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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Expositionsermittlung bei der Herstellung oder
Verwendung von Nanomaterialien
(Pulver, Lacke, Kompositwerkstoffe)
Nano-Tagung der Sächsischen Arbeitsschutz Konferenz, 19. April 2012, Dresden
PD Dr.-Ing. habil. Michael Stintz und Dipl.-Ing. D. Göhler

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Inhalt
Arbeitsplatzmessung und Freisetzungstest
Standardisierung von Messmethoden und Testverfahren
Beispiel: Freisetzung von Pigment-Nanopartikeln
Stoffsysteme
Versuchsapparatur
Versuchsaufbau und –durchführung
Ergebnisse
Zusammenfassung und Ausblick
Folie 2

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Arbeitsplatzmessung
und Freisetzungstest
Folie 3

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
VCI-Projektgruppe
„Exposition
gegenüber Nanomaterialien am Arbeitsplatz“
Tiered Approach to an Exposure Measurement and Assessment of
Nanoscale Aerosols,
Released from Engineered Nanomaterials in Workplace Operations
https://www.vci.de/Services/Leitfaeden/Seiten/Aerosols-Released-from-Engineered-
Nanomaterials-in-Workplace-Operations.aspx

Nein
Wiederholung der Prüfung aller 2 Jahre
oder bei Eintritt von Änderungen
Kann die Freisetzung von nanoskaligen Aerosolen aus ENM in der
Arbeitsplatz-umgebung bei Produktion, Handhabung und Verarbeitung nach
bestem Wissen und Gewissen ausgeschlossen werden?
Stufe 1 – Informationsermittlung
Fall A und B
Stufe 2 – Orientierende Expositionsermittlung und -bewertung
(z.B. CPC) Fall C, D und E
?
Wurde eine signifikante Erhöhung gegenüber der
?
Aerosolhintergrundkonzentration festgestellt?
Stufe 3 – Eingehende Expositionsermittlung und -bewertung
(z.B. SMPS, CPC, Filterproben und nachgeschaltete Analytik) Fall F und G
Ergreifung zusätzlicher Expositionsminderungs-
maßnahmen im Rahmen des Risikomanagements
Dokumentieren
und Archivieren
managements
Sind die Maßnahmen
wirkungsvoll?
des Risiko-
?
Nein
?
?
Gibt es einen verbindlichen
Arbeitsplatzgrenzwert?
Standardisierte
Gefährdungsbeurteilung
durchführen
Nein
Ist der Beobachtungswert
überschritten?
Ja
Nein
Ja
Nein
Ja
?
Ist ein Nachweis über die chemische
Identität der ENM vorhanden?
Ja
Ja
Nein
1
1
ENM aus untersuchten Tätigkeiten sind nicht
vorhanden, die chemische Identität der ENM
ist bekannt, ihr Ursprung liegt anderswo
Ja

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Nanoparticle exposure at nanotechnology workplaces: A review
Thomas AJ Kuhlbusch, Christof Asbach, Heinz Fissan, Daniel Göhler and
Michael Stintz
Particle and Fibre Toxicology
2011,
8
:22
doi:10.1186/1743-8977-8-22
http://www.particleandfibretoxicology.com/content/8/1/22

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Standardisierung
von Messmethoden
und Testverfahren
Folie 7
ISO/TC 24/SC 4 Particle Characterization
ISO/TC 229 Nanotechnologies
CEN/TC 352 Nanotechnologies

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO
Technical Committee 24 (TC24)
“Particle characterization including
sieving”
Sekretariat : DIN
Sub Committee 4 (SC4)
“Particle characterization”
Sekretariat : DIN
Experten aus 28 Ländern (15 P-members, 13 O-members)
17 Arbeitsgruppen: 34 veröffentlichte Standards, 7 in Ausarbeitung
Liaison zu ISO/TC47 Chemistry, ISO/TC119 Powder metallurgy,
ISO/TC206 Fine ceramics, ISO/TC229 Nanotechnologies
DIN
Normenausschüsse und Spiegelkomitees:
NA 005 Normenausschuss Bauwesen (NABau)
• NA 005-11 FB Fachbereich Sondergebiete
• NA 005-11-41 AA Siebe, Siebung
ISO/TC 24/SC 4 Particle Characterization

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
WG 1 "
Representation of analysis data
" (Michael Stintz, TU Dresden)
WG 2 "Sedimentation, Classification"
(Dietmar Lerche, LUM GmbH)
WG 3 "Pore Size distribution, porosity"
(Matthias Thommes, Quantachrome)
WG 5 "Electrical sensing zone methods" (Andrew Mark, Coulter)
WG 6 "Laser diffraction methods "
(Ron Iacocca, Eli Lilly)
WG 7 "Dynamic light scattering"
(Robert Finsy, Vrije Universiteit Brussel)
WG 8 "Image Analysis methods„
(Wolfgang Witt, Sympatec GmbH)
WG 9 "Single Particle light interaction methods"
(Kazuo Ichijo, Rion, J)
WG 10 "Small angle X-ray scattering"
(Alan Rawle, Malvern)
WG 11 "Sample preparation"
(Kari Heiskanen, Helsinki Univ.)
WG 12 "Electrical mobility and number conc. analysis for aerosol particles" (Gil Sem, TSI)
WG 14 "Acoustic methods"
(David Scott, Du Pont)
WG 15 "Focussed scanning beam techniques" (Gregor Hsiao, Mettler Toledo)
WG 16 “Characterisation of particle dispersion in liquids” (Dietmar Lerche, LUM GmbH)
WG 17 "Methods for zeta potential determination" (Ren Xu, Beckmann Coulter)
SC 4 Arbeitsgruppen (Leiter)

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO 9276 „Representation of Results of Particle Size analysis“:
Part 1: Graphical representation,
Part 2 : Calculation of average particle sizes and moments from particle size
distributions,
Part 3: Adjustment of an experimental curve to a reference model,
Part 4: Characterization of a classification process,
Part 5: Methods of calculation relating to particle size analysis using log. normal
probability distribution,
Part 6: The descriptive and quantitative representation of particle shape and
morphology,
ISO/DIS 26824:
Particle characterization of particulate systems -- Vocabulary
.
(Includes 220 definitions, harmonized in relation to ISO-CDB, partially to ISO/TC
229, TC 209 Cleanrooms, TC 146, Air Quality, SC 2, Workplace atmospheres)
ISO/TC 24/SC 4 Darstellung der Ergebnisse

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
adsorbate
3.34
adsorbed amount 3.47
adsorbent 3.36
adsorption 3.37
adsorption isotherm
3.40
adsorptive 3.38
aerosol 12.1
aerosol spectrometer
9.1
agglomerate 1.2
aggregate
1.3
amount adsorbed 3.35
analytical cut size 1.10
aperture 5.2
apparent density
aspect ratio 1.17
attachment coefficient 12.2
attenuation 14.2
attenuation coefficient 14.3
attenuation spectrum 14.4
average particle diameter
7.7
average particle diameter
x
DLS
7.1
bandwidth
14.5
bias 11.6
binary image
8.1
bipolar charger 12.3
blind pore 3.6
border zone error 9.2
box ratio 1.22
broadband 14.6
bulk density 3.5
calibration particle 9.8
channel
5.5
charge neutralization 12.4
circularity
C
1.24
closed pore 3.7
clump 11.1
coefficient of variation 6.2
coincidence error
9.3
compactness 1.21
complex refractive index
6.3
condensation particle counter 12.5
connectivity 8.2
contact angle 3.8
counting efficiency 9.4
critical micelle concentration 11.2
critical mobility 12.6
ISO/DIS 26824 Vocabulary

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO/TC 24/SC 4 Messmethoden
Number Title Published
ISO
13318-1
Determination of particle size distribution by centrifugal liquid
sedimentation methods -- Part 1: General principles and guidelines
2006
ISO
13318-2
Determination … -- Part 2: Photocentrifuge method
2007
ISO
13318-3
Determination … -- Part 3: Centrifugal X-ray method
2007
ISO 13320
Particle size analysis -- Laser diffraction methods
2009
ISO 13321
Particle size analysis -- Photon correlation spectroscopy
1996
ISO
13322-1
Particle size analysis -- Image analysis methods -- Part 1: Static
image analysis methods
2004
ISO
13322-2
Particle size analysis -- Image analysis methods -- Part 2: Dynamic
image analysis methods
2006
ISO/TS
13762
Particle size analysis -- Small angle X-ray scattering method
2001
ISO 14887
Sample preparation -- Dispersing procedures for powders in liquids
2000
ISO 14888
Particulate materials -- Sampling and sample splitting for the
determination of particulate properties
2007
ISO 15900
Determination of particle size distribution -- Differential electrical
mobility analysis for aerosol particles
2009

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO/TC 24/SC 4 Particle Characterization
Standards in Ausarbeitung
, relevant für ISO/TC 229 Nanotechnologies
Project
Number
Title Current
stage
Expected
publication
date
ISO/DIS
13099-1
Methods for zeta potential determination -- Part 1: Electroacoustic and
electrokinetic phenomena
40.20 2012
ISO/DIS
13099-2
Methods for zeta potential determination -- Part 2: Optical methods
40.20
2012
ISO/NP
13099-3
Methods for zeta potential determination -- Part 3: Acoustic methods
10.99
2012
ISO/DIS
26824
Particle characterization of particulate systems -- Vocabulary
30.60
2011
ISO/NP
27891
Aerosol particle number concentration -- Calibration of condensation
particle number counters
10:99 2012
ISO/NP
12187
Particle size analysis – Dispersed stability characterization
in liquids
00.20

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO/TC 229
„Nanotechnologies“

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO/TC 229 „Nanotechnologies“, JWG 1 „Definitions“:
Definitions - Particles and Particle Systems
Nanomaterial
(any external dimension or internal or
surface structure in the nanoscale) ISO/TS
80004-1
Nano-object
(any external dimension in the
nanoscale)
CEN ISO/TS 27687
(80004-2)
Nanoplate
(1 ext.
dim. on
the nanoscale)
Nanofiber
(2 ext.
dim. on
the nanoscale)
Nanoparticle
(3 ext.
dimensions on
the nanoscale)
Nano-
structured
powder
Nanostructured material
(internal or surface structure
in the nanoscale) ISO/TS 80004-4
Fluid
Nano-
dispersion
Solid
Nano-
foam
Nano-
composite
Nano-
porous
Material

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO/TC 229, WG 2, PG 10: Nanotechnologies - Quantification of nano-object release from
powders by generation of aerosols
This International Standard provides requirements for selecting methods, measuring release
and presenting data relevant to process applications of the material.
The purpose of this standard is to determine nano-objects released from powders by measu-ring
aerosols liberated after a defined aerosolization procedure. Nano-object characterization
includes particle concentr. and size distribution of the fraction aerosolized.
ISO –Standardisierung der Pulvertestung
Symbol Quantity SI Unit
n
particle release (number of particles, released from a sample)
dimensionless
n
t
particle release rate (number of particles, released from a sample in a time interval)
s
-1
c
n
particle number concentration (of the aerosol, e.g. generated by the sample treatment)
m
-3
n
A
area specific particle release (number of particles, released from a treated sample
surface area)
m
-2
n
m
mass specific particle release (number of particles, released from a treated sample
mass)
kg
-1
V
t
aerosol air flow rate
(e.g. through sample treatment zone or of aerosol measurement device)
m
3
s
-1

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
DMA
w/ neutralizer
CPC
APS
OPC
SMPS
HEPA
filter
Vortex Shaker
Make-up air
Cyclone
Cyclone
HEPA
filter
Compressed
dry air
Flow
meter
Valve
Dilution
HEPA
filter
Flow
Pump
meter
Valve
CPC
Compressed
dry air
HEPA
filter
Flow
meter
Valve
Excess
2.5
μ
m
cut
15
μ
m
cut
ISO/CD 12025 – Testmethoden-Beispiel
Vortex Shaker method

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
CEN/TC 352
„Nanotechnologies“

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
ISO/TC 24/SC 4 Particle Characterization

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Beispiel:
Freisetzung von
Pigment-Nanopartikeln
Folie 20

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Folie 21
Problemstellung
NP: vernachlässigbare Trägheit, verstärkte Diffusion
Lösungsansatz für Risikobewertung
Risiko = f(Toxizität, Exposition)
qualitative und quantitative Charakterisierung der Freisetzung von
Partikeln in den luftgetragenen Zustand infolge definierter, realis-
tischer Bedingungen
Zielstellung des Projektes
standardisierungsfähiges Verfahren zur quantitativen Erfassung von
Nanopartikelemissionen aus Oberflächen am Ende des Life-Cycle-
Prozesses

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Folie 22
Nanopartikelfreisetzung aus Nanokompositen
Abrieb (Taber Abraser, …)
Hsu & Chein (2008)
J. Nanopart. Res.;
9(1): 157-163.
Guiot et al. (2009)
J. Phys.: Conf. Ser.;
170(1): 012014.
Vorbau et al. (2009)
J. Aerosol Sci
.; 40(3): 209-217.
Wohlleben et al. (2011)
Small;
7(16): 2384–2395.
Golanski et al. (2011)
J. Phys.: Conf. Ser.;
304 (1) :012062.
Schleifprozesse
Koponen et al. (2009)
J Phys: Conf Ser
151: 012048 / Koponen et al. (2011)
J Expo Sci Env Epid
21(4): 408-418.
Göhler et al. (2010)
Ann. Occup. Hyg.;
54(6): 615-624.
Wohlleben et al. (2011)
Small;
7(16): 2384–2395.
Göhler et al. (2011) EAC Manchester
Stahlmecke et al. (2011) EAC 2011, Manchester.
Hellmann et al. (2011) EAC 2011, Manchester.
Bohren
Bello et al. (2010)
Int. J. Occup. Environ. Health;
16(4) :434-450.
Stahlmecke et al. (2011) EAC 2011, Manchester.
Sägen
Bello et al. (2009)
J. Nanopart. Res.;
11(1): 231-249.
Stahlmecke et al. (2011) EAC 2011, Manchester.
Thermische Zersetzung (Thermogravimetrie)
Fissan et al. (2011) EAC 2011, Manchester.

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Folie 23
Anforderungen für Methodik
Anforderungen an Proben
repräsentative Materialien mit homogener Verteilung der Pigmente
Referenzstoffsysteme
definierter Probenzustand (Vorkonditionierung, Bewitterung, Transport)
Anforderungen an Versuchsapparatur
realistisches Beanspruchungsszenario (Variationsmöglichkeit)
einmalige Proben-Beanspruchung (Reproduzierbarkeit, Energieeintrag)
Erfassung aller freigesetzten Partikel am Ort ihrer Entstehung
Vermeidung von Kontamination (z.B.: Hintergrundaerosol, Prozessquellen)
Anforderungen an Messtechnik
Erfassung der Partikelanzahlkonzentration
Erfassung der anzahlgewichteten Partikelgröße mit geeigneter zeitl. Auflösung
Bestimmung der Partikelspezies
Anforderungen an Datenauswertung
Bestimmung größenspezifischer, normierter (Fläche, Masse) Partikelanzahlen

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Stoffsysteme
Folie 24

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Stoffsysteme
Ausgangmaterialien
Matrixmaterial:
Acrylatlack
Pigmente:
10, davon 2 > 100 nm
Herstellung
Herstellung: Bruchsaler Farbenfabrik
Substrat:
chromatisiertes Aluminiumblech
Applikation:
Rakeln (100 μm)
Bewitterung nach DIN EN ISO 11341:2004
Bewitterung: Abteilung Lacke und Pigmente, IPA
Vorkonditionierung:
48 h, 80 °C
Bewitterung: Xenotest Beta LM
1. Phase (Trockenbewitterung)
Hell- und Dunkelzyklus (1000 h)
2. Phase (Feuchtbewitterung)
Trocken- und Nasszyklus (1500 h)
Lackprobenkörper, Herstellung und Bewitterung
Folie 25

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Stoffsysteme
REM-Analyse: Pigmentpartikel (Auswahl)
AB C
DE F
Folie 26

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Versuchsapparatur
Folie 27

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Versuchsapparatur
Folie 28
Beanspruchungsmechanismen
Überströmung
Winderosion an Gebäuden und Fahrzeugen
Abrieb (Gleitreibung)
Hautkontakt mit beschichteten Oberflächen
Anschleifen
Aufbereitung beschädigter Oberflächen

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Versuchsapparatur
Folie 29
Ausführung

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Versuchsapparatur
Folie 30
Vorversuche
Überströmung
geringe Partikelanzahlkonzentration (F
ad
~ d vs. F
S
~d²; v
F
vs. c
n
)
Abrieb (Gleitreibung)
geringe Partikelanzahlkonzentration
keine Partikelablösung vom Reiborgan (Polyurethan)
Schleifprozess
Allgemein
Reproduzierbarkeit 10 % … 40 %
Analyse (REM, ALM) Schleifpapier / Schleifspur
kein Kornausbruch / keine Schleifkorn-Abrasion
homogene Schleifspuren in Schleifkorndimension
Bedeckung 83 %
12%
Schleifspurtiefe < 3.5 μm (1.4 μm
0.9 μm)
Thermografische Untersuchungen
Lacksysteme: T < 80°C

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Prozessparameter
Einheit
Stellbereich
Parameter
Funktionsprinzip
BM1 – Überstr.
Absaugvolumenstrom
Geschwindigkeit, Strömung
Geschwindigkeit, Probe
Fläche, Beanspruchung
[L.min
-1
]
[m.s
-1
]
[mm.s
-1
]
[cm
2
]
1 … 20
1,5 … 100
0,05 … 5
1 … 5
5.6
30
5.0
1.6
BM2 - Abrieb
Normalkraft (F
N,BM2
)
Fläche, Reiborgan
Druck, Anpressung
Geschwindigkeit, Probe
Fläche, Beanspruchung
[N]
[cm
2
]
[kPa]
[mm.s
-1
]
[cm
2
]
5 … 15
0,8 … 1,5
30 … 170
0,05 … 5
5 … 11
13
1.5
84
5.0
12.7
BM3 - Schleifen
Auflagekraft (F
N,BM3
)
Tangentialkraft (F
T,BM3
)
Drehzahl
Geschwindigkeit, Umlauf
Geschwindigkeit, Probe
Fläche, Beanspruchung
Schleifpapierkörnung
[N]
[N]
[min
-1
]
[m.s
-1
]
[mm.s
-1
]
[cm
2
]
[-]
0,5 … 10
0,7 … 14
5000…33000
1,8 … 24
0,05 … 5
10
P60 … P2000
0.5
0.7
5000
1.8
5.0
10
P1200
Versuchsapparatur
F
T
F
P
u
Substrat
Lackschicht
Schleifkörper
d
S
degenerierte
Lackmatrix
s
Translationsrichtung
Ausführung
Folie 31

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Versuchsaufbau
und -durchführung
Folie 32

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Versuchsaufbau und -durchführung
APS…
Aerodynamic Particle Sizer
CPC…
Condensation Particle Counter
DB…
Diffusionsfilterbatterie
Folie 33
EAD…
Electrical Aerosol Detector
EEPS…
Engine Exhaust Particle Sizer
SMPS…
Scanning Mobility Particle Sizer
Aerosolmesstechnik

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Versuchsaufbau und -durchführung
APS…
Aerodynamic Particle Sizer
CPC…
Condensation Particle Counter
DB…
Diffusionsfilterbatterie
Folie 34
EAD…
Electrical Aerosol Detector
EEPS…
Engine Exhaust Particle Sizer
SMPS…
Scanning Mobility Particle Sizer
Aerosolmesstechnik

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Versuchsaufbau und -durchführung

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Ergebnisse - Teil 1
Schleifprozess
Folie 36

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Ergebnisse
Reinraum
[cm
-3
] < 1
Landluft
[cm
-3
]
3000
-
4000
Labor, Büro
[cm
-3
]
5000
-
10000
Dresden Neustadt
[cm
-3
]
10000
-
30000
Dinner bei Kerzenschein
[cm
-3
]
80000
Straßenschlucht, WT
[cm
-3
]
100000
-
150000
Raucherraum
[cm
-3
]
300000
Einordnung von Partikelanzahlkonzentrationen
Folie 37

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Ergebnisse - Schleifprozess
EEPS vs. APS
Folie 38
0.001
0.01
0.1
1
10
100
0.0E+00
5.0E+02
1.0E+03
1.5E+03
2.0E+03
2.5E+03
0.001
0.01
0.1
1
10
100
aerodynamischer Partikeldurchmesser [μm]
dc
n
/ dlogx
[cm
-3
]
elektrischer Mobilitätsdurchmesser [μm]
EEPS
APS

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Ergebnisse - Schleifprozess
Partikelgrößenverteilungen
Folie 39
0.0E+00
1.0E+
03
2.0E+03
3.0E+03
4.0E+03
5.0E+03
6.0E+03
7.0E
+
03
8.0E+03
1 10 100 1000
transformierte Dichtefunktion
der Partikelanzahlkonzentration
dc/ dlog(x) [cm
-3
]
elektrischer Mobilitätsdurchmesser [nm]
t = 5 s
t = 10 s
t = 15 s
t = 20 s
t = 25 s
t = 30 s
t = 35 s
t = 40 s
t = 45 s
-1.4E-17
4.0E-03
8.0E-03
1.2E-02
1.6E-02
2.0E-02
0 200 400 600
Dichteverteilung, anzahlgewichtet
q
0
[nm
-1
]
elektrischer Mobilitätsdurchmesser [nm]
t = 5 s
t = 10 s
t = 15 s
t = 20 s
t = 25 s
t = 30 s
t = 35 s
t = 40 s
t = 45 s

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Ergebnisse - Schleifprozess
Partikelanzahl EEPS (x < 100 nm)
Folie 40
3.01E+05
4.94E+05
3.80E+05
3.94E+05
4.43E+05
4.78E+05
4.93E+05
6.10E+05
3.75E+05
4.49E+05
5.51E+05
1.30E+06
2.25E+06
1.36E+06
1.11E+06
8.29E+05
1.70E+06
9.13E+05
8.68E+05
8.25E+05
2.68E+06
1.74E+07
1.0E+03
1.0E+04
1.0E+05
1.0E+06
1.0E+07
1.0E+08
1.0E+09
- ABCDEFGH I J
Partikelanzahl x < 100 nm,
absolut [-]
unbew ittert
bew ittert
(1.10
3
cm
-3
)
(1.10
1
cm
-3
)
Bewitterung:
n(x<100nm)
Pigmentzugabe:
LS: ???
LS*: n(x<100nm)
Detektionslimit EEPS

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Ergebnisse - Teil 2
Überströmung
Folie 41

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Ergebnisse - Überströmung
Partikelanzahl CPC (x < 10 μm)
Folie 42
1.0E+00
1.0E+01
1.0E+02
1.0E+03
1.0E+04
1.0E+05
-A B C D E F G H I J
Partikelanzahl x < 10 μm,
absolut [-]
unbew ittert
bew ittert
(0.1 cm
-3
)
(1.0 cm
-3
)

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Ergebnisse - Teil 3
Vergleich
Folie 43

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Ergebnisse - Vergleich
Partikelanzahl < 10 μm, bewittert
Folie 44
1E-02
1E-01
1E+00
1E+01
1E+02
1E+03
1E+04
1E+05
1E+06
1E+07
- ABCDEFGH I J
Partikelanzahl < 10 μm, flächenspezifisch
bewittert [cm
-2
]
BM01 - Überströmung
BM02 - Abrieb
BM03 - Anschliff
Überströmung
A 1.6 cm²
Abrieb
A 12.7 cm²
Schleifprozess
A 10 cm²

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Ergebnisse - Vergleich
Modellraumkonzentration < 10 μm, bewittert
Folie 45
1E-04
1E-03
1E-02
1E-01
1E+00
1E+01
1E+02
1E+03
1E+04
- ABCDEFGH I J
Partikelanzahlkonzentration < 10 μm,
Modellraum - bewittert [cm
-3
]
BM01 - Überströmung
BM02 - Abrieb
BM03 - Anschliff
Annahmen:
ideale Durchmischung
keine Koagulation
keine Verluste
Modellraum:
Höhe: 3 m

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Zusammenfassung
und Ausblick
Folie 46

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Fakultät Maschinenwesen
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Zusammenfassung
Folie 47
Methodik
Versuchsapparatur zur Simulation von verschiedenen Bean-
spruchungsmechanismen
Kombination mit geeigneter Messtechnik
Qualitative und quantitative Aussagen zur Partikelfreisetzung
Übertragbarkeit der Messdaten auf reale Szenarien mgl.
Freisetzung von Pigment-Nanopartikeln
Partikelfreisetzung in den luftgetragen Zustand infolge Überströmung und
Gleitreibung vernachlässigbar gering
Pigmentübertragung auf Reiborgan (teilweise auch bei unbewitterten Proben)
Bewitterung führt zur Erhöhung der (Nano)-Partikelfreisetzung beim Schleifen

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Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, AG Mechanische Verfahrenstechnik
Ausblick
Folie 48
Allgemein
Weiterführung der REM-Analysen
Übertragung der Testmethoden auf Kunststoffkomposite
Abrieb
Überführung der Abriebpartikel in Flüssigphase
Bestimmung der Anwendungsgrenzen der Zählmethode (Zetaview) in
Flüssigkeiten
TEM+EDX-Analysen präzipitierter Schleifaerosolpartikel
TiO
2
Pigment
200 nm
Fe
2
O
3
Pigment
200 nm