Charakterisierung und Bewertung von Partikelbelastungen durch den Betrieb von Laserdruckern, Maßnahmen zur Reduzierung

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1 Charakterisierung und Bewertung von Partikelbelastungen durch den Betrieb von Laserdruckern, Maßnahmen zur Reduzierung ARGE Feinstaub Hamburg-Berlin Manfred Santen (Wartig-Nord Hamburg) Martin Wesselmann (Gebäudediagnostik Hamburg) Ruth Cremer, Peter Braun (ALAB Berlin) Dr. Ursula Fittschen (Uni Hamburg) BIHH Bauinstitut Hamburg Harburg

2 Arbeitsgemeinschaft Feinstaub Hamburg- Berlin Teil 1: Messung ultrafeiner Partikel in Räumen mit Laserdruckern Charakterisierung der Partikel mittels REM und TXRF Teil 2: Wirksamkeit von Filtern zur Verringerung von Partikelemissionen aus Laserdruckern

3 Feinstaub-Emissionen aus Laserdruckern, Messmethoden Probenahme für Partikelmessungen: Partikelzähler: Grimm Dust Monitor Messung Partikelanzahl >0,3µm, 15 Kanäle TSI P-Trak: Messung Partikelanzahl Ultrafeinstaub 20 bis 1000nm Berner Impaktor (Partikel sammeln für Charakterisierung mit TXRF-Elementbestimmung, REM: Partikelmorphologie)

4 Feinstaub-Emissionen Laserdrucker Messung PM-Werte in Raummitte [ µg / m³] 100 Beginn Druckprozess PM-Werte berechnet Fensterlüftung 2. Druckprozess (kurz) U hrzeit PM 10 PM 2.5

5 Feinstaub-Emissionen Laserdrucker Messung Ultrafeinstaubpartikel [n/cm 3 ] Beginn Druckprozess Verlauf Nanopartikelkonzentration Ende Druckprozess Fensterlüftung 2. Druckprozess (kurz) :30 11:37 11:44 11:51 11:58 12:06 12:13 12:20 12:27 12:34 12:42 12:49 12:56 13:03 13:10 13:18 13:25 Uhrzeit

6 Vorläufiges Ergebnis Die Emissionscharakteristik von Laserdruckern lässt sich nicht vorhersagen. Nicht jeder Laserdrucker zeigt erhöhte Messwerte in den Messungen mit Laserstreulicht-Partikelzählern. In Büroräumen mit nur einem UFP-emittierenden Gerät können UFP-Konzentrationen von deutlich über n/cm³ auftreten, die nach Beendigung des Druckprozesses nur langsam abklingen.

7 Feinstaub-Emissionen Laserdrucker Büro 1 Arbeitsplatz, 3 Laserdrucker Farbdrucker mit deutlichen Ablagerungen von Schwarzstaub

8 Feinstaub-Emissionen Laserdrucker Tonerstaubdepots im Gerät

9 Feinstaub-Emissionen Laserdrucker Tonerstaub im REM Nano- partikel- Anhaftung an Tonerpartikel ca. 5 µm ca. 1 µm

10 Feinstaub-Emissionen Laserdrucker Tonerstaub im REM Schwarze Staubablagerungen unterhalb der Drucker Darin nur vereinzelt Tonerstaubpartikel

11 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern Messung in Prüfkammer Laserdrucker in Prüfraum: kontinuierlich erhöhte UFP-Konzentration bis n/cm³ Die Probenahme erfolgt nach Luftwäsche über Filter während des Druckerbetriebs Impaktor und Partikelzähler-Sonden: Messung in der Prüfkammer während des Druckens

12 Feinstaub-Emissionen aus Laserdruckern Partikel sammeln zur Charakerisierung Berner Niederdruck-Impaktor 2 2 Quelle: U.Fittschen, Uni HH 3 4 Vorteil: Kontaminationsrisiko gering Nachteil: Kalibrierung

13 Feinstaub-Emissionen aus Laserdruckern Partikel sammeln zur Charakerisierung ISAP-Impaktor, 3 Stufen, Direktanalyse im REM/EDX Berner Impaktor, 4 Stufen, Direktanalyse: TXRF, REM Quelle: U. Fittschen, Uni HH

14 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: REM: Partikelcharakterisierung Berner Impaktor, Stufe 1, (0,015 bis 0,13) 100fach Berner Impaktor, Stufe 1, (0,015 bis 0,13) 20000fach

15 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: REM: Partikelcharakterisierung Berner Impaktor, Stufe 1, (0,015 bis 0,13 µm) fach Ca. 1µm Quelle: TU Hamburg- Harburg

16 TXRF-Untersuchung von Ultrafeinstaubfraktionen: Bestimmung der Elementzusammensetzung Total reflection X-Ray Fluorescence (TXRF)

17 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: TXRF: Elementbestimmung Toner Tonerstaub, Fe Fe Mo-Röhre Si Fe(esc) Mn Fe(sum) Tonerstaub, TXRF-Spektrum: Hauptpeak Fe, daneben Mn

18 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: TXRF: Elementbestimmung Stufe1, Laserdrucker, in der feinster Partikelfraktion 15 bis 130 nm, Druckerbetrieb Mo-Röhre Si Ar TXRF-Spektrum: keine Elemente nachweisbar, organisches Material

19 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Stufe 8, Laserdrucker, Partikelfraktion 2000nm bis 8000 nm Mo-Röhre Ar Si Ca Fe Sr Ca Ti Fe Cu Zn TXRF-Spektrum : Fe, Ca, Ti

20 Vorläufiges Ergebnis Die mit Laserstreulicht-Partikelzählern in hoher Anzahl gemessenen Partikel mit Durchmessern im Bereich bis ca. 150nm scheinen keine Tonerstaubpartikel zu sein. REM: Partikelmorphologie gibt Hinweise auf Art und Herkunft der Partikel: Tonerstaubpartikel lassen sich über Morphologie und Elementzusammensetzung in Feinstaub-Fraktionen (z.b. 2 bis 8 µm) aus Raumluft und Staubablagerungen identifizieren, nicht aber in Ultrafeinstaubfraktionen (z.b. 15 bis 130nm) der Raumluft. - Im TXRF von Impaktorböden im Nanometer und UFP- Bereich ist kein Fe nachzuweisen, der Nachweis von Fe wäre ein Hinweis auf Tonerstaubpartikel.

21 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Reduktion durch Filter am Drucker Thematik von Laserdruckeremissionen erfährt eine zunehmende Bedeutung (Medieninteresse!) Industrie / Handel bietet kostengünstige Problemlösung an durch nachträglich anzubringende Filtersysteme Aktuell (mindestens) drei Produkte auf dem Markt Alle Produkte werben mit Prüfzeugnissen von verschiedenen Messinstituten Prüfkriterien und Verfahren sind sehr unterschiedlich

22 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Reduktion durch Filter am Drucker Teil 2: Messungen im Prüfraum

23 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Reduktion durch Filter am Drucker Versuchsdurchführung Vor Beginn des Druckbetriebes Absenken der Partikelbelastung in der Kammer durch Betrieb eines Luftreinigers, dabei Partikel > 0,3 µm : < P / l UFP (> 20 nm): < 500 P/cm³. Start Druck von 10 Seiten, Wartezeit min, dann ggf. Wdh. oder neuer Filter

24 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Reduktion durch Filter am Drucker Getestet wurden insgesamt 4 Fabrikate, zwei sind offenkundig aus identischen Material, vermutlich gleicher Hersteller Keine Namensnennungen; Filterbezeichnungen A-D

25 19:17 19:24 19:36 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Reduktion durch Filter am Drucker [n/cm 3 ] Ohne Filter Ultrafeinstaubpartikelkonzentration am Gerät Ohne Filter C D A B :46 15:53 16:00 16:07 16:14 16:21 16:28 16:35 16:42 16:49 16:56 17:03 17:10 17:17 17:24 17:31 17:38 17:45 17:53 18:00 18:07 18:14 18:21 18:28 18:35 18:42 18:49 18:56 19:03 19:10 Uhrzeit Ohne Filter

26 19:14 19:19 19:25 19:35 19:08 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Reduktion durch Filter am Drucker [n/cm 3 ] Ultrafeinstaubpartikelkonzentration in Kammermitte B Ohne Filter A C D :44 15:50 15:56 16:01 16:07 16:13 16:18 16:24 16:30 16:35 16:41 16:47 16:52 16:58 17:04 17:09 17:15 17:21 17:26 17:32 17:38 17:43 18:34 18:40 18:45 18:51 18:57 19:02 Uhrzeit Ohne Filter

27 Partikel-Emissionen aus Laserdruckern: Reduktion durch Filter am Drucker Vorläufiges Resumee dieser Testreihe Drei der vier getesteten Filter haben geringe Filterleistungen, relevante Minderungseffekte am Geräteauslass war weder an feinen noch an ultrafeinen Partikeln festzustellen Ein Filter (D) bewirkt eine deutliche Reduzierung an feinen und auch an ultrafeinen Partikelemissionen am Geräteauslass, zudem eine signifikante Minderung der Belastung in Kammermitte Alternative: Umluftfiltrationsgeräte

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!