Handschuhe aus Naturkautschuk können eine Reihe von Allergien auslösen – was vor allem in medizinischen Berufen oft ein Problem ist.
Zugegeben, die folgende Veranschaulichung ist nicht die wissenschaftlichste: Auf der einen Seite gibt es den in medizinischen Berufen verwendeten Latexhandschuh, auf der anderen Seite das in der Freizeit verwendete Kondom. Aus dem Health-Care-Sektor ist der Latexhandschuh nicht wegzudenken. Auch das Kondom erfüllt einen positiven Zweck. Beide retten Leben, wenn auch passiv. Aber: Neben dem Schutz vor Infektionen und Krankheiten gibt es auch eine Schattenseite, die beide Produkte verbindet: Der Naturkautschuk-Latex, aus dem sie gefertigt sind, löst bei 5 bis 17 Prozent der Bevölkerung allergische Hautreaktionen und sogar Kontaktdermatitis aus.
Das liegt zum einen am Werkstoff selbst: Naturkautschuk-Latex wird aus dem milchigen Saft der Hevea brasiliensis, des tropischen „Gummibaums“, gewonnen und ist somit ein nachwachsender Rohstoff. Die wässrige Dispersion besteht zu 60 Prozent aus Wasser, zu 34 Prozent aus Polyisopren (Kautschuk), Harzen und Lipiden sowie in geringen Mengen auch aus Proteinen (Eiweißen). Das Wort Latex, auf das griechische „gala“ zurückzuführen, bedeutet Milch. Im Vergleich zu synthetisch hergestellten Latexarten ist der natürliche Kautschuk elastischer, zugfester und langzeitbeständiger. Deshalb verwendet man – ökologisch sinnvoll – hauptsächlich das nachwachsende Naturprodukt.
Proteine und Schwefel. Die Jahresmenge an Naturkautschuk beträgt weltweit mehr als acht Millionen Tonnen, zwei Drittel davon werden für die Herstellung von Auto- und Flugzeugreifen aufgewendet. Rund 15 Prozent gehen in die Herstellung von Latexprodukten, allein für den Handschuhbedarf sind es pro Jahr rund 600.000 Tonnen Latex.
Hinsichtlich der allergischen Reaktionen lag das bisherige Hauptaugenmerk auf den im Naturkautschuk enthaltenen Proteinen. Ob nun in Latex-Matratzen, Handschuhen oder erotischem Zubehör: Dieses Latex-Eiweiß kann eine Allergie vom Typ I auslösen: Nesselsucht, Schleimhautschwellung oder Asthma bronchiale sind die Folgen, in Ausnahmefällen kann ein anaphylaktischer Schock sogar zum Tod führen.
Vulkanisieren. Zum anderen können aber auch die Beschleunigerchemikalien, die in herkömmlichen Produktionsverfahren eingesetzt werden, Ekzeme auslösen – hervorgerufen durch spätauslösende Typ-IV-Allergien. Die Vulkanisationsbeschleuniger, meist Schwefel, wurden hinsichtlich der allergenen Eigenschaften lange Zeit unterschätzt, sie stellen aber oft ein Problem für Hersteller und Anwender von Latexprodukten dar.
„Das Auftreten der Typ-I-Allergie kann durch spezielle Extraktionsverfahren (,leaching‘) weitestgehend reduziert werden“ erklärt Wolfgang Kern, wissenschaftlicher Leiter des Polymer Competence Center Leoben (PCCL; siehe Kasten) und gleichzeitig Professor an der Montanuniversität Leoben. Er und sein Team verfolgen seit dem Jahr 2003 das Ziel, ein alternatives Produktionsverfahren für Naturkautschuk-Latex zu finden, bei dem auf die Anwendung der klassischen, allergieauslösenden Beschleunigerchemikalien verzichtet werden kann, erläutert Kern. Dadurch soll den Typ-IV-Allergien der Kampf angesagt werden.
Das Ziel haben die Forscher nun durch ein neuartiges Verfahren namens „photochemische Vulkanisation von Latex mittels UV-Strahlung“ erreicht. Die Entwicklung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit der Montanuniversität Leoben und der TU Graz. Mit dem Firmenpartner Semperit Technische Produkte GmbH in Wimpassing (NÖ) verfügt PCCL zudem über einen weltweit führenden Hersteller von Untersuchungs- und Operationshandschuhen aus Latex.
Das klassische Vulkanisationsverfahren, durch das aus Kautschuk Gummi wird, ist bereits ziemlich alt, es wurde im Jahr 1839 von Charles Goodyear erfunden. Der Autoreifen wurde geboren, und wenig später – sozusagen als Abfallprodukt – das Kondom. „Vulkanisation ist die Vernetzung der Makromoleküle, in diesem Fall sogenanntes Polyisopren, zu einem dreidimensionalen Netzwerk“, erklärt Kern. Dadurch ändern sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften: Der vulkanisierte Latex ist nun nicht mehr löslich, sondern gummi-elastisch und kann damit seine herausragenden mechanischen Eigenschaften entfalten.
UV-Licht kann es besser. Das konventionelle Herstellungsverfahren für Handschuhe oder Kondome ist ein sogenanntes „Batch-Verfahren“: Eine Porzellanform der entsprechenden menschlichen Körperteile wird in den flüssigen Latex getaucht, herausgezogen und mitsamt der darauf gebildeten, ca. 0,2 mm dünnen Latexschicht in einem Ofen getrocknet. Während der Verdampfung des Wassers erfolgt die Filmbildung, übrig bleibt eine Gummihaut.
Im herkömmlichen Verfahren wird der Latex vulkanisiert: Er wird mit Schwefel und Beschleunigerchemikalien versetzt, die Mischung reagiert dann mehrere Stunden bei erhöhten Temperaturen. Nachdem die löslichen Proteine herausgewaschen und – je nach Anforderung – noch bestimmte Stoffe, etwa Puder, aufgebracht wurden, ist der Latex-Handschuh fertig.
Das neue, vom PCCL entwickelte Verfahren verzichtet im Gegensatz dazu auf Beschleunigerchemikalien, stattdessen wird für die Vernetzungsreaktion UV-Licht eingesetzt. Dadurch wird das allergieauslösende Potenzial der Latexprodukte drastisch reduziert.
Der neue photochemische Prozess erfolgt auch wesentlich schneller als das herkömmliche thermische Produktionsverfahren. Hierdurch können Zeit und Energie eingespart werden, was besonders die Industrie zu schätzen weiß. Kern: „In dem neuen Prozess verwenden wir einen Fallfilmreaktor. Der Naturkautschuk-Latex läuft als dünner Film an der Innenwandung eines Glasrohres hinab, wird dabei mit dem UV-Licht einer Quecksilberlampe bestrahlt und anschließend in einem Auffangbehälter gesammelt.“
Damit ist die Vorvulkanisation – also die Vernetzung – praktisch abgeschlossen. Der anschließende Produktionsschritt ist derselbe geblieben: Die Porzellanform wird in das Latexbad eingetaucht. „Die neuen Latex-Handschuhe sind nicht nur hautverträglich, sie haben auch hervorragende mechanische Eigenschaften, sind reißfest, elastisch und vor allem bequem zu tragen“, sagen die Forscher selbstbewusst.
„Unser Forschungsprojekt kann als Musterbeispiel für die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie gesehen werden“, so Kern. Das Projekt wurde mit einem „Science2Business Award 2009“ des Wirtschaftsministeriums (BMWFJ) ausgezeichnet, einem Preis für bedeutende wissenschaftliche Entwicklungen in Kooperation mit Industrieunternehmen.
Produktion startet heuer. Die beteiligte Semperit-Gruppe, ein traditionsreiches österreichisches Unternehmen in der Kautschuk- und Kunststoffindustrie, verfügt weltweit über 18 Standorte. Ab dem heurigen Jahr soll das neue Verfahren in Wimpassing in Serie gehen: Der industrielle Fallfilm-UV-Reaktor von Semperit wird die Möglichkeit eröffnen, etliche Millionen allergiefreie Operationshandschuhe zu produzieren.
Auch beim PCCL gibt es mit dem neuen Jahr eine Veränderung: Das im Jahr 2002 gegründete K-plus-Zentrum wird ab 2010 als K1-Kompetenzzentrum im COMET-Programm fortgeführt. Zukünftige Arbeiten beschäftigen sich eingehend mit der weiteren Verfahrensoptimierung und den Oberflächeneigenschaften von Latex-Filmen. Bald sollen auch andere Latexprodukte vom Förderband rollen. Allergiefrei, versteht sich.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 24.01.2010)