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Druckeremissionen Partikelemissionen aus Laserdruckern auf der Spur

Autor / Redakteur: Stefan Seeger* und Harald Bresch* / Dr. Ilka Ottleben

Laserdrucker und andere Bürogeräte erzeugen Emissionen, die im Verdacht stehen, gesundheitsschädlich zu sein. Forscher der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung haben jetzt ein Testsystem weiterentwickelt, mit dem sich die Emissionen genauer messen und miteinander vergleichen lassen.

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Abb. 1: Lasergetriebene Drucker emittieren potenziell gesundheitsschädliche Aerosole.
Abb. 1: Lasergetriebene Drucker emittieren potenziell gesundheitsschädliche Aerosole.
( Bild: Adagio - Glombik - Fotolia.com )

Lasergetriebene Drucker, Fotokopierer und teilweise auch Fax- oder Multifunktionsgeräte emittieren Gase sowie Fein- und Ultrafeinstaub. Diese Emissionen stehen im Verdacht Asthma, pseudoallergische Entzündungen der Atemwege, Haut- und Augenirritationen sowie Kopfschmerz und das so genannte „Sick Building Syndrome“ auszulösen [1, 2]. Beim Gebrauch der Geräte entstehen ultrafeine Partikel (Nanopartikel) mit Durchmessern kleiner 0,1 Mikrometer sowie auch feine Partikel kleiner ein Mikrometer Durchmesser. Die genaue Menge dieser Partikelemissionen konnte jedoch bislang nicht bestimmt werden [3]. Der Vergleich von Partikelemissionen marktgängiger Gerätetypen war daher in der Vergangenheit nicht möglich. Auch Toxikologen und Medizinern fehlte die erforderliche Grundlage qualitativ hochwertiger und vergleichbarer Daten, um Arbeitsplatzkonzentrationen und potenzielle gesundheitliche Gefahren zu bewerten.

Vor allem methodische Unterschiede bei den Messungen erschwerten den Vergleich der Messdaten. So wurden Emissionsmessungen in unterschiedlichen Umgebungen durchgeführt oder verschiedene Partikelnachweisgeräte mit unterschiedlichen Messbereichen und -verfahren verwendet. Auch die Rahmenbedingungen der Messungen (z.B. Klima oder Partikeluntergrund) und schließlich die zur Datenauswertung verwendeten Methoden waren selten einheitlich.

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Um vergleichbare Emissionsdaten für kongruente Beurteilungen zu erhalten, ist eine standardisierte Testprozedur nötig. Diese Testprozedur sollte die einflussnehmenden Umweltparameter beschreiben und kontrollieren und möglichst viele Details der Messungen und der Auswertung festlegen.

Die BAM hat bereits 2003 eine Testprozedur ausgearbeitet, die Basis bei der Vergabe von Gütesiegeln (Blauer Engel) für Büromaschinen ist [4]. Diese Prüfung erfasst die Gesamtmasse der emittierten Partikel. Da gerade die ultrafeinen Partikel kaum zur Gesamtpartikelmasse beitragen, weist diese Messmethode nur bedingt Partikel unter 0,1 Mikrometer nach. Eine Weiterentwicklung der Messmethode schafft nun Abhilfe: Eine Umweltsimulationskammer, ausgerüstet mit speziellen Aerosolmessgeräten ermöglicht reproduzierbare und verlässliche Detaildaten über die Größenverteilung, Menge und zeitliche Veränderung der Partikelemissionen.

Aufbau und Messverfahren

Die Messungen werden in einer Umweltsimulationskammer aus Edelstahl mit einem Volumen von einem Kubikmeter durchgeführt, die dem ECHMA-Standard (ECHMA, 2001) entspricht. Damit in der Kammer Emissionen von VOCs und SVOCs bis zu sehr niedrigen Konzentrationen im Bereich weniger µg/m³ erfasst werden können, ist eine Kontrolle der Strömungsgeschwindigkeit, des Klimas und des Luftwechsels in engen Bereichen erforderlich. Zudem muss die Kammer eine Reihe weiterer Spezifikationen erfüllen (s. Kasten Hintergrund).

Der Ablauf des Testprogramms ist in Tabelle 1 aufgeführt. Im sechsten Schritt wird eine definierte Anzahl Kopien einer standardisierten Druckvorlage mit fünf Prozent Flächenbedeckung (schwarz-weiß) oder 20 Prozent Flächenbedeckung (Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, fünf Prozent pro Farbe) ausgedruckt.

Papier ist ein ausgezeichneter Wasserspeicher. Beim Druckvorgang wird das Papier erwärmt, und das gespeicherte Wasser entweicht. Um Kondensation von aus dem Druckerpapier emittiertem Wasserdampf zu vermeiden, ist ein entsprechend hoher Luftwechsel in der Klimakammer erforderlich. Für die Partikelmessungen wird eine Kombination von zwei Partikelspektrometern verwendet. Die Größenverteilung ultrafeiner Partikel (zehn bis 500 Nanometer Durchmesser) wird mit einem so genannten Scanning-Mobility-Particle-Sizer (SMPS TSI 3936) gemessen. Seine Hauptkomponenten bestehen aus einem elektrostatischen Partikelgrößenklassierer (DMA) und einem Kondensationskernzähler (CPC). Der Klassierer hat 105 Größenkanäle und erfasst ein komplettes Spektrum im Zwei-Minuten-Rhythmus. Die Größenverteilung feiner Partikel (300 Nanometer bis 20 Mikrometer Durchmesser) wird im Sechs-Sekunden-Rhythmus von einem 16-Kanal-Laser-Partikelzähler (Grimm Model 1.108) erfasst [6].

Die Rohdaten der Partikelspektrometer werden mithilfe eines einfachen mathematischen Ansatzes ausgewertet (s. Emissionsverhalten am Ende des Beitrags auf Seite 2).

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