Toner

Als Toner werden die Farbmittel bezeichnet, die hauptsächlich in Kopierern und Laserdruckern verwendet werden. Dabei handelt es sich um sehr feine Pulver, die aus ca. 2-30 Mikrometern großen Partikeln zusammengesetzt sind. Die geringe Partikelgröße führt dazu, dass sich das Pulver wie eine Flüssigkeit verhält. Bei Wartungsarbeiten im Ruhezustand des Gerätes, wenn Tonerkartuschen ausgetauscht werden oder ein Papierstau beseitigt werden muss, kann es zum Kontakt mit den Tonerpartikeln oder Papierabrieb kommen. Im Druckbetrieb, bei geschlossenem Gehäuse, können gasförmige Substanzen und Nanopartikel durch das Lüftungssystem des Gerätes in die Umgebungsluft freigesetzt und eingeatmet werden.

  

Das Tonermaterial

Schematischer Aufbau von Toner-Partikeln. © IUTA, 2014.Schematischer Aufbau von Toner-Partikeln. © IUTA, 2014.Bei Einkomponenten-Tonern sind die einzelnen Toner-Partikel aus Kunstharz als Basismaterial, Pigmenten (meist Industrieruß) und magnetisierbaren Metalloxiden (z.B. Eisenoxid) zusammengesetzt. Die Pigmente können im Basismaterial eingebunden vorliegen und/oder auf der Oberfläche der Tonerpartikel eine Beschichtung bilden. Partikel aus Siliziumdioxid können als Trennmittel den Tonerpartikeln beigemengt werden. Weitere Zusatzstoffe sind z.B. Mangan, Chrom oder Zink [1].

 

 

Der Druckprozess

Schema des Druckprozesses. © IUTA, 2014.Schema des Druckprozesses. © IUTA, 2014.Der Toner wird im Druckverlauf unterschiedlichen Verfahrensschritten unterzogen, die für seine Freisetzung verschiedene Auswirkungen haben. Der prinzipielle Verfahrensablauf bei Druckprozessen ist hier schematisch dargestellt. Der Toner wird in einer Kartusche bereitgestellt. Daraus wird er auf eine aufgeladene Photoleitertrommel aufgetragen, auf deren Oberfläche die Vorlage durch unterschiedliche elektrische Ladungen abgebildet wird. An den unterschiedlich stark elektrisch aufgeladenen Stellen bleibt die Druckfarbe, d.h. die Tonerpartikel, durch elektrostatische Anziehung haften. Die Übertragung auf Papier erfolgt mit Hilfe einer weiteren Trommel, die stärker aufgeladen ist. Das Papier wird zwischen der Photoleitertrommel und der stärker geladenen Trommel durchgeführt und die Tonerpartikel werden durch die elektrostatischen Kräfte auf das Papier übertragen. Auf dem Papier werden die Tonerpartikel durch Wärmezufuhr über Heizwalzen (130-210 °C) fixiert [2].

 

 

 

Die Freisetzung

Es gibt verschiedene Wege der Freisetzung mit unterschiedlicher Bedeutung für die menschliche Gesundheit. Bei Wartungsarbeiten im Ruhezustand des Gerätes, wenn Tonerkartuschen ausgetauscht werden oder ein Papierstau beseitigt werden muss, kann es zu einem Hautkontakt mit den Tonerpartikeln (2-30 Mikrometern) oder dem Papierabrieb kommen, der zu Hautreizungen führen kann. Durch das Tragen von Handschuhen kann dieser Hautkontakt vermieden werden.

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Im Druckbetrieb, bei geschlossenem Gehäuse, können gasförmige Substanzen (z.B. Xylol) und Nanopartikel durch das Lüftungssystem des Gerätes in die Umgebungsluft freigesetzt und eingeatmet werden. Partikel mit diesen Abmaßen können die unteren Atemwege erreichen. Die Hauptursache für diese Art der Freisetzung ist die Fixierung der Tonerpartikel auf dem Papier mit der Heizwalze. Dadurch können aus den Plastikteilen des Druckers, dem Papier und den Tonerpartikeln flüchtige Substanzen verdampfen, aus denen sich in kühleren Bereichen teilweise wieder neue Partikel bilden. Als Bestandteile der Aerosole von Laserdrucksystemen wurden Silizium, Schwefel, Chlor, Kalzium, Titan, Chrom, Eisen, Brom und Spuren von Nickel gefunden. Eisen und Silizium sind auf Toner, Kalzium und Chlor auf Papier und Brom auf Flammschutzmittel in den Kunststoff-Gehäuseteilen als Quelle zurückzuführen [1,2,3,4,5,6].

 

Studien zur Bestimmung der Anzahl von aus Laserdruckern freigesetzten Partikeln zeigen, dass viele Faktoren die Konzentration an Partikeln in der Luft beeinflussen, z.B. der Gerätetyp, das Gerätealter, das Alter der Tonerkartuschen, der Betriebszustand des Druckers und der Aufstellort. Grundsätzlich zu unterscheiden sind Studien, die in realen Büroräumen bei normaler Bürotätigkeit durchgeführt werden, und Tests einzelner Laserdrucker in Prüfkammern mit definierten Abmaßen. Diese Studien zeigen, dass durch den Betrieb von Laserdruckern und Kopieren Partikel und gasförmige Schadstoffe in die Raumluft freigesetzt werden können [2,5,7,8,9].

 

Gesundheitliche Bedeutung

Tonerpulver in verschiedenen Farben. © diegofamu / fotolia.com.In vitro Studien konnten zeigen, dass Tonerstaub in hohen Dosen Zellen schädigen kann. In Versuchen mit Ratten, denen ebenfalls hohe Dosen an Tonerstaub verabreicht wurden, verursachen diese Partikel Entzündungen an der Lunge. Diese verabreichten Mengen sind allerdings so hoch gewählt, dass sie nicht die Realität widerspiegeln.

Einzelne Fallberichte zeigen, dass Personen überempfindlich gegenüber Tonerstaub reagieren und es zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen kommt. Bei Freiwilligen, die sich für einen Tag in einem Copyshop aufhielten, wurden anschließend Entzündungsmarker der oberen Atemwege gemessen. Die Entzündungen waren kurzzeitig und verschwanden nach einem Tag wieder [10,11,12,13].

 

Grundsätzlich gilt:
Kopiergeräte und Drucker können unterschiedliche Arten von Emissionen verursachen: Ozon, UV-Licht, Lärm, Papier-, Haus- und Tonerstaub, flüchtige organische Verbindungen sowie Wärme. Dies hängt vom Gerätetyp und den Umständen der Nutzung ab (Häufigkeit des Gebrauchs, räumliche Gegebenheiten usw.). Inwieweit von den Emissionen konkrete Gesundheitsgefahren ausgehen, muss deshalb im Einzelfall beurteilt werden.

 

Die deutsche Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) und die Schweizer Schweizer Suva haben aus diesem Grund Empfehlungen für einen sicheren Umgang mit Tonerstäuben herausgegeben:

 

Die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) förderte 2011-2013 ein Projekt zur "Untersuchung möglicher gesundheitlicher Gefährdungen durch Drucker- und Kopiereremissionen" (FF-FP0294).
Der Abschlussbericht der Projektpartner steht zum Download zur Verfügung: http://www.dguv.de/Projektdatenbank/0294A/3228283v1.pdf

 

Literatur

  1. Barthel, M et al. (2011), Environ Sci Technol 45(18):7819–7825.
  2. Wang, ZM et al. (2011), Aerosol Sci Technol 45(9):1060-1068.
  3. Gminski, R et al. (2006), Umweltmedizin in Forschung und Praxis 11(5):269-300.
  4. He, C et al. (2010), J Aerosol Sci, 41(6): 523-530.
  5. Morawska, L et al. (2009), Environ Sci Technol, 43(4): 1015-1022.
  6. Wensing, M et al. (2008), Sci Total Environ, 407(1): 418-427.
  7. Fiedler, J et al. (2009), Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft, 69(03): 77-82.
  8. He, C et al. (2007), Environ Sci Technol, 41(17): 6039-6045.
  9. Tang, T et al. (2012a), Environ Sci Pollut Res Int, 19(9): 3840-3849.
  10. Tang, T et al. (2012), Environ Mol Mutagen, 53(2): 125-135.
  11. Konczol, M et al. (2013), Toxicol Lett, 216(2-3): 171-180.
  12. Khatri, M et al. (2013), Nanotoxicology, 7(5): 1014-1027.
  13. Morimoto, Y et al. (2013), Inhal Toxicol, 25(12): 679-690.