Eine sinnvolle Kombination beim Bearbeiten  großer Bauteile aus Faserverbundwerkstoffe sind Handwerkzeuge mit direkter Absaugung.  (Bildquelle: alle Ruwac)

Eine sinnvolle Kombination beim Bearbeitengroßer Bauteile aus Faserverbundwerkstoffe sind Handwerkzeuge mit direkter Absaugung.(Bildquelle: alle Ruwac)

Als Gründe für das Absaugen von Stäuben aus der Kunststoffverarbeitung stehen neben der allgemeinen Sauberkeit vor allem die Arbeitssicherheit und der Gesundheitsschutz der Mitarbeiter im Vordergrund. Aber auch der Explosionsschutz kann ein wichtiges Motiv sein, denn die organischen Stäube sind explosiv. Zudem werden in vielen kunststoffverarbeitenden Betrieben immer häufiger Kunststoffe bearbeitet, die mit Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkt sind. Für diese Stäube und ihre Absaugung sind einige Besonderheiten zu berücksichtigen. Die Berufsgenossenschaftliche Information (BGI) 729 „Faserverstärkte Polyesterharze – Handhabung und sicheres Arbeiten“ gibt Hinweise auf die konkreten Gefährdungen.

Dämpfe und lungengängige Stäube

Die Stäube aus der Bearbeitung beispielsweise von GFK sind lungengängig und damit gesundheitsgefährdend.

Die Stäube aus der Bearbeitung beispielsweise von GFK sind lungengängig und damit gesundheitsgefährdend.

Bei CFK und GFK handelt es sich zumeist um ungesättigte Polyesterharze – Epoxidharze; UP – oder Polyamidharze, die durch Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkt werden. In der Aushärtephase setzen dabei UP-Harze Styroldämpfe frei, die als gesundheitsgefährdend gelten und ab einer bestimmten Konzentration explosiv sind. Die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) nennt für diese Dämpfe einen Arbeitsplatzgrenzwert von 86 mg/m3. Durch Absaugen der Dämpfe ist daher dafür Sorge zu tragen, dass dieser Grenzwert unterschritten wird.

Beim weiteren Verarbeiten der ausgehärteten Zwischenprodukte sind viele manuelle Prozessschritte notwendig – beispielsweise Laminieren oder Schleifen. Dabei entstehen Stäube und Feinstäube, die lungengängig und damit gesundheitsgefährdend sind. Zudem sind diese Stäube adhäsiv und lagern sich dauerhaft auf Arbeitskleidung und Haut ab.

Der Verarbeiter ist verpflichtet, in diesen Produktionsbereichen eine maximale Staubkonzentration von 6 mg/m3 einzuhalten, wobei sich dieser Grenzwert nur auf den Anteil der alveolengängigen Faserteilchen bezieht. Als solche werden Partikel mit einem Faserdurchmesser <3 µm, Faserlängen >5 µm und einem Längen-/Durchmesser-Verhältnis von >3 bezeichnet. Wie werden diese Regeln in der Praxis umgesetzt? Drei Best-Practice-Anwendungen beantworten diese Frage beispielhaft.

Zentrales Absaugen bei großen Bauteilen

Absauganlage in der Rotorblattproduktion. Die in der Vorabscheidung zurückgehaltenen Kunststoffstäube werden in Big-Bags gesammelt.

Absauganlage in der Rotorblattproduktion. Die in der Vorabscheidung zurückgehaltenen Kunststoffstäube werden in Big-Bags gesammelt.

In der Rotorblatt-Produktion des Windkraftanlagen-Herstellers Enercon, Aurich, sind die manuellen Schleifgeräte für die Endbearbeitung mit integrierten Absaugvorrichtungen ausgestattet. Wo auch immer der Werker gerade an den bis zu 60 m langen Rotorblättern schleift: Die Absaugung befindet sich direkt an der Entstehungsquelle des Feinstaubs. So wird nur eine geringe Staubmenge in die unmittelbare Umgebung abgegeben.

In der gesamten Halle sind Rohrleitungen verlegt, an die diese Handschleif-Werkzeuge angeschlossen werden. Sie führen zu jeweils einer von zwei zentralen Absaugstationen. Dort wird das abgesaugte Staub-Luft-Gemisch in einen Hochgeschwindigkeits-Zyklon als Vorabscheider geleitet, der etwa 98 Prozent der gröberen Staubanteile in einem Silo sammelt. Die so vorgereinigte Luft wird anschließend durch ein Filter der Staubklasse M geleitet, das auch Feinststäube zuverlässig und mit hohem Abscheidegrad von 99,9 Prozent zurückhält. Als zusätzliche Sicherheit ist ein weiterer Reststaubfilter nachgeschaltet. Der abgeschiedene GFK-Staub wird in Big-Bags gesammelt und für die Entsorgung vorbereitet.

Die Anlagen erzeugen nur so viel Absaugleistung, wie jeweils benötigt wird. Das trägt ebenso zum hohen Wirkungsgrad der Absauganlagen bei, wie das automatische Abreinigen der Filter mithilfe moderner Steuerungstechnik. Beim Auslegen der Anlagen ist außerdem viel fachspezifisches Know-how erforderlich, um zu verhindern, dass die sehr adhäsiven Stäube ohne Verklebungen oder Brückenbildung durch die gesamte Anlage transportiert, zuverlässig abgeschieden und aus dem Prozess entfernt werden können.

Sauberkeit in der Composite-Produktion

Die im Betrieb verteilten Saugstellen zum Anschließen eines Saugschlauchs führen zu einer zentralen Absaugstation.

Die im Betrieb verteilten Saugstellen zum Anschließen eines Saugschlauchs führen zu einer zentralen Absaugstation.

Durch viele Saugstellen, die an eine zentrale Anlage angeschlossen sind, spart der Betreiber Platz und reduziert den Serviceaufwand.

Durch viele Saugstellen, die an eine zentrale Anlage angeschlossen sind, spart der Betreiber Platz und reduziert den Serviceaufwand.

Das Unternehmen Schunk Kohlenstofftechnik, Heuchelheim, verarbeitet Kohlenstofffasern zu CFK-Halbzeugen, die überwiegend im Maschinen- und Anlagenbau und in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Dabei entsteht bei vielen Bearbeitungsprozessen Staub, weshalb viel abgesaugt werden muss. In diesem Beispiel wurde eine zentrale Absauganlage mit einer Leistung von 2 x 11 kW projektiert.

Im Unterschied zur Anlage in der Rotorblatt-Produktion ist diese Absauganlage nicht mit den Handwerkzeugen verbunden. Stattdessen stehen den Mitarbeitern überall in der Produktion zahlreiche Anschlussstellen für einen Saugschlauch zur Verfügung. An einigen Bearbeitungsmaschinen sind darüber hinaus zusätzlich Direktabsaugungen installiert, die den Staub unmittelbar an der Quelle aufnehmen.

Da die zentralen Komponenten der Staub-Ex-Absauganlage in einem Zwischengeschoss untergebracht wurden, beanspruchen sie keinen Raum in der Produktion. Zu den Vorteilen dieser Konzeption gehören das aufgeräumte Layout, die hohe Flexibilität und das einfache Handling. Die Mitarbeiter können ohne großen Aufwand sofort kleinere oder größere Mengen Staub entfernen. Durch das Sammeln an zentraler Stelle wird die Entsorgung der Stäube einfacher.

Bei kleinen Teilen besser lokal absaugen

Bei Kleinserien und großen Teilen ist eine lokale Absaugung vorteilhaft.

Bei Kleinserien und großen Teilen ist eine lokale Absaugung vorteilhaft.

Wenn kleinere Serien kompakter CFK- oder GFK-Komponenten hergestellt und manuell bearbeitet werden, bietet es sich a, mit einem mobilen Industriesauger lokal abzusaugen. Solche Anlagen nutzt das Unternehmen Lätzsch aus Kitzscher bei Leipzig. In der Produktion kommt hier ein Ruwac-Sauger von Typ DS 1120 M in Ex-Ausführung für Staub-Ex-Zone 22 zum Einsatz. Je nach Arbeitsgang wird unterschiedliches Zubehör angeschlossen. Der Sauger ist mit einem Filter der Staubklasse M ausgestattet und hält auch Feinststäube mit einem Abscheidegrad von 99,9 Prozent zurück.

Flexibilität für sichere Investitionen

So unterschiedlich die hier vorgestellten Anlagen auch sind: Sie wurden auf der Grundlage eines modularen Systems entwickelt, das variabel ist und sich an den Anwendungsfall anpassen lässt. Selbst in der kleinsten Variante als mobile Sauger können die Anlagen beispielsweise mit zusätzlichen Filterstufen nachgerüstet werden, wenn sich die Anforderungen ändern. Diese Flexibilität ist – zusammen mit der Langebigkeit der Anlagen – eine Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit der Investition in sichere, angepasste und sinnvolle Absaugtechnik.

Autor
Gerald Scheffels
ist freier Fachjournalist.
gs@pb-scheffels.de

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