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Sichere Verwendung von Kühlschmierstoffen

Ein Überblick
Sichere Verwendung von Kühlschmierstoffen

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Beim Umgang mit Kühlschmierstoffen sollten alle Gefährdungen berücksichtigt und die Risiken minimiert werden. Foto: © pridannikov – stock.adobe.com
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Trotz der tech­nol­o­gis­chen Entwick­lung, wie zum Beispiel dem 3D-Druck, sind die klas­sis­chen Fer­ti­gungsver­fahren der spanen­den und umfor­menden Be- und Ver­ar­beitung auch zukün­ftig nicht aus den Betrieben wegzu­denken. Viele dieser Fer­ti­gungsver­fahren benöti­gen Kühlschmier­stoffe (KSS) zum Kühlen, Schmieren und Spülen während des Bearbeitungsprozesses.

Um diese und andere tech­nol­o­gis­che Eigen­schaften sicherzuzustellen, sind die Kühlschmier­stoffe oft bemerkenswert kom­plex in ihrer chemis­chen Zusam­menset­zung. Beson­ders die wasser­mis­chbaren Kühlschmier­stoffe (wm-KSS, Konzen­trat), aus denen im Betrieb durch Hinzu­gabe von Wass­er die eigentlichen ein­satzfer­ti­gen wassergemis­cht­en Kühlschmier­stoffe (wg-KSS) hergestellt wer­den, sind hier zu nen­nen. Neben ein­er Schmi­er- und der Küh­lkom­po­nente Wass­er wer­den diverse Chemikalien benötigt, um sicherzustellen, dass der wg-KSS über einen län­geren Zeitraum sta­bil bleibt, bzw. dass die bear­beit­eten Werk­stücke nicht kor­rodieren. Hier sind zum Beispiel die Emul­ga­toren zu nen­nen, die dafür sor­gen, dass sich das Gemisch aus Schmierkom­po­nente (zum Beispiel ein Öl) und Küh­lkom­po­nente (Wass­er) nicht wieder tren­nt, da Öl und Wass­er ohne diese Zusätze nicht oder nur sehr begren­zt mis­chbar sind.

Met­alle neigen aber in Verbindung mit Wass­er zur Kor­ro­sion, was unter anderem durch basisch wirk­ende Chemikalien ver­hin­dert wer­den soll. Diese stellen einen pH-Wert (8,5 bis 10) des wg-KSS sich­er, was noch durch weit­ere spezielle Kor­ro­sion­sin­hibitoren unter­stützt wer­den kann. Andere Chemikalien sor­gen für eine gute Benet­zung, wirken der Schaum­bil­dung ent­ge­gen oder schützen vor Alterung. Da es sich um wäss­rige Sys­teme han­delt, muss selb­stver­ständlich dafür gesorgt wer­den, dass sich die stets im Wass­er vorhan­de­nen Mikroor­gan­is­men (Bak­te­rien, Schim­melpilze etc.) nicht unge­hin­dert ver­mehren kön­nen, um tech­nis­che und auch mögliche gesund­heitliche Beein­träch­ti­gun­gen zu ver­hin­dern. Dafür kom­men Biozide zum Ein­satz, die diese Ver­mehrung zuver­läs­sig ver­hin­dern sollen. Einige davon sind in der Lage, über einen län­geren Zeitraum gezielt eine geringe Menge biozides Formalde­hyd abzus­pal­ten. Ein wesentlich­er Anteil der biozi­den Wirkung dieser Formalde­hy­d­de­postoffe (FAD) beruht auf der keimabtö­ten­den Wirkung des Formaldehyds.

Da hier nicht auf alle möglichen Inhaltsstoffe der KSS einge­gan­gen wer­den kann, soll aber an dieser Stelle auf die „VKIS-VSI-IGM-BGHM Stof­fliste für Kühlschmier­stoffe nach DIN 51385“ hingewiesen wer­den, die ein­mal jährlich aktu­al­isiert wird und in der die meis­ten der rel­e­van­ten Stoffe aufge­führt sind. Das Studi­um dieser Schrift (s. Lit­er­aturliste), wird an dieser Stelle aus­drück­lich empfohlen.

Gesundheitliche Auswirkungen

Viele der Inhaltsstoffe sind als Gefahrstoffe eingestuft und wür­den als konzen­tri­erte Einzel­stoffe die entsprechen­den Gefahrstoff­sym­bole tra­gen. Einige sind ätzend oder reizend, andere gesund­heitss­chädlich, wieder andere kön­nen sen­si­bil­isierend wirken, also möglicher­weise Allergien verur­sachen. Die Haut­ge­fährdung ste­ht dabei ein­deutig im Vorder­grund, aber auch das Einat­men kann zum Beispiel zu Atemwegsprob­le­men führen.

Schon allein der basis­che pH-Wert von bis zu 10 – die men­schliche Haut ist in der Regel leicht sauer bei einem pH-Wert von 4,9 bis 5,9 – ist der Gesund­heit der Haut alles andere als zuträglich, beson­ders, wenn der Kühlschmier­stoff län­gere Zeit auf der Haut verbleibt.

Im wasser­mis­chbaren Kühlschmier­stoff und damit natür­lich auch im verdün­nten wassergemis­cht­en KSS (cir­ca 1:10 bis 1:20) sind die Gefahrstoffe aber so weit verdün­nt, dass keine oder nur noch eine recht „harm­lose“ Kennze­ich­nung nach den Regeln zur Kennze­ich­nung bei Verdün­nung nach der EU-CLP-Verord­nung erforder­lich wäre. Nichts­destotrotz bilden die Kühlschmier­stoffe lei­der einen Schw­er­punkt als Aus­lös­er von Hauterkrankun­gen, die bevorzugt an den Hän­den auftreten.

Diese Hauter­schei­n­un­gen (Ekzeme, Pusteln, Rötun­gen etc.) man­i­festieren sich zumeist erst nach jahre­langem ungeschützten Kon­takt zum wg-KSS, wobei sich die Wirkun­gen des alka­lis­chen pH-Wertes und ander­er Gefahrstoffe im KSS auswirken und sich sog­ar ver­stärken kön­nen. Wichtig ist auch zu beacht­en, dass das Ein­trock­nen des KSS auf der Arbeit­sklei­dung und auf der Haut natür­lich zu einem Aufkonzen­tri­eren der bis dahin stark verdün­nten Gefahrstoffe führt, die dann – wenn nicht abge­waschen – eventuell sog­ar stun­den­lang auf der Haut „ein­wirken“ kön­nen. Dieses gilt natür­lich in beson­derem Maße für das Konzentrat.

Bezüglich der inhala­tiv­en Gefährdun­gen kann fest­gestellt wer­den, dass die bekan­nten kreb­serzeu­gen­den Nitrosamine seit Jahren keine sehr große Rolle mehr spie­len. Diese entste­hen im ungün­stig­sten Fall als Ergeb­nis ein­er chemis­chen Reak­tion. Die Ver­wen­dungs­beschränkung von Kühlschmier­stof­fen, die kri­tis­che Inhaltsstoffe enthal­ten, regelt schon seit mehr als zweiein­halb Jahrzehn­ten eine Tech­nis­che Regel für Gefahrstoffe (TRGS 611), was dazu geführt hat, dass bes­timmte Rezep­turen in Deutsch­land keine Bedeu­tung mehr haben. Nichts­destotrotz ist die Prob­lematik nicht gän­zlich ver­schwun­den (zum Beispiel auf­grund von Ein­schlep­pun­gen), so dass die TRGS weit­er­hin in Kraft ist und beachtet wer­den muss. Ins­beson­dere die regelmäßige Überwachung des Nitrit­ge­halts leit­et sich daraus ab.

Wie weit­er oben beschrieben sind wäss­rige Sys­teme stets ein Leben­sraum für Mikroor­gan­is­men, deren unkon­trol­liertes Wach­s­tum (umgangssprach­lich „Verkeimung“) zu möglichen gesund­heitlichen Risiken wie Infek­tio­nen oder Atemwegsal­lergien führen kann. Nach vor­liegen­den Dat­en der Unfal­lver­sicherungsträger han­delt es sich hier­bei jedoch bis­lang weitest­ge­hend um Einzelfälle.

Die in wg-KSS nachgewiese­nen Bak­te­rien und Schim­melpilze sind weitver­bre­it­ete Mikroor­gan­is­men aus der Umwelt (Wass­er, Boden, Luft), die auch im außer­beru­flichen Bere­ich vorkom­men kön­nen. Ein intak­tes Immun­sys­tem kommt mit diesen Mikroor­gan­is­men in der Regel gut zurecht. Beim Vorkom­men von sehr hohen Konzen­tra­tio­nen an Mikroor­gan­is­men, vor allem über lange Zeiträume oder immer wiederkehrend, bei vorbeste­hen­den Erkrankun­gen oder ein­er eingeschränk­ten Immunab­wehr, kön­nen mögliche Erkrankun­gen jedoch nicht aus­geschlossen werden.

Informationen und Gefährdungsbeurteilung

Grund­lage für die sichere Ver­wen­dung von KSS bildet das Wis­sen um die Risiken. In der Gefährdungs­beurteilung ange­wandt, führt dieses zur Ableitung von Schutz­maß­nah­men. Der Arbeit­ge­ber hat sich dafür die notwendi­gen Infor­ma­tio­nen zu beschaffen.

Zu beacht­en sind neben der Gefahrstof­fverord­nung und den ergänzen­den tech­nis­chen Regeln für Gefahrstoffe auch das Regel­w­erk der DGUV. Mit der DGUV Regel 109–003 „Tätigkeit­en mit Kühlschmier­stof­fen“ ste­ht außer­dem eine Infor­ma­tion­squelle zur Ver­fü­gung, die den Arbeit­ge­ber in die Lage ver­set­zt, eine Gefährdungs­beurteilung vor dem Hin­ter­grund des dort beschriebe­nen Standes der Tech­nik durchzuführen und die entsprechen­den Schutz­maß­nah­men abzuleit­en. Beson­ders in den Anhän­gen find­en sich viele prax­is­be­zo­gene Hand­lung­shil­fen. Auch sind in dieser DGUV Regel Expo­si­tions-Begren­zungswerte als Konzen­tra­tio­nen von Kühlschmier­stof­fen in der Luft definiert, an denen sich die Umset­zung vor dem Hin­ter­grund des Standes der Tech­nik bew­erten lässt. Ergänzt wird diese DGUV Regel von der DGUV Infor­ma­tion 209–051 „Keim­be­las­tung wassergemis­chter Kühlschmier­stoffe“. Diese und weit­ere Hand­lung­shil­fen sind auf der Inter­net-Seite des The­men­feldes „Kühlschmier­stoffe, Gefahrstoffe in der Met­all­branche“ der DGUV zu finden.

Natür­lich ist es auch zwin­gend notwendig – wie immer bei Tätigkeit­en mit Gefahrstof­fen – die aktuell­sten Sicher­heits­daten­blät­ter der einge­set­zten Kühlschmier­stoffe vorzuhal­ten und die darin enthal­tenden Infor­ma­tio­nen in der Gefährdungs­beurteilung zu berücksichtigen.

Schutzmaßnahmen

Bei Tätigkeit­en mit Gefahrstof­fen gilt das S‑T-O-P-Prinzip. Es gibt die Rang­folge der Schutz­maß­nah­men vor. Zunächst muss geprüft wer­den, ob eine Sub­sti­tu­tion durchge­führt wer­den kann. Dies bein­hal­tet nicht nur, dass geprüft wird, ob der Gefahrstoff gegen einen unge­fährlicheren aus­ge­tauscht wer­den kann, es muss auch das Ver­fahren hin­ter­fragt wer­den. Gibt es eventuell ein anderes Ver­fahren, das ohne Gefahrstoff auskommt? Oder mit weniger? Oder mit einem harm­loseren? Im zweit­en Fall sollte man beispiel­sweise über die Min­i­mal­men­gen­schmierung nach­denken. Auch hierzu gibt es eine DGUV Infor­ma­tion 209–024.

Wird ein wg-Kühlschmier­stoff einge­set­zt, ist dieser regelmäßig fachkundig auf bes­timmte Para­me­ter (Konzen­tra­tion, pH-Wert, Nitrit-Gehalt, wahrnehm­bare Verän­derun­gen) zu prüfen, wie in der DGUV Regel 109–003 beschrieben. Die Ein­hal­tung der vorgegebe­nen Para­me­ter und die Pflege des KSS sind Grund­vo­raus­set­zun­gen, damit der KSS nicht zu einem tech­nis­chen oder gesund­heitlichen Prob­lem wird.

Bezüglich der tech­nis­chen Maß­nah­men ste­hen beispiel­sweise Kapselung und Absaugung zur Ver­fü­gung, die die Beschäftigten vor Spritzern, Aerosolen und Dämpfen schützen. Bei abge­saugten, gekapsel­ten Maschi­nen sollte darauf geachtet wer­den, dass die Mas­chine nicht sofort nach der Beendi­gung des Bear­beitung­sprozess­es geöffnet wird, so dass die vorhan­de­nen Dämpfe und Aerosole von der Absaugung noch aus dem Bear­beitungsraum ent­fer­nt wer­den kön­nen. Da sich gezeigt hat, dass KSS-Dämpfe von den oft einge­set­zten Abschei­dern (unter anderem elek­tro­sta­tisch, fil­ternd, Massenkraft) nicht wirk­sam abgeschieden wer­den, ist anzus­treben, die Abluft als Fortluft ins Freie abzuleiten.

Vor diesem Hin­ter­grund wird auch klar, warum das Abblasen mit Druck­luft im Arbeit­sraum ohne weit­ere Maß­nah­men zu unter­lassen ist. Wer­den nur wenige Mil­li­liter abge­blasen und daraus ein Aerosol/­Dampf-Gemisch erzeugt, gelan­gen unter Umstän­den mehrere 100 mg KSS in die Luft des Arbeit­sraumes. Vor dem Hin­ter­grund eines Beurteilungs­maßstabes von 10 mg/m3 wg-KSS (DGUV Regel 109–003) führt ein solch­es Ver­hal­ten unter Umstän­den zu ein­er Über­schre­itung des jew­eili­gen Grenzwertes.

Dieser Artikel hat zum Ziel, einen all­ge­meinen Überblick zu geben, durch eine gezielte Auswahl an Beispie­len aus der Prax­is zu sen­si­bil­isieren und zu ein­er weit­erge­hen­den Beschäf­ti­gung mit dem The­ma Kühlschmier­stoffe aufzu­fordern. Für weit­ere Schutz­maß­nah­men, die der geforderten Umset­zung des Standes der Tech­nik Rech­nung tra­gen, wird es notwendig sein, unter anderem die schon erwäh­n­ten Quellen her­anzuziehen. So wird sichergestellt, dass die Gefährdungs­beurteilung „KSS“ alle Gefährdun­gen berück­sichtigt und die Risiken min­imiert werden.

Weit­ere Infor­ma­tio­nen und Literatur

  • DGUV Infor­ma­tio­nen und Regeln: www.bghm.de, Web­code 598
  • VKIS-VSI-IGM-BGHM Stof­fliste für Kühlschmier­stoffe nach DIN 51385 (VKIS: Ver­braucherkreis Indus­tri­eschmier­stoffe; VSI: Ver­band der Schmier­stoffind­us­trie e. V.; IGM: Indus­triegew­erkschaft Met­all; BGHM: Beruf­sgenossen­schaft Holz und Metall):
  • Verord­nung (EG) Nr. 1272/2008 des Europäis­chen Par­la­ments und des Rates vom 16. Dezem­ber 2008 über die Einstufung,
    Kennze­ich­nung und Ver­pack­ung von Stof­fen und Gemis­chen, zur Änderung und Aufhe­bung der Richtlin­ien 67/548/EWG und 1999/45/EG und zur Änderung der Verord­nung (EG) Nr. 1907/2006
  • Inter­net-Seite des The­men­feldes „Kühlschmier­stoffe, Gefahrstoffe in der Met­all­branche“ der DGUV: www.dguv.de, Web­code d545029

Autor: Dr. Jens Manikowski

Beruf­sgenossen­schaft Holz und Metall

E‑Mail: jens.manikowski@bghm.de

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