CNESSTSanté et sécurité du travailPréventionRépertoire toxicologiqueAppareils de protection respiratoireGuide réglementaire2.3.1b-Appareils de protection respiratoire à cartouches chimiques
Pour que l'utilisation des appareils de protection respiratoire à cartouches chimiques soit sécuritaire et efficace, les paramètres suivants doivent être respectés :
Dans les cas où une de ces conditions n’est pas respectée, il est nécessaire d’utiliser un appareil de protection respiratoire à adduction d’air.
Pour l'utilisation des appareils de protection respiratoire à cartouches chimiques, il est recommandé de tenir compte des points suivants :
Il est dangereux d’utiliser des cartouches saturées. Dans certains cas, la concentration du contaminant, particulièrement les solvants très volatils, pourrait même être plus élevée à l’intérieur du masque que dans l’air ambiant (voir l'annexe B).
Des courbes obtenues en laboratoire peuvent être utilisées pour estimer le temps de service des cartouches en milieu de travail, pourvu que la concentration moyenne du contaminant soit connue (voir exemple à l'annexe B).
Les appareils de protection respiratoire à cartouches chimiques se présentent sous les formes suivantes :
Chaque cartouche protège pour un groupe de contaminants ou un contaminant spécifique. Par exemple, il existe des cartouches pour les vapeurs organiques, mais il en existe aussi pour des contaminants spécifiques comme le chlorure de vinyle. La cartouche choisie ne protége qu'en fonction du contaminant ou des contaminants pour lesquels elle a été conçue. Elle ne protège pas contre les matières particulaires à moins d'être munie d'un préfiltre à particules (voir la figure 2.14). Les appareils de protection respiratoire peuvent comprendre une seule cartouche ou deux, et quelquefois trois. Dans ce cas, il s'agit généralement d'un appareil de protection respiratoire motorisé. Les cartouches de différents fabricants ne sont pas interchangeables.
Selon le règlement 42 CFR partie 84 7 , les appareils de protection respiratoire à cartouches sont approuvés dans leur ensemble comme protection contre des contaminants indiqués dans le tableau 2.4. Nous y reproduisons des informations fournies par l'avis de NIOSH du 26 février 1990, sur les concentrations maximales d'utilisation des masques à cartouches chimiques. Parallèlement, nous indiquons les valeurs d'exposition moyenne pondérées (VEMP) de ces contaminants, tirées du RSST 1.
Type d'appareils de protection respiratoire à cartouches chimiques
VEMP au Québec selon le RSST 1 (ppm)
Concentration d'utilisation maximale (ppm)
Demi-masque
Masque complet
Ammoniac
25
250++
300* ou 500**
Chlore
0,5
5++
10* ou 30**
Acide chlorhydrique
5++++
50++
50* ou 100**
Méthylamine
5
***
100*
Vapeur organique+++
--
10 fois la VEMP ou < DIVS
100 fois la VEMP ou < DIVS
Sulfure d'hydrogène (évacuation seulement)
10
100
100* ou 300**
Dioxyde de soufre
2
20++
100***
Chlorure de vinyle
1
10+
Dioxyde de chlore
0,1
1+
5* ou 10**
* Concentration de DIVS du NIOSH 11 de 2001.
** Concentration de DIVS de NIOSH 12 de 1990 utilisée par OSHA en 1997.
*** Limitation due à l'irritation des yeux.
+ D'après le règlement 29 CFR partie 1910 section 1017 13 , l'OSHA permet l'utilisation d'appareils de protection respiratoire à cartouches chimiques contre les vapeurs organiques, ayant une durée de vie d'au moins une heure, pour des concentrations de chlorure de vinyle jusqu'à à 10 ppm. Cependant, les cartouches doivent être remplacées avant l'expiration de leur durée de vie ou jetées à la fin du quart de travail. Selon le NIOSH, la cartouche soit pourvue d'un indicateur de fin de service.
++ Un masque complet ou des lunettes à coques fermées sont utiles pour éviter l'irritation des yeux 12 .
+++ Pour les vapeurs organiques, il faut s'assurer que le contaminant ait un bon indice de détection et que les concentrations soient sous la limite de DIVS.
++++ Valeur plafond : valeur qui ne doit jamais être dépassée pour quelque durée que soit.
Le mécanisme le plus fréquent dans une cartouche pour retirer les gaz et vapeurs de l'air ambiant est l'adsorption. Les cartouches contiennent un élément actif, généralement un adsorbant en grains, comme le charbon actif qui possède un réseau étendu de pores internes pouvant atteindre la grosseur d'une molécule, offrant ainsi une large surface de contact. Le charbon piège les molécules gazeuses à sa surface, au contact de l'air chargé de contaminants, au fur et à mesure de son passage dans l'adsorbant jusqu'à saturation complète. Il peut s'agir d'une adsorption de type physique qui implique une faible énergie. C'est le cas de la plupart des vapeurs organiques. Pour les gaz et les vapeurs qui sont difficilement adsorbés, le charbon actif peut être imprégné d'un réactif chimique qui le rend plus sélectif. Par exemple, il peut être imprégné de sels métalliques, comme le chlorure de nickel, pour le retrait de l'ammoniac, ou d'oxydes de chrome et de manganèse pour le retrait des gaz acides tels que l'acide chlorhydrique et le dioxyde de soufre. Dans ces cas, il s'agit d'une adsorption de type chimique dans laquelle l'énergie d'adsorption est élevée. Si le contaminant ne reste pas à la surface, mais qu'il pénètre le solide ou le produit imprégné et réagit chimiquement avec ce dernier, il s'agira alors d'absorption. L'adsorbant peut aussi agir comme catalyseur, tel l'hopcalite qui convertit le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone. Il décompose et détoxique le contaminant en formant un produit moins nocif.
Un code de couleur inscrit sur chaque cartouche permet d'identifier le type de protection offerte. Toutefois, les utilisateurs devraient toujours lire les étiquettes pour s'assurer que le produit correspond au type de contaminant contre lequel une protection est désirée. Les codes de couleur utilisés pour les cartouches sont présentés au tableau 2.5. Selon le NIOSH, ils peuvent provenir de l'une ou l'autre des normes de l'American National Standards Institute (ANSI).
Vapeurs et/ou gaz
SelonANSI K13.1-1973 14
SelonANSI Z88.7-2001 15
Gaz acides
Blanc
Blanc avecune bande jaune
Vapeurs organiques
Noir
Vapeurs organiques et gaz acides
Jaune
Vapeurs organiques, chlore, dioxyde de chlore, chlorure d'hydrogène, fluorure d'hydrogène, dioxyde de soufre, formaldéhyde, sulfure d'hydrogène (évacuation seulement), ammoniac et méthylamine
S.O.
Brun pâle
Vert
Ammoniac et méthylamine
Formaldéhyde
Vert olive
Monoxyde de carbone
Bleu
Gaz acides et ammoniac et vapeurs organiques
Brun
Gaz acides, ammoniac, monoxyde de carbone et vapeurs organiques
Rouge
Matériaux radioactifs
Pourpre
Vapeurs de mercure et chlore
Orange avec un indicateur pour le mercure
Vert olive avec un indicateur
Autres vapeurs et gaz ou combinaisons non citées ci-dessus
S.O.: sans objet.
Complément concernant la norme ANSI K13.1-1973 14 :
Complément concernant la norme ANSI Z88.7-2001 15 :
Les cartouches ont une capacité de filtration limitée qui est déterminée, soit par la volatilité du contaminant dans le cas d'adsorption à la surface du charbon, soit par la quantité de produits chimiques à la surface de l'adsorbant dans le cas de réaction chimique avec le contaminant. Pour la plupart des contaminants, aucun dispositif fiable, capable de détecter la saturation d'une cartouche n'est actuellement disponible. Il est possible d'estimer le temps de service des cartouches par différentes méthodes lorsque la concentration du contaminant est connue. Il n'est pas recommandé de ne se fier qu'aux caractéristiques de détection, quand elles existent, car leur perception est très variable. La capacité olfactive peut varier d'un individu à l'autre et dans certaines circonstances (i.e. grippe, allergie, accoutumance au produit), peut être altérée. Il est donc nécessaire de bien connaître le produit et de consulter les tables de caractéristiques des produits chimiques. Le tableau 2.6 présente des exemples de contaminants ayant des caractéristiques de détection perceptibles à des concentrations supérieures aux valeurs d'exposition moyenne pondérée. Dans ces cas, un appareil de protection respiratoire à adduction d'air devrait être utilisé.
Contaminant
Limite de détection olfactive
(ppm)
VEMP du RSST (ppm)
Bromoforme
0,19-15
N,N-Diméthylformamide
0,47-100
Oxyde d'éthylène
257-690
Chlorure de méthyle (chlorométhane)
160
50
Formate de méthyle
67-2809
Alcool méthylique
4,2-5960
200
Diisocyanate de toluène (TDI)
0,17-2,0
0,005
10-20
Dans sa liste des équipements de protection respiratoire approuvés, le NIOSH indique que ceux-ci doivent être choisis, ajustés, entretenus et utilisés en fonction de la réglementation de l'OSHA, de la MSHA et de toutes autres réglements applicables. La nouvelle réglementation de l'OSHA (1998) prescrit que dorénavant les changements de cartouches soient basés sur des principes plus précis que la détection d'odeur, soit :
Toutefois, indépendamment des estimations qui peuvent être faites, les cartouches et les boîtiers filtrants doivent être changés dans les cas suivants: l'indicateur de fin de service signale que la cartouche est saturée, il y a une détection d'odeur, de goût ou une irritation des yeux, de la gorge ou du nez, la date de péremption est atteinte, d'après d'autres directives d'utilisation en fonction d'une réglementation (ex. : formaldéhyde, chlorure de vinyle).
La fréquence de changement de cartouches peut être basée, entre autres, sur des données objectives du fabricant, des mesures expérimentales, des modèles de prédiction mathématique et des simulations en milieu de travail. Il faut s'assurer de disposer des données nécessaires pour estimer la durée de vie d'une cartouche en fonction des contaminants présents et des conditions d'utilisation.
• Temps de claquage
Le temps de claquage 17-18 (claquage : passage du contaminant au travers de la cartouche) est un paramètre déterminant pour connaître le temps réel de protection apporté par une cartouche. Lorsqu'elle est saturée, une cartouche devient inopérante. Elle laisse alors passer la totalité des contaminants auxquels elle est soumise. Dans certains cas, lorsqu'il y a plus d'un contaminant dans l'air ambiant, la concentration du plus volatil, à l'intérieur du masque peut même excéder la concentration à l'extérieur du masque (voir à l'annexe B).
Il est possible, par des tests de laboratoire, de générer des courbes de claquage pour un contaminant donné. À l'aide de ces courbes, on peut estimer le temps de service des cartouches. Pour avoir un exemple détaillé de l'estimation du temps de service à l'aide des courbes de temps de claquage, référer-vous à l'annexe B
Le temps de claquage dépend simultanément de plusieurs paramètres. Il est atteint d'autant plus rapidement que :
Ces indications doivent conduire à une directive de remplacement des cartouches qui laisse une marge de sécurité. Toute détection d'odeur ou autre signe de saturation doit conduire au changement de la cartouche, peu importent toutes les autres politiques. Pour compléter cette information, nous vous suggérons la lecture de quelques exemples à l'annexe B.
• Indicateur de fin de service
Pour pallier le problème que représente l'utilisation de cartouches en présence de contaminants ayant de faibles caractéristiques de détection, on peut se servir de cartouches chimiques munies d'un indicateur de fin de service. Il s'agit d'un dispositif qui permet de détecter la saturation d'une cartouche à au moins 10 % du temps de claquage en indiquant à l'utilisateur, soit par une alarme sonore ou une lumière (indicateur actif), soit par un changement de couleur (indicateur passif).
Le NIOSH approuve des cartouches dotées d'un indicateur de fin de service pour des contaminants ayant de faibles caractéristiques de détection. Par exemple, c'est le cas pour le chlorure de vinyle et pour les vapeurs de mercure avec un indicateur de type passif.
• Avantages des appareils à cartouches chimiques
Ces appareils de protection respiratoire utilisent des filtres à particules et des cartouches chimiques ou des boîtiers. Ils conviennent pour l'exposition à des contaminants multiples ayant différentes formes physiques ou contre un seul contaminant se présentant sous plusieurs formes (par exemple, brouillard et vapeur). Le filtre peut être une partie permanente de la cartouche, ce qui est généralement le cas, ou être une partie remplaçable indépendamment lorsqu'il est nécessaire d'en changer. Le filtre doit toujours être le premier élément en contact avec le contaminant, ce qui permet à l'adsorbant de capturer les gaz et les vapeurs attachés aux particules qu'il retient.
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