Beim Sprühen und Beschichten entstehen feinste Tröpfchen und Partikel, die als Aerosole in die Raumluft gelangen. Diese luftgetragenen Schadstoffe setzen sich aus Lösemitteldämpfen, Lackpartikeln, Bindemitteln und Pigmenten zusammen. Je nach Beschichtungsstoff und Verfahren variieren Zusammensetzung, Partikelgröße und Gefährdungspotenzial erheblich. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen zu Entstehung, Risiken und Schutzmaßnahmen.
Wie entstehen Aerosole beim Sprühen und Beschichten?
Aerosole beim Sprühen entstehen, wenn flüssige Beschichtungsstoffe durch Druckluft, elektrostatische Kräfte oder Rotationszerstäubung in feinste Tröpfchen aufgebrochen werden. Diese Tröpfchen mit Durchmessern von wenigen Mikrometern bis zu mehreren hundert Mikrometern bleiben als Sprühaerosole in der Luft schweben und verteilen sich im gesamten Arbeitsbereich.
Der physikalische Vorgang ist einfach: Beim Aufprall des Flüssigkeitsstrahls auf die Werkstückoberfläche prallt ein Teil des Materials zurück. Dieser Rückprall, im Fachjargon als Overspray bezeichnet, bildet zusammen mit dem nicht abgeschiedenen Sprühnebel die Hauptquelle für Aerosole beim Beschichten. Hinzu kommen Lösemitteldämpfe, die aus dem Beschichtungsstoff verdunsten, bevor oder nachdem er die Oberfläche erreicht.
Die Partikelgröße entscheidet über das Gefährdungspotenzial: Partikel unter 10 Mikrometern (einatembare Fraktion, E-Fraktion) dringen in die oberen Atemwege ein. Partikel unter 4 Mikrometern (alveolengängige Fraktion, A-Fraktion) erreichen die Lungenbläschen. Der Arbeitsplatzgrenzwert für die A-Fraktion nach TRGS 900 beträgt 1,25 mg/m³.
Welche Arten von Aerosolen kommen in Beschichtungsprozessen vor?
In Beschichtungsprozessen treten drei Haupttypen von Aerosolen auf: Lackpartikel-Aerosole (feste und flüssige Overspray-Partikel), Lösemitteldämpfe sowie Mischaerosole aus beiden Komponenten. Die genaue Zusammensetzung hängt vom eingesetzten Beschichtungsstoff und dem Applikationsverfahren ab.
Lackpartikel und Overspray
Overspray entsteht, wenn Lackpartikel das Werkstück verfehlen oder zurückprallen. Diese Partikel bestehen aus Bindemitteln, Pigmenten, Füllstoffen und gegebenenfalls Härterkomponenten. Bei Pulverbeschichtungen handelt es sich um trockene Feststoffpartikel, bei Nasslacken um flüssige oder halbfeste Tröpfchen. Besonders kritisch sind Pigmente auf Basis von Schwermetallen wie Chrom oder Kobalt, da diese krebserzeugende Eigenschaften besitzen können.
Lösemitteldämpfe und VOC
Lösemittelhaltige Lacke setzen flüchtige organische Verbindungen (VOC) frei. Diese Dämpfe sind unsichtbar und mischen sich mit den Partikelaerosolen zu einem komplexen Schadstoffgemisch. Für Lösemittel gelten die Arbeitsplatzgrenzwerte der TRGS 900. Wichtig: Lösemitteldämpfe fallen im Explosionsschutz unter die Gaszonen 0, 1 und 2 nach ATEX, nicht unter die Staubzonen 20, 21 und 22. Diese Systeme dürfen nicht vermischt werden.
Welche Gesundheitsrisiken gehen von Beschichtungsaerosolen aus?
Beschichtungsaerosole können Atemwegserkrankungen, Sensibilisierungen, Berufsasthma und bei chronischer Exposition krebserzeugende Wirkungen verursachen. Das Risiko steigt mit der Konzentration der Schadstoffe in der Atemluft, der Expositionsdauer und der Zusammensetzung des Beschichtungsstoffs.
Besonders gefährlich sind isocyanathaltige 2-Komponenten-Lacke: Isocyanate sind starke Sensibilisatoren und können bereits bei geringer Konzentration Berufsasthma auslösen. Einmal sensibilisiert, reagieren Betroffene lebenslang auf kleinste Mengen. Für Isocyanate gilt ein Arbeitsplatzgrenzwert nach TRGS 900, der strikt einzuhalten ist.
Enthält der Beschichtungsstoff krebserzeugende Bestandteile wie Chrom(VI)-Verbindungen oder Kobalt, greift das risikobezogene Maßnahmenkonzept der TRGS 910 mit Akzeptanz- und Toleranzkonzentration. Für Chrom(VI) gilt eine Toleranzkonzentration von 1,0 µg/m³ (E-Fraktion) nach TRGS 910. Für Kobalt (krebserzeugend, Kategorie 1B) gilt eine Akzeptanzkonzentration von 0,5 µg/m³ und eine Toleranzkonzentration von 5,0 µg/m³ (A-Fraktion). Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Neben den direkten Gesundheitsfolgen besteht bei lösemittelhaltigen Lacken Explosionsgefahr. Lösemitteldämpfe bilden mit Luft zündfähige Gemische. Die Absaugung muss daher explosionsgeschützt ausgeführt sein.
Welche Branchen sind besonders stark von Sprühaerosolen betroffen?
Branchen mit besonders hoher Exposition gegenüber Sprühaerosolen sind die Automobilindustrie und deren Zulieferer, der Fahrzeugbau, die Möbelindustrie, die Luft- und Raumfahrt sowie Metallverarbeitungsbetriebe mit Korrosionsschutzanwendungen. Überall dort, wo großflächig oder in hohen Stückzahlen beschichtet wird, ist die Aerosolbelastung am höchsten.
- Automobilindustrie: Großflächige Lackierkabinen mit hohem Lösemittelanteil und isocyanathaltigen Klarlacken
- Metallverarbeitung: Korrosionsschutzlacke mit Schwermetallpigmenten, oft im manuellen Sprühauftrag
- Holz- und Möbelindustrie: UV-härtende Lacke und lösemittelhaltige Beizen in schlecht belüfteten Produktionshallen
- Luft- und Raumfahrt: chromathaltige Primer und Spezialcoatings mit krebserzeugenden Inhaltsstoffen
- Kunststoffverarbeitung: Haftvermittler und Primer mit hohem VOC-Anteil
- Handwerk: Fahrzeuglackierer und Maler mit direkter Körperexposition ohne ausreichende Absaugung
Typische Herausforderung in diesen Betrieben: Die industriellen Anwendungen sind vielfältig, und die Schadstoffzusammensetzung wechselt je nach Produkt und Auftrag. Eine Gefährdungsbeurteilung muss daher alle eingesetzten Beschichtungsstoffe erfassen und regelmäßig aktualisiert werden.
Wie lassen sich Aerosole aus Beschichtungsprozessen wirksam absaugen?
Aerosole aus Beschichtungsprozessen lassen sich wirksam durch eine Kombination aus Quellerfassung, Partikelabscheidung und Gasphasenbehandlung absaugen. Die Reihenfolge ist zwingend: zuerst die Partikel abscheiden, dann die Lösemitteldämpfe behandeln. Eine umgekehrte Reihenfolge würde den Aktivkohlefilter mit Partikeln beladen und dessen Wirksamkeit zerstören.
Partikelabscheidung: Nasswäscher oder Trockenfilter
Bei klebrigen, reaktiven oder lösemittelhaltigen Overspray-Partikeln sind Nassabscheider die technisch geeignete Lösung. Sie binden die Partikel in Wasser und verhindern Verstopfungen im Filtersystem. Bei trockenen Pulverbeschichtungen oder wasserverdünnbaren Lacken können Trockenfiltersysteme eingesetzt werden. Die Wahl des Abscheideprinzips richtet sich nach der Klebrigkeit und Reaktivität des Mediums sowie nach der Explosionsgefährdung.
Gasphasenbehandlung: Aktivkohle für Lösemitteldämpfe
Aktivkohle wirkt ausschließlich gegen die Gasphase, nicht gegen Partikel. Nach der Partikelabscheidung kann ein Aktivkohlefilter die verbleibenden Lösemitteldämpfe (VOC) adsorbieren. Die Kapazität des Aktivkohlefilters muss auf die eingesetzten Lösemittelmengen ausgelegt werden. Bei hohen VOC-Konzentrationen empfiehlt sich eine regelmäßige Überwachung der Beladung, da erschöpfte Aktivkohle keine Schutzwirkung mehr bietet. Für die Auslegung der Absauganlage sind Volumenstrom, Schadstoffkonzentration und Betriebszeiten die entscheidenden Parameter.
Bei Ex-Zonen ist zu beachten: Lösemitteldämpfe fallen unter die Gaszonen 0, 1 und 2. Die Absauganlage muss entsprechend der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU ausgeführt sein. Staubzonen (20, 21, 22) gelten nur für Pulverbeschichtungen und dürfen nicht mit Gaszonen gleichgesetzt werden.
Welche Normen und Vorschriften gelten für Aerosole beim Beschichten?
Für Aerosole beim Beschichten gelten in Deutschland die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV), die TRGS 900 mit den Arbeitsplatzgrenzwerten, die TRGS 504 für Tätigkeiten mit Staubexposition sowie die DGUV-Regelwerke der zuständigen Berufsgenossenschaft. Bei krebserzeugenden Inhaltsstoffen gilt ergänzend das Risikokonzept der TRGS 910.
- GefStoffV: Grundlage für die Gefährdungsbeurteilung und das Substitutionsgebot
- TRGS 900: Arbeitsplatzgrenzwerte für Lösemittel und Staubfraktionen (A-Fraktion: 1,25 mg/m³, E-Fraktion: 10 mg/m³)
- TRGS 504: Tätigkeiten mit Exposition gegenüber einatembarer und alveolengängiger Staubfraktion
- TRGS 910: Risikobezogenes Maßnahmenkonzept bei krebserzeugenden Inhaltsstoffen (z. B. Chrom(VI), Kobalt)
- ATEX 2014/34/EU und 1999/92/EG: Explosionsschutz bei lösemittelhaltigen Beschichtungsstoffen
- TRGS 727: Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladung
Wichtig für die Praxis: Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG wird zum 20. Januar 2027 ohne Übergangsfrist durch die Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 abgelöst. Absauganlagen, die nach diesem Datum in Betrieb gehen, müssen den Anforderungen der neuen Verordnung entsprechen. Wer heute plant, sollte dies bei der Auslegung berücksichtigen.
Die W-Klassen nach DIN EN ISO 21904 gelten ausschließlich für Schweißrauch. Sie sind für Beschichtungsaerosole nicht anwendbar. Für die Auswahl von Filtersystemen bei Beschichtungsprozessen sind die Staubklassen L/M/H nach DIN EN IEC 60335-2-69 relevant, abgeleitet vom jeweiligen Arbeitsplatzgrenzwert des Schadstoffs.
Wie ULMATEC bei der Absaugung von Beschichtungsaerosolen unterstützt
Für Betreiber in Beschichtungsbetrieben, die Overspray, Lackieraerosole und Lösemitteldämpfe sicher erfassen müssen, analysiert ULMATEC den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickelt, fertigt und montiert die passende Absauganlage dazu. Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme erfolgen aus einer Hand, hergestellt in Deutschland.
- Auslegung der Absauganlage auf Basis einer vollständigen Gefährdungsbeurteilung mit Erfassung aller eingesetzten Beschichtungsstoffe
- Nassabscheider für klebrige, reaktive oder lösemittelhaltige Overspray-Partikel
- Zweistufige Filtration: Partikelabscheidung gefolgt von Aktivkohlefiltern für VOC-Dämpfe
- ATEX-konforme Ausführung für lösemittelhaltige Beschichtungsprozesse (Gaszonen 0, 1, 2)
- Filtersysteme im Bereich von 500 bis 100.000 m³/h mit Auswahl aus über 100 Filterkombinationen
- Lieferung inklusive technischer Dokumentation, förderfähig über BAFA und KfW
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