戸田建設

技術研究報告第 31 号

密閉容器を用いた化学物質放散量の静的測定法の開発

本橋
田辺
池田
古澤
村江

健司 *2
新一 *3
武史 *4
友介 *5

行忠 *1

概要

化学物質による室内空気汚染問題に対応するために、より簡易で低コストな放散量の測定方法として、密閉容器内に建材と拡散サンプラーを封入して放散量を静的に測定する密閉型放散試験チャンバー DSAC（Diffusive Sampling AirtightChamber）を新たに開発し、いくつかの基礎的な実験を行った。
その結果、DSAC の特性としては、十分な気密性があること、カルボニル化合物用と VOC 用のサンプラーが互いに影響する場合があること、比較を行う場合には試料負荷率を一定にする必要があることがわかった。また小形チャンバーなどとの比較により、VOC については吸着速度や破過容量などとの関係や、試験対象の初期減衰の程度によって差が生じる可能性があるが、定常的に発生しているホルムアルデヒドについては高い相関があることなどから、放散量の評価法として適用可能であることがわかった。

Development of Static Measuring Method of Emission Amountwith Airtight Container
Yukitada MURAE*1
Kenji MOTOHASHI*2
Shin-ichi TANABE*3
Takeshi IKEDA*4
Yusuke FURUSAWA*5

For measures against the indoor air pollution with volatile organic compounds measures, authors developed diffusive sampling
airtight chamber DSAC as a simpler and static measuring method of emission amount, encloses the diffusion sampler andconstruction materials with the airtight container and measures the amount of the radiation statically.
The result of some basic experiments is as follows. As a characteristic of DSAC , there is an enough airtight, for the sampler
for the carbonyl compound and for VOC might mutually influence, and to have to make the product loading factor constant whencomparing emission amount.
In the comparison such as small chamber method, there is a possibility that recovery, adsorption flux and bleak through volumeof the sampler and change in emission amount influences the result. However, a high correlation about the formaldehyde has regularly
generated is shows that DSAC is appropriate as the measuring method of emission amount.

*1

*2
*3
戸田建設（株）技術研究所
独立行政法人 建築研究所 工博
早稲田大学理工学部建築学科 教授 工博*5
アキレス（株）壁装Ｒ＆Ｄセンター
関東レザー（株）研究開発部*1*2
Technical Research Institute, Toda Corporation
Building Research Institute, Dr. Eng.
*3
*4
Prof., Dept. of Architecture, Waseda University, Dr. Eng.
R&D Center Wall Covering Div., Achilles Corporation*5
Technical Research Section, Kanto Leather Cloth Co.
*41

密閉容器を用いた化学物質放散量の静的測定法の開発

密閉容器を用いた化学物質放散量の静的測定法の開発

本橋池田健司 *2
武史 *4

村江 行忠 *1
田辺 新一 *3
古澤 友介 *5

１．はじめに
化学物質による室内空気汚染問題に対応するため、小形チャンバーなどによる内装建材から化学物質の放散量の測定ニーズは非常に高くなっているが、実際の建築工事（設計も含む）における建材のチェックや、建材の開発・試作段階でのチェックにおいては、スクリーニング等を目的により簡易で低コストな測定方法が求められている。このような背景のもと、今回新たに密閉容器内に建材と拡散サンプラーを封入して放散量を静的に測定する密閉型放散試験チャンバー DSAC（DiffusiveSampling Airtight Chamber）１）を開発したので、その概要と基礎的な実験結果について報告する。
図-１

２．DSAC の概要

DSAC 概要DSAC の概要および仕様を表 - １、図 - １、写真 - １、２に示す。DSAC はステンレス（SUS304）を高精度旋盤により削り出すことで気密性を確保した円筒容器で、試験片を完全に内部に封入して試験を行う。試験片は、85 × 85 × 25mm までを収納する事が可能で、ステージの高さを変えてサンプラーとの距離を調整することができる。使用する拡散サンプラーはカルボニル化合物に

写真 - １DSAC 外観

写真 - ２DSAC 開蓋状況

対しては DSD-DNPH、VOC に対しては VOC-SD（共に Supelco 製）であり、捕集量を試験片表面積と捕集３．気密性試験（実験Ａ）時間で除して放散量（以下、フラックス発生量）を得る

DSAC 外部から内部へのコンタミネーションを以下のことができる（式１）。
Ja =（Mt – Mtb）/ (A・t)

方法で確認した。JIS A 1901 に準ずる小形チャンバー（ADPAC２））内に無シールのパーティクルボード（PB、………………（式１）

Ja ：単位面積当たりのフラックス発生量（μ g /m2 ･ h）

160 × 160 × 12mm × 2 枚）とサンプラーのみを封入

A ：試験片の表面積（m2）した DSAC を設置して 72 時間サンプリングを行った。
実 験 結 果 は 表 - ２ に 示 す よ う に DSAC 内 の 濃 度 は

Mt ：拡散サンプラーによる捕集量（μ g）

ADPAC 内濃度の 2% 以下となり、十分な気密性がある

Mtb：トラベルブランク値（μ g）t

ことが確認できた。

：経過時間（時間）測定においては、測定毎にすべての部品の洗浄後、

表 - ２ 気密性試験結果（実験Ａ）

260℃で 20 分間の加熱処理を行い、常温に冷却した後、試験片とサンプラーを封入し原則として 24 時間のサン

ADPAC 内濃度 [ μ / m3]
DSAC 内濃度 [ μ / m3]

プリングを行う。

ホルムアルデヒド
１日
３日
平均
2502382444

アセトアルデヒド
１日
３日
平均
168931312

表 - １ DSAC の仕様
項目
材質
外形内形・容積
試験片寸法
ステージ
サンプラー
*1*4仕様等
SUS304 旋盤加工電解研磨仕上げ
φ 140mm × 123mm (h)φ 125mm × 55mm (h) 容積：0.67L
標準：75mm × 75mm
最大：85mm × 85mm × 25mm (t)φ 120mm，高さ 2mm 〜 25mm（可変）カルボニル化合物：DS D-DNPH/S upelco
揮発性有機化合物（VOC）：VOC-S D/S upelco

４．２種サンプラーの影響に関する実験（実験Ｂ）
4.1

実験概要

カルボニル化合物と VOC の同時測定の可能性について検討するため、相互の影響に関して実験を行った。試験対象はカルボニル化合物に対してはパーティクルボー

*2*3
戸田建設（株）技術研究所
独立行政法人 建築研究所 工博
早稲田大学理工学部建築学科 教授 工博*5
アキレス（株）壁装Ｒ＆Ｄセンター
関東レザー（株）研究開発部

2

戸田建設

技術研究報告第 31 号

ドと中質繊維板（MDF）を、VOC に対しては原料中の希釈剤（n- デカン）100 に対しトルエンを 2、4、8 の割合で添加した壁紙とし、それぞれサンプラーが１種と２種の場合のフラックス発生量の比較を行った。
実験条件は表 - ３に示す通りであり、前処理としてDSAC を洗浄、260℃ 20 分間の加熱処理、常温への冷却を行った後、試験片とサンプラーを封入してから 24時間サンプリングを行い１日目のデータとした。サンプリング後は試験片を取り出して約 23℃に調温された室内で養生を行い、以降のサンプリングは再度前処理を行った後に実施した。また試験片のシールは行わず、試
験片上面とサンプラー先端との距離が 5mm となるようにステージの高さを調整した。

図-４

トルエン測定結果

表 - ３ 実験条件
試験対象
PB
MDF
壁紙

試験片寸法
[mm]
75x75x1275x75x975x75

表面積
[m2]
0.01490.01400.0113

負荷率[m2/m3]
22.0
20.7
16.7

温度
[℃ ]
28

実験
年月
2004/7
2004/7
2004/9捕集日[ 日後 ]

５．試料負荷率の影響および小型チャンバーとの比較（実験Ｃ）

1, 3, 7

5.1

1

実験概要

MDF とビーズ法ポリスチレンフォーム（EPS）を対※ 注: 捕 集 時 間 は １ 日; 0 -2 4 h , ３ 日 ; 4 8 -7 8 h , ７ 日 ; 1 44- 168h

象に、フラックス発生量への試料負荷率の影響を検討

4.2

するとともに、小形チャンバー法による放散速度との比実験結果実験結果を図 - ２〜４に示す。ホルムアルデヒド（図較を行った。実験条件は表 - ４に示す通りであり、前項- ２）では明確な差がみられなかったが、アセトアルデと同様の手順にて MDF に対してはカルボニル化合物、ヒド（図 - ３ ）とトルエン（図 - ４ ）についてはサンプラー

EPS に対しては VOC のフラックス発生量を測定した。

を２種設置した場合にフラックス発生量が小さくなっ

小形チャンバーには ADPAC を用いて、所定の方法３）た。これは他のサンプラーへの吸着があるものと思われ、により試料負荷率 2.2m2/m3、温湿度 28℃ 50%RH に対象物質や実験目的によっては、注意が必要であることて事前に測定した放散速度と比較した。

がわかった。
表 - ４ 実験条件（実験Ｃ）
試験
対象

チャンバー

試験片寸法[mm]

表面積 負荷率 温度[m2/m3] [℃ ][m2]

MDF (22)DSAC

75x75x120.0149

22.0

2004/10

MDF (17)DSAC

65x65x120.0116

17.2

2004/10

MDF (A)

ADPAC

147x147x2 枚

0.0432

2.2

2004/ 2

EPS (28)DSAC

75x75x250.0188

27.8

EPS (28)DSAC

75x75x250.0188

27.8

2004/1228

実験年月

2004/ 9EPS (20)DSAC

60x60x250.0132

19.6

2004/12EPS (A)

ADPAC

147x147x2 枚0.0432

2.2

2004/ 7捕集
[ 日 後]

1, 3, 7

11, 3, 7※ 注：DSAC の捕集時間は１日 ; 0-24h, ３日 ; 48-78h, ７日 ; 144-168h

5.2
図-２

実験結果

主な化学物質の測定結果を図 - ５〜９に示す。EPS にホルムアルデヒド測定結果

おける VOC の放散量は経時的な減衰が確認されたが、MDF からのホルムアルデヒドの放散量においては経時的な変化はほとんどなく安定していた。
DSAC における試料負荷率との関係では、実験時期が同じものを比較すると、すべての物質で試料負荷率が大きい方がフラックス発生量が小さかった。これは既報４）による小形チャンバーの場合と同様に、チャンバー内濃度との関係で放散が抑制されているためと思われる。また前項の実験Ｂ（図 - ４）においてトルエン添加量とフラックス発生量が一次的に比例していないことも同じ理由であると考えられ、フラックス発生量を比較する場合には試料負荷率について一定にするなどの措置が必要で図-３ある。

アセトアルデヒド測定結果

3密閉容器を用いた化学物質放散量の静的測定法の開発

DSAC によるフラックス発生量と小形チャンバーによる放散速度を比較すると、VOC に関しては同様の減衰傾向は示しているものの、物質によっては絶対値に差がみられた。これは、実験時期の違いによる枯れ（トルエン）や捕集剤の違い（ADPAC は TenaxTA/ 加熱脱着、DSAC は Carboxen564/ 溶媒抽出）による捕集率や回収率の違い（スチレン５））などによるものと思われる。
ホルムアルデヒドについては比較的近い値となり、実験
Ｂによる PB および MDF とあわせて、放散速度とフラックス発生量を比較すると、図 -10 に示すような高い相関
図-５トルエン測定結果性がみられ、簡易的な放散量の評価手法として有効であるものと思われる。

図-６

キシレン測定結果

図 -10放散速度とフラックス発生量の関係（ホルムアルデヒド）

６．壁紙を対象とした既往測定法との比較（実験Ｄ）
6.1

実験概要

VOC に関する DSAC によるフラックス発生量と小形チャンバーによる放散速度に関してさらに検討するた
め、VOC 含有量が既知の試験用壁紙を作製して、放散量の測定を行った。
図-７製作した試験用壁紙は、塩化ビニル壁紙原料中の希釈エチルベンゼン測定結果剤 (n- デカン ) の重量 100 に対して、エチルベンゼンおよび o- キシレンを、それぞれ 2（以下 100/2/2）、4（以下 100/4/4）、8（以下 100/8/8）の割合で添加したもので、VOC の揮発を防ぐために加熱による発泡工程は行っていない。
実験条件を表 - ５に表す。試験には小形チャンバー（ADPAC）、DSAC および既往のフラックス発生量測定法として DSAC と同じサンプラー（VOC-SD）を使用する ADSEC ６） を用いた。ADPAC 用のサンプラーには加熱脱着用の PEJ-02(Supelco 製 ) を使用し、その他
図-８の測定条件は前項に準じた。

スチレン測定結果

表-５
チャンバ
ー

実験条件
負荷率[m2/m3]

容積[L]試験片寸法[mm]

表面積
[m2]

ADPAC

20147x147x2 枚

0.0432

2.2DSAC0.6775x75x250.0113

0.67ADSEC0.2875x75x250.0053

0.286.2

温度
[℃ ]

28

湿度 捕集時間[%][h]500.5−24

実験結果

図 -11、12 に測定結果を示す。すべての測定方法において１日後の放散量が支配的であり、３、７日後はほ図-９

とんど放散が認められなかった。

ホルムアルデヒド測定結果

4戸田建設技術研究報告第 31 号ADSEC と 比 較 し て DSAC の フ ラ ッ ク ス 発 生 量 が 約1/2 の値を示したが、これは ADSEC は片面放散であるのに対して、DSAC では両面放散で放散の少ないと思われる裏面も表面積としているためと考えられ、表裏の性状が異なる試験片の場合には必要に応じて裏面のシールを行うか、片面のみの面積でフラックス発生量を求めることで、安全側の結果を得ることができると思われる。
エチルベンゼン、o- キシレンの添加量との関係では、いずれの測定法でも添加量に応じて放散量が高くなる傾向はみられたが、小形チャンバーと比較して、DSACと ADSEC では、添加量に比べてフラックス発生量が低めに評価される傾向があった。これは、放散量が多い場
合にはサンプラーの吸着速度や破過容量などとの関係で

図 -13放散速度とフラックス発生量の関係（エチルベンゼン）

図 -14放散速度とフラックス発生量の関係（o- キシレン）

内部の濃度が高くなることに起因しているものと思われる。

図 -11

エチルベンゼン測定結果

７．おわりに新たに密閉型放散試験チャンバー DSAC を開発するとともにいくつかの基礎的な実験を行った。その結果、DSAC の特性としては、十分な気密性があること、カ
ルボニル化合物用と VOC 用のサンプラーが互いに影響する場合があること、比較を行う場合には試料負荷率を一定にする必要があることがわかった。また小形チャンバーなどとの比較により、VOC については吸着速度や破過容量などとの関係や、試験対象の初期減衰の程度について差が生じる可能性があるが、定常的に発生してい図 -12

るホルムアルデヒドについては高い相関があることなど

o- キシレン測定結果から、放散量の評価法として適用可能であると思われた。
１日後の小形チャンバーによる放散速度と DSAC、今後は DSAC を用いて塗料など蒸散支配型の建材なADSEC によるフラックス発生量の関係を図 -13、14 にどについても測定データを蓄積するとともに、拡散距離示す。放散速度とフラックス発生量の相関には高い直線の影響などについても検討を加えたい。

性が確認されたが、原点を通らないことがわかった。これは、小形チャンバーでは 24 時間後に 30 分間サンプ【謝辞】

リングしているのに対し、DSAC、ADSEC では試験開

本研究は「汚染メカニズム研究会」（主査：本橋健司、始直後から初期の高放散時も含む 24 時間後までをサン事務局：有限責任中間法人 日本壁装協会）および経済プリングしているためと思われる。定常的に放散されて産業省委託調査研究「建材からのＶＯＣ等放散量の評価いる建材の場合（図 -10）と比べても、今回試験対象と方法に関する標準化委員会簡易測定法小部会」（主査：したような初期減衰の大きい試験片に対しては捕集時間

田辺新一、事務局：財団法人 建材試験センター）におの違いが測定結果に影響すると考えられるが、より安全ける成果である。ご協力頂いた関係各位に謝意を表す。

側での評価が可能であると言える。

5

密閉容器を用いた化学物質放散量の静的測定法の開発【参考文献】
１）村江、内装建材からの化学物質放散量の測定方法と簡易測定法の提案、建築仕上技術、2004.5
２）田辺他、小型チャンバー ADPAC を用いた建材･施工材からの室内汚染化学物質放散速度の測定、日本建築学会技術報告集第 10 号、2000.6
３）村上、田辺他、シックハウス対策に役立つ小形チャンバー
法解説、日本規格協会、2003
４）村江他、内装材料からの化学物質放散に関する研究 その３、建築学会大会学術講演梗概集、2004
５）Sampling and Analytical Methods #09 STYRENE,
Occupational Safety and Health Administration,
http://www.osha.gov/
６）田辺他、建材から発生するアルデヒド類のパッシブ測定法(ADSEC) の開発その 1 〜その５、日本建築学会梗概集、
2000-2002
７）村江他、内装材料からの化学物質放散に関する研究 その５、建築学会大会学術講演梗概集、2005
８）古澤他、内装材料からの化学物質放散に関する研究 その６、建築学会大会学術講演梗概集、2005

6