Wie wird eine Absauganlage für mehrere Kunststoffmaschinen ausgelegt?

Eine Absauganlage für mehrere Kunststoffmaschinen wird ausgelegt, indem zunächst die Schadstoffart und der Volumenstrom je Maschine ermittelt, dann der Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) angewendet und schließlich zwischen zentraler und dezentraler Anlagenstruktur entschieden wird. Die Schadstoffart bestimmt dabei die Filtertechnik, der GZF die tatsächlich erforderliche Anlagengröße. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Auslegungsfragen Schritt für Schritt.

Welche Schadstoffe entstehen beim Betrieb von Kunststoffmaschinen?

Beim Betrieb von Kunststoffmaschinen entstehen je nach Prozess und Werkstoff drei Schadstoffkategorien: Partikel (Kunststoffstaub, Feinstaub), gasförmige Verbindungen (flüchtige organische Verbindungen, kurz VOC, und Thermodämpfe) sowie Aerosole. Welche Kategorie dominiert, hängt davon ab, ob der Kunststoff mechanisch bearbeitet oder thermisch verarbeitet wird.

Mechanische Bearbeitung: Fräsen, Sägen, Schleifen

Bei spanenden Prozessen wie dem Fräsen, Sägen oder Schleifen von Kunststoff entsteht vor allem Partikelstaub. Bei faserverstärkten Werkstoffen wie GFK oder CFK kommen lungengängige Fasern hinzu, die besonders gesundheitsgefährdend sind. Kunststoffstaub aus diesen Prozessen kann je nach Werkstoff und Partikelgröße krebserzeugend wirken. Der Feinanteil aus Regranulat oder Mahlgut verhält sich ähnlich und darf nicht unterschätzt werden.

Thermische Verarbeitung: Spritzguss, Extrusion, Thermoformen

Bei thermischen Prozessen wie Spritzguss, Extrusion oder Thermoformen werden Kunststoffe aufgeschmolzen. Dabei entstehen Thermodämpfe und VOC, deren Zusammensetzung stark vom Werkstoff abhängt. PVC setzt beispielsweise Chlorwasserstoff frei, Polyamid und ABS bilden Amine und Styrol. Bestimmte Additive, Farbmasterbatche und Füllstoffe wie Talkum oder Kreide können die Emissionen zusätzlich verändern.

Wie berechnet man den Luftvolumenstrom für mehrere Maschinen?

Der Gesamtvolumenstrom einer Absauganlage für mehrere Kunststoffmaschinen ergibt sich nicht aus der einfachen Addition aller Einzelvolumenströme. Stattdessen wird der Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) angewendet, der das Verhältnis gleichzeitig aktiver Absaugstellen zu sämtlichen Absaugstellen beschreibt. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren.

Ein Betrieb mit 20 Absaugplätzen, von denen realistisch 12 gleichzeitig aktiv sind, erreicht einen GZF von 0,6 – das entspricht einer möglichen Anlagendimensionierung, die bis zu 40 % kleiner ausfallen kann. Dieser Faktor sollte jedoch immer anhand der tatsächlichen Produktionsabläufe ermittelt und dokumentiert werden.

Die Auslegungsrechnung folgt diesem Grundprinzip:

1. Erforderlichen Volumenstrom je Maschine oder Arbeitsplatz ermitteln (abhängig von Prozess, Erfassungselement und Schadstoff)
2. Gleichzeitigkeitsfaktor auf Basis realer Schichtmodelle und Produktionspläne bestimmen
3. Gesamtvolumenstrom berechnen: Summe der Einzelströme multipliziert mit dem GZF
4. Druckverluste in der Rohrleitung berücksichtigen, insbesondere bei langen Leitungswegen in der Halle
5. Reservekapazität für zukünftige Maschinen einplanen, um spätere Nachrüstungen zu vermeiden

Die Ermittlung der Einzelvolumenströme je Maschine hängt stark vom Erfassungsprinzip ab. Eine direkt an der Maschine integrierte Absaughaube benötigt einen anderen Volumenstrom als eine Punktabsaugung mit Absaugarm. Wer diese Werte pauschal schätzt, riskiert eine zu klein dimensionierte Anlage oder unnötig hohe Betriebskosten durch eine überdimensionierte Anlage.

Zentrale oder dezentrale Absauganlage – was ist besser?

Ob eine zentrale oder dezentrale Absauganlage besser geeignet ist, hängt von der Anzahl der Maschinen, deren räumlicher Verteilung und der Homogenität der Schadstoffarten ab. Es gibt keine universell überlegene Variante. Beide Konzepte haben klare Stärken, die je nach Betrieb unterschiedlich stark ins Gewicht fallen.

Zentrale Absauganlage

Eine zentrale Anlage sammelt die Luft aller Maschinen über ein gemeinsames Rohrleitungsnetz und reinigt sie in einer zentralen Filtereinheit. Das senkt den Wartungsaufwand, weil nur ein Filtersystem gepflegt werden muss. Zentrale Anlagen eignen sich besonders, wenn viele Maschinen ähnliche Schadstoffe erzeugen und räumlich nah beieinander stehen. Der Gleichzeitigkeitsfaktor kommt hier am stärksten zum Tragen, weil die gemeinsame Anlage nicht für alle Maschinen gleichzeitig ausgelegt sein muss.

Dezentrale Absauganlage

Dezentrale Lösungen mit je einer Absaugeinheit pro Maschine oder Maschinengruppe sind flexibler bei heterogenen Schadstoffprofilen. Wenn eine Maschine Kunststoffstaub erzeugt und eine andere VOC-haltige Thermodämpfe, kann jede Einheit mit dem passenden Filtersystem ausgestattet werden. Auch bei weit verteilten Maschinen in großen Produktionshallen entfällt der aufwändige Rohrleitungsbau. Der Nachteil: Der Wartungsaufwand steigt mit der Anzahl der Einzelgeräte.

Für industrielle Kunststoffanwendungen mit mehr als fünf Maschinen und homogener Schadstoffstruktur empfiehlt sich in der Regel ein zentrales Konzept mit sorgfältig geplantem Rohrnetz. Bei gemischten Prozessen oder stark unterschiedlichen Standorten ist eine dezentrale oder hybride Lösung oft wirtschaftlicher.

Welches Filtersystem eignet sich für Thermodämpfe und VOC?

Für Thermodämpfe und VOC aus der Kunststoffverarbeitung reicht ein einfacher Partikelfilter nicht aus. Gasförmige Schadstoffe passieren Partikelfilter nahezu ungehindert. Für die Gasphasenbehandlung ist Aktivkohle das geeignete Filtermittel. Bei Gemischen aus Staub und Dampf muss zwingend die Partikelabscheidung vor der Aktivkohlestufe erfolgen.

Die richtige Filterstufung für Thermodämpfe und VOC sieht in der Praxis so aus:

1. Vorfilter: Grob- und Feinpartikel werden abgeschieden, bevor die Luft die Aktivkohle erreicht. Andernfalls verlegt Staub die Aktivkohle und reduziert ihre Standzeit drastisch.
2. Aktivkohlestufe: Adsorbiert gasförmige organische Verbindungen aus dem Luftstrom. Die Standzeit hängt von der VOC-Konzentration und der Aktivkohlemenge ab.
3. Optionaler HEPA-Nachfilter: Bei besonders feinen Partikeln oder krebserzeugenden Stäuben kann eine Schwebstofffilterstufe der Klasse H13 oder H14 nach DIN EN 1822 anwendungsbezogen auf Basis der Gefährdungsbeurteilung nachgeschaltet werden.

Bei klebrigen, hygroskopischen oder elektrostatisch aufladbaren Medien, wie sie bei bestimmten Kunststoffpulvern oder additivreichen Compounds auftreten können, ist die Eignung eines Nassabscheiders anwendungsbezogen zu prüfen. Ob ein Nassabscheider erforderlich ist und welche anwendungsbezogenen Schutzmaßnahmen dabei zu berücksichtigen sind, klärt die Gefährdungsbeurteilung.

Die Arbeitsplatzgrenzwerte für VOC-Verbindungen richten sich nach der TRGS 900. Welche konkreten Grenzwerte für die im Betrieb entstehenden Verbindungen gelten, muss anhand der eingesetzten Werkstoffe und Additive individuell ermittelt werden.

Wie lässt sich Wärmerückgewinnung in die Absauganlage integrieren?

Wärmerückgewinnung lässt sich in eine Absauganlage für Kunststoffmaschinen integrieren, indem die gefilterte Abluft über einen Wärmetauscher geführt wird, bevor sie in die Halle zurückgeführt oder nach außen abgeleitet wird. Die zurückgewonnene Wärme kann zur Hallenheizung genutzt werden und senkt den Energiebedarf messbar.

Voraussetzung für die Umluftführung ist, dass die Luft nach der Filtration die geltenden Grenzwerte unterschreitet. Bei VOC-haltigen Abluftströmen muss die Aktivkohlefiltration nachweislich ausreichend wirksam sein, bevor die Luft in den Arbeitsbereich zurückgeführt werden darf. Die Gefährdungsbeurteilung legt fest, ob Umluft zulässig ist oder ob Abluft nach außen geführt werden muss.

Praktisch gibt es zwei Integrationsansätze:

• Umluftbetrieb mit Wärmerückgewinnung: Die gefilterte Luft wird direkt in die Halle zurückgeführt. Heizenergie wird eingespart, weil keine kalte Außenluft nachgeführt werden muss. Nur bei nachgewiesener Schadstofffreiheit der Abluft zulässig.
• Abluftsystem mit Wärmetauscher: Die Abluft wird nach außen geführt, gibt aber über einen Wärmetauscher Energie an die Zuluft ab. Geringere Anforderungen an die Filterleistung, da keine Rückführung in den Arbeitsbereich erfolgt.

Wärmerückgewinnung ist besonders wirtschaftlich bei großen Volumenströmen und langen Betriebszeiten, wie sie in der Kunststoffverarbeitung typisch sind. Die Absauganlagen von ULMATEC können Luftreinhaltung, Klimatisierung und Wärmerückgewinnung kombinieren. Ob eine solche Anlage über BAFA oder KfW förderfähig ist, hängt von den jeweils geltenden Voraussetzungen ab und ist individuell zu prüfen.

Welche Normen und Vorschriften gelten für Absauganlagen in der Kunststoffverarbeitung?

Für Absauganlagen in der Kunststoffverarbeitung gelten in erster Linie die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV), die TRGS 504 (Exposition gegenüber Stäuben) und die TRGS 900 (Arbeitsplatzgrenzwerte). DIN EN ISO 21904 und die Abscheideklassen W1/W2/W3 gelten ausschließlich für Schweißrauch und sind für Kunststoffstaub oder Thermodämpfe nicht anwendbar.

Die wichtigsten Regelwerke im Überblick:

• GefStoffV: Grundlage für den Umgang mit Gefahrstoffen am Arbeitsplatz. Verpflichtet Betreiber zur Gefährdungsbeurteilung und zur Umsetzung technischer Schutzmaßnahmen.
• TRGS 504: Regelt die Exposition gegenüber Stäuben. Legt fest, welche Staubklasse (L, M oder H) für die eingesetzte Absaugtechnik erforderlich ist, abhängig vom Arbeitsplatzgrenzwert des jeweiligen Staubs. Die Staubklassen L, M und H sind Geräteeinstufungen nach DIN EN IEC 60335-2-69.
• TRGS 900: Enthält die Arbeitsplatzgrenzwerte für Gefahrstoffe, darunter VOC aus der Kunststoffverarbeitung. Maßgeblich für die Bewertung der Luftqualität am Arbeitsplatz.
• DGUV-Regeln: Branchenspezifische Konkretisierungen der allgemeinen Schutzpflichten, relevant für die Auswahl und den Betrieb von Absauganlagen.
• GefStoffV Anhang I Nr. 1.7 (ATEX-Zonen): Relevant, wenn brennbarer oder explosionsfähiger Kunststoffstaub anfällt. Zone 20/21/22 gilt für Stäube, Zone 0/1/2 für Gase und Dämpfe. Beide Zonensysteme dürfen nicht vermischt werden.

Welche Staubklasse erforderlich ist, richtet sich nach dem AGW des jeweiligen Staubs: Staubklasse L gilt bei einem AGW über 1 mg/m³, Staubklasse M ab 0,1 mg/m³, Staubklasse H unter 0,1 mg/m³ sowie bei krebserzeugenden Stäuben. Die Staubklasse H bewertet das Gerät mit einem Geräte-Durchlassgrad unter 0,005 %. Sie schreibt nicht automatisch ein bestimmtes H13-/H14-Filtermedium vor; H13 und H14 sind separate Filterklassen nach DIN EN 1822. Für krebserzeugende Kunststoffstäube aus mechanischen Bearbeitungsprozessen sind die Anforderungen nach GefStoffV sowie TRGS 504 und DGUV maßgeblich.

Alle Anlagen werden nach den für den jeweiligen Prozess einschlägigen Regelwerken ausgelegt: bei schweißtechnischen Prozessen nach DIN EN ISO 21904 und TRGS 528, bei Zerspanung und Kunststoffbearbeitung nach TRGS 504, TRGS 900 und GefStoffV.

Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte. Die Pflicht zur Gefährdungsbeurteilung ergibt sich aus § 6 GefStoffV. Sie ist daher nicht nur rechtliche Pflicht, sondern auch die Grundlage jeder korrekten Anlagenauslegung und ein zentrales Element der Investitionssicherheit.

So unterstützt ULMATEC bei der Auslegung von Absauganlagen für Kunststoffmaschinen

Wer mehrere Kunststoffmaschinen absaugen muss, steht vor einer Auslegungsaufgabe, die von den Schadstoffarten über den Gleichzeitigkeitsfaktor bis zur Normkonformität viele Parameter umfasst. ULMATEC analysiert den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickelt, fertigt und montiert die passende Absauganlage dazu. Hergestellt in Deutschland, ausgelegt für den spezifischen Betrieb.

Konkret bedeutet das:

• Individuelle Auslegungsrechnung auf Basis der tatsächlichen Produktionsabläufe und des Gleichzeitigkeitsfaktors
• Auswahl der richtigen Filtertechnik: Entstauber der CF-Serie in den Größen XS bis XXL für trockene Partikel, Nassabscheider der WE-Serie in den Größen S, M, L Plus und X bei klebrigen oder reaktiven Medien, kombinierte Stufen für VOC und Thermodämpfe
• Normkonforme Auslegung nach GefStoffV, TRGS 504 und TRGS 900 für Kunststoffbearbeitungsprozesse
• Integration von Wärmerückgewinnung und Hallenlüftung in das Absaugkonzept
• Lieferung inklusive technischer Dokumentation; Standardkomponenten sind innerhalb von 24 Stunden lieferbar
• Unsere Anlagen sind meist förderfähig nach BAFA und KfW. Fragen Sie uns dazu an. Unsere Bewilligungsquote für Förderungen liegt bei 100 %.

Fordern Sie jetzt eine individuelle Auslegung an: Kontakt zu ULMATEC aufnehmen und Ihre Anforderungen direkt an unsere Spezialisten weitergeben.

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