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Design of Reference Materials for Proficiency Tests for Measurements in Emission Test Chambers

Entwicklung von Referenzmaterialien für Leistungstests bei Emissionskammermessungen

  • Emission testing of products is currently a rapidly increasing field of measurement activity. Labelling procedures for construction products are based on such emission test chamber measurements and hence measurement performance should be verified. A suited procedure for this purpose is the testing of one unique homogenous material in different laboratories within a Round Robin Test (RRT). Therefore, it is useful to have a reference material which can be used within inter-laboratory studies or as part of the quality management system to ensure comparable results. Any commercially available product on the market can be used as reference material, provided it is thoroughly characterised. However, these materials often emit only a few and material specific VOCs and appropriate homogeneity is not given. Therefore, alternative materials should be found. Several approaches on the development of reproducibly emitting materials have been published. These have in common only to emit aEmission testing of products is currently a rapidly increasing field of measurement activity. Labelling procedures for construction products are based on such emission test chamber measurements and hence measurement performance should be verified. A suited procedure for this purpose is the testing of one unique homogenous material in different laboratories within a Round Robin Test (RRT). Therefore, it is useful to have a reference material which can be used within inter-laboratory studies or as part of the quality management system to ensure comparable results. Any commercially available product on the market can be used as reference material, provided it is thoroughly characterised. However, these materials often emit only a few and material specific VOCs and appropriate homogeneity is not given. Therefore, alternative materials should be found. Several approaches on the development of reproducibly emitting materials have been published. These have in common only to emit a single VOC – toluene. Two further research studies carried out by BAM aimed to develop reference material for emissions testing containing one or more VOC in a single material. The first approach was a doped lacquer with Volatile and Semi-Volatile Organic Compounds (VOC/SVOC) and the second was Thermoplastic Polyurethane (TPU) or a Squalane/Paraffin mixture. Currently, the second approach is not at a level that it could be tested within a RRT. Important requirements for the production of a reference material were repeatability (homogeneity), reproducibility, long-term stability in terms of compound release and transport stability. The emission rates should be high enough to obtain well measurable chamber air concentrations at standardised test conditions. The lacquer samples were prepared by weighing portions of a water-based lacquer to which defined amounts of the pure analytes were added. Defined amounts of the lacquer mixture were filled into Petri dishes and cured under standard conditions (23 °C and 50% relative humidity). Reproducible emissions were obtained when the storage time of the cured material was not longer than four weeks. The concentrations were analyzed 7 days after loading of the material into the chamber. Two RRT were conducted by use of the lacquer system. Here, the laboratories had to identify and also to quantify the compounds. The relative standard deviations obtained were typical for such a kind of test. More than 50 participants reported results. The following table contain the results for some of the compounds from RRT 2014. compound Hexanal Styrene Decane 2-Ethylhexanol Limonene mean in µg/m³ 18,1 55,1 48,6 28,7 46,4 rel. st. dev 30 19,6 20,5 28,6 22,1zeige mehrzeige weniger
  • Die Untersuchung von Produkten auf deren Emissionseigenschaften ist ein aktuell wachsender Aufgabenbereich für Messinstitute. Label werden für Bauprodukte auf Basis von Emissionskammermessungen vergeben, weshalb die dabei eingesetzten Messmethoden überprüft werden sollten. Ein Ringversuch (RV), bei dem ein homogenes Material von verschiedenen Laboratorien parallel untersucht wird, ist ein geeignetes Verfahren dafür. Für einen solchen Ringversuch aber auch generell für die laborinterne Qualitätssicherung ist es sehr hilfreich ein Referenzmaterial zu haben, um gut vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Generell kann jedes kommerziell erhältliche Produkt als Referenzmaterial verwendet werden, wenn es gut charakterisiert ist. Allerdings emittieren die meisten Produkte nur wenige VOC und diese sind typischerweise sehr materialspezifisch. Die Homogenität der Materialien ist nicht immer gegeben, so ist es besser, nach alternativen Materialien zu suchen. Es sind schon einigeDie Untersuchung von Produkten auf deren Emissionseigenschaften ist ein aktuell wachsender Aufgabenbereich für Messinstitute. Label werden für Bauprodukte auf Basis von Emissionskammermessungen vergeben, weshalb die dabei eingesetzten Messmethoden überprüft werden sollten. Ein Ringversuch (RV), bei dem ein homogenes Material von verschiedenen Laboratorien parallel untersucht wird, ist ein geeignetes Verfahren dafür. Für einen solchen Ringversuch aber auch generell für die laborinterne Qualitätssicherung ist es sehr hilfreich ein Referenzmaterial zu haben, um gut vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Generell kann jedes kommerziell erhältliche Produkt als Referenzmaterial verwendet werden, wenn es gut charakterisiert ist. Allerdings emittieren die meisten Produkte nur wenige VOC und diese sind typischerweise sehr materialspezifisch. Die Homogenität der Materialien ist nicht immer gegeben, so ist es besser, nach alternativen Materialien zu suchen. Es sind schon einige Veröffentlichungen zu reproduzierbar emittierenden Materialien verfügbar. Diese enthalten bislang zumeist nur ein einzelnes VOC – Toluol. Im Rahmen von zwei Forschungsvorhaben arbeitet die BAM an der Entwicklung von Referenzmaterialien für Emissionskammer-Untersuchungen, die einzelne VOC oder VOC-Mischungen emittieren. Der erste Ansatz war die Dotierung eines kommerziellen Lackes mit einer VOC/SVOC-Mischung, weitere Untersuchungen werden mit Thermo¬plastischem Polyurethan (TPU) sowie einer Squalan/Paraffin-Mischung durchgeführt. Da mit dem zweiten Ansatz noch Tests laufen, ist damit noch kein RV durchgeführt worden. Wichtige Anforderungen an ein Referenzmaterial sind die Wiederholbarkeit (Homogenität), Reprodu-zierbarkeit und Langzeitstabilität in Bezug auf die VOC-Abgabe und die Transportstabilität. Die Emissionsraten sollten hoch genug sein, um gut messbare Kammerluft-Konzentrationen bei Standardbedingungen zu erhalten. In einen wasserbasierten Lack wurde eine VOC/SVOC-Mischung zugegeben und nach der Durchmischung wurden davon einzelne Portionen in Petrischalen abgefüllt. Diese Schalen wurden unter Standardbedingungen (23 °C und 50% relative Luftfeuchtigkeit) getrocknet. Reproduzierbare Emissionen wurden erhalten, wenn die Lagerzeit ca. vier Wochen nicht überschritten wurde. Die Konzentrationen wurden sieben Tage nach der Beladung der Kammer bestimmt. Zwei RV wurden mit einem wie oben beschriebenen Lacksystem durchgeführt. Es nahmen ca. 50 Labore teil, diese mussten die Zielsubstanzen sowohl identifizieren als auch quantifizieren. Die gefundenen Mittelwerte und Standardabweichungen lagen jeweils im zu erwartenden Bereich für solch einen RV. Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse für einige der Komponenten des RV 2014. Komponente Hexanal Styrol Decan 2-Ethylhexanol Limonen Mittelwert µg/m³ 18,1 55,1 48,6 28,7 46,4 rel. Standardabw. 30 19,6 20,5 28,6 22,1zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Wolfgang Horn
Koautoren/innen:Olaf Wilke, Birte Mull, Matthias Richter, Doris Brödner
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Englisch
Jahr der Erstveröffentlichung:2017
Organisationseinheit der BAM:4 Material und Umwelt
4 Material und Umwelt / 4.2 Materialien und Luftschadstoffe
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:Emissionskammer; Referenzmaterial; Ringversuch
Emission test chamber; Reference material; Round robin test
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Umwelt
Veranstaltung:Odour and Emission of Plastic Materials
Veranstaltungsort:Kassel, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:21.03.2017
Enddatum der Veranstaltung:22.03.2017
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:22.05.2017
Referierte Publikation:Nein