Voici comment fonctionnent les mécanismes d’un filtre à particules fines pour la protection respiratoire

Un filtre à particules fines est souvent comparé à un tamis. Si les trous du tamis mesurent 1 mm, toutes les particules plus petites que 1 mm passeront à travers. Pourtant, certains filtres à particules fines, comme les cartouches P3 de Sundström, filtrent des particules plus petites que ce plus petit trou de 1 mm. Nous allons volontiers vous expliquer comment cela est possible.

Filtres électrostatiques et mécaniques

Les filtres à particules fines existent en versions électrostatiques et mécaniques. Les filtres électrostatiques retiennent les particules grâce à la charge statique du matériau filtrant. C’est comme un tube en PVC chargé électrostatiquement qui attire des morceaux de papier. L’inconvénient de ce matériau filtrant est que la charge statique fluctue fortement sous l’effet de divers facteurs tels que la température, l’humidité, la vitesse de l’air, l’âge du filtre et la quantité de poussière retenue. Le matériau filtrant électrostatique est souvent utilisé dans les masques jetables et les cartouches filtrantes des demi-masques économiques. Les filtres mécaniques fonctionnent très différemment. On peut les comparer à un tamis capable de retenir des particules qui passeraient normalement à travers les plus petits trous. Pour comprendre comment cela est possible, examinons l’intérieur d’un tel filtre mécanique.

Les quatre principes d’un filtre mécanique à particules fines

Le fonctionnement d’un filtre mécanique repose sur quatre principes :

A – Piégeage :

Lorsqu’une particule est trop grande pour passer entre les fibres, elle est piégée et retenue. Plus il y a de particules piégées, plus l’espace entre les fibres devient étroit et plus le filtre devient efficace. C’est comparable à un tamis qui se remplit progressivement.

B – Inertie :

Selon la forme, la taille et la densité de la particule, celle-ci possède une certaine inertie. La trajectoire d’une petite particule lourde dans un flux d’air change moins facilement que celle d’une grosse particule légère. Lorsque le flux d’air change de direction, la particule continue tout droit et entre en collision avec la fibre du filtre. Elle est ralentie et retenue.

C – Interception :

Lorsque les particules passent à travers les mailles du matériau filtrant, elles touchent latéralement les fibres du filtre. Cela provoque leur ralentissement et leur capture.

D – Diffusion :

Les particules ultra fines effectuent des mouvements irréguliers car elles heurtent continuellement les molécules d’air. Ne suivant pas les flux d’air à travers le filtre, elles entrent en collision avec les fibres du matériau filtrant, sont ralenties et capturées. C’est ainsi que les particules ultra fines, comme les nanoparticules, sont également retenues.

Seize fois mieux que la norme minimale requise

La combinaison de ces mécanismes donne une courbe avec, en abscisse, la taille des particules et, en ordonnée, l’efficacité du filtre. La taille des particules pour laquelle l’efficacité est la plus faible s’appelle MPPS, pour Most Penetrating Particle Size, c’est-à-dire la taille des particules les plus pénétrantes. Pour les filtres SR 510 et SR 710 P3 de Sundström, cette taille est de 0,4 µm (0,0004 mm) à un certain débit d’air maximal. L’efficacité pour cette taille de particules est de 99,997 % sur les filtres Sundström, soit plus de 16 fois meilleure que la norme européenne minimale pour les filtres P3. Les particules plus grandes et plus petites sont donc filtrées encore plus efficacement !

Sundström teste chaque filtre à particules fines sur le MPPS. Ce n’est qu’une fois que l’efficacité du filtre atteint sa propre norme de 99,997 % (16 fois supérieure à la norme européenne pour P3) que le filtre quitte l’usine.