Emissionen von flüchtigen organischen Stoffen / Sekundärprodukte aus Baustoffen

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1 1. Fachtagung Schadstoffe in Innenräumen Emissionen aus Bauprodukten Emissionen von flüchtigen organischen Stoffen / Sekundärprodukte aus Baustoffen Sven Bünger, Dipl.-Chem. BZR Institut, Bonn Siebenmorgenweg Bonn Tel.: Fax: bzr-institut@t-online.de

2 Quellen von Innenraumluftverunreinigungen Einflüsse aus der äußeren Umgebung Menschliche Aktivitäten Baustoffe und -materialien, Einrichtungsgegenstände

3 Baustoffe und -materialien z.b. Beton, Mauersteine und andere Massivbaustoffe Mörtel, mineralisch gebundene Putze und Kunststoffputze Glas und Metallbaustoffe Holzwerkstoffe Klebstoffe (z.b. Bodenbelagskleber) Wärmedämmstoffe Bodenbeläge (PVC, Linoleum, Textile Bodenbeläge, Kork) Farben, Lacke, Versiegelungen Bodenbeschichtungen

4 Verunreinigungen der Innenraumluft Chemische Innenraumluftverunreinigungen Anorganische Gase Flüchtige organische Verbindungen (VVOC, VOC und SVOC) Staub und staubförmige Verbindungen, Faserstäube _-Pinen Naphthalin Biologische Innenraumluftverunreinigungen (Schimmelpilze, Bakterien) Radioaktive Stoffe (Radon)

5 Flüchtige organische Verbindungen Aliphatische Kohlenwasserstoffe Aromatische Kohlenwasserstoffe Alkohole Ketone Ester Glykole/Glykolether Ungesättigte Kohlenwasserstoffe Terpene Aldehyde Organische Säuren

6 Inhaltsstoffe von Bau- und Reinigungschemikalien Die häufigsten Inhaltsstoffe von Produkten, die beim Bauen, Renovieren und Reinigen eingesetzt werden.

7 Emissionscharakteristik Baustoffe mit geringen VOC-Emissionen Baumaterialien, die keine oder nur sehr geringe Mengen an emittierbaren Substanzen enthalten. Dieses Emissionsverhalten wird häufig bei mineralischen Baustoffen (z.b. Gips, Mörtel, Beton, Glas etc.) beobachtet.

8 Emissionscharakteristik Baustoffe mit hohen Anfangsemissionen und rasch abklingenden Emissionsfaktoren Dieses Emissionsverhalten wird häufig bei "nassen" Materialien beobachtet (z.b. Anstrichstoffe, Grundierungen).

9 Emissionscharakteristik Baustoffe mit hohen Anfangsemissionen und rasch abklingenden Emissionsfaktoren Lösemittel Aromatische Lösemittel (Toluol, Ethylbenzol oder Xylole) Aliphatische Lösemittel (Hexan, Oktan, Dekan, Dodekan) Iso-Aliphaten

10 Emissionscharakteristik Baustoffe mit hohen Anfangsemissionen und rasch abklingenden Emissionsfaktoren Seit Beginn der 90er Jahre werden zunehmend lösemittelfreie Produkte eingesetzt, zunehmender Einsatz von hochsiedenden Produkten (z.b. Glykole). TRGS 610, Lösemittel sind dabei definiert als "... flüchtige organische Stoffe sowie deren Mischungen mit einem Siedepunkt < 200 C, die bei Normalbedingungen (20 C und 1013 hpa) flüssig sind und dazu verwendet werden, andere Stoffe zu lösen oder zu verdünnen, ohne sie chemisch zu verändern." Diese Verbindungen verdampfen nur langsam, so dass die Raumluftkonzentrationen beim Gebrauch zwar niedriger liegen, nach dem Verarbeiten gelangen diese aber über einen längeren Zeitraum in die Raumluft.

11 Emissionscharakteristik Baustoffe mit über längere Zeit anhaltenden konstanten Emissionen Einzelne Baumaterialien geben über längere Zeit flüchtige organische Substanzen ab. Bei den Substanzen handelt es sich vorwiegend um relativ schwerflüchtige Komponenten, die über einen längeren Zeitraum emittiert werden können.

12 Emissionscharakteristik Unterschiedliche Emissionscharakteristika von Baustoffen Baustoffe mit geringen VOC-Emissionen Baustoffe mit hohen Anfangsemissionen und rasch abklingenden Emissionsfaktoren Baustoffe mit über längere Zeit anhaltenden konstanten Emissionen Primäre Emission Entstehung neuer Substanzen, ein über längere Zeit konstantes Emissionsverhalten Sekundäre Emission

13 Emissionen aus Baustoffen - Problemstellung Wegen akuter Luftbelastung sind die Räume... zur Zeit nicht besetzt.

14 Übersicht Emissionen Emissionsbeispiele Quelle Epoxydharze OSB-Platten Emissionen Benzylalkohol Terpene, Aldehyde Linoleumbeläge Aldehyde, Carbonsäuren Textile Bodenbeläge Klebstoffe 4-Phenylcylcohexen, 4-Vinylcylcohexen Ethylhexanol, Phenole Farben und Lacke, Kleber hochsiedende Komponenten (Glykole, Glykolether)

15 Emissionen aus Baustoffen - Bodenbeschichtungen Epoxydharze

16 Emissionen aus Baustoffen - Bodenbeschichtungen Epoxydharze - Reaktionsharze

17 Emissionen aus Baustoffen - Bodenbeschichtungen Gefährliche Inhaltsstoffe der eingesetzten Produkte (Auszug): Produkt A Bisphenol-F-Epichlorhydrinharze (2,5 10 %) Bisphenol-A-Epichlorhydrinharze ( %) Oxiran, Mono[(C alkyloxy)methyl]derivate (2,5 10 %) 3,6,9-Triazaundecan-1,11-diamin (2,5 50 %) Benzylalkohol (25 50 %) M-Xylylendiamin (10 25 %) 3-Aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin (10 25 %) Trimethylhexan-1,6-diamin (1 2,5 %) Trimethylhexanmethylendiamin-1,6 cyanethyliert (2,5 10 %) 2,4,6-Tri-(dimethylaminomethyl)phenol (2,5 10 %) Produkt lösemittelfrei Produkt B Bisphenol-A-Epichlorhydrinharze (25 50 %) Oxiran, Mono[(C alkyloxy)methyl]derivate (2,5 10 %) Dodecylphenol (2,5 10 %) Benzylalkohol (25 50 %) m-xylendiamin (10 25 %) 3-Aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin (10 25 %) Trimethylhexanmethylendiamin-1,6 cyanethyliert (1 2,5 %) 2,4,6-Tri-(dimethylaminomethyl)phenol (2,5 10 %) Produkt lösemittelfrei

18 Emissionen aus Baustoffen - Bodenbeschichtungen Epoxydharze - Reaktionsharze Benzylalkohol, zum einen können eventuell beschleunigend wirkende Additive darin aufgelöst werden und zum anderen wirkt Benzylalkohol regulierend auf den Verlauf und den Härtungsprozess

19 Emissionen aus Baustoffen - Bodenbeschichtungen Benzylalkoholkonzentrationen 300 Mittelwert 153 µg/m_ 137 µg/m_ [µg/m ] Raum 1 Raum 2 Raum

20 Emissionen aus Baustoffen - Bodenbeschichtungen Epoxydharze - Benzylalkohol über längere Zeit anhaltende konstante Emission OH O Benzaldehyd Siedepunkt Benzylalkohol 205 C

21 Emissionen aus Baustoffen - Bodenbeschichtungen Epoxydharze - Reaktionsharze Untersuchung gem. AgBB-Schema Zulassungsgrundsätze zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen (Juni 2004) - Bewertungskonzept für spezielle Bodenbeläge und Klebstoffe Zulassungspflicht für Bodenbeschichtungen z.b. Epoxidharzbeschichtungen

22 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel

23 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel

24 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Raumluftuntersuchung Terpene Aldehyde/Ketone Glykole/Glykolether Ethylhexanol Benzothiazol VOC-Gesamt 286 µg/m_ 323 µg/m_ 159 µg/m_ 20 µg/m_ 20 µg/m_ 1286 µg/m_ 22,3 % 25,2 % 12,4 %

25 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Terpene Substanz Messwert µg/m_ 95%* µg/m_ alpha-pinen Camphen beta-pinen delta-3-caren Limonen 181 4,71 14,3 52,1 9, ,7 18, Zielwert 20 Richtwert 200 *Scholz H: Vorkommen ausgewählter VOC in Innenräumen und deren Bewertung, in: AGÖF (Hrsg.): Gebäudestandard 2000: Energie & Raumluftqualität (Springe-Eldagsen 1998)

26 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Terpene Richtwerte für die Innenraumluft: Bicyclische Terpene (Leitsubstanz alpha-pinen) 4/2003 Richtwert II Richtwert I 2,0 mg/m_ (2000 µg/m_) 0,2 mg/m_ (200 µg/m_)

27 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel OSB-Platten

28 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Vergleich Muster Raumluft mit Muster Emissionskammer/-zelle der OSB- Platten Terpene Aldehyde Alpha-Pinen, Beta-Pinen, delta-3-caren, Limonen n-pentanal, n-hexanal, n-heptanal, n-octanal, n-nonanal

29 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Aldehyde Substanz Messwert µg/m_ 95%* µg/m_ n-pentanal (Valeraldehyd) n-hexanal (Capronaldehyd) n-heptanal (Oenanthaldehyd) n-octanal (Caprylaldehyd) n-nonanal (Perlagonaldehyd) 42, ,8 13,8 9, ,9 13,4 24,0 Zielwert 20 Richtwert 50 Scholz H: Vorkommen ausgewählter VOC in Innenräumen und deren Bewertung, in: AGÖF (Hrsg.): Gebäudestandard 2000: Energie & Raumluftqualität (Springe-Eldagsen 1998)

30 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Prüfkammeruntersuchungen zur Bestimmung der Emissionsraten der OSB-Platten Bei vorliegenden Prüfkammerergebnissen lassen sich näherungsweise bei Kenntnis der Raumbeladung und des Luftwechsels eintretende Raumluftkonzentrationen berechnen. C = E n L C = sich einstellende Konzentration im Raum [µg/m_] E = Emissionsrate (flächenspezifische) des Bauproduktes in der Prüfkammer [mg/m_*h] L = Beladung im Raum, Fläche/Volumen [m_/m_] n = Luftwechsel [h -1 ]

31 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Verwendung emissionsarmer Baustoffe Aber auch bei emissionsgeprüften Produkten kann ein großflächiger Einsatz zu relevanten Emissionen führen. Raumbelüftung C = E n L

32 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Glykole Farben, Lacke, Kleber Substanz Messwert µg/m_ 95%* µg/m_ 1-Methoxy-2-propanol (PG-monomethylether) DEG-monobutyl-ether DEG-monobutylether-acetat 2-Butoxyethanol (Butylglycol) 8,27 36,1 48, Scholz H: Vorkommen ausgewählter VOC in Innenräumen und deren Bewertung, in: AGÖF (Hrsg.): Gebäudestandard 2000: Energie & Raumluftqualität (Springe-Eldagsen 1998)

33 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel 20 µg/m_ 2-Ethylhexanol

34 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Erhöhte Konzentrationen des geruchsintensiven 2-Ethylhexanol korrelieren in der Regel mit Feuchteschäden, wobei der Weichmacher von Bodenbelagsklebern Diethylhexylphthalat (DEHP) unter alkalischen Bedingungen (z.b. auf Estrich) hydrolisiert. O O O O H 2 O ph > 7 HO Diethylhexylphthalat 2-Ethylhexanol Analog: Freisetzung von Butanol aus Dibutylphtalat (DBP)

35 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel VOB-C / DIN Bodenbelagsarbeiten, hiernach muss der Untergrund hinsichtlich seiner Eignung zur Verlegung von Oberbelägen geprüft werden. DIN 18365, Abschnitt 3.1.2

36 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Rasterelektronenmikroskopische Gefügeuntersuchungen

37 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Die Untersuchung eine Bodenbelagklebers auf einem inerten Untergrund kann daher keine Informationen über das Emissionsverhalten unter Realbedingungen liefern.

38 Emissionen aus Baustoffen - Praxisbeispiel Raumluftuntersuchung Benzothiazol 20 µg/m_ S N Emissionen von Bestandteilen des Bodenbelages, Vulkanisationsbeschleuniger Benzothiazol

39 Emissionen aus Baustoffen Bodenbeläge Teppichböden Styrol Butadien 4-Phenylcyclohexen Butadien 4-Vinylcyclohexen Typischer Geruch neuer Teppiche, Sekundäre Emission

40 Emissionen aus Baustoffen Bodenbeläge Linoleumböden Linoleumzement ( ca. 80 % Leinöl und ca. 20 % Naturharze) Bei der Oxidation des stark ungesättigten Leinöls werden Aldehyde (Hexanal) und Carbonsäuren freigesetzt. Typischer Linoleumgeruch! O O 2 O (CH 2 ) 4 OH (CH 2 )n H Linolsäure Aldehyde (n=1-4) Fehlerhafte Pflege eines Linoleums mit stark alkalischen Reinigungsmitteln kann ebenfalls durch Verseifung geruchsintensive Carbonsäuren freisetzen.

41 Emissionen aus Baustoffen Kleber Phenole und alkylierte Phenole führen zu erheblichen Geruchsbelästigungen Kleber auf Phenolharzbasis