Substitution

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Bild 1: Substitution für Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen in Anlehnung an TRGS 600 (Ablaufschema)
Bild: IFA

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Bild 2: Abhängigkeit des Verdampfungsverlustes nach Noack von der Viskosität
Bild: IFA

Für Tätigkeiten mit Gefahrstoffen hat der Arbeitgeber im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung die Möglichkeit einer Substitution der verwendeten Gefahrstoffe zu prüfen (s. Bild 1). Als Informationsquellen dienen nach der Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 600 "Substitution" unter anderem

  • Technische Regeln zu Ersatzstoffen (TRGS 600 ff.)
    für Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen insbesondere TRGS 611 und TRGS 615
  • branchen- oder tätigkeitsspezifische Hilfestellungen
    für Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen insbesondere IFA Report 6/2015, DGUV Informationen 213-723 und 213-724 sowie DGUV Regel 109-003
  • Sicherheitsdatenblätter sowie zusätzliche Informationen von Lieferanten und Herstellern.

Ergeben sich bei der Ermittlung mehrere Substitutionsmöglichkeiten, so sind diese anhand von Leitkriterien für die Vorauswahl aussichtsreicher Substitutionsmöglichkeiten zu vergleichen. Als Hilfe kann das GHS-Spaltenmodell herangezogen werden (s. Downloadbereich).

Die Entscheidung über die Substitution erfolgt anhand von

  • Kriterien für die technische Eignung
    Stand der Technik, Funktion des Stoffes, technische Konsequenzen der Substitution auf das Produktionsverfahren und die Produktqualität, technische Konsequenzen für die nachgelagerte Verarbeitung/Anwendung des Produkts in der Wertschöpfungskette, Auswirkungen der Substitution auf die Produkteigenschaften und die Produktqualität des Endproduktes
  • Kriterien für die gesundheitliche und physikalisch-chemische Gefährdung
    Die Substitution muss zu einer Verringerung der gesundheitlichen Gefährdung führen. Hierzu sind u. a. die Toxizität sowie die hautreizende und sensibilisierende Wirkung zu prüfen. Darüber hinaus sind die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Stoffe hinsichtlich der Brand- und Explosionsgefahr zu prüfen. Hierzu zählen u. a. Siedepunkt, Explosionsgrenzen, Flammpunkt und Zündtemperatur.
  • Kriterien über die Realisierung der Substitution
    Bei akut toxischen, krebserzeugenden (karzinogenen), keimzellmutagenen und reproduktionstoxischen Stoffen muss die Substitution bei technischer Machbarkeit erfolgen. Wenn die Stoffe nicht den genannten Gefährlichkeitsmerkmalen zuzuordnen sind, können wirtschaftliche Bewertungskriterien in die Abwägung einbezogen werden.

Das Ergebnis der Prüfung von Substitutionsmöglichkeiten muss dokumentiert und ein möglicher Verzicht auf eine Substitution begründet werden.

Kühlschmierstoffe (KSS) sollten weitestgehend frei von Gefahrstoffen und gefahrstoffbildenden Stoffen sein. Hinsichtlich des Inverkehrbringens von KSS-Gemischen (KSS-Konzentrat, Basisstoffe, Additive) sind KSS-Hersteller- und -Lieferfirmen gefordert, Gefahrstoffe durch weniger oder nicht gefährliche Stoffe zu ersetzen.

Gemäß TRGS 611 und TRGS 615 gelten primäre Amine und Alkanolamine als geeignete Ersatzstoffe für sekundäre Amine in wassergemischten KSS, um die Bildung krebserzeugender N-Nitrosamine zu verhindern. Eine weitere Substitutionsmöglichkeit bietet der Einsatz aminfreier Produkte. Hierbei ist auf die Konstanz des pH-Wertes zu achten. Beim Einsatz wassergemischter aminfreier KSS wird die Verwendung von geeigneten Inhibitoren empfohlen. Diese sollen ein erhöhtes Risiko der N-Nitrosamin-Bildung im Falle von Einschleppungen, Verunreinigungen bzw. der Bildung bestimmter mikrobieller Reaktionsprodukte vermeiden. Da die Schutzmaßnahmen nach TRGS 611 und TRGS 615 heute die Regel sind, ist eine N-Nitrosamin-Bildung in wassergemischten KSS nicht mehr zu erwarten.

Auch mikrobiell besiedelte wassergemischte KSS stellen eine Gesundheitsgefährdung für die Beschäftigten dar. Soweit dies zumutbar und nach dem Stand der Technik möglich ist, sind sie gemäß DGUV Regel 109-003 (bisher BGR/GUV-R 143) durch KSS zu ersetzen, die hinsichtlich ihrer biologischen Gefährdung weniger bedenklich sind. Beispielsweise können wassergemischte KSS, die aufgrund ihrer Zusammensetzung mikrobielles Wachstum unterdrücken, eingesetzt werden. Auch der Ersatz von wassergemischten KSS durch nichtwassermischbare KSS stellt eine Substitutionsmöglichkeit dar, da letztere aufgrund der fehlenden Wasserkomponente nicht mit Mikroorganismen besiedelt werden.

Der Ersatz von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Flammpunkt durch solche mit einem Flammpunkt, der ausreichend sicher über Raum- und Verarbeitungstemperatur liegt, kann das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre verhindern.

Grundsätzlich sind möglichst emissionsarme KSS einzusetzen. Gemäß IFA Report 6/2015 sollte dazu bei einer vom Bearbeitungsverfahren vorgegebenen Viskosität derjenige Kühlschmierstoff verwendet werden, der den geringsten Verdampfungsverlust nach Noack aufweist (s. Bild 2). Durch die Auswahl emissionsärmerer Basisstoffe (Hydrocracköle, Solventraffinate, Esteröle) kann das Verdampfen des Kühlschmierstoffes erheblich reduziert werden. Es ist zu beachten, dass einige wenige Spezialprodukte niedrigsiedende Komponenten (z. B. Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe) enthalten können.

Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über Richtwerte für den Flammpunkt und den Verdampfungsverlust nach Noack für nichtwassermischbare emissionsarme Kühlschmierstoffe.

Tabelle: Richtwerte für nichtwassermischbare emissionsarme Kühlschmierstoffe (aus: IFA Report 6/2015)

Viskositäts-
klasse
ISO VG nach
DIN ISO 3448
Bereich
für die
kinematische Viskosität
bei 40 °C [mm²/s]
Flammpunkt nach Cleveland
nach
DIN ISO 2592
[°C]
Verdampfungs-
verlust nach Noack bei 250 °C
nach DIN 51581-1 [%]
7 6,12 bis 7,48 > 145 < 80
10 9,00 bis 11,0 > 155 < 60
15 13,5 bis 16,5 > 190 < 25
22 19,8 bis 24,2 > 200 < 15
32 28,8 bis 35,2 > 210 < 13
46 41,4 bis 50,6 > 220 < 11

Literatur/Informationen/Links

GHS-Spaltenmodell

TRGS 600 "Substitution"

TRGS 611 "Verwendungsbeschränkungen für wassermischbare bzw. wassergemischte Kühlschmierstoffe, bei deren Einsatz N-Nitrosamine auftreten können"

TRGS 615 "Verwendungsbeschränkungen für Korrosionsschutzmittel, bei deren Einsatz N-Nitrosamine auftreten können"

IFA Report 6/2015 "Einsatz von Kühlschmierstoffen bei der spanenden Metallbearbeitung – Vorschlag für die geplanten Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) nach der Gefahrstoffverordnung"

DGUV Information 213-723 (bisher BGI/GUV-I 790-023) "BG/BGIA-Empfehlungen für die Gefährdungsbeurteilung nach der Gefahrstoffverordnung – Minimalmengenschmierung bei der Metallzerspanung"

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

DGUV Regel 109-003 (bisher BGR/GUV-R 143) "Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen"

DIN ISO 3448 "Flüssige Industrie-Schmierstoffe – ISO-Viskositätsklassifikation"

DIN EN ISO 2592 "Mineralölerzeugnisse – Bestimmung des Flamm- und Brennpunktes – Verfahren im offenen Tiegel nach Cleveland"

DIN 51581-1 "Prüfung von Mineralölerzeugnissen – Bestimmung des Verdampfungsverlustes – Teil 1: Verfahren nach Noack"

VDI 2262 Blatt 2 "Luftbeschaffenheit am Arbeitsplatz – Minderung der Exposition durch luftfremde Stoffe – Verfahrenstechnische und organisatorische Maßnahmen"

Kontakt:

Portal Kühlschmierstoffe

Fachbereich 3: Gefahrstoffe: Umgang - Schutzmaßnahmen