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Outil de calcul du temps de service des cartouches pour les vapeurs organiques
L'outil permet d'estimer le temps qu'une cartouche exposée à un contaminant ou des contaminants (jusqu'à cinq) est capable de les filtrer efficacement dans les conditions spécifiées par l'utilisateur. Il comporte des limites et l'interprétation des résultats doit être effectuée avec prudence. L'utilisateur est donc prié de lire attentivement les mises en garde avant d'utiliser cet outil. L'objectif de cet outil est également d'aider l'intervenant en hygiène du travail à l'implantation d'une fréquence de remplacement des cartouches dans le cadre d'un programme de protection respiratoire.
Si vous avez des questions concernant l'utilisation de l'outil et ses limitations, veuillez communiquer avec l'IRSST à l'attention de Daniel Drolet.
Facteurs influençant la durée de vie des cartouches
La concentration
Plus la concentration du contaminant est élevée, moins le temps de service sera long. Pour le calcul du temps de service, l'outil utilise la concentration du contaminant exprimée en ppm. Si plusieurs contaminants sont présents, les concentrations exprimées en ppm sont additionnées et la concentration résultante est attribuée au contaminant le plus volatil pour le calcul du temps de service.
La volatilité
Plus le point d'ébullition du solvant est bas, moins efficace sera la rétention du contaminant par le charbon actif de la cartouche. Conséquemment, le temps de service sera court. À l'inverse, les contaminants dont les points d'ébullition sont élevés sont mieux retenus par le charbon et le temps de service de la cartouche est alors plus long. Pour les contaminants dont le point d'ébullition est inférieur à 65ºC, il n'est pas recommandé d'utiliser une cartouche pour plus d'un quart de travail. Dans ce cas, l'outil présente un message à cet effet. Lorsque le point d'ébullition est inférieur à 40°C, l'outil refuse de calculer un temps de service. Seules les substances qui sont à l'état liquide à la température ambiante sont considérées dans le calcul du temps de service.
La charge de travail
Plus la charge de travail est élevée, entraînant un débit respiratoire élevé, moins le temps de service sera long. Les charges de travail prises en charge par l'outil, faible, moyenne et élevée, correspondent à des débits respiratoires de 20, 40 et 60 l/min respectivement.
La température
Plus la température de l'air ambiant est élevée, moins efficace sera la rétention des contaminants à la surface du charbon actif de la cartouche; conséquemment, le temps de service sera diminué.
L'humidité relative
Un taux d'humidité relative (HR) supérieur à 65% a un effet important sur la durée de vie des cartouches, particulièrement pour les contaminants volatils dont le point d'ébullition est inférieur à 100°C. Dans le cas des solvants dont le point d'ébullition est élevé (supérieur à 100°C), l'effet de l'humidité sur le temps de service devient négligeable.
Les calculs du temps de service sont valables pour des valeurs de HR inférieures à 65 %. Lorsque les valeurs de HR sont plus élevées que 65 %, les résultats doivent être interprétés avec circonspection. Dans ce cas, un message à cet effet sera affiché :
Un taux d'humidité ≥ 65% entraîne de l'imprécision dans l'estimé.
Consulter l'introduction à cet égard.
Informations complémentaires sur l'effet de HR.
Parmi les contaminants organiques, ceux ayant des caractéristiques hydrophobes et un point d'ébullition (PÉ) inférieur à 100°C seront les plus affectés par l'HR de l'air ambiant lors de l'adsorption à la surface du charbon actif. Cet effet est plus important lorsque les concentrations sont faibles. Des études ont démontré que le temps de service d'une cartouche exposée à environ 200 ppm du n-hexane (PÉ = 69°C) avec HR = 90% peut être trois fois plus court que lorsque HR = 40%. Cependant, lorsque la concentration du contaminant est de 20 ppm avec HR = 90%, le temps de service de la cartouche peut être 10 fois plus court que lorsque HR = 40%. Pour le toluène (PÉ = 110°C), l'effet est moins marqué. Pour une concentration de 200 ppm, le temps de service peut diminuer de moitié avec HR = 90% et de trois fois lorsque la concentration est de 20 ppm aux mêmes concentrations avec HR = 40%. Pour les solvants dont le point d'ébullition est plus élevé, comme le styrène (PÉ = 145°C), l'effet de l'humidité est négligeable.
Description de l'outilLancer l'outil
L'outil ne doit pas servir à la sélection d'appareils de protection respiratoire. À cet égard, nous devons rappeler qu'un appareil de protection respiratoire de type filtrant à cartouches chimiques ne doit pas être utilisé dans les conditions suivantes :
Pour d'autres informations, consulter le « Guide des appareils de protection respiratoire utilisés au Québec »
Le calcul du temps de service sera bloqué si la concentration d'un contaminant excède 10 fois sa VEMP. Dans le cas où il serait possible de dépasser cette concentration par l'utilisation d'un masque complet ou un appareil motorisé, veuillez communiquer avec l'IRSST pour obtenir l'information.
Avant d'utiliser l'outil de calcul, l'utilisateur doit avoir les informations suivantes :
L'outil est divisé en trois sections qui doivent être complétées:
Section A : Cartouches.
Le modèle de la cartouche et le nombre des cartouches (de 1 à 3) doivent être sélectionnés. La plupart des masques sont pourvus de deux cartouches.
Section B : Paramètres de calcul.
La section B permet à l'usager de préciser la température (°C ou °F) et l'humidité relative (> 65% ou < 65%) de l'air ambiant. La plage des températures possibles pour le calcul du temps de service est de 0 à 40°C.
Section C : Substances.
Une liste déroulante permet de sélectionner le ou les contaminant(s) par leur noms ou numéros CAS. Il faut ensuite donner la concentration de chaque contaminant en ppm ou en mg/m³. Dans ce dernier cas, la conversion en ppm est automatiquement effectuée par l'outil. L'outil ne calcule pas de temps de service si la concentration totale excède 1000 ppm, ce qui constitue la limite d'utilisation des cartouches.
Pour le calcul du temps de service d'une cartouche, l'outil utilise les concentrations exprimées en ppm. Ainsi si plusieurs contaminants sont présents, les concentrations de tous les contaminants, exprimées en ppm, sont additionnées et la concentration résultante est attribuée au plus volatil.
On peut en tout temps effacer le contenu d'une ligne en cliquant sur le bouton situé à gauche qui donne le numéro de la ligne.
Lorsque les étapes A, B et C de prise d'informations sont complétées, un bouton « Afficher le résultat » s'affiche. En cliquant sur ce bouton, le résultat du temps de service et toutes les informations qui ont été utilisées pour le calcul, sont affichées.
Les résultats peuvent être imprimés; l'orientation du papier en mode paysage est préférée.
Cas spéciaux
Acrylonitrile
Selon le RSST, la VEMP est de 2 ppm (4,3 mg/m³) et il n'a pas de valeur d'exposition de courte durée (VECD) et les notations suivantes s'appliquent: C2 (effet cancérogène soupçonné chez l'humain), Pc (percutanée), RP (substance dont la recirculation est prohibée) et EM (substance dont l'exposition doit être réduite au minimum). La norme OSHA 29CFR1910.1045 (section h, 2, ii, A) exige que les cartouches pour vapeurs organiques soient remplacées à l'expiration de leur temps de service ou au début de chaque quart de travail durant lequel les cartouches sont utilisées, selon la première éventualité.
Alcool méthylique
Le charbon actif utilisé dans les cartouches chimiques n'est pas efficace pour retenir l'alcool méthylique.
Benzène
Selon le RSST, la VEMP est 1 ppm (3 mg/m³) et le VECD est 5 ppm (15,5 mg/m³). Ce contaminant a les notations suivantes: C1 (effet cancérogène démontré chez l'humain), RP (substance dont la recirculation est prohibée) et EM (substance dont l'exposition doit être réduite au minimum). La norme OSHA 29CFR.1910.1028 (section g, 2, ii) exige que les cartouches pour vapeurs organiques soient remplacées à l'expiration de leur temps de service ou au début de chaque quart de travail durant lequel les cartouches sont utilisées, selon la première éventualité.
1,3-Butadiène
Selon le RSST, la VEMP est 2 ppm (4,4 mg/m³) et il n'y a pas de VECD. Ce contaminant a les notations suivantes; C2 (effet cancérogène soupçonné chez l'humain) et EM (substance dont l'exposition doit être réduite au minimum). La norme OSHA 29CFR.1910.1051 (section h, 3, i) propose une fréquence de remplacement en fonction de la concentration de 1,3-butadiène (voir tableau suivant extrait de la norme OSHA).
| Concentration | Recommandation Les cartouches ou les boîtiers |
| ≤ 5 ppm | aux quatre heures |
| ≤ 10 ppm | aux trois heures |
| ≤ 25 ppm | aux deux heures |
| ≤ 50 ppm | à l'heure |
Chlorure de méthylène (dichlorométhane)
Selon le RSST, la VEMP est de 50 ppm (174 mg/m³) et il n'y a pas de VECD. Ce contaminant a les notations suivantes; C2 (effet cancérogène soupçonné chez l'humain) et EM (substance dont l'exposition doit être réduite au minimum). La norme OSHA 29CFR1910.1052 (section g, 3, i ) interdit l'utilisation des masques à cartouches pour ce contaminant.
Informations sur l'outil de calcul.
L'outil de calcul a été conçu sur la base du modèle de Gerry Wood2 modifié par Cossement5et al., pour les solvants simples et suivant l'approche de Yoon-Lara1,3,4 pour les mélanges de solvants. Le modèle tient compte des caractéristiques de porosité des charbons actifs, du design des cartouches ainsi que de propriétés physico-chimiques des contaminants.
D'autres détails concernant le modèle de calcul se trouvent à la référence 5.
Références
1. Lara, Jaime; Yoon, Young Hee; Nelson, James H., « Le temps de service des cartouches filtrantes avec des mélanges binaires de contaminants », Études et recherches / Rapport R-065, Montréal, IRSST, (1993) 53 pages.
2. Wood, Gerry Odell: « Estimating Service Lives of Organic Vapor Cartridges ». Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 55(1): 11-15, (1994).
3. Lara J., Yoon Y. H., Nelson J. H. « The service life of respirator cartridges with binary mixtures of organic solvents ». Journal of the International Society for Respiratory Protection, vol. 13, 7-26 (1995).
4. Yoon, Y.H., J.H. Nelson and Jaime Lara: « Respirator Cartridge Service-Life: Exposure to Mixtures » Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 57: 809-819, (1996).
5. Cossement, D., Lara, J., Drolet, D., Lemay, F., Fortin Z., Bellasfar, I., Dubois, P-D., et Bose, T.K., Mise au point et validation d'un outil de calcul du temps de service des cartouches filtrantes pour les vapeurs organiques, Rapport de recherche IRSST, 2007.