Überblick über Regulierungen und Testmethoden bezüglich Emissionen aus Innenfarben und Ergebnisse aus Kammermessungen an Modelrezepturen

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1 Überblick über Regulierungen und Testmethoden bezüglich Emissionen aus Innenfarben und Ergebnisse aus Kammermessungen an Modelrezepturen Harald Petri, Dr. Stephan Krieger Dr. Kathrin Reinheimer VILF Lacktreff Rhein Main am 23. Mai Copyright 2013 Celanese Corporation

2 Agenda Definitionen von VOC und SVOC Test Methoden um Emissionen zu bestimmen Kammermessung Regulierungen Deco Paint Directive 2004/42/EG Bauprodukte Verordnung 305/2011 (CPR) AgBB, French Décret Modell Farben Emissionsverhalten von Farbfilmen Farben mit und ohne Koaleszenzmittel Zusammenfassung 2

3 Definitionen von VOC und SVOC VOC: Nach der EU Paint Direktive alle flüchtigen organischen Verbindungen mit Sp.<250 C, das entspricht im GC in etwa Tetradekan (C 14, Sp. 253,7 C) als Standard. Nach AgBB und French Décret alle org. Substanzen mit Retentionszeit von C 6 bis C 16 (Hexadekan, Sp. 287 C) Semi-VOC: Organischen Substanzen mit Sp. >250 C (nach EU Paint Directive) Nach AgBB und French Décret flüchtige organische Substanzen im Retentionsbereich >C 16 bis C 22, Sp C TVOC TSVOC 3

4 VOC, SVOC: Bestimmung der Emissionen aus dem Farbfilm in die Raumluft, Kammermessung Farbfilm Emissionen Messung der Emissionen an VOC und SVOC in µg/m 3 in die Raumluft nach Applikation und Trocknung der Farbe gemäß ISO und neu pren Simulation der Innenraumluft-Qualität unter realistischen Bedingungen. Neben Farben und Lacken kann die Methode vielfältig für Baustoffe im Innenbereich angewendet werden.( z.b. Parkettböden, Deckenplatten etc. ) Das Kammerverfahren wird bereits vom TÜV verwendet (TÜV Prüfzeichen) und für das neue französische Label sowie für die zukünftige Zulassung nach den AgBB Richtlinien. 4

5 Emissionsanforderungen an Innenfarben: Überblick VOC, SVOC, TVOC Test Methoden In-can VOC/SVOC Gehalt Emissionen aus dem Farbfilm Verpflichtend ( Gesetzgeber ) Freiwillig Verpflichtend ( Gesetzgeber ) Freiwillig GC Messung (In-can) Kammermessung European Directive 2004/42/EG ( ISO 11890/2 ) Eco Label ( ISO 11890/2 ) Nur VOC s, < 15 g/l gefordert Blauer Engel ( ISO ) AgBB / Generelle 2 + Bauprodukte Verordnung 305/2011/EU z.b.tüv Label ( ISO 16000/9 ) Nur VOC s < 30g/l TVOC s werden gefordert VOC s und Weichmacher TVOC s betrachtet (SVOC), <1000µg/m 3 nach 28d < 300 µg/m 3 nach 72 h TVOC < 700 ppm (~ 1g/l) u. Grenzwerte für SVOC und SVOC 5

6 Emissionsmessungen an Modellfarben 6

7 Farbformulierung Paste Rohstoff Hersteller GT Wasser 308,5 Tylose MH Shin Etsu YP2 Calgon N (10%) BK Giulini 5 LoponLF BK Giulini 3,5 Agitan 381 Münzing 2 Chemie Kronos 2044 Kronos Titan 80 Polwhite B Imerys 35 Omycarb2GU Omya 235 Omyacarb5 GU Omya 205 NaOH (10%) 2 PVK GT Paste 5 verschieden Farben: PVK Variation von 90 bis 36 VAE-Dispersion Feststoff 53%. In-Can VOC/SVOC von ca. 1% pro Substanz wurde zu jeder Farbe hinzugefügt. GT Dispersion GT Esteralkohol ( Sp. 254 C ) GT Glycolether ( Sp. 275 C ) GT Propylenglycol (Sp. 188 C )

8 Gilsonite Test zur Bestimmung der kritischen PVK von Dispersionsfarben dlin % unterkritscher kritische PVK ist ca Nach Gilsonite-Test liegt die kritsche PVK bei ca. 62% pvk = (V Pigmente + V Fillers ) / (V Pigmente + V Fillers + V Polymer )*100 überkritischer Farbfim (pvc) PVK Polymer Fülllstoffe Pigmente Auf Grund der starken Änderung der Farbfilmmorphologie ändern sich bei der kritischen PVK die Farbfilmeigenschaften. 8

9 Kammermessung Test Parameter nach pren 16402: Luftwechselrate: 0,5 h -1 Kammervolumen: 0,0225m 3 Temperatur: 23 1C Relative Luftfeuchtigkeit: 50 5% Farbfilmoberfläche: F=0,0225 m 2 Beladungsfaktor: 1,0 m 2 /m 3 (Innenfarbe, nur Wände) Auftragsmenge: ca. 150 ml/m 2 (ca. 6.7 m 2 /l) Die Testparameter simulieren den sogenannten Referenzraum: Raum mit 3 m x 4 m Grundfläche (12 m 2 ) Höhe 2,5 m Eine Tür mit 2 m x 0,8 m (1,6 m 2 ) und ein Fenster mit 2m 2. Fläche. Der Beladungsfaktor wird je nach Beschichtungstyp entsprechend gewählt: Deckenfarbe : 0,4 m 2 /m 3 Wandfarbe: 1,0 m 2 /m 3 (hier verwendet), Innenfarbe 1,4 m 2 /m 3 Lacke, Beschichtung von kleinen Oberflächen 0,05 m 2 /m 3 Vorkonditionierung zur Verfilmung: 3 Tage in der Messkammer 9

10 Emission des Esteralkohols als Funktion der PVK und Zeit (Start nach 3 Tagen Vorkonditionierung zur Filmbildung) Konzentration [µg/m3] PVK = Pigment Volumen Konzentration pvc 90 pvc 72 pvc 58 pvc 46 pvc Vorkonditionierung Tage Bei hoher PVK (offenporiger Film) wird der Esteralkolholschneller abgegeben. Bei niedriger PVK sind im Vergleich zu Farbfilmen mit hoher PVK höherer Konzentrationen des Esteralkoholszu einem späteren Zeitpunkt messbar. 10

11 Emission der 3 ausgewählten VOC s im Vergleich ( 3 Tage Vorkonditionierung zur Filmbildung) µg/m Kritische PVK ca Emissionen nach 1 1 Tag Tag Propylenglykol Propylenglykol Texanol Esteralkohol Dowanol Glykolether TPnB Überkritische Farbfilme zeigen nach einem Tag eine höhere Abgabe des Esteralkoholsund des Glykolethers im Vergleich zu unterkritischen Farbfilmen. Bei der kritischen PVK ändert sich das Emissionsverhalten. Auf Grund des niedrigeren Siedepunktes zeigt nach einem Tag der Esteralkohol im Vergleich zum Glykolether über den ganzen PVK Bereich höhere Werte. Propylenglykolscheint ein anderes Emissionsverhalten zu zeigen. PVK 11

12 Emissionsverhalten (3 Tage Vorkonditionierung zur Filmbildung) Konzentration [µg/m3] Emission von Propylenglykol Vorkonditionierung Tage Konzentration [µg/m3] Emission des Glykolethers Tage pvc 90 pvc 72 pvc 58 pvc 46 pvc 36 Mit einem Siedepunkt von 275 C zeigt der Glykolether ein ähnliches Emissionsverhalten wie der Esteralkohol, wobei Propylenglykolmit einem Siedepunkt von 188 C wesentlich schneller emittiert wird und eine Konzentration von <1000 µg/m 3 viel schneller unterschritten wird. In überkritischen Farben wird der größte Teil des Propylenglykolsvermutlich schon vor dem ersten Tag emittiert, was erklärt, dass die absolute Konzentration bei den überkritischen Farben geringer ist als bei den unterkritischen Farben, die Propylenglykollangsamer abgeben. 12

13 Emission der 3 ausgewählten VOC s im Vergleich ( 3 Tage Vorkonditionierung zur Filmbildung) Konzentration [µg/m 3 ] µg/m³ AgBB limit PVK des Farbfilms Emissionen nach 28 Tagen Propylenglykol Texanol Esteralkohol Dowanol Glykolether TPnB Nach 28 Tagen sind nur noch Spuren von Propylenglykol messbar (schnellere Abgabe) Nach 28 Tagen wird der Glykolether noch über den gesamten PVK Bereich und der Esteralkoholinsbesondere noch bei unterkritischen Farben mit signifikanten Konzentrationen von im Bereich von µg/m 3 gemessen. 13

14 TVOC und SVOC von emissionsarmen Farben auf Basis von VAE Dispersion ohne Koaleszenzmittel Gesamtkonzentrationin µg/m³ TÜV Grenzwert nach 3 Tagen AgBB Grenzwert nach 28 Tagen Farbe PVK 72 matt: 16% Disp. auf Farbe Abriebklasse II Farbe PVK 31 seidenglanz: 46% Disp. auf Farbe Abriebklasse I Tage Emissionswerte nach 28 Tagen sind weit unter dem AgBB Grenzwert und des Grenzwertes für A+ nach dem French Décret von 1000 µg/m 3 Der Grenzwert für das TÜV Prüfzeichen von <300 µg/m 3 nach 3 Tagen wird auch sicher erfüllt. 14

15 Zusammenfassung Neben dem In-Can VOC Gehalt nach ISO und ISO wird der VOC und SVOC Gehalt nach dem Kammermessverfahren gemäß ISO und pren eine immer wichtigere Rolle spielen, was maßgeblich eine Folge der Bauprodukteverordnung ist. Es gibt keine einfache direkte Korrelation zwischen dem In-Can TVOC/TSVOC Gehalt einer flüssigen Farbe und den Messwerten die beim Kammerverfahren detektiert werden. Die PVK des Farbfilms hat u.a. einen starken Einfluss auf das Emissionsverhalten. Bei der kritischen PVK ändert sich das Emissionsverhalten stark. Abhängig von der Hydrophobie/Hydrophilie und dem Siedepunkt der VOC/SVOC kann ein unterschiedliches Emissionsverhalten beobachtet werden. Mit VAE Dispersionen in Koaleszenzmittel-freien Farbformulierungen können hinsichtlich dem Emissionsverhalten alle gegenwertigen und auch zukünftigen geplanten Grenzwerte eingehalten werden. 15