MDI-Überwachung von Polyurethan-Produkten und Polyurethan-Schaumstoff von Polywater

Die Polyurethan-Produkte von Polywater werden so entwickelt und geprüft, dass die Grenzwerte für den Endanwender auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Die Exposition gegenüber Isocyanaten ist ein umstrittenes Thema für Lieferanten und Anwender von Produkten aus Polyurethan und Polyurethan-Schaumstoff in unserer Branche. Das ist auf die strengen Arbeitsplatzgrenzwerte für Isocyanate, die Möglichkeit, dass nach wiederholtem Kontakt mit dem Material bei manchen Personen eine Sensibilisierung auftreten kann, sowie auf die Bemühungen der OSHA nach einer strengeren Regulierung bestimmter Isocyanate zurückzuführen. Der Hautkontakt mit diesen Materialien kann durch die Verwendung von Gummihandschuhen und sichere Anwendungsverfahren wirksam vermieden werden. Die unbekannte Größe sind die Isocyanate in der Luft, denen die Anwender bei der Arbeit ausgesetzt sind. Manche Arbeitssicherheits-Fachleute möchten die Verwendung aller Polyurethane untersagen, obwohl sie nicht mit allen Aspekten des Expositionsrisikos vertraut sind. Um einige dieser Aspekte klarzustellen, wurden alle Polyurethan-Produkte, die von Polywater hergestellt werden, einer Reihe von Isocyanatprüfungen unterzogen. Dabei wurde die Konzentration der Chemikalie gemessen, die bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Produkts am Arbeitsplatz in der Luft freigesetzt wird. Die Prüfungen haben ergeben, dass die Konzentration von Isocyanat in der Luft am Arbeitsplatz kaum messbar ist und unter 1 Teil pro Milliarde (ppb) liegt.

Hintergrund

Isocyanate und ihre Anwendung

Isocyanate sind sehr reaktionsfreudig und werden bei der Herstellung von Polyurethan verwendet. Am häufigsten wird das Material wohl für flexible und starre Schaumstoffe für Endanwendungen wie Polsterung und Isolierung verwendet. Isocyanate werden auch in Klebstoffen, Beschichtungen, Dichtstoffen und als Additive in verschiedenen Chemieprodukten verwendet. Für die gewerbliche Nutzung werden mehrere Arten von Isocyanaten verwendet, darunter Methylendiphenyl (MDI) und Toluoldiisocyanat (TDI), die zusammen über 95 % der Isocyanate ausmachen, die weltweit für gewerbliche Zwecke hergestellt werden. In den USA wurden im Jahr 2008 über 1,2 Milliarden kg Isocyanate verarbeitet, und diese Zahl nimmt weiter zu. Dieser Beitrag befasst sich nur mit der Probenahme von MDI, da es das einzige Isocyanat ist, das in den Produkten von Polywater verwendet wird.

Die US-Bundesbehörde OSHA befasst sich seit einiger Zeit mit diesen Materialien und ihren Auswirkungen am Arbeitsplatz. Das liegt vor allem an der großen Anzahl von Personen (280.000 nach einer Schätzung aus dem Jahr 1996), die Isocyanaten am Arbeitsplatz ausgesetzt sein könnten. Vor allem die folgenden Arbeiten erregten dabei die Aufmerksamkeit der OSHA: Sprühapplikatoren für LKW-Ladeflächen und die Wärmedämmung von Gebäuden. Bitte beachten Sie, dass die OSHA kein Verbot dieser Materialien anstrebt. Ihr Interesse besteht darin, die sichere Anwendung dieser sehr vielseitigen Rohstoffe zu gewährleisten.

Sicherheitsbedenken

Es gibt echte Bedenken zur Exposition gegenüber MDI und anderen Isocyanaten. Wir haben Bedenken zum Kontakt mit der Haut und den Atemwegen. Dieser Kontakt kann Dermatitis sowie eine Reizung der Haut und der Atemwege verursachen. Dazu haben diese Materialien eine sensibilisierende Wirkung auf die Haut und die Einatmung. Personen, die gegen Isocyanate sensibilisiert werden, können bereits auf sehr geringe Mengen reagieren. Die Symptome können sehr leicht, mäßig oder ernsthaft ausfallen. Alle Personen, die eine solche Sensibilisierung aufweisen, sollten nicht mehr mit Isocyanaten arbeiten. Diese Sensibilisierung und Asthma verursachen die größten Bedenken.

Arbeitsplatzgrenzwerte

Die OSHA regelt die Exposition bei vielen Stoffen durch den Arbeitsplatzgrenzwert (engl. Permissible Exposure Limit – PEL). In den USA handelt es sich dabei um den gesetzlichen Grenzwert für die Exposition gegenüber einer Chemikalie am Arbeitsplatz. Beim PEL handelt es sich normalerweise um den zeitgewichteten Durchschnitt.

Stoff PEL OSHA
MDI 20 ppb
TDI 20 ppb

 

Bei der Überwachung der Luft am Arbeitsplatz während der Anwendung unserer Produkte sollte die Messung der MDI-Konzentration also weniger als 20 ppb ergeben.

Unterstützung für Überwachungsstudien

Polywater hat seine Polyurethan-Produkte immer so entwickelt, dass die Exposition gegenüber Isocyanat durch sichere Anwendungsverfahren auf ein Mindestmaß reduziert wird.

  • Unsere Produkte werden nicht im Sprühverfahren aufgebracht, also entfallen die mit der Zerstäubung verbundenen Gefahren.
  • Unsere Sets enthalten Handschuhe, um den Hautkontakt zu vermeiden.

Es ist zu erwarten, dass die Exposition gegenüber dem in den Produkten von Polywater® enthaltenen MDI weit unter dem Arbeitsplatzgrenzwert liegt. Da die OSHA immer mehr Druck ausübt und auch immer mehr Kunden Bedenken äußern, haben wir uns entschieden, die Menge des bei der Anwendung unserer Produkte freigesetzten MDI zu überwachen. Bei dieser Prüfung wird die Konzentration der MDI-Dämpfe quantifiziert, damit wir sie mit dem bestehenden Arbeitsplatzgrenzwert vergleichen können. Die OSHA rät zu diesen Prüfungen, die auch in anderen Bereichen der Polyurethanbranche durchgeführt werden.

Die Ergebnisse von einer dieser Studien wurden im Juni 2012 in einem ASC-Webinar zum Thema „MDI Monitoring for Spray Polyurethane Foam“ (MDI-Überwachung für Polyurethan-Sprühschaum) veröffentlicht. Die Firma Fomo Products hat eine Anwendung von im Sprühverfahren aufgebrachtem Polyurethan-Isolierschaum in der Praxis überwacht. Es wurden dabei eine ordnungsgemäße Belüftung und persönliche Schutzausrüstung verwendet. Das Endergebnis war eine überraschend niedrige Konzentration von MDI in der Luft am Arbeitsplatz. Wir beschlossen, eine ähnliche Überwachung unserer Produkte durchzuführen, allerdings unter härteren Bedingungen.

Bedingungen der MDI-Überwachung

Wir haben unsere MDI-Überwachung unter einfachen und etwas erschwerten Bedingungen eingerichtet. Dazu wurde ein Arbeitsplatz mit beengten Platzverhältnissen ohne Belüftung nachgestellt.

  • Arbeitsplatz mit 0,68 m3:

Bei unserem Arbeitsplatz handelte es sich um eine geschlossene Kammer mit den Abmessungen 0,6 x 1,2 x 0,9 m. Das ist zwar kleiner als die meisten Arbeitsplätze, doch wir wollten unsere Überwachung unter den strengsten Bedingungen durchführen. Ein kleinerer Arbeitsplatz bedeutet eine höhere MDI-Konzentration in der Luft.

  • OSHA-Probenahmeverfahren OSHA 47 MOD:

Zur Auswahl des Prüfmusters wurde ein Filterprobenahme-Verfahren von ALS Environmental, einem akkreditierten Labor, verwendet. Das ist eine häufig verwendete Methode zum Sammeln von Aerosolen (Schwebstoffen) und/oder Schadstoffen in der Dampfphase. Bei der Filterprobe wird mit einer kalibrierten personengetragenen Probenahmepumpe eine bekannte Luftmenge durch eine Filterkassette gezogen. Die Filterkassette enthält Medien, die chemisch so behandelt wurden, dass das MDI in der Luft mit dem Medium chemisch reagiert und ein stabiles Derivat bildet. Dieses stabile Derivat wird im Labor von ALS quantifiziert. Die Konzentration von MDI in der Luft während des Prüfintervalls wird anhand der bekannten, entnommenen Luftmenge bestimmt. Dieses Prüfverfahren entspricht OSHA 47 MOD für MDI.

a bucket of urethane foam and an MDI pump

  • Probenahmeintervall auf der Basis der Aushärtungsgeschwindigkeit:

Das Probenahmeintervall wurde als der Zeitraum definiert, in dem jedes Produkt 95 % der vollständigen Aushärtung erreicht. Die endgültige Aushärtung kann mehrere Stunden oder länger dauern. Mit diesem Probenahmeintervall finden wir jedoch bei allen Produkten die höchste Konzentration von MDI in der Luft.

  • Einlass des Ansaugschlauchs in der Nähe der Reaktion:

Zusätzlich zur Probenahme in einer Kammer mit einem begrenzten Rauminhalt haben wir auch den Einlass zur Probenahmepumpe ganz nah (7,5 cm) am reagierenden Material positioniert. Das ist zwar wiederum näher am Produkt, als es der Anwender in der Praxis wäre, doch wir wollten damit den schlimmsten Fall darstellen und für den größtmöglichen MDI-Gehalt der Probe sorgen.

Ergebnisse

In der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse der MDI-Probenahme für die Produkte von Polywater angegeben.

Produkt Menge und Zustand Probenahmeintervall (Minuten) ppb MDI
Pad N Pole Inhalt einer 50-ml-Kartusche, auf einem 900 cm2 großen Tuch aus Glasfasergewebe verteilt 130 <0,15
UPR NF Inhalt einer 250-ml-Kartusche, ungehindertes Aufgehen in einem 15-cm-Behälter 35 <0,56
UPR PR Inhalt einer 250-ml-Kartusche, ungehindertes Aufgehen in einem 15-cm-Behälter 27 <0,72
FST Inhalt einer 250-ml-Kartusche, ungehindertes Aufgehen in einem 15-cm-Behälter 20 <0,98
FST Inhalt einer 250-ml-Kartusche, Abdichtung von 7,6 cm in einem 101-mm-PVC-Rohr 20 <0,98
InstaGrout PMT Inhalt eines PMT-3-Sets, über eine Fläche von 0,37 m² verteilt 40 <0,49


Fazit

Die Analyse der einzelnen Muster ergab eine Konzentration weit unter dem von der OSHA festgelegten Arbeitsplatzgrenzwert (PEL) von 0,02 ppm bzw. 20 ppb.  Keine der Proben hat 1 ppb MDI überschritten.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Probenahme unter sehr extremen Bedingungen, d. h., keine Belüftung und ein sehr kleiner Arbeitsplatz, erfolgte, ist es somit sehr unwahrscheinlich, dass die Produkte von Polywater den Anwender einer Konzentration von MDI aussetzen, die so hoch ist, dass sie Probleme verursacht. Wie immer empfehlen wir jedoch, beim Arbeiten mit diesen Produkten Handschuhe und Schutzbrillen zu tragen. Beim Umgang mit diesen bzw. allen chemischen Erzeugnissen ist natürlich Vorsicht geboten, doch die Anwender können sich darauf verlassen, dass die Produkte von Polywater bei ordnungsgemäßer Anwendung gefahrlos verwendet werden können.