Wichtiger Arbeitsschutz beim Bau von Chemie-Anlagen: Absaugung von Gefahrstoffen

Damit sich chemische Materialen bestmöglich transportieren und lagern lassen, ist die hohe Dichtigkeit von Leitungen und Behältern von elementarer Bedeutung. Diese Behälter, wie sie in der Chemie-Industrie in großen Mengen zum Einsatz kommen, werden oft vor Ort zusammengefügt, wobei gesundheitsschädliche Stoffe entstehen können. Der richtigen Absaugtechnik kommt daher aus Arbeitsschutz-Gründen eine hohe Bedeutung zu.

Auch bei der Herstellung von Apparaten, Behältern oder Rohrleitungen braucht es eine präzise Verarbeitung von Elementen aus Baustählen, Edelstahl und anderen Materialien. Doch genau in diesen Herstellungsprozessen entstehen beim Schweißen gesundheitliche Gefahren für die beteiligten Mitarbeiter.

Schweißrauch und auch Schneidstaub bestehen zu einem Großteil aus sogenannten alveolengängigen Partikeln, die bis in die Lungenbläschen vordringen können, schreibt  Manfred Könning, Chief Technical Officer (CTO) bei Kemper in der Fachzeitschrift „Chemie-Technik“. So werden beispielsweise beim Schweißen Eisen- und Aluminiumoxide, Stickoxide, Ozon oder Chromverbindungen und Nickeloxide freigesetzt. Je nach Ausprägung wirken sie lungenbelastend, toxisch oder wie im Fall von Chrom(VI) oder Nickel sogar krebserzeugend.

Zu diesem Themenkreis gehört auch die klare Erkenntnis, dass in jüngerer Zeit gesenkte Grenzwerte für spezifische Stoffe und alveolengängige Stäube, neue Beurteilungskriterien für krebserregende Stoffe und Erkenntnisse aus der Arbeitsschutzpraxis das Thema verstärkt in den Fokus rücken. Um eine Rangfolge an Schutzmaßnahmen in der Praxis festzulegen, liegt dem Arbeitsschutz das sogenannte „STOP-Prinzip“ zu Grunde. Dieses steht für

  • Substitution,
  • Technische und
  • Organisatorische Maßnahmen sowie
  • Persönliche Schutzausrüstung.

Der Wechsel auf alternative Verfahren oder Werkstoffe wird zwar mit Priorität angegangen, ist aber unter Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeits-Aspekten so manches Mal nicht oder nur schwer umsetzbar. Eine Schlüsselrolle für den effektiven Arbeitsschutz und die Einhaltung der Grenzwerte nehmen daher absaugtechnische Einrichtungen ein. Dabei sollen Schweißrauch oder Schneidstaub möglichst unmittelbar an der Entstehungsstelle erfasst und vom Schweißer weg abgesaugt werden (Punktabsaugung). Raumlüftungssysteme sind als alleinige Schutzmaßnahme hingegen unzulässig und sollten nur ergänzend zum Einsatz kommen.

Mobile Absaugung beim Anlagenbau

Für den chemischen Anlagenbau eignen sich neben der brennerintegrierten Absaugung auch mobile Absauggeräte, die Gefahrstoffe per Absaugdüse oder -trichter beziehungsweise Absaugarm mit Absaughaube erfassen. Wichtig dabei ist vor allem eine einfache Handhabung für den Schweißer. Schweißer selbst sollten sich im Rahmen des persönlichen Arbeitsschutzes zudem mit entsprechenden Atemschutzmasken oder belüfteten Helmen ausrüsten.

Neben dem Einsatz von Absaugtechnik werden organisatorische Maßnahmen immer wichtiger. Schweiß- und Schneid-Arbeitsbereiche sollten zusätzlich zur Absaugtechnik im besten Fall von anderen Betriebseinheiten räumlich getrennt sein. Dadurch können sich Gefahrstoffe erst gar nicht in der Produktion ausbreiten. Diese räumliche Trennung von Prozessen zur Verarbeitung niedrig- und hochlegierter Stähle stellt aufgrund der unterschiedlichen Emissionsklassen eine effektive Arbeitsschutzmaßnahme dar.

Moderner technischer Arbeitsschutz beinhaltet also  insgesamt mehrere Elemente: Passende Punktabsaugung durch brennerintegrierten Absaugung oder mobile Absauggeräte. Ergänzend dazu sollten auch Raumlüftungssysteme zum Einsatz kommen.

Umweltfreundlicher Korrosionsschutz für Maschinen: Gute Kühlwasser-Qualität ohne Chemikalien

Für gute Produktionsergebnisse und geringe Servicekost ist eine dauerhaft hohe Wasserqualität erforderlich. Anwender müssen für ihre Maschine sicherstellen, dass sich keine Bakterien in ihren Kreisläufen bilden, die zum Beispiel durch Biofilme gestört werden – oder bei denen zudem oft Korrosion an Stahlformen nagt. Korrosives oder mit Bakterien belastetes Kühlwasser schadet Maschinen und Anlagen besonders auch in kunststoffverarbeitenden Unternehmen.

Häufig werden Chemikalien zur Regulation des pH-Wertes und Biozide gegen die Bildung von Biofilmen eingesetzt, um Korrosion in den Anlagen zu vermeiden oder wenigstens zu vermindern. Der Einsatz dieser Mittel ist allerdings auch wartungs- und kostenintensiv. Ideal ist daher eine chemikalienfreie Lösung zum Erhalt der Kühlwasserqualität, was nicht nur mit weniger Kosten verbunden ist, sondern auch die Umwelt schont.

Ein typisches Beispiel sind Unternehmen, die Spritzguss-Systeme einsetzen, schreibt Christian Barth, Country Manager bei Enwa AS in Hennef in der Fachzeitschrift „Plastverarbeiter“. Dort seien Kühlkreisläufe im Einsatz, bei denen immer Sauerstoff und CO2 in das Wasser eindringen und den pH-Wert reduzieren. Auch die Aufbereitung der Werkzeuge können im Nachgang eine zunächst gute Wasserqualität im Kühlkreislauf verschlechtern. Dies passiert, wenn mit Phosphorsäure passiviert wird und der Rest der hoch konzentrierten Säure vor der nächsten Verwendung nicht ordnungsgemäß aus der Form gespült wird. Dieser Rest gelangt dann bei Inbetriebnahme der Form wieder in den großen Kreislauf und beeinflusst die Wasserqualität negativ.

Die Praxis sehe für Anwender von Chemie aber meist anders aus. Wenn chemische Korrosionsschutzmittel gegen die Korrosion dem System zugeführt werden, komme es nicht selten vor, dass die Biologie im Vorratstank quasi explodiere. Infolgedessen seien Biozide notwendig, um die Bakterien zu entfernen – quasi ein Teufelskreis.

Eine Lösung ohne Chemikalien für sauberes Systemwasser in Kühlkreisläufen

Der Autor stellt im weiteren die hauseigene Lösung vor, die ohne entsprechende Zusätze auskommt. Dabei kann durch die konsequente Verwendung von Mineralien erst gar keine Nahrungsquelle für Bakterien entstehen. Der einmal eingestellte, dauerhaft hohe pH-Wert stellt in Kombination mit den Mineralien eine wirkungsvolle Bakterienbarriere dar. Letztlich eine umweltfreundliche Wasseraufbereitung ohne eine Umweltgefährdungsklasse.

Der Korrosionsschutz erfolgt über den eingestellten pH-Wert, durch den sich auf den unedlen Metallen eine stabile Schutzschicht bildet. Der pH-Wert wird selbstregulierend gehalten und ermöglicht Wartungsintervalle von zwölf Monaten für den Betreiber.

Der Experte empfiehlt bei einer neu zu planenden Anlage ein druckbehaftetes, geschlossenes System einzusetzen. Dabei würden sich zwar nicht automatisch alle Herausforderungen offener Systeme erledigen, jedoch seien die Randbedingungen einfacher zu kontrollieren. Bakterienfrei ist dieses Wasser allerdings nicht – wie es auch Trinkwasser nicht sein können. Und, Korrosion bleibt oft trotzdem ein Thema, da viele der Systeme aus Stahl gebaut werden.

Qualität verbessern: Metallische Verunreinigungen in Kunststoffgranulaten

Bereits kleinste metallische Verunreinigungen in Kunststoffgranulaten können zu erheblichen Problemen bei der Kunststoffherstellung und -verarbeitung führen. Dagegen stehen innerhalb der Industrie hohe Qualitätsanforderungen (und damit verbundene strikte Standards) an Materialen und die daraus resultierenden Produkte.

Damit wird deutlich, dass das Erkennen von metallischen Verunreinigungen und eine kontinuierlichen Überwachung im laufenden Produktionsprozess ausgesprochen wichtig ist. Ein neues System zur Qualitätskontrolle vereint Röntgentechnologie mit einer automatischen Offline-Inspektion und -Analyse.

Fast immer ist ein hoher Einsatz erforderlich, um Fehler zu vermeiden und ein noch größerer Aufwand, um diese zu beheben. Alleine die Demontage von Spritzgusswerkzeugen, der Austausch von Heißkanalsystemen oder die Überarbeitung / Ausbesserung von Hohlräumen sind sowohl zeit- als auch kostenintensiv. Rebecca Zachau von Sikora stellt in einem Artikel für die Fachzeitschrift „Plastverarbeiter“ ein neues System vor, dass diese Situation deutlich verbessern soll.

Mit Hilfe von Röntgentechnologie wird ein zerstörungsfreier Blick ins beziehungsweise durch das Kunststoffgranulat möglich. Dazu kommt eine ebenfalls vorteilhafte Differenzierung zwischen verschiedenen Materialien wie dem Granulat und den besagten Metallpartikeln. So können im Rohstoff eingeschlossene Späne detektiert werden – und da die Röntgeneinheit zur Umgebung hermetisch abgeschlossen ist, tritt keine Strahlung nach außen, sodass die Vorgaben des Strahlenschutzgesetzes und der Strahlenschutzverordnung erfüllt werden.

Wie werden die Verunreinigungen im Kunststoff analysiert?

Auf einem Probenträger wird das Substrat durch den mit einer Röntgenkamera ausgestatteten Inspektionsbereich geführt. Innerhalb von 30 Sekunden erfolgt die Inspektion und Auswertung, wobei ein Projektor kontaminiertes Material direkt farblich markiert. Gleichzeitig wird am Monitor Größe und Fläche der Verunreinigung angezeigt. Durch die Röntgenaufnahmen werden metallische Verunreinigungen ab 50 μm auf der Oberflache wie auch innerhalb von intransparentem, farbigem und transparentem Kunststoffgranulat automatisch detektiert, visualisiert und ausgewertet.

Neben Einzelprüfungen erlaubt die Software des Systems auch Serienprüfungen und damit wertvolle Vergleiche im gesamten Produktionsprozess. Das System arbeitet zudem nicht isoliert im Betriebsablauf – über eine LAN-Schnittstelle lässt es sich mit dem Unternehmensnetzwerk verbinden und die gesammelten Daten für die Weiterverarbeitung exportieren. Das Ganze ist ein mobiles Offline-Prüfgerät auf Rollen, dass sowohl für Stichprobenkontrollen außerhalb des Produktionsprozesses im Labor als auch direkt neben der Produktionslinie eingesetzt werden kann.

Abfallvermeidung bei Verbundwerkstoffen: Additive optimieren Nachhaltigkeit und Effizienz

Recycling-Quoten zu verbessern und damit den Verbrauch von Ressourcen zu verbessern, ist heutzutage eine der herausragenden Aufgaben bei der Entwicklung und Produktion von Verbundwerkstoffen. Dazu gilt es Abfälle zu reduzieren und Produktionsreste in den Fertigungsprozess zurückzuführen, was ein bedeutenden Faktor zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung in der Kunststoffverarbeitung darstellt.

So ermöglichen neu entwickelte  Polymerstabilisatoren eine erhebliche Steigerung des Rezyklatanteils bei der Herstellung und erlauben es, mit großer Geschwindigkeit zu produzieren. Folienschäden werden vermieden und eine gleichbleibende, ununterbrochene Produktion wird gewährleistet. Dabei zeigen Versuche mit 30 Prozent Rezyklatanteil und der Verwendung des Polymerstabilisators eine Verringerung der Folienstippen um bis zu 25 Prozent.

Nicht nur für Verarbeiter von Verpackungsfolien, sondern auch für Hersteller von Kunststoffbauteilen für die Transport­ oder Elektronik-Industrie sind nachhaltige Lösungen gefragt, schreiben die Autoren Dr. Diederik Cioyvaerts und Dr. Christian Battenberg (Global Segment Manager Processors, BL) in der Fachzeitschrift „Plastverarbeiter 1/20“. Dabei steht nicht nur die Wiederwertung von Bauteilen im Fokus, sondern auch der Einsatz von Materialien, die zu einer verbesserten Nachhaltigkeit beitragen. Infolgedessen werden bei Transportanwendungen zunehmend Kunststoffe verwendet, um so das Gewicht der Transportmittel sowie deren Treibstoffverbrauch zu reduzieren. Für anspruchsvolle Bauteile werden vermehrt Faserverbundwerkstoffe eingesetzt. Um ihre ausgereiften Materialeigenschaften weiter an die geforderten Zielwerte hinzufuhren, kommen unterschiedliche Additive, wie beispielsweise Flammschutzmittel  zum Einsatz. Dies ist aufgrund des hohen Kohlenstoff­ und Wasserstoffgehalts der zugrundeliegenden Kunststoffe und der damit verbundenen leichten Entflammbarkeit von wesentlicher Bedeutung.

Nachhaltigkeit benötigt Flammschutz bei Faserverbundwerkstoffen

Durch die Verwendung von flammgeschützten Faserverbundwerkstoffen, auch für Strukturbauteile, kann das Gewicht von Fahrzeugen reduziert werden. Dabei kommen kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe zum Einsatz – wie etwa Thermoplaste, aber vor allem Duroplaste, z.B. Epoxidharz-Systeme. Besonders für die stetig wachsende Elektromobilität sind diese Gewichtsersparnisse und die damit erhöhte Reichweite ein entscheidender Vorteil. Dabei muss berücksichtigt werden, dass jeder Anwendungsbereich andere Brandschutznormen hat, die  sich  sogar von Land zu Land unterscheiden können.

Flammschutzmittel müssen daher sorgsam ausgewählt und auf das verwendete System abgestimmt werden. Dabei beeinflusst die chemische Natur des Flammschutzmittels und dessen Zersetzungsprodukte im Brandfall sowie deren Interaktion mit dem Kunststoff die Wirkungsweise und Effektivität, so die Schweizer Autoren. Somit ist die Auswahl der passenden Flammschutzmittels gar nicht trivial – und benötigt im Gegenteil viele Tests, Erfahrung und chemisches Fachwissen.

Bei der Flammwidrigkeit sind als Additive eingesetzte, halogenfreie Lösungen heute der Benchmark, um in einer umweltverträglichen Weise das Ausbreiten eines Feuers oder die Entflammung von Kunststoff-Bauteilen zu verhindern. Neben den existierenden additiven Flammschutzmitteln lässt sich im Markt eine steigende  Nachfrage  nach  im  Harz  löslichen und  reaktiven Additiven erkennen. Ein großer Vorteil ist die hierdurch zu erzielende leicht erhöhte Viskosität im Vergleich mit pulverförmigen Mitteln.

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