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Chemiehandschuh arbeitet mit Sprayflasche und färbt etwas an - Permeation

Chemische Risiken im Handschutz: Die unterschwellige Gefahr der Permeation


Chemische Risiken spielen im Handschutz eine große Rolle – insbesondere dann, wenn Mitarbeiter immer wieder mit gefährlichen Flüssigkeiten, Stoffen oder sogar Gasen in Kontakt kommen.

In diesem Beitrag möchten wir auf die unterschwellige Gefahr durch Permeation hinweisen und Ratschläge für Ihre Anwender im Alltag geben. Es ist der Versuch, das vielfältige Thema chemischer Wechselwirkungen verständlich zu machen. Beispiele, Vergleiche oder Einzelfallaussagen können ausdrücklich nicht allgemein übertragen werden.

Alle Angaben erfolgen ohne rechtliche Gewähr.
Inhaltsverzeichnis:
 

Was ist Permeation – und was nicht?

Permeation beschreibt das Durchwandern von Molekülen durch eine andere Molekülstruktur, etwa durch einen Chemikalienhandschuh.

Sie ist abzugrenzen von Penetration oder Degeneration, die ebenfalls für den Chemikalienschutz eine wichtige Rolle spielen:
 
  • Penetration bedeutet, dass Chemikalien durch kleine Löcher oder Risse eindringen – der Handschuh ist auf mikroskopischer Ebene undicht.
  • Degeneration bedeutet, dass die Schutzbarriere durch die Chemikalie angegriffen wird und sich dadurch auflöst oder porös wird.

Permeation bedeutet keines von beidem – die Effekte können aber gleichzeitig auftreten und sich gegenseitig bedingen. Während der Permeation kann der Chemikalienhandschuh degenerieren, und es kommt zur Penetration.

Wie läuft Permeation ab?

Permeation läuft in drei Schritten ab:
 
  1. Adsorption – Moleküle einer Chemikalie dringen in die Moleküle der Handschuhstruktur ein.
  2. Diffusion – Sie wandern durch die Molekülstruktur.
  3. Desorption – Sie treten auf der Innenseite wieder aus.

So kommt es zur Chemikalienexposition, obwohl der Handschuh optisch unverändert ist. Wie leicht es zum Austritt der Chemikalie auf der Handschuhinnenseite (Desorption) kommt, hängt von zwei Faktoren ab:
 
  • Löslichkeit: Wie leicht die Chemikalie in die Handschuhoberfläche eindringen kann.
  • Diffusionsgeschwindigkeit: Wie schnell die Moleküle durch die Struktur wandern.
Permeation beginnt, sobald der Handschuh mit der Chemikalie in Berührung kommt – unabhängig von Menge oder Dauer. Sie lässt sich auch nicht durch Abwaschen oder Abreiben des Handschuhs beenden.

Es macht dennoch einen Unterschied, ob der gesamte Handschuh (über 150 cm² Fläche) oder nur eine minimale Fläche mit der Chemikalie in Kontakt kommt. Je nach Toxizität kann bereits eine kleine Menge gesundheitsschädlich sein.

Der Moment, in dem der Gefahrstoff auf der Handschuhinnenseite austritt, wird Durchbruch genannt. Die Zeitspanne bis dahin heißt Durchbruchszeit. Sie variiert je nach Stärke und Zusammensetzung der Handschuhwand sowie der Chemikalie.

Wichtig:
Der Handschuh muss vor Erreichen der Durchbruchszeit gewechselt werden – auch wenn er optisch neu aussieht. Pausen beim Arbeiten ändern nichts daran: Permeation läuft weiter.

Orientierungshilfen für die Handschuhwahl – Wie wähle ich den richtigen Handschuh?

Eine erste Orientierung bietet das Erlenmeyer-Piktogramm nach DIN EN 374-1. Das kegelförmige Glas steht sinnbildlich für alle Arbeiten mit Chemikalien und in diesem Fall, die damit verbundenen Risiken.

Es zeigt, dass der Handschuh grundsätzlich als Barriere gegen Chemikalien geeignet ist. Typ und Buchstaben darunter geben jedoch nur eine grobe Indikation, gegen welche der 18 Prüfchemikalien er mindestens 10 Minuten schützt.

Beispiel: 
Beim Ansell MicroFlex 93-260 bedeuten die Werte „EN 374-1:2016 TYPE A JKLOPST“, dass er mindestens sechs der 18 Prüfchemikalien für 30 Minuten abhält. Das „J“ steht für Heptan – tatsächlich schützt der Handschuh bei genauerer Prüfung sogar über 480 Minuten.
 
Die zweite Orientierungshilfe sind Permeationstests, die in der Regel vom Hersteller zur Verfügung gestellt und teilweise öffentlich zugänglich sind. Beim Ansell MicroFlex 93-260 ergibt sich beispielsweise:
 
  • Isopropanol: > 480 Minuten
  • Benzol: nur 5 Minuten

Solche Übersichten sind im Arbeitsschutz eine große Hilfe, um fundierte Entscheidungen bei der Handschuhwahl zu treffen. Faktisch muss der Chemikalienhandschuh aber nicht vor einer großen Anzahl von Chemikalien schützen, sondern vor den unmittelbar eingesetzten Gefahrstoffen im Betrieb.
Die dritte Orientierungshilfe: Ansell hat mit dem Ansell Guardian eine Servicestelle geschaffen, über die wir als Handelspartner die Durchbruchszeiten für bestimmte CAS-Nummern erfragen können – um wichtige Informationen für die Handschuhwahl und Risikobewertung zu generieren.
 
  • Die CAS-Nummer ist ein internationaler Bezeichnungsstandard, durch den jede Chemikalie zweifelsfrei identifiziert werden kann. Sie finden sie im besten Fall im Sicherheitsdatenblatt des Produkts.
  • Eine weitere Möglichkeit ist die GESTIS-Stoffdatenbank. Mittels der CAS-Nummer(n) sind wir in der Lage, Sie bei der Suche nach dem passenden Schutzhandschuh zu unterstützen.

Unser Sortiment an Chemikalienschutzhandschuhe

Warum können Chemikalien überhaupt durch Handschuhe wandern?

Chemikalienschutzhandschuhe werden aus Kunststoffen gefertigt – und das bedeutet: aus Polymerketten. Alle Schutzhandschuhe haben die gemeinsame Eigenschaft, dass die Moleküle zwar in Ketten verbunden sind, diese Ketten aber nicht miteinander vernetzt sind.
Die Ketten können unterschiedlich angeordnet sein:
 
  • Amorph: unordentlich verknotete Ketten (z. B. Latex) → enthalten relativ viel freies Volumen, durch das Moleküle hindurch können.
  • Kristallin: geordnete, dicht gepackte Ketten (z. B. Polyethylen) → kaum freie Räume, nahezu undurchlässig.
  • Teilkristallin: Mischung aus beiden Strukturen (z. B. Nitril).

Amorphe und teilkristalline Polymerketten sind grundsätzlich deutlich elastischer – deshalb eignen sie sich als Material für Handschuhe.
Das freie Volumen in amorphen Strukturen bildet kein gleichmäßiges Netz – eher ein Labyrinth. Einige Moleküle gelangen durch, andere nicht.

Hinzu kommen Wechselwirkungen zwischen Kunststoff und Chemikalie, wenn sie gemeinsame Eigenschaften oder Bausteine haben (z. B. Van-der-Waals-Kräfte oder hydrophobe Wechselwirkungen).

Hier spielt die oben erwähnte Löslichkeit eine entscheidende Rolle:
 
  • Ist die Chemikalie der Barriere „ähnlich“, ist die Löslichkeit hoch.
  • Ist die „Ähnlichkeit“ gering, stoßen sie sich ab.

Gut löslich bedeutet, dass sich die Chemikalie gut einlagern kann – das Polymer quillt auf, das freie Volumen wächst und schafft Raum für die Chemikalie.

Es entstehen dabei keine chemischen Bindungen, aber die Moleküle interagieren.

Praxisbeispiel: Ansell MicroFlex 93-260 im Permeationstest

Der Ansell MicroFlex 93-260 ist ein besonderer Handschuh, da seine Kunststoffschicht vergleichsweise dick ist und damit an Mehrweg-Chemikalienschutzhandschuhe erinnert. Tatsächlich besteht die Barriere aus zwei Laminaten, wodurch er gegen eine deutlich größere Anzahl von Chemikalien schützt.

Eine dicke Barriereschicht hält länger als eine dünne Schicht, und zwei unterschiedliche Barrieren halten mehr Chemikalien stand als eine einzelne.
Kombination von Nitril und Neopren
 
Was bedeutet dies für die Kombination von Neopren und Nitril als Handschuhmaterial?

Jede Chemikalie und jedes Polymer haben eine unterschiedliche Affinität zueinander. Die Kombination beider Materialien erhöht die Bandbreite der Chemikalien, gegen die der Handschuh eine wirkungsvolle Barriere bietet.

So enthält der Permeationstest für den Ansell MicroFlex 93-260 91 Testergebnisse, während es beim Nitrilhandschuh TouchNTuff 92-600 nur 29 Chemikalien sind.
 
  • Nitril schützt generell gut gegen viele polare und apolare Lösungsmittel wie Isopropanol oder Wasserstoffperoxid.
  • Die Kombination mit Neopren verbessert insbesondere die Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren und Oxidationsmitteln.
Praxisbeispiel: Permeation von Ethylalkohol

Zum Abschluss ein konkretes Beispiel: Ethylalkohol.
 
Der Handschuh mit beiden Schichten hält mehr als sechsmal länger!

Beide letztgenannten Handschuhe sind allerdings deutlich dünner (0,13 bzw. 0,125 mm gegenüber 0,2 mm). Für die Durchbruchszeit ist die Wandstärke ein wichtiger Faktor – der Hauptgrund liegt jedoch woanders.

Warum die Kombination länger standhält
 
  • Nitril hingegen enthält polare Gruppen, genau wie Ethylalkohol. Dadurch sind die Wechselwirkungen zwischen beiden stark. Die Löslichkeit ist hoch, was bedeutet, dass Ethyl-Moleküle auch in diese zweite Barriere eindringen können. Gleichzeitig sorgt die Haftung aber dafür, dass sie nur langsam durchwandern.
  • Neopren funktioniert gegenüber Ethylalkohol gewissermaßen wie ein Sieb: Es ist gegenüber vielen chemischen Stoffen beständig, kann die Moleküle aber aufgrund seiner eigenen Struktur nicht vollständig aufhalten. Da das freie Volumen groß genug ist, können Ethylmoleküle eindringen. Die komplexe Polymerstruktur führt jedoch zu weniger „Kanälen“, durch die Moleküle wandern können – viele Wege sind Sackgassen. Ein Teil der Moleküle dringt trotzdem durch.

Während Neopren die Menge an Molekülen reduziert, wirkt Nitril als starke Barriere – weshalb es deutlich länger dauert, bis eine für die Permeationsprüfung relevante Menge Ethyl den Handschuh durchbrochen hat.

Mehr als die Summe der Einzelteile

Das Beispiel verdeutlicht: Bei Laminathandschuhen ist das Ergebnis der Schutzwirkung höher als die Summe der Einzelteile.

Gegenüber Wasser sind Latex, Nitril und auch Neopren im Übrigen alle stark abweisend – sie bilden eine für Wasser kaum durchdringbare Barriere.

Der Ansell MicroFlex 93-260 und Ethylalkohol sind nur ein einzelnes Beispiel. Sie geben einen Einblick in die Komplexität des Themas. Die Gründe für schnelle oder langsame Permeation sind vielfältig – Beispielhafte Faktoren wie die Handtemperatur oder auch die Dehnung des Materials ignoriert dieser Beitrag. Genauso sind flüchtige Chemikalien ein eigenes Thema, die sich beispielsweise bei geringfügiger Kontamination noch vor dem Durchbruch verflüchtigen.

Der gesamte Beitrag ist daher nur eine Annäherung an das Thema Permeation.

Zentrale Erkenntnisse für Anwender

  • Ein Chemikalienschutzhandschuh muss dicht und unbeschädigt sein.
  • Jedes Handschuhmaterial reagiert unterschiedlich auf Chemikalien – prüfen Sie die Eignung für Ihre Tätigkeit.
  • Die Durchbruchszeit ist entscheidend. Sobald der Handschuh kontaminiert ist, läuft die Uhr. Handschuhe mehrfach oder über Tage zu verwenden, birgt hohe Risiken.
  • Prüfen Sie Ihren Bestand an Chemieschutzhandschuhen. In nahezu jedem Betrieb kommen Chemikalien zum Einsatz – vom Reinigungsmittel bis zum Lösungsmittel.
  • Machen Sie Durchbruchzeiten und empfohlene Tragedauer zum festen Bestandteil Ihrer Handschutzpläne und Sicherheitsunterweisung.

Permeation in einem Satz – Wir unterstützen Sie

Permeation ist eine unsichtbare, aber hochrelevante Gefahr. Optisch intakte Handschuhe können bereits durchlässig sein. Nur wer die Durchbruchszeiten kennt und beachtet, sorgt für echten Schutz.

Als Handschutzexperten machen Chemikalienschutzhandschuhe rund ein Viertel unseres Geschäfts aus. Wir unterstützen Sie gerne und fachkundig bei der Auswahl des passenden Schutzhandschuhs.

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Quellen & vertiefende Literatur

Permeation und Ihr Einfluss auf den Arbeitsschutz – Hinweise zur Permeation und Auswahl geeigneter Chemikalienschutzhandschuhe durch den Handschuhersteller Ansell - https://www.ansell.com/de/de/blogs/safety-briefing/understanding-permeation-and-its-impact-on-worker-safety

Permeation – Die Praxishilfe persönliche Schutzausrüstung der DGUV beschreibt den Prozess der Permeation - https://www.dguv.de/ifa/praxishilfen/praxishilfen-persoenliche-schutzausruestungen/schutzhandschuhe-gegen-chemische-und-biologische-einwirkungen/was-ist-permeation/index.jsp

Chemikalienschutzhandschuhe – Entwicklung, Erprobung und Dokumentation eines praxisgerechten und kostengünstigen Verfahrens zur Ermittlung der Durchlässigkeit (Permeation) von Schutzhandschuhen für gefährliche Zubereitungen. – Außergewöhnlicher Abschlussberichts einer intensiven Prüfung des Themas aus dem Jahr 1999- http://www.dguv.de/medien/ifa/de/forschung/abschlussberichtffff0106.pdf