Emission von Isocyanaten bei der Verarbeitung von Polyurethanklebstoffen

Wirts, Martin

Es wurden die Emissionen organischer Verbindungen mit dem Schwerpunkt Diisocyanate aus Polyurethanklebstoffen untersucht in einer Emissionskammer mit 2,2 l Volumen. Als Messgröße wurde die auf die Klebstoffoberfläche bezogene Emissionsrate (SERa [µg/m²h]) als Materialkennwert erhalten. Die Erfassung der Diisocyanate erfolgte mit dem Derivatisierungsreagenz 1-(2-Pyridyl)piperazin und anschließender HPLC-Trennung mit Fluoreszenz- und UV-Detektion. Die Isocyanatemission der Klebstoffe wurde in Abhängigkeit der Parameter Temperatur, Aussendruck und Monomergehalt untersucht. Es zeigte sich, dass die Emission der Diisocyanate aus frischen Klebstoffen einer Gasphasenkontrolle unterliegt und sich der Einfluss dieser Parameter mit Hilfe thermodynamischer Gesetzmäßigkeiten beschreiben lässt. Der Einfluss der Aushärtung auf den Emissionsprozess wurde mit Hilfe von IR, rheometrischer Analyse und HPLC-Analytik untersucht. Es zeigte sich, dass mit zunehmender Aushärtung der Emissionsprozess in eine Diffusionskontrolle übergeht. Bei der Untersuchung marktgängiger PUR-Klebstoffe zeigten die heißangewandten Klebstoffe die höchsten Isocyanatemissionsraten. Zusätzlich können bei einigen Klebstoffen Emissionen von flüchtigen Isocyanat-Nebenprodukten ermittelt werden. Den Emissionsraten sind Ergebnisse von Upscalingversuchen in einer 1 m³-Emissionskammer und die Daten von Arbeitsplatzmessungen gegenübergestellt.

Emission of organic substances with focus on diisocyanates was evaluated by measuring the specific emission rate (area) (SERa, [µg/m²h]) in a 2.2 l emission chamber. The SERa presents a material specific value. Isocyanates were analyzed as their 1-(2-pyridyl)piperazine derivatives by HPLC with fluorescence- and UV-detection. The influence of temperature, overall pressure and monomer content on the emission rate could be shown to follow themodynamic laws. The influence of isocyanate reaction and matrix alteration on the emission process was investigated by IR, rheometric and HPLC analysis and could be shown to follow a two step process with the rate limiting step located first in the gas phase and changing later into the bulk phase. Evaluation of emission rate for different commercially available PUR-adhesives showed highest emission for systems which were applied at high temperatures. Also highly volatile isocyanate by-products could be detected from some adhesives. Upscaling of emission experiments were conducted in a 1-m³ emission chamber and are discussed together with results from field studies measured at real work sites.

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Wirts, Martin: Emission von Isocyanaten bei der Verarbeitung von Polyurethanklebstoffen. 2000.

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