Allergierisiko durch Epoxidharze

Es gibt mehrere Ansatzpunkte, das Allergierisiko durch Epoxidharze zu senken: Nur selten ist eine Substitution eines Epoxidharzes durch ein „Nicht-Epoxidharzprodukt“ möglich. Allerdings zeichnet sich die Möglichkeit ab, einen stark sensibilisierenden Inhaltsstoff von Epo-xidharzen durch einen weniger stark sensibilisierenden Stoff zu ersetzen. Persönliche Schutzmaßnahmen sind jedoch immer um-zusetzen. Seit einigen Jahren werden geeig-nete Handschuhe für lösemittelfreie Epoxid-harze benannt, die aber auch sachgerecht in der Praxis verwendet werden müssen.

Einsatz von Epoxidharzen

Epoxidharzsysteme werden inzwischen in nahezu allen Branchen eingesetzt. Hintergrund sind die ausgezeichneten Materialeigenschaften, die die ausgehärteten Produkte besitzen. Harze und Härter können aus einer Vielzahl von Einzelstoffen zusammengesetzt werden, so dass sich die gewünschte Eigenschaft der Produkte durch Auswahl der Inhaltstoffe einstellen lässt. Die führt dazu, dass in vielen Bereichen die vorgeschriebenen Funktionen nur durch Epoxidharze erreicht werden.

Epoxidharze sind vor allem durch folgende Eigenschaften ausgezeichnet:

• exzellente mechanische Eigenschaften, die Schutz vor physikalischen Einwirkungen bieten,
• außerordentliche chemische Beständigkeit, die beispielsweise Beton und Armierung vor einer Vielzahl aggressiver Medien schützt und
• sie besitzen ein günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis.

Aufgrund der Materialeigenschaften finden maßgeschneiderte Epoxidharzprodukte zunehmend Anwendung. Pinselherstellung, Elektronikbauteile, Windkraftanlagen, zahlreiche Anwendungen in der Bauwirtschaft sind nur ein Teil der Arbeiten, bei denen Epoxidharze in der Praxis anzutreffen sind. Aufgrund ihrer Eigenschaften werden Epo-xidharze auch vermehrt im privaten Bereich z. B. als Klebstoff oder Reparaturkitt eingesetzt.

Häufigkeit von Epoxidharzallergien

Der ungeschützte Umgang mit Epoxidharzen kann zu Erkrankungen, insbesondere Hautallergien führen. Bei der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) und dem Informationsverbund Dermatologischer Kliniken (IVDK) stehen umfangreiche Statistiken zur Verfügung. Die Berufskrankheiten-Dokumentation der DGUV erlaubt eine Auswertung der Epoxidharz-erkrankungen hinsichtlich der verschiedenen Branchen. Der Schwerpunkt der Epo-xidharzallergien liegt in der Bauwirtschaft, es sind allerdings auch andere Branchen erheblich betroffen ( Abb. 1).

In den dem IVDK angeschlossenen der-matologischen Abteilungen wird bei den Patienten routinemäßig ein Epoxidharz auf der Basis von Bisphenol A Diglycidylether (DGEBA-Harz) epikutan getestet. Die Quoten allergischer Reaktionen liegen seit Jahren zwischen 1,4 und 1,8 % ( Abb. 2).

Zwischen 2002 und 2011 wurde das DGEBA-Harz im IVDK bei 93 406 Patienten getestet. Die Testungen erfolgten im Rahmen der Standardreihe, also auch bei Patienten ohne konkreten Verdacht auf Epo-xidharzallergie. 1453 Patienten (1,56 %) reagierten allergisch. Unter den Patienten mit Reaktion auf das DGEBA-Epoxidharz waren gehäuft Männer, Patienten mit Berufsdermatose und Patienten mit Handekzem. Die Berufe Maler und Lackierer, Fußbodenleger, Maurer, Fliesenleger und Kunststoffverarbeiter sind vermehrt betroffen.

Schon 2001 stellte sich heraus, dass die Substanzen, mit denen beim Epikutantest festgestellt wird, ob und ggf. auf welchen Stoff jemand allergisch ist, das aktuelle Spektrum der Bestandteile von Epoxidharzsystemen nur unzureichend widerspiegeln. Ein Teil der vorhandenen Testsubstanzen wird nicht mehr in modernen Epoxidharzen eingesetzt; andere Bestandteile neuer Epo-xidharzsysteme fehlen bei der Allergietestung. In Zusammenarbeit mit den Herstellern und Formulierern konnte die Testreihe inzwischen teilweise aktualisiert werden (Geier et al. 2004); es ist allerdings nicht sicher, ob diese Testreihe auch tatsächlich immer vollständig verwendet wird. Oft reagieren die betroffenen Personen nicht nur auf diejenigen Stoffe allergisch, mit denen sie Kontakt hatten, sondern auch auf chemisch ähnliche Substanzen. Das häufige Auftreten dieser so genannten Kreuzreaktionen macht die Allergiediagnostik nicht gerade einfacher. In Zweifelsfällen ist der Informationsverbund Dermatologischer Kliniken (IVDK; jgeier@ivdk.org) gern bereit, Nachfragen zu beantworten.

Substitution der Epoxidharzprodukte

Der Ersatz von Epoxidharzprodukten durch „Nicht-Epoxidharze“ ist meist kaum möglich, da viele Anwendungen erst durch Epo-xidharze ausführbar wurden. Allerdings muss dies immer geprüft werden.

Estriche, die für das Verlegen von Bodenbelägen oder Holzfußböden eine zu hohe Feuchtigkeit aufweisen, sind ein Beispiel, wo Alternativen möglich sind. Bei ent-sprechender Wartezeit trocknet der Estrich zwar von alleine. Aufgrund des sich daraus ergebenden Verzugs in der Fertigstellung des Bauobjekts wird aber oft zu einer wasserdampfdiffusionsbremsenden Grundierung gegriffen. Hier erzielen in den meisten Fällen Dispersions- und Polyurethangrundierungen die gleichen Ergebnisse wie Epo-xidharzgrundierungen (Kersting u. Schäfer 2012). Polyurethane haben zwar auch haut- und atemwegssensibilisierende Eigenschaften. Der Einsatz von PU-Grundierungen im Bereich der Bodenlegearbeiten führt jedoch nicht zu Erkrankungen der Anwender (Rühl u. Kersting 2011).

Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz von Epoxidharzen als Bindemittel von Holzkitten zum Schließen von Fugen und Rissen in Holzfußböden. Hier werden schon seit längerer Zeit wässerige Acrylatdispersionen als Ersatz für stark lösemittelhaltige Holzkitte eingesetzt. Der Einsatz der Epoxidharzprodukte ist nicht erforderlich. Und es dürfte selbstverständlich sein, dass kleine Löcher im Putz weiterhin mit Gips gefüllt werden und nicht mit Epoxidharz, auch wenn einige Hersteller dies bewerben.

In der Regel können Epoxidharze aber nicht durch weniger gefährliche Produkte ersetzt werden. Häufig werden, wie im Ober-flächenschutz, die Anwendungsbereiche durch Zulassungen geregelt. In vielen Fällen erreichen nur Epoxidharzprodukte die notwendigen Anforderungen.

Epoxidharze mit geringer sensibilisierender Potenz

Damit ein Stoff hautsensibilisierend wirken kann, muss er zunächst die Haut durchdringen. Dort reagiert er bzw. sein Metabolit mit körpereigenen Proteinen. Immunzellen der Haut, die sog. Langerhans-Zellen (LC), neh-men diesen Komplex auf und modifizieren ihn. Es kommt zu einer Interaktion der Im-munzellen mit Keratinozyten (KC), dem Hauptbestandteil der menschlichen Oberhaut. Diese Interaktion führt zu einer Reifung der betroffenen Langerhans-Zellen. Die akti-vierten/gereiften Langerhans-Zellen wandern in die Lymphknoten und aktivieren dort naive T-Zellen. Ein erneuter Kontakt mit dem Allergen führt dazu, dass unter Beteiligung von Langerhans-Zellen, Keratinozyten, aktivierten T-Zellen und Leukozyten eine Entzündungsreaktion ausgelöst und das Kontaktekzem als klinisches Erscheinungsbild sichtbar wird (Heine et al. 2013;  Abb. 3).

Im Rahmen eines Forschungsprojekts (FP-0324) der DGUV wurde ein Bewertungs-verfahren entwickelt, um Stoffe in Epoxidharzsystemen aufgrund ihrer sensibilisierenden Wirkstärke einzuordnen (Heine et al. 2013). Die Wirkstärkenbewertung der Epo-xidharzinhaltsstoffe basiert auf Ergebnissen aus Tests am Menschen oder am Versuchstier (in vivo) sowie Ergebnissen aus einer Kombination von Tests im Reagenzglas (in vitro, zur Abdeckung aller relevanten Phasen einer Sensibilisierung) und Befunden aus Vorhersagemodellrechnungen (in silico). Weiterhin wurden Erkenntnisse aus Befunden am Menschen (Arbeitsplatz, Patienten mit allergischen Symptomen) dokumentiert und in die Bewertung einbezogen.

Mit Hinweisen aus Sicherheitsdaten-blättern und Befragungen eines dem Projekt zugeordneten internationalen Begleitkreises mit Mitgliedern aus den Unfallversicherungsträgern, der Industrie und aus Universitäten wurde die Bedeutung der zu bewertenden Substanzen abgeschätzt. Wurden Datenlücken zu den sensibilisierenden Eigenschaften der Stoffe erkannt, so wurde gezielt ein In-vitro-Testprogramm vorgeschlagen. Innerhalb des Projekts wurde eine erste Versuchsreihe durchgeführt. Auf Basis der hier erzielten Ergebnisse konnten die Reaktivverdünner relativ zueinander in Bezug gesetzt werden; erste Verbesserungen in der Zuordnung einzelner Stoffe zu Wirkstärkekategorie möglich wurden so möglich.

Auf dieser Basis können die Inhaltsstoffe von Epoxidharzen in eine von drei Wirk-stärkekategorien eingeteilt werden:

• sehr hohe Sensibilisierungsstärke (SHS),
• hohe Sensibilisierungsstärke (HS) und
• geringe bis mäßige Sensibilisierungsstärke(GMS).

Sind nicht genügend Daten für eine Substanz vorhanden, wird zunächst die Kate-gorie „Unbekannt“ (U) vergeben. Für diese Epoxidharzinhaltsstoffe ist von einer hohen Sensibilisierungsstärke auszugehen, bis weitere Informationen eine korrekte Zu-ordnung erlauben.

Im Projekt wurden schließlich 46 Einzelbewertungen für Inhaltsstoffe von Epo-xidharzen durchgeführt. Für 21 Stoffe konnte aufgrund der lückenhaften Datenlage keine Wirkstärkenbewertung erfolgen (Kategorie U 45,7 %). 16 Inhaltsstoffe (34,8 %) konnten in die Wirkstärkekategorie HS (hohe Sensibilisierungsstärke) eingeordnet werden, ins-gesamt 9 Inhaltsstoffe (19,6 %) mit geringer bis mäßiger Sensibilisierungsstärke wurden identifiziert. Die Ergebnisse der Bewertung sind in der  Tabelle 1 zusammengefasst.

Damit ist eine „kleine Substitution“ mög-lich, es können innerhalb von Epoxidharz-systemen Komponenten verwendet werden, die zwar nicht notwendigerweise ohne Allergiegefährdung sind, die jedoch seltener oder in kleinerem Ausmaß zur Allergie führen.

Bei den Stoffen mit einer hohen bzw. sehr hohen sensibilisierenden Wirkstärke (HS und SHS) besteht eine besondere Notwendigkeit, sie durch Stoffe mit weniger sensibilisierender Potenz zu ersetzen. Dies ist gerade bei den Harzen eine große Herausforderung zu sein, da alle zurzeit verwendeten Harze in diese Kategorie fallen. Bei den Aminen und Reaktivverdünnern scheint die Substitution dagegen möglich.

Information und Schutzmaßnahmen

Die angemessene Information der Anwen-der zur Gefährlichkeit von Epoxidharzen und zu den vorliegenden geeigneten Schutz-maßnahmen ( Abb. 4) durch die Hersteller stellt die vordringliche Maßnahme dar, um das bestehende Allergierisiko in den Griff zu bekommen.

Erste Auswertungen einer umfangreichen niederländisch/deutschen Studie, bei der erkrankte und nicht erkrankte Verarbeiter von Epoxidharzen befragt wurden, hat gezeigt, dass bei den Erkrankten häufig keine Unterweisung erfolgt und keine geeignete Schutzausrüstung zur Verfügung gestellt worden ist (Spee et al. 2006).

INQA-Kriterien

Aufgrund der zahlreichen Epoxidharzaller-gien beschäftigt sich auch die Initiative Neue Qualität der Arbeit (INQA) mit dem Thema Epoxidharze (INQA 2009). Es zeigt sich, dass sich die Produkte bei vielen An-wendungen häufig nur geringfügig unterscheiden, die Informationen zu den gefährlichen Eigenschaften und den Schutzmaßnahmen in der Werbung und in technischen Datenblättern der Hersteller aber sehr unterschiedlich sind. Bei INQA werden daher die Gebinde, die Technischen Informationen und die Sicherheitsdatenblätter bewertet.

INQA führt Beispiele für gut bewertete Produkte und listet nur Produkte

• mit vorkonfektionierten Gebinden. Damit werden Fehldosierungen und Fehlmischungen ausgeschlossen.
• deren Technische Informationen keine verharmlosende Informationen wie Ab-bildungen der Verarbeitung ohne geeignetes Schutzhandschuhe aufweisen, und in denen auf die gefährlichen Eigenschaften der Produkte hingewiesen wird.
• in deren Sicherheitsdatenblätter die notwendigen Schutzmaßnahmen wie ge-eignete Chemikalienschutzhandschuhe und notwendige Vorsorge benannt werden.

Handschutz

Auch wenn die sensibilisierende Potenz der Produkte reduziert werden kann, ist wei-terhin der Einsatz von Schutzmaßnahmen vor allem von Handschuhen erforderlich.

Für lösemittelfreie Epoxidharze sind schon seit langem über acht Stunden beständige Handschuhe bekannt. Diese Hand-schuhe werden bei bestimmten Gewerken nicht angenommen, weil darin die notwendige „Feinfühligkeit“ fehlt. Dieser Forderung hat man inzwischen Rechnung ge-tragen und die Verwendung dünner Nitril-handschuhe vorgeschlagen, die eine akzep-table Beständigkeit gegenüber lösemittelfreien Epoxidharzen aufweisen. Werden diese dünnen Handschuhe benetzt, sind sie zeitnah (maximal nach 20 Minuten) zu wechseln. Dies bedeutet natürlich auch, dass an jedem Arbeitsplatz, an dem diese Handschuhe eingesetzt werden, für jeden Beschäftigten mehrere Handschuhpaare (mindestens 3 Paar) pro Tag zur Verfügung stehen müssen. Der Vollzug ist damit wesentlich einfacher, denn ein verschmutzter Handschuh muss zeitnah gewechselt werden. Es ist auch sehr einfach zu überprüfen, ob ausreichend Schutzhandschuhe auf der Baustelle vorhanden sind.

Chemikalienschutzhandschuhe verhin-dern die Schweißabgabe nach außen. Aus diesem Grund ist es generell sinnvoll, unter Chemikalienschutzhandschuhen Baumwoll-unterziehhandschuhe zu tragen und diese bei Schweißdurchfeuchtung zu wechseln ( Tabelle 2). Außerdem ist bei der Auswahl von Chemikalienschutzhandschuhen neben der Beständigkeit gegenüber den verwendeten Chemikalien immer auch zu berücksichtigen,

• ob es zu mechanischen Belastungen kom-men kann, die zu einer Schädigung der Schutzhandschuhe führen und
• dass Hautschutzmittel, insbesondere wenn dünnere Handschuhe verwendet werden, deren Beständigkeit erheblich reduzieren können.

Ausblick

Tätigkeiten mit Epoxidharzen sind für die Verarbeiter mit der Gefahr einer allergischen Hauterkrankung verbunden. Ein Ersatz durch „Nicht-Epoxidharze“ ist nur selten möglich. Die Bewertung der sensibilisierenden Potenz liefert ein neues Hilfsmittel der Substitution. Das begonnene „Ranking“ für die „kleine Substitution“ muss vervollständigt werden, um die relative Wirkstärke der einzelnen Epoxidharzinhaltsstoffe noch besser bei den angebotenen Rezepturen (Ge-mischen) berücksichtigen zu können. Sicher sind weitere Testungen erforderlich, aber damit wird eine durch wissenschaftliche Begründungen gestützte eine Substitution innerhalb der Epoxidharzprodukte möglich.

Wenn Epoxidharze verwendet werden müssen, so ist es obligat, die Verarbeiter über deren Gefährlichkeit zu informieren. Ergänzend sind alle geeigneten Schutz-maßnahmen zur Verfügung zu stellen und umzusetzen. Inzwischen steht ein umfang-reiches Maßnahmenbündel für den richtigen Umgang mit Epoxidharzen zur Verfügung, so dass die Erkrankungszahlen gesenkt wer-den können. 

Literatur

Geier J, Lessman H, Hillen U et al.: An attempt to improve diagnostics of contact allergy due to epoxy resin systems. First results of the multicentre study EPOX 2002. Contact Dermatitis 2004; 51: 263–272.

INQA: INQA-Bewertungssystem für Epoxidharz-Produkte. Tiefbau 2009; 1: 32–34.

Kersting K, Schäfer M: Grundierungen zur Reduktion der Wasserdampfdiffusionsrate bei restfeuchten Zement-estrichen im Blickpunkt der Arbeitssicherheit. Bauportal 2012; 12: 15–17.

Rühl R, Kersting K: Belastungen beim Einsatz von Parkettklebstoffen, Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 2011; 9: 397–400.

Spee T, van Duivenbooden C, Terwoert J: Epoxy resins in the construction industry. Ann NY Acad Sci 2006; 1076: 429–438.