ASTM D5116 Bestimmung organischer Emissionen aus Materialien/Produkten in kleinen Umweltkammern

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM D5116 Standard guide for determining organic emissions from indoor materials/products using a small-scale environmental chamber“ bietet eine Anleitung zur Messung der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) aus Materialien und Produkten für den Innenbereich mithilfe von kleinen Umweltprüfkammern.

Diese Norm gilt für Kammern, die eine zu prüfende Materialprobe vollständig umschließen. Andere Emissionskammerkonstruktionen, wie z. B. Emissionszellen, werden nicht behandelt. Diese Norm beschreibt Optionen, empfiehlt jedoch keine spezifischen Vorgehensweisen. Dieser Leitfaden stellt keine Standardprüfmethode dar.

Der Einsatz kleiner Klimaprüfkammern zur Charakterisierung von VOC-Emissionen aus Innenraummaterialien und -produkten befindet sich in der Entwicklung. Mit fortschreitender Forschung auf diesem Gebiet werden Geräte, Prüfverfahren und Datenanalyse ständig angepasst und variiert. Für viele Innenraummaterialien wurden detailliertere ASTM-Standards für Emissionsprüfungen entwickelt. Sobald detailliertere ASTM-Standardverfahren oder -methoden verfügbar sind, ersetzen diese diesen Leitfaden und sollten an seiner Stelle verwendet werden.

Kleine Kammern unterliegen erheblichen Einschränkungen. Typischerweise werden nur größere Materialien, wie etwa Teppichproben, geprüft. Kleine Kammern eignen sich nicht zum Prüfen kompletter Baugruppen (z. B. Möbel). Auch zum Prüfen von Verbrennungsgeräten (z. B. Petroleumheizungen) oder Aktivitäten (z. B. der Verwendung von Aerosolsprays) sind kleine Kammern ungeeignet. Bei manchen Produkten kann durch die Prüfung in kleinen Kammern nur ein Teil des relevanten Emissionsprofils ermittelt werden. Beispielsweise sind die Emissionsraten beim Auftragen stark lösungsmittelhaltiger Materialien (z. B. Farben und Lacke) durch Streichen, Sprühen oder Rollen im Allgemeinen höher als während des Trocknungsprozesses. Die Applikationsphase des Beschichtungsprozesses kann mit Prüfungen in kleinen Kammern nicht bewertet werden.

Die Verwendung kleiner Räume zur Bewertung der VOC-Emissionen aus Innenraummaterialien verfolgt mehrere Ziele:

• Entwicklung von Techniken zum Screening von Produkten auf VOC-Emissionen.
• Um den Einfluss von Umgebungsvariablen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit und Luftwechselrate) auf die Emissionsraten zu bestimmen.
• Rangfolge verschiedener Produkte und Produkttypen nach ihren Emissionsprofilen (z. B. Emissionsfaktoren, bestimmte freigesetzte organische Verbindungen).
• Bereitstellung verbindungsspezifischer Daten zu einer Vielzahl organischer Quellen als Leitfaden für Feldstudien und Unterstützung bei der Beurteilung der Raumluftqualität in Gebäuden.
• Bereitstellung von Emissionsdaten für die Entwicklung und Validierung von Modellen zur Schätzung der Konzentration organischer Verbindungen in Innenräumen.
• Entwickeln Sie nützliche Daten für Stakeholder und andere interessierte Parteien, um Produktemissionen zu bewerten und Kontrolloptionen oder verbesserte Produkte zu entwickeln.

Bei der Bewertung von Emissionen aus Innenraummaterialien in kleinen Kammern müssen die relevanten Stofftransportprozesse berücksichtigt werden. Drei Hauptprozesse steuern die Geschwindigkeit der organischen Dampfemissionen aus Innenraummaterialien: der Stofftransport durch Verdunstung von der Materialoberfläche in die darüberliegende Luft, die Desorption adsorbierter Verbindungen und die Diffusion innerhalb des Materials.

Die meisten organischen Verbindungen, die von Materialien und Produkten in Innenräumen emittiert werden, sind nicht reaktiv. Kammern sind daher so konzipiert, dass Reaktionen und Adsorption an Kammeroberflächen reduziert oder verhindert werden. In einigen Fällen kann es jedoch zu Oberflächenadsorption kommen. Einige Verbindungen mit relativ hohem Molekulargewicht und hohem Siedepunkt können nach der Ablagerung auf der Oberfläche reagieren (z. B. mit Ozon). In solchen Fällen können der gleichzeitige Abbau und die Ablagerung an den Kammerwänden sowie die eventuelle Wiederemission die endgültige Kammerkonzentration und den zeitlichen Verlauf des Emissionsprofils beeinflussen. Werden diese Faktoren nicht ausreichend berücksichtigt, werden ungenaue Werte für die Emissionsraten berechnet. Das Ausmaß der Kammeradsorption und der Reaktionseffekte kann durch Massenbilanzberechnungen ermittelt werden.

Es wird betont, dass Kleinraumuntersuchungen zur Bestimmung der Emissionsraten von Quellen herangezogen werden. Diese Raten werden dann in Raumluftqualitätsmodellen verwendet, um die Konzentrationen der vom getesteten Material emittierten Verbindungen in Innenräumen abzuschätzen. Um sicherzustellen, dass das Testverfahren für Kleinräume mit den Annahmen des Raumluftqualitätsmodells übereinstimmt, müssen gegebenenfalls Raumluftqualitätsmodellierer konsultiert werden. Die in den Räumen selbst beobachteten Konzentrationen sollten nicht als Stellvertreter für die in vollwertigen Innenräumen zu erwartenden Konzentrationen verwendet werden.

Kurz gesagt: ASTM D5116 unterscheidet sich von anderen Emissionsprüfmethoden, wie z. B. Emissionszellen (siehe ASTM D7143), durch den Fokus auf kleinen Kammern, die eine Materialprobe vollständig umgeben. Dieser Leitfaden ist keine definitive Prüfmethode, sondern bietet flexible Optionen für Ausrüstung, Prüfverfahren und Datenanalyse und ermöglicht so eine Anpassung an die Weiterentwicklung des Fachgebiets.

Die Hauptziele dieser Norm sind:

• Screening von Produkten: Entwicklung von Techniken zur Bewertung der VOC-Emissionen verschiedener Produkte.
• Umweltverträglichkeitsprüfung: Untersuchung der Auswirkungen von Umweltvariablen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit und Luftaustauschrate auf die Emissionsraten.
• Rangfolge und Modellierung: Rangfolge der Produkte anhand ihrer Emissionsprofile und Bereitstellung von Daten für Raumluftqualitätsmodelle zur Vorhersage der Konzentrationen der in Innenräumen emittierten Verbindungen.

Dieser Leitfaden wird häufig in Branchen wie der Bodenbelags-, Farben-, Möbel- und Baustoffherstellung sowie von Zertifizierungsstellen für umweltfreundliches Bauen verwendet, um die Einhaltung der Standards für die Luftqualität in Innenräumen sicherzustellen und ein gesünderes Raumklima zu fördern.

Der ASTM D5116-Standard gilt für eine breite Palette von Innenraummaterialien, darunter:

• Farben und Beschichtungen: Innenfarben für Wände und Decken.
• Klebstoffe und Bodenbeläge: Bodenklebstoffe, Teppiche, Vinyl-Linoleum und Holzwerkstoffe.
• Möbel und Dämmung: Möbelplatten, Akustikdeckenplatten und Dämmstoffe.
• Reinigungs- und Politurmittel: Lösungsmittel und Polituren für den Innenbereich.

Daten aus ASTM D5116-Tests unterstützen die Produktentwicklung, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, die Umweltkennzeichnung und Marketingmaßnahmen für gesundheitsbewusste Verbraucher. Sie tragen auch zur Zertifizierung von umweltfreundlichen Bauprojekten bei, bei denen emissionsarme Materialien bevorzugt werden, um die öffentliche Gesundheit in Haushalten, Unternehmen, Schulen und Gesundheitseinrichtungen zu verbessern.

Wie im ASTM D5116-Leitfaden hervorgehoben, umschließen kleine Umweltprüfkammern zur Messung von VOC-Emissionen die Materialprobe vollständig und schaffen so eine kontrollierte Umgebung zur Überwachung der Emissionen unter bestimmten Bedingungen. Wichtige Aspekte des Prüfprozesses sind:

• Raumwartung: Ordnungsgemäße Wartung der Räume unter Verwendung inerter Materialien, um eine Kontamination zu verhindern.
• Protokolle zur Handhabung von Chemikalien: Sichere Verarbeitung und Analyse von Proben, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten.
• Umgebungsvariablen: Tests unter kontrollierten Bedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftaustauschrate, um reale Innenumgebungen zu simulieren.

Obwohl diese Norm Flexibilität bietet, ist zu beachten, dass spezifischere ASTM-Normen für bestimmte Materialien diesen Leitfaden ersetzen können. Wenn detaillierte Normen für bestimmte Produkte wie Teppiche oder Farben existieren, sollten diese verwendet werden. Der Leitfaden weist auch darauf hin, dass kleine Räume Einschränkungen aufweisen und sich beispielsweise aufgrund ihrer Größe nicht für die Prüfung kompletter Baugruppen wie Möbel eignen.

Die Norm ASTM D5116 spielt eine wichtige Rolle beim Schutz der öffentlichen Gesundheit, da sie es Herstellern ermöglicht, die VOC-Emissionen ihrer Produkte zu identifizieren und zu reduzieren. Durch die Einhaltung dieser Richtlinie können Unternehmen:

• Durch die Erlangung von Zertifizierungen für emissionsarme Produkte kann die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt gesteigert werden.
• Kann bei der Einreichung von Unterlagen bei Behörden und der Umweltkennzeichnung unterstützen.
• Es kann zu einem gesünderen Raumklima beitragen, indem es den Verbrauchern sicherere Produkte bietet.

Der Leitfaden unterstützt außerdem Initiativen zum umweltfreundlichen Bauen, die immer wichtiger werden, da Verbraucher und Regulierungsbehörden Wert auf Nachhaltigkeit und gesundheitsbewusste Materialien legen.

ASTM D5116 ist daher ein Eckpfeiler der Bewertung von VOC-Emissionen aus Innenraummaterialien und bietet einen flexiblen und dennoch robusten Rahmen für die Prüfung und Verbesserung der Raumluftqualität. Seine Anwendungsmöglichkeiten erstrecken sich über ein breites Branchenspektrum, vom Baugewerbe bis zur Möbelherstellung, und seine Daten unterstützen wichtige Arbeiten im Bereich der öffentlichen Gesundheit und der ökologischen Nachhaltigkeit. Da sich der Bereich der Emissionsprüfung ständig weiterentwickelt, bleibt ASTM D5116 eine wichtige Ressource. Für Hersteller, Forscher und Prüflabore ist dieser Leitfaden ein unverzichtbares Instrument zur Gewährleistung sicherer und gesünderer Innenraumumgebungen.

Unsere Organisation, die seit vielen Jahren tätig ist und die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt, verfügt über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine breite Infrastruktur, um Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen für Unternehmen aller Branchen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß dem Standard „ASTM D5116 Standard Guide for Determining Organic Emissions from Small-Scale Environmental Chamber Interior Materials/Products“ an.