Entwicklung einer Prüfmethode für die schnelle Bestimmung von VOC aus Holzprodukten zur frühzeitigen Ableitung des langfristigen Emissionsverhaltens und Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Holzwerkstoffen - Friederike Mennicke; Martin Ohlmeyer; Vera Steckel; Jörg Hasener; Julia Borowka; Joachim Hasch (Johann Heinrich von Thünen-Institut, 2019)
Das derzeit standardisierte Verfahren zur Bestimmung von VOC-Emissionen aus Bauprodukten ist in den Normen DIN EN 16516:2018 und DIN ISO 16000-6:2004 festgelegt. Dabei verbleibt das Bauprodukt unter definierten Bedingungen über 28 Tage in einer Prüfkammer. Zu bestimmten Tagen (mindestens an Tag 3 und 28) wird die flächenspezifische Emissionsrate ermittelt. Dieser sehr zeit- und kostenintensive Prüfzyklus ist aber für eine Produktionskontrolle und Produktentwicklung nachteilig. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer Schnelltestmethode, um das langfristige Emissionsverhalten von Holz und Holzwerkstoffen bereits nach wenigen Stunden ableiten zu können und so die derzeitig nötige Prüfdauer zu verkürzen. Im Rahmen dieses Projektes wurden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt: Zum einen wurde die Leistungsfähigkeit der Micro-Chamber (µ-CTE™, Markes International, Llantrisant, UK) in Verbindung mit der TD-GC-MS-Analyse und parallel dazu die der Gasanalyse (in Anlehnung an EN ISO 12460-3:2015) kombiniert mit der SPME-GC-FAIMS-Analyse untersucht. Als Referenzverfahren dienen die Kammerprüfverfahren für Bauprodukte gemäß DIN EN ISO 16000-9:2006 und DIN EN 16516:2018. Für die Entwicklung der Schnelltestmethoden wurden die Einflüsse von Prüfparametern wie Konditionierungsdauer, Temperatur und Luftfluss auf das Emissionsverhalten untersucht und geeignete Einstellungen festgelegt. Verschiedene OSB-Produkte und Kiefervollholz wurden parallel mittels den entwickelten Schnelltestmethoden und dem Referenzverfahren geprüft und die Korrelation der Ergebnisse ermittelt. Aufgrund der unterschiedlichen Emissionsverläufe müssen die Substanzgruppen getrennt voneinander bewertet werden. Primäre Emissionen zeigten stets eine Reduzierung der Emissionen während einer Prüfung bei Raumtemperatur; hierfür wurden gute Korrelationen der Ergebnisse aus Schnelltest- und Referenzmessung gefunden. Hingegen ergaben sich für sekundäre Emissionen (vornehmlich Aldehyde) nur gute Zusammenhänge zwischen den beiden Methoden, wenn zum Zeitpunkt der Messung in der Schnelltestmethode der Anstieg der Emissionsraten bereits durchlaufen war und diese ein Abklingen zeigten. Durch Verwendung einer erhöhten Prüftemperatur konnte die Aldehydbildung beschleunigt werden, sodass sich auch die sekundären Emissionen in einem Prüfzyklus von wenigen Tagen ableiten ließen. Die Prüfdauer der Schnelltestmethoden beträgt wenige Stunden bzw. Tage und vermindert so den zeitlichen Prüfaufwand gegenüber dem standardisierten Verfahren (28 Tage) erheblich. – – The standards DIN EN 16516:2018 and DIN ISO 16000-6:2004 define the currently standardised method for determination of VOC-emissions from construction products. According to these, the samples of construction products are tested for 28 days under defined conditions in a test chamber. At specific testing days (at least at day 3 and 28) the area specific emission rate is determined. However this costly and time consuming testing duration is disadvantageous for product controlling and developing. Therefore, the objective of this work is to develop of a rapid test method in order to derive the long term emission behaviour of VOC from wood and woodbased products within hours. This should lead in a significantly reduced testing period. Two different approaches were followed: On the one hand the efficiency of the Micro-Chamber (µ-CTE™, Markes International, Llantrisant, UK) combined with TD-GC-MS-analysis was analysed. In parallel the gas analysis system (according to EN ISO 12460-3:2015) combined with a SPME-GCFAIMS-analysis was investigated. The reference method was the emission test chamber method according to DIN EN ISO 16000-9:2006 and DIN EN 16516:2018. The influence of testing parameters, like sampling time, temperature, and air flow rate on the emission performance were investigated and defined. Several OSB and pine wood samples were tested utilising the developed rapid test methods and the reference test chamber method in parallel. Afterwards, coefficients of determinations were calculated from the results. Due to the different emission behaviour the substance groups must be considered and evaluated separately: Primary emissions decreased during testing at room temperature. Consequently, the results from the rapid test method and reference method showed a good correlating. However results of secondary emissions (mainly aldehydes) only correlated, if the time of sampling was defined after the for this substance group characteristically increasing of the emission rate. The formation of aldehydes could be accelerated by using a higher test temperature, so that a derivation of emission rates of secondary emissions was also possible within a few days. The testing time of the raid test methods was just a few hours or days. This is a major reduction of testing time compared to the standard or reference method (28 days).
urn:nbn:de:gbv:253-201909-dn061360-5
Keywords: 630; Schnelltest; abgeleitete Methode; Emissionsprüfkammer-Verfahren; flüchtige organische Verbindungen (VOC); Baustoffe; Holzwerkstoffe; rapid test method; derived method; emission test chamber method; volatile organic compounds (VOC); building material; wood-based panels