Grenzwerte

Werkstoffprüfung nach VDA 278 mit Thermodesorption

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In der VDA 278 sind die Grenzwerte für leicht- (VOC) und schwerflüchtige organische Verbindungen (SVOC) für nichtmetallische Werkstoffe im Auto festgelegt worden. Die Automobilhersteller wenden die VDA 278 für Formteile im Fahrzeuginnenraum an. Sie ermöglicht es, die Auswirkungen von Emissionen mittels Thermodesorption abzuschätzen und die Produkte zu verbessern.

Neuwagen sollen möglichst neutral riechen, jedoch beeinflussen großflächige Geruchsträger wie Teppiche, Dachhimmel oder Sitzbezüge die Wahrnehmung der Kunden. Gerüche im Autoinnenraum sollen weder störend oder gar schädlich sein, sondern im Idealfall zur Kaufentscheidung beitragen.

Für die Analyse gemäß VDA 278 werden die Proben mit Thermodesorptionsanalyse (TD) thermisch extrahiert, im Gas-Chromatographen getrennt und im Massenspektrometer detektiert. Die Proben werden hierbei auf das TD-Röhrchen aufgegeben und anschließend durch festgelegte Desorptionsprogramme in das GC-Massenspektrometer (GCMS) eingeleitet, wodurch eine sehr bequeme und schnelle Analyse von VOC und SVOC ermöglicht wird. Da es sich bei den desorbierten organischen Komponenten teilweise um schwerflüchtige Verbindungen handelt, werden einige wichtige Anforderungen an die Qualität des eingesetzten Analysesystems gestellt, um die mögliche „Verschleppung“ von Probenbestandteilen zwischen den Messungen zu verhindern.

Das neue TD-30 Desorptionssystem von Shimadzu (Halle 4, Stand 4511) für die Gas- und Materialanalyse lässt sich flexibel erweitern und unterstützt damit eine große Bandbreite von quantitativen Analysen in Forschung oder Qualitätskontrolle. Zu seinen Vorteilen gehören inerte Leitungen, maximal verkürzte Verbindungen zwischen GCMS und TD sowie ein schnelles Heizen und Kühlen der TD-Röhrchen. Eine eingebaute Überlappungsfunktion erhöht signifikant den Probendurchsatz. Auf diese Weise erfüllt der TD-30 alle Anforderungen der VDA 278 und übertrifft diese sogar in allen Punkten.

Gemäß VDA 278 werden die Proben (Gummi, Kunststoff, Leder) in dünne Streifen geschnitten und je etwa 30 mg der Probe wird im TD-Röhrchen platziert. Von beiden Seiten wird das Röhrchen mit etwa 5 mg Glaswolle versehen und mit Deckeln verschlossen. Die VOC- und SVOC-Komponenten werden bei unterschiedlichen Temperaturen für je 30 min desorbiert und anschließend die gesammelten Fraktionen in das GCMS eingeleitet.

Die Standards für die Kalibrationskurven werden durch Verdünnung von Toluol und n-Hexadecan mit Methanol auf 0,5 μg/μl hergestellt. Anschließend werden 4 μl der Lösung auf das Tenax TA-Röhrchen aufgegeben und mit dem GCMS vermessen, um den Responsefaktor (Rf) zu bestimmen. Die Rfs werden später für die Quantifizierung der Komponenten in den Proben benutzt. Die zugrundeliegende Formel für die Berechnung von Rf ist folgende:

Die Emission der zu bestimmenden Komponenten wird somit wie folgt berechnet:

Zusätzlich werden die Wiederfindungsraten des Analysensystems berechnet, indem eine Mischung aus typischen VOC-Komponenten (Konzentration etwa 0,11 μg/μl) hergestellt und 4 μl der Lösung auf das Tenax TA-Röhrchen aufgegeben werden.

Die Analyseergebnisse für nichtmetallische Automobil-Werkstoffe zeigen zum Beispiel bei den berechneten Werten aus einer Lederprobe ist eine sehr hohe Konzentration von Bis(2-ethylhexyl)-phthalat von 333,28 μg/g, welches als Weichmacher in Kunststoffen verwendet wird.

Direkt nach dieser Probe ist ein leeres TD-Röhrchen vermessen worden, um die mögliche Verschleppung von Analyten in die Folgemessung zu bestimmen. Nach der Messung ist ein Wert von 0,17 μg/g Bis(2-ethylhexyl)-phthalat berechnet worden, was lediglich 0,05 % der Konzentration in der Messung davor darstellt. Somit konnte eine hohe Qualität des Systems und dessen Eignung für komplexe Proben der VDA278-Norm nachgewiesen werden. ■


Der Autor

Dr. Waldemar Weber

Produktmanager

Shimadzu

www.shimadzu.eu


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