Permeation

Grafische Darstellung der Adsorption

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Bilder 1 bis 4: Teilschritte der Permeation; 1: Adsorption, Bilder: IFA

Grafische Darstellung der Absorption

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2: Absorption

Grafische Darstellung der Diffusion

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3. Diffusion

Grafische Darstellung der Desorption

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4. Desorption

Infrarotaufnahme mit Temperaturskala

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IR-thermographische Aufnahme eines Nitril-Einweghandschuhs nach zweiminütiger Tragedauer
Bild: IFA

Ein Chemikalienschutzhandschuh kann nur so lange Schutz gegen einen Gefahrstoff bieten, bis dieser die Handschuhmembran durchdringt. Dieses Durchdringen auf molekularer Ebene bezeichnet man als Permeation. Dabei werden folgende Schritte durchlaufen:

  1. Adsorption
    Die Chemikalie lagert sich auf der Oberfläche an. Dies kann aus der Gasphase geschehen oder bei direktem Kontakt mit der flüssigen oder festen Chemikalie.
  2. Absorption
    Es kommt zur Aufnahme des Stoffes in das Handschuhmaterial.
  3. Diffusion
    Hier beginnt die Durchdringung des Materials auf molekularer Ebene. Als Triebkraft wirkt das Konzentrationsgefälle von der Handschuhaußenseite hin zur Handschuhinnenseite.
  4. Desorption
    Nachdem die Moleküle die Handschuhinnenseite erreicht haben, diffundieren sie wieder von der Oberfläche weg.

Durchführung einer Permeationsmessung

Die Messung der Permeation eines Stoffes durch ein Handschuhmaterial liefert Aussagen über die Beständigkeit eines Handschuhes gegen die verwendete Chemikalie. Dazu wird nach DIN EN 374 ein Stück aus der Handinnenfläche des Handschuhs ausgeschnitten, in eine Messzelle aufgespannt und anschließend einseitig mit der Prüfsubstanz beaufschlagt (siehe Abbildung). Auf der Rückseite zeichnet in einem abgeschlossenen Bereich ein geeigneter Detektor die Konzentration des Stoffes zeitlich auf (siehe Video (ASF, 2,0 MB), bitte anklicken).

Sobald ein Fluss von 1 µg ∙ cm-2 ∙ min-1 festgestellt wird, spricht man laut Norm vom Durchbruch der Chemikalie. Durch Ermittlung der Zeitspanne von Beginn der Messung bis zum Erreichen des Durchbruchs wird die maximale Tragedauer eines Handschuhes im Labor bestimmt.

In der Praxis können jedoch weitere Faktoren die Tragedauer erheblich verkürzen. So hat die Temperatur maßgeblichen Einfluss auf die Permeation. Nach Norm wird die Permeation bei einer Temperatur von 23 ± 1 °C gemessen. Untersuchungen mit einer Wärmebildkamera im IFA haben jedoch gezeigt, dass sich auf der Handschuhoberfläche nach kurzer Tragedauer eine Temperatur von 33 °C einstellt. Diese Temperaturerhöhung um 10 °C führt dazu, dass sich die Tragedauern bis auf 1/4 der im Labor gemessenen Werte verkürzen können. Weiterhin spielt die Dicke des Handschuhmaterials eine Rolle: Als Faustregel gilt, dass eine Verdopplung der Materialdicke zu einer Vervierfachung der Permeationszeit führt.

Um Permeationsmessungen einfach durchführen zu können, hat das IFA das Gerät Permobil entwickelt. Es eignet sich vor allem für eine einfache und schnelle Messung von Durchbruchszeiten sowie für Hersteller zur Qualitätskontrolle durch Permeationsmessungen.

Literatur

Polanz, O.; Paszkiewicz, P.: Praxisnahe Auswahl von Chemikalien-Schutzhandschuhen – ein neuer Ansatz (PDF, 456 kB). Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft 63 (2003) Nr. 10, S. 410-412

Glossar

der Fachbegriffe (PDF, 24 kB) auf dieser Seite