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Determination of Concentrations of Acetic Acid Emitted from Wood Coatings in Enclosures

Jean Tétreault and Eugénie Stamatopoulou
Studies in Conservation
Vol. 42, No. 3 (1997), pp. 141-156
DOI: 10.2307/1506710
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/1506710
Page Count: 16
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Determination of Concentrations of Acetic Acid Emitted from Wood Coatings in Enclosures
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Abstract

Twenty-two commercial coatings were chosen, based on their film-forming mechanisms, to study the equilibrium concentrations of volatile organic compounds (VOCs) and their emission rates at steady state. Concentrations of acetic acid (ethanoic acid) and total VOCs were measured using a thermal desorption unit coupled with a gas chromatograph. Almost all coatings released acetic acid, but at different rates. Coatings formed by oxidative polymerization were found to generate a high level of acetic acid at both equilibrium and steady state. The acetic acid equilibrium concentrations from the coatings formed by the other types of mechanism studied tended to be similar to those from red oak, an acidic wood. In a steady-state situation, most of the coatings applied on aluminium or on red oak had acetic acid emission rates lower than that of red oak alone, with the exception of the red oak coated with pigmented films formed by coalescence. The wide range of acetic acid equilibrium concentrations and emission rates for films formed by coalescence is due to the mixture of porous resin, extenders and free acetic acid in the formulations. Consideration should be given to allowing a sufficient drying period (three to four weeks) before using coated enclosures, in order to reduce the VOC concentrations within the enclosures. /// Vingt-deux revêtements commerciaux ont été choisis en fonction du mécanisme de formation du film pour étudier la concentration à l'équilibre de phase des composés organiques volatils (COV) et leur taux d'émission en équilibre dynamique. Les concentrations d'acide acétique et des COV totaux sont mesurées grâce à une unité de désorption thermique couplée à un chromatographe en phase gazeuse. Presque tous les revêtements libèrent de l'acide acétique, en différentes proportions. Les revêtements formés en polymérisation par oxydation génèrent les plus hauts niveaux d'acide acétique à l'équilibre de phase et en équilibre dynamique. Les concentrations d'acide acétique en équilibre de phase des revêtements formés par les autres mécanismes étudiés sont similaires à celles du chêne rouge, une essence acide. Dans une situation d'équilibre dynamique, la plupart des revêtements appliqués sur une feuille d'aluminium ou sur un échantillon de chêne rouge ont des taux d'émissions d'acide acétique inférieurs à ceux du chêne rouge seul, à l'exception des revêtements pigmentés formés par coalescence appliqués sur du chêne rouge. Le domaine de concentrations d'acide acétique en équilibre de phase et en taux d'émission des films formés par coalescence est étendu à cause de la présence de résines poreuses, de matières de charge et d'acide acétique libre dans la composition de ces revêtements. Il est conseillé d'allouer une période de séchage suffisante (3-4 semaines) avant d'utiliser des enceintes peintes, de manière à réduire les concentrations de COV à l'intérieur des enceintes. /// Die Untersuchung von 22 kommerziell erhältlichen Lacken, die anhand ihrer Filmbildungseigenschaften ausgewählt worden waren, diente der Ermittlung der Konzentration ihrer flüchtigen organischen Bestandteile im Gleichgewichtszustand sowie ihrer Emissionsraten. Mit Hilfe einer Thermodesorptionseinheit wurden die Anteile von Essigsäure und alle sonstigen flüchtigen Inhaltsstoffe gaschromatographisch gemessen. Fast alle Lacke setzten in unterschiedlicher Menge Essigsäure frei, wobei die durch 'oxidative Polymerisation' gebildeten Lacke stets eine große Menge Essigsäure freisetzen. Die Gleichgewichtskonzentration von Essigsäure in den durch andere Reaktionsmechanismen hergestellten Lacken näherte sich den an der amerikanischen Roteiche ('red oak'), einem ausgeprägt sauren Holz, gemessenen Werten. Im Gleichgewichtszustand zeigten die meisten der auf Aluminium oder Roteiche aufgetragenen Lacke niedrigere Essigsäureemissionsraten als die der Roteiche allein, mit Ausnahme eines Roteiche-Musters, das mit einem pigmentierten Lack bedeckt war. Die Gleichgewichts- und Emissionsraten der Essigsäure von Filmen, die mittels Koaleszenz gebildet werden, zeigen ein breites Spektrum, was auf die Mischung des porösen Harzes, auf Füllstoffe und auf freie Essigsäure in der Rezeptur zurückzuführen ist. Um die Konzentration der flüchtigen Anteile zu minimieren, sollte vor der Nutzung lackierter Gegenstände eine ausreichende Trocknungszeit (drei bis vier Wochen) berücksichtigt werden. /// Se escogieron veintidos barnices comerciales, basandose en sus mecanismos de formación de película, con el fin de estudiar las concentraciones de equilíbrio de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) y niveles de emisión en estado de equilíbrio. Concentraciones de ácido acético (ácido etanóico) y los totales de VOCs se midieron usando una unidad de desorpción termal unida a un cromatógrafo de gases. Casi todos los barnices liberaban ácido acético, pero a diferentes niveles. Los barnices formados por polimeración oxidativa daban formaciones considerables de ácido acético tant en un estado de equilíbrio. Las concentraciones de ácido acético de equilibrio de los barnices formados por otros tipos de mecanismo estudiados tendían a ser similares a la del roble rojo, una madera acídica. En una situación de equilíbrio, la mayoría de los barnices aplicados sobre aluminio o sobre roble rojo tenían índices de emisión de ácido acético inferiores que el roble rojo solo, con la excepción de esta madera recubierta con películas de pigmento formadas por coalescenica. La amplia variedad de concentraciones de equilibrio de ácido acético y de niveles de emisión para películas formadas por coalescencia es debida a la mezcla de resina porosa, aditivos para mejorar la aplicabilidad y ácido acético libre en las formulaciones. Ha de tenerse en consideración el utilizar tiempos de secado lo suficientemente amplios (tres o cuatro semanas) antes de usar los receptáculos barnizados, con el fin de reducir las concentraciones de VOC en los recipientes.

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