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TRGS 619 Substitution für Produkte aus Aluminiumsilikatwolle
Technische Regeln für Gefahrstoffe (TRGS)

Ausgabe: Februar 2007
(GMBl. Nr. 22 vom 12.04.2007 S. 454; 17.06.2013 S. 654aufgehoben)

Zur aktuellen Fassung

Die Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) geben den Stand der Technik, Arbeitsmedizin und Arbeitshygiene sowie sonstige gesicherte wissenschaftliche Erkenntnisse für Tätigkeiten mit Gefahrstoffen, einschließlich deren Einstufung und Kennzeichnung, wieder. Sie werden vom

Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS)

aufgestellt und der Entwicklung entsprechend von ihm angepasst.

Die Technischen Regeln für Gefahrstoffe werden vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales (BMAS) im Gemeinsamen Ministerialblatt (GMBl) bekannt gegeben.

1 Anwendungsbereich

(1) Diese TRGS enthält Kriterien, nach denen Substitute für Produkte aus Aluminiumsilikatwolle im Wesentlichen zur Wärmedämmung im Ofen- und Feuerungsbau, in Heizungsanlagen und in Abgasanlagen in Kraftfahrzeugen insbesondere bei Anwendungstemperaturen oberhalb 900 °C ermittelt werden können.

(2) In den folgenden Anwendungsbereichen sind Produkte aus Aluminiumsilikatwolle bereits weitgehend substituiert worden:

• Hausgerätetechnik
• Brandschutz
• Automobilbau.

(3) Der Verzicht auf eine mögliche Substitution ist in der Dokumentation der Gefährdungsbeurteilung zu begründen. Maßnahmen sind nach Gefahrstoffverordnung und TRGS 521 zu treffen.

2 Begriffsbestimmungen

(1) Hochtemperaturwollen (HTW) sind amorphe Aluminiumsilikat- und Hochtemperaturglaswollen sowie, aus der Gruppe der polykristallinen Wollen, Aluminiumoxidwollen.

(2) Aluminiumsilikatwolle, auch als Keramikfasern (RefractoryCeramicFiber = RCF) bekannt, sind amorphe Fasern, die durch Schmelzen einer Kombination von Al₂O₃ und SiO₂, üblicherweise im Gewichtsverhältnis 50 : 50 hergestellt werden (siehe auch VDI 3469 Blatt 1 und Blatt 5 sowie TRGS 521). Produkte aus Aluminiumsilikatwolle werden in der Regel bei Einsatztemperaturen > 900 °C und bei periodisch arbeitenden Aggregaten und Anwendungsbedingungen verwendet.

(3) Hochtemperaturglaswollen (HTGW = AES-Wollen = Alkaline Earth Silicate Wools) bestehen aus amorphen Fasern, die durch Schmelzen einer Kombination aus CaO-, MgO-, SiO₂ und ZrO₂ hergestellt werden und die für die Hochtemperaturanwendung bestimmt sind. Produkte aus Hochtemperaturglaswollen werden in der Regel bei Einsatztemperaturen < 900 °C und bei kontinuierlich arbeitenden Aggregaten sowie im Hausgerätebereich verwendet.

(4) Polykristalline Wollen bestehen aus Fasern mit einem Al₂O₃-Gehalt > 63 Gew.-%; sie werden im "Sol-Gel-Verfahren" aus wässerigen Spinnlösungen erzeugt. Die zunächst entstehenden wasserlöslichen Grünfasern (Vorprodukt) werden durch anschließende Wärmebehandlung kristallisiert (siehe auch VDI 3469 Blatt 1 und Blatt 5 sowie TRGS 521). Polykristalline Wollen. werden in der Regel bei Einsatztemperaturen > 1300 °C und bei kritischen chemischen und physikalischen Anwendungsbedingungen verwendet.

(5) Glas- und Steinwollen werden in der Wärmedämmung im Bereich bis 600 °C eingesetzt.

(6) Sonstige Fasern sind weitere Fasern, die im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden können, wie z.B. amorphe SiO₂-(Kieselglas-, Quarz-)Fasern.

(7) Mikroporöse Wärmedämmstoffe bestehen aus anorganischen, silikatischen Substanzen, Hauptbestandteil ist hochdisperse Kieselsäure. Die übrigen Bestandteile sind verschiedenartige Trübungsmittel zur Minimierung der Infrarotstrahlung sowie verstärkende Fasern, meist amorphe SiO₂ Textilglasfasern. Die trockenen Systeme werden mechanisch zu formstabilen Formaten verpresst und in gekapselter Form eingebaut.

(8) Mikroporöse Wärmedämmstoffe werden im Hochtemperaturbereich bis 1050 °C in Abgasanlagen (Hot-End-Bereich) von Kraftfahrzeugen und als Wärmedämmung im "kalten Bereich" in Industrieöfen eingesetzt.

(9) Faserfreie feuerfeste Erzeugnisse haben in der industriellen Anwendung eine lange Tradition und sind u. a. mit den Begriffen Schamotte-, Magnesia-, Dolomitsteine oder auch Feuerleichtsteine, Formteile aus Vermiculit verbunden. Feuerfeste Erzeugnisse sind nach internationaler Festlegung nichtmetallische keramische Werkstoffe, die eine Feuerfestigkeit von> 1500 °C haben.

(10) Bei den feuerfesten Erzeugnissen wird zwischen geformten, ungeformten und Funktionalprodukten unterschieden:

• Geformte Erzeugnisse (z.B. Steine, Platten) haben eine definierte Geometrie, sind temperaturbehandelt und einbaufertig.
• Ungeformte Erzeugnisse (z.B. Betone, Massen) werden auf der Baustelle durch Gießen, Stampfen oder Spritzen aus Feuerbetone, Krümelmassen in ihre endgültige Form gebracht. Zu den ungeformten Erzeugnissen gehören auch Mörtel und Kitte.
• Funktionalprodukte (z.B. Formteile) sind geformte, auswechselbare Teile einer Anlage, die eine bestimmte Funktion im Prozess übernehmen und einem höheren Verschleiß als die übrigen Anlageteile unterliegen.

(11) Die Anwendungstemperatur von feuerfesten Erzeugnissen liegt zwischen 600 °C und 1700 °C, in speziellen Fällen auch höher. Für häufige Temperaturwechsel in der Anwendung sind die meisten dieser Produkte weniger geeignet. Für den wirtschaftlichen Einsatz kann die Rohdichte, diese liegt bei 400 bis 3500 kg/m³, eine entscheidende Rolle spielen.

3 Möglichkeiten einer Substitution

(1) Der Arbeitgeber hat dafür zu sorgen, dass die durch einen Gefahrstoff bedingte Gefährdung der Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten bei der Arbeit durch die in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Maßnahmen beseitigt oder auf ein Mindestmaß verringert wird. Um dieser Verpflichtung nachzukommen, hat der Arbeitgeber bevorzugt eine Substitution durchzuführen. Insbesondere hat er Tätigkeiten mit Gefahrstoffen zu vermeiden oder Gefahrstoffe durch Stoffe, Zubereitungen oder Erzeugnisse oder Verfahren zu ersetzen, die unter den jeweiligen Verwendungsbedingungen für die Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten nicht oder weniger gefährlich sind. Insbesondere ist bei Produkten aus Aluminiumsilikatwolle zu prüfen, ob eine Substitution technisch möglich ist.

(2) Die Prüfung einer Substitution ist im Rahmen einer Gesamtbetrachtung über den gesamten Lebenszyklus der möglichen Produkte durchzuführen und ist erfolgreich, wenn die Produkte:

• geringere gesundheitliche Risiken während des gesamten Lebenszyklus aufweisen, und
• die (technischen) Eigenschaften gleichwertig sind (Anwendungstemperaturen, Wärmedämmeigenschaften, Langzeitverhalten und Standzeit),
• die Umweltschutzkriterien vergleichbar sind (Rohstoffbedarf, Energieverbrauch, CO₂-Emissionen, und Abfallmenge)
• die Wirtschaftlichkeitskriterien (Anschaffungs- und Betriebskosten) keine unverhältnismäßigen Nachteile ergeben (sozioökonomische Aspekte).

(3) Als Substitute mit einem geringeren gesundheitlichen Risiko kommen sowohl faserförmige als auch faserfreie Feuerfestprodukte in Frage. Als faserförmige Produkte werden im Temperaturbereich bis 300 °C in der Regel Glas- und Mineralwollen eingesetzt. Der Temperaturbereich von 300 °C bis ca. 600 °C kann je nach Anforderung von Mineralwollen oder von AES-Wollen abgedeckt werden. Von 600 °C bis ca. 900 °C können in der Regel Produkte aus AES-Wollen eingesetzt werden, wobei es technologische Bedingungen gibt, die den Einsatz von Produkten aus Aluminiumsilikatwolle erfordern.

(4) Oberhalb von 900 °C bis max. 1200 °C verringert sich auf Grund von technologischen Gegebenheiten die Möglichkeit Produkte aus AES-Wollen einzusetzen. Dieser Temperaturbereich ist der Hauptanwendungsbereich von Produkten aus Aluminiumsilikatwolle. Oberhalb von ca. 1200 °C sind Produkte aus AES-Wollen nicht mehr, Produkte aus Aluminiumsilikatwolle nur noch eingeschränkt einsetzbar.

(5) Bei der Auswahl möglicher Substitute sind nach Absatz 1 die Anforderungsprofile zur Substitutionsprüfung gemäß §§ 7-10 GefStoffV entsprechend den Anlagen 1, 2 und 3 dieser TRGS heranzuziehen.

(6) Als faserförmige Substitute kommen somit Produkte in Frage, die keine als krebserzeugend Kategorie 1 oder 2 eingestuften Stoffe enthalten und dabei die Anforderungen hinsichtlich der Einsatztemperatur und sonstigen Anwendungsbedingungen erfüllen (siehe Anforderungsprofile).

(7) Faserfreie Substitute sind Feuerfestmaterialien, wie z.B.

• Calciumsilikat- oder Vermiculit-Platten und Formteile
• Wärmedämmende Steine und Betone
• Feuerleichtsteine und -betone,
• Wärmedämmende feuerfeste Massen,
• andere faserfreie Produkte,

die die Anwendungsbedingungen als Substitut erfüllen.

(8) Produkte aus polykristalliner Wolle können als Substitute nicht empfohlen werden.

(9) Nicht faserförmige Feuerfestmaterialien können bereits im Neuzustand Quarz enthalten, der bei der Bearbeitung als Quarzfeinstaub freigesetzt werden kann. Auch bei AES- und Aluminiumsilikatwollen sowie mikroporösen Wärmedämmstoffen kann sich bei thermischer Belastung > 900 °C Quarz/Cristobalit bilden, der bei Instandsetzungs- und Abbrucharbeiten als silikogener Staub freigesetzt wird. Tätigkeiten mit Exposition gegenüber Quarz/Cristobalit sind krebserzeugend im Sinne der TRGS 906.

(10) Ob ein Substitut für Aluminiumsilikatwolle technisch möglich ist, kann an Hand dieser TRGS und in speziellen fällen mit den Anlagen 1 Ofen- und Feuerungsbau, Anlage 2 Heizungsanlagen und Anlage 3 Abgasanlagen in Kraftfahrzeugen ermittelt werden.

(11) Es ist nicht möglich, für alle Anwendungsfälle in der Praxis eine Empfehlung in der TRGS 619 vorzustellen; hier sind die Erfahrungen aus der Praxis zu erfragen.

(12) Nach dem Ergebnis der Substitutionsprüfung sind Produkte oder Verfahren mit den geringsten Gefährdungen für die Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten einzusetzen.

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Anforderungsprofil zur Substitutionsprüfung für Produkte aus Aluminiumsilikatwollen zur Wärmedämmung im Ofen- und Feuerungsbau, insbesondere bei Anwendungstemperaturen oberhalb 900° C gemäß § 7 Abs. 1, Nr. 5 GefStoffV

Beschreibung der Aufgaben und der Einsatzbedingungen:

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Heizungsanlagen dienen zur Beheizung von Gebäuden, Wohnungen und Einzelräumen. Dabei wird nach Zentralheizungssystemen und Heizungsanlagen als Etagenheizung unterschieden.

Nach DIN EN 12.828 besteht eine Warmwasser-Heizungsanlage aus den Bestandteilen

Wärmeerzeugungsanlagen;

• Wärmeverteilungssysteme;
• Wärmeabgabesystemen;
• Regelanlagen.

Die Leistungsklassen der Wärmeerzeugungsanlagen reichen dabei von kleinster Leistung 4-5 kW bis hin zu größten Leistungen im MW-Bereich für große Wohneinheiten bzw. Krankenhäuser als Einkesselanlagen. Bei den Arten unterscheidet man atmosphärische Brenner und Brenner, die eine Aufbereitung des Brennstoff-/Luft-Gemischs über den Druck oder Zug eines Gebläses erreichen.

Genormt werden die Gebläsebrenner nach den europäischen Normen (EN) EN 267 für den Brennstoff Öl bzw. EN 676 für den Brennstoff Gas.

Bodenstehende Heizkessel für die Brennstoffe Öl, Gas und feste Brennstoffe sind nach der Normenreihe EN 12952 ff.; Ölheizöfen mit Verdampfungsbrennern sind nach der Norm EN 1 genormt.

Gasheizkessel werden gemäß ihres Anschlusses an die Abgasanlage bzw. der Zuführung der Verbrennungsluft aus dem Raum (raumluftabhängig) oder aus dem Freien (raumluftunabhängig) eingeteilt. Hier werden die Normen EN 297, EN 483, EN 625, EN 656 und EN 677 angewendet.

In Heizungsanlagen kommen durch die auftretenden Temperaturen aus Gründen des Arbeits- und Umweltschutzes verschiedenartige Wärmedämmmaterialien zum Einsatz. Im peripheren Bereich einer Heizungsanlage, dort wo eine Wärmedämmung im Niedrigtemperaturbereich ( von Raumtemperatur bis 450 °C) erforderlich ist, kann auf eine Wärmedämmung mit Produkten aus Aluminiumsilikatwolle verzichtet werden. Dies gilt insbesondere für die Wärmedämmung von Verrohrungen, Warmwasserspeicher, Dämmung des Außenmantels, Solaranlagen im Bereich der Kollektoren, sowie der außenliegenden Anbauteile. In diesen Bereichen wird Polyurethan bis ca. 90° C und Glas- und Mineralwolle bis 450° C eingesetzt.

Verfahrenstechnisch können in der Regel Öffnungen des Brennraumes nach Außen wie z.B. Kesseltür, Revisionsöffnung, Türdichtungen und Brennerflanschdichtung mit Glasfaserprodukten abgedichtet werden.

Auch zur Wärmedämmung des Abgassammelkastens kann in der Regel auf Produkte aus Aluminiumsilikatwollen verzichtet werden.

In den Bereichen der Heizungsanlage, in denen ein direkter Flammenkontakt mit der Wärmedämmung erfolgt, ist eine Substitution von Produkten aus Aluminiumsilikatwolle nicht immer möglich, ohne das der Lebenszyklus der Anlage beeinträchtigt wird. Ein Austausch der Wärmedämmprodukte beim Endverbraucher ist zu vermeiden.

Anforderungsprofil zur Substitutionsprüfung für Produkte aus Aluminiumsilikatwollen zur Wärmedämmung in Heizungsanlagen gemäß § 7 Abs. 1, Nr. 5 GefStoffV

Beschreibung der Anwendungsbedingungen:

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Anforderungsprofil zur Substitutionsprüfung gemäß § 7 Abs. 1 Nr. 5 GefStoffV Beschreibung der Aufgaben und der Einsatzbedingungen:

Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen stellen heute einen sehr komplexen Bereich dar. Es soll angemerkt werden, dass in vielen Detailbereichen mehrere unterschiedliche Techniken zum Einsatz kommen können, um die gesetzlichen Abgasvorschriften zu erfüllen. Dementsprechend können nur allgemeine Hinweise für den Einsatz von spezifischen Werkstoffen gegeben werden.

Je nach Fahrzeugtype sowie Betriebsweise, Motorart, Motormanagement, geometrischer Anordnung aller Komponenten der Abgasanlage vom Motorraum bis hin zum Abgasendrohr, thermischer, mechanischer und chemischer Randbedingungen kommen unterschiedlichste Abgassysteme zum Einsatz.

In den folgenden Ausführungen werden nur auf dem Markt verfügbare Systeme und Werkstoffe betrachtet.

Prinzipiell kann in das sogenannte Hot-End sowie Cold-End unterschieden werden (siehe Systemskizze). Im Bereich Cold-End d.h. vor allem Schalldämpferanlagen ist es möglich, ausschließlich nicht eingestufte Werkstoffe einzusetzen wie z.B. Mineral- oder Glaswolle. Die Anlage 3 der TRGS 619 beschäftigt sich daher nur mit dem Hot-End.

Im Bereich des Hot-End werden zur Abgasreinigung Katalysatoren und Dieselpartikelfilter als metallisches oder keramisches System eingesetzt. Der Anwender muss im Einzelfall entsprechend den gegebenen Kriterien eine Auswahl zwischen den verfügbaren Systemen treffen. Wesentliche der zu bewertenden Kriterien sind in alphabetischer Reihenfolge dargestellt:

Abgasgegendruck
Abscheidegrad (Partikel)
Arbeitsschutzmaßnahmen
Bauteilfestigkeit
Chemische und thermische Beständigkeit
Entwicklungsaufwand
Formflexibilität
Gewicht
Konvertierungsverhalten
Raumbedarf
Rezyklierfähigkeit
Umfeldtemperaturbelastung
Wirtschaftlichkeit

Die Lagerung von keramischen Systemen erfolgt mit Metallgestricken, Lagerungsmatten oder als Kombinationen aus diesen Elementen.

Lagerungsmatten für keramische Katalysatoren und Dieselrusspartikelfilter (Substrate) (Anlage 3.1)

Auf Grund der Notwendigkeit Lagerungsmatten zum Einsatz zu bringen, ist es erforderlich, eine Beurteilung der unterschiedlichen Lagerungsmaterialien nach dem Stand der Technik vorzunehmen.

Bei der Lagerung von keramischen Substraten (Katalysatoren, DPF,) sind neben den bereits genannten Parametern vor allem die unterschiedlichen Ausdehnverhalten von Substrat aus Keramik und Gehäuse aus Metall, sowie das entsprechende Canningverfahren in Betracht zu ziehen.

Sofern Produkte im Hot-End zwecks Wärmedämmung (Anlage 3.2) zum Einsatz kommen, sind hierbei nicht nur Temperatur, Vibration und Atmosphäre zu berücksichtigen, sondern vor allem auch das Temperaturprofil in allen Einsatzfällen und - bereichen. Dämmung ist erforderlich um zum einen die Funktion der emissionsrelevanten Bauteile (Katalysator und Partikelfilter) zu erhalten bzw. zu unterstützen und zum anderen kann Dämmung erforderlich sein, um umliegende Bauteile vor zu hohen Temperaturen zu schützen. Die Wärmedämmung der Bauteile kann inner- oder außerhalb der gasführenden Elemente erfolgen.

Mögliche Randbedingungen:

• Temperaturen bei Wärmedämmung bis 1100 °C
• Temperaturen bei Lagerungsmatten bis 1150 °C
• Temperaturspitzen bei Lagerungsmatten bis 1200 °C. Absolute Temperaturgradienten von isotherm bis ca. 800 °C über die Mattendicke.
• Vibrationen mit Beschleunigungsspitzen bis zu 120 g (1 g = 9,81 m/s²; Erdbeschleunigung)
• Mechanische Stöße von bis zu 150 g.

Die hier genannten Parameter können grundsätzlich auf alle Systeme angewandt werden, wobei sich jedoch die Bedeutung der einzelnen Parameter von System zu System unterscheiden. Beispiele für Anwendungsbereiche sind:

Diese Abgasnachbehandlungselemente können in Schalldämpfern integriert werden (isotherme Anwendung).

Für Abgasanlagen sind die Werkstoffe so zu wählen, dass der gesamte Lebenszyklus der Anlage überdeckt wird.

Hot-End und Cold-End einer Abgasanlage

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Mineral- und Hochtemperaturwolle
(Die Breite des Kegels zeigt schematisiert die Häufigkeit der Anwendungen von Wärmedämmstoffen im angegebenen  Temperaturbereich.)

ENDE