IRSST - Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail

Évaluation de nouvelles technologies visant à réduire le stress thermophysiologique associé au port de vêtements individuels de protection pour les pompiers

Résumé

Les contraintes thermiques liées au port des vêtements individuels de protection (VIP) contre la chaleur et les flammes sont un problème préoccupant pour la santé et la sécurité des pompiers. Les matériaux utilisés dans la fabrication des VIP ont souvent le désavantage d’être lourds, rigides et d’empêcher l’évacuation de la chaleur produite par l’activité physique lors d’une intervention. Deux nouvelles technologies de matériaux ont été développées par le Groupe CTT, un centre de transfert technologique spécialisé dans la recherche et la conception de matériaux textiles, et ses partenaires industriels, afin de réduire les astreintes physiologiques des travailleurs exposés au stress thermique. L’une de ces technologies consiste en un système d’absorption de la chaleur, et l’autre est un nouveau matériau qui entre dans la fabrication d’un VIP. Réalisée en deux volets, cette étude avait comme objectif d’évaluer l’efficacité de ces deux technologies par une analyse de la réponse physiologique de sujets exposés à des conditions environnementales contrôlées.

Des sujets masculins (huit pour chacun des volets de l’étude) ont exécuté sur un tapis roulant des tests d’efforts avec une charge de travail équivalente à 250 Watts, dans une chambre climatique où la température et l’humidité relative étaient contrôlées et fixées à 35°C et 50 %, respectivement. Le protocole expérimental utilisé était basé sur la méthode d’essai normalisée ASTM F2300-10. Les astreintes thermophysiologiques exercées par les différentes conditions expérimentales ont été comparées à l’aide des variables suivantes : la consommation d’oxygène, la fréquence cardiaque, la perte hydrique, les températures cutanée et interne du corps, le taux d’humidité et la température à l’intérieur du VIP, ainsi que la perception psychophysique des sujets.

Dans le premier volet de l’étude, l’efficacité d’un système d’absorption de la chaleur, composé de nouveaux matériaux à changement de phase (MCP), a été évaluée. Une veste en tulle de nylon (prototype 1), munie de sachets contenant les MCP, était portée par-dessus un T-shirt de coton à l’intérieur d’un VIP standard. Les effets des MCP ont été évalués sous trois conditions expérimentales : 1) VIP standard seulement, 2) VIP standard et veste contenant les MCP, et 3) VIP standard et veste contenant une substance contrôle ayant un poids égal au MCP. Les résultats ont montré que les MCP permettent de réduire la température cutanée et de ralentir la progression de la température interne. Par contre, les effets sur la fréquence cardiaque et la déshydratation n’ont pas pu être établis de manière significative, possiblement en raison du fait que la veste n’était pas en contact direct avec le corps et que le T-shirt de coton a pu nuire à l’évaporation de la sueur. Le poids de la veste n’a pas semblé avoir un effet significatif sur les variables mesurées, au regard de la condition 3 par rapport aux deux autres conditions. À la suite de ces résultats, un nouveau prototype de veste a été conçu.

Dans le second volet, un nouveau matériau intégré double densité pour la fabrication d’un VIP a été évalué et comparé aux matériaux utilisés dans les habits de pompier standard. De plus, l’utilisation de MCP dans une nouvelle veste améliorée à la suite des résultats du premier volet, a aussi été évaluée. Remplaçant le T-shirt de coton, cette veste (prototype 2), fabriquée d’un tissu extensible conducteur et portée directement sur la peau, sous le VIP, a permis un meilleur échange thermique avec la peau. Quatre conditions expérimentales ont été comparées afin de mettre en évidence les effets du nouveau matériau double densité, ainsi que de la nouvelle veste contenant les MCP : 1) VIP standard et T-shirt, 2) VIP standard et MCP, 3) VIP à double densité et T-shirt, et 4) VIP à double-densité et MCP. Les résultats ont démontré que l’introduction des MCP dans les VIP (standard et à double densité) favorise une réduction significative des astreintes thermophysiologiques, lorsque la veste permet un transfert thermique optimal avec la peau de l’utilisateur, comme c’était le cas pour le prototype 2. Pour sa part, le VIP à double densité semble créer un effet d’isolation plus important que celui du VIP standard. Cette isolation aurait un effet négatif sur le confort en conservant davantage la chaleur à l’intérieur du VIP lorsque la température interne du corps devient élevée. Toutefois, cette isolation semble devenir avantageuse lorsque la veste est portée sous l’habit, permettant de conserver l’effet refroidissant des MCP à l’intérieur du VIP et ainsi de maintenir une température interne basse.

Cette étude démontre la pertinence de la recherche et du développement de nouveaux matériaux dans le but d’améliorer l’efficacité de la thermorégulation lors du travail en ambiance chaude. Les conclusions obtenues ouvrent la voie à une optimisation de la disposition et de l’efficacité des MCP dans un VIP.

Informations complémentaires

Collection : Rapports scientifiques
Catégorie : Rapport de recherche
Auteur(s) :
  • Denis Marchand
  • Chantal Gauvin
  • Alexis Brien-Breton
  • Mylène Aubertin-Leheudre
  • Dominic Tessier
  • Yann Sadier
Projet de recherche : 0099-8490
Mis en ligne le : 28 octobre 2015
Format : Texte