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6.4. Nebelfluide

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Auf dieser Seite möchte ich die Bestandteile von gängigen Nebelfluiden vorstellen. Anlaß für diese Studie war ein Kanister Nebelfluid den ich von einer Firma, die ich hier nicht nennen möchte, gekauft habe. Ich habe den Inhalt analysiert und dort Diethylenglycol gefunden das nach den Angaben des Herstellers nicht enthalten sein dürfte. Diethylenglycol wird als Xn Gesundheitsschädlich eingestuft und sollte meiner Meinung nach nicht in Nebelfluiden verwendet werden. Es ist aber fraglich ob es für diese Anwendung wirklich verboten ist. Für Diethylenglycol gibt es einen MAK Wert (Maximale Arbeitsplatzkonzentration) von 44 mg/m³. Beim normalen Gebrauch einer Nebelmaschine kann dieser Wert aber schnell überschritten werden.

Leider gibt es kaum Firmen die die Inhaltsstoffe ihrer Nebelfluide vernünftig deklarieren [7, 8, 9]. Die Sicherheitsdatenblätter der Produkte sind auch nicht aufschlußreicher, für private Endanwender können dort viele Angaben legal entfallen.

Nebelfluide sind in der Regel Mischungen einer oder mehrerer Glycole mit Wasser. Je höher die Konzentration der Glycole je dichter der Nebel. Die Nebelfluide werden in der Nebelmaschine mit einer Pumpe durch ein rohrförmiges auf ca. 300 °C erhitztes Heizelement gepumpt. Der Glykoldampf wird dann durch einen Luftstrom kondensiert und tritt mit diesem als Nebel aus [10]. Bei der Herstellung wird meist bidestilliertes Wasser verwendet um mineralische Ablagerungen im Verdampfer zu vermeiden.

1,2-Propylenglycol
Dipropylenglycol
Ethylenglycol
Diethylenglycol
Triethylenglycol
Tetraethylenglycol
Pentaethylenglycol
Glycerin
1,2-Butylenglycol
1,3-Butylenglycol
Polyethylenglycol
Wasser

Formaldehyd
Acetaldehyd
Propionaldehyd
Butyraldehyd
Glutaraldehyd
Glyoxal
Acrolein
Ethylenoxid
1,4-Dioxan

Infrarotspektroskopie
Gaschromatographie

Safex Chemie
Look Solutions
Martin Professional GmbH
Roscolab Ltd.

1. BfR: Diethylenglycol (DEG) in Zahnpasta
2. Toxcenter: Diethylenglycol
3. Focus: Der süße Tod aus China
4. Focus: Hunderte Tote durch gepanschten Hustensaft in Panama
5. RP Online: 84 tote Kinder durch Schmerzmittel in Nigeria
6. Belastungen durch Nebelfluide zur szenischen Gestaltung auf Bühnen
7. Unbedenklichkeitserklärung Safex Chemie
8. Unbedenklichkeitserklärung Eurolite
9. Unbedenklichkeitserklärung Thomann
10. Wikipedia: Nebelmaschinen
11. Look Solutions Sicherheitsdatenblatt

Name	1,2-Propylenglycol Propan-1.2-diol
CAS Nummer	57-55-6
Struktur
Summenformel	C3H8O2
Molare Masse	76,09 g/mol
Dichte (25 °C)	1,036 g/cm3
Schmelzpunkt	- 68 °C
Siedepunkt	188,2 °C
Flammpunkt	101 °C
Zündtemperatur	420 °C
E Nummer	E 1520
Akute Toxizität	LD50 20 - 25 ml/kg (Ratte, oral)

Propylenglycol gilt als gesundheitlich unbedenklich, es wurde bisher kein MAK Wert (Maximale Arbeitsplatz Konzentration) festgelegt. Es darf auch als Zusatzstoff in Lebensmitteln eingesetzt werden (E 1520). Propylenglycol ist wahrscheinlich die Hauptkomponente der gängigen Nebelfluide. Um mit Propylenglycol eine Ratte zu töten muß man sie eigentlich darin ertränken.

Name	Dipropylenglycol 1,1'-Oxydi-2-Propanol 2-(2-Hydroxypropoxy)-1-propanol 2,2'-Oxydipropanol
CAS Nummer	110-98-5, 108-61-2, 106-62-7
Struktur
Summenformel	C6H14O3
Molare Masse	134,18 g/mol
Dichte	1,02 g/cm3
Schmelzpunkt	- 39 °C
Siedepunkt	228 - 236 °C
Flammpunkt	124 °C
Zündtemperatur	310 °C
Akute Toxizität	LD50 14850 mg/kg (Ratte, oral)

Dipropylenglycol ist keine einheitliche Substanz sondern ein Gemisch verschiedener Isomere. Dipropylenglycol wird von der Firma Look Solutions [11]) als Inhaltsstoff genannt.
Es wird für Kosmetika und Riechstoffe als Lösungsmittel eingesetzt da es praktisch geruchlos ist.

Name	Ethylenglycol 1,2-Ethandiol
CAS Nummer	107-21-1
Struktur
Summenformel	C2H6O2
Molare Masse	62,07 g/mol
Dichte	1,11 g/cm3
Schmelzpunkt	- 16 °C
Siedepunkt	197 °C
Flammpunkt	111 °C
Zündtemperatur	410 °C
Gefahrensymbol	Xn Gesundheitsschädlich
R-Sätze	R22 Gesundheitsschädlich beim Verschlucken
MAK Wert	26 mg/m3

Ethylenglycol ist das einfachste Glycol, in Nebelfluiden sollte es nicht enthalten sein. Es wurde aber in einer amerikanischen Studie [6] gefunden. Ethylenglycol wird als Frostschutzmittel verwendet.

Name	Diethylenglycol Diglycol 3-Oxapentan-1,5-diol 2,2´-Oxydiethanol
CAS Nummer	111-46-6
Struktur
Summenformel	C4H10O3
Molare Masse	106,1 g/mol
Dichte (25 °C)	1,12 g/cm3
Schmelzpunkt	- 6 °C
Siedepunkt	244 °C
Flammpunkt	146 °C
Zündtemperatur	>225 °C
Gefahrensymbol	Xn Gesundheitsschädlich
R-Sätze	R22 Gesundheitsschädlich beim Verschlucken
S-Sätze	S46 Beim Verschlucken sofort ärztlichen Rat einholen
Akute Toxizität	LD50 12565 mg/kg (Ratte, oral)
MAK Wert	44 mg/m3

Diethylenglycol wird als Xn Gesundheitsschädlich eingestuft obwohl die akute Toxizität zumindest für Ratten relativ gering ist.
Vom Bundesinstitut für Risikobewertung BfR gibt es eine Publikation [ 1] zum Thema Diethylenglykol (DEG) in Zahnpasta. Dort werden auch Todesfälle, speziell bei Kindern, beschrieben die durch Verwendung von Diethylenglykol in Arzneimitteln zustande gekommen sind. Aus Erfahrungen zur Langzeitexposition sowie aus Vergiftungsfällen beim Menschen wurde gefolgert, dass tödliche Vergiftungen bereits ab 1000 mg/kg KG auftreten können. Damit reagiert der Mensch auf DEG 10 bis 20 mal empfindlicher als die Ratte. Nierenschäden treten beim Menschen aber bereits im Dosisbereich von 50-100 mg/kg KG auf. Vom wissenschaftlichen Lebensmittelausschuss der Europäischen Union wurde ein TDI-Wert (Tolerable Daily Intake, täglich tolerierbare Aufnahmemenge) von 0,5 mg/kg KG für Diethylenglykol und ähnliche Glycole festgelegt.

In einer weiteren Publikation vom Toxcenter [ 2] wird die tödliche Menge Diethylenglykol mit 40 - 50 g bzw. mit 1 ml/kg KG angegeben. Es wird auch auf einige historische Vergiftungsfälle mit Diethylenglykol eingegangen [3, 4, 5]. Diethylenglycol war auch damals Auslöser des Glycolweinskandals in Österreich.

Daraus kann man eigentlich nur schließen das ein Einsatz von Diethylenglycol in Nebelfluiden bedenklich ist und vermieden werden sollte. Da es mit Propylenglycol gleichwertigen aber wohl teureren Ersatz gibt sollte auf Diethylenglycol verzichtet werden. Leider werden die Inhaltsstoffe von Nebelfluiden in den seltensten Fällen deklariert. Erst ab einem Gehalt von 25 % DEG müßte auch das Nebelfluid als Xn Gesundheitsschädlich gekennzeichnet werden. Diese Grenze wird von den Herstellern natürlich nicht überschritten.

Sonst wird Diethylenglycol in Frostschutzmitteln eingesetzt.

Name	Triethylenglycol Triglycol 2,2´-(Ethylendioxy)diethanol
CAS Nummer	112-27-6
Struktur
Summenformel	C6H14O4
Molare Masse	150,18 g/mol
Dichte	1,124 g/cm3
Schmelzpunkt	- 4 °C
Siedepunkt	ca. 291 °C
Flammpunkt	177 °C
Zündtemperatur	371 °C
MAK Wert	1000 mg/m3

Triethylenglycol habe ich in einigen Literaturstellen [6, 8] als Bestandteil von Nebelfluiden gefunden. Ob und wo es verwendet wird ist mir aber nicht bekannt. Da es fast den gleichen Siedepunkt wie Glycerin hat kann es wahrscheinlich Glycerin ersetzen da es kein Acrolein bilden kann.

Name	Tetraethylenglycol Bis[2-(2-hydroxyethoxy)ethyl]ether 3,6,9-Trioxaundecane-1,11-diol
CAS Nummer	112-60-7
Struktur
Summenformel	C8H18O5
Molare Masse	194,23 g/mol
Dichte	1,125 g/cm3
Schmelzpunkt	- 5 °C
Siedepunkt	306 - 308 °C
Flammpunkt	191 °C
Zündtemperatur	370 °C
Akute Toxizität	LD50 29000 mg/kg (Ratte, oral)

Tetraethylenglycol wird sicher nicht gezielt in Nebelfluiden eingesetzt, es ist aber Bestandteil von Polyethylenglycolen. Der Siedepunkt ist mit 306 - 308 °C höher als der von Glycerin.

Name	Pentaethylenglycol 3,6,9,12-Tetraoxatetradodecane-1,14-diol
CAS Nummer	4792-15-8
Struktur
Summenformel	C10H22O6
Molare Masse	238,28 g/mol
Dichte	1,126 g/cm3
Siedepunkt	338 - 340 °C

Pentaethylenglycol wird sicher nicht gezielt in Nebelfluiden eingesetzt es ist aber Bestandteil von Polyethylenglycolen. Der Siedepunkt ist mit 338 - 340 °C höher als der von Glycerin.

Name	Glycerin 1,2,3-Propantriol
CAS Nummer	56-81-5
Struktur
Summenformel	C3H8O3
Molare Masse	92,10 g/mol
Dichte (20 °C)	1,26 g/cm3
Schmelzpunkt	18 °C
Siedepunkt	290 °C
Flammpunkt	ca. 180 °C
Zündtemperatur	392 °C
E Nummer	E 422
MAK Wert	50 mg/m3

Glycerin git als gesundheitlich unbedenklich, der MAK Wert ist aber mit 50 mg/m³ relativ niedrig. Es darf auch als Zusatzstoff in Lebensmitteln eingesetzt werden (E 422).
Beim Erhitzen unter Sauerstoffmangel zersetzt es sich unter Wasserabspaltung zu dem giftigen Acrolein.

C3H8O3= C3H4O +2 H2O

Acrolein ist sehr giftig, tränenreizend und krebserregend. Das möchte man natürlich nicht in der Raumluft haben.

Glycerin wird für dichten, langanhaltenden Nebel benötigt, einige Hersteller [8] geben Glycerin als Komponente ihrer Nebelflluids an. Auch in der Studie zur Belastung durch Nebelfluide [6] wird Glycerin genannt.

Name	1,2-Butylenglycol
CAS Nummer	584-03-2
Struktur
Summenformel	C4H10O2
Molare Masse	90,12 g/mol
Dichte	1,01 g/cm3
Siedepunkt	193 °C
Flammpunkt	93 °C

1,2-Butylenglycol wird von der Firma Look Solutions [11]) als Inhaltsstoff genannt.

Name	1,3-Butylenglycol
CAS Nummer	107-88-0
Struktur
Summenformel	C4H10O2
Molare Masse	90,12 g/mol
Dichte	1,00 g/cm3
Schmelzpunkt	- 50 °C
Siedepunkt	208 °C
Flammpunkt	116 °C
Zündtemperatur	440 °C

1,3-Butylenglycol ist kein typischer Inhaltsstoff von Nebelfluiden, es wurde aber in einer amerikanischen Studie (siehe [6]) gefunden.

Name	Polyethylenglycol
CAS Nummer	25322-68-3
Summenformel	H(OCH2CH2)nOH
MAK Wert	1000 mg/m3 (für PEG 400)

Polyethylenglycol ist ein Sammelbegriff für eine Vielzahl von Produkten. Es handelt sich dabei um Polymere des Ethylenoxids. Die einzelnen Produkte unterscheiden sich in ihrer Kettenlänge bzw. im Molekulargewicht. Eingebürgert hat sich die Bezeichnung PEG 200, PEG 400, PEG 1000 usw. PEG 200 z.B. bedeutet ein Polyethylenglycol mit einer mittleren molaren Masse von 200. Bis zum PEG 600 sind die Produkte flüssig, ab PEG 1000 sind sie fest.
Polyethylenglycole gelten in der Regel als physiologisch unbedenklich, die höhermolekularen werden z.B. in der Medizin als Abführmittel eingesetzt.
Polyethylenglycole sind immer ein Gemisch verschiedener Einzelsubstanzen. So besteht PEG 200 unter anderem aus Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Pentaethylenglycol usw.
Werden Polyethylenglycole in Nebelfluiden eingesetzt kommt eigentlich nur das PEG 200 in Frage [ 8, 9]. Schon das Pentaethylenglycol hat einen Siedepunkt von 340 °C und das liegt oberhalb der Betriebstemperatur der gängigen Nebenmaschinen von 300 °C.

Die Bestandteile von Polyethylenglycolen lassen sich relativ einfach über Gaschromatographie bestimmen. So kann auch die Zusammensetzung eines Nebelfluids bestimmt werden. Die folgende Abbildung zeigt das Gaschromatogramm von PEG 200 (der erste große Peak ist das Lösungsmittel).

Man sieht das das PEG 200 aus 7 Einzelkomponenten von n=2 bis n=8 besteht. Die Hauptbestandteile sind Tetraethylenglycol und Pentaethylenglycol.
Aus dem Gaschromatogramm kann man die prozentuale Zusammensetzung des Polyethylenglycols berechnen. Die folgende Abbildung zeigt die Zusammensetzung von PEG 200, PEG 300, PEG 400 und PEG 600 (aus eigenen Untersuchungen).

Name	Wasser
CAS Nummer	7732-18-5
Struktur
Summenformel	H2O
Molare Masse	18,02 g/mol
Dichte	1,00 g/cm3
Schmelzpunkt	0 °C
Siedepunkt	100 °C

Wasser ist natürlich trivial, es sei hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt.

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