Beim Thermoformen von Kunststoff entstehen flüchtige organische Verbindungen (VOC), Thermodämpfe und feiner Kunststoffstaub. Welche Schadstoffe konkret freigesetzt werden, hängt vom verarbeiteten Werkstoff und der Prozesstemperatur ab. Dieser Artikel beantwortet die wichtigsten Fragen zu Emissionen, Gesundheitsrisiken, gesetzlichen Anforderungen und wirksamer Absaugung beim Thermoformen.
Welche Schadstoffe werden beim Thermoformen freigesetzt?
Beim Thermoformen entstehen vor allem flüchtige organische Verbindungen (VOC), Thermodämpfe aus der thermischen Zersetzung von Kunststoffen sowie Feinstaub. Die genaue Schadstoffzusammensetzung richtet sich nach dem Kunststoff, der Verarbeitungstemperatur und der Dauer der Wärmeeinwirkung.
Wird ein Thermoplast auf Umformtemperatur erhitzt, beginnt das Material sich in unterschiedlichem Ausmaß zu zersetzen. Dabei entstehen gasförmige Spaltprodukte, die als Thermodämpfe in die Raumluft übergehen. Hinzu kommen Partikelemissionen aus dem Beschneiden, Stanzen oder mechanischen Nachbearbeiten der geformten Teile. Diese Kombination aus Dampf- und Partikelphase ist der Grund, warum beim Thermoformen sowohl eine Gasabscheidung als auch eine Feinstaubfiltration erforderlich sein kann.
Typische Emissionsarten im Überblick:
- VOC und organische Dämpfe: entstehen durch thermische Zersetzung des Polymers und der enthaltenen Additive
- Feinstaub und Aerosole: entstehen beim mechanischen Beschneiden, Bohren oder Sägen der thermogeformten Teile
- Additivdämpfe: Weichmacher, Flammschutzmittel, Stabilisatoren und Farbmittel können eigene Spaltprodukte bilden
- Oligomere und Monomere: werden bei unvollständiger Polymerisation oder hoher thermischer Belastung freigesetzt
Welche Kunststoffe erzeugen besonders gefährliche Dämpfe?
Besonders gefährliche Dämpfe entstehen beim Thermoformen von PVC, ABS, Polyamid (PA) und halogenhaltigen Kunststoffen. PVC setzt bei thermischer Belastung Chlorwasserstoff (HCl) frei. ABS kann Styrol und Acrylnitril emittieren, beides Stoffe mit Arbeitsplatzgrenzwerten nach TRGS 900.
Die folgende Übersicht zeigt typische Werkstoffe, ihre Emissionen und das einschlägige Regelwerk:
- PVC (Polyvinylchlorid): Chlorwasserstoff (AGW 2 ml/m³ = 3 mg/m³), Weichmacherdämpfe (z. B. Phthalate), TRGS 900, TRGS 727, ATEX
- ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol): Styrol (AGW 86 mg/m³ = 20 ppm), Acrylnitril, Butadien, TRGS 900, TRGS 727
- Polyamid (PA): Caprolactam (AGW 5 mg/m³, E-Fraktion), aliphatische Amine, TRGS 900
- POM (Polyoxymethylen): Formaldehyd, ein krebserzeugender Stoff, TRGS 900, TRGS 910
- PS und EPS (Polystyrol): Styrol (AGW 86 mg/m³ = 20 ppm), TRGS 900
- PP und PE: vergleichsweise geringe Emissionen bei korrekter Prozesstemperatur, aber Aldehyddämpfe bei Überhitzung
Besondere Vorsicht gilt bei POM: Formaldehyd ist krebserzeugend. Für krebserzeugende Stoffe ohne Schweißprozess gelten nach TRGS 910 ein Akzeptanz- und ein Toleranzkonzentrationswert. Wer bei einer Überschreitung der Akzeptanzkonzentration keinen Maßnahmenplan vorlegt, verstößt gegen die Gefahrstoffverordnung. Additive wie Flammschutzmittel auf Brom- oder Phosphorbasis können zusätzliche Spaltprodukte bilden, die in der Gefährdungsbeurteilung separat zu bewerten sind.
Wie gefährlich sind Thermodämpfe für die Gesundheit?
Thermodämpfe aus der Kunststoffverarbeitung können Atemwege, Schleimhäute und die Lunge schädigen. Bei bestimmten Kunststoffen wie POM entstehen krebserzeugende Stoffe. Die Gesundheitsgefahr hängt von der Konzentration, der Expositionsdauer und dem jeweiligen Schadstoff ab.
Kurzfristige Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Styrol, Formaldehyd oder Chlorwasserstoff verursacht Reizungen der Atemwege, Kopfschmerzen und Schwindel. Chronische Belastung kann zu dauerhaften Atemwegserkrankungen führen. Für Stoffe mit Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) nach TRGS 900 gilt: Der AGW darf im Jahresdurchschnitt nicht überschritten werden. Für krebserzeugende Stoffe ohne gesundheitsbasierten AGW, wie Formaldehyd aus POM, greift das risikobezogene Maßnahmenkonzept der TRGS 910.
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Feinstaubpartikel aus dem mechanischen Beschneiden thermogeformter Teile können tief in die Lunge eindringen. Für diese Staubfraktionen gelten die Arbeitsplatzgrenzwerte der TRGS 900 sowie die Vorgaben der TRGS 504. Enthält der Staub krebserzeugende Bestandteile, greift zusätzlich das risikobezogene Maßnahmenkonzept der TRGS 910 mit Akzeptanz- und Toleranzkonzentration.
Welche gesetzlichen Anforderungen gelten für die Absaugung beim Thermoformen?
Für die Absaugung beim Thermoformen gelten die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV), TRGS 900, TRGS 727 und bei krebserzeugenden Stoffen zusätzlich TRGS 910. ATEX-Anforderungen sind zu prüfen, wenn zündfähige Gemische aus Dämpfen oder Stäuben entstehen können.
Wichtig für die Normzuordnung: Die Kunststoffbearbeitung mit thermischer Zersetzung fällt ausdrücklich nicht unter DIN EN ISO 21904 oder TRGS 528. Diese Normen gelten ausschließlich für Schweißrauch. Die Abscheideklassen W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 21904-2 sind für Thermoformprozesse nicht anwendbar. Für trockene Staubabsaugung aus mechanischen Nachbearbeitungsschritten gelten die Gerätestaubklassen L, M oder H nach DIN EN IEC 60335-2-69, abgeleitet vom AGW des jeweiligen Staubes.
Die Grundlage jeder Maßnahme ist die Gefährdungsbeurteilung nach § 6 GefStoffV. Sie muss den Werkstoff, die Prozesstemperatur, die entstehenden Schadstoffe und die Expositionsdauer berücksichtigen. Erst auf dieser Basis lässt sich die richtige Absauganlage auswählen und dimensionieren. Für ATEX-relevante Bereiche gelten zusätzlich die Richtlinien 2014/34/EU und 1999/92/EG sowie DIN EN 60079-10-2.
Ist eine Luftrückführung geplant, sind die Anforderungen der TRGS 560 zu beachten. Bei krebserzeugenden Stoffen ist die Rückführung von Abluft in den Arbeitsbereich besonders sorgfältig zu prüfen.
Wie lassen sich Emissionen beim Thermoformen wirksam absaugen?
Emissionen beim Thermoformen lassen sich am wirksamsten durch eine Quellenabsaugung direkt an der Wärmequelle oder am Werkzeug erfassen. Entscheidend ist, dass Dämpfe und Partikel separat behandelt werden: zuerst Partikelabscheidung, dann Behandlung der Gasphase.
Die Wahl der Absauganlage richtet sich nach der Art der Emissionen:
- Reine Thermodämpfe (VOC): Aktivkohlefilter für die Gasphase nach vorgeschalteter Partikelabscheidung
- Klebrige oder hygroskopische Emissionen: Nassabscheider als geeignete Option, da Trockenfilter verkleben können
- Trockener Feinstaub aus mechanischer Nachbearbeitung: Entstauber (CF-Serie) mit geeigneter Staubklasse nach DIN EN IEC 60335-2-69
- Gemische aus Staub und Dampf: kombinierte Systeme mit Partikelabscheidung im ersten Schritt, Gasphasenbehandlung im zweiten
Die Absaughaube oder Erfassungseinrichtung muss so nah wie möglich an der Emissionsquelle platziert werden. Eine schlechte Erfassung lässt sich durch höhere Filterleistung nicht kompensieren. Der Volumenstrom der Absauganlage ist auf Basis der Prozessparameter, der Anzahl der Arbeitsplätze und des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF) auszulegen. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren.
Bei ATEX-relevanten Prozessen muss die gesamte Absauganlage für die entsprechende Zone ausgelegt sein. Gase und Dämpfe fallen unter die Zonen 0, 1 und 2, Stäube unter die Zonen 20, 21 und 22. Beide Systeme dürfen nicht vermischt werden.
Lässt sich die Wärme aus der Absauganlage zurückgewinnen?
Ja, Wärmerückgewinnung ist bei Absauganlagen für Thermoformprozesse grundsätzlich möglich. Sie setzt voraus, dass die abgesaugte Luft nach der Filtration sauber genug ist, um zurückgeführt oder für Heizzwecke genutzt zu werden. Bei krebserzeugenden Stoffen gelten strenge Anforderungen nach TRGS 560.
In der Praxis lassen sich Luftreinhaltung, Klimatisierung und Wärmerückgewinnung kombinieren, wenn die Filtration die Reinluftwerte sicher einhält. Für die Rückführung in den Arbeitsbereich ist nachzuweisen, dass die Schadstoffkonzentrationen im Reinluftstrom die zulässigen Grenzwerte unterschreiten. Bei krebserzeugenden Stoffen ist dieser Nachweis besonders anspruchsvoll und erfordert eine sorgfältige messtechnische Begleitung.
Wo eine Rückführung nicht zulässig ist, kann die Abwärme aus dem Abluftvolumenstrom über einen Wärmetauscher für die Hallenheizung oder andere Prozesse genutzt werden. Das reduziert den Energieverbrauch und senkt die Betriebskosten. Investitionssicherheit entsteht, wenn die gewählte Lösung von Anfang an normkonform ausgelegt und dokumentiert ist, denn Nachrüstungen sind in der Regel deutlich teurer als eine korrekte Erstplanung.
Wie ULMATEC bei der Absaugung von Thermodämpfen und Kunststoffemissionen unterstützt
Wir analysieren bei jedem Projekt den Werkstoff, den Prozess und den erforderlichen Volumenstrom, bevor eine Absauganlage ausgewählt wird. Für Thermoformprozesse bedeutet das konkret:
- Auswahl der Absauganlage auf Basis der Gefährdungsbeurteilung und der einschlägigen Regelwerke (TRGS 900, TRGS 727, TRGS 910, ATEX)
- Auslegung des Volumenstroms unter Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF) für mehrere Arbeitsplätze oder Maschinen
- Kombination aus Partikelabscheidung und Gasphasenbehandlung bei Gemischemissionen aus Staub und VOC
- Nassabscheider für klebrige, hygroskopische oder reaktive Emissionen
- Integration von Wärmerückgewinnung, wo die Reinluftwerte eine Rückführung erlauben
- Vollständige technische Dokumentation für die Gefährdungsbeurteilung und BG-Prüfungen
- Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme aus einer Hand, hergestellt in Deutschland
Unsere Absauganlagen decken Luftvolumen bis 250.000 m³/h ab und sind für unterschiedlichste Kunststoffverarbeitungsprozesse ausgelegt. Unsere Anlagen sind meist förderfähig nach BAFA und KfW. Fragen Sie uns dazu an. Unsere Bewilligungsquote für Förderungen liegt bei 100 %. Sprechen Sie uns an: Wir beraten Sie zu Ihrer konkreten Anwendung und unterstützen Sie bei der normkonformen Auslegung.
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