un Ford T, d’une trémie, d’une écluse, d’un compresseur et de systèmes de débrayage. La ouate de cellulose a perdu de sa popularité lorsque sa fabrication par souffleuse a été placée entre parenthèse, faute d’appareil plus efficace et de données plus précises.
D’autres isolants pétrochimiques ou à base de fibres minérales sont ainsi apparus petit à petit : le polyuréthane a été utilisé comme isolant à partir de 1930 alors que la laine de verre a fait son apparition en 1933, le polyester en 1938 et la laine de roche en 1960.
Parallèlement à ces inventions, la ouate de cellulose a connu des évolutions conséquentes : sa performance a notamment été améliorée sur le plan incendie grâce à l’ajout d’adjuvants, et sa méthode de fabrication a aussi évoluée.
En 1973 aux États-Unis, les producteurs de ouate de cellulose ont repris le règne de la production d’isolant sur tout le territoire après le 1er choc pétrolier ; en effet, sur 500 sites de production, on pouvait dénombrer au moins 350 sites dédiés à la fabrication de la ouate de cellulose.
Du côté de l’Europe, l’Allemagne est le premier pays qui a utilisé la ouate de cellulose comme isolant en implantant les premières unités de production comme Isofloc en 1983. L’Autriche se situe en deuxième position avec la création d’Isocell en 1992 alors que Berlin inaugure Dämmnstatt en 1993.
En 2010, Isofloc a racheté ce dernier. En ce qui concerne la France, le territoire possède au moins 6 unités de production jusqu’à ce jours, c’est donc le pays de l’Europe qui en possède le plus.
Les différents composants dans la ouate de cellulose
La ouate de cellulose est composée principalement de papier ou de carton, auquel s’ajoute de l’adjuvant.
- Le papier ou le carton
Le papier constitue la base de la fabrication de la ouate de cellulose, il peut cependant être substitué par du carton, ou parfois les deux éléments sont associés ensemble. Cependant c’est le papier qui est le plus prisé, le journal ou le papier bouffant qu’on retrouve dans les livres sont ceux qui conviennent le plus.
Par contre il est impossible de fabriquer de la ouate de cellulose avec le papier couché car il a un aspect trop écrasé, de ce fait l’air qu’il peut emprisonner est de petite quantité. De plus le processus de blanchissement fait que le papier couché est adjuvanté.
Le papier va devenir étanche face à l’encre, ainsi, une grande quantité de poussière va être produite au moment du broyage, ce qui va être néfaste pour la qualité du rendement car au moment de la mise en œuvre, la poussière va entrainer des effets désagréables.
Quant au papier glacé, même si son aspect final est obtenu grâce au mélange avec de l’adjuvent, sa texture ne permet pas d’être utilisé pour fabriquer de la ouate de cellulose car il est fabriqué à base de papier couché.
Contrairement aux papiers journaux et aux papiers bouffants qui sont capables d’emprisonner une grande partie d’air grâce à leur nature fibreuse.
- Les adjuvants
Le carton et le papier s’enflamment facilement, ce qui pose problème au niveau de la sécurité de la maison. Les adjuvants sont donc ajoutés à ces matériaux de base dans le but de les rendre ininflammable. Les adjuvants représentent 10% de la composition de la ouate de cellulose, il en existe deux types :
- Le sel de bore
Le sel de bore est l’adjuvant traditionnel utilisé pour rendre la ouate de cellulose plus résistante face aux flammes. Cependant son utilisation peut être dangereuse pour la reprotoxicité car les appareils reproducteurs des animaux sont exposés à des risques de produits toxiques, il en est de même pour l’ingestion du produit, que ce soit par l’humain ou par les animaux.
La prise de 15 à 20 g de ce produit peut être mortelle pour une personne adulte. Pourtant, le sel de bore est capable de retarder le déclenchement des flammes, ce qui fait qu’il est tout de même incorporé dans la composition de la ouate de cellulose.
A part sa qualité de retardateur de flammes, le sel de bore possède également des propriétés bactéricides ; en effet, l’ingestion de ce produit par les insectes xylophages va détruire leurs flores intestinales, ils seront donc incapables de manger la cellulose. Il y a même une possibilité que leur appareil digestif explose au contact de ce produit, ce qui va entrainer leur mort.
Sa capacité hygroscopique fait également partie des qualités pratiques du sel de bore : il se trouve que la ouate de cellulose va être améliorée grâce à cette spécificité (même s’il ne s’agit pas exactement de son rôle d’origine).
La dernière qualité rendant le sel de bore avantageux est sa bio-solubilité ; c’est d’ailleurs pour cette raison que depuis 1998, il fait aussi parti de la composition de la laine de verre. Étant donné qu’il s’agit d’un produit non volatile, la quantité de sel de bore dans la laine de verre est beaucoup plus conséquente que celle qu’on retrouve dans la ouate de cellulose.
En se basant sur les risques sanitaires qui peuvent découler de l’utilisation du sel de bore, « la directive Reach » donne des indications précises sur son mode d’emploi et la limite de dosage qui est autorisée par l’intermédiaire de sa classe d’emploi. Ainsi, 5,5% du produit final est la quantité maximale autorisée par sa classe.
- Le polyphosphate d’ammonium
Le polyphosphate d’ammonium est un dérivé du sel d’ammonium, utilisé comme produit de substitution au sel de bore ; en effet, suite aux plaintes déposées par les fabricants d’autres produits isolants disant que l’utilisation du sel de bore devrait empêcher la ouate de cellulose d’être reconnu comme étant un isolant écologique, la présence de ce dernier dans la composition de la ouate a été défendue par les autorités à partir du 30 juin 2012.
Les agréments que tous les producteurs de ouate de cellulose qui en utilisait ont donc été retirés ; c’est là que le polyphosphate d’ammonium et ses dérivés entrent en jeu.
Sauf qu’un évènement inattendu s’est produit lors de l’incorporation du polyphosphate d’ammonium dans la ouate de cellulose : il se trouve que ce dernier est composé d’un fongicide et que le transit de la vapeur dans cet élément provoque le développement d’un point de rosé ; cela entraine l’émanation d’une forte odeur d’ammoniac dépassant largement le seuil d’odeur désagréable autorisé.
Dès lors, l’utilisation du sel de bore est ré-autorisée à partir du 05 Novembre 2012.
La fabrication de la ouate de cellulose
Il existe plusieurs façons de fabriquer la ouate de cellulose en fonction des sites de production et des éléments qui la compose, cependant, nous allons nous tenir au mode de fabrication universel..
Pour commencer, des blocs de journaux sont pré-broyés par l’intermédiaire d’un appareil qui s’apparente aux concasseurs de cailloux utilisés dans les carrières. Suite à ce pré-cassage, les gros blocs de journaux se transforment en plus petits afin qu’ils puissent être introduits dans un deuxième appareil de concassage appelé moulin.
Le moulin marteau est celui qui est universellement employé pour cette étape, les petits blocs de papiers sont donc frappés avec des masselottes afin de les pulvériser. L’avantage de ces moulins marteaux c’est qu’ils sont très robustes et qu’ils peuvent réduire en miettes les plastiques qui accompagnent les journaux par accident, ce qui rend le produit final assez propre et suffisamment homogène.
Le problème majeur de ce concasseur, c’est qu’en broyant le papier les fibres longues sont pulvérisées avec l’ensemble, pourtant ces éléments sont primordiaux pour la performance de la ouate de cellulose sur l’isolation. Ils doivent également permettre à l’isolant de résister au tassement.
Afin d’éviter ce gaspillage, les moulins à marteaux sont remplacés par des moulins centrifuges à partir de 2010. Grâce à l’emboitement de ces deux tronçons l’un sur l’autre et la particularité de son fonctionnement, les papiers sont complètement broyés, mais une grande partie des fibres longues se trouvent être conservée.
Les innovations ne s’arrêtent pas là, il existe un autre type de moulin qui est plus performant que le moulin centrifuge, il s’agit du moulin à plateaux : constitué de deux plateaux à dents qui peuvent broyer efficacement le papier en tournant dans des sens opposés ; à l’aide du système de contre rotation, les fibres longues sont enroulées pour former une sorte de ressort, et la résistance au tassement de la ouate de cellulose sera améliorée par ce dernier.
En ce qui concerne les adjuvants, ils peuvent être introduits dans la composition avant ou après l’étape du moulin. Une légère quantité d’huile végétale peut être ajoutée pour permettre la fixation des particules de poussière.
Les dernières étapes consistent à faire passer l’ensemble dans un système de filtration pour que le reste de poussière soit complètement éliminé. Enfin, l’ouate doit passer dans une ensacheuse et les sacs seront mis en palette afin de faciliter leur transport.
Les propriétés de la ouate de cellulose
- Le lambda
Le lambda est l’unité de mesure qui est utilisé pour classer les isolants en fonction des calories qu’il peut laisser passer ; ainsi un lambda faible est synonyme d’une performance d’isolation efficace.
Par ailleurs, pour être qualifié d’isolant, un matériau doit avoir au minimum 0,060 lambda. Sachant que le lambda le plus performant est celui de l’air sec et stable, et il mesure 0,0262.
Le lambda moyen de la ouate de cellulose varie selon sa technique de mise en œuvre, entre 0,039 et 0,040, qu’elle soit soufflée à l’air libre ou insufflée par pression. Tandis que si elle est mise en œuvre par projection humide, son lambda est de l’ordre de 0,041.
- Le déphasage
La durée que prend une calorie pour traverser un matériau et la capacité de transmission de chaleur sont les éléments qui constituent le déphasage ; ce dernier va dépendre de 3 paramètres : le lambda, la capacité thermique massique des différents éléments qui composent l’isolant, ainsi que leurs densités de mise en œuvre. Pour le cas de la ouate de cellulose, une calorie mettra 6 à 8 h pour traverser une épaisseur de 20 cm : ce qui est une bonne performance.
Pour isoler un toit, l’épaisseur de la ouate de cellulose recommandée est de 35cm pour 10 à 12h, tandis qu’une épaisseur de 20 à 25 cm suffira pour isoler un mur pour le même intervalle de temps.
- La capacité phonique
La configuration d’une paroi contenant de la ouate de cellulose lui donne une performance phonique ; c’est en effet l’empilage d’une masse suivie d’un ressort et complété encore une fois par une masse qui assure l’isolation de la résonance. Le risque d’une fuite de son direct est ainsi limité au maximum.
- L’hygroscopie
L’hydroscopie est la capacité d’un matériau à absorber de la vapeur d’eau. L’avantage de la ouate de cellulose, c’est qu’en plus de l’absorption d’une grande quantité de vapeur d’eau grâce à la présence du papier et du carton, elle est capable d’isoler efficacement une paroi. La vapeur ainsi absorbée ne sera pas condensée, de ce fait le point de rosée sera retardé.
- Le point de rosée
Rappelons qu’un isolant est capable de retenir l’air qui le traverse.La condensation de l’air en eau va faire chuter le lambda de l’isolant, étant donné que celui de l’eau mesure 0,6 : c’est ce phénomène de condensation qui entraine le point de rosée. Il sera plus important dans le cas où la température de l’air baisse, ou lors de l’augmentation de la teneur en vapeur d’eau.
L’avantage de la ouate de cellulose, c’est que son pouvoir hygroscopique et son déphasage lui permettent de retarder l’arrivée du point de rosée. Ce dernier peut être connu en faisant un calcul qui suit une technique appelée : méthode de Glaser.
- Un garde au feu
La ouate de cellulose est un matériau combustible car ses composants principaux, à savoir le papier ou le carton, sont fortement inflammables. Pourtant, la quantité de fumée qu’elle génère est infime, sa condensation dépourvue de vapeur toxique, et la propagation de l’incendie limitée au maximum du fait que des gouttelettes ne sont pas émises par la ouate.
Cette propriété est aussi obtenue grâce à la présence des adjuvants. Bref, la ouate de cellulose peut être considérée comme un dispositif de sécurité qui va retarder la diffusion des flammes en plus de son excellente performance d’isolation.
