KANBrief 3/15
Polyurethanbeschichtete Schutzhandschuhe können Herstellungsrückstände von N,N-Dimethylformamid (DMF) enthalten (siehe KAN-Brief 1/2014). Diese Substanz kann bei chronischer Exposition die Leber schädigen und ist als reproduktionstoxisch eingestuft. Um eine unnötige Exposition zu vermeiden, dürfen Schutzhandschuhe unter dem Gesichtspunkt der Gesundheitsvorsorge nicht mehr als 10 mg DMF je kg Handschuhmaterial enthalten. Dies zu überwachen erfordert eine empfindliche analytische Methode.
Der quantitative Nachweis von DMF in Arbeitshandschuhen bereitet eine Reihe verschiedener analytischer Probleme. Zunächst ist DMF eine flüchtige Substanz und kann daher bereits bei der Probenaufarbeitung verloren gehen. Darüber hinaus sind Arbeitshandschuhe nicht zwangsläufig gleichmäßig kontaminiert. Daher ist auf einen repräsentativen Zuschnitt des Materials zu achten.
Entwicklung einer neuen Gehaltsbestimmungsmethode mit hoher Empfindlichkeit
Das in der prEN 16778 „Schutzhandschuhe – Bestimmung von Dimethylformamid in Handschuhen“ vorgesehene Prüfverfahren auf Basis der Lösungsmittelextraktion verwendet Methanol als Lösungsmittel. Dieses sollte unter Arbeitsschutzgesichtspunkten aufgrund seiner Giftigkeit allerdings vermieden werden. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit der Methode durch die eingesetzte Lösungsmittelmenge eingeschränkt. Daher hat das Fraunhofer Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) im Rahmen eines von der DGUV geförderten Forschungsprojektes untersucht, ob sich auch eine Thermoextraktionsmethode für die Bestimmung von DMF eignen würde.
Es zeigte sich, dass die thermische Behandlung von Arbeitshandschuhen gut geeignet ist, um DMF aus dem Material freizusetzen. Allerdings müssen zu hohe Temperaturen vermieden werden, um einer Zersetzung des Handschuhmaterials vorzubeugen. Aus diesem Grund standen die Bestimmung und Optimierung der Extraktionsbedingungen im Vordergrund der Untersuchung. Zudem sollte eine neue Methode auf etablierten, kommerziell verfügbaren Techniken basieren, um die Anzahl möglicher Prüflabore nicht durch das Prüfverfahren einzuschränken.
Thermoextraktion für Gehaltsbestimmung
Die Kombination aus Thermoextraktion und Thermodesorption wies bei der Untersuchung eine hohe Sensitivität für DMF aus und erlaubte die quantitative Bestimmung der Substanz in den ausgewählten Handschuhen. Bei der Thermoextraktion wird die Probe in einem Ofen von einem definierten Gasstrom umspült. Aus diesem wird die Zielsubstanz auf einem geeigneten Material angereichert. Während der anschließenden Thermodesorption wird die Substanz freigesetzt und mit einem Gaschromatographen gekoppelt mit Massenspektrometrie (GC/MS) quantifiziert. Diese Kombination erlaubt eine flexible Verdünnung der Probenluft bei gleichzeitiger lösungsmittelfreier Anreicherung. Die Verdünnung ist für diese Form der Analytik von erheblicher Bedeutung, da bei der Erwärmung der Handschuhe auch die Freisetzung großer Mengen weiterer Substanzen beobachtet wurde, die die Analysen beeinflussen können.
Wesentliche Ergebnisse des Projekts
Die Thermoextraktionsmethode ist trotz der notwendigen Verdünnungen hochempfindlich und erlaubt die Bestimmung von Gehalten < 1 mg/kg von DMF in Arbeitshandschuhen. Dabei weist die Methode jedoch dasselbe grundsätzliche Problem auf wie die Methanolextraktionsmethode: Übliche Thermoextraktionsgeräte fassen nicht den gesamten Handschuh und erfordern somit einen Zuschnitt des Probenmaterials. Um die Effekte möglicher Zuschnitte bewerten zu können, wurde im Rahmen des Forschungsprojektes ein System entwickelt, das die Analyse ganzer Handschuhe erlaubt. Während bei gleichförmigen Materialien der Einfluss des Zuschnitts vernachlässigbar ist, muss bei Handschuhen aus erkennbar verschiedenen Materialien sichergestellt werden, dass die DMF-haltige Komponente repräsentativ in der Probe vorhanden ist. Dieser Aspekt stellt die größte Herausforderung für die Beschreibung einer entsprechenden Prüfmethode dar.
Sollte sich das in der Normung derzeit vehement favorisierte und in der prEN 16778 enthaltene Methanolextraktionsverfahren in der Praxis nicht bewähren, stünde mit dem Thermoextraktionsverfahren somit eine sogar labortechnisch gängigere Alternative zur Verfügung. Ein weiteres wichtiges Ergebnis des Projektes ist, dass die Hälfte der untersuchten Schutzhandschuhe weniger als 10 mg DMF/kg Handschuhmaterial enthielt. Dies zeigt, dass dieser Wert erreicht und als Stand der Technik betrachtet werden kann.
Dr. Tobias Schripp
tobias.schripp@wki.fraunhofer.de