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Während ausgehärtete Kunststoffe nach heutigem Erkenntnisstand weitgehend inert und gesundheitlich unbedenklich sind, können Gefahrstoffe bei der Herstellung von Kunststofferzeugnissen auf vielfältige Weise eine Rolle spielen.

Ob sie als Ausgangskomponente erforderlich sind, als Weichmacher, Stabilisatoren, Flammschutz- oder Treibmittel die Eigenschaften der Produkte be-stimmen, als Hilfsmittel zum Einsatz oder als unerwünschtes Zersetzungsprodukt entstehen: Gefahrstoffe sind im Herstellungsprozess gängig.

Darüber hinaus kommen Gefahrstoffe bei der Endfertigung der Produkte zum Einsatz, so beim Konditionieren, Beschichten oder Bedrucken.1)

Durch Einatmen der Gefahrstoffe aus der Luft wird die Gesundheit der Mitarbeiter in der Produktion gefährdet.

Um diese Gefährdung zu vermeiden, werden generell „technische Lüftungsmaßnahmen“ vorgeschlagen, oder auch, diese Gefahrstoffe abzusaugen, idealerweise an der Emissionsquelle. Die Empfehlung wird seitens der Berufsgenossenschaft zur Pflicht, wenn Arbeitsplatzgrenzwerte überschritten sind.

Dass nicht nur „abgesaugt“, sondern in der Folge der Gefahrstoff auch abgeschieden wird, impliziert sich zumeist im realen Produktionsumfeld.

Die bisherigen technischen Lösungen

Als Filtersysteme für Aerosole und Partikel kommen bislang häufig mechanische Filtersysteme oder Nasswäscher zum Einsatz.

Gravierender Nachteil mechanischer Filtersysteme ist die Tatsache, dass sich die Filtermedien schnell zusetzen. Neben energiehungrigem Druckverlust müssen zugesetzte Filterelemente häufig kostenintensiv als Sondermüll entsorgt werden.

Nachteile der Nasswäscher sind ihre Wartungsintensität und dass die Ab-scheideleistung für Partikel < 1 µm (z.B. Rauch) physikalisch begrenzt ist.

Die Alternative

Es gibt jedoch Alternativen zu den herkömmlichen, energieintensiven Lösungen: Die Absaugung und Filtration der Aerosole wie z.B. Rauch, Nebel oder Partikeln mit elektrostatischen Filtersystemen.

Das Funktionsprinzip:

Für die hohen Abscheideleistungen selbst ultrafeiner Partikel < 0.001mm zwischen 96 - 99% sorgt ein einfacher, aber umso effektiverer Aufbau. Die verunreinigte Luft wird von einem Ventilator angesaugt und trifft zunächst auf einen mechanischen Vorfilter, der größere Schadstoffpartikel abscheidet und für eine gleichmäßige Verteilung des Luftstromes sorgt.

Dem Vorfilter folgt der so genannte Ionisator. Hier werden die verbliebenen feinen Schadstoffpartikel durch Elektronen und ionisierte Luftmoleküle in Sekundenbruchteilen kontinuierlich positiv aufgeladen.

Der Kollektor übernimmt die eigentliche Reinigung der Luft. Er besteht aus einer Reihe senkrechter Metallplatten, die parallel zum Schadstoffstrom stehen. Innerhalb des Kollektors werden positiv aufgeladene Schadstoffpartikel in einem induzierten elektrischen Feld in Richtung der geerdeten Platte abgelenkt.

Der senkrechte Einbau der metallischen Platten gewährleistet ein ausgezeichnetes Ablaufverhalten, da die abgeschiedenen Schadstoffe einfach durch einen Siphon ablaufen können.

Die Kollektorplatten, auf denen sich die Verunreinigungen abscheiden, können gereinigt und wiederverwendet werden, wobei die Schadstoffe bei Zusammenarbeit mit einem Fachpartner selbstverständlich umweltgerecht entsorgt werden.

Vorgenannte Abscheideleistungen sind keine „Behauptungen“, sondern wurden durch das ILK Dresden gemessen und bestätigt. Smog-Hog®-Systeme und Anlagen können in Varianten von 500 – 40.000 m³/h Betriebsvolumenstrom zur Verfügung gestellt werden.

Die Verwendungsmöglichkeiten für Elektrofilter sind im Bereich der Kunststoff- und Kunststoff-Produkte-Herstellung vielfältig. Sie eignen sich zur Absaugung von

  • Extrudern und Extrusionsanlagen
  • Laminierungsmaschinen
  • Kalanderanlagen
  • Granuliervorrichtungen und Mischern
  • Umluft- bzw. Industrieöfen
  • Trennmitteln von Polyurethan-Schäumen
  • Spritzgießmaschinen

Elektrostatische Filtersysteme sind sehr gut geeignet, um ein breites Schadstoffspektrum mit oft undefinierten Eigenschaften wie z.B. thermische Zersetzungsprodukte und Stoffgemische abzusaugen und abzuscheiden.

Weiterer Pluspunkt: bei Absaugung/Filtration mittels Elektrofiltern bleiben aufgrund der Konstruktion der Filterzellen der Volumenstrom und somit die Fördergeschwindigkeit der Schadstoffe im Betrieb nahezu konstant. So wird die Kondensation von Schadstoffen in der Rohrleitung und damit der Wartungsaufwand maßgeblich reduziert.

Es ist dabei sicher verständlich, dass die Systeme und Anlagen nicht „von der Stange“ sein können, sondern durch das Engineering auf die Anwendung abgestimmt werden müssen, um die Zuverlässigkeit des Filtersystems im Be-trieb zu gewährleisten und das Investitionsrisiko zu minimieren.

In der Zusammenarbeit mit Fachanbietern wie UAS hat sich eine Herangehensweise bewährt, die mit Sichtung des Sicherheitsdatenblattes beginnt, ge-folgt von der Analyse einer Schadstoffprobe im Labor und gegebenenfalls einer Validierung durch Testfilter im Teillastbetrieb vor Ort.

Hiernach wird die Gesamtanlage ausgelegt und errichtet, wobei UAS als Partner auch in der Lage ist, schlüsselfertige Anlagen anzubieten. Produzenten verlassen sich nicht nur auf die Errichter-Leistungen, sondern stimmen auch die Wartung mit dem Fachpartner ab, was von der reinen turnusmäßigen Reinigung der Filterzellen in der UAS-Ultraschallwaschanlage bis zur fachgerechten Wartung und Reinigung des kompletten Systems und Schulung der Mitarbeiter gehen kann.

Eine Kombination aus Anlage und Serviceleistungen, die den Herstellern auch Sicherheit und Transparenz der Betriebskosten bietet.


Infokasten

Weichmacher sind Stoffe, deren Aufgabe es ist, andere Materialien weich, biegsam, dehnbar und geschmeidig für den Gebrauch und die weitere Verarbeitung zu machen. Ihr Haupteinsatzgebiet ist die Kunststoffherstellung weltweit.

Häufig verwendete Weichmacher sind z.B. die Phtalate, schwerflüchtige Ester, fette Öle, Weichharze und Campher.

Nachdem die Weichmacher den Materialien hinzugefügt wurden, dienen sie als eine Art Schmiermittel und sorgen für eine bewegliche Anordnung der Moleküle, wodurch das vorher starre Material weich wird. Gleichzeitig wird der thermoplastische Temperaturbereich in das gewünschte Fenster verschoben.

Die Einsatzbereiche für Weichmacher sind zum Beispiel Kunststoffe, Farben, Lacke und Gummi, wobei 87% aller Weichmacher für die Verarbeitung von Kunststoff zu Weich- Kunststoff eingesetzt werden.

Weich-Kunststoff besteht zu ca. 30-35% aus Weichmachern und begegnet uns überall im täglichen Leben wie z.B. in Bodenbelägen, Tapeten, Verpackungen, Dach- und LKW-Folien oder Kabeln.

Den größten Anteil hierunter nimmt nach wie vor das Polyvinylchlorid (PVC) ein mit den Phtalaten als meistverwendetem Weichmacher. Gerade den Phtalaten wird jedoch eine Gesundheitsgefährdung speziell unter Fortpflanzungsaspekten zugeschrieben, sie gelten als Gefahrstoffe.2)

Solange also keine ungefährlicheren Ersatzstoffe in großem Umfang zum Einsatz kommen, muss eine Respiration des Gefahrstoffes durch Absaugung und Filtration vermieden werden.

 

Autoren:
Carlo Saling, Norbert Jedrzejak, Alwin Braun,
Jörn Jacobs, Dipl.-Kfm., Fachjournalist IHW

Quellen:
1) Berufsgenossenschaft BGR 223 „Sicheres Arbeiten in der Kunststoffindustrie“
2) Zusammenfassung aus Wikipedia, Ceresana, Unterlagen des Bundesumweltamtes.

 

Bildlegende
Bild 1: Absaugung Extruder mit Elektrofilter aus Edelstahl (8000 m³/h)
Bild 2: Erfassung Ölrauch aus Extruder
Bild 3: Absaugung Ölrauch aus Wärmelinie
Bild 4: Funktionsprinzip
Bild 5: Absaugung Extruder mit Elektrofilter (8000 m³/h)
Bild 6: Absaugung Extruder mit Elektrofilter und Luftvorwärmung - Flexible Absaughauben (Teleskophauben)

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