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72. Luftgrenzwerte für komplexe kohlenwasserstoffhaltige Gemische

Vorwort

1 Einteilung der Gruppen für komplexe kohlenwasserstoffhaltige Gemische

Anders geregelt sind:

Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (Leitkomponente: Benzo[a]pyren (siehe TRGS 901 Teil II lfd. Nr. 23)], Bitumendämpfe und -aerosole, Terpentinöl

2 Leitfaden zur Bewertung von Emissionen komplexer kohlenwasserstoffhaltiger Gemische

2.1 Ermittlungen bei komplexen, kohlenwasserstoffhaltigen Gemischen

Die Luftgrenzwerte der vier Teile der komplexen kohlenwasserstoffhaltigen Gemische basieren auf unterschiedlichen Ableitungsvarianten.

Die Luftgrenzwerte der Teile 2 und 3 wurden aus den bekannten Grenzwerten für Alkane und aromatische Kohlenwasserstoffe abgeleitet. Diese Grenzwerte haben demnach einen arbeitsmedizinischen Hintergrund und werden neuen arbeitsmedizinischen Erkenntnissen angepasst.

Die Luftgrenzwerte der Teile 1 und 4 sind technisch begründet. Die vorliegenden arbeitsmedizinischen Erkenntnisse ermöglichen keine Ableitung der Luftgrenzwerte. Das derzeit verfügbare toxikologische Instrumentarium eignet sich nicht zur Bewertung komplexer Stoffgemische. Daher ist arbeitsmedizinisch-toxikologisch die Ableitung von Luftgrenzwerten nicht möglich.

Die Luftgrenzwerte wurden aus diesem Grund aus vorliegenden Messergebnissen technisch abgeleitet.

Bei Einhaltung der Luftgrenzwerte der Teile 1 und 4 darf man in der Regel davon ausgehen, dass die Anlagen dem Stand der Technik entsprechen.

Bei Einhaltung der Luftgrenzwerte der Teile 1 und 4 und Vorliegen weiterer Stoffe mit Luftgrenzwert ist bei der Indexberechnung nach TRGS 403 eine doppelte Erfassung von Inhaltsstoffen auszuschließen. D. h. es dürfen neben dem Summenwert für KKG, Teile 1 und 4 nur die Stoffe berücksichtigt werden, die nicht bereits durch das unspezifische, summarische Messverfahren erfasst wurden.

Eine Indexbewertung innerhalb der KKG Teile 1 bis 4 ist nicht möglich. Bei der Indexberechnung nach TRGS 403 ist der größte Einzelindex zu berücksichtigen.

Die Einhaltung der Luftgrenzwerte der KKG Teile 1 und 4 ist mit dem nachfolgend aufgeführten Leitfaden zu beurteilen.

2.2 Leitfaden zur Bewertung von KKG der Teile 1 (Kühlschmierstoffe) und 4 (sonstige komplexe, kohlenwasserstoffhaltige Gemische)

Bei der Beurteilung ist zuerst festzustellen, ob die technischen Randbedingungen den heute gängigen Möglichkeiten entsprechen, also den Stand der Technik darstellen. Weiterhin ist zu gewährleisten, dass auch Wartung und Pflege der komplexen, kohlenwasserstoffhaltigen Gemische dem heute üblichen Standard entsprechen.

Der Stand der Technik ist unter Berücksichtigung folgender Randbedingungen zu ermitteln:

• Zusammenstellung sämtlicher Stoffe bei denen z.B. Lösemittel oder komplexe kohlenwasserstoffhaltige Gemische frei gesetzt werden können, dabei sind auch Meine Mengen zu berücksichtigen;
• Be- und Verarbeitungsverfahren, u.a. insbesondere Anwendungs- und Umlauftemperatur sowie Aerosol- und Dampfbildung;
• Wartung und Pflege des komplexen, kohlenwasserstoffhaltigen Gemisches;
• Eignung der technischen Lüftung;
• Technische, organisatorische und persönliche Schutzmaßnahmen
• Ermittlung diffuser Quellen (z.B. Späne, Rücklaufrinnen).

Nach Ermittlung sämtlicher Randbedingungen ist festzulegen, welches Kohlenwasserstoffgemisch im wesentlichen für die Emission verantwortlich und somit zu bewerten ist. Wird dabei nach dem Stand der Technik gearbeitet, so sollte dieser nur noch abschließend mit Messungen bestätigt werden. In regelmäßigen Abständen ist zu prüfen, ob die in der Arbeitsbereichsanalyse ermittelten Betriebsbedingungen noch gelten. Wird eine Änderung festgestellt und beeinflusst dies die Exposition wesentlich, ist eine erneute Arbeitsbereichsanalyse durchzuführen und der Stand der Technik durch abschließende Messungen abzusichern.

Das Messverfahren für die KKG Teile 1 und 4 beruht auf der Messung der CH-Valenzschwingung und erfasst sämtliche organischen Moleküle, die derartige Molekülanteile aufweisen (z.B. Kohlenwasserstoffe, Lösemittel wie Aceton, Alkohole, Essigester). Daher sind ohne besonders sorgfältige Ermittlung von Fremdemissionen Messergebnisse nicht beurteilbar. Allgemein lässt sich feststellen, dass sich Beeinflussungen umso stärker auswirken, je schwerer flüchtig das im Arbeitsbereich eingesetzte komplexe, kohlenwasserstoffhaltige Gemisch ist.

Bei Messungen auf Kühlschmierstoffe oder auf komplexe, kohlenwasserstoffhaltige Gemische nach Teil 4 ist grundsätzlich parallel zu der Probenahme auf das jeweilige Kohlenwasserstoffgemisch eine Probenahme auf leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe und Lösemittel vorzunehmen. Dazu sind parallel das Messverfahren für komplexe kohlenwasserstoffhaltige Gemische Teile 1 und 4 und ein gaschromatographisches Verfahren für die Teile 2 und 3 einzusetzen. Für die KKG Teile 1 und 4 ist bei Messwerten oberhalb der Luftgrenzwerte zu prüfen, ob bei der gaschromatographischen Auswertung der Aktivkohleröhrchen andere Emissionen festgestellt werden können. Diese zweite Probe bietet eine gute Sicherheit, dass alle möglichen Beeinflussungen erkannt bzw. ausgeschlossen werden können. Aus der Auswertung der Proben lässt sich in der Regel das emissionsbestimmende Kohlenwasserstoffgemisch ermitteln; dieses ist zu bewerten.

Werden z.B. Lösemittel als Störkomponenten ermittelt, ist eine Bewertung für KKG Teile 1 und 4 nicht möglich.

Eine ausführliche Erläuterung zu dieser Problematik enthalten der BIA-Report 5/99 (Messen, Beurteilen und Schutzmaßnahmen beim Umgang mit komplexen kohlenwasserstoffhaltigen Gemischen) [1] und die CD-ROM Kühlschmierstoffe (Storck Verlag) [2], die gemeinsam von den Metall-Berufsgenossenschaften, dem Berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitssicherheit und Kühlschmierstoffherstellern zusammengestellt wurde.

In der TRGS 402 wird auf die Sonderregelung der Bewertung bestimmter KKG bereits hingewiesen (vgl. TRGS 402, Nummer 2.5). Im Gefahrstoffrecht wird zwischen gefährlichen Stoffen und Zubereitungen unterschieden (vgl. Chemikaliengesetz § 3). Der Anwendungsbereich der TRGS 402 erstreckt sich nur auf gefährliche Stoffe (vgl. TRGS 402, Nummer 1). Sie gilt nicht für die KKG Teile 1 und 4, deren zahlreiche Einzelkomponenten nur teilweise spezifisch messtechnisch erfasst werden. Eine analoge Anwendung des Kontrollmessplans nach TRGS 402 Nummer 4.3 ist außerordentlich problematisch und widerspricht der Definition des technisch abgeleiteten Grenzwertes.

2.3 Literatur

[1] Messen, Beurteilen und Schutzmaßnahmen beim Umgang mit komplexen kohlenwasserstoffhaltigen Gemischen, BIA-Report 5/99, Herausgeber: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Sankt Augustin, Dez. 1999.

[2] Kühlschmierstoffe und andere komplexe kohlenwasserstoffhaltige Gemische, CD-ROM, Storck Verlag, Hamburg, 2. überarbeitete Auflage, 2003 in Vorbereitung.

Teil 1 MAK für Kühlschmierstoffdämpfe und -aerosole

Ausgabe: Juni 1996
(BArbBl. 6/96 S. 61; 3/2003 S. )

1 Anwendungsbereich

In diesem Begründungspapier werden arbeitshygienische Informationen zu Kühlschmierstoffen gegeben und die Anwendung des Luftgrenzwertes für Kühlschmierstoff-Aerosole und -Dämpfe beschrieben.

Der nachfolgend genannte Grenzwert gilt für alle wassermischbaren Kühlschmierstoffe und für alle nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffe mit einem Flammpunkt größer 100 °C, die zur Bearbeitung von Metallen nach DIN 51385 eingesetzt werden. Der Luftgrenzwert im Sinne dieses Begründungspapieres ist ein 8-Stunden-Mittelwert. Die Höhe des Grenzwertes orientiert sich an der technischen Machbarkeit und nicht ausschließlich an arbeitsmedizinisch-toxikologischen Erfahrungen gemäß den Kriterien der Senatskommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe (MAK-Kommission). Eine gesundheitlich Gefährdung durch Kühlschmierdämpfe und -aerosole kann daher bei Einhaltung der MAK nicht mit der gleichen Sicherheit wie bei Vorliegen eines rein gesundheitsbasierten Grenzwertes, dessen Ableitung durch eine ausreichende und valide Datenlage gestützt wird, ausgeschlossen werden.

Kühlschmierstoffe stellen in der Regel komplexe Zubereitungen dar, für deren Komponenten nur im Ausnahmefall Grenzwerte festgesetzt sind. Wenn in der Luft an Arbeitsplätzen, an denen mit Kühlschmierstoffen umgegangen wird, weitere Stoffe mit Grenzwerten vorhanden sind (z.B. Metalle, Nitrosamine), so ist zu ermitteln, ob auch deren Grenzwerte eingehalten sind. Da das Vorkommen oder die Entstehung weiterer Gefahrstoffe nie ausgeschlossen bzw. nicht vorausgesehen werden kann, können Erfahrungen aus meßtechnischen Untersuchungen an vergleichbaren Arbeitsplätzen hierbei eine Hilfestellung geben (siehe z.B. auch [4]). Bei Einhaltung des Kühlschmierstoffgrenzwertes und Vorliegen weiterer Stoffe mit MAK ist bei der Indexberechnung nach TRGS 403 eine doppelte Erfassung von Inhaltstoffen auszuschließen. D.h., es dürfen neben dem Summenwert für Kühlschmierstoffdämpfe und -aerosole nur die Stoffe berücksichtigt werden, die nicht bereits durch das summarische Meßverfahren erfaßt wurden.

Ferner sind weitere Regelungen für den Umgang mit Kühlschmierstoffen zu beachten (vgl. TRGS 611).

Zur Erfüllung der Ermittlungspflicht wird auf das abgestufte Konzept der TRGS 402 und TRGS 403 verwiesen, wie Einholung von Vorinformationen (siehe Punkt 6 und [4] Kapitel 10) und ggf. Messungen.

2 Toxikologie, Arbeitsmedizin

Arbeitsmedizinische Erfahrungen sind in einer zusammenfassenden Veröffentlichung publiziert worden [1], die jedoch die kanzerogenen bzw. gentoxischen Wirkungen nicht umfassend behandelt.

2.1 Vorbemerkungen

Kühlschmierstoffe für die trennende und umformende Bearbeitung von Werkstoffen beinhalten meistens neben einem Grundölanteil (z.B. Mineralöl) eine Vielzahl verschiedener Komponenten, die bisher nur zum Teil arbeitsmedizinisch-toxikologisch bewertet werden konnten (Möller 1992, Henschler: Toxikologisch-arbeitsmedizinische Begründungen, 1992; diese und die folgenden Literaturangaben sind in [1] zu finden). Auch konnten keine Erkenntnisse gewonnen werden, die eine umfassende toxikologische Bewertung der Kombinationswirkung der verschiedenen Einzelkomponenten ermöglichen könnten.

Trotzdem sollte zur Verbesserung der Arbeitshygiene und zur Reduzierung der konzentrationsabhangigen Belästigung Kühlschmierstoffexponierter Arbeitnehmer durch Atemwegsreizungen die inhalative Kühlschmierstoff-Exposition begrenzt werden. Obwohl ein Grenzwert für Kühlschmierstoff-Dämpfe und -Aerosole nicht aus einer umfassenden toxikologischen Beurteilung abgeleitet werden kann, sollte er zu den vorliegenden arbeitsmedizinischen Erkenntnissen nicht im Widerspruch stehen.

Diese Überlegungen sind Anlaß für den folgenden kurzen Überblick zum Kenntnisstand über gesundheitliche Wirkungen einer inhalativen Kühlschmierstoff-Exposition. Da der Schutz vor krebserzeugenden Inhaltsstoffen in Kühlschmierstoffen in anderen Schutzvorschriften geregelt ist, sind hier nur die nicht kanzerogenen bzw. nicht gentoxischen Wirkungen von Kühlschmnierstoff-Aerosolen und -Dämpfen auf die Atemwege dargestellt.

2.2 Arbeitsmedizinische Erfahrungen

Obwohl toxikologische Untersuchungen zur quantitativen Verteilung inhalierter Kühlschmierstoff-Aerosole und -Dämpfe im Organismus nicht vorliegen, kann aus Erfahrungen mit anderen Aerosolen geschlossen werden, daß der lungengängige Anteil des Kühlschmierstoff-Aerosols die bronchiale Reinigungsfunktion belastet. Über den Verbleib der bei Raumtemperatur dampfförmigen Kühlschmierstoff-Anteile im Bronchialsystem liegen keine Untersuchungsergebnisse vor. Eine Aufnahme von dampfförmigen Kühlschmierstoff-Komponenten über die Atemwege kann nicht ausgeschlossen werden.

Von arbeitsmedizinischer Bedeutung ist, daß bearbeitungsbedingte Schwermetallanreicherungen ausschließlich den Kühlschmierstoff-Aerosolanteil, nicht jedoch den Dampfanteil betreffen. Allerdings liegt an Zerspanungsarbeitsplätzen keine relevante externe oder interne Chrom- oder Nickelexposition vor (Knecht et al. 1979, Lehmann und Fröhlich 1993). Demgegenüber konnte beim Schleifen von Hartmetallen eine deutliche Kobaltbelastung mit der Gefahr der Entwicklung einer Lungenfibrose festgestellt werden (Sjögren et al. 1980).

2.2.1 Chronische Bronchitis. Lipidpneumonie

Obwohl eine Exposition von Arbeitnehmern gegenüber luftgängigen Bakterien und Hefen in Kühlschmierstoff-Aerosolen gesichert ist (Geretzki 1984), wurden bisher keine gehäuften Infektionserkrankungen der Atemwege bei Kühlschmierstoff-Arbeiten beschrieben. Zahlreiche Studien beschäftigten sich demgegenüber mit der Häufigkeit der chronischen Bronchitis bei Kühlschmierstoffexponierten.

Sowohl für wassergemischte Kühlschmierstoffe als auch für nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe zeigen die Studien von Ely et al. (1970), Goldstein et al. (1970), Drasche et al. (1974), Kandt et al. (1978), Welter (1978), Stork et al. (1989) und Meier (1990) keine Überhäufigkeit der chronischen Bronchitis bei den betroffenen Arbeitnehmern. Teilweise lagen die Bronchitisprävalenzen deutlich unterhalb der der Kontrollgruppen, weshalb auch protektive Effekte (Drasche et al. 1974) und Selektionsmechanismen (Stark et al. 1989, Meier 1989) diskutiert wurden. Jaervholm et al. (1982) und Oxhoj et al. (1982) fanden demgegenüber bei Arbeitnehmergruppen mit Exposition gegenüber unterschiedlichen Kühlschmierstoff-Typen erhöhte Bronchitishäufigkeiten. In einer weiteren Untersuchung wurde eine unspezifische Reizwirkung auf die oberen Atemwege und die Konjunktiven beschrieben (Stork et al. 1990), die bei wassergemischten Kühlschmierstoffe ausgeprägter zu sein scheint als bei nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen. Dabei konnte keine Beeinträchtigung der Lungenfunktion festgestellt werden.

Eine Lipidpneumonie wird gelegentlich nach Ölaspiration, jedoch auch sporadisch nach inhalativer, unfallbedingt hoher beruflicher Exposition beobachtet (Proudfit et al. 1950, Foe und Bigham 1954, Cullen et al. 1981). Im Tierexperiment wurden zur Auslösung einer Lipidpneumonie extreme Ölaerosolkonzentrationen (um 30000 mg/m³) angewandt (Eckert und Kandt 1975).

2.2.2 Akute und chronische Lungenfunktionsänderungen unter Kühlschmieroff-Exposition

Kennedy et al. (1989) fanden bei 89 kühlschmierstoffexponierten Arbeitnehmern eine im Vergleich zu Montagearbeitern signifikante Einschränkung der Lungenfunktion (Einsekundenkapazität) während der Arbeitszeit, der von den Autoren als reversible Atemwegsobstruktion interpretiert wurde. Allerdings fanden sich klinisch keine Überhäufigkeit chronischer Atemwegserkrankungen und keine langfristigen Lungenfunktionsänderungen in der Expositionsgruppe. Unter Einsatz der Oszilloresistometrie ließen sich diese Ergebnisse bei einem deutlich höher exponierten Kollektiv nicht reproduzieren (Stark et al. 1990), obwohl ein beträchtlicher Teil der untersuchten Arbeitnehmer über "arbeitsplatzbezogene Atemwegsbeschwerden" klagte. Darüber hinaus sind reduzierte Einsekundenkapazitäten bei Schichtende oft auch Ausdruck körperlicher Erschöpfung (Angerer et al. 1989). In einer Längsschnittstudie (Dumas et al. 1987) wurde während mehrjähriger Kühlschmierstoffexposition bei den untersuchten Arbeitnehmern keine zunehmende bronchiale Reaktivität festgestellt. Die vorliegenden Studien erlauben allerdings keine eindeutige Aussage darüber, ob und gegebenenfalls ab welcher Kühlschmierstoff-Arbeitsplatzkonzentration bei Personen mit bestehendem hyperreagiblem Bronchialsystem eine reversible Atemwegsobstruktion eintritt.

Die unterschiedlichen Ergebnisse zur Frage der Bronchitishäufigkeit und akuter Lungenfunktionsänderungen unter Kühlschmierstoff-Exposition könnten einerseits methodisch bedingt, andererseits aber auch Ausdruck der verschiedenen Zusammensetzung der jeweils eingesetzten Kühlschmierstoffe sein.

2.2.3 Asthma bronchiale durch Kühlschmierstoff-Exposition

Sporadisch wird durch Sensibilisierung gegenüber Kühlschmierstoff-Bestandteilen eine Allergie vom Soforttyp mit dem klinischen Bild eines Berufsasthmas ausgelöst In einer Übersicht berichteten Robertson et al. (1988) über 25 begutachtete Berufskrankheiten-Verdachtsfälle, von denen 13 im Sinne eines ursächlichen Zusammenhangs bestätigt werden konnten. Nur in einem dieser Fälle hatte eine Exposition gegenüber nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen vorgelegen, in den übrigen 12 Fällen gegenüber wassergemischten Kühlschmierstoffen. Als Allergene wurden mehrfach Odorantien ("Pine-Oil") identifiziert. In verschiedenen Kasuistiken (Hendy et al. 1985. Spallck 1989, Preliez et al. 1991) ergaben sich ebenfalls Hinweise auf "natürliche" Antigene (Ester pflanzlicher Fettsäuren, Pilzantigene und Kolophonium).

Kühlschmierstoffinduzierte obstruktive Atemwegserkrankungen werden aber in der Literatur selten beschrieben.

2.2.4. Lungenfibrose der Hartmetallschleifer

Während in den vergangenen Jahren davon ausgegangen wurde, daß die bei Hartmetallschleifern gehäuft beobachte Lungenfibrose durch eine Kobalt-Kontamination von wassergemischten KSS verursacht wird (Sjörgen 1980, Hartung et al. 1987), konnte bei einer neueren Untersuchung ein derartiger Zusammenhang nicht bestätigt werden (Galetke et al. 1994). Vielmehr zeigte die Untersuchung von 351 Schleifern eine positive Korrelation der radiologisch festgestellten Lungenveränderungen mit den IgG-Antikörpertitern gegen verschiedene Schimmelpilzspezies, die auch in den eingesetzten Kühlschmierstoffen nachgewiesen werden konnten (Fusarium oxisporum, Fusarium sonali und Aeromonium furcatum). Allerdings wies keiner der Schleifer neben der Lungenfibrose eine klinisch relevante Einschränkung der Lungenfunktion auf.

Die Bedeutung dieser aktuellen Ergebnisse für die Präventivmedizin, z.B. die naheliegende Notwendigkeit von Maßnahmen zur Begrenzung eines möglichen Schimmelpilzwachstums in KSS, aber auch für die Begutachtung, kann zur Zeit noch nicht abschließend bewertet werden.

2.2.5 Mortalitätsstudien

Die Mehrzahl der Mortalitatsstudien an kühlschmierstoffexponierten Arbeitnehmergruppen wurde vorrangig zur Ermittlung organspezifischer Krebsmortalitätsraten durchgeführt. Allerdings geben einige dieser Studien Aufschluß über die Gesamtmortalität und die Mortalität an "nichtmalignen Atemwegserkrankungen" bei Kühlschmierstoff-Exponierten.

Pasternack und Ehrlich (1972) fanden in ihrer Studie an 778 Ölnebelexponierten keine erhöhte Gesamtmortalität. Im Vergleich zu den jeweiligen Kontrollgruppen zeigten kühlschinierstoffexponierte Arbeitnehmergruppen gleiche oder niedrigere Mortalitätsraten an nichtmalignen Atemwegserkrankungen (Goldstein et al. 1970. Decoufle 1978, Vena et al. 1985, Jaervholm et al. 1987, Park et al. 1988, Silverstein et al. 1988, Svensson et al. 1989, Eisen et al. 1992). Diese konsistenten Ergebnisse geben keinen Hinweis auf die Verursachung gravierender Atemwegserkrankungen durch inhalative Kühlschmierstoff-Exposition.

2.2.6 Zusammenfassung der arbeitsmedizinischen Erfahrungen

Unter inhalativer Kühlschmierstoff-Belastung wird vereinzelt eine berufsbedingte obstruktive Atemwegserkrankung beobachtet. Als Allergene kommen bevorzugt Naturstoffderivate und mikrobielle Verunreinigungen in wassergemischten Kühlschmierstoffen in Betracht. Die Häufigkeit der chronischen Bronchitis ist bei kühlschmierstoffbelasteten Arbeitnehmern nicht erhöht. Dasselbe gilt für die Mortalität aufgrund nichtmaligner Atemwegserkrankungen. Aus den noch immer vorliegenden Beschwerden ergibt sich die Notwendigkeit einer Begrenzung der Exposition, wenngleich wissenschaftlich eine eindeutige Dosis-Wirkung-Beziehung zwischen einer inhalativen Kühlschmierstoff-Belastung und Beschwerden der oberen Atemwege bisher nicht beschrieben wurde. Auch die hierfür ursächlichen Substanzen wurden bisher nicht identifiziert. .

2.3 Experimentelle Befunde

Shoshkes et al. (1950) beobachteten in Tierexperimenten, daß nach Ölaerosolexposition ca. 80 % der in der Lunge verbliebenen Öltröpfchen Durchmesser unter 2,5 µm hatten. Die Öltröpfchen werden durch Makrophagen phagozytiert. Insgesamt wurden histologisch keine gravierenden Entzündungsreaktionen festgestellt. Mittelfristige Inhalationsexperimente haben gezeigt, daß eine Ölaerosol-Exposition um 5 mg/m³ keine histologisch faßbaren Lungenveränderungen bedingt, während eine Aerosolkonzentration um 100 mg/m³ interstitielle Lipidgranulome und eine Öldeposition in den Hiluslymphknoten verursacht (Wagner et al. 1964). Eine Vorexposition von Versuchstieren gegenüber Ölaerosolen reduziert die toxische Wirkung der Reizgase Ozon und Stickstoffdioxid im Tierexperiment. während bei gleichzeitiger Exposition eine synergistische Wirkung festgestellt wurde (Wagner et al. 1961).

Umfangreiche tierexperimentelle Untersuchungen wurden insbesondere von der Arbeitsgruppe um STALDER durchgeführt (Stalder et al. 1985). Dabei konnte für verschiedene Kühlschmierstoffe eine Beeinträchtigung des Lungen-Surfactant sowie eine Schädigung der Pneumocyten bei Wistar-Ratten nachgewiesen werden. Beide Wirkungen waren bei Einsatz wassergemischter Kühlschmierstoffe um den Faktor 5 bis 10 ausgeprägter. Die Ursache dieser Differenz ist offensichtlich die Zellmembrantoxizität oberflächenaktiver Substanzen in wassergemischten Kühlschmierstoffen.

Die Toxizität einzelner Kühlschmierstoff-Additive kann nicht im Rahmen dieser Übersicht detailliert abgehandelt werden. Diesbezüglich ist auf das Kapitel "Kühlschmierstoffe" in den Toxikologisch-arbeitsmedizinischen Begründungen der MAK-Werte (Henschler 1992) hinzuweisen [2].

Insgesamt ist experimentell insbesondere eine Zellmembranschädigung und Störung der Surfactantfunktion durch oberflächenaktive Substanzen in wassergemischten Kühlschmierstoffen belegt. Der Mineralölanteil in Kühlschmierstoffen verursacht tierexperimentell unter arbeitsplatzähnlichen Expositionsbedingungen keine toxischen Wirkungen.

3 Meßverfahren

Zur Messung von Kühlschmierstoffen in der Luft in Arbeitsbereichen steht ein erprobtes, diskontinuierliches Verfahren zur Verfügung [4]. Bei diesen Meßverfahren werden bei der Probenahme Kühlschmierstoffaerosole nach Gesamtstaubdefinition und Kühlschmierstoffdämpfe simultan und getrennt erfaßt. Es hat für die Summe aus Dampf und Aerosol eine Bestimmungsgrenze von 0,5 mg/m³, in Einzelfällen 1,0 mg/m³.

Die analytische Bestimmung beruht auf der infrarotspektroskopischen Auswertung der C-H-Valenz-schwingungen von aliphatisch gebundenen Kohlenstoffatomen im Bereich von 2800 bis 3000 cm^-1. Die Methode ist demnach nicht spezifisch für Kühlschmierstoffe, da alle Verbindungen miterfaßt werden, die über aliphatische CH-; CH₂- oder CH₃-Gruppen verfügen und die darüber hinaus in Tetrachlorethen löslich sind. Während der Probenahme ist aus diesem Grund sicherzustellen, daß keine anderen Stoffe (z.B. organische Lösemittel) zu einer Verfälschung des Analysenresultats führen können. Ist dies der Fall, so ist zu prüfen (evtl. durch Messung der Hallengrundlast), inwieweit das Meßergebnis beeinflußt wird.

Die Verwendung anderer, z.B. kontinuierlich messender Analysenverfahren, wie das Streulichtverfahren ist nur möglich, wenn vorab durch Vergleichsmessungen sichergestellt wird, daß die Ergebnisse mit denen des diskontinuierlichen Verfahrens korrelieren. Der Umrechnungsfaktor ist zu berechnen. Die Randbedingungen, unter denen die Vergleichbarkeit der Resultate gegeben ist, müssen definiert werden [6].

4 Herstellen und Verwenden von Kühlschmierstoffen

Kühlschmierstoffe sind in der Regel Zubereitungen, die durch Mischen einer Grundflüssigkeit und einer Anzahl von Komponenten hergestellt werden.

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe enthalten üblicherweise einen relativ hohen Mineralölanteil (meist etwa 80 bis 98 %) und eine begrenzte Anzahl von Additiven, die eine Vielzahl von Anforderungen für den Bearbeitungsprozess erfüllen müssen.

An wassermischbare Kühlschmierstoffe werden eine Reihe zusätzlicher Anforderungen gestellt, ihre Zusammensetzung ist daher wesentlich komplexer als die nichtwassermischbarer Kühlschmierstoffe, die Rezepturen bestehen oft aus mehr als 10 Komponenten.

Eine Übersicht über die in Kühlschmierstoffen eingesetzten Komponenten gibt eine Liste. die von der Senatskommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit Unterstützung des Verbandes der Schmierstoffindustrie -VSI (als Verband der Kühlschmierstoff-Hersteller) herausgegeben wird [2]. Diese Liste wird von Zeit zu Zeit aktualisiert.

Kühlschmierstoffe werden bei der spanenden Bearbeitung vor allem von Metallen und bei der Umformung von Metallen zum Kühlen, Schmieren und Spülen eingesetzt. Ihr Einsatz soll die Be- und Verarbeitung von Werkstücken erleichtern, zur Erzielung einer guten Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit beitragen und den Werkzeugverschleiß nachhaltig vermindern.

Nichtwassermischbare Kilhlschmierstoffe werden unverdünnt eingesetzt. Im Falle wassermischbarer Kühlschmierstoffe wird ein Konzentrat hergestellt und geliefert. Der Anwender bereitet selbst den wassergemischten Kühlschmierstoff (Kühlschmier-Emulsion oder Kühlschmier-Lösung) in der gewünschten Konzentration (meist 3 bis 10 %) durch Zugabe einer entsprechenden Konzentratmenge zu Wasser. Die Zuführung des Kühlschmierstoffs (nichtwassermischbar oder wassergemischt) erfolgt meist so, daß Werkzeug. Span und Werkstück bzw. Walzen, Walzspalt und Walzgut von außen geflutet werden. Bei speziellen Bearbeitungsverfahren erfolgt die innere Kühlschmierstoffzufuhr, z.B. beim Tiefbohren.

Kühlschmierstoffe (insbesondere wassergemischte) verändern sich im Laufe ihrer Einsatzzeit. Der Überwachung und Pflege von Kühlschmierstoffen und dem richtigen Zeitpunkt des Wechsels der Kühlschmierstoff-Füllung kommt daher erhebliche Bedeutung zu.

In der Bundesrepublik Deutschland wurden 1994 folgende Kühlschmierstoffmengen verbraucht [3]:

Wassermischbare Kühlschmierstoffe: ca. 28400 t

(Mit Wasser gemischt, geschätzt: 600000 bis 900000 t)

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe: ca. 47100 t

5 Ergebnisse von Messungen in Arbeitsbereichen

5.1 Vorbemerkungen

Die im weiteren vorgestellten Ergebnisse stammen aus den Jahren 1992 und 1993 ([4] sowie Daten der Eigenüberwachung einzelner Betriebe); in allen Fällen handelt es sich um Schichtmittelwerte der Summe aus Kühlschmierstoffdampf- und Aerosol. Da es in der metallbearbeitenden Industrie eine Vielzahl von Fertigungsverfahren gibt, bei denen Kühlschmierstoffe eingesetzt werden, wurde folgende Aufteilung gewählt [5]:

• Spanende (trennende) Be- und Verarbeitung: z.B. Schleifen, Drehen, Bohren, Fräsen, Hobeln. Räumen, Sägen, Schneiden, Honen, Läppen.
• Umformende (nichtspangebende) Be- und Verarbeitung: z.B. Walzen, Formen, Ziehen, Drücken, Weiten.

In beiden o.g. Bereichen werden sowohl wassergemischte als auch nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe eingesetzt. Bei den wassergemischten Kühlschmierstoffen wird im weiteren zwischen Kühlschmier-Lösungen und Kühlschmier-Emulsionen nicht mehr unterschieden. Bei den nichtwassermischbaren Kuhischmierstoffen wird zwischen Kühlschmierstoffen mit einem Flammpunkt größer als 100 °C und Kühlschmierstoffen mit einem Flammpunkt unter 100 °C unterschieden. Der Einfluß maschinentechnischer Ausrüstungen wie z.B. Kapselung, Hallenlüftung und Absaugung und die Hallengrundlast kann bei einigen Meßkollektiven dargestellt werden.

5.2 Spanende Be- und Verarbeitung

• Spanende Be- und Verarbeitung mit undefinierter Schneide (Schleifen)
  • Schleifen mit wassergemischten Kühlschmierstoffen
    Im o. g. Zeitraum wurden 152 Messungen vorgenommen. 50 % aller Werte liegen unter 6,1 mg/m³ und 90 % aller Werte liegen unter 20,0 mg/m³. Die erhaltenen Daten wurden nochmals gesondert aufgearbeitet, um den aktuellen Stand der Technik darzustellen (siehe Tabelle).
  • Schleifen mit nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen
    Flammpunkt großer als 100 °C.
    Es wurden 18 Messungen vorgenommen. 50 % aller Werte liegen unter 13,0 mg/m³ und 90 % aller Werte liegen unter 31,0 mg/m³. Die genaue Übersicht ist der Tabelle 1 zu entnehmen.
• Spanende Be- und Verarbeitung mit definierter Schneide (z.B. Drehen, Hobeln, Fräsen)
  • Einsatz wassergemischter Kühlschmierstoffe
    Im o.g. Zeitraum wurden 212 Messungen vorgenommen. 50 % aller Werte lagen unter 6,9 mg/m³ und 90 % aller Werte lagen unter 20,0 mg/m³.
  • Einsatz nichtwassermischbarer Kühlschmierstoffe
    Flammpunkt größer als 100 °C
    Es wurden 80 Messungen vorgenommen. 50 % aller Werte lagen unter 9,3 mg/m³ und 90 % aller Werte lagen unter 39,0 mg/m³.

5.3 Umformende Be- und Verarbeitung (nichtspangebend)

• Einsatz wassergemischter Kühlschmierstoffe
  Wassergemischte Kühlschmierstoffe werden z.B. zum Kalt-walzen und Warmwalzen eingesetzt. Es wurden 11 Messungen vorgenommen.
  50 % aller Werte lagen unter 6,6 mg/m³ und 90 % aller Werte lagen unter 15,7 mg/m³.
• Einsatz nichtwassermischbarer
  Kühlschmierstoffe Flammpunkt über 100 °C
  Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe mit einem Flammpunkt über 100 °C werden z.B. beim Pressen und Ziehen eingesetzt. Es wurden 5 Messungen vorgenommen. Die Werte lagen alle unter 10,0 mg/m³, mit einem Maximalwert von 8,9 mg/m³.

Beim Umformen (z.B. in Walzwerken) können u.U. die o.g. Maximalwerte überschritten werden.

In Bereichen, in denen trotz vorhandener Schutzmaßnahmen nachweislich der Grenzwert nicht einhaltbar ist, wird empfohlen im Rahmen von § 44 GefStoffV Ausnahmeregelungen zu treffen.

5.4 Zusätzliche Meßergebnisse bei schleifintensiver Fertigung

In einem Unternehmen wurden im Februar 1995 bei schleifintesiven Verfahren und hier u.a. auch bei der sogenannten Zellenfertigung Messungen vorgenommen, bei denen festgestellt werden sollte, ob bei derartigen Verfahren hohe Expositionen zu erwarten sind.

Es wurden folgende Konzentrationen ermittelt:

In einigen Bereichen entsprachen die Schutzmaßnahmen noch nicht dem heutigen Stand der Technik, wodurch die ermittelten Konzentrationen oberhalb des damaligen BIA-Empfehlungswerts von 20 mg/m³ erklärt werden können.

6 ArbeitsbereichsüberWachung

6.1 Expositionsbeurteilung

Zur Beurteilung der Exposition an Arbeitsplätzen mit Kühlschmierstoffumgang sind im Rahmen der Arbeitsbereichsanalyse nach TRGS 402 neben den Ermittlungen über Art der Anlagen, Art der Schutzeinrichtungen, Art der Bearbeitung usw., weitere Ermittlungen insbesondere zu folgenden Positionen vorzunehmen:

• Typ des Kühlschmierstoffes,
• Komponenten (Primärstoffe) des Kühlschmierstoffes,
  • Basisstoffe
  • Zusätze
  • Begleitstoffe
• Art von Eintragsstoffen (Sekundärstoffe) im Kühlschmierstoff während des Gebrauchs,
  • Reaktionsprodukte
  • Fremdstoffe
• Raumlüftung und Luftführung,
• Maschinenbelegungsdichte im Raum.

Bei der Auswahl von Produkten ist darauf zu achten, daß die Inhaltsstoffe in der von der Senatskommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft in Zusammenarbeit mit dem VSI (Verband der Schmierstoff-Industrie) herausgegebenen und regelmäßig aktualisierten "Liste von Komponenten" von Kühischmierstoffen aufgeführt sind. Für das Auswählen geeigneter Schutzmaßnahmen gegen Stoffe, die nicht in der obengenannten Liste enthalten sind, ist es hilfreich, wenn von den Herstellern oder Vertreibern von Kühlschmierstoffen Angaben zu schädlichen Wirkungen auf die Haut und/oder andere Organe gemacht werden. Diese Angaben sollten im EU-Sicherheitsdatenblatt gemäß TRGS 220, Abschnitt 6.2.2, Punkt 11 unter "zusätzliche Hinweise" gemacht werden.

Informationen über gefährliche Inhaltsstoffe von Kühlschmierstoffen sind von den Herstellern gemäß TRGS 220 im EU-Sicherheitsdatenblatt anzugeben. Darüber hinaus haben die Kühlschmierstoff-Hersteller oder -Vertreiber demjenigen, der für die Anwendung und Umsetzung der Vorgaben der GefStoffV verantwortlich zeichnet, unter Wahrung der Vertraulichkeit alle notwendigen Informationen offenzulegen. Zu diesen Informationen gehören z.B. die chemische Bezeichnung und die Konzentration der Komponenten im Kühlschmierstoff. Die von der Senatskommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft und anderen durchgeführten toxikologisch-arbeitsmedizinischen Bewertungen von Einzelsubstanzen sind von den Kühlschmierstoff-Herstellern zu beachten und erleichtern die Auswahl von Kühlschmierstoff-Komponenten.

Expositionsmessungen sind nach dem beschriebenen Meßverfahren (Kapitel 3) an der Person oder stationär im Atembereich durchzuführen.

Da bei dem Meßverfahren der Aerosolanteil in Verbindung mit dem Summenwert vorliegt, ist die Aerosolkonzentration auszuweisen. Sie stellt im Rahmen der Arbeitsbereichsanalyse eine wichtige Information für die Auswahl und Bewertung von Schutzmaßnahmen dar. Im Rahmen des Kontrollnießplanes kann auf die Ausweisung des Aerosolanteils verzichtet werden.

6.2 Schutzmaßnahmen

Können die genannten Grenzwerte im Arbeitsbereich nicht eingehalten werden, sind Schutzmaßnahmen zu treffen.

Gemäß der Rangfolge der Schutzmaßnahmen ( § 19 GefStoffV) müssen Emissionsquellen vermieden, nicht vermeidbare Emissionen abgesaugt und gefahrlos beseitigt sowie gegebenenfalls der Raum zusätzlich belüftet werden.

In der Regel bedeutet dies:

• Beseitigung der verspritzten und verschütteten Kühlschmierstoffe.
• Wartung und Pflege der Kühlschmierstoffe und der Umlaufsysteme für Kühlschmierstoffe.
• Sauberhalten der Werkzeugmaschinen und -anlagen im Arbeitsbereich (nicht mit Preßluft reinigen!).
• Abdecken und/oder Absaugen z.B. der Spänebehälter, Behälter/ Riemen für Kühlschmierstoffe.
• Eine nach dem Stand der Technik ausreichende Erfassung an den Emissionsquellen und eine ggf. zusätzliche Raumlüftung (z.B. nach VDI-Richtlinie 2262, Blatt 3 oder ZH 1/248).

Die technischen Schutzmaßnahmen haben sich auch daran zu orientieren, daß in der Regel zwei Phasen - in Form von Dämpfen und Aerosolen - vorliegen.

Tabelle: Zusammenstellung der Daten

Hinweise auf geringe Emissionen ergeben sich zum Beispiel aus:

• Verfahrensparametern:
  • niedrige Bearbeitungsgeschwindigkeit
  • druckloser Auftrag des Kühlschmierstoffes
  • niedrige Temperatur (< 40 °C)
• Bearbeitungsverfahren:
  • Bohren
  • Läppen
  • Honen
  • Sägen
  • Schneiden
  • Fräsen mit niedriger Schnittgeschwindigkeit
  • Walzen
• Einsatzstoffen:
  • Öle mit niedrigem Dampfdruck
  • nebelarme Kühlschmierstoffe (nichtwassermischbar)
• technische Schutzmaßnahmen:
  • Kapselung
  • Absaugung an der Emissionsquelle
  • Lüftung (Luftführung)

Hinweise auf hohe Emissionen ergeben sich zum Beispiel aus:

• Verfahrensparametern:
  • hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit
  • Auftrag des Kühlschmierstoffes durch Druck
  • hohe Temperatur (> 40 °C)
• Bearbeitungsverfahren:
  • Schleifen
  • Drehen/Hobeln
  • Fräsen mit hoher Schnittgeschwindigkeit
• Einsatzstoffen:
  • Öle mit hohem Dampfdruck

7 Literatur

[1] J. Stork, M. Heger, R. Nöring und H. Thamm, Inhalative Belastung durch Kühlschmierstoffaerosole, - Arbeitmedizinische Aspekte -. Zbl Arbeitsmed 45 (1995), S. 228-236

[2] Toxikologisch-arbeitsmedizinische Begründung von MAK-Werten der Kommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft, VCH-Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 20. Ausgabe 1994

[3] Bundesamt für Wirtschaft, Amtliche Mineralöldaten für die Bundesrepublik Deutschland, 65760 Eschborn/Ts.

[4] BIA-Report 6/95 Kühlschmierstoffe. Herausgeber: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften. Sankt Augustin, 1995

[5] DIN 51385, Kühlschmierstoffe (Begriffe), Berlin. Beuth Verlag, 11.81

[6] BIA-Arbeitsmappe, Messung von Gefahrstoffen Expositionsermittlung bei chemischen und biologischen Einwirkungen.
Kennzahl 9010 ff Anmerkungen zu speziellen Meßverfahren Herausgeber: Berufsgenossensc haftliches Institut für Arbeitssicherheit-BIa des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften e.V. Erich Schmidt Verlag, Bielefeld.

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