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Évaluation expérimentale de l'efficacité des gants de protection contre les nanoparticules de dioxyde de titane dans des condtions de travail

Vinches, Ludwig (2013). Évaluation expérimentale de l'efficacité des gants de protection contre les nanoparticules de dioxyde de titane dans des condtions de travail. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les nanoparticules de dioxyde de titane (nTiO2) sont produites industriellement et entrent dans la formulation de nombreux produits manufacturés comme les cosmétiques, les peintures, les vernis ou encore les produits agroalimentaires. Un nombre croissant de travailleurs sont exposés à ces nanoparticules (NP), en particulier les scientifiques dans leurs laboratoires et les ouvriers dans les usines. Alors que leur utilisation croit de façon exponentielle, de nombreuses études ont montré leurs effets nocifs sur la santé. D’ailleurs, le Centre International de Recherche contre le Cancer a classé le dioxyde de titane nanométrique, potentiellement cancérigène pour l’Homme. Par ailleurs, il a été montré que la peau n’est pas une barrière infranchissable contre les NP. De ce fait, une protection cutanée en milieu de travail se fait ressentir immédiatement. Le principe de précaution mis en place par les organismes gouvernementaux préconise le port de gants de protection utilisés contre les produits chimiques. Bien que certaines études aient été menées pour évaluer la résistance des gants de protection contre les NP, elles ne prennent pas en compte les conditions réelles rencontrées en milieu de travail. Cette étude a été menée pour évaluer l’efficacité des gants de protection contre les nTiO2 en solution et en poudre dans des conditions simulant leur utilisation en milieu professionnel. Des déformations mécaniques, reproduisant celles produites par la flexion de la main, ont été appliquées sur des échantillons de gants en nitrile, en latex et en butyle en contact avec des nTiO2 dans l’eau, dans du propylène glycol ou encore en poudre. Il s’avère qu’après les analyses ICP-MS des solutions d’échantillonnages, les nTiO2 pénètrent et traversent certains gants de protection après déformations. À la suite de ces résultats, des phénomènes physico-chimiques et mécaniques pouvant faciliter le passage des nTiO2 ont été identifiés et étudiés. Ainsi, il a été montré que les sollicitations mécaniques provoquaient à la fois un endommagement de la surface des échantillons mais aussi une modification du degré de cristallinité des matériaux de gants. L’énergie de déformation a aussi été mesurée. Elle diminue significativement en présence ou pas de nTiO2 ce qui indique un affaiblissement voir une rupture des chaines polymères. Une étude qualitative a montré que les déformations répétitives conduisent aussi à une diminution de la taille des agglomérats contenus dans la poudre de nTiO2. La mise en contact des matériaux de gants avec des solutions colloïdales produit un phénomène de gonflement. En effet, des mesures d’allongement ont permis de déterminer les coefficients de diffusion des solutions à travers les échantillons. Les NP sont entrainées par leur liquide porteur (eau ou propylène glycol) et traversent les gants et ainsi se retrouvent en contact avec la peau.

Résumé traduit

Manufactured titanium dioxide nanoparticles (nTiO2) enter into the formulation of several commercial products including cosmetics, paints, varnishes or food. An increasing number of people will be exposed to nanoparticles (NP), in particular, scientists during their research and workers in companies. As such, they are an emerging source of hazard. Indeed, an increasing number of studies are warning against their likely harmful effects on health. The International Agency for Research against Cancer has classified nTiO2 as being possibly carcinogenic to humans. Furthermore some studies have shown that the skin is not an impervious membrane to the NP and that NP penetration is possible when the skin is injured by abrasion, after repeated flexions or even intact. Therefore, dermal protection will be necessary in order to thoroughly protect NP users. Based upon the precautionary principle, gloves should be used as protection against chemicals. However, to the best of our knowledge, no study on their resistance towards NP has been conducted. In this study, the performance of protective gloves was evaluated with respect to nTiO2 solutions and powders, under conditions simulating occupational use. Mechanical deformations, simulating those produced by hand flexing, were applied to nitrile and butyl rubber and latex samples that were in contact with nTiO2 in water, in propylene glycol or in powder form. nTiO2 penetration through the protective gloves was determined after deformations of the materials. Following these results, the physicochemical and mechanical phenomena that facilitate the penetration of nTiO2 were identified and studied. It was shown that mechanical deformations caused both damage to the sample surface but also a change in the degree of crystallinity of the glove material. Strain energy was also measured. It decreased significantly in presence and absence of nTiO2, indicating a weakening of the polymer chains. A qualitative study showed that repetitive deformations also lead to a decrease in the size of the agglomerates that were contained in the nTiO2 powder. Glove materials that were in contact with colloidal solutions produced a swelling phenomenon. Finally, measurements of the elongation of glove samples immersed in colloidal solutions were used to determine diffusion coefficients across the materials. The transport of the nanoparticles was driven by that of the carrier liquid (water or propylene glycol). Given the carrier solutions and nanoparticles could be transported through the gloves, exposure to skin could occur.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Rapport de thèse présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliographie : pages 131-145.
Mots-clés libres: Oxyde de titane. Nanochimie. Gants de protection. Déformations (Mécanique) Conditions de travail. gonflement, nanoparticules, dioxyde de titane
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Hallé, Stéphane
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Wilkinson, Kevin James
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 12 nov. 2013 16:35
Dernière modification: 10 mars 2017 22:29
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1212

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