Metalleinträge

Einsatz von Kühlschmierstoffen an einer CNC-Drehmaschine

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CNC-Drehmaschine
Bild: industrieblick, fotolia

Bei der Bearbeitung kann ein Eintrag von Metallen durch den Werkstoff in den Kühlschmierstoff (KSS) nicht verhindert werden. Der kompakte Werkstoff stellt dabei jedoch keine Gefährdung dar, solange die relevanten Bestandteile nicht in einer bioverfügbaren Form vorliegen.

Für eine Aufnahme durch die Haut ist eine ionische Form notwendig. So wirken z. B.

  • Nickel in V2A-Stahl (Werkstoffnummer 1.4301) nicht allergisierend
  • Ni2+-Ionen im wassergemischten Kühlschmierstoff allergisierend
  • Nickel in Neusilber/Alpaka (Nickel-Kupfer-Legierung) allergisierend.

Die Praxis hat gezeigt, dass Metalle in ionischer Form als Metallsalze in den KSS vorliegen können.

Auch bei Aufnahme durch Einatmen hängt das Gefährdungspotenzial von der spezifischen Art der Noxe ab. So ist

  • Staub von V2A-Stahl nicht eingestuft
  • Staub von Nickelmetall als krebserzeugend (karzinogen), Kategorie 2 eingestuft
  • Staub von Nickeloxid als krebserzeugend, Kategorie 1A eingestuft.

Von den metallischen Hauptbestandteilen Eisen, Aluminium, Magnesium und Zink geht in der Regel nur eine geringe Gefährdung aus. Kupfer kann mitunter Befindlichkeitsstörungen wie metallischen Geschmack erzeugen. In den in wassergemischten KSS auftretenden Konzentrationen von bis zu ca. 300 mg/kg ist Kupfer für den Menschen allerdings unbedenklich.

Nickel ist einer der Legierungsbestandteile, der im Arbeitsschutz die meisten Fragen aufwirft. In Lösung gebracht bildet es Nickel2+-Ionen, die durchgängig allergisierend wirken. Wie bei allen Allergenen ist die allergene Potenz auch von der Höhe der "Allergieantwort" der betroffenen Beschäftigten abhängig. Es kann also nicht vorausgesagt werden, ob die Allergie echten Krankheitswert hat. Nickel und Nickeloxide sind als krebserzeugend der Kategorien 2 bzw. 1A eingestuft. Dieses ist möglicherweise zu beachten, wenn zunehmend hochnickelhaltige Legierungen trocken feinbearbeitet werden und große Mengen von Staub entstehen.

Der Eintrag von Chrom aus chromhaltigen Legierungen (V2A, V4A) findet nur sehr begrenzt statt. Demnach kann die Oxidation zum stark gefährdenden Chrom(VI) nahezu ausgeschlossen werden. Anders verhält es sich jedoch bei hartverchromten Teilen und bei chromatierten (vorher verzinkten) Teilen. Hier ist die allergene Wirkung der Chrom(VI)-Verbindungen zu beachten, die häufig Ursache von Arbeitsplatzwechseln und auch Berufskrankheiten ist. Bezüglich der krebserzeugenden Wirkung sind derzeit noch keine Erkrankungen aus der mechanischen Fertigung bekannt. Die bisherigen Aussagen beziehen sich nur auf die Überflutungsschmierung. Bei der Trockenbearbeitung und den damit verbundenen höheren Temperaturen sowie verstärkter Staubbildung liegen noch keine Ergebnisse vor.

Cobalt wird aus Hartmetallen und einigen Sonderlegierungen in wassergemischte KSS eingetragen. In metallischer Form ist Cobalt als krebserzeugend der Kategorie 1B eingestuft. Die Ionen sind sehr stark gefärbt und die Emulsionen erscheinen pink bis grün. Cobalt ist ein starkes Allergen bei Hautkontakt. Bei positiver Reaktion ist in der Regel ein Arbeitsplatzwechsel der betroffenen Beschäftigten nötig. Beim Einatmen wird auf die Kombinationswirkung mit Hartmetallstaub verwiesen (siehe auch Hartmetall). Eine geeignete Schutzmaßnahme ist die Verwendung speziell rezeptierter KSS. In der Regel kann durch die Zugabe von Benzotriazolderivaten eine Komplexierung und Ausfällung der Ionen erreicht werden. Das Produkt kann dann abfilitriert werden.

Blei findet sich zum einen in sehr hoher Konzentration von bis zu 40 % in Bleikristallglas und zum anderen auch in Lagermetall. Während der Bearbeitung wird es gelöst und findet sich in kolloidal gelöster Form im KSS. Man kann dies beobachten, wenn bearbeitete, ungewaschene Lagerschalen nach einiger Zeit Ausblühungen zeigen. Beim Vergleich zweier Anlagen zeigte sich, dass sich bei ansonsten gleichen Bearbeitungsparametern (Standzeit, Teiledurchfluss) in einem nichtwassermischbaren KSS auf Esterölbasis eine 20-fach höhere Menge Blei (ca. 800 mg/kg) löste als in einem nichtwassermischbaren KSS auf Mineralölbasis (ca. 40 mg/kg). Messungen in der Atemluft ergaben jedoch selbst bei Tätigkeiten mit dem stärker belasteten KSS keine Gefährdung, die Nachweisgrenze wurde nicht erreicht.

Beryllium ist eines der gefährlichsten Metalle beziehungsweise Legierungsbestandteile überhaupt. Es ist krebserzeugend und sehr giftig. Beim Eindringen von Spänen in die Haut bilden sich Wunden und Narben, die nur sehr schwer heilen. Während der Bearbeitung von Werkstücken, z. B. für die Reaktortechnik, der Herstellung nicht-funkenziehender Werkzeuge oder von Werkstücken für die Formel-1-Motortechnik, ist darauf zu achten, dass geschlossene Anlagen verwendet werden.

Cadmium wird relevant bei der Bearbeitung einiger Lagermetalle und von cadmierten Teilen. Es ist krebserzeugend und hautresorptiv. Bislang sind allerdings in der mechanischen Fertigung keine Gesundheitsstörungen durch Cadmium bekannt.

Hartmetalle bestehen in der Regel aus 95 % Wolfram/Tantal-Carbid mit 5 % Cobalt als Bindemittel. Das Einatmen des hartmetallhaltigen Staubes führt zu Lungenfibrosen, die als Berufskrankheit BK 4107 bekannt sind.

Literatur/Informationen/Links

DGUV Information 213-724 (bisher BGI/GUV-I 790-024) "Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) nach der Gefahrstoffverordnung – Hartmetallarbeitsplätze"

Dokumentation der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) zur Informationsveranstaltung "Metalle und REACH - eine Zwischenbilanz" am 10.11.2014

Kontakt:

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Fachbereich 3: Gefahrstoffe: Umgang - Schutzmaßnahmen