Neuigkeiten 2016_16 Viskose, Schwefelkohlenstoff S=C=S und Atherosklerose

Als Viskosefasern werden halbsynthetische Chemiefasern (Regeneratfasern) bezeichnet, die mittels des Viskoseverfahrens, des am weitest verbreiteten Nassspinnverfahrens, industriell hergestellt werden. Der Ausgangsrohstoff des Viskoseverfahrens ist Cellulose, heute überwiegend in Form von Chemiezellstoff. In aufeinanderfolgenden Prozessstufen wird der Zellstoff zuerst mit Natronlauge behandelt, wodurch sich Alkalicellulose bildet. Bei einer anschließenden Umsetzung dieser Alkalicellulose mit Schwefelkohlenstoff bildet sich Cellulose-Xanthogenat. Daraus wird durch weitere Zugabe von Natronlauge die Viskose-Spinnlösung erzeugt, die durch Löcher brausenartiger Spinndüsen in das Spinnbad gepumpt wird. Dort entsteht durch Koagulation pro Spinndüsenloch ein Viskose-Filament. Durch Verstrecken und weitere Bearbeitungsschritte und dem Zusammenfassen der einzelnen Filamente entstehen Viskosefilamentgarne bzw. durch zusätzliches Schneiden Viskosespinnfasern. Die chemische Zusammensetzung der Viskosefasern (Grundbestandteil Cellulose) ähnelt dabei der von Baumwolle. Aufgrund ihres Wasseraufnahmevermögens (Pufferung, Weiterleitung) ist daraus hergestellte Kleidung angenehm zu tragen. Risiken und Hautirritationen entstehen daher gegebenenfalls nur aufgrund des Färbens oder der Ausrüstung der Faser. Das Rohmaterial für diese Fasern ist Zellstoff, welcher aus Holz durch die Entfernung der Bindestoffe (Lignin) direkt und ohne chemische Umwandlung hergestellt wird. Die Umsetzung des Zellstoffes zum Zellulosexanthogenat im klassischen Viskosefaserprozess dient nur zur Erzielung einer Löslichkeit und endet schließlich nach dem Spinnen wieder im Ausgangsmaterial Cellulose.

 Im Vergleich zu echten Synthetikfasern, deren Rohmaterialien aus Erdöl oder Erdgas hergestellt werden, bestehen Viskosefasern aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz. Nach Herstellerangaben sind die Fasern biologisch abbaubar. Der Energie- und Wasserverbrauch bei Herstellung und Verarbeitung ist wesentlich geringer als bei Baumwolle. Überdies entfallen die beim Baumwollanbau meist eingesetzten Herbizide und Pestizide, die sich außer in der Umwelt zuweilen auch in Kleidungsstücken wiederfinden.

Der weltgrößte Viskose-Produzent ist heute die indische Grasim Industries, derweil die größten Viskose-Produktionsstraßen heute von der indonesischen South Pacific Viscose in Purwakarta (Indonesien) mit einer Tagesleistung von rund 150 Tonnen sowie von der österreichischen Lenzing AG mit fast 170 Tonnen täglich betrieben werden.

Ein Problem sind die Stoffe im Herstellungsprozess, die teilweise ungesund und umweltschädlich sind:

Schwefelwasserstoff (H2S) und Schwefelkohlenstoff (CS2//  S=C=S).

Bis heute ist noch kein entsprechendes Äquivalent gefunden, das Schwefelkohlenstoff bei diesem Prozess ersetzen könnte.Da Schwefelkohlenstoff gut fettlöslich ist, wird es über Lunge, Haut und Magen-Darm-Trakt leicht aufgenommen. Eine längere Exposition führt zu Vergiftungserscheinungen:

In den Körper aufgenommenes Kohlenstoffdisulfid (CS2) wird in Erythrozyten und im Blutplasma in gebundener und ungebundener Form transportiert und rasch an die Gewebe abgegeben. Die hohe Fettlöslichkeit der Substanz und deren Fähigkeit, mit Aminogruppen kovalente Bindungen einzugehen, erklärt die hohe Affinität von CS2 zu allen Organen. Vorwiegend im endoplasmatischen Retikulum der Leberzelle wird Kohlenstoffdisulfid durch das Enzymsystem Cytochrom P-450 zu Carbonylsulfid und atomarem Schwefel metabolisiert. Der reaktive Schwefel bindet an die Sulfhydrilgruppen von Proteinen und stört dadurch wahrscheinlich die Funktion von Enzymen. Durch direkte Reaktion des CS2 mit Aminogruppen und Sulfhydrilgruppen von Aminosäuren entstehen Verbindungen wie Dithiocarbaminsäuren, Trithiocarbaminsäuren und Xanthogensäuren. Das Kondensationsprodukt von CS2 mit der Aminosäure Cystein, die 2-Thio-thiazolidin-4-carboxylsäure (TTCA), wird im festen Verhältnis zur CS2-Belastung im Urin ausgeschieden und eignet sich daher gut als Parameter der inneren Belastung (BGW siehe unten).

Die seltene akute Schwefelkohlenstoffvergiftung äußert sich in Gesichtsrötung, euphorischen Erregungszuständen, dann Bewusstlosigkeit, Koma und Atemlähmung; die chronische Schwefelkohlenstoffvergiftung durch wiederholtes längeres Einatmen äußert sich in Kopfschmerzen, Schlaflosigkeit, Gedächtnis-, Seh- und Hörstörungen, Nervenentzündungen und

Gefäßschäden. Gefäßveränderungen wurden sowohl im cerebrovasculären (-> Insult) als auch im kardiovaskulären System (erhöhte Mortalitätsrate für koronare Herzerkrankungen) unabhängig voneinander in mehreren Kollektiven nachgewiesen. Hyaline Gefäßveränderungen der Gefäßwände durch verstärkten Einbau von (LDL) Cholesterin und Lipoprotein A und B1 wurden beschrieben.

ARBEITSPLATZGRENZWERT von S=C=S : 10 ml/m³ // 30 mg/m³

 Spitzenbegrenzung: Überschreitungsfaktor: 2   Dauer 15 min, Mittelwert; 4 mal pro Schicht; Abstand 1 h

Kategorie II - Resorptiv wirksame Stoffe; Gefahr der Hautresorption

Biologischer Grenzwert   

1 Biologischer Grenzwert (BGW) aus der TRGS 903. 2 Ableitung des BGW als Höchstwert wegen akut toxischer Effekte.

Quellen:

Ellen Rochlitzer. Untersuchung zu EKG-Veränderungen bei CS2-exponierten Beschäftigten unter Einbeziehung des Minnesota Codes
Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg 2011
https://opus4.kobv.de/opus4-fau/frontdoor/deliver/index/docId/1837/file/Dissertation_Ellen_Rochlitzer.pdf

Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV). DGUV Grundsätze für arbeitsmedizinische Untersuchungen. 6. Auflage, Gentner Verlag, Stuttgart 2014.

GESTIS Stoff-Datenbank: Kohlendisulfid http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll?f=id$id=001430$t=document-frameset.htm$3.0$p=

WIKIPEDIA – Viskosefaser https://de.wikipedia.org/wiki/Viskosefaser