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Organisationseinheit der BAM
11 laser printers from 5 manufacturers were purchased in 2017 and tested for their UFP emissions. Size resolved sampling of the emitted particles was done with a 13 stage (30 nm to 10 µm) low pressure cascade impactor. The sampled particles were analysed for their chemical composition by thermal extraction (vaporization at 290°C) followed by GC-MS analysis. High boiling cyclic siloxanes (D10 to D16) were detected as constituents of UFP from laser printers. In comparison to measurements in 2008, aliphatic long-chain alkanes (C22 to C34) were detected additionally as chemical constituents of UFP from most of the tested printers and their amounts were higher than for cyclic siloxanes. Printers of one manufacturer showed very low UPF emissions compared to the other manufacturers.
Berichtet wird über ein abgeschlossenes Folgeprojekt zu vorangegangenen Forschungsprojekte zum gleichen Thema. In diesem Projekt wurde das Messverfahren und der Prüfwert für die Partikelemission aus Bürogeräten (siehe Vergabegrundlage DE-UZ 205, Anhang S-M) validiert und weiterentwickelt. Dies geschah erstens durch Auswertung der Qualität der im Zuge der Antragsbearbeitung für das Umweltzeichen beim RAL vorgelegten Prüfberichte der zugelassenen Prüfinstitute und - basierend darauf - durch Erarbeitung von technisch-methodischen Veränderungsvorschlägen für die Prüfung der chemischen Emissionen, inklusive der Partikelemissionen. Zweitens wurde zur Beurteilung der Veränderung der Emissionen aktueller gegenüber älteren Geräte-generationen ein nicht repräsentativer Pool von table-top-Laserdruckern aufgebaut und die chemischen Emissionen wurden gemäß DE-UZ-205, Anhang S-M gemessen. Ergänzend wurde eine quantitative chemische Analyse der anorganischen Feststoffe - insbesondere der Metalle - in den emittierten Aerosolen vorgenommen die Feststoffgehalte um 2 Massen-% ergaben. Diese Ergebnisse wurden gemeinsam mit neueren wissenschaftlichen Untersuchungen zur gesundheitlichen Bewertung der Emissionen aus Laserdruckern ausgewertet, es besteht kein Handlungsbedarf hinsichtlich einer Veränderung von Prüfkriterien und Prüfwerten. Drittens wurde untersucht und bestätigt, dass mit dem Ziel eines zukünftigen Umweltzeichens das Emissionsverhalten Kunststoff verarbeitender 3D-FDM-Drucker und/oder die darin verarbeiteten Verbrauchsmaterialien (Filamente) mit dem für Laserdrucker entwickelten Mess- und Prüfschema charakterisiert und quantifiziert werden können. Untersuchungen an Stereo-lithografie (SLA)-Druckern und Vorrichtungen zur Nach-Aushärtung (Curing Units) ergaben keine nachweisbaren Partikelemissionen.
3D-printing or additive manufacturing has many promising and unique advantages. Especially low cost molten polymer Deposition Printers are increasingly populär in the private and educational sector.
Their environmental friendliness can be questioned due to recently reported ultrafine particle and suspected VOC emissions, To further investigate 3D-printing as a potential indoor air pollution source we characterized fine and ultrafine particle emissions from a molten polymer deposition printer producing a 3D object with ten marketable polymer filament materials under controlled conditions in a test chamber. VOC emissions from the filaments have also been compared. Using a straightforward emission model time dependent and averaged particle emission rates were determined. The results indicate that under comparable conditions some filament materials produce mainly ultrafine particles up to an average rate of 1013 per minute. This value is in the upper ränge of typical indoor ultrafine particle sources (e.g. Smoking, frying, candle light, laser printer). The observed material-specific rates differ by five Orders of magnitude. Filament-specific gaseous emissions of organic compounds such as bisphenol A, styrene and others were also detected.
Our results suggest a detailed evaluation of related risks and considering protective measures such as housing and filtering.
In diesem Projekt wurde das Prüfverfahren für die chemischen Emissionen zum RAL-UZ 38 überarbeitet. Dabei stand die Bewertung der Prüfkammermessungen mit Hilfe des AgBB-Schemas im Vordergrund. Dafür wurden die Prüfkammerbedingungen angepasst. Mit Hilfe einer Emissionsdatenbasis wurden Anforderungen an die Emissionen der Umweltzeichenprodukte abgeleitet. Die Datenbasis bildeten vorhandene Emissionsdaten der Umweltzeichenprodukte und Messungen aktueller Produkte. Dazu wurden 10 Prüfkammermessungen an unterschiedlichen Möbelplatten durchgeführt. In Zusammenarbeit mit den Lizenznehmern, dem RAL und dem Umweltbundesamt wurde ein neues Verfahren für die Auswahl der Prüfmuster für die Emissionsmessung erarbeitet. Dieses vereinigt eine repräsentative Auswahl mit einer regelmäßigen Nachprüfung einzelner Möbel und/oder Bauteile. Zudem wurden Kriterien für die Überprüfung der Anforderungen an die Herkunft des Holzes aufgestellt. Für Bodenbeläge, Paneele und Türen aus Holz und Holzwerkstoffen für Innenräume wurde eine
neue Vergabegrundlage erschaffen (RAL-UZ 176).
Volatile Organic Compounds (VOC) are ubiquitous in the indoor air since they are emitted from materials used indoors. Investigations of these materials are mostly carried out in emission test chambers under controlled climatic conditions. Reference materials are an important tool for quality assurance/Quality control of emission test chamber measurements but so far they are not commercially available. In this study, a new approach was tested to develop an appropriate reference material with homogenous and reproducible emission of the VOC with well measurable air concentrations in emission test Chambers larger than 20 L at air change rates of 0.5 - 1 /h.
Thermoplastic Polyurethane (TPU) was selected as Matrix material which was impregnated with 2,2,4- trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (texanol) as test VOC using compressed carbon dioxide. An optimization of the impregnation parameters such as temperature, pressure, time, VOC injection volume and TPU sample size was performed until the targeted area specific Emission rate (SERa) value was reached. Further aspects like process control, storage effects and correlation of the sample size to the emission rate were investigated. It was found that the SERa immediately after sample preparation were not reproducible between the batches but became unified 10 days after loading into the test chamber indicating the necessity of aging before use. SERa between 13,000 and 18,000 mg m-2 h-1 were obtained, and the impregnated materials could be well stored in aluminum-coated polyethylene foil for at least seven weeks without significant losses. Furthermore, the impregnation of styrene and the SVOC 2,6-diisopropylnaphthalene was tested.
Volatile Organic Compounds (VOC) are ubiquitous in the indoor air, since they emit from materials used indoors. Investigations of these materials are mostly carried out in test chambers under controlled climatic conditions. Quality control of these test chamber measurements is important but there is a lack of commercially available homogenous reference materials as required for round robin tests or quality assurance of laboratories. The approach of the present study is the impregnation of a supporting material with VOC, which are reproducibly released in measurable chamber air concentrations under standardised test conditions. A polymer made of Thermoplastic Polyurethane (TPU) was chosen as carrier material. It was impregnated with the VOC trimethyl pentanediol isobutyrat (texanol).
Recent research into emissions of (semi-)volatile organic compounds [(S)VOC] from solid materials has focused on the development of suitable reference materials for quality assurance/quality control of emission test chamber measurements, which fulfill requirements such as homogenous and reproducible (S)VOC release. The approach of this study was to find a method for preparation of a material with predictable (S)VOC emission rates. AVOC (styrene) and an SVOC (2,6-diisopropylnaphthalene, DIPN), loaded into either vacuum grease or a 1:1 mixture of paraffin/squalane, have been tested. For the prediction of the emission rates, a model using the finite element method (FEM) was created to simulate the (S)VOC emission profiles. Theoretical and experimental results obtained in a Micro-Chamber/Thermal Extractor (μ-CTE™) and in 24 L emission test chamber measurements were in good agreement. Further properties were investigated concerning the material applicability, such as shelf life and inter-laboratory comparability. The maximum relative standard deviation in the inter-laboratory study was found to be 20%.
There has been an increasing use of oriented strand boards (OSBs) for the construction of floors, ceilings and walls of buildings. In Germany and other European countries, OSBs are mainly produced from pine wood (Pinus sylvestris). In response to complaints about the odour and irritation of mucous membranes in connection with the use of OSBs, samples of OSBs were bought from do-it-yourself stores to test their volatile organic compound (VOC) emissions by using emission test chambers. The boards emitted predominantly monoterpenes, aldehydes, acids and acetone. Aldehydes are generated during the production process by the oxidation of unsaturated fatty acids such as linoleic acid. Pine wood, compared with other wood species, contains more unsaturated fatty acids. Of the six acquired OSBs, four boards from three manufacturers would not meet the requirements of the German AgBB (Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten, Committee for Health Evaluation of Building Products), mainly because of the emissions of unsaturated aldehydes. These compounds have low LCI values (lowest concentration of interest) and are therefore problematic substances based on a health-related evaluation of building products according to the AgBB scheme.
Die evangelische Friedenskirche in Schweidnitz (Polen) ist ein besonderes Zeugnis des deutsch-polnischen und damit europäischen Kulturerbes. Deshalb wurde sie auch 2001 einstimmig vom UNESCO-Komitee in die Liste des Kultur- und Naturerbes der Welt aufgenommen. Sie stellt ein einmaliges Denkmal des hoch entwickelten schlesischen Fachwerk- und Holzbaues aus dem 17. Jahrhundert dar. Im Rahmen einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Fachleuten aus Deutschland und Polen erfolgte die fachgerechte Restaurierung von 39 Fensterverglasungen und Rahmen mit dem Ziel, eine Abdichtung des Kirchenraumes gegen eine zeitweilig zu feuchte und mit Schadstoffen angereicherte Außenluft zu erreichen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin führte Untersuchungen zu den klimatischen Bedingungen im Kirchentraum durch, um für die Kunstschätze nachhaltig verträgliche Bedingungen zu sichern. In der Friedenkirche war, wie auch in vielen anderen Bauwerken, in den 70-er und 80-er Jahren des 20. Jh. das Holzschutzmittel Xylamon verwendet worden. Neben der Gefahr für die sensiblen Materialien der Kunstwerke ist durch Holzschutzmittel auch ein Einfluss auf die Gesundheit von im Kirchenraum befindlichen Personen nicht auszuschließen. Mit Hilfe unterschiedlicher Untersuchungsmethoden konnten Emissionen aus Holzschutzmitteln und ihre Verbreitung im Kircheninneren nachgewiesen werden.
Durch eine Kombination von naturwissenschaftlichen Untersuchungsmethoden war es möglich, mit Holzschutzmittel belastete Materialien in einer zum UNESCO-Weltkulturerbe gehörenden Kirche, der Friedenskirche in Swidnica (Polen), zu identifizieren. Ein screening mit einer mobilen Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) lieferte erste Hinweise auf die Anwendung dieser Mittel an Holzkonstruktionen. Untersuchungen von Holzproben in einer Mikrokammer (µ-CTE) bei unterschiedlichen Temperaturen mit anschließender Gaschromatographie und massenspektrometrischer Detektion (GC/MS/MS) ermöglichten einen qualitativen und quantitativen Nachweis von Pentachlorphenol (PCP) und Lindan. Weiterhin erfolgte eine aktive Luftprobenahme auf Tenaxröhrchen mit anschließender Thermodesorption und GC/MS-Analyse. In Staubproben aus unterschiedlichen Bereichen der Kirche wurden Wirkstoffe aus Holzschutzmitteln nachgewiesen. Untersuchungen im Rasterelektronenmikroskop mit EDX lieferten Hinweise auf schadstoffbelastete Partikel im Staub.
In diesem Vorhaben wurden 8 OSB-Platten und sieben Leimholzplatten aus Baumärkten gemäß den Vorgaben des AgBB-Schemas in Emissionsmesskammern geprüft. Hinzu kamen Messungen an 17 im Technikum hergestellten OSB, an denen der Einfluss von Herstellungsparametern auf VOCEmission untersucht wurde. Grundsätzliches Ziel war es, durch die Untersuchungen Lösungsansätze für die Emissionsminderung von VOC aus Holzwerkstoffen zu finden. Dazu wurde auch der Einsatz von Antioxidantien bei der OSB-Herstellung getestet. Die Emissionen des Rohstoffes Kiefernholz wurden an 6 Proben aus Splint- oder Kernholz aus unterschiedlichen Stammabschnitten einer frisch gefällten Kiefer untersucht. Insgesamt konnte mit dem Projekt gezeigt werden, dass einige der im Handel erhältlichen OSB und auch Leimhölzer eine Bewertung nach dem AgBB-Schema aufgrund von zu hohen Aldehyd- und Terpenemissionen nicht bestehen. Für die Aldehydemissionen (insbesondere Hexanal und ungesättigte höhere Aldehyde) konnte durch den Einsatz von Antioxidantien bei der OSB-Herstellung eine Verminderung auf ein Drittel erreicht werden, allerdings stiegen dadurch die Terpenemissionen an. In this project, eight Oriented Strand Boards (OSB) and seven plywood boards from DIY stores were tested in emission test chambers according to the AgBB schemes specifications. In addition, 17 OSBs manufactured in a pilot plant were tested to investigate the effect of production parameters on VOC emission. The use of antioxidants in OSB production was also tested. The main objective of the investigation was to find potential solutions for reducing VOC emissions from timber materials. The emissions from pine wood were investigated on six sapwood or heartwood samples from different trunk sections of freshly felled pine. The projects results show that, due to their high aldehyde and terpene emissions, some types of commercially available OSB and plywood did not meet the AgBB schemes requirements. By using antioxidants in OSB production it was possible to reduce aldehyde emissions (especially hexanal and unsaturated higher aldehydes) to one third. However, this caused an increase in terpene emissions.
Correlation of aldehyde emissions and fatty acids content in pine wood and oriented strand boards
(2011)
Indoor air quality is important for human health and comfort. To ensure good indoor air quality contamination by volatile organic compounds (VOC) should be minimised. The aim of the project is the reduction of unsaturated aldehydes which can emit from oriented Strand boards (OSB): These aldehydes have an impact on the health based evaluation of emissions from products for indoor use according to the AgBB (Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten, Committee for Health Evaluation of Building Products) scheine (AgBB 2010). The model OSB were produced in a pilot plant using well known raw materials (Pinus sylvestris at different trunk heights) under using various processing parameters (Wilke et al. 2011).
OSB emit predominantly monoterpenes and aldehydes. Aldehydes are oxidation products of fatty acids in wood. The conditions which affect the oxidation process are the fatty acid concentration and composition, the oxygen content, the sample surface and the presence of compounds which indicate, inhibit or stop the oxidation respectively. The oxidation rate rises with an increasing number of double bounds in the fatty acid, e.g. the oxidation rate between oleic, linoleic and linolenic acid correspond to 1:12:24. One of the most important products of fatty acid oxidation is hexanal. It is generated during the oxidation of linoleic acid. This study shows a direct correlation between aldehyde emission and oxidation, hexanal can be used as an indicator for oxidation.
Wood and wood products are often used as construction material for buildings and even more for furniture and indoor decoration. Therefore Chemical emissions from wood have an influence on the indoor air quality. A research project financed by the Federal Environmental Agency focused on VOC emissions from oriented Strand boards (OSB) and also from plywood made from pine and spruce (Wilke et al., 2011a). This paper shows results of the plywood testing because only little information is available about plywood emission behaviour and its impact on indoor air quality.
With a gas mixing system (GMS) developed in our laboratory we created a gas mixture of
four substances. Adsorptive wall materials of four different compositions were exposed to this
gas mixture, consisting of 1-pentanol, hexanal, butyl acetate and n-decane. Aim of this study
was to scrutinize the ability of these samples to reduce the concentration of the supplied gas.
This capacity is expressed in the sorption flux F or area specific adsorption rate respectively.
The test was performed referring to a draft of ISO 16000-24.