Développement d'un banc de caractérisation des émissions de particules, lors d'une usure par abrasion : application à un solide plan

Abstract

L'usure de produits finis (nano-structurés ou non) est susceptible de provoquer l'émission de particules de taille nanométrique ou submicronique. Le risque induit par ce phénomène devient une préoccupation croissante en termes d'enjeux sanitaires et environnementaux (rapport ANSES, 2010). L'émissivité des produits finis peut être étudiée en chambre d'émission, dans des conditions maîtrisées en termes de mécanismes de vieillissement et d'énergie mise en jeu, et de sécurité. L'INERIS mène des travaux sur cette thématique en particulier pour l'étude du vieillissement par abrasion de produits finis et la caractérisation de l'aérosol produit. Cette communication présente un dispositif expérimental qui met en oeuvre d'un abrasimètre Taber linéaire, et les résultats obtenus sur un matériau de construction (une brique). Des études préliminaires ont tout d'abord permis de tester différents types de sollicitation et de quantifier l'énergie apportée. Un lien étroit entre ces paramètres et les caractéristiques de l'aérosol produit (quantité et tailles des particules) a pu être établi . Il a été utilisé la Microscopie Electronique à Transmission (MET) pour caractériser plus finement l'aérosol produit. En effet cette technique permet de compléter les informations temps réel (taille et de nombre de particule) par des informations qualitatives, voire semi-quantitatives, sur la nature chimique et physique et la morphologie des particules émises. Les résultats expérimentaux montrent que l'usure d'une brique génère un aérosol très polydispersé dont la granulométrie se situe essentiellement entre 0,5 µm à 6,7 µm, ce que confirme l'observation des prélèvements d'aérosol en MET. Les particules produites sont amorphes, de forme plutôt compacte, et présentent une morphologie qui évoque un processus d'arrachement par fracturation. Ceci est en accord avec la nature chimique des matériaux constitutifs de la brique (silico-aluminates) et la nature de la sollicitation (usure par abrasif très dur)