Bei der Kunststoffverarbeitung entstehen Dämpfe durch thermische und mechanische Zersetzung des Polymers. Sobald Kunststoff erhitzt, geschmolzen, gefräst oder geschnitten wird, lösen sich flüchtige organische Verbindungen (VOC), Feinstaub und Pyrolysegase aus dem Material. Welche Schadstoffe konkret entstehen und wie Sie Ihre Mitarbeitenden wirksam schützen, erklärt dieser Artikel Schritt für Schritt.
Welche chemischen Verbindungen entstehen beim Erhitzen von Kunststoff?
Beim Erhitzen von Kunststoff entstehen je nach Polymer flüchtige organische Verbindungen (VOC), Pyrolysegase, Aldehyde, Isocyanate und Partikel in der Feinstaubfraktion. Die genaue Zusammensetzung hängt vom Grundpolymer, den enthaltenen Additiven und der Prozesstemperatur ab. Entscheidend ist: Nicht der Kunststoff selbst ist einheitlich gefährlich, sondern das spezifische Emissionsgemisch jedes Materials.
Thermoplaste wie Polyvinylchlorid (PVC) setzen bei Überhitzung Chlorwasserstoff (HCl) frei, der bereits in geringen Konzentrationen Schleimhäute reizt. Polyamide (PA) und Polyurethane (PUR) können Isocyanate und Amine freisetzen, die als sensibilisierend oder krebserzeugend eingestuft sind. Polyolefine wie Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) emittieren bei normaler Verarbeitungstemperatur vor allem Aldehyde und Kohlenwasserstoffe. ABS und Acrylglas (PMMA) geben Styrol beziehungsweise Methylmethacrylat (MMA) ab.
Hinzu kommen Additive wie Flammschutzmittel, Weichmacher und Farbpigmente, die eigene Zersetzungsprodukte bilden. Glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (GFK, CFK) erzeugen beim mechanischen Bearbeiten zusätzlich Faserstäube, die in die Lunge eindringen können. Die Emissionen sind also ein Gemisch aus Partikeln und Gasphase, das je nach Material und Prozess sehr unterschiedlich zusammengesetzt ist.
Bei welchen Verarbeitungsverfahren treten Kunststoffdämpfe besonders stark auf?
Kunststoffdämpfe treten besonders stark bei thermischen Verfahren auf, bei denen das Material gezielt aufgeschmolzen oder verdampft wird. Dazu gehören Spritzguss, Extrusion, Thermoformen, Tiefziehen und das Laserschneiden von Kunststoff. Aber auch mechanische Verfahren wie Fräsen, Sägen und Schleifen erzeugen erhebliche Mengen an Feinstaub und flüchtigen Verbindungen.
Thermische Verfahren mit hohem Emissionspotenzial
Beim Spritzguss und der Extrusion wird das Polymer auf Verarbeitungstemperatur gebracht. Überschreitet die Schmelze die empfohlene Verarbeitungstemperatur, setzt die thermische Zersetzung ein, und die Emissionsrate steigt sprunghaft an. Beim Laserschneiden von Kunststoff entstehen durch die extrem hohe Energiedichte Pyrolyseprodukte, darunter polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Chlorverbindungen bei PVC. Kunststoffschweißen und Warmgasschweißen erzeugen ebenfalls Thermodämpfe direkt an der Fügezone.
Mechanische Verfahren mit unterschiedlichem Staubprofil
CNC-Fräsen, Sägen und Schleifen von Kunststoff erzeugen Partikel in einem breiten Korngrößenspektrum. Feinste Partikel unter 10 Mikrometern dringen in die Atemwege ein. Bei faserverstärkten Kunststoffen (GFK, CFK) entstehen beim Fräsen und Schleifen lungengängige Fasern, die eine besondere Gefährdung darstellen. Auch das Handling von Kunststoffgranulat, Regranulat und Mahlgut erzeugt Feinstaub, der sich in der Produktionshalle verteilt und ablagert.
Warum sind Kunststoffdämpfe am Arbeitsplatz gefährlich?
Kunststoffdämpfe am Arbeitsplatz sind gefährlich, weil das Emissionsgemisch aus Partikeln und gasförmigen Schadstoffen unterschiedliche Organsysteme angreift. Feinstaub gelangt in die Lunge, VOC werden über die Atemwege aufgenommen und können Schleimhäute, das Nervensystem und innere Organe schädigen. Einige Zersetzungsprodukte sind krebserzeugend.
Besonders problematisch ist die Kombination aus Partikelphase und Gasphase. Aktivkohle wirkt gegen die Gasphase, nicht gegen Partikel. Bei Gemischen aus Staub und Dampf muss deshalb zunächst die Partikelabscheidung erfolgen, bevor die Gasphasenbehandlung greift. Wer nur einen der beiden Anteile erfasst, schützt seine Mitarbeitenden nur unvollständig.
Isocyanate aus der PUR-Verarbeitung können bereits bei geringen Konzentrationen Asthma auslösen. Styrol aus der ABS-Verarbeitung wirkt narkotisch und ist als möglicherweise krebserzeugend eingestuft. CFK-Faserstäube werden wie andere Fasern nach dem WHO-Kriterium bewertet. Hinzu kommt die Brandgefahr: Viele Kunststoffstäube sind brennbar, fein verteilte Partikel können explosionsfähige Gemische bilden. Für solche Ex-Zonen gilt: Stäube fallen unter die Zonen 20, 21 und 22 nach ATEX, die getrennt von Gas- und Dampfzonen bewertet werden müssen.
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Welche gesetzlichen Grenzwerte gelten für Kunststoffdämpfe in der Produktion?
Für Kunststoffdämpfe und Kunststoffstäube in der Produktion gelten die Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) der TRGS 900. Enthält der Staub krebserzeugende Bestandteile, greift zusätzlich das risikobezogene Maßnahmenkonzept der TRGS 910 mit Akzeptanz- und Toleranzkonzentrationen. Für die alveolengängige Fraktion nach DIN EN 481 gilt der A-Staub-Grenzwert von 1,25 mg/m³ als Orientierungsgröße; bei Kunststoffstäuben mit einer Materialdichte unter 2,5 g/cm³ ist die Dichteabhängigkeit dieses Werts zu berücksichtigen.
Für krebserzeugende Kunststoffstäube aus mechanischen Bearbeitungsprozessen sind die Anforderungen nach der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) sowie TRGS 504 und die einschlägigen DGUV-Regelwerke maßgeblich. TRGS 900 enthält Arbeitsplatzgrenzwerte. Die Staubklassen L, M und H sind Geräteeinstufungen nach DIN EN IEC 60335-2-69. Die Staubklasse des einzusetzenden Entstaubers richtet sich nach dem AGW des jeweiligen Staubs:
- Staubklasse L: für Stäube mit AGW über 1 mg/m³
- Staubklasse M: für Stäube mit AGW ab 0,1 mg/m³
- Staubklasse H: für Stäube mit AGW unter 0,1 mg/m³ sowie bei krebserzeugenden Stäuben
Wichtig: Die Abscheideklassen W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 21904-2 gelten ausschließlich für Schweißrauch und sind auf Kunststoffbearbeitung nicht anwendbar. Für Kunststoffstaub gelten TRGS 900 und TRGS 504; TRGS 528 betrifft ausschließlich schweißtechnische Arbeiten. Wer diese Normen verwechselt, wählt möglicherweise eine zu niedrige Schutzanforderung.
Für ATEX-relevante Bereiche mit brennbarem Kunststoffstaub gilt zusätzlich die Richtlinie 1999/92/EG sowie DIN EN 60079-10-2 für die Zoneneinteilung. Die Gefährdungsbeurteilung nach § 6 GefStoffV ist die rechtliche Grundlage für jede Geräte- und Filterauswahl.
Wie lassen sich Kunststoffdämpfe wirksam absaugen und filtern?
Kunststoffdämpfe lassen sich wirksam absaugen, indem die Erfassung so nah wie möglich an der Emissionsquelle erfolgt und die Filtration auf das spezifische Schadstoffgemisch abgestimmt ist. Entscheidend ist die Kombination aus Partikelabscheidung und, bei VOC-Anteilen, einer nachgeschalteten Gasphasenbehandlung mit Aktivkohle.
Trockenabscheidung für Partikel
Für trockene Kunststoffstäube ohne klebrige oder reaktive Anteile ist ein Entstauber (CF-Serie) mit geeigneter Staubklasse die erste Wahl. Die Staubklasse richtet sich nach dem AGW des Staubs. Bei krebserzeugenden Kunststoffstäuben ist Staubklasse H erforderlich. Die Staubklasse H bewertet das Gerät, nicht allein das Filtermedium, und legt einen maximalen Geräte-Durchlassgrad von 0,005 % fest. Die Auswahl einer geeigneten Filtermedienklasse ist gesondert anhand der Anwendung und Gerätekonfiguration zu prüfen.
Nassabscheidung für klebrige oder reaktive Medien
Nassabscheider sind die geeignete Option bei klebrigen, reaktiven, hygroskopischen oder elektrostatisch aufladbaren Medien. Kunststoffstäube aus der Compoundierung oder dem Umgang mit Masterbatches können solche Eigenschaften aufweisen. Der Nassabscheider verhindert, dass klebrige Partikel den Filter zusetzen. Nassabscheider vermeiden im Abscheider eine Staubwolke, ersetzen aber kein Explosionsschutzkonzept. Ob und in welchem Umfang Brand- und Explosionsschutz durch den Nassabscheider erreicht wird, hängt von den spezifischen Betriebsbedingungen ab und ist im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung zu klären. Eine geeignete Filterstufe lässt sich nur auf Basis einer vollständigen Gefährdungsbeurteilung auswählen.
Gasphasenbehandlung für VOC
Wenn die Emissionen neben Partikeln auch flüchtige organische Verbindungen enthalten, muss nach der Partikelabscheidung eine Aktivkohlestufe folgen. Aktivkohle wirkt ausschließlich gegen die Gasphase. Die Reihenfolge ist zwingend: erst Partikel abscheiden, dann die Gasphase behandeln. Eine umgekehrte Reihenfolge würde die Aktivkohle durch Staub schnell verblenden und ihre Wirkung aufheben.
Wann reicht eine Lüftung aus und wann ist eine Absauganlage nötig?
Eine allgemeine Hallenlüftung reicht bei der Kunststoffbearbeitung in der Regel nicht aus. Sobald Gefahrstoffe entstehen, also Stäube, Dämpfe oder VOC mit gesundheitlicher Wirkung, schreibt die Gefahrstoffverordnung vor, dass technische Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik zu ergreifen sind. Das bedeutet: Absaugung an der Quelle hat Vorrang vor allgemeiner Raumlüftung.
Eine reine Lüftung kann allenfalls dann ausreichen, wenn nachweislich keine Gefahrstoffe entstehen und die Staubkonzentrationen dauerhaft unterhalb der Grenzwerte liegen. Dieser Nachweis ist messtechnisch zu erbringen und in der Gefährdungsbeurteilung zu dokumentieren. In der Praxis ist das bei spanender oder thermischer Kunststoffbearbeitung kaum zu erreichen.
Die Entscheidung zwischen dezentraler Punktabsaugung, zentraler Absauganlage und Hallenlüftung hängt von mehreren Faktoren ab:
- Art und Konzentration der entstehenden Schadstoffe
- Anzahl der Arbeitsplätze und Maschinen
- Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF): Nicht alle Arbeitsplätze sind gleichzeitig aktiv. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren.
- ATEX-Anforderungen bei brennbaren Stäuben
- Möglichkeit der Luftrückführung (Umluft) oder Pflicht zur Außenluftführung (Abluft)
Bei krebserzeugenden Stäuben regelt TRGS 560 die Bedingungen für eine zulässige Luftrückführung. Die Anforderungen sind hoch, und die Entscheidung muss auf Basis der Gefährdungsbeurteilung getroffen werden. Eine anwendungsspezifische Auslegung ist in diesen Fällen unumgänglich.
So unterstützt ULMATEC bei der Absaugung von Kunststoffdämpfen
Wenn Sie in der Kunststoffverarbeitung Stäube, VOC oder Thermodämpfe absaugen müssen, analysieren wir bei ULMATEC zunächst den Werkstoff, den Prozess und den erforderlichen Volumenstrom. Auf dieser Basis entwickeln, fertigen und montieren wir die passende Absauganlage. Hergestellt in Deutschland, ausgelegt für Ihre konkreten Betriebsbedingungen.
Was wir dabei einbringen:
- Auslegung nach Norm: Staubklasse L, M oder H nach DIN EN IEC 60335-2-69, abgestimmt auf den AGW des jeweiligen Kunststoffstaubs
- Kombinierte Filterstufen: Partikelabscheidung mit nachgeschalteter Aktivkohlestufe bei VOC-haltigen Emissionen aus Spritzguss, Extrusion oder Laserschneiden
- Nassabscheider (WE-Serie): für klebrige, reaktive oder elektrostatisch aufladbare Kunststoffstäube
- Entstauber (CF-Serie): für trockene Stäube aus Fräsen, Sägen, Schleifen und Granulat-Handling, auch in Staubklasse H
- Zentrale Absauganlagen: für mehrere Arbeitsplätze oder Maschinen, ausgelegt unter Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF)
- ATEX-konforme Ausführungen: für Bereiche mit explosionsfähigem Kunststoffstaub nach Zoneneinteilung
- Vollständige Dokumentation: inklusive technischer Unterlagen für die Gefährdungsbeurteilung und Behördenvorlagen
Unsere Anlagen sind meist förderfähig nach BAFA und KfW. Fragen Sie uns dazu an. Unsere Bewilligungsquote für Förderungen liegt bei 100 %.
Sprechen Sie uns direkt an: Kontakt zu ULMATEC aufnehmen und Ihre Anforderungen schildern. Wir melden uns mit einer konkreten Einschätzung.
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