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Ökotoxikologische Bewertung reaktiver Brandschutzbeschichtungen

  • Kurzfassung Die Umweltverträglichkeit reaktiver Brandschutzbeschichtungen wurde anhand einer Kombination von Auslaugprüfungen und nachfolgender Ökotoxizitätstestung bewertet. Hierzu wurden drei repräsentative reaktive Brandschutz-beschichtungssysteme, die vom Anwendungsbereich her einer direkten Bewitterung ausgesetzt sein können, untersucht. Der Aufbau bestand aus einem Stahlkörper, der Grundierung, einem Haftvermittler, der reaktiven Komponente sowie einem Deckanstrich. Die Prüfkörper wurden in Auslaugversuche nach DIN EN 16105 (Intermittierender Wasserkontakttest mit 9 Immersionszyklen je 1 h Tauchen, 4 h Trocknung und erneut 1 h Tauchen, Flüssig-zu-Flächen (L/A) Verhältnis 25 L/m²) und CEN/TS 16637-2 (Horizontale dynamische Oberflächenauslaugprüfung, DSLT, 8 Fraktionen mit einem L/A Verhältnis von 25 L/m²) getestet. Nachfolgend wurden die DSLT-Eluate hinsichtlich ihrer ökotoxischen Effekte im Algentest (DIN EN ISO 8692), Daphnientest (DIN EN ISO 6341), Fischeitest (DIN EN ISOKurzfassung Die Umweltverträglichkeit reaktiver Brandschutzbeschichtungen wurde anhand einer Kombination von Auslaugprüfungen und nachfolgender Ökotoxizitätstestung bewertet. Hierzu wurden drei repräsentative reaktive Brandschutz-beschichtungssysteme, die vom Anwendungsbereich her einer direkten Bewitterung ausgesetzt sein können, untersucht. Der Aufbau bestand aus einem Stahlkörper, der Grundierung, einem Haftvermittler, der reaktiven Komponente sowie einem Deckanstrich. Die Prüfkörper wurden in Auslaugversuche nach DIN EN 16105 (Intermittierender Wasserkontakttest mit 9 Immersionszyklen je 1 h Tauchen, 4 h Trocknung und erneut 1 h Tauchen, Flüssig-zu-Flächen (L/A) Verhältnis 25 L/m²) und CEN/TS 16637-2 (Horizontale dynamische Oberflächenauslaugprüfung, DSLT, 8 Fraktionen mit einem L/A Verhältnis von 25 L/m²) getestet. Nachfolgend wurden die DSLT-Eluate hinsichtlich ihrer ökotoxischen Effekte im Algentest (DIN EN ISO 8692), Daphnientest (DIN EN ISO 6341), Fischeitest (DIN EN ISO 15088), Leuchtbakterientest (DIN EN ISO 11348-2) und umu-Test (ISO 13829) sowie bei einem TOC über 10 mg/L im Respirometertest (OECD 301 F) untersucht. Es wurden je eine Eluatmischung der beiden ersten DSLT-Fraktionen sowie ein Eluat nach längerer Exposition (Fraktion 7) untersucht. Zusätzlich wurden Blindwertkontrollen über das gesamte Verfahren mitgetestet. In den DSLT-Eluaten wurden mit Ausnahme von Zink (Zn) und Barium (Ba) geringe Konzentrationen an Kationen bestimmt. Im GC-MS Screening wurden insbesondere Phenol, 1-Methoxypropylacetat und Benzaldehyd detektiert. Der TOC war in der Fraktion 1 und 2 (Gesamtelutionsdauer 24 h) deutlich geringer, als in der 7. Fraktion (Gesamtelutionsdauer 36 Tage). Als Grund sind ein Aufweichen der Beschichtung sowie die um Faktor 20 verlängerte Kontaktzeit zu nennen. Die Ökotoxizitäten stiegen in der 7. Fraktion deutlich an und erreichten im Leuchtbakterientest Werte bis zu LIDL = 256, während in den vereinigten 1. und 2. Fraktionen lediglich bis zu LIDL=24 bestimmt wurden. Der Daphnientest sprach nur in der 7. Fraktion eines Herstellers an (LIDD = 8), der Fischeitest zeigte in keinem Eluat Effekte. Keine der Proben war im umu-Test gentoxisch. Die Eluate der Fraktion 7 zeigten eine deutliche Abbaubarkeit der organischen Inhaltsstoffe von 69 bis 88%. Im intermittierenden Tauchtest wurden nur geringe Konzentrationen an Kationen und Anionen im Eluat nachgewiesen. Die berechneten kumulativen Freisetzungen bewegen sich zwischen 10 und 54 mg/m² für Phosphat, zwischen 0,3 und 3 mg/m² für Zn sowie zwischen 0,2 und 0,7 mg/m² für Ba. Im Gegensatz zum DSLT lagen die TOC-Werte der Eluate deutlich niedriger (bis 5 mg/L) und nahmen mit Zunahme der Versuchsdauer ab. Es wurden Vorschläge für ein geeignetes Untersuchungskonzept für reaktive Brandschutzbeschichtungen erarbeitet.zeige mehrzeige weniger
  • The environmental compatibility of reactive flameproof coatings was investigated by a combination of leaching tests and subsequent ecotoxicological testing. Three representative flameproof coating systems were chosen, which are directly exposed to outside weathering in their range of application. Such flameproof coating systems comprise a base body of steel a priming coat, an adhesion-promoting agent, the reactive flameproof component and a top coat. The test specimens were tested using two leaching procedures: DIN EN 16105 (tank test applying intermittent contact with water in 9 immersion cycles whereby each cycle consists of 1 h submerging, 4 h drying, and again 1h submerging of the sample at an liquid-to-surface area (L/A) ratio of 25 L/m²) as well as CEN/TS 16637-2 (Horizontal dynamic surface leaching test DSLT comprising 8 fractions at an L/A ratio of 25 L/m²). The eluates of the DSL test were then studied considering their ecotoxicological effects using algal toxicity test (DINThe environmental compatibility of reactive flameproof coatings was investigated by a combination of leaching tests and subsequent ecotoxicological testing. Three representative flameproof coating systems were chosen, which are directly exposed to outside weathering in their range of application. Such flameproof coating systems comprise a base body of steel a priming coat, an adhesion-promoting agent, the reactive flameproof component and a top coat. The test specimens were tested using two leaching procedures: DIN EN 16105 (tank test applying intermittent contact with water in 9 immersion cycles whereby each cycle consists of 1 h submerging, 4 h drying, and again 1h submerging of the sample at an liquid-to-surface area (L/A) ratio of 25 L/m²) as well as CEN/TS 16637-2 (Horizontal dynamic surface leaching test DSLT comprising 8 fractions at an L/A ratio of 25 L/m²). The eluates of the DSL test were then studied considering their ecotoxicological effects using algal toxicity test (DIN EN ISO 8692), acute Daphnia toxicity test (DIN EN ISO 6341), fish egg test (DIN EN ISO 15088), luminescent bacteria test (DIN EN ISO 11348-2) and umu-genotoxicity-test (ISO 13829) as well as manometric respirometry test according to OECD 301F at TOC (Total Organic Carbon) contents above 10 mg/L in the eluate. A mixture of the first two eluate fractions of the DSL test as well as a fraction representing a longer immersion time (fraction 7) were analysed in the ecotoxicological tests. Additionally, blank test control eluates covering the whole procedure were also tested. In the DSLT eluates low concentrations of the cations analyzed were found except for zinc (Zn) and barium (Ba). In the GC-MS screening in particular, phenol, 1-methoxypropylacetate and benzaldehyde were detected. The TOC content of the first two eluate fractions (at a total test duration of 24 h) was significantly lower compared to the TOC content in the seventh fraction (at a total test duration of 36 days) probably due to maceration of the coating and the longer contact time by a factor of 20. The ecotoxicological effects in the seventh eluate fraction increased significantly and reached values up to LIDL = 256 for the luminescent bacteria test whereas only values up to LIDL=24 were determined for the combined first two fractions. Effects in the daphnia toxicity test were only observed in the seventh fraction for one of the three investigated systems of flameproof coatings (LIDD = 8). No effects were found using the fish egg test and no genotoxicity was observed for all investigated eluates. The eluates of the seventh fractions showed a significant biodegradability of organic ingredients of 69 to 88%. In the tank test using intermittent contact with water only low concentrations of cations and anions were analyzed in the eluates. The cumulative release calculated ranges between 10 to 54 mg/m² for phosphate, 0.3 to 3 mg/m² for Zn and 0.2 to 0.7 mg/m² for Ba respectively. Unlike observed with the DSLT, the TOC values of the eluates were much lower (maximum 5 mg/L) and decreased with increasing test duration. Recommendations for a suitable approach in testing of reactive flameproof coatings were derived from the results.zeige mehrzeige weniger
  • L’éco-compatibilité des revêtements de protection contre le feu réactifs a été évaluée en utilisant une combinaison d’élution et de tests d’écotoxicité. Trois systèmes de revêtements ignifuges réactifs représentatifs, qui sont directement exposés aux intempéries à l'extérieur dans leur application, ont été examinés. Les systèmes sont composés d'un corps métallique, une couche primaire, un agent de liaison, un élément réactif et une couche de finition. Les spécimens d’éssai ont été testé selon la norme DIN EN 16105 (test de contact avec l'eau intermittent avec 9 cycles d'immersion : 1 heure d’immersion, 4 heures de séchage et 1 heure d'immersion, relation liquide á superficie (L/A) de 25 L/m2) et CEN / TS 16637-2 (test de lixiviation de surface horizontale dynamique DSLT, 8 fractions avec une relation L/A de 25 L/m2). Ensuite, les éluats de DSLT ont été étudiés concernant leurs effets écotoxicologiques par le test d'algues (DIN EN ISO 8692), le test de daphnie (DIN EN ISO 6341), leL’éco-compatibilité des revêtements de protection contre le feu réactifs a été évaluée en utilisant une combinaison d’élution et de tests d’écotoxicité. Trois systèmes de revêtements ignifuges réactifs représentatifs, qui sont directement exposés aux intempéries à l'extérieur dans leur application, ont été examinés. Les systèmes sont composés d'un corps métallique, une couche primaire, un agent de liaison, un élément réactif et une couche de finition. Les spécimens d’éssai ont été testé selon la norme DIN EN 16105 (test de contact avec l'eau intermittent avec 9 cycles d'immersion : 1 heure d’immersion, 4 heures de séchage et 1 heure d'immersion, relation liquide á superficie (L/A) de 25 L/m2) et CEN / TS 16637-2 (test de lixiviation de surface horizontale dynamique DSLT, 8 fractions avec une relation L/A de 25 L/m2). Ensuite, les éluats de DSLT ont été étudiés concernant leurs effets écotoxicologiques par le test d'algues (DIN EN ISO 8692), le test de daphnie (DIN EN ISO 6341), le test des œufs de poissons (DIN EN ISO 15088), le test de bactéries luminescentes (DIN EN ISO 11348-2), le test umu (ISO 13829) et par un test de respirometer (OECD 301 F) lorsque le TOC était plus de 10 mg/L). Respectivement aux deux premières fractions DSLT, une mixture d’éluat a été examinée, ainsi qu’un éluat après une exposition prolongée (fraction 7). Additionnellement, des contrôles de valeurs à blancs ont été testés pendant toute la procédure. Dans les éluats DSLT, des faibles concentrations de cations autres que le zinc (Zn) et le baryum (Ba) ont été déterminées. Dans le cadre du dépistage GC-MS, en particulier du phénol, du 1-méthoxypropyle et du benzaldéhyde ont été détectés. Le TOC a été significativement inférieur pour la première et seconde fraction (élution de durée 24 h) pour la 7ème fraction (élution durée 36 jours). La raison est un ramollissement du revêtement et la durée prolongée par un facteur de 20 fois. Les effets écotoxicologiques ont augmenté significativement pour la septième fraction et ont atteint des valeurs jusqu'à LIDL = 256 pour le test de bactéries luminescentes, alors que dans le combiné de la première et la seconde fraction, seulement LIDL = 24 ont été déterminés. La test de daphnie ne montre une toxicité que dans le septième fraction (LIDD = 8), le test des œufs de poisson n’a montré aucun effet des éluats. Les échantillons n’étaient pas génotoxiques dans le umu test. Les éluats de la septième fraction ont montré une biodégradabilité significative des ingrédients organiques de 69-88%. Dans l'essai d'immersion intermittent, des concentrations de cations et anions faibles ont été détectés dans l'éluat. Les rejets cumulés calculés constituent de 10-54 mg/m² pour le phosphate, entre 0,3 et 3 mg/m² pour le Zn et de 0,2 à 0,7 mg/m² pour le Ba. Contrairement au DSLT, les valeurs TOC des éluats étaient beaucoup plus faibles (jusqu'à 5 mg/L) et abaissaient avec l'augmentation de la durée de l'essai. Des propositions d’un concept d'étude approprié pour les revêtements de protection contre le feu réactifs ont été élaborées.zeige mehrzeige weniger

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  • Bericht_DIBt_Brandschutzbeschichtungen_31-8-16.pdf
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Metadaten
Autoren/innen:I. Heisterkamp, S. Gartiser, Ute Kalbe, Nicole Bandow
Dokumenttyp:Forschungsbericht
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Bauforschung
Jahr der Erstveröffentlichung:2016
Organisationseinheit der BAM:4 Material und Umwelt
4 Material und Umwelt / 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien
Herausgeber (Institution):Deutsches Institut für Bautechnik
Verlag:Fraunhofer IRB Verlag
Jahrgang/Band:T3342
Erste Seite:1
Letzte Seite:152
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:Elutionsverhalten; Reaktive Brandschutzbeschichtungen; Ökotoxikologische Bewertung
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Umwelt
Umwelt / Umweltschadstoffe
ISBN:978-3-8167-9836-1
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:01.12.2016
Referierte Publikation:Nein