prEN 17199-5

Workplace exposure - Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles - Part 5: Vortex shaker method

This document describes the methodology for measuring and characterizing the dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles, under standard and reproducible conditions and specifies for that purpose the vortex shaker method.
This document specifies the selection of instruments and devices and the procedures for calculating and presenting the results. It also gives guidelines on the evaluation and reporting of the data.
The methodology described in this document enables:
a)   the measurement of the respirable dustiness mass fraction;
b)   the measurement of the number-based dustiness index of respirable particles in the particle size range from about 10 nm to about 1 µm;
c)   the measurement of the number-based emission rate of respirable particles in the particle size range from about 10 nm to about 1 µm;
d)   the measurement of the number-based particle size distribution of the released respirable aerosol in the particle size range from about 10 nm to 10 µm;
e)   the collection of released airborne particles in the respirable fraction for subsequent observations and analysis by electron microscopy.
This document is applicable to the testing of a wide range of bulk materials including nanomaterials in powder form.
NOTE 1   With slightly different configurations of the method specified in this document, dustiness of a series of carbon nanotubes has been investigated ([5] to [10]). On the basis of this published work, the vortex shaker method is also applicable to nanofibres and nanoplates.
This document is not applicable to millimetre-sized granules or pellets containing nano-objects in either unbound, bound uncoated and coated forms.
NOTE 2   The restrictions with regard to the application of the vortex shaker method on different kinds of nanomaterials result from the configuration of the vortex shaker apparatus as well as from the small size of the test sample required. Eventually, if future work will be able to provide accurate and repeatable data demonstrating that an extension of the method applicability is possible, the intention is to revise this document and to introduce further cases of method application.
NOTE 3   As observed in the pre-normative research project [4], the vortex shaker method specified in this document provides a more energetic aerosolization than the rotating drum, the continuous drop and the small rotating drum methods specified in EN 17199 2 [1], EN 17199 3 [2] and EN 17199 4 [3], respectively. The vortex shaker method can better simulate high energy dust dispersion operations or processes where vibration or shaking is applied or even describe a worst case scenario in a workplace, including the (non-recommended) practice of cleaning contaminated worker coveralls and dry work surfaces with compressed air.
NOTE 4   Currently no classification scheme in terms of dustiness indices or emission rates has been established according to the vortex shaker method. Eventually, when a large number of measurement data has been obtained, the intention is to revise the document and to introduce such a classification scheme, if applicable.

Exposition am Arbeitsplatz - Messung des Staubungsverhaltens von Schüttgütern, die alveolengängige NOAA oder andere alveolengängige Partikel enthalten oder freisetzen - Teil 5: Verfahren mit Vortex-Schüttler

Dieses Dokument beschreibt die Methodik für die Messung und Charakterisierung des Staubungsverhaltens von Schüttgütern, die alveolengängige NOAA oder andere alveolengängige Partikel enthalten oder freisetzen, unter reproduzierbaren Normbedingungen und legt zu diesem Zweck das Verfahren mit Vortex-Schüttler fest.
Dieses Dokument legt die Auswahl der Messgeräte und Vorrichtungen sowie die Verfahren für die Berechnung und Darstellung der Ergebnisse fest. Des Weiteren enthält das Dokument eine Anleitung für die Auswertung und Angabe der Daten.
Die in diesem Dokument festgelegte Methodik ermöglicht
a)   die Messung des Massenanteils an alveolengängigem Staub;
b)   die Messung des anzahlbasierten Staubungsindexes alveolengängiger Partikel im Partikelgrößenbereich von etwa 10 nm bis etwa 1 µm;
c)   die Messung der anzahlbasierten Emissionsrate alveolengängiger Partikel im Partikelgrößenbereich von etwa 10 nm bis etwa 1 µm;
d)   die Messung der anzahlbasierten Partikelgrößenverteilung des freigesetzten alveolengängigen Aerosols im Partikelgrößenbereich von etwa 10 nm bis 10 µm;
e)   die Sammlung freigesetzter luftgetragener Partikel in der alveolengängigen Fraktion für anschließende Beobachtungen und Analysen durch Elektronenmikroskopie.
Dieses Dokument gilt für die Prüfung einer Vielzahl unterschiedlicher Schüttgüter einschließlich Nanomaterialien in Pulverform.
ANMERKUNG 1   Das Staubungsverhalten einer Reihe von Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurde mit einer von dem in diesem Dokument festgelegten Verfahren leicht abweichenden Konfiguration untersucht ([5] bis [10]). Auf der Grundlage dieser veröffentlichten Arbeiten ist das Verfahren mit Vortex-Schüttler auch bei Nanofasern und Nanoplättchen anwendbar.
Dieses Dokument gilt nicht für Granulate und Pellets im Millimeter-Größenbereich, die Nanoobjekte in ungebundener, in gebundener unbeschichteter oder in beschichteter Form enthalten.
ANMERKUNG 2   Die Einschränkungen im Hinblick auf die Anwendung des Verfahrens mit Vortex-Schüttler bei verschiedenen Arten von Nanomaterialien ergeben sich aus der Konfiguration der Vortex-Schüttler-Einrichtung sowie aus der geringen erforderlichen Menge der Prüfprobe. Sollten künftige Arbeiten in der Lage sein, genaue und wiederholbare Daten zu liefern, die zeigen, dass eine Erweiterung der Anwendbarkeit des Verfahrens möglich ist, dann sind eine Überarbeitung dieses Dokuments und die Festlegung weiterer Anwendungsfälle für das Verfahren vorgesehen.
ANMERKUNG 3   Das vornormative Forschungsprojekt [4] hat gezeigt, dass das in diesem Dokument festgelegte Verfahren mit Vortex-Schüttler eine energetischere Zerstäubung ermöglicht als die Verfahren mit rotierender Trommel nach EN 17199 2 [1], mit kontinuierlichem Fall nach EN 17199 3 [2]und mit kleiner rotierender Trommel nach EN 17199 4 [3]. Das Verfahren mit Vortex-Schüttler kann Arbeiten oder Prozesse mit hochenergetischer Staubdispersion durch Vibration oder Schütteln besser simulieren oder sogar ein Worst-Case-Szenario am Arbeitsplatz beschreiben, einschließlich der (nicht empfohlenen) Praxis, kontaminierte Arbeitsoveralls und trockene Arbeitsoberflächen mit Druckluft zu reinigen.
ANMERKUNG 4   Bisher wurde noch kein Klassifizierungsschema im Hinblick auf Staubungsindizes oder Emissionsraten nach dem Verfahren mit Vortex-Schüttler erstellt. Liegt künftig erst einmal eine große Anzahl an Messdaten vor, sind eine Überarbeitung dieses Dokuments und, sofern zutreffend, die Einführung eines solchen Klassifizierungsschemas vorgesehen.

Exposition sur les lieux de travail - Mesurage du pouvoir de resuspension des matériaux en vrac contenant ou émettant des nano-objets et leurs agrégats et agglomérats (NOAA) ou autres particules en fraction alvéolaire - Partie 5: Méthode impliquant l'utilisation d'un agitateur vortex

Le présent document décrit la méthodologie permettant de mesurer et de caractériser le pouvoir de resuspension de matériaux en vrac contenant ou émettant des NOAA ou autres particules en fraction alvéolaire dans des conditions normalisées et reproductibles et spécifie, à cette fin, le but de la méthode de l'agitateur vortex.
Le présent document spécifie le choix des instruments et dispositifs ainsi que les procédures de calcul et d'expression des résultats. Il fournit également des lignes directrices concernant l'évaluation et la consignation des données.
La méthodologie décrite dans le présent document permet :
a)   le mesurage de la fraction massique des poussières alvéolaires ;
b)   le mesurage de l'indice du pouvoir de resuspension en nombre de particules alvéolaires dans la plage granulométrique comprise entre environ 10 nm et 1 µm ;
c)   le mesurage du taux d'émission en nombre de particules alvéolaires dans la plage granulométrique comprise entre environ 10 nm et 1 µm ;
d)   le mesurage de la distribution granulométrique en nombre de particules alvéolaires d'aérosol libérées dans la plage granulométrique comprise entre environ 10 nm et 10 µm ;
e)   la collecte des particules en suspension dans l'air dans la fraction alvéolaire pour des observations et une analyse supplémentaires par microscopie électronique.
Le présent document s'applique aux essais d'une vaste gamme de matériaux en vrac, y compris des nanomatériaux sous forme de poudre.
NOTE 1   Avec des configurations légèrement différentes de la méthode spécifiée dans le présent document, le pouvoir de resuspension d'une série de nanotubes de carbone a été étudié ([5] à [10]). Sur la base de ces travaux publiés, la méthode de l'agitateur vortex est également applicable aux nanofibres et aux nanofeuillets.
Le présent document n'est pas applicable aux matériaux granulaires ou en forme de pastilles de taille millimétrique, contenant des nano-objets sous forme revêtue, non revêtue, liée et non liée.
NOTE 2   Les restrictions concernant l'application de la méthode de l'agitateur vortex à différents types de nanomatériaux découlent de la configuration de l'appareillage à agitateur vortex, ainsi que de la petite taille de l'échantillon pour essai requis. À terme, si des travaux ultérieurs permettent d'obtenir des données exactes et répétables démontrant qu'une extension de l'applicabilité de la méthode est possible, il est prévu de réviser le présent document et d'y introduire d'autres cas d'application de la méthode.
NOTE 3   Comme observé dans le projet de recherche prénormative [4], la méthode de l'agitateur vortex, spécifiée dans le présent document assure une aérosolisation impliquant plus d'énergie que la méthode du tambour rotatif, la méthode de la chute continue et la méthode du petit tambour rotatif respectivement spécifiées dans l'EN 17199‑2 [1], l'EN 17199‑3 [2] et l'EN 17199‑4 [3]. La méthode de l'agitateur vortex est capable de mieux simuler des opérations ou des processus de dispersion de poussières de haute énergie impliquant un mouvement de vibration ou d'agitation, ou même de décrire un scénario de cas le plus défavorable sur un lieu de travail, y compris la pratique (non recommandée) de nettoyage des combinaisons contaminées des travailleurs et de séchage des surfaces de travail avec de l'air comprimé.
NOTE 4   Aucun schéma de classification en termes d'indices de pouvoir de resuspension ou de taux d'émission n'a encore été établi selon la méthode de l'agitateur vortex. Dès lors que des données de mesure seront disponibles en grand nombre, il est prévu, à terme, de réviser le présent document et d'introduire un tel schéma de classification, le cas échéant.

Izpostavljenost na delovnem mestu - Meritve prašnosti razsutih materialov, ki vsebujejo ali sproščajo respirabilne nanopredmete, njihove agregate in aglomerate (NOAA) ter druge respirabilne delce - 5. del: Metoda s krožnim mešalnikom

General Information

• Status: Not Published
• Publication Date: 12-Oct-2025
• ICS: 13.040.30 - Workplace atmospheres
• Technical Committee: CEN/TC 137 - Assessment of workplace exposure
• Drafting Committee: CEN/TC 137/WG 3 - Particulate matter
• Current Stage: 4060 - Closure of enquiry - Enquiry
• Start Date: 19-Sep-2024
• Due Date: 18-Aug-2024
• Completion Date: 19-Sep-2024
• Mandate: M/461 - Mandate addressed to CEN, CENELEC and ETSI for Standardization activities regarding Nanotechnologies and Nanomaterials
• Ref Project: oSIST prEN 17199-5:2024 - Workplace exposure - Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles - Part 5: Vortex shaker method

Relations

• Revises: EN 17199-5:2019 - Workplace exposure - Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles - Part 5: Vortex shaker method
• Effective Date: 12-Jul-2023

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
01-julij-2024
Izpostavljenost na delovnem mestu - Meritve prašnosti razsutih materialov, ki
vsebujejo ali sproščajo respirabilne nanopredmete ter njihove agregate in
aglomerate (NOAA) in druge respirabilne delce - 5. del: Metoda s krožnim
mešalnikom
Workplace exposure - Measurement of dustiness of bulk materials that contain or
release respirable NOAA or other respirable particles - Part 5: Vortex shaker method
Exposition am Arbeitsplatz - Messung des Staubungsverhaltens von Schüttgütern, die
alveolengängige NOAA oder andere alveolengängige Partikel enthalten oder freisetzen -
Teil 5: Verfahren mit Vortex-Schüttler
Exposition sur les lieux de travail - Mesurage du pouvoir de resuspension des matériaux
en vrac contenant ou émettant des nano-objets et leurs agrégats et agglomérats (NOAA)
ou autres particules en fraction alvéolaire - Partie 5: Méthode impliquant l'util
Ta slovenski standard je istoveten z: prEN 17199-5
ICS:
13.040.30 Kakovost zraka na delovnem Workplace atmospheres
mestu
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

DRAFT
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
EUROPÄISCHE NORM
June 2024
ICS 13.040.30 Will supersede EN 17199-5:2019
English Version
Workplace exposure - Measurement of dustiness of bulk
materials that contain or release respirable NOAA or other
respirable particles - Part 5: Vortex shaker method
Exposition sur les lieux de travail - Mesurage du Exposition am Arbeitsplatz - Messung des
pouvoir de resuspension des matériaux en vrac Staubungsverhaltens von Schüttgütern, die
contenant ou émettant des nano-objets et leurs alveolengängige NOAA oder andere alveolengängige
agrégats et agglomérats (NOAA) ou autres particules Partikel enthalten oder freisetzen - Teil 5: Verfahren
en fraction alvéolaire - Partie 5: Méthode impliquant mit Vortex-Schüttler
l'util
This draft European Standard is submitted to CEN members for enquiry. It has been drawn up by the Technical Committee
CEN/TC 137.
If this draft becomes a European Standard, CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations
which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration.

This draft European Standard was established by CEN in three official versions (English, French, German). A version in any other
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Contents Page
European foreword . 4
Introduction . 5
1 Scope . 6
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 7
4 Symbols and abbreviations . 8
5 Principle . 8
6 Equipment . 10
6.1 General . 10
6.2 Test apparatus. 12
6.2.1 Vortex shaker apparatus . 12
6.2.2 Cylindrical container . 12
6.2.3 Humidification system of incoming and dilution air. 15
6.2.4 Sampling line for the measurement of the respirable dustiness mass fraction . 16
6.2.5 Sampling line for other measurements . 18
6.2.6 Conductive flexible tubing, carbon impregnated. . 20
6.2.7 Respirable cyclone, made of stainless steel. . 20
6.2.8 Air sampling cassette . 20
6.2.9 Condensation particle counter (CPC), with alcohol as working fluid. 21
6.2.10 Time- and size-resolving aerosol instrument . 21
6.2.11 Aerosol sampler for analytical electron microscopy analysis . 21
6.2.12 Analytical balance, capable of weighing to a resolution of 10 µg . 22
6.2.13 Microbalance, capable of weighing to a resolution of 1 µg . 22
6.2.14 Filters for gravimetric analysis . 22
6.2.15 Micro-centrifuge tubes . 22
7 Requirements . 22
7.1 General . 22
7.2 Engineering control measures . 22
7.3 Conditioning of the test material . 23
7.3.1 General . 23
7.3.2 Specified conditions . 23
7.3.3 As-received conditions . 23
7.4 Conditioning of the test equipment . 23
8 Preparation . 23
8.1 Test sample . 23
8.2 Moisture content of the test material . 24
8.3 Bulk density of the test material . 24
8.4 Preparation of test apparatus . 24
8.5 Aerosol instruments and aerosol samplers. 24
9 Test procedure . 25
10 Evaluation of data . 28
10.1 Respirable dustiness mass fraction . 28
10.2 Number-based dustiness index, number-based emission rate and modal
aerodynamic equivalent diameters of the particle size distribution . 28
10.2.1 General . 28
10.2.2 Number-based dustiness index . 29
10.2.3 Number-based emission rate . 29
10.2.4 Modal aerodynamic equivalent diameters of the number-based particle size
distribution . 29
10.3 Morphological and chemical characterization of the particles. 30
11 Test report . 30
Annex A (informative) Pictures illustrating some of the equipment of the method . 32
Annex B (informative) Examples of TEM images obtained with the vortex shaker method . 34
Annex C (informative) Motivation for development of the vortex shaker method . 35
Bibliography . 36

European foreword
This document (prEN 17199-5:2024) has been prepared by Technical Committee CEN/TC 137
“Assessment of workplace exposure to chemical and biological agents”, the secretariat of which is held
by DIN.
This document is currently submitted to the CEN Enquiry.
This document will supersede EN 17199-5:2019.
EN 17199-5:2019.
— Clause 6.2.1: rotation speed of 1 850 ± 100 rotations/min changed to 1 800 ± 100 rotations/min;
— Clause 6.2.2: outside diameter of 10 mm changed to 8 mm, inside diameter of 8 mm changed to 6 mm;
— Clause 6.2.2: injection and aspiration velocity of 1,4 m/s changed to 2,48 m/s;
— Clause 6.2.2: Reynolds number Re = 714 changed to Re = 990 ;
— Clause 6.2.2: Figure 4: ∅8 changed to ∅8 OD; added: ∅6 ID;
3 3
— Clause 6.2.9: concentration range 10 000 particles/cm changed to 100 000 particles/cm .
This document has been prepared under a standardization request addressed to CEN by the European
Commission. The Standing Committee of the EFTA States subsequently approves these requests for its
Member States.
Introduction
Dustiness measurement and characterization provide users (e.g. manufacturers, producers, occupational
hygienists and workers) with information on the potential for dust emissions when bulk material is
handled or processed in workplaces. They provide the manufactures of bulk materials containing NOAA
with information that can help to improve their products and reduce their dustiness. It allows the users
of the bulk materials containing NOAA to assess the controls and precautions required for handling and
working with the material and the effects of pre-treatments (e.g. modify surface properties or chemistry).
It also allows the users to select less dusty products, if available. The particle size distribution of the
aerosol and the morphology and chemical composition of its particles can be used by occupational
hygienists, scientists and regulators to further characterize the aerosol in terms of particle size
distribution and chemical composition and to thus aid users to evaluate and control the health risk of
airborne dust.
This document gives details on the design and operation of the vortex shaker test method that measures
the dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles in
...