Messungen von Nanomaterialien am Arbeitsplatz A. Graff

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1 Messungen von Nanomaterialien am Arbeitsplatz A. Graff Österreichische Staub-(Silikose-) Bekämpfungsstelle Einödmayergasse 8-12 A-8700 Leoben

2 Partikelkonzentrationen Abgase von Dieselmotoren N/cm 3 Stadtluft N/cm 3 Landluft N/cm 3 Bergluft (Jungfraujoch) 100 N/cm 3 Reinraum Klasse 9 (> 0,5 µm) 35 N/cm 3 Reinraum Klasse 6 (> 0,1 µm) 1 N/cm 3 (Quelle: Bundesamt für Metrologie METAS, 2007) Chemische Produktion N/cm 3 Metallbearbeitung N/cm 3 Schweißen Mio. N/cm 3 Plasmaschneiden N/cm 3 Raumschießanlagen N/cm 3 Messestand N/cm 3 (Quelle: LUBW, 2009)

3 Nanotechnologie in Österreich 1/2 Anzahl der Unternehmen, welche sich mit Materialien im Nanometerbereich befassen, ist nicht sehr groß. Eine Erfassung aller österreichischer Nano-Unternehmen fehlt. ( Umgang mit Nano im Betrieb Erfahrungen aus Fallstudien in Österreich, Österreichische Arbeitsschutzstrategie ; Herausgeber: Bundesministerium für Arbeit, Soziales und Konsumentenschutz; Dezember 2009) Drei Betriebe stellen selbst Nanomaterialen in verschiedenen Gasphasen- und Mahlverfahren her. Die Anzahl der exponierten Arbeitnehmer ist folge dessen klein und somit (noch?) überschaubar. Ein Teil der betroffenen Arbeiten mit nano-skaligen Materialien findet auch im F&E-Bereich statt. Die Häufigkeit und Dauer der potentiellen Exposition sind in Betrieben gering. Oberflächen- und Beschichtungstechnologien sind die häufigsten Anwendungen.

4 Nanotechnologie in Österreich 2/2 Grundmaterialien sind: TiO 2, Kohlenstoff (Carbon Black, Carbon Nanotubes,..), Silikate und Kieselsäuren, Metallpulver, Zinkoxid. Bewusstsein über mögliche Gefahren beim Umgang ist teilweise vorhanden. Ein explizites, nano-spezifisches Risikomanagement ist in keinem der in der Fallstudie untersuchten Betriebe festzustellen. Schutzstufen werden z. B. so gewählt, als ob die vorhandenen Materialien gefährlich seien. Lüftungstechnische Maßnahmen am Arbeitsplatz sowie persönliche Schutzausrüstung sind praktisch in allen Unternehmen implementiert. Der Informationsfluss innerhalb der Lieferkette ist nur wenig befriedigend. Die Sicherheitsdatenblätter enthalten nicht einmal grundlegende Charakteristika von Nanomaterialien bzw. Angaben über spezifische Gefahren oder notwendige Schutzmaßnahmen.

5 Messstrategien Messung der Anzahlverteilungsdichten (N/cm 3 ) der Partikelkollektive bei bestimmten Arbeitschritten bzw. -prozessen und soweit möglich Ermittlung der Hintergrundbelastung. 1.0E E+05 Partikelkonz. / N cm E E E dm / nm Erfassung und Beurteilung der übrigen arbeitsplatzbezogenen inhalativen Schadstoffkonzentrationen (einatembarer Staub, alveolengängiger Staub, Metalle, etc.) in mg/m 3 bzw. Fasern/m 3. 6 Messkampagnen im Zeitraum zwischen 2009 und Toxikologische Untersuchungen an Zellen wurden im Anschluss an die Exposition in einer speziellen Expositionseinrichtung durchgeführt.

6 Messgerät SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer), Fa. TSI Geräteeinstellungen: Impaktor: Ø 0,0457 cm Ansaugrate Sheath-Air: 3 l/min Ansaugrate Aerosols am CPC: 0,3 l/min 64 Kanäle Charge Correction Upscanzeit: 120 s Downscanzeit: 30 s Messbereich: (14-673) nm Software-Version AIM 8.1 und 9.0 Seit dem Jahr 2000 erfolgt eine regelmäßige Teilnahme des SMPS- Systems der ÖSBS an Kalibierworkshops für Partikelmessgeräte, welche von namhaften Institutionen veranstaltet werden (IGF, METAS).

7 Messgerät

8 Arbeitsplatzkonzentrationen in der Nanotechnologie Herstellung von Carbon-Nanotubes (CNT) Verarbeitung von CNT Herstellung und Verarbeitung von CNT Nanolackieranlage Imprägnierung von Polstermöbel Hartmetallpulverherstellung

9 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes Betrieb des Trockenofens Einschaufeln des Materials in den Trockenofen

10 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes 1.0E E+04 Hintergrundmessung 1.0E+03 Partikelkonz. / N cm E E E d / nm

11 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes 1.0E E+04 Hintergrundmessung Betrieb Trockenofen 1.0E+03 Partikelkonz. / N cm E E E d / nm

12 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes 1.0E E+04 Hintergrundmessung Einschaufeln Betrieb Trockenofen 1.0E+03 Partikelkonz. / N cm E E E d / nm

13 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes Versuchsaufbau mit Aerosolgenerator und SMPS Als Nanomaterial fungierten 2 Arten von CNT: - gereinige CNT (C-Gehalt > 95 Gew.%) - gewachsene CNT (C-Gehalt Gew.%)

14 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes 1.0E E E+06 Hintergrund Partikelkonz. / N cm E E E E E d / nm

15 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes 1.0E E E+06 Gereingte CNT Gewachsene CNT Hintergrund Partikelkonz. / N cm E E E E E d / nm

16 1.) Herstellung von Carbon-Nanotubes Partikelmessung im Zuge der Arbeitsplatzexposition: - Gesamtanzahlkonzentration (2,7 7,2)E+3 N/cm³ - Mode 45 nm Einhaltung des E- und A-Staubgrenzwertes Expositionsmessung. Partikelmessung im Labor (gereinigte und gewachsene CNT): - Gesamtanzahlkonzentration (6,1 7,4)E+6 N/cm³ - Mode 41 nm Ergebnisse der toxikologischen Untersuchungen: - Keine Beeinträchtigung der Viabilität durch die Arbeitsplatzatmosphäre. - Anstieg oxidativer Radikale beim Einschaufeln. - Bei Messungen mit gereinigten CNT konnten Beeinträchtigungen der mitochondrialen Aktivität sowie eine vermehrte Bildung von oxidativen Radikalen nachgewiesen werden. Gewachsene CNT zeigten diese Effekte nicht.

17 2.) Verarbeitung von Carbon-Nanotubes 1.0E E+05 Compounder-Anlage Thermogravimetrische Analyse Partikelkonz. / N cm E E E d / nm

18 2.) Verarbeitung von Carbon-Nanotubes Partikelmessung Compounder: - Gesamtanzahlkonzentration 1,0E+5 N/cm³ - Mode 31 nm Partikelmessung Thermogravimetrische Analyse: - Gesamtanzahlkonzentration 1,5E+4 N/cm³ - Mode 69 nm Einhaltung aller relevanter arbeitsplatzbezogener Grenzwerte (E- bzw. A-Staub, etc.).

19 3.) Herstellung und Verarbeitung von CNT Extruder CVD-Reaktor

20 3.) Herstellung und Verarbeitung von CNT 1.0E+06 Extruder Hintergrund 1.0E+05 CVD-Reaktor Partikelkonz. / N cm E E E d / nm

21 3.) Herstellung und Verarbeitung von CNT

22 Partikelkonz. / N cm-3 3.) Herstellung und Verarbeitung von CNT CVD-Reaktor 1.0E E E E E d / nm

23 3.) Herstellung und Verarbeitung von CNT Partikelmessung Extruder: - Gesamtanzahlkonzentration 6,2E+4 N/cm³ - Mode 18 nm Partikelmessung CVD-Reaktor: - Gesamtanzahlkonzentration 1,5E+4 N/cm³ - Mode 24 nm Einhaltung aller relevanter arbeitsplatzbezogener Grenzwerte (E- bzw. A-Staub, etc.).

24 4.) Nanolackieranlage Zur Anwendung gelangt ein Lack, welcher Partikel enthält, die im Mittel einen Durchmesser von nm aufweisen.

25 4.) Nanolackieranlage 1.0E E+05 Hintergrund Lackierbox Ausgang Trocknung Partikelkonz. / N cm E E E d / nm

26 4.) Nanolackieranlage Partikelmessung Hintergrund Lackierbox: - Gesamtanzahlkonzentration 8,6E+3 N/cm³ - Mode 32 nm Partikelmessung Lackierbox: - Gesamtanzahlkonzentration 3,3E+4 N/cm³ - Mode 28 nm Partikelmessung Ausgang Trocknung: - Gesamtanzahlkonzentration 8,8E+4 N/cm³ - Mode 21 nm Einhaltung aller relevanter arbeitsplatzbezogener Grenzwerte (E- bzw. A-Staub, etc.).

27 Partikelkonz. / N cm -3 5.) Imprägnierung von Polstermöbel 1.0E E+03 bisheriges Fleckschutzmittel ohne Nano Hintergrund 1.0E E d / nm

28 Partikelkonz. / N cm -3 5.) Imprägnierung von Polstermöbel 1.0E E+03 'Neues' Fleckschutzmittel mit Nano bisheriges Fleckschutzmittel ohne Nano Hintergrund 1.0E E d / nm

29 5.) Imprägnierung von Polstermöbel Partikelmessung Fleckschutzmittel ohne Nano: - Gesamtanzahlkonzentration 4,7E+3 N/cm³ - Mode 68 nm Partikelmessung Fleckschutzmittel mit Nano: - Gesamtanzahlkonzentration 7,3E+3 N/cm³ - Mode 35 nm Einhaltung aller relevanter arbeitsplatzbezogener Grenzwerte (E- bzw. A-Staub, etc.). Imprägnierungsprodukt mit Nanoversiegelung enthält keine nanoskaligen Inhaltstoffe in großen Mengen in der Atemluft.

30 6.) Herstellung von Hartmetallpulver 1.0E E E+06 Arbeitsplatzkonzentration Partikelkonz. / N cm E E E E d / nm

31 6.) Herstellung von Hartmetallpulver 1.0E E E+06 Zigarettenrauch Arbeitsplatzkonzentration Partikelkonz. / N cm E E E E d / nm

32 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! A. Graff Österreichische Staub-(Silikose-) Bekämpfungsstelle Technische Abteilung - Leoben Einödmayergasse 8-12 A Leoben Tel.: +43/3842/ Fax: +43/3842/ alexander.graff@auva.at Web:

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