Effets des fluides de coupe sur la résistance à la coupure et à la perforation des gants de protection - Ludovic Tuduri, Chantal Gauvin Phuong ...
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Effets des fluides de coupe sur la résistance
à la coupure et à la perforation des gants de
protection
Ludovic Tuduri, Chantal Gauvin
Phuong Nguyen-Tri, Ennouri Triki, Toan
Vu-Khanh
Ludovic.tuduri@irsst.qc.ca
Plan
• Contexte et enjeux de SST
• Le secteur de la fabrication de produits métalliques
• Les lésions et maladies professionnelles du secteur
• La problématique EPI
• Objectif
• Résultats
• Mise en évidence en laboratoire de l’effet des fluides de coupes sur la
résistance mécanique
• Détermination de gants de protection appropriés pour le secteur de
l’usinage du métal
• Usure en milieu de travail
• Conclusion et perspectives
Le secteur de la fabrication de produits métalliques
Activité principale consiste : à forger, estamper, former, tourner et
assembler des éléments en métaux ferreux et non ferreux pour fabriquer…
coutellerie et outils à main, produits d'architecture et éléments de
charpentes métalliques, chaudières, réservoirs, conteneurs d 'expédition,
quincaillerie, ressorts et produits en fil métallique……
1839 compagnies au Québec, environ 39 000 personnes
2
75
Effectif
531
1231
https://www.ic.gc.ca/app/scr/app/cis/businesses-entreprises/332
https://www.guichetemplois.gc.ca/content_pieces-eng.do?cid=11274
Lésions et maladies professionnelles 2013-2015
Coupure, PMD
lacération,
Poignet-Main- Coupure,
Nb cas plaies
Doigt (PMD) lacération, plaies
Industrie total ouvertes,
ouvertes, piqûre, …
(/an) piqûre, …
Nb cas % Nb cas % Nb cas %
Total 90 020 18 211 20,2 14 605 16,2 7 571 8,4
311 – Fab. d'aliments 3 733 989 26,5 897 24,0 476 12,8
332 – Fab. de produits métalliques 2 702 836 30,9 751 27,8 404 15,0
321 – Fab. de produits en bois 2 092 607 29,0 586 28,0 319 15,2
336 - Fab de matériel de transport 1 974 534 27,1 417 21,1 243 12,3
326 - Fab prdts plastique/caoutchouc 1 516 406 26,8 388 25,6 218 14,4
• % coupure…en fabrication > % coupure tous secteurs
• % PMD en fabrication > % PMD tous secteurs
• Fabrication aliments et produits métalliques : Nb cas + important
Lésions et maladies professionnelles 2013-2015
PMD
Dermatite,
Nb cas Poignet-Main- Dermatite,
maladie
Industrie (moy. Doigt (PMD) maladie de la
de la peau, … peau, …
ann.)
Nb cas % Nb cas % Nb cas %
Total 90 020 384 0,4 14 605 16,2 187 0,21
311 – Fab. d’aliments 3 733 16 0,4 897 24,0 10 0,28
332 – Fab. de produits métalliques 2 702 16 0,6 751 27,8 10 0,38
321 – Fab. de produits en bois 2 092 8 0,4 586 28,0 5 0,22
336 – Fab. de matériel de transport 1 974 13 0,6 417 21,1 4 0,20
326 – Fab. prdts en plastique/caoutchouc 1 516 14 0,9 388 25,6 4 0,26
Enjeux de santé et sécurité: fab. produits métalliques
Fluides de coupe (metal-working fluid):
• Lubrifier, refroidir et protéger le métal lors de l’usinage
• Huiles entières VS huiles aqueuses, composées:
- D’huiles minérales, animales ou végétales
- Émulsifiants/tensio-actifs
- Eau Photo © Dr Crépy MN APHP
- Antimousse, anticorrosion, colorant…
- Biocide
• Irritations cutanées et respiratoires, dermatoses
• Huiles minérales anciennes et fluides usagés: Cancer
Photo © Dr M-B. Cleenewerck
• Des symptômes cutanés ont été observés sur environ 10 % des travailleurs dans les secteurs
de l’usinage du métal lorsqu’ils étaient en contact prolongé avec les fluides de coupe ou des
agents de dégraissage (Mirabelli et coll., 2009)
La problématique EPI
Gants
protection mécanique
Gants
confortables,
adaptés
Gants
protection chimique
La problématique EPI: résistance perforation
ANSI 105:2016
Porte-
échantillon
Sonde cylindrique 1 mm de diamètre
ASTM F1342-05
Déformation libre
La problématique EPI: résistance coupure
Appareil TDM (tomodynamomètre)
• ASTM F2992-15
• ISO 13997:1999 ANSI 105:2016
• EN 388: 2016
La problématique EPI: résistance chimique
Gonflement Perméation
Gants
ASTM F739-12
ISO 6529-2013
Fluide de Analyseur
coupe
Adapté de http://www.kristerforsberg.com
ASTM D471-12
ANSI 105:2016Objectif du projet
Caractériser l’effet des fluides de coupe en laboratoire et en milieu
de travail, sur la résistance mécanique des gants de protection
• Mettre en évidence un changement possible du niveau de
protection des gants lié à une contamination en laboratoire
• Déterminer les gants de protection appropriés pour des cas
particuliers au secteur de l’usinage du métal
• Soumettre ce choix de gants à un programme d’usure en milieu
de travail chez les entreprises cibléesMise en évidence
ASP Multiprévention
Analyse de variance
+
comparaison multiple Tukey
Compagnie A Compagnie B
3 paires de gants 2 paires de gants
2 fluides de coupe 1 fluide de coupe
Gants neufs Analyse de variance
mixte non linéaire
• t=0h
• t=6h
• t = 24 hMise en évidence: Coupure
Source de
Valeur p
variation
Gant < 0,001 *
État 0,02 *
Baisse de résistance:
• 18 cas sur 24
• -1 % à -29 %
• forte variabilité
Les fluides de coupe modifient la résistance à la coupure (p=0,02)↘↘Mise en évidence: Perforation
Source de
Valeur p
variation
Gant < 0,001 *
État < 0,001 *
Gant*État < 0,001 *
Baisse de résistance:
• 18 cas sur 24
• 5 significatifs
• - 3 % à -66 %
Les fluides de coupe modifient la résistance à la perforation (pMise en évidence: conclusion
• Effet détectable des fluides de coupe
• Lubrification=force de frictions moins importantes
• Extraction des additifs= rigidification du polymère
• Variabilité importante des mesures de résistance mécanique
• Variabilité de la méthode d’exposition
• Effet du temps d’exposition non détecté: bon polymère ?
• Effet mesuré sur gant complet (polymère et tricot)
AQHSST, 17 mai 2018Gants appropriés: Choix du polymère d’enduction
Gonflement en laboratoire Caractérisation Fouille de données
Membranes:
• Paramètres de solubilité Régression linéaire multiple
de Hansen δd, δp, δh
ProtecPo
10 fluides de coupe:
• Point aniline
• Viscosité
• Densité
6 membranes: • % CA, CP, CN
Gonflement Caractérisation
• Polyurethane (PU), Nitrile, • Indice de réfraction en laboratoire
Latex, Butyl, PVC, Neoprène • Constante de réfraction
• Constante de viscosité-gravité (VGC)
10 fluides de coupe:
• Huiles des partenaires,
• 4 huiles ASTM, 3 du marchéGants appropriés: Choix du polymère d’enduction 504 h de gonflement • Membranes butyle et latex les moins résistantes • Gonflement (swelling) et rétrécissement (shrinking) mesurés Membranes PU et nitrile les plus « inertes » 10
Gants appropriés: Choix du polymère d’enduction
Gants appropriés: Choix du polymère d’enduction
G (%)= 4,31δd - 1,17δp + 91,25VGC - 144,19
Pouvoir solubilisant de l’huile VGC ,G
Interactions dipôle-dipôle δp , G
Interaction non polaire δd ,G
δd δp VGC
Coef. standardisés β 0,372 -0,341 0,706Gants appropriés: Choix du polymère d’enduction
Gants appropriés: Sélection des gants potentiels
Sélection selon les critères Démarches réalisées Résultats
• Applicable pour usinage du métal
• Protection coupure: niveau 2 +
• Consultations manufacturiers Présélection de
• Sélection gants tricot enduits
• Protection huiles : enduit nitrile, PU 50 gants
• Perception préliminaire du confort, de • Présentation des modèles de
la dextérité et de l’adhérence gants aux représentants des
Sélection de
• Connaissance des tâches à accomplir entreprises et discussion 18 gants
• Tests en laboratoire pour
Résistance ? Résistance résistance à la coupure et à Choix de
gants potentiels ≥ gants actuels la perforation des 18 gants
7 gants
(valeurs à neuf)Gants appropriés: Les sélectionnés
Entreprise Nouveau modèle Enduit (E) Coupure Perfo Ancien modèle Coupure Perfo
et secteur Image
de gant Tricot/doublure [g] [N] de gant [g] [N]
A-Screws ATG MaxiChem® E: Ni + mousse Ni 1092 36,3 Ansell Hycron 609 29,9
(opérat) CutTM 56-633 Nylon (niv 3) (niv 3) 27-805 (niv 2) (niv 2)
A-Screws ATG MaxiDry® 56- E: Ni 177 19,1 Gants jetables
(niv 0) (niv 0)
(ajust) 426 Nylon/Lycra (niv 0) (niv 1) en nitrile
A-Screws
A-Screws
Showa-Best Atlas
(ajust) Showa-Best Atlas E:Ni
E: Ni++mousse
mousse NiNi 387 21,2
(ajust)
377
377 Nylon, Polyester
Nylon, Polyester (niv 1) (niv 1) Ansell Hyflex 11-624
A-Lignes
426 7,4
PIP G-Tek® E: PU 510 5,5
A-Lignes (niv 1) (niv 0)
19-D655 Dyneema®, lycra (niv 2) (niv 0)
A-Lignes Ansell Powerflex E: Néoprène 1114 6,7
Kevlar® composite
B 80-813 (niv 3) (niv 0)
exclusif de 13 jauge
E: PU Superior Touch
Showa-Best S-TEX 1496 10,3
B Fibre Hagane Coil™/ S13SXPUQ
541 (niv 3) (niv 1) 468 3,3
Acier inoxydable
E: PU (niv 1) (niv 0)
Superior Emerald Emerald 1867 7,9
B
CXTM S13CXPU CX®Kevlar®/ (niv 4) (niv 0)
Acier inoxydableUsure en milieu de travail:
Raisons indiquées par les participants pour avoir cessé l’utilisation des
gants lors des essais en milieu de travail
Gants Gants
Maximum
Entreprise et secteur Enduit percés/ Gants trop Autres
de jour
Modèle de gant usé/pelé coupés/ trop sale imbibé raisons
atteint (4j)
déchirés d'huile
Gants
Entreprise A - Screws 4% 2% 11 % 78 % 9% imbibés
d’huile
ATG MaxiChem Cut 56-633 100 %
ATG MaxiDry 56-426 12 % 12 % 76 %
• Au total:
Showa-Best Atlas 377 6% 18 % 65 % 24 %
• 34 travailleurs (2 questionnaires) Gants
Entreprise A - Lignes 25 % 8% 46 % 50 %
• 4 jours d’utilisation max par type de gant sales
Showa-Best Atlas 377 22 % 33 % 67 %
• 1150 tests de perforation et 1400 tests de coupure sur 270 échantillons
PIP G-Tek 19-D655 17 % 83 % 17 %
Ansell PowerFlex 80-813 33 % 22 % 33 % 56 %
Gants
Entreprise B 23 % 26 % 7% 37 % 35 % très
usés
Ansell PowerFlex 80-813 29 % 29 % 12 % 21 % 32 %
Showa-Best S-TEX 541 12 % 20 % 4% 32 % 48 %
Superior Emerald CX S13CXPU 27 % 27 % 5% 68 % 23 %
Total général 13 % 15 % 5% 9% 51 % 29 %Usure en milieu de travail: Coupure
Source
Entreprise de Valeur p
variation
A - Screws Gant < 0,001 *
État < 0,001 *
Baisse de résistance:
• A7- Lignes
cas sur 9
Gant < 0,001 *
• -6 % à -33 État % 0,450
• Bforte variabilité
Gant < 0,001 *
État 0,127
A-Screws: Les fluides de coupe modifient la résistance à la coupure (pUsure en milieu de travail: Coupure
Usure en milieu de travail: Perforation
Source de
Entreprise Valeur p
variation
Gant < 0,001 *
A-Screws État < 0,001 *
Baisse de résistance:
• 9 cas Gant*État
sur 9 0,435
• -4 % Gant
à -49 % < 0,001 *
• 4 cas significatifs
A-Lignes État 0,027 *
Gant*État 0,055
Gant 0,277
État < 0,001 *
B
Gant*État 0,020 *
Les fluides de coupe modifient la résistance à la perforation (pUsure en milieu de travail: Appréciation des gants
Prêt à adopter
ce gant pour le
travail?
Appréciation moyenne de la protection, de la
3,0
fonctionnalité et du confort des gants
2,5
2,0
Acceptable
1,5
1,0
Faible
0,5
0,0
ATG ATG MaxiDry Showa-Best Showa-Best PIP G-Tek Ansell Ansell Showa-Best Superior
MaxiChem 56-426 Atlas 377 Atlas 377 19-D655 PowerFlex PowerFlex S-TEX 541 Emerald CX
Cut 56-633 80-813 80-813 S13CXPU
Entreprise A-Screws Entreprise A-Lignes Entreprise BConclusion
• Effet des fluides de coupe sur la résistance aux agresseurs mécaniques
des gants:
• Par la contamination en laboratoire: Effet significatif (perforation)
• Par l’usure en milieu de travail: Globalement, diminution de la résistance
après 1-4 jours d’utilisation des gants
• Limites:
• Méthode de contamination en labo?
• Échantillon représentatif
• Nb d’échant. vs hétérogénéité des gants?
• Variation dans les tâches des travailleurs et leur usage des gants
• Effet de la temperature
• Résistance des polymères d’enduction aux fluides de coupe:
Nitrile, PU > PVC, Néoprène > Butyle, Latex
• Déterminant du gonflement: Identification des paramètres clés
pouvant expliquer le gonflement. À confirmer avec des essais
complémentaires.Conclusion
• Acceptation des gants choisis?
A-Screws A-Lignes B
Acceptation? OUI Acceptation? NON, mais
ATG MaxiChem Cut 56-633 Acceptation? NON intérêt partagé pour
ATG MaxiDry 56-426 Ansell Powerflex 80-813
• Pour favoriser l’acceptation des gants:
• Participation des travailleurs
• Gant spécifique pour chaque poste
• Essai des gants sur une plus longue période, avec des tâches similaires
29Recommandations
• Favoriser le PU et le nitrile pour les polymères d’enduction (« plus
inertes »)
• Réduire le temps effectif d’utilisation avant l’« usure constatée »
• Choisir 1 type de gant/poste. Ex.: surface d’enduction,
niveau de protection initial, température …
30Perspectives: Temps de service des gants
• Temps de claquage des cartouches
• Temps de perméation des gants résistants aux produits chimiques
• Temps de service des gants contre risque mécanique ?
Combinaison d’exposition simultanée à:
- Fluides de coupe
- Contrainte mécanique (stretching)
- Sueur (pH, débit)
- Conditions environnementales (T, HR)
Irzmanska et al., 2015. (CIOP-PIB, Pologne)
31Perspectives: Temps de service des gants
Indice de résistance à la coupure
Irzmanska et al., 2015. (CIOP-PIB, Pologne)Perspectives: Temps de service des gants
Gants
Gants
polymère
protection mécanique
Contrainte
Contraintemécanique
chimique
?
Phalen et Wong, JOEH 2011, 2012Perspectives: Temps de service des gants
Temps de claquage (min) Taux de perméation (µg/cm2/min)
Phalen et Wong, JOEH 2012Perspectives: Temps de service des gants
Taux de perméation (µg/cm2/min)
Temps de claquage (min)
Phalen et Wong, JOEH 2012Merci pour votre attention !
?Usure en milieu de travail: Méthode
Pour chaque entreprise: A-Screws, A-Lignes, B
Sujets 3 gants Données Séries Questionnaire Analyse
n = 5 à 12 4 jrs max/gant Gants usagés
d’essais
Q1: Appréciation du Coupure:
gant Analyse de
Gant 1
Coupure variance mixte
Perforation non linéaire
Q1 Essai 1
Gant 2 Essai 2 Q2:
.
. Comparaison
. Coupure des gants Perforation:
Perforation Essai 3 (B)
Analyse de
Gant 3
variance
Q1 +
Coupure Comparaison
Perforation multiple Tukey
• Au total:
• 34 travailleurs
• 1150 tests de perforation et 1400 tests de coupure sur 270 échantillonsUsure en milieu de travail: Appréciation des gants
Avantage Inconvénient Prêt à Ancien
Entreprise Modèle de gant (pareil ou différent p/r (pareil ou différent p/r adopter ce modèle de
ancien modèle) ancien modèle) gant? gant
A-Lignes Ansell Powerflex Durabilité; Salit trop les cartons;
80-813 Bien ajusté; Se salit vite;
Confortable mais un Les poignets trop serrés.
peu serré.
B Ansell La laine ne passe Pas de dextérité;
Powerflex pas au travers; Glissant avec le
80-813 Bonne dextérité; « savon »;
Bonne adhérence; Pas de souplesse;
Bonne respirabilité; Trop chaud, pas
Confortable. perméable;
Trop serré, notamment du
poignet aux jointures;
Irrite la peau, pique.La problématique EPI
Gants
protection mécanique
Gants Gants
protection chimique confortables,
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