Die Partikelgröße eines Pulvers beeinflusst die Erfassung direkt: Je feiner die Partikel, desto länger bleiben sie in der Luft, desto weiter driften sie ab und desto schwieriger ist es, sie an der Entstehungsquelle zu erfassen. Grobe Partikel sedimentieren schnell und lassen sich mit vergleichsweise geringen Strömungsgeschwindigkeiten absaugen. Feine Partikel unter 10 µm folgen Luftströmungen nahezu trägheitslos und erfordern sowohl eine präzise Erfassung als auch eine höhere Filterstufe. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Partikelgröße, Strömungsdynamik und industrielle Absauganlagen.
Wie beeinflusst die Partikelgröße die Strömungsdynamik bei der Absaugung?
Die Partikelgröße bestimmt das aerodynamische Verhalten eines Staubs in der Luft. Grobe Partikel über 100 µm folgen der Schwerkraft und sinken rasch ab. Feine Partikel unter 10 µm bleiben durch Luftturbulenzen und Brownsche Molekularbewegung dauerhaft in Schwebe und entweichen leicht aus dem Erfassungsbereich einer Absauganlage.
Entscheidend ist das Verhältnis zwischen Sinkgeschwindigkeit und Erfassungsströmung. Bei groben Körnern genügt eine moderate Strömungsgeschwindigkeit an der Erfassungsöffnung, um die Partikel in den Absaugstrom zu ziehen. Bei ultrafeinen Partikeln unter 1 µm kehrt sich die Physik um: Sie sind so leicht, dass sie Strömungslinien folgen, anstatt durch Trägheit aus ihnen herauszufallen. Das macht sie schwerer zu erfassen, nicht leichter.
Für die Auslegung einer Absauganlage bedeutet das: Der Volumenstrom und die Geometrie der Erfassungshaube müssen auf die spezifische Partikelgrößenverteilung des Pulvers abgestimmt sein. Ein einheitlicher Ansatz für alle Pulver führt entweder zu überdimensionierten Anlagen oder zu unzureichender Erfassung.
Welche Partikelgrößen sind bei der Absaugung besonders schwer zu erfassen?
Partikel im Bereich von 0,1 bis 1 µm sind bei der Absaugung am schwierigsten zu erfassen. In diesem Größenbereich ist weder die Trägheit (relevant für größere Partikel) noch die Diffusion (dominant bei ultrakleinen Partikeln unter 0,1 µm) stark genug, um eine zuverlässige Abscheidung im Filter zu gewährleisten. Gleichzeitig folgen sie Luftströmungen so präzise, dass sie Erfassungshauben umgehen können.
Typische Problemfraktionen in der industriellen Pulverabsaugung sind:
- Alveolengängige Fraktion (A-Fraktion): Partikel unter 10 µm, die bis in die Alveolen vordringen. Der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) nach TRGS 900 liegt für die A-Fraktion bei 1,25 mg/m³.
- Ultrafeine Partikel unter 1 µm: Entstehen bei thermischen Prozessen wie Sprühtrocknung oder Mahlvorgängen und sind besonders lungengängig.
- Fasern und nadelförmige Partikel: Folgen einer eigenen Aerodynamik und entziehen sich der klassischen Partikelgrößenbetrachtung.
Für die industrielle Pulverabsaugung gilt: Wer nur auf Gewichtskonzentration achtet, unterschätzt die Gefahr. Die Anzahlkonzentration ultrafeiner Partikel kann extrem hoch sein, selbst wenn die Massenkonzentration gering erscheint.
Welche Filterklasse ist für welche Partikelgröße geeignet?
Die Filterwahl richtet sich nach dem Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) des jeweiligen Staubs und damit nach der erforderlichen Staubklasse des Geräts. Nach DIN EN IEC 60335-2-69 gilt: Staubklasse L für Stoffe mit einem AGW über 1 mg/m³, Staubklasse M für AGW ab 0,1 mg/m³ und Staubklasse H für Stoffe mit einem AGW unter 0,1 mg/m³ sowie für krebserzeugende Stäube.
Wichtig: Staubklasse und Filtermedienklasse sind zwei verschiedene Systeme. Die Staubklasse H nach DIN EN IEC 60335-2-69 beschreibt eine Geräteanforderung mit einem maximalen Durchlassgrad von 0,005 %. In der Praxis wird das über Schwebstofffilter der Klasse H13 oder H14 nach DIN EN 1822 erreicht. Die Staubklasse schreibt jedoch keine bestimmte Filtermedienklasse vor.
Für die Raumlufttechnik gelten die Filtermedienklassen nach DIN EN ISO 16890 (ISO Coarse, ePM10, ePM2,5, ePM1). Diese sind für allgemeine Lüftungsanlagen konzipiert und nicht mit den Geräteklassen L/M/H gleichzusetzen.
Für krebserzeugende Stäube ohne Schweißbezug gibt es keinen AGW. Hier greift das Risikokonzept der TRGS 910 mit Akzeptanz- und Toleranzkonzentration. Die Gefährdungsbeurteilung nach GefStoffV ist die Grundlage jeder Filter- und Geräteauswahl.
Wie bestimmt man die richtige Erfassungsgeschwindigkeit für ein Pulver?
Die Erfassungsgeschwindigkeit an der Absaugöffnung muss mindestens so hoch sein, dass die Partikel gegen ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit und Sinkgeschwindigkeit in den Absaugstrom gezogen werden. Für die Auslegung sind drei Parameter entscheidend: die Partikelgröße und -dichte des Pulvers, die Prozessgeschwindigkeit (Schüttvorgang, Mischbewegung, Förderstrom) sowie die Geometrie und der Abstand der Erfassungshaube zur Quelle.
Als Orientierung gilt: Je weiter die Erfassungsöffnung von der Staubquelle entfernt ist, desto exponentiell höher muss der Volumenstrom sein, um dieselbe Erfassungsgeschwindigkeit zu erreichen. Der Abstand zur Quelle ist daher der stärkste Hebel bei der Auslegung.
Für die Praxis bedeutet das:
- Erfassungshauben so nah wie möglich an die Staubquelle bringen
- Seitenwände oder Einhausungen nutzen, um den Luftstrom zu lenken
- Bei wechselnden Prozessen den Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) berücksichtigen: Das Verhältnis der gleichzeitig aktiven Absaugstellen zur Gesamtzahl ermöglicht eine bis zu 40 % kleinere Anlagendimensionierung
- Bei explosionsfähigen Stäuben die Zoneneinteilung nach GefStoffV Anhang I Nr. 1.7 beachten (Zone 20, 21, 22 für Staub)
Konkrete Erfassungsvolumenströme je Maschine oder Arbeitsplatz sind anwendungsspezifisch zu ermitteln und erfordern eine Einzelfallbetrachtung. Betriebe sollten die Auslegung auf Basis einer Gefährdungsbeurteilung dokumentieren.
Was sind die gesundheitlichen Risiken feiner Pulverpartikel am Arbeitsplatz?
Feine Pulverpartikel unter 10 µm sind lungengängig und zählen zur alveolengängigen Fraktion (A-Fraktion). Sie dringen bis in die Lungenbläschen vor und können dort dauerhaften Schaden anrichten. Der AGW für die A-Fraktion liegt nach TRGS 900 bei 1,25 mg/m³. Der frühere Wert von 3 mg/m³ wurde am 14. Februar 2014 abgesenkt und darf nicht mehr verwendet werden.
Für krebserzeugende Stäube gilt kein AGW, sondern das Risikokonzept der TRGS 910. Hier definieren Akzeptanz- und Toleranzkonzentration den Handlungsrahmen, unabhängig vom Prozess. Typische krebserzeugende Stäube in der Pulververarbeitung sind bestimmte Metallstäube sowie Stäube aus Verbundwerkstoffen.
Die E-Fraktion (einatembare Partikel) hat einen AGW von 10 mg/m³ mit einem Überschreitungsfaktor von 2. Beide Grenzwerte beziehen sich auf eine Materialdichte von 2,5 g/cm³. Bei höherer Dichte des Pulvers verschiebt sich die relevante Konzentration entsprechend.
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte. Die Gefährdungsbeurteilung nach GefStoffV ist dabei die dokumentierte Grundlage für jede Schutzmaßnahme. Weitere Informationen zu industriellen Anwendungen helfen bei der Einordnung spezifischer Prozesse.
Wann reicht eine einfache Absaugung nicht mehr aus?
Eine einfache Absauganlage ohne definierte Filterklasse reicht nicht mehr aus, sobald der AGW des Staubs unter 1 mg/m³ liegt, krebserzeugende Stäube entstehen oder explosionsfähige Staubatmosphären möglich sind. In diesen Fällen schreiben GefStoffV, TRGS und DGUV-Regeln konkrete Anforderungen an Geräteklasse, Filterstufe und Zonenschutz vor.
Typische Situationen, in denen eine einfachere Lösung nicht mehr ausreicht:
- Staubklasse M oder H erforderlich: Wenn der AGW des Pulvers unter 1 mg/m³ liegt, muss das Gerät mindestens Staubklasse M nach DIN EN IEC 60335-2-69 erfüllen.
- Krebserzeugende Stäube: Hier gilt das Minimierungsgebot. Staubklasse H ist Pflicht. Die Anforderungen richten sich nach TRGS 910 und der Gefährdungsbeurteilung.
- Explosionsfähige Stäube: Zone 20 gilt bei dauerhafter explosionsfähiger Staubatmosphäre, Zone 21 bei gelegentlichem Auftreten im Normalbetrieb, Zone 22 bei seltenem und kurzzeitigem Auftreten. Staubablagerungen sind bei der Zoneneinteilung einzubeziehen, nicht nur die Staubwolke.
- Hygroskopische, klebrige oder reaktive Pulver: Trockenfilter verstopfen oder versagen. Nassabscheider sind hier die geeignete Technologie.
- Mehrere Arbeitsplätze oder hohe Luftmengen: Zentrale Absauganlagen werden notwendig, sobald einzelne Mobilgeräte den erforderlichen Volumenstrom nicht mehr leisten können.
Die Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 löst die bisherige Maschinenrichtlinie 2006/42/EG zum 20. Januar 2027 ohne Übergangsfrist ab. Betriebe sollten bereits jetzt prüfen, ob ihre Absauganlage den neuen Anforderungen entspricht. Informationen zu Serviceleistungen und Prüfpflichten unterstützen bei dieser Einschätzung.
Wie ULMATEC bei der Pulverabsaugung unterstützt
Für Betriebe, die Pulver fördern, mischen, abfüllen oder verarbeiten und dabei die Anforderungen aus GefStoffV, TRGS 900 und DGUV-Regeln einhalten 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.
Konkret bedeutet das:
- Bestimmung der erforderlichen Staubklasse (L, M oder H nach DIN EN IEC 60335-2-69) auf Basis des AGW des Pulvers
- Auswahl der passenden Absauganlage aus der CF-Serie (Entstauber, Baugröße XS bis XXL) oder der WE-Serie (Nassabscheider, Baugröße S bis X) für reaktive oder klebrige Pulver
- Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF) bei mehreren Absaugstellen für eine bis zu 40 % kleinere Anlagendimensionierung
- Auslegung nach ATEX-Anforderungen bei explosionsfähigen Stäuben (Zone 20, 21, 22)
- Vollständige technische Dokumentation für die Gefährdungsbeurteilung und Prüfpflichten
- Förderfähigkeit der Anlage über BAFA oder KfW prüfen
Betriebe, die Investitionssicherheit bei der Pulverabsaugung benötigen, finden auf der Produktübersicht die technischen Daten der verfügbaren Baureihen. Für eine konkrete Auslegungsberechnung steht das ULMATEC-Team unter Kontakt zur Verfügung.
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