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. Preparación de Instrumentos y muestras <ol><li> abrasor <ol><li> Basado en un probador de la abrasión, utilizar un abrasor con una etapa de rotación de muestras (140 mm de diámetro), dos soportes de las ruedas de abrasión, y una velocidad de rotación de 30 - 80 rpm. </li><li> Utilice un peso para asegurar la rueda de abrasión al soporte de la rueda a la abrasión, que también se aplica carga a la muestra de ensayo. </li><li> Instalar una entrada de aire adicional para proporcionar una mejor...

<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>

Los pasos más críticos en la realización de la prueba nanorelease de materiales nanocompuestos usando un ensayo de abrasión fueron: 1) usando un sistema de cámara de acero inoxidable con un neutralizador para eliminar la carga electrostática generada por la abrasión y reducir la deposición de partículas en las paredes de la cámara; 2) el suministro de aire adicional para proporcionar una mejor suspensión de partículas; y 3) el muestreo de las partículas liberadas y monitoreo en línea utilizando un CPC y OP...

la exposición nanomaterial en su mayoría se ha estudiado en relación con los trabajadores en los lugares de trabajo de fabricación, manipulación, fabricación, envasado y nanomateriales, mientras que la exposición de los consumidores no se ha estudiado ampliamente. Un análisis reciente de la base de datos del medio ambiente y la literatura de salud creada por el Consejo Internacional de Nanotecnología (ICON) también indicó que la mayor investigación sobre la seguridad de los nanomateriales se ha centrado en los riesgos (83%) y la exposición potencial (16%), con el lanzamiento de nanocompuestos, lo que representa exposición de los consumidores, que representa solamente el 0,8% 1. De este modo, se sabe muy poco acerca de la exposición del consumidor a los nanomateriales. Liberación de nanopartículas se ha utilizado para estimar la exposición de los consumidores en los estudios de simulación, incluyendo la abrasión y resistencia a la intemperie de nanocompuestos, lavado de textiles, o pulverulencia métodos de prueba, tales como el método de tambor giratorio, el método de agitación de vórtice, y otros métodos de agitador 2-3. Además, varias organizaciones internacionalesintentos, como el nanorelease ILSI (International Life Science Institute) y NanoReg de la UE, se han hecho para desarrollar la tecnología para entender la liberación de los nanomateriales utilizados en productos de consumo. El producto nanorelease consumidor ILSI lanzado en 2011 representa un enfoque de ciclo de vida a la liberación de nanomateriales a partir de productos de consumo, donde la fase 1 implica la selección nanomaterial, fase 2 se refiere a los métodos de evaluación, y la fase 3 implementa estudios entre laboratorios. Varias monografías y publicaciones sobre la seguridad de los nanomateriales en productos de consumo también han sido publicados 4-6. Mientras tanto, NanoReg representa un enfoque común europeo para el análisis reglamentario de los nanomateriales manufacturados y ofrece un programa de métodos para su uso en la simulación se acerca a nanorelease de productos de consumo 2. ISO TC 229 también está tratando de desarrollar las normas pertinentes para la seguridad del consumidor y presentar una nueva propuesta de posiciones de trabajo para la seguridad del consumidor. El WPMN OCDE (working partido en nanomateriales), especialmente SG8 (grupo de dirección en la evaluación de la exposición y la mitigación de la exposición), llevado a cabo recientemente una encuesta sobre la dirección de los trabajos futuros, especialmente de los consumidores y la evaluación de la exposición del medio ambiente. Por lo tanto, a la luz de estas actividades internacionales, los Ministerios de Corea de Comercio, Industria y Energía puso en marcha un proyecto escalonado en 2013 se centró en el &quot;Desarrollo de tecnologías para la evaluación de la seguridad y la normalización de los nanomateriales y nanoproductos&quot;. Además, varios estudios relevantes para la seguridad de los consumidores para estandarizar la liberación de nanomateriales a partir de productos de consumo también han sido publicados 7-8. Una prueba de abrasión es uno de los enfoques de simulación incluido en el nanorelease ILSI y NanoReg 2-3 para la determinación del nivel de emisión de potencial de las nanopartículas de diferentes productos compuestos comerciales. La pérdida de peso de masa se deduce basa en la diferencia en el peso de la pieza antes y después de Abrasion usando un abrasor. La muestra de nanocompuesto se desgasta a una velocidad constante, un muestreador chupa el aerosol, y las partículas son entonces analizado utilizando dispositivos de conteo de partículas, tales como un contador de partículas de la condensación (CPC) o contador de partículas óptico (OPC), y se recoge en un TEM (microscopía electrónica de transmisión) de rejilla o membrana para su posterior análisis visual. Sin embargo, la realización de un ensayo de abrasión de materiales nanocompuestos requiere una liberación de nanopartículas consistente, que es difícil debido a las partículas de carga como resultado de la abrasión y cuando la toma de muestras de partículas se lleva a cabo cerca del punto de emisión 2-3, 9-11. En consecuencia, este trabajo presenta un sistema de cámara como un nuevo método para evaluar la liberación de nanomateriales en el caso de la abrasión de materiales nanocompuestos. Cuando se compara con otros ensayos de abrasión y de simulación, el sistema de cámaras propuesto proporciona datos de liberación de nanopartículas consistentes en el caso de la abrasión. Por otra parte, este nuevo método de pruebase ha utilizado ampliamente en el campo de la calidad del aire interior y la industria semi-conducta como el número total de partículas método de recuento 12, 13. Por lo tanto, se anticipa que el método propuesto puede ser desarrollado en un método estandarizado para la liberación pruebas de nanopartículas a partir de productos de consumo que contienen nanomateriales.

<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

Con el rápido desarrollo de la nanotecnología como una de las tecnologías más importantes del siglo 21, el interés en la seguridad de productos de consumo que contengan nanomateriales también está aumentando. La evaluación de la liberación de nanomateriales a partir de productos que contienen nanomateriales es un paso crucial en la evaluación de la seguridad de estos productos, y ha dado lugar a varios esfuerzos internacionales para desarrollar tecnologías coherentes y fiables para la normalización de la evaluación de la liberación de los nanomateriales. En este estudio, la liberación de los nanomateriales de productos que contienen nanomateriales se evalúa utilizando un sistema de cámara que incluye un contador de partículas de condensación, contador de partículas óptico, y el muestreo de los puertos para recoger muestras de filtro para el análisis de microscopía electrónica. El sistema de cámara de propuesta es probada usando un abrasor y de tipo disco muestras de material nanocompuesto para determinar si la liberación nanomaterial es repetible y consistente dentro de un rango aceptable.Los resultados de la prueba indican que el número total de partículas en cada prueba está dentro de 20% de la media después de varios ensayos. Las tendencias de liberación son similares y muestran muy buena repetibilidad. Por lo tanto, el sistema de cámara propuesta puede ser utilizado con eficacia para la liberación nanomaterial de productos que contienen nanomateriales.

Prueba de abrasión de repetibilidad con sistema de cámaras El número total de partículas fueron consistentes para 8 ensayos de abrasión, como se muestra en la Tabla 3. El CPC mide un promedio de 3,67 x 10 9 partículas, mientras que el OPC contó una media de 1,98 x 10 9 partículas (&gt; 0,3 m). Las desviaciones fueron dentro del 20%, lo que representó una liberación constante de par...

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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.

Ensayo de liberación de nanopartículas a partir de un compuesto que contiene nanomaterial usar un sistema de Cámara

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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