4 Material und Umwelt
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Organisationseinheit der BAM
Cellulose ethers, like methyl cellulose (MC) or hydroxypropyl cellulose (HPC), are widely used in conservation. They also occur as additives and rheology modifiers in various products like dispersions or gels. Do such products release harmful volatile organic compounds (VOC) during their accelerated aging? A mass testing series utilizing the Oddy test of 60 commercial cellulose ethers ranks the products in safe for permanent use (P, no corrosion), only for temporary use (T, slight corrosion), and unsuitable at all (F, heavy corrosion). Results show that 55% of the products passed the test whereas 33% are for temporary use as slight corrosion occurred on at least one metal coupon and only 11% failed the Oddy test. Raman measurements of the corrosion products identified oxides like massicot, litharge, cuprite, and tenorite among carbonates (hydrocerussite, plumbonacrite), and acetates like basic lead acetate, lead acetate trihydrate as well as lead formate as main phases. For example, commercial, industrial Klucel® G (HPC) scored a T rating through slight corrosion on the lead coupon. Basic lead acetate among other phases indicates the presence of acetic acid. Additional measurements of the sample with thermal desorption GC–MS utilizing the BEMMA scheme confirm the high acetic acid outgassing and reveal the presence of a small amount of formaldehyde.
EN 16516 sets specifications for the determination of emissions into indoor air from construction products. Reliable, accurate and International System of Unit (SI)-traceable measurement results of the emissions are the key to consumer protection. Such measurement results can be obtained by using metrologically traceable reference materials. Gas-phase standards of volatile organic compounds (VOCs) in air can be prepared by a variety of dynamic methods according to the ISO 6145 series. However, these methods are not always applicable for semi-VOCs (SVOCs) due to their high boiling point and low vapour pressure. Therefore, a novel dynamic gas mixture generation system has been developed. With this system gas-phase standards with trace level VOCs and SVOCs in air can be prepared between 10 nmol mol−1 and 1000 nmol mol−1. The VOCs and SVOCs in this study have normal boiling points ranging from 146 °C to 343 °C. Metrologically traceable reference materials of the gas-phase standard were obtained by sampling of the VOC gas-phase standard into Tenax TA® sorbent material in SilcoNert® coated stainless steel tubes. Accurately known masses between 10 ng and 1000 ng per VOC were sampled. These reference materials were used to validate the dynamic system. Furthermore, the storage and stability periods of the VOCs in the reference materials were determined as these are crucial characteristics to obtain accurate and SI-traceable reference materials. In a round robin test (RRT), the reference materials were used with the aim of demonstrating the feasibility of providing SI-traceable standard reference values for SVOCs for interlaboratory comparison purposes. Based on the results from the validation, the storage and stability studies and the RRT, gas-phase standards and reference materials of VOCs and SVOCs with relative expanded uncertainties between 5% and 12% (k = 2) have been developed. These reference standards can be used as calibrants, reference materials or quality control materials for the analysis of VOC emissions.
Natural building materials for interior fitting and refurbishment - What about indoor emissions?
(2021)
Indoor air quality can be adversely affected by emissions from building materials, consequently having a negative impact on human health and well-being. In this study, more than 30 natural building materials (earth dry boards and plasters, bio-based insulation materials, and boards made of wood, flax, reed, straw, etc.) used for interior works were investigated as to their emissions of (semi-) volatile organic compounds ((S)VOC), formaldehyde, and radon. The study focused on the emissions from complete wall build-ups as they can be used for internal Partition walls and the internal insulation of external walls. Test chambers were designed, allowing the compounds to release only from the surface of the material facing indoors under testing Parameters that were chosen to simulate model room conditions. The emission test results were evaluated using the AgBB evaluation scheme, a procedure for the health-related evaluation of construction products and currently applied for the approval of specific groups of building materials in Germany.
Seventeen out of 19 sample build-ups tested in this study would have passed this scheme since they generally proved to be low-emitting and although the combined emissions of multiple materials were tested, 50% of the measurements could be terminated before half of the total testing time.
Museumsvitrinen sollen Kunst- und Kulturgut „ins rechte Licht“ setzen und vor Diebstahl oder Vandalismus schützen. Vergleicht man historische Schauvitrinen, die zumeist aus einfachen Glasscheiben in Holzrahmungen bestehen, mit heutigen Konstruktionen, lässt sich eine Entwicklung zu hochtechnisierten Gebilden ablesen, die deutlich mehr Ansprüchen genügen müssen als in der Vergangenheit.
Zahlreiche Beispiele verdeutlichen, dass Kunstwerke nicht nur außerhalb, sondern auch innerhalb von Museen oder Archiven ungünstigen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. So können Einbauten bzw. Dekorationen in Ausstellungsräumen, Aufbewahrungsbehältnisse in Depoträumen oder Ausstellungsvitrinen flüchtige Substanzen, sogenannte VOCs (Volatile Organic Compounds) freisetzen, die zu irreversiblen Veränderungen an den Objekten führen und diese schädigen. Hierzu zählen organische Säuren, wie Ameisen- oder Essigsäure, aber auch Verbindungen, die Sulfide enthalten. Hier wird die an der BAM entwickelte BEMMA-Bewertungsmethode vorgestellt, die von Museen verwendet werden kann Materialien mit einem geringeren Emissionspotential auszusuchen.
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 %.
Bauprodukte und Einrichtungsgegenstände für Innenräume, wie Bodenbeläge und Wandpaneele, sollen das Wohlbefinden und die Gesundheit der Raumnutzerinnen und -nutzer nicht durch das Ausdünsten von Geruchsstoffen stören. Mit der Geruchsprüfung nach ISO 16000-28 „Innenraumluft - Bestimmung der Geruchsstoffemissionen aus Bauprodukten mit einer Emissionsprüfkammer“ wird der Produktgeruch zu einer messbaren Größe. So kann z. B. die empfundene Intensität, also die Stärke eines Geruchseindruckes, mit Hilfe eines Vergleichsmaßstabes von Probandinnen und Probanden ermittelt werden. Im hier vorgestellten Projekt werden Vorschläge zur Weiterentwicklung der Methode vorgestellt, um im Ergebnis die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse weiter zu verbessern. Dabei werden vor allem das Probenpräsentationssystem und die Bewertungsmethodik für die empfundene Intensität bei der Bewertung von Bauprodukten gemäß AgBB-Schema betrachtet, da diese einen wesentlichen Einfluss haben.
Zur Weiterentwicklung der Probenpräsentation wurde ein Adapter entwickelt, der Emissionsprüfkammer und Bewertungstrichter miteinander verbindet und dadurch eine der direkten Messung vergleichbare Geruchsbewertung ermöglicht. Die analytischen Messungen zeigen, dass es kaum Unterschiede in der Zusammensetzung der Probenluft in der Kammer im Vergleich zum Probenbehälter gibt. Bei den olfaktorischen Messungen kam es jedoch bei der Bewertung der Probenluft mit Hilfe des Adapters zu Minderbefunden. Anschließende Untersuchungen zeigten, dass beim Ausschalten des Geräts Umgebungsluft über den Trichter in den Adapter strömt und zu einer Verdünnung der Probenluft führt. Um dies zu vermeiden, werden derzeit weitere Messungen durchgeführt.
Eine weitere Versuchsreihe wurde durchgeführt, um den Messaufwand bei der Bewertung der empfundenen Intensität zu reduzieren. Die entwickelte „größer-oder-kleiner/gleich“ Abfrage kann hier hilfreich sein. Die Untersuchungen im Luftqualitätslabor und im Rahmen eines Ringversuches mit verschiedenen Laboren, zeigen, dass die Abfrage in fast allen Fällen zu den gleichen Ergebnissen führt, wie die normgerechte aber aufwendigere Ermittlung der empfundenen Intensität mithilfe des Vergleichsmaßstabes.