Untersuchungen zur Anwendbarkeit einer Thermoextraktionsmethode für die Gehaltsbestimmung von Dimethylformamid (DMF) in Arbeitshandschuhen

Status:

abgeschlossen 03/2015

Zielsetzung:

Bei der Produktion von polymerbasierten Arbeitsschutzhandschuhen (z. B. unter Verwendung von Polyurethan) können Rückstände von Dimethylformamid (DMF) im finalen Produkt erhalten bleiben. Die extraktive Bestimmung dieses DMF-Gehaltes z. B. mit einem Lösungsmittel wie Methanol ist dabei durch die zwingende Verdünnung der Zielsubstanz in ihrer Empfindlichkeit eingeschränkt. Eine thermische Freisetzung von DMF (Thermoextraktion) und anschließende Sammlung des DMF auf einer geeigneten Sammelphase umgeht diese Verdünnung und akkumuliert gleichzeitig die Zielsubstanz. Daher sollte eine Thermoextraktionsmethode eine höhere Empfindlichkeit aufweisen. Ziel dieses Vorhabens war die Erprobung und Optimierung einer solchen Methode für handelsübliche Arbeitshandschuhe.

Aktivitäten/Methoden:

• Analytik von Dimethylformamid auf Basis von Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie
• Parallele Untersuchung von Proben von Arbeitshandschuhen mittels Lösungsmittelextraktion und thermischer Extraktion (TE)
• Anreicherung der thermisch freigesetzten Substanzen auf einem geeigneten Sammelmedium mit anschließender Thermodesorption
• Analyse und Vergleich der Methodenunsicherheiten
• Weitere Arbeitspakete basierend auf der systematischen Variation von TE-Parametern (Temperatur, Sammelphase, Gasfluss) sowie der Untersuchung des Einflusses der Probenvorbereitung.

Ergebnisse:

Wesentliche Erkenntnisse des Vorhabens sind:

• Die Thermoextraktion ist für die Bestimmung von DMF-Gehalten < 1 mg/kg geeignet.
• Bei den hier durchgeführten Messungen lag die Bestimmungsgrenze für die Flüssigextraktion bei 24 mg/kg mit einer Nachweisgrenze von 8 mg/kg.
• Tenax TA ist ein geeignetes Sammelmedium für die Anreicherung von DMF.
• Für die Analyse der Luftproben muss mit mehreren Verdünnungen gearbeitet werden, um eine Überladung des Analysensystems bzw. der Sammelphase mit co-extrahierten Bestandteilen zu verhindern.
• Eine ausreichende Extraktionseffizienz aus der Matrix wird bei Temperatur von 150 ° C und einer Dauer von 40 min erreicht.
• Während der Thermoextraktion ist der Austrag von DMF aus der Sammelphase durch eine zu hohe Materialrestfeuchte möglich, die nicht durch den internen Standard kompensiert werden kann und eine statistische Überwachung des Analysensystems (z. B. Mittelwertkontrollkarte) zwingend notwendig macht.
• Eine Bewertung der Ergebnisse ist prinzipiell nur auf Basis der Extraktion ganzer Handschuhe möglich. Dies ist durch Thermoextraktion mit moderatem Aufwand möglich und eliminiert den möglichen Einfluss des Zuschnitts.
• Bei optisch gleichförmigen Proben ist der Einfluss des Zuschnitts vernachlässigbar. Besteht der Handschuh allerdings aus unterschiedlichen Materialien, so muss sichergestellt sein, dass die DMF-haltige Komponente repräsentativ in der Probe vorhanden ist.
• Die Hälfte des im Projekt untersuchten Probenkollektivs wies einen Gehalt unter 10 mg/kg auf.
• Die für Einzelproben erwartete produktspezifische Variabilität im DMF-Gehalt findet sich bei den Thermoextraktionen ganzer Handschuhe sowie von zugeschnittenen Proben wieder.
• Im Bereich der Gehalte < 30 mg/kg zeigen die Verfahren eines gute Korrelation. Die Abweichung bei höheren Gehalten ist möglicherweise durch eine Variabilität in den Proben verursacht.
• Vergleichbar mit der Methanolextraktion müssen bei der Thermoextraktion Mehrfachmessungen durchgeführt werden, um eine statistisch gesicherte Aussage treffen zu können.

Das Vorhaben verdeutlicht, dass die Extraktion ganzer Handschuhe z. B. für die Überprüfung eines Grenzwertes analytisch mit moderatem Aufwand möglich ist. Die Thermoextraktion ist deutlich sensitiver, aber – bei zu geringer Verdünnung – auch anfälliger für eine zu hohe Materialrestfeuchte. Damit stellt die Thermoextraktionsmethode strenge Anforderungen an die Qualitätssicherungsmaßnahmen des Prüflabors (z. B. statistische Überwachung der Analysensysteme). Da Arbeitshandschuhe in einigen Fällen ein sehr inhomogenes Material darstellen, ist hier – und für jede andere extraktive Analyse ebenfalls – eine Normierung des Prüfverfahrens nötig, um vergleichbare Resultate zu ermöglichen. Dabei muss aber eine generelle Unsicherheit durch die produktspezifische Variabilität in Kauf genommen werden, die unabhängig von der eingesetzten Analysenmethode ist.

Stand: