Name: testing of nanoparticle release from a composite containing nanomaterial using a chamber system
Uploaded: 2016-11-22T13:00:00
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This research was supported by the "Development of technologies for safety evaluation and standardization of nanomaterials and nanoproducts" (10059135)" through the Korea Evaluation Institute of Industrial Technology by the Korean Ministry of Trade, Industry &amp; Energy.

1. Préparation des instruments et Specimens <ol><li> Abrasor <ol><li> Basé sur un appareil d&#39;essai d&#39;abrasion, en utilisant un abrasor avec une phase de rotation de l&#39;éprouvette (diamètre 140 mm), deux supports de roue à l&#39;abrasion, et une vitesse de rotation de 30-80 tpm. </li><li> Utilisez un poids pour fixer la roue à l&#39;abrasion sur le support de roue à l&#39;abrasion, ce qui vaut également la charge de l&#39;échantillon d&#39;essai. </li><li> Installer une entrée d&#3...

<ol>
	<li>Froggett, S. J., Clancy, S. F., Boverhof, D. R., Canady, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+and+perspectives+of+existing+research+on+the+release+of+nanomaterials+from+solid+nanocomposites.">A review and perspectives of existing research on the release of nanomaterials from solid nanocomposites.</a> Part Fibre Toxicol. 11, (2014).</li><li>Kingston, C., Zepp, R., Andrady, A., Boverhof, D., Fehir, R., Hawkins, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+characteristics+of+selected+carbon+nanotube+polymer+composites.">Release characteristics of selected carbon nanotube polymer composites.</a> Carbon. 68, 33-57 (2014).</li><li>Kaiser, D., Stefaniak, A., Scott, K., Nguyen, T., Schutz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods for the Measurement of Release of MWCNTs from MWCNT-Polymer Composites, NIST. , (2014).</li><li>Nowack, B., David, R. M., Fissan, H., Morris, H., Shatkin, J. A., Stintz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+release+scenarios+for+carbon+nanotubes+used+in+composites.">Potential release scenarios for carbon nanotubes used in composites.</a> Environ. Int. 59, 1-11 (2013).</li><li>Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Case+Study+on+Risk+Evaluation+of+Silver+Nanoparticle+Exposure+from+Antibacterial+Sprays+Containing+Silver+Nanoparticles.">Case Study on Risk Evaluation of Silver Nanoparticle Exposure from Antibacterial Sprays Containing Silver Nanoparticles.</a> J of Nanomaterial. , 346586 (2015).</li><li>Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Case+study+on+risk+evaluation+of+printed+electronics+using+nanosilver+ink.">Case study on risk evaluation of printed electronics using nanosilver ink.</a> Nano Convergence. , (2016).</li><li>Vorbau, M., Hillemann, L., Stintz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+the+characterization+of+the+abrasion+induced+nanoparticle+release+into+air+from+surface+coatings.">Method for the characterization of the abrasion induced nanoparticle release into air from surface coatings.</a> J. Aerosol Sci. 40, 209-217 (2009).</li><li>Golanski, L., Gaborieau, A., Guiot, A., Uzu, G., Chatenet, J., Tardif, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+abrasion-induced+nanoparticle+release+from+paints+into+liquids+and+air.">Characterization of abrasion-induced nanoparticle release from paints into liquids and air.</a> J. Phys. Conf. Ser. 304, 012062 (2011).</li><li>Wohlleben, W., Brill, S., Meier, M. W., Mertler, M., Cox, G., Hirth, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+lifecycle+of+nanocomposites:+Comparing+released+fragments+and+their+in-vivo+hazards+from+three+release+mechanisms+and+four+nanocomposites.">On the lifecycle of nanocomposites: Comparing released fragments and their in-vivo hazards from three release mechanisms and four nanocomposites.</a> Small. 7, 2384-2395 (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ISO 7784-1, Paints and varnishes -- Determination of resistance to abrasion -- Part 1: Rotating abrasive-paper-covered wheel method. , (1997).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ISO 5470-1, Rubber- or plastics-coated fabrics -- Determination of abrasion resistance -- Part 1: Taber abrader. , (1999).</li><li>Schlagenhauf, L., Chu, B. T. T., Buha, J., N&#252;sch, F., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+of+carbon+nanotubes+from+an+epoxy-based+nanocomposites+during+an+abrasion+process.">Release of carbon nanotubes from an epoxy-based nanocomposites during an abrasion process.</a> Enviorn. Sci. Tech. 46, 7366-7372 (2012).</li><li>Bello, D., Wardle, B. L., Yamamoto, N., deVilloria, R. G., Garcia, E. J., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exposure+to+nanoscale+particles+and+fibers+during+machining+of+hybrid+advanced+composites+containing+carbon+nanotubes.">Exposure to nanoscale particles and fibers during machining of hybrid advanced composites containing carbon nanotubes.</a> J. Nanopart. Res. 11, 231-249 (2009).</li><li>Cena, L. G., Peters, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+control+of+airborne+particles+emitted+during+production+of+epoxy/carbon+nanotube+nanocomposites.">Characterization and control of airborne particles emitted during production of epoxy/carbon nanotube nanocomposites.</a> J. Occup. Environ. Hyg. 8, 86-92 (2011).</li></ol>

Les étapes les plus critiques lors de la conduite de l&#39;essai de nanorelease à partir de matériaux nanocomposites en utilisant un test d&#39;abrasion ont été: 1) en utilisant un système de chambre en acier inoxydable avec un neutraliseur pour éliminer la charge électrostatique générée par l&#39;abrasion et à réduire le dépôt de particules sur les parois de la chambre; 2) fournir de l&#39;air supplémentaire pour fournir une meilleure suspension de particules; et 3) l&#39;échantillonnage des particules...

l&#39;exposition de nanomatériau a surtout été étudié en relation avec les travailleurs dans les lieux de travail de fabrication, la manipulation, la fabrication, l&#39;emballage et les nanomatériaux, tandis que l&#39;exposition des consommateurs n&#39;a pas été étudié en profondeur. Une analyse récente de la base de données de l&#39;environnement et de la littérature de santé créé par le Conseil international de nanotechnologie (ICON) a également indiqué que la plupart des recherches sur la sécurité des nanomatériaux a mis l&#39;accent sur les risques (83%) et l&#39;exposition potentielle (16%), avec la sortie de nanocomposites, représentant l&#39; exposition des consommateurs, ce qui représente seulement 0,8% 1. Ainsi, on sait très peu au sujet de l&#39;exposition des consommateurs aux nanomatériaux. Nanoparticules de presse a été utilisée pour estimer l&#39; exposition des consommateurs dans les études de simulation, y compris l&#39;abrasion et aux intempéries de nanocomposites, le lavage des textiles, ou dustiness tester des méthodes, telles que la méthode de tambour rotatif, vortex secouant la méthode, et d&#39; autres méthodes secoueurs 2-3. De plus, plusieurs organisations internationalestentatives, comme le nanorelease ILSI (International Life Science Institute) et l&#39;UE NanoReg, ont été faits pour développer la technologie pour comprendre la libération des nanomatériaux utilisés dans les produits de consommation. Le produit ILSI nanorelease des consommateurs lancée en 2011 représente une approche de cycle de vie à nanomatériau libération de produits de consommation, où la phase 1 implique la sélection de nanomatériau, la phase 2 couvre les méthodes d&#39;évaluation, et la phase 3 met en œuvre des études interlaboratoires. Plusieurs monographies et publications sur la sécurité des nanomatériaux dans les produits de consommation ont également été publiés 4-6. Pendant ce temps, NanoReg représente une approche européenne commune à l&#39;essai réglementaire des nanomatériaux manufacturés et fournit un programme de méthodes pour l&#39;utilisation de la simulation approches nanorelease des produits de consommation 2. ISO TC 229 essaie aussi d&#39;élaborer des normes relatives à la sécurité des consommateurs et de soumettre une nouvelle travail proposition de poste pour la sécurité des consommateurs. Le GTNM OCDE (working partie sur les nanomatériaux), en particulier SG8 (groupe de pilotage sur l&#39;évaluation de l&#39;exposition et de l&#39;atténuation de l&#39;exposition), a récemment mené une enquête sur l&#39;orientation des travaux futurs, en particulier la consommation et de l&#39;évaluation de l&#39;exposition environnementale. Par conséquent, à la lumière de ces activités internationales, les ministères coréens du commerce, de l&#39;industrie et de l&#39;énergie a lancé un projet à plusieurs niveaux en 2013 a porté sur le &quot;développement de technologies pour l&#39;évaluation de la sécurité et de la normalisation des nanomatériaux et des nanoproduits». De plus, plusieurs études relevant de la sécurité des consommateurs pour normaliser nanomatériau libération des produits de consommation ont également été publiés 7-8. Un test d&#39;abrasion est une des méthodes de simulation inclus dans le nanorelease ILSI et NanoReg 2-3 pour la détermination du niveau d&#39;émission potentielle des nanoparticules de différents produits composites commerciaux. La perte de poids est déduit de masse basée sur la différence entre le poids de l&#39;échantillon avant et après abrasion en utilisant un abrasor. L&#39;échantillon nanocomposite est abrasée à une vitesse constante, un échantillonneur aspire l&#39;aérosol et les particules sont ensuite analysées à l&#39;aide des dispositifs de comptage de particules, par exemple un compteur de particules à condensation (CPC) ou un compteur de particules optique (OPC) et recueilli sur un MET (microscopie électronique à transmission), la grille ou de la membrane pour une autre analyse visuelle. Cependant, la réalisation d&#39; un test d&#39;abrasion pour les matériaux nanocomposites nécessite une version de nanoparticule constante, ce qui est difficile à cause de particules de charge à la suite de l&#39; abrasion et lorsque le prélèvement des particules est réalisée à proximité du point d&#39;émission 2-3, 9-11. En conséquence, cet article présente un système de chambre comme une nouvelle méthode d&#39;évaluation de nanomatériau libération dans le cas d&#39;abrasion des matériaux nanocomposites. En comparaison avec d&#39;autres tests d&#39;abrasion et de simulation, le système de chambre proposé fournit des données nanoparticules à libération homogènes dans le cas d&#39;abrasion. De plus, cette nouvelle méthode d&#39;essaia été largement utilisée dans le domaine de la qualité de l&#39; air intérieur et de l&#39; industrie semi-conduite comme nombre total de particules méthode de comptage 12, 13. Par conséquent, il est prévu que la méthode proposée peut être développée en une méthode normalisée pour les essais nanoparticule libération de produits de consommation contenant nanomatériaux.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Foamex</td>
			<td>Taeyoung, R. of Korea</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MWCNT (multiwalled carbon nanotube) composite</td>
			<td>Hanwha, Incheon, R. of Korea</td>
			<td></td>
			<td>2% MWCNTs in low density polyethylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasion Paper</td>
			<td>Derfos, R. of Korea</td>
			<td>#100</td>
			<td>100 grit sand paper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter (CPC)</td>
			<td>TSI Inc, Shoreview, MN</td>
			<td>UCPC 3775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Paritcle Counter (OPC)</td>
			<td>Grimm, Ainring, Germany</td>
			<td>1.109</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini Particle Sampler</td>
			<td>Ecomesure, Saclay, France</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantifoil Holey Carbon Film</td>
			<td>TED PELLA Inc. USA</td>
			<td>1.2/1.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter Holder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Filter&#160;</td>
			<td>Millipore, USA</td>
			<td>CAT No. GTTP02500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft X-ray Ionizer (Neutralizer)</td>
			<td>SUNJE, R. of Korea</td>
			<td>SXN-05U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM)</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>S-4300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

testing of nanoparticle release from a composite containing nanomaterial using a chamber system

Avec le développement rapide de la nanotechnologie comme l&#39; une des technologies les plus importantes du 21e siècle, l&#39; intérêt pour la sécurité des produits de consommation contenant des nanomatériaux est également en augmentation. L&#39;évaluation de la libération de nanomatériau à partir de produits contenant des nanomatériaux est une étape cruciale dans l&#39;évaluation de l&#39;innocuité de ces produits, et a donné lieu à plusieurs efforts internationaux pour développer des technologies fiables et cohérentes pour standardiser l&#39;évaluation du nanomatériau communiqué. Dans cette étude, la libération des nanomatériaux à partir de produits contenant des nanomatériaux est évaluée en utilisant un système à chambre qui comprend un compteur de particules de condensation, ce compteur optique de particules, et l&#39;échantillonnage des ports pour prélever des échantillons de filtre pour analyse par microscopie électronique. Le système de chambre proposée est testée en utilisant un abrasor et type de disque échantillons de matériau nanocomposite pour déterminer si la libération de nanomatériau est reproductible et constante dans une plage acceptable.Les résultats du test indiquent que le nombre total de particules dans chaque test est de moins de 20% par rapport à la moyenne, après plusieurs essais. Les tendances de libération sont similaires et ils montrent une très bonne répétabilité. Par conséquent, le système de chambre proposé peut être utilisé efficacement pour les tests nanomatériau de libération de produits contenant des nanomatériaux.

Abrasion Test de répétabilité au moyen du Système Chambre Les nombres de particules totales étaient conformes à 8 tests d&#39;abrasion, comme le montre le tableau 3. Le CPC mesuré une moyenne de 3,67 x 10 9 particules, tandis que l&#39;OPC a compté une moyenne de 1,98 x 10 9 particules (&gt; 0,3 um). Les écarts étaient moins de 20%, ce qui représentait une libération uniforme des...

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Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

Essai de nanoparticules de sortie à partir d&#39;un composite contenant des nanomatériaux L&#39;utilisation d&#39;un système de chambre

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

The overall goal of this procedure is to evaluate nanomaterial release in the case of abrasion of nanocomposite materials. This method can help answer key questions in the occupation hygiene field such as risk assessment and workplace environment. The main advantage of this technique is that it allows one to evaluate nanomaterial release in the case of abrasion of nanocomposite materials.For this experiment, use an abraser with a 140 millimeter diameter specimen rotation stage, which can rotate 30 to 80 rotations per minute, and two abrasion wheel holders. Install a disk shaped specimen on the specimen rotation stage. Use a weight to secure the abrasion wheels, that are wrapped with 100 grit sandpaper, to the abrasion wheel holder which also applies load to the test specimen.Use stainless steel for the chamber walls to avoid particle deposition due to electrostatic force. Locate the air inlet and outlet in the upper and lower part of the chamber respectively. Place the abraser inside of the chamber, and install an additional air inlet in the abraser that is 15 millimeters above and 40 millimeters away from the center of the test specimen to provide better suspension for the abrased particles.Next, locate the neutralizer 28 centimeters away from the center of the test specimen at a 45 degree angle to reduce the electrostatic particle deposition on the chamber walls. Install a CPC and OPC at the outlet of the chamber to measure the particle number concentration and particle size distribution respectively. Operate the blower installed at the outlet of the chamber at a flow rate of 50 liters per minute.Following this, supply 25 liters per minute of additional particle-free suspension air using an air compressor through the additional air inlet. Check the background particle number concentration inside the chamber to reach an average particle number concentration for one hour of below one number per cubic centimeter using the condensation particle counter. Next, operate the specimen rotation stage of the abraser using a step motor that rotates the specimen rotation stage at 72 rotations per minute with 1000 rotations.Measure and record the released particle number concentration and particle size distribution using the CPC and OPC respectively. Now, sample the released particles using a particle sampler containing filter media or a TEM grid. Stop the measurement and sampling when the particle number concentration reaches below 0.1%of the peak particle number concentration.After saving the data, remove the samples from the instrument. The typical change in particle number concentration during the abrasion test is shown here. During the abrasion an increase in particle number concentration was observed followed by a decrease after abrasion.The CPC measured an average of 3.67 times 10 to the nine particles, and the deviations were within 20%which represented a consistent release of particles during abrasion. The OPC measured an average of 1.98 times 10 to the nine particles, and the deviations were within 20%which represented a consistent release of particles during abrasion. After abrasion the original test specimens lost approximately 0.6 grams or 1.56%The total particle number release from nanocomposite containing carbon nanotubes by the abrasion test is shown here.The nanocomposite containing carbon nanotubes released 12.6%more condensation particles and 1.9%more optical particles than the control composite. Most of the particles were torn due to abrasion, and field emission scanning electron microscopy revealed no free carbon nanotube structures from the nanocomposite containing 2%carbon nanotubes in the filter samples or many particle sampler samples after abrasion. After watching this video, you should have a good understanding of how evaluate nanomaterial release in the case of abrasion of nanocomposite materials.

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