Welche Schadstoffe entstehen bei der Kunststoffbearbeitung?

Bei der Kunststoffbearbeitung entstehen drei Hauptkategorien von Schadstoffen: Feinstäube und Fasern, flüchtige organische Verbindungen (VOC) sowie Pyrolysegase und Zersetzungsprodukte. Welche Stoffe genau freigesetzt werden, hängt vom bearbeiteten Kunststoff, dem Prozess und der eingebrachten Wärmeenergie ab. Die folgenden Abschnitte klären die wichtigsten Fragen zu Emissionen, Grenzwerten und dem richtigen Schutz am Arbeitsplatz.

Welche Emissionen entstehen beim Fräsen, Sägen und Schleifen von Kunststoff?

Beim mechanischen Bearbeiten von Kunststoff entstehen primär Feinstäube und ultrafeine Partikel, die tief in die Atemwege eindringen können. Zusätzlich setzen viele Kunststoffe bereits bei vergleichsweise niedrigen Bearbeitungstemperaturen flüchtige organische Verbindungen frei. Je nach Werkstoff und Prozesstemperatur kommen Zersetzungsprodukte hinzu, die toxikologisch deutlich gefährlicher sind als der sichtbare Staub allein.

Konkret lassen sich beim Fräsen, Sägen und Schleifen von Kunststoff folgende Emissionsarten unterscheiden:

• Grobstaub und Feinstäube: Entstehen direkt am Werkzeugeingriff. Die einatembaren Feinpartikel (A-Fraktion) sind besonders kritisch, weil sie die Lungenalveolen erreichen.
• Ultrafeine Partikel (UFP): Entstehen durch Reibungswärme selbst ohne sichtbare Schmelzphase und sind mit bloßem Auge nicht erkennbar.
• Flüchtige organische Verbindungen (VOC): Viele Polymere geben bei Erwärmung Monomere, Weichmacher oder Additive ab, zum Beispiel Styrol aus glasfaserverstärktem Polyester oder Formaldehyd aus bestimmten Duroplasten.
• Fasern: Bei der Bearbeitung von faserverstärkten Kunststoffen wie GFK oder CFK entstehen Glasfaser- und Kohlenstofffaserfragmente, die eigene Gefährdungspotenziale aufweisen.

Die Emissionsmenge steigt mit der Schnittgeschwindigkeit, dem Werkzeugverschleiß und der Materialhärte. Bei CNC-Bearbeitung mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten ist die Staubentwicklung besonders intensiv. Eine direkte Erfassung an der Entstehungsquelle ist deshalb der wirksamste erste Schritt.

Warum sind Kunststoffdämpfe gefährlicher als sichtbarer Rauch?

Kunststoffdämpfe sind gefährlicher als sichtbarer Rauch, weil sie unsichtbar, geruchsschwach und dennoch toxikologisch wirksam sind. Sichtbarer Rauch besteht aus größeren Partikeln, die das Abwehrsystem der oberen Atemwege noch teilweise zurückhalten kann. Gasförmige Zersetzungsprodukte und ultrafeine Aerosole hingegen passieren diese Barriere ungehindert und gelangen direkt ins Blut.

Ein weiterer kritischer Punkt ist die Täuschung der Sinne. Wer keinen Rauch sieht, nimmt keine Gefahr wahr und verzichtet auf Schutzmaßnahmen. Tatsächlich können VOC wie Styrol, Isocyanate oder chlorhaltige Verbindungen bereits weit unterhalb der Geruchsschwelle in Konzentrationen vorliegen, die die Atemwege und das zentrale Nervensystem schädigen.

Hinzu kommt die chronische Wirkung: Viele Kunststoffdämpfe haben keine akut spürbaren Effekte, schädigen aber bei wiederholter Exposition Leber, Nieren und das Immunsystem. Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.

Welche Kunststoffarten setzen besonders gefährliche Stoffe frei?

Besonders gefährliche Emissionen entstehen bei der Bearbeitung von PVC, Duroplasten auf Epoxid- oder Polyesterbasis, faserverstärkten Kunststoffen (GFK, CFK) sowie Kunststoffen mit Flammschutzadditiven. Diese Materialien setzen bei mechanischer Bearbeitung oder thermischer Einwirkung Stoffe frei, die reizend, sensibilisierend oder krebsverdächtig wirken können.

Thermoplaste mit erhöhtem Risikopotenzial

Viele Thermoplaste gelten als vergleichsweise unkritisch, wenn sie kalt zerspant werden. Dennoch gibt es Ausnahmen:

• PVC: Setzt bei Erwärmung Chlorwasserstoff (HCl) frei, der stark reizend auf Atemwege und Schleimhäute wirkt.
• ABS und Styrol-Copolymere: Geben Styrol ab, das als möglicherweise krebserzeugend eingestuft ist.
• Polyamid (PA): Kann bei erhöhten Temperaturen Caprolactam freisetzen.
• POM (Polyoxymethylen): Gibt Formaldehyd ab, einen nachweislich krebserzeugenden Stoff der Kategorie 1A.

Faserverstärkte Kunststoffe und Duroplaste

GFK und CFK stellen eine eigene Gefährdungskategorie dar. Beim Fräsen, Sägen oder Schleifen entstehen Glas- und Kohlenstofffaserfragmente, die lungengängig sein können. Für CFK-Staub ist die DGUV-Orientierungshilfe FBHM-074 der maßgebliche Regelwerkanker. Duroplaste auf Epoxid- oder Polyesterbasis setzen beim Schleifen Stäube frei, die Amine oder reaktive Monomere enthalten und Atemwegserkrankungen sowie Kontaktallergien auslösen können. Kunststoffe mit halogenierten Flammschutzadditiven können bei thermischer Belastung besonders toxische Verbindungen bilden.

Welche Grenzwerte gelten für Schadstoffe aus der Kunststoffbearbeitung?

Für Schadstoffe aus der Kunststoffbearbeitung gelten in Deutschland primär die Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) 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 Toleranzkonzentrationen. W-Klassen nach DIN EN ISO 21904 gelten ausschließlich für Schweißrauch und sind auf Kunststoffbearbeitung nicht anwendbar.

Wichtige Orientierungswerte im Überblick:

• Einatembarer Staub (A-Fraktion): Der allgemeine Staubgrenzwert liegt bei 1,25 mg/m³ für die alveolengängige Fraktion nach TRGS 900. Dieser Wert bezieht sich auf eine Materialdichte von 2,5 g/cm³; bei leichteren Kunststoffstäuben ist die Dichte des jeweiligen Materials bei der Grenzwertanwendung zu berücksichtigen.
• Formaldehyd (z. B. aus POM): Krebserzeugend, es gilt das Minimierungsgebot nach TRGS 910.
• Styrol: AGW von 86 mg/m³ beziehungsweise 20 ppm nach TRGS 900.
• Chlorwasserstoff (HCl) aus PVC: AGW von 2 ml/m³ (entspricht 3 mg/m³) nach TRGS 900.

Für die Geräteklasse bei trockener Staubabsaugung gilt die Einstufung nach DIN EN IEC 60335-2-69: Staubklasse L für Stäube mit AGW über 1 mg/m³, Klasse M ab 0,1 mg/m³ und Klasse H für AGW unter 0,1 mg/m³ sowie für krebserzeugende Stäube. Die Staubklasse bewertet das Gerät, nicht allein das Filtermedium. Die Auswahl einer geeigneten Filtermedienklasse ist gesondert anhand der Anwendung und Gerätekonfiguration zu prüfen. Die Grundlage für die Auswahl der richtigen Staubklasse bildet immer die Gefährdungsbeurteilung nach § 6 GefStoffV.

Bei Kunststoffen mit thermischer Zersetzung gelten ergänzend TRGS 727 und ATEX-Anforderungen, wenn explosionsfähige Staub-Luft-Gemische entstehen können.

Wie schützt eine Absauganlage vor Kunststoffemissionen?

Eine Absauganlage schützt vor Kunststoffemissionen, indem sie Staub, Fasern, VOC und Aerosole direkt an der Entstehungsquelle erfasst, bevor sie sich in der Hallenluft verteilen. Das Prinzip folgt dem Dreischritt: Erfassung am Werkzeugeingriff, Filtration im Abscheider und kontrollierte Luftführung zum Schutz der Beschäftigten.

Für die Absaugung von Kunststoffstaub kommen je nach Anwendung verschiedene Technologien zum Einsatz:

• Entstauber mit Trockenfilter (Staubklasse M oder H): Geeignet für trockene, nicht klebrige Kunststoffstäube aus Fräsen, Sägen und Schleifen. Die Staubklasse richtet sich nach dem AGW des Staubs.
• Nassabscheider: Empfehlenswert bei klebrigen, reaktiven, hygroskopischen oder elektrostatisch aufladbaren Kunststoffstäuben sowie bei Materialien, die explosionsfähige Stäube bilden können. Die Eignung ist anwendungsbezogen zu prüfen.
• Aktivkohlestufe für VOC: Notwendig, wenn neben Partikeln auch gasförmige Zersetzungsprodukte abgeschieden werden müssen. Aktivkohle wirkt ausschließlich gegen die Gasphase, nicht gegen Partikel. Bei Gemischen aus Staub und Dampf muss zuerst die Partikelabscheidung und danach die Gasphasenbehandlung erfolgen.

Die Absaughaube oder Einhausung an der Maschine ist dabei entscheidend. Nur eine quellennahe Erfassung verhindert, dass sich Feinstaub und ultrafeine Partikel in der Hallenluft verteilen. Zentrale Absauganlagen ermöglichen es, mehrere Bearbeitungsplätze gleichzeitig zu versorgen und dabei den Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) zu nutzen: Unter Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors kann die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Produktionsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensioniert werden.

Wann reicht eine Lüftung nicht aus und wann braucht man eine Filteranlage?

Eine allgemeine Hallenlüftung reicht nicht aus, wenn bei der Kunststoffbearbeitung Stäube, Fasern oder VOC in Konzentrationen entstehen, die den AGW überschreiten oder überschreiten können. Lüftung verdünnt und verteilt Schadstoffe, sie beseitigt sie nicht. Eine Filteranlage ist immer dann erforderlich, wenn Gefahrstoffe an der Quelle erfasst und aus dem Luftkreislauf entfernt werden müssen.

Konkrete Situationen, in denen eine Filteranlage zwingend notwendig ist:

• Bearbeitung von Kunststoffen, die krebserzeugende Stoffe freisetzen (z. B. Formaldehyd aus POM, Fasern aus CFK)
• Prozesse mit hoher Staubentwicklung wie CNC-Fräsen, Trennschleifen oder Hochgeschwindigkeitssägen
• Materialien, deren Stäube nach ATEX-Bewertung explosionsfähige Gemische bilden können
• Arbeitsplätze, an denen Beschäftigte dauerhaft in der Nähe der Emissionsquelle tätig sind
• Betriebe, bei denen die Gefährdungsbeurteilung eine Überschreitung der Akzeptanzkonzentration nach TRGS 910 ergibt

Eine Lüftungsanlage kann sinnvoll ergänzend eingesetzt werden, um die allgemeine Luftqualität in der Produktionshalle zu verbessern. Sie ersetzt jedoch keine quellennahe Absaugung. Wer ausschließlich auf Lüftung setzt, kann die gesetzlichen Anforderungen der Gefahrstoffverordnung in der Regel nicht erfüllen und riskiert bei einer Begehung durch die Berufsgenossenschaft entsprechende Auflagen.

So unterstützt ULMATEC bei der Absaugung von Kunststoffemissionen

Für Betreiber in der Kunststoffbearbeitung, die Stäube, Fasern, VOC und Zersetzungsprodukte sicher und normkonform absaugen müssen, analysieren wir den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickeln, fertigen und montieren die passende Absauganlage dazu.

Was wir konkret leisten:

• Prozessanalyse und Gefährdungsbeurteilung als Grundlage: Wir ermitteln, welche Schadstoffe bei Ihrem spezifischen Kunststoff und Prozess entstehen und welche Staubklasse nach DIN EN IEC 60335-2-69 erforderlich ist.
• Entstauber der CF-Serie in den Größen XS bis XXL für trockene Kunststoffstäube, ausgelegt für Volumenströme bis 250.000 m³/h.
• Nassabscheider der WE-Serie für klebrige, reaktive oder elektrostatisch aufladbare Kunststoffstäube.
• Mehrstufige Filtersysteme mit Partikelabscheidung und nachgeschalteter Aktivkohlestufe für Prozesse, bei denen gleichzeitig Staub und VOC entstehen.
• Zentrale Absauganlagen für mehrere Bearbeitungsplätze mit optimierter Auslegung unter Nutzung des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF).
• Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme aus einer Hand, hergestellt in Deutschland, mit vollständiger technischer Dokumentation.
• Förderung: 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 und schildern Sie Ihren Prozess. Wir beraten Sie konkret zur richtigen Absauganlage für Ihre Kunststoffbearbeitung, zur passenden Staubklasse und zu den geltenden Normen und Grenzwerten.

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