Verfahrenstechnische Maßnahmen

3D-Figur mit Getriebe

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Nach der Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 500 dürfen nur Arbeitsverfahren angewendet werden, die Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten nicht beeinträchtigen. Bei Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen (KSS) sind Arbeitsverfahren einzusetzen, bei denen möglichst wenig Dämpfe und Nebel freigesetzt werden.

Bei der konventionellen Anwendung, der sogenannten Überflutungsschmierung, wird die Bearbeitungsstelle großflächig mit Kühlschmierstoffen überspült (überflutet). Dazu werden im Allgemeinen sogenannte KSS-Umlaufsysteme eingesetzt. In der Praxis treten dabei oft verfahrenstechnische Fehler auf, die als Ursache für eine erhöhte Kühlschmierstoffemission zu sehen sind. So führt

  • ein zu geringer KSS-Strom zu einer erhöhten Verdampfung und
  • ein KSS-Strom mit zu hohem Druck sowie ein schlecht auf die Bearbeitungsstelle gerichteter KSS-Strahl zu unnötig hoher Vernebelung (Dampf- und Aerosolbildung).

Bevor aufwendige und vor allem teure lufttechnische Maßnahmen in die Wege geleitet werden, sollten zunächst die folgenden verfahrenstechnischen Maßnahmen in Verbindung mit arbeitshygienischen Maßnahmen durchgeführt werden (nach VDI 3035):

  • Die KSS-Zufuhr sollte unmittelbar und ununterbrochen (gleichmäßiger Strahl) an die Wirkstelle des Werkzeugs gebracht werden. Dadurch wird die Reibung gemindert, der Spänetransport gesichert und eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet.
  • Der KSS-Volumenstrom sollte optimiert werden (z. B. Mindestwerte einhalten, Druck minimieren). Hier kann ggf. auch eine Anfrage beim KSS-Lieferanten helfen.
  • Die Temperatur des umlaufenden KSS sollte nicht zu stark ansteigen. Daher sollten KSS-Behälter ausreichend groß ausgelegt, die Wärmeabfuhr über den KSS-Sammelbehälter gewährleistet sowie KSS-Rücklauf, -zufuhr und Wärmefluss aufeinander abgestimmt sein. Für wassergemischte KSS sind gemäß TRGS 611 regelmäßige Temperaturkontrollen erforderlich. Verfahrensbedingt sind in einigen Fällen Grenztemperaturen einzuhalten (z. B. 40 °C bei vielen Zerspanungsoperationen und 60 °C beim Warmwalzen von Aluminium). Hier kann ggf. auch eine Anfrage beim KSS-Lieferanten weiterhelfen. Teilweise ist eine Temperierung des KSS im Umlaufsystem anzuraten.
  • Das Einschleppen von Fremdölen (Hydrauliköle, offene Schmiersysteme etc.) sollte vermieden werden. In nichtwassermischbare KSS eingeschleppte Fremdöle werden irreversibel vermischt. Eine Trennung mit mechanischen Verfahren ist in diesen Fällen nicht möglich. Aus diesen Gründen sollten KSS und Schmieröle möglichst kompatibel sein. In wassergemischte KSS werden Fremdöle mehr oder weniger einemulgiert. Die sich an der Oberfläche absetzende ölige Schicht kann mithilfe von Skimmern und Separatoren abgetrennt werden (VDI 3397 Blatt 2). Bei Neuanlagen sollte eine konstruktive Trennung von Hydraulik-, Schmier- und KSS-Kreisläufen vorgesehen werden. Bei einer Verbrauchsölschmierung ist eine Trennung der Kreisläufe nicht möglich. In diesem Fall sollten Schmierölableitungen installiert werden, die ein Vermischen minimieren können.
  • Sind verfahrenstechnisch hohe Kühlschmierstoffdrücke sowie schnell rotierende Werkzeuge und Werkstücke gefordert, so sollten eingehauste Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden. Spritzabdeckungen genügen meist nicht den Anforderungen.
  • Lecke Gehäuse und Leitungssysteme sollten abgedichtet werden.
  • Sammel- und Ablaufstellen sind so weit wie möglich zu verschließen.

Die Erfahrungen aus der Praxis haben gezeigt, dass bei Nichtbeachtung dieser sowie der grundlegenden arbeitshygienischen Maßnahmen trotz umfangreicher und kostenintensiver lüftungstechnischer Veränderungen keine ausreichend niedrigen KSS-Konzentrationen am Arbeitsplatz erreicht werden können. Andererseits können durch die genannten Maßnahmen die Gefährdungen durch KSS-Emissionen bereits deutlich reduziert werden, sodass weitere technische Maßnahmen entfallen können oder nur in geringem Umfang nötig werden. Hierdurch lassen sich Investitions- und Betriebskosten sparen.

Alternativ kann als Verfahren die sogenannte Minimalmengenschmierung (MMS) in Betracht gezogen werden. Sie zeichnet sich durch eine starke Verbrauchsreduzierung der eingesetzten KSS aus. Im Gegensatz zur konventionellen Anwendung werden bei der Minimalmengenschmierung nur wenige Tropfen KSS mithilfe eines Dosiersystems direkt auf die Wirkstelle zwischen Werkzeugschneide und Werkstück aufgebracht. In einigen Fällen kann auch die Trockenbearbeitung eingesetzt werden.

Grundsätzlich müssen technische Arbeitsmittel die grundlegenden Sicherheitsanforderungen gemäß Produktsicherheitsgesetz erfüllen sowie instand gehalten werden, damit sie ihren bestimmungsgemäßen Zweck erfüllen können. Eine Erhöhung der Anlagensicherheit und -verfügbarkeit steht in direktem Zusammenhang mit der Beschaffung wartungs- und reinigungsfreundlicher Anlagen. Darüber hinaus muss die Gebrauchsfähigkeit der KSS selbst durch entsprechende Wartungs- und Pflegemaßnahmen gewährleistet werden (s. Kühlschmierstoffpflege).

Literatur/Informationen/Links

TRGS 500 "Schutzmaßnahmen"

VDI 3035 "Gestaltung von Werkzeugmaschinen, Fertigungsanlagen und peripheren Einrichtungen für den Einsatz von Kühlschmierstoffen"

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

VDI 3397-Blatt 2 "Pflege von Kühlschmierstoffen für die Metallbe- und -verarbeitung – Maßnahmen zur Qualitätserhaltung, Abfall- und Abwasserverminderung"

Produktsicherheitsgesetz

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

DGUV Information 209-066 (bisher BGI 5003) "Maschinen der Zerspanung"

Kontakt:

Portal Kühlschmierstoffe

Fachbereich 3: Gefahrstoffe: Umgang - Schutzmaßnahmen