Leitfaden zur VOC-Prüfung: Vorschriften, Methoden und Normen

Flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) sind organische Verbindungen, die nach der Definition der Decopaint-Richtlinie 2004/42/EG einen Anfangssiedepunkt von höchstens 250 °C bei einem Standarddruck von 101,3 kPa haben.¹ Typische Beispiele sind Formaldehyd, Benzol, Xylol, Toluol und Styrol. Da viele VOC gesundheits- und umweltschädlich sind, begrenzen mehrere EU-Richtlinien und -Verordnungen ihren Gehalt in verschiedenen Materialien und ihre Freisetzung daraus.

VOC-Prüfungen werden in der Regel gaschromatographisch durchgeführt, etwa mittels GC-MS oder GC-FID, wobei je nach Probenart unterschiedliche Normverfahren zur Anwendung kommen. Im Folgenden werden einige der häufigsten Fälle beschrieben, in denen Prüfungen erforderlich sind, zusammen mit den Analysemöglichkeiten, die Measurlabs auf Grundlage unserer Erfahrung mit Kunden aus zahlreichen Branchen empfiehlt.

VOCs in Baumaterialien

Organische Lösemittel werden in großem Umfang bei der Herstellung von Farben, Lacken und Holzschutzmitteln eingesetzt. Lösemittelhaltige Bauprodukte bergen daher ein hohes Risiko für VOC-Emissionen. EU-weite Grenzwerte für den VOC-Gehalt von Farben und Lacken legt die Decopaint-Richtlinie fest. Sie reichen von 30 g/l für wasserbasierte Grundierungen und matte Innenanstriche bis zu 850 g/l für Vorbereitungsprodukte der Fahrzeugreparaturlackierung.² Für Umweltzeichen wie den Blauen Engel gelten deutlich strengere Anforderungen, etwa für emissionsarme Lacke (DE-UZ 12a) oder Innenwandfarben (DE-UZ 102).³ Der VOC-Gehalt kann sowohl für die Decopaint-Richtlinie als auch für die Vergabekriterien des Blauen Engels mit dem Normverfahren ISO 11890-2 bestimmt werden.

VOC-Emissionen aus anderen Bauprodukten fallen unter die EU-Bauproduktenverordnung. Produktspezifische Anforderungen sind in den jeweiligen harmonisierten Normen oder Europäischen Bewertungsdokumenten (EAD) festgelegt.⁴ Diese enthalten in der Regel nur für Formaldehydemissionen ausdrückliche Kriterien. Anforderungen an weitere VOC ergeben sich häufig aus nationalen Vorschriften wie dem AgBB-Schema in Deutschland oder aus freiwilligen Kennzeichnungssystemen wie dem EMICODE. Zu den gängigen Prüfnormen gehören EN 16516, die für ein breites Spektrum von Bauprodukten angewendet wird, und EN 717-1, die vor allem für Holzwerkstoffe eingesetzt wird.

Formaldehyd wurde außerdem als beschränkter Stoff in Anhang XVII der REACH-Verordnung aufgenommen. Die neuen Emissionsgrenzwerte gelten seit dem 6. August 2026.⁵ Seitdem dürfen Möbel und Erzeugnisse auf Holzbasis Formaldehyd nur bis zu einer Konzentration von 0,062 mg/m³ abgeben, andere Erzeugnisse für Innenräume bis zu 0,080 mg/m³. Da EN 717-1 den in der Beschränkung festgelegten Referenzbedingungen entspricht, kann die Norm direkt für Konformitätsprüfungen verwendet werden. Andere Prüfkammerverfahren wie EN 16516 sind ebenfalls möglich, erfordern jedoch unter Umständen eine wissenschaftlich begründete Korrelation mit Ergebnissen unter den Referenzbedingungen.

VOC in der Medizintechnik

Bei der Biokompatibilitätsprüfung von Medizinprodukten wird die Norm ISO 10993-18 angewendet, um die chemische Zusammensetzung eines Produkts zu bestimmen und Daten für die Abschätzung der damit verbundenen Risiken zu gewinnen. Diese chemische Charakterisierung erfasst eine Vielzahl von Stoffen, die während der klinischen Anwendung freigesetzt werden können, darunter auch VOC.

Für Produkte mit Atemgaswegen, etwa Beatmungsgeräte, sind zusätzliche Prüfungen erforderlich. Dabei werden die Emissionen von VOC, SVOC und VVOC gemessen, denen Patienten über den Gasstrom ausgesetzt sein können. Diese Prüfungen erfolgen in der Regel nach Teil 3 der Norm ISO 18562.

VOC-Prüfung von Spielzeug und Verbraucherprodukten

Auch Spielzeug und Verbraucherprodukte können VOC freisetzen. Die Spielzeugrichtlinie 2009/48/EG legt für Formaldehyd Migrations-, Emissions- und Gehaltsgrenzwerte fest. Die Prüfung erfolgt nach den europäischen Normen EN 71-9, EN 71-10 und EN 71-11.⁶ Welches Verfahren angewendet wird, hängt von der Produktart ab: Bei polymeren Spielzeugmaterialien wird die Migration geprüft, bei harzgebundenen Holzwerkstoffen die Emission und bei Textilien, Leder und Papier der Gehalt nach Extraktion.

Anhang XVII der REACH-Verordnung beschränkt die Verwendung mehrerer VOC in Verbraucherprodukten. So legt Eintrag 72 Höchstkonzentrationen für Benzol (5 mg/kg), Formaldehyd (75 mg/kg) und weitere flüchtige Verbindungen in Bekleidung, Textilien und Schuhen mit Hautkontakt fest. Weitere Einträge beschränken Toluol in Klebstoffen und Sprühfarben für die breite Öffentlichkeit (Eintrag 48) sowie Benzol in den meisten Stoffen und Gemischen (Eintrag 5), jeweils mit einem Grenzwert von 0,1 Massenprozent.⁷

VOC-Emissionen aus Verbraucherprodukten lassen sich in Prüfkammern messen. Die flüchtigen Verbindungen werden dabei auf Sorptionsröhrchen gesammelt und anschließend mittels thermischer Desorption und Gaschromatographie quantifiziert. Ein häufig angewendetes Normverfahren hierfür ist ISO 16000-6.

VOC in Lebensmittelkontaktmaterialien

Materialien, die VOC freisetzen, werden in der Lebensmittelindustrie in der Regel nicht bewusst eingesetzt, können aber unbeabsichtigt in Lebensmittelkontaktmaterialien gelangen. Nach den Verordnungen (EG) Nr. 1935/2004 und (EU) Nr. 10/2011 müssen Hersteller eine Risikobewertung nicht absichtlich zugesetzter Stoffe (NIAS) durchführen, zu denen auch VOC gehören.⁸ Das erste NIAS-Screening erfolgt üblicherweise mittels GC-MS.

Besteht der Verdacht, dass bestimmte VOC in Konzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze des Screeningverfahrens vorliegen, können zusätzlich gezielte Analysen durchgeführt werden. Ein Beispiel ist die Bestimmung von Resttoluol mit niedriger Bestimmungsgrenze in Verpackungsmaterialien, die mit lösemittelbasierten Druckfarben, Klebstoffen oder Beschichtungen hergestellt wurden.

Da das Kontaminationsrisiko beim Einsatz von Recyclingkunststoff oder Recyclingpapier höher ist, erfordern diese Materialien eine besonders gründliche Risikobewertung. Dazu gehört ein erweitertes VOC-Screening, mit dem die Dekontaminationseffizienz des Recyclingverfahrens bewertet wird.

Prüfung von Kraftstoffen

Die technischen Spezifikationen für Ottokraftstoffe in der EU sind in Anhang I der Richtlinie 98/70/EG festgelegt und umfassen Höchstgehalte für mehrere VOC wie Benzol und Methanol.⁹ Die Konformitätsprüfung erfolgt mit den in der Norm EN 228 aufgeführten Prüfverfahren.

Auch in anderen Kraftstoffen wie Biogas und Erdgas wird der VOC-Gehalt routinemäßig bestimmt. Die Proben werden in Gasprobenbeuteln oder mithilfe von Pumpen auf Sorptionsröhrchen gesammelt, was die Probenahme aufwendiger macht. Measurlabs unterstützt bei der Probenahme und dem Versand von Gasproben.

VOC-Prüfung von Umweltproben

Auch Wasser, Boden und andere Umweltproben können auf VOC untersucht werden. Häufig angewendete Normen sind EPA 8260 für ein breites GC-MS-Screening von Wasser- und Abfallproben, ISO 11423-1 für die Bestimmung von Benzol und einigen Derivaten in Wasser mittels Headspace-GC (Dampfraumverfahren) sowie EPA 8015 für die Bestimmung nichthalogenierter organischer Verbindungen mittels GC-FID.

Unsere Analyseleistungen

Measurlabs bietet VOC-Prüfungen für alle oben beschriebenen Anwendungsbereiche an. Die Analyseverfahren werden dabei auf die Probenmatrix und gegebenenfalls geltende Anforderungen an die Nachweisgrenzen abgestimmt. Häufig angefragte Leistungen sind:

• VOC-Gehalt von Farben und Beschichtungsstoffen nach ISO 11890-2

• Formaldehyd- und VOC-Emissionen aus Bauprodukten mittels Prüfkammerverfahren (EN 717-1 und EN 16516)

• VOC-Emissionen aus festen und flüssigen Proben nach ISO 16000-6

• Erweitertes VOC-Screening von Verpackungsmaterialien zur Bewertung der Dekontaminationseffizienz

• VOC-Analyse von Wasserproben nach EPA- und ISO-Verfahren

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