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Vor dem Hintergrund der anhaltenden öffentlichen Diskussion um mögliche gesundheitliche Risiken von Ultrafein- und Feinstaubemissionen aus Bürogeräten mit Laserdruckfunktion (LPD, Laser Printing Device) wurde vom Umweltbundesamt ein Forschungsvorhaben zur Entwicklung einer Prüfprozedur für die Quantifizierung der emittierten Partikel durch Zählung unter Standardbedingungen in Emissionsmesskammern, sowie zur physikalischen und chemischen Charakterisierung dieser Aerosole initiiert. Als Ergebnis konnte die Partikelzählung in den Entwurf des Prüfverfahrens für die Bestimmung von Emissionen (RAL-UZ-122, Anhang S-M) des Umweltzeichens "Blauer Engel" für Bürogeräte sowie in den Prüfstandards ECMA-328 und den Entwurf der ISO/IEC 28360 integriert werden. Die Methode wurde in einem internationalen Ringversuch erfolgreich getestet. Auf dieser Basis können Vergabekriterien und -werte für die Emission von Fein- und Ultrafeinpartikeln im Rahmen der Vergabe des Umweltzeichens Blauer Engel vereinbart und Produktprüfungen vorgenommen werden.
The present study comprises the characterisation of museum show cases concerning their hazardous potential for
art objects. In order to estimate potential risks of damage the emission of volatile organic compounds coming from
several construction materials is monitored and different air exchange rates from exhibit cases are determined. For
the determination of the VOCs different methods were applied. The first step is a direct thermal extraction of the
materials followed by emission test chamber measurements. The tracer gas method with N2O that is used in this study is a convenient procedure to investigate air exchange rates under working conditions greater than 0.05 d-1. The results of this study confirm the importance of the careful choice concerning building materials for show cases. Furthermore the analyses clarify that certain organic compounds might be a problem for the exhibits in show cases with low air exchange rates.
Kurzfassung An neun verschiedenen Hardcopygeräten wurden in unterschiedlichen Emissionsmesskammern (zwei verschiedene 1 m³ - Kammern und eine 20 m³ - Kammer) in Kombination mit geeigneten Probenahme- und Analysenverfahren Untersuchungen zum Emissionsverhalten dieser Geräte hinsichtlich Staub, Ozon und VOC (TVOC) durchgeführt. Luftprobenahme und Analytik erfolgten für VOC mittels Tenax TA und anschließender Thermodesorption (TDS) in Verbindung mit GC / MS. Ozon wurde kontinuierlich bestimmt. Der Ozonanalysator arbeitete auf der Grundlage der flammenlosen Reaktion von Ozon mit Ethylen nach dem Prinzip der Chemilumineszenz. Die Staubbestimmung erfolgte gravimetrisch mittels Glasfaserfilter und Ultramikrowaage. Zusätzlich wurde die Partikelemission während des Druckbetriebes mit einem Partikelzähler bestimmt. Aufgrund der technischen Rahmenbedingungen standen nur kurze Druckzeiten von maximal 36 Minuten zur Verfügung. Um die Gleichgewichtskonzentration in der Prüfkammer zu erreichen, wurde die Luftaustauschrate in den 1 m³ - Kammern auf n = 4,0 bis 4,7 pro Stunde erhöht. Zusätzlich zur Prüfung in den Emissionsmesskammern sind verschiedene Papiere mittels Direkt - TDS sowie unter- schiedliche Toner mittels Headspaceprobenahme in Kombination mit GC / MS hinsichtlich ihres Emissionsverhaltens untersucht worden.
Für die untersuchten Geräte wurden Emissionsraten ermittelt. Sie betrugen für TVOC 0,41 bis 22,4 mg pro Stück und Stunde, für Ozon kleiner 0,02 bis 4,6 mg pro Stück und Stunde sowie für Staub 0,10 bis 7,63 mg pro Stück und Stunde. Verglichen mit Frischfaserpapier wurden bei den Untersuchungen mit Recyclingpapier deutlich höhere SVOC - Konzentrationen nachgewiesen. Im Ergebnis der Untersuchungen wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das die Basis für Emissionsmessungen im Rahmen der Umweltzeichen RAL UZ 62, RAL UZ 85 sowie des neuen RAL UZ 114 für Multifunktionsgeräte darstellt. Abstract The emission behaviour with regard to dust, ozone and VOC (TVOC) of nine different hardcopy devices in combination with suitable air sampling and analysis procedures was investigated in different emission test chambers (two different 1 m³ - chambers and one 20 m³ - chamber). Air sampling and analysis for VOC were done by means of Tenax TA and subsequent thermal desorption (TDS) in connection with GC / MS. Ozone was determined continuously. The ozone analyser worked on the basis of the flame rid reaction of ozone with ethylene according to the principle of chemiluminescence. The dust determination was done gravimetrically by means of glass fibre filter and an ultra micro - balance. Additional the particle emission during the printing process was measured with a particle counter. The general technical conditions of the tested hardcopy devices were the reason for short printing times with a maximum of 36 minutes. In order to achieve the equilibrium concentration in the test chambers the air exchange rate in the 1 m³ - test chambers had to be increased to a value of n = 4,0 to 4,7 per hour. Additional to the examination of the hardcopy devices in the emission test chambers different papers were investi- gated by means of direct - TDS and different toners were tested by means of head space sampling in combination with GC / MS. For the examined hardcopy devices emission rates were determined. The emission rates for TVOC ranged from 0,41 to 22,4 mg per piece and hour, for ozone from less than 0,02 to 4,6 mg per piece and hour and for dust from 0,10 to 7,63 mg per piece and hour. The comparison between recycling paper and paper produced from primary fibres showed in general higher SVOC emissions from recycling paper. As the result of the investigations a test method for the determination of emissions from hardcopy devices was developed. This test method is the basis for emission tests in the framework of the German Award of the Environmental Label for office devices RAL -UZ 62, RAL -UZ 85 and the new RAL -UZ 114 for multifunctional devices.
Beschichtete Holzwerkstoffe und daraus hergestellte Produkte, wie z.B. Möbel, sind in nahezu jedem Innenraum mit vergleichsweise großen Oberflächen anzutreffen. Vor dem Hintergrund einer Vielzahl von in Innenräumen verwendeten unterschiedlichen Materialien und Produkten und dem Ziel, die Belastung der Innenraumluft mit flüchtigen organischen
Verbindungen möglichst gering zu halten, ist eine weitgehende Minimierung von Emissionen dieser Verbindungen aus den genannten möglichen Quellen notwendig. Zu diesem Zweck, auch im Hinblick auf die Umsetzung der Konzeption der Bundesregierung zur Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen wurde das bestehende deutsche Umweltzeichen RAL-UZ 38 (Blauer Engel) Formaldehydarme Produkte aus Holz und Holzwerkstoffen überarbeitet. Für das Ziel einer Erweiterung von der Einzelverbindung Formaldehyd auf ein breites Spektrum an flüchtigen organischen Verbindungen war ein geeignetes Prüfverfahren als Basis der neuen Umweltzeichen-Vergabegrundlage zu entwickeln. Die Ergebnisse der hierfür durchgeführten Untersuchungen können dem Abschlußbericht entnommen werden.
Background to the studies was the revision of the current selection criteria of the German ecolabel Blauer Engel (Blue angel) for copiers and printers. In the requirements limits were set for ozone, dust and styrene emissions. The former test methods did no longer correspond to todays requirements with regard to emission measurements. In addition, the emission behaviour of hardcopy devices due to the use of different and non-com parable test methods has been recently discussed controversely. For this reason a new test method had to be developed which enables a reliable, reproducible determination of emission rates (ER) for dust, ozone and VOC (volatile organic compounds). The basis for this was the ECMA-Standard 328 compiled by ECMA (European Computer Manufacturer Association) using dynamic chamber measurements. Nine different machines, desktop laser printers as well as office devices like bigger copiers and multifunctional devices were investigated. As a result of the study new criteria for the Blauer Engel for copiers, printers and a new created for multifunctional devices, concerning TVOC, ozone and dust emission were determined. Additionally a model is presented calculating the concentrations in real rooms under usual printing conditions derived from the test chamber results.
The development of a gas mixing system (GMS) that enables dynamic and retraceable production of stable long-term VOC gas mixtures within the ppb range is discussed. In this system pure liquid substances are kept separately at a constant temperature, evaporated according to their vapour pressure and removed by a small inert gas flow. A modular set-up allows flexible handling. All vapours generated are finally united in a mixing chamber. Any concentration level of the gas mixture can be produced by a suitable combination of evaporation temperature, carrier and dilution gas flows. Test results from continuous operation over six weeks are presented. The equipment was tested on seven volatile organic compounds (VOC) of different vapour pressure ranges. It was possible to establish stable operation for the equipment during the entire period and reproducible gas concentrations which were traceable to the mass as an SI unit, thus the system is suitable for long-term tests.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Im Beitrag wird die Entwicklung eines Gasmischsystems (GMS) beschrieben, das die dynamische und rückführbare Generierung von langzeitstabilen VOC-Gasgemischen im ppb-Bereich erlaubt. Dabei werden Reinsubstanzen separat temperiert, ihrem Dampfdruck entsprechend verdampft und durch einen kleinen Inertgasstrom abgeführt. In einer Mischkammer werden sie schließlich zusammengeführt. Durch die Kombination von Verdampfungstemperatur, Träger- und Verdünnungsgasflüssen ist die Einstellung eines beliebigen Konzentrationsniveaus des Gasgemischs möglich. Aus einem Dauerbetrieb von sechs Wochen werden Untersuchungsergebnisse gezeigt. Dabei wurde die Apparatur mit insgesamt sieben flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) unterschiedlicher Dampfdruckbereiche betrieben. Die Anlage lief über den gesamten Zeitraum stabil und lieferte reproduzierbare und auf die Masse als SI-Einheit rückführbare Gaskonzentrationen. Somit ist das Verfahren für Langzeitanwendungen geeignet.
Vor dem Hintergrund der notwendigen Revision der Kriterien zur Vergabe des Gütezeichens "Blauer Engel" für Laserdrucker, Kopierer und Multifunktionsgeräte mussten auch die Prüfmethoden angepasst werden, da die alten Verfahren nicht mehr die heutigen Anforderungen der Emissionsmessung erfüllen. In diesem Zusammenhang wurde auch das unterschiedliche Emissionsverhalten von Hardcopy-Geräten auf Grund der verschiedenen und nicht miteinander vergleichbaren Prüfverfahren heftig diskutiert. Aus diesen Gründen wurde ein neues Prüfverfahren entwickelt, mit dem eine verlässliche und reproduzierbare Prüfung der Emissionsraten von Staub, Ozon und flüchtiger organischer Verbindungen auf der Basis des ECMA (European Computer Manufacturer Association) Standards 328 möglich ist. Dazu wurden neun verschiedene Geräte unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Als ein Ergebnis dieser Studie wurden neue Kriterien zur Vergabe des "Blauen Engels" für Kopierer, Drucker und Multifunktionsgeräte festgelegt.
Most VVOC were rarely considered in the evaluation of construction products. (Salthammer, 2014) In Germany this will change because the latest version of the German AgBB scheme for health evaluation (2015) now include VVOC, e.g. ethyl acetate and ethanol. In this study selected compounds were tested with the procedure described in ISO 16017 and a method for measuring VVOC with thermal desorption was developed.
Three different adsorbents Tenax TA, Carbograph 5TD and Carbopack X were tested to analyse VVOC according to ISO 16017. For the tested VVOC, Carbograph 5TD showed the best results under the chosen analytical conditions.
A method for the determination of very volatile organic compounds (VVOC) in air was developed and successfully tested for methanol and ethanol. Carbotrap 300 (R) (a multi-bed tube using Carbopack C (R), Carbopack B (R) and Carbosive SIII (R)) was selected as sorption material for thermal desorption and tested for its suitability for emission test chamber measurements. The adsorption behaviour and the chromatographic results are influenced negatively by spiking aqueous solutions on the adsorption medium for calibration purposes. The latter effect can be reduced by blowing dry air across the adsorbent to remove the adsorbed water. Detection and quantification limits were determined for a GC-FID system and compared to GC-MS. The applicability of the method was tested with a methanol eliminating silane modified polymeric adhesive (SMP-adhesive for parquet) in an emission test chamber.
Wood-based materials are well-known sources for formaldehyde emission in the indoor environment. Different testing standards lead to different emission values for the materials. Such standards are compared in this study. Besides scenarios with varying loading factors, air exchange rates and climatic conditions were investigated to evaluate the formaldehyde emission potential of different building products.
Under realistic indoor conditions used for the emission chamber tests, exceeding of formaldehyde indoor guide values were obtained. Results showed the need for improvement of wood-based materials with lower formaldehyde emissions and the adaption of testing parameters closer to realistic conditions.
A method for the determination of very volatile organic compounds (VVOC) in air was developed and successfully tested for methanol and ethanol. Carbotrap300® (a multi-bed tube using Carbopack C®, Carbopack B® and Carbosive SIII®) was selected as sorption material for thermal desorption and tested for its suitability for emission test chamber measurements. The adsorption behaviour and the chromatographic results are influenced negatively by spiking aqueous solutions on the adsorption medium for calibration purposes. The latter effect can be reduced by blowing dry air across the adsorbent to remove the adsorbed water. Detection and quantification limits were determined for a GC-FID system and compared to GC-MS. The applicability of the method was tested with a methanol eliminating silane modified polymeric adhesive (SMP-adhesive for parquet) in an emission test chamber
Acoustics is an important aspect for large rooms especially in schools, kindergartens and offices. Foam tiles made from melamine resins are often used for acoustic insulation because they show good fire resistance and good thermal insulation properties. But they can emit formaldehyde. In Germany there are cases with a resulting indoor air concentration of higher than 100 µg/m³. In this study samples from two schools and one office were investigated. Additionally, new tiles were purchased and tested to evaluate the general potential as formaldehyde source.
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. 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. Results received with the lacquer based material were presented in more detail.
Comparison of Formaldehyde Concentrations in Emission Test Chambers Using EN 717-1 and EN 16516
(2018)
For more than 25 years EN 717-1 (Wood-based panels - Determination of formaldehyde re-lease - Part 1: Formaldehyde emission by the chamber method) is the standard for formalde-hyde emission testing of wooden boards. In 2017 EN 16516 (Construction products - Assess-ment of release of dangerous substances - Determination of emissions into indoor air) was published as a new harmonised standard for the emission testing of construction products. Because test chamber conditions are different, both standards give different concentrations for formaldehyde. To determine a conversion factor four test series were set up with different wooden boards. For a loading of 1 m²/m³ the conversion factor is 1.6. This means that the formaldehyde concentration measured under the conditions of EN 16516 is a factor of 1.6 higher compared to EN 717-1.
Emission testing of volatile organic compounds (VOC) from materials and products is commonly based on emission test chamber measurements. To ensure the comparability of results from different testing laboratories, their measurement performance must be verified. For this purpose, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) organizes an international proficiency test (round robin test, RRT) every two years using well-characterized test materials (one sealant, one furniture board, and four times a lacquer) with defined VOC emissions. The materials fulfilled the requirements of homogeneity, reproducibility, and stability. Altogether, 36 VOCs were included of which 33 gave test chamber air concentrations between 13 and 83 µg/m3. This is the typical concentration range to be expected and to be quantified when performing chamber tests. Three compounds had higher concentrations between 326 and 1105 µg/m3. In this paper, the relative standard deviations (RSD) of BAM round robin tests since 2008 are compared and the improvement of the comparability of the emission chamber testing is shown by the decrease of the mean RSD down to 28 % in 2018. In contrast, the first large European interlaboratory comparison in 1999 showed a mean RSD of 51 %.
Drucker, Kopierer und Multifunktionsgeräte können zu einer Schadstoffbelastung der Innenraumluft beitragen. Insbesondere Staub, Ozon und flüchtige organische Verbindungen (VOC, Volatile Organic Compounds) werden beobachtet. Geräte mit besonders geringen Emissionen, die weitere umweltrelevante Anforderungen einhalten, können mit dem Umweltzeichen Blauer Engel ausgezeichnet werden. Die Vergabegrundlage für den Blauen Engel begrenzt neben den genannten Stoffen auch noch speziell die Emission von Benzol und Styrol, und sie enthält die Prüfvorschrift zur Bestimmung der Emissionen. In der vorliegenden Publikation werden Ergebnisse von Emissionsmessungen an 57 verschiedenen Geräten unterschiedlicher Hersteller aus den Jahren 2003 bis 2004 vorgestellt. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hierbei neben der Darstellung der summarischen VOC-Emissionen (TVOC, Total Volatile Organic Compounds) auf den wichtigsten Einzel-VOC, wie z.B. Benzol, Styrol, Phenol, Xylole. Diese für Drucker und Kopierer typischen Verbindungen ließen sich mit Emissionsraten von bis zu einigen Milligramm pro Stunde feststellen. Zusätzlich traten auch Siloxane mit vergleichbaren Raten auf, die bisher als Emissionen aus Druckern und Kopierern nur wenig Beachtung fanden. In einigen Fällen waren hohe Emissionen an VOC, die sich einer ausreichenden Identifizierung entzogen, feststellbar. Aus den ermittelten Emissionsraten wurden für einen Modellraum mögliche resultierende Raumluftkonzentrationen berechnet. Diese Berechnungen setzen voraus, dass Emissionen nicht den gesamten Tag über erfolgen, sondern unter üblichen Nutzungsbedingungen über maximal 10% des Arbeitstages. Für Emissionen der druckbereiten Geräte hingegen wurde eine Belastung über den ganzen Tag zugrunde gelegt. Ergänzend werden Emissionsraten für Ozon und Staub vorgestellt.
English:
Hardcopy devices like printers, copiers and multifunctional devices contribute to indoor air pollution. Low emitting devices, that fulfil additional environment related requirements, can be labelled with the eco label "Blue Angel". It limits emissions of benzene, styrene, TVOC, dust and ozone. Results are given for 57 different devices investigated during the years 2003 and 2004. Additionally to TVOC, benzene and styrene further information is given for other emitted VOC like phenol and xylenes. These typical VOC showed emission rates up to some mg/ h but some more uncommon VOC like siloxanes were found in a comparable range, too. In some cases high emission rates were found for compounds which could not be identified. The measured emission rates were taken to calculate indoor air concentrations for a typical situation. For this purpose it was considered that printing is normally limited to less than 10 % of a working day whereas emissions from the stand by phase occur all day long. In addition emission rates for ozone and dust are presented.
Biocides are used to protect materials that might be damaged by fungal, microbial or insect activity. The aim of this study is to develop a method for the measurement of these organic compounds, which generally have low or moderate vapor pressures. The biocides considered in this study are permethrin, dichlofluanid, tolylfluanid, iodpropinylbutylcarbamat, octylisothiazolinone, tebuconazole and propiconazole. The emission from two commercial products (plastic foil, wool carpet) containing biocides and of seven types of biocidal formulations applied to wood or clay tiles were investigated in 20-l glass emission test chambers. Each chamber test was performed over a period of 100200 days, and one investigation was conducted over several years. Compared to volatile organic compounds, low-volatility compounds show totally different emission curves in chamber tests; maximal emission values may be reached in days or weeks. A period of 3 months is sometimes necessary for the determination of area-specific emission rates (SERa's). The SERa's (?g m-2 h-1) from biocide-containing products were determined for permethrin (0.006), propiconazole (0.3), dichlofluanid (2.0), tolylfluanid (1.0), octylisothiazolinone (2.5) and iodpropinylbutylcarbamat (2). In most cases, the SERa stayed at its maximum value or declined slowly over the test period. Additionally, a chamber test begun in 1994 with a piece of wood treated with a typical mixture of biocides dissolved in a technical solvent was continued. SERa's (?g m-2 h-1) for dichlofluanid (0.20), tebuconazole (0.49) and permethrin (0.08) remained detectable after the period of nearly 9 years during which the sample remained continuously in the chamber. This test proved the very slow decrease of emission of low-volatility compounds like permethrin and tebuconazole.
The European biocides directive (98/8/EG) demand the control of emissions into the envi-ronment like soil, water and air. In this study a method for measuring the input of biocides into the indoor air from materials should be developed. The emission of two products containing biocides (plastic foil, wool carpet) and six different types of biocide containing formulations applied on wood or ceramic tiles were investigated in 20 or 23 l glass emission chambers. Each chamber test was performed over a period of 100 up to 200 days. SVOC show totally different emission curves in chamber tests compared to volatile organic com-pounds (VOC). They reach their maximum value after some days or weeks. Thus a period of 3 months is sometimes necessary for exact measurements. Area specific emission rates (SERa in µg/m²h) for permethrin (0.006), propiconazole (0.2), dichlofluanid (1.5), tolylfluanid (1.2), octylisothiazolinone (2.5) and for iodpropinylbutyl-carbamat (1.7) were determined.
VOC/SVOC-Emissions from materials for flooring installation (primer, screed, adhesive, floor covering) were measured by means of emission test chambers and cells over a time period of at least 28 days at 23 C, 50 % relative humidity and an area specific air flow rate of q = 1.25 m³/m²h. Single components were tested in comparison to three complete structures (same concrete, primer, screed, adhesive) with different types of floor covering (PVC, carpet, linoleum). Sorption into concrete/screed and different sealing by the flooring materials affected the emissions from the complete structures. The complete structures with linoleum and PVC showed the same emissions and emission rates as the flooring materials alone. Emissions from the carpet-covered structure resulted mainly from the lower layers. For two adhesives the formation of secondary emissions (aldehydes and organic acids) was observed starting after the standard testing time of 28 days.
Möglichkeiten und Grenzen bei der Bestimmung von SVOC-Emissionen aus Materialien und Produkten
(2002)
Im vorliegenden Bericht wurden 11 Fußbodenbelagskleber, eine Grundierung, eine Spachtelmasse, 14 Teppiche, 5 PVC-Bodenbeläge, drei Linoleum-Beläge, ein Kautschukbelag und ein Polyolefinbelag über einen Zeitraum von mindestens 28 Tagen mittels Prüfkammer- bzw. Prüfzellenmessung auf ihr Emissionsverhalten untersucht. Die Emissionsmessungen an den Einzelmaterialien Kleber und Bodenbelag sollten die möglichen Emissionen (Substanzen und Konzentrationen) und deren zeitlichen Verlauf ermitteln. Außerdem wurden die Emissionen aus 7 Materialkombinationen ermittelt. Dazu gerhörten drei Komplettaufbauten aus Estrich, Grundierung, Spachtelmasse und Kleber mit den Belägen Teppich, PVC und Linoleum sowie 4 Verbundsysteme. Dies waren: Verbundsystem Estrich/Grundierung/Spachtelmasse/Kleber, Verbundsystem Glasplatte/Kleber/Teppich, Verbundsystem Glasplatte/Kleber/PVC-Belag und das Verbundsystem Estrich/Kleber. Die Emissionen aus den Komplettbauten wueden durch Sorptionseffekte und durch die unterschiedliche Durchlässigkeit der Bodenbeläge beeinflusst. Dabei waren die Emissionen aus den Komplettaufbauten und Verbundsystemen jeweils geringer als die Summe der Emissionen der entsprechenden Einzelmaterialien. Ergänzende Untersuchungen wurden durchgeführt zur Vergleichbarkeit der Emissionsmessungen in unterschiedlichen Prüfkammern (Volumen 1 m3 und 0,02 m3) bzw. Messzellen(Volumen 1 l und 0,035 l [FLEC]). und bei 42 Klebern zur Anwendbarkeit der Direkt-Thermodesorption (dynamische Headspace-Methode) als Screening-Verfahren. Des weiteren wurden Versuche durchgeführt, um die Auswirkungen unterschiedlicher Probenherstellung (Trägermaterial, Auftragsmenge, Auftragsart) auf die Emissionen aus den Fußbodenklebern abschhätzen können. Die durchgeführten Untersuchungen stellen eine Grundlage zur Erarbeitung eines Umweltzeichens für Fußbodenkleber dar.
An neun verschiedenen Hardcopygeräten wurden in unterschiedlichen Emissionsmesskammern (zwei verschiedene 1 m³ - Kammern und eine 20 m³ - Kammer) in Kombination mit geeigneten Probenahme- und Analysenverfahren Untersuchungen zum Emissionsverhalten dieser Geräte hinsichtlich Staub, Ozon und VOC (TVOC) durchgeführt. Luftprobenahme und Analytik erfolgten für VOC mittels Tenax TA und anschließender Thermodesorption (TDS) in Verbindung mit GC / MS. Ozon wurde kontinuierlich bestimmt. Der Ozonanalysator arbeitete auf der Grundlage der flammenlosen Reaktion von Ozon mit Ethylen nach dem Prinzip der Chemilumineszenz. Die Staubbestimmung erfolgte gravimetrisch mittels Glasfaserfilter und Ultramikrowaage. Zusätzlich wurde die Partikelemission während des Druckbetriebes mit einem Partikelzähler bestimmt. Aufgrund der technischen Rahmenbedingungen standen nur kurze Druckzeiten von maximal 36 Minuten zur Verfügung. Um die Gleichgewichtskonzentration in der Prüfkammer zu erreichen, wurde die Luftaustauschrate in den 1 m³ - Kammern auf n = 4,0 bis 4,7 pro Stunde erhöht. Zusätzlich zur Prüfung in den Emissionsmesskammern sind verschiedene Papiere mittels Direkt - TDS sowie unterschiedliche Toner mittels Headspaceprobenahme in Kombination mit GC / MS hinsichtlich ihres Emissionsverhaltens untersucht worden. Für die untersuchten Geräte wurden Emissionsraten ermittelt. Sie betrugen für TVOC 0,41 bis 22,4 mg pro Stück und Stunde, für Ozon kleiner 0,02 bis 4,6 mg pro Stück und Stunde sowie für Staub 0,10 bis 7,63 mg pro Stück und Stunde. Verglichen mit Frischfaserpapier wurden bei den Untersuchungen mit Recyclingpapier deutlich höhere SVOC - Konzentrationen nachgewiesen. Im Ergebnis der Untersuchungen wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das die Basis für Emissionsmessungen im Rahmen der Umweltzeichen RAL UZ 62, RAL UZ 85 sowie des neuen RAL UZ 114 für Multifunktionsgeräte darstellt.
Das entwickelte Pruefverfahren zum Nachweis der Emission von Holzschutzmittelwirkstoffen in die Luft basiert auf einer Emissionsmesskammer in Kombination mit einem geeigneten Probenahme- und Analysenverfahren. Unter Beruecksichtigung der insbesondere bei schwererfluechtigen Holzschutzmittelwirkstoffen auftretenden Senken- bzw. Wandeffekte hat sich eine Emissionsmesskammer auf der Basis eines 20 I-Exsikkators unter den gewaehlten Randbedingungen als besonders geeignet erwiesen. Fuer die Probenahme (Adsorption) eines breiten Spektrums an untersuchten Wirkstoffen (Pentachlorphenol, Lindan, Furmecyclox, Dichlofluanid, Propiconazol, Tebuconazol, Permethrin, Deltamethrin) laesst sich spezieller Polyurethanschaum vorteilhaft einsetzen. Unterschiedliche Desorptionsverfahren (Soxhletextraktion, superkritische Fluessigextraktion (SFE), Elution) haben sich als geeignet erwiesen. Insbesondere die Elution mit Aceton als Loesemittel ist unter dem Aspekt von Zeit- und Geraeteaufwand besonders empfehlenswert. Fuer die Analytik kam insbesondere die Kapillar-Gaschromatographie mit unterschiedlichen Detektoren (FID, NPD, ECD, MSD, AED) zur Anwendung. Beim Einsatz der Kapillar-Gaschromatographie laesst sich prinzipiell halbquantitativ auch die Probenahme auf anderen Adsorbentien (Tenax oder Glaswolle) in Kombination mit einer nachfolgenden Thermodesorption einsetzen. Bei Verwendung von Tenax in Kombination mit nachfolgender Thermodesorption ist auch der quantitative Nachweis einiger leichter fluechtiger Wirkstoffe (Lindan, Furmecyclox, Dichlofluanid) und auch anderer Holzschutzmittel-Inhaltsstoffe, wie Loesemittel und Weichmacher, moeglich. Mit dem eingesetzten Verfahren laesst sich die Emission der Wirkstoffe Lindan, Furmecyclox, Dichlofluanid, Propiconazol, Tebuconazol, Permethrin und mit Einschraenkung Deltamethrin, sowie Pentachlorphenol nachweisen. Auch fuer andere biozide Wirkstoffe in einem vergleichbaren Fluechtigkeitsbereich, sowie fuer andere Materialien als Holz und Holzwerkstoffe, ist eine Eignung anzunehmen, im Einzelfall jedoch naeher zu untersuchen.
Emissions of volatile organic compounds (VOC) and semivolatile organic compounds (SVOC) from materials for flooring installation (primer, screed, adhesive, floor covering) were measured by means of emission test chambers and cells over a time period of at least 28 days at 23 °C, 50% relative humidity and an area specific air flow rate of q = 1.25 m3/m2 h. Single components were tested in comparison to three complete structures (same concrete, primer, screed, adhesive) with different types of floor covering (PVC, carpet, linoleum). Sorption into concrete/screed and different permeability of flooring materials affected the emissions from the complete structures. The complete structures with linoleum and PVC showed the same types of emission and emission rates as the individual floor coverings themselves. Emissions from the carpet-covered structure resulted also from the lower layers. In all cases emissions from the complete structures were lower than the sum of emissions from the single components. For two adhesives the formation of secondary emissions (aldehydes and organic acids) was observed starting after the standard testing time of 28 days.
Comparison of different types of emission test chambers and cells regarding VOC- and SVOC-emission
(2005)
In den Grundsätzen des DIBt zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen ist das Bewertungsschema des Ausschusses zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB-Schema) als wesentliche Grundlage enthalten.
Dieses Schema bewertet die mit Hilfe einer Prüfkammermessung bestimmten Emissionen von flüchtigen und schwer flüchtigen organischen Verbindungen (VOC und SVOC). Die Prüfkammer dient dabei der Einhaltung standardisierter Klimabedingungen (Temperatur 23°C, relative Luftfeuchtigkeit 50 %) sowie der Einstellung bestimmter Prüfparameter wie Luftwechselrate und Beladungsfaktor. Die Anforderungen an eine Prüfkammer sind in DIN EN ISO 16000-9 beschrieben. Die Analytik und Quantifizierung der VOC geschieht mittels Tenax-Thermodesorption und nachfolgender Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie und ist in DIN ISO 16000-6 beschrieben.
Probenahmen werden am 3. und 28. Tag der Prüfkammermessung durchgeführt. Am dritten Tag erfolgt eine Bewertung der Emissionen aus dem Bauprodukt anhand des TVOC-Wertes und der Summe der detektierten cancerogenen Stoffe (nach 67/548/EWG, Einstufung als cancerogen der Kategorie 1 und 2). Ein Produkt erfüllt die Kriterien, wenn der TVOC-Wert nach 3 Tagen nicht größer als 10 mg/m³ ist und die Summe der Cancerogene 10 μg/m³ nicht übersteigt. Am 28. Tag wird zusätzlich zum TVOC-Wert und den Cancerogenen die Emission von SVOCs berücksichtigt und eine Einzelstoffbewertung anhand von NIK-Werten vorgenommen. Der TVOC-Wert nach 28 Tagen darf nicht größer als 1 mg/m³ sein, die Summe der Cancerogenen nicht größer als 1 μg/m³. Die Summe an SVOCs darf eine Konzentration von 0,1 mg/m³ nicht überschreiten. Der sogenannte R-Wert, die Summe aller Quotienten aus Einzelstoffkonzentration und dem NIK-Wert des Einzelstoffes, darf einen Wert von 1 nicht übersteigen. Außerdem darf die Summe von Substanzen, die keinen NIK-Wert besitzen, nicht größer als 0,1 mg/m³ sein.
Der Ringversuch, der im Rahmen der Untersuchungen zur Verbesserung der Prüfkammermessungen durchgeführt wurde, hatte vor allem den Zweck, den Einfluss unterschiedlicher Methodenparameter bei der Prüfkammermessung in unterschiedlichen Prüflaboratorien zu erfassen. Anhand der Ergebnisse sollte eine Ursachenforschung für die großen Abweichungen der bisher durchgeführten Ringversuche erfolgen. Durch die drei aufeinander aufbauenden Schritte sollte der Einfluss der Analytik, der Probenahme und der Prüfkammer geklärt werden.
Der Ringversuch diente nicht der Anerkennung der teilnehmenden Prüflaboratorien im Bereich der Bauproduktenprüfung für eine DIBt-Zulassung.
Ausgehend von den Prüflaboratorien, die in der Projektgruppe „Prüf- und Messverfahren zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten“ des DIBt mitarbeiteten, wurde der Kreis auf europäische Prüflaboratorien erweitert, die sich ebenfalls mit Prüfkammermessungen an Bauprodukten beschäftigen. Dazu erging ein Einladungsschreiben an alle von vorangegangenen Ringversuchen bekannten Teilnehmer. Insgesamt ergab sich ein Teilnehmerkreis von 29 Instituten, davon 16 aus Deutschland, jeweils zwei aus Österreich, Belgien, Schweden, Dänemark und jeweils eins aus Finnland, Großbritannien, Frankreich, Italien und Portugal. Vor Beginn des Ringversuches waren davon 11 im Zulassungsbereich tätig.
Zur wissenschaftlichen Begleitung wurde durch das DIBt ein Betreuergremium einberufen. In zwei Sitzungen (April und November 2007) wurden die aktuellen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert sowie die weitere Vorgehensweise besprochen. Eine Abschlussveranstaltung nach der Auswertung des dritten Schrittes des Ringversuches fand im April 2008 im DIBt statt. Dazu waren alle Teilnehmer eingeladen.
Für die Emissionsmessung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus Materialien mit Hilfe von Emissionsprüfkammern sind bisher nur wenige Ringversuche durchgeführt worden (De Bortoli et al. 1999; Jann et al. 2000; Hansen et al. 2000; Oppl and Winkels 2002; Windhövel and Oppl 2005; Kirchner 2007; Oppl 2008). Dabei zeigten sich meist große Streuungen der Ergebnisse.
Ein großes Problem für die Durchführung solcher Ringversuche ist das Fehlen von Referenzmaterialien mit bekannter Emissionsrate von Zielsubstanzen. Deshalb orientiert man sich für die Auswertung solcher Ringversuche am Mittelwert aller Ergebnisse. Dafür ist die Homogenität des Testmaterials von größter Bedeutung. Diese wurde in früheren Ringversuchen nicht wirklich sichergestellt.
Im hier beschriebenen Forschungsprojekt wurde auf die Homogenität des Probenmaterials besonderen Wert gelegt.
Der gesamte Ringversuch wurde in drei Schritte unterteilt. Die einzelnen Schritte wurden dabei von Schritt zu Schritt immer komplexer. Im ersten Schritt erfolgte die Analyse von flüssigen Lösungen, im zweiten die Bestimmung von VOCs in Prüfkammerluft und im dritten Schritt erfolgte eine komplette Emissionsprüfkammermessung bei den Teilnehmern.
Quality and trueness of results received from measurements are very important for all involved parties, producers and consumers as well; for instance, if the results were used for acceptance of a product within a labeling procedure. Based on an inter-laboratory study with many German, European and US-American laboratories an extemal quality assurance System for the analysis of VOC emitting from products or the measurement in indoor air should be implemented (financed by the German Federal Environmental Agency).
A focus was set on the emission test chamber experiments and the connected analytical procedure. VOC have a dominating influence when applying the German AgBB scheme for health evaluation of building products.
Therefore it is necessary to ensure that the results between the testing laboratories are comparable. The successful participation to such round robin tests is offen essential for the acceptance of results given by an analytical laboratory.
Emissionsminderung von Aldehyden durch den Einsatz von Antioxidantien bei der OSB-Plattenherstellung
(2009)
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.
The latest version of the German AgBB evaluation scheme (2015) for construction products includes some VVOC, e.g. formaldehyde, acetaldehyde and acetone. For these VVOC so-called LCI values (lowest concentration of interest) were derived which are used for the calculation of the so-called R-value (risk index, see reference 1 for the calculation). Test chamber measurements of particle boards show that the emissions of VVOC might have significant impact on the R-value and therefore for the health evaluation.
UBA und BAM schlagen die Durchführung der Prüfkammermessungen bei 23 °C und 50% relativer Luftfeuchte, einer Beladung von 1,8 m²/m³ und einem Luftwechsel von 0,5 pro Stunde vor. Diese Parameter orientieren sich an der EN 16516, die als zukünftige „Referenznorm“ zu betrachten ist. Die Schmalflächenversiegelung ist auch zukünftig wie in der EN 717-1 beschrieben vorzunehmen. Nach 28 Tagen wird der Mittelwert einer Doppelbestimmung als Endkonzentration („entsprechend der Ausgleichskonzentration“) berechnet. Alternativ dazu kann die Prüfung vorzeitig abgebrochen werden, wenn an 5 Messtagen der Prüfung eine Formaldehydkonzentration von 0,1 ppm nicht überschritten wird.
Prüfungen nach der EN 717-1 sollen weiterhin gleichberechtigt möglich sein. Ergebnisse von Messungen, die nach der EN 717-1 ermittelt wurden, sind mit dem Faktor 2,0 zu multiplizieren.
Abgeleitete Verfahren wie z.B. das Gasanalyseverfahren sollen weiterhin möglich sein. Das Perforatorverfahren entfällt hier, da eine allgemeine für alle Holzwerkstoffe gültige Korrelationen nicht existiert.
Die entsprechenden Änderungen sind in der vom BMUB veröffentlichten „Bekanntmachung analytischer Verfahren für Probenahmen und Untersuchungen für die im Anhang der Chemikalien-Verbotsverordnung genannten Stoffe und Stoffgruppen“ entsprechend zu ändern.
Im Januar 2018 wurde die DIN EN 16516 „Bauprodukte: Bewertung der Freisetzung gefährlicher Stoffe – Bestimmung von Emissionen in die Innenraumluft“ als harmonisierte europäische Prüfnorm veröffentlicht. Für die Etablierung der DIN EN 16516 als neue Referenznorm wurden verschiedene Emissionsprüfungen mit dem Ziel durchgeführt, ein neues Prüfverfahren für Formaldehydemissionen aus Holzwerkstoffen zu erarbeiten. Das übergeordnete Ziel ist die Minimierung des Risikos von Überschreitungen des Innenraumrichtwertes für Formaldehyd. Die Untersuchungen ergaben teilweise hohe Formaldehydemissionen, insbesondere bei höheren Beladungsfaktoren und Temperaturen, sowie bei niedrigen Luftwechselraten. Eine getestete Spanplatte hätte aufgrund ihrer hohen Formaldehydemission nicht auf den deutschen Markt gebracht werden dürfen. Durch vergleichende Untersuchungen konnte ein Umrechnungsfaktor in Höhe von 2,0 für die Umrechnung von Prüfwerten nach DIN EN 717-1 zu DIN EN 16516 abgeleitet werden.