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Ölnebelabsaugung & Ölnebelfilter
ZERSPANEN OHNE
KÜHLSCHMIERSTOFFNEBEL
(ÖL- UND EMULSIONSNEBEL)

Zerspanen oder einfach nur Spanen ist der Sammelbegriff für Fertigungsverfahren, bei denen aus einem Werkstück mit Hilfe eines Werkzeugs Späne abgetrennt werden. Typische zerspanenden Verfahren sind das Drehen, Bohren, Fräsen, Schleifen, Sägen und Hobeln. Bei der heute geforderten hohen Produktivität in der Fertigung von Metallteilen werden hohe Vorschübe und Schnittgeschwindigkeiten verlangt. Die ebenfalls hohen Drehzahlen bewirken eine starke Wärmeentwicklung an Werkstücken und Werkzeugen. Die erforderliche Kühlung wird in der Regel erreicht, indem man bei der Bearbeitung Kühlschmiermittel zuführt. Er sorgt für die Kühlung und Schmierung und für den Abtransport der Späne. Durch die mechanische und thermische Energie vernebelt und verdampft der Kühlschmierstoff, gelangt in die Umgebung und belastet Mitarbeiter, Anlagen und Gebäude.

Kühlschmierstoffnebel (KSS-Nebel, Ölnebel, Emulsionsnebel) ist gesundheitsschädlich und durch seine Lungengängigkeit gefährlich für den Menschen. Davon sind nicht nur Mitarbeiter, die unmittelbar am Zerspanungsprozess arbeiten betroffen, sondern auch benachbarte. Hinzu kommt, dass sich der Öl- und Emulsionsnebel als sogenannte diffuse Emission in der gesamten Halle verteilt und alle belastet, die sich darin aufhalten.

Die vorliegende Zusammenfassung stellt einen umfassenden und kompakten Überblick der Gefahren dar, die durch Kühlschmierstoffnebel entstehen. Aber auch, wie es möglich ist, für einen sicheren und rechtskonformen Zerspanungsprozess zu sorgen.

 

INHALT

Gefahr für die Arbeitskraft –
darum ist Kühlschmierstoffnebel schädlich

 

Die Gefahren durch Öl- und Emulsionsnebel ergeben sich zum einen aus den unterschiedlichen Inhaltsstoffen und zum anderen aufgrund der Feinheit der Emission. Abhängig vom Zerspanungsverfahren, dem Werkstoff und dem eingesetzten Kühlschmierstoff entstehen unterschiedliche Arten von Kühlschmierstoffnebel.

Deswegen wird Öl- und Emulsionsnebel anhand seiner Auswirkung auf den Menschen kategorisiert:

  • Atemwegs- und lungenbelastender Ölnebel und Ölrauch
    Die Belastung führt zu Beeinträchtigung der Atemwege. Die Folgen sind Atemwegserkrankungen, beispielsweise Bronchitis.

 

  • Toxischer und krebserregender Ölnebel und Ölrauch
    Abhängig von den eingesetzten Zusatzstoffen des Kühlschmierstoff kann von einer toxischen oder krebserregenden Wirkung von Ölnebel ausgegangen werden. Organisatorische und technische Schutzmaßnahmen sind somit unumgänglich.

 

So fein ist Kühlschmierstoffnebel
(Öl- und Emulsionsnebel)

Je kleiner die Emissionen von Kühlnebeln sind, desto tiefer können sie in die menschlichen Atemwege eindringen. Gasförmige Emissionen wie Dämpfe können vom menschlichen Organismus nicht von sich aus zurückgehalten werden. Emissionen werden anhand ihrer Größe in folgende Kategorien eingeteilt:

  • Einatembare Aerosole
    Aerosole mit weniger als 10 Mikrometer Durchmesser werden eingeatmet.
  • Lungengängige Aerosole
    Aerosole von circa 2,5 Mikrometer Größe dringen bis in die Lunge vor.
  • Alveolengängige Aerosole
    Aerosole von circa 1 Mikrometer Durchmesser dringen bis in die Verästelungen der Lunge vor.
  • Ultrafeine Aerosole
    Aerosole, die kleiner als 0,1 Mikrometer sind, können selbst von den Verästelungen der Lunge nicht mehr aufgehalten werden. Sie gelangen bis ins Blut.
  • Gasförmige Emissionen (Dampf)
    Gasförmige Emissionen werden über den Blutkreislauf im gesamten Körper verteilt. Je nach Wirkung kann man zwischen erstickender, reizender, ätzender oder direkter Wirkung auf Gewebe und Zellen unterscheiden.

Vorschriften und 
gesetzliche Grundlagen 

Kühlschmierstoffe sind aufgrund der großen Bandbreite an Inhaltsstoffen sehr schwer rechtlich einzuordnen. Eine Möglichkeit ist die Unterscheidung anhand ihrer Mischbarkeit mit Wasser:

  • Wassermischbare Kühlschmierstoffe sind Gemische aus Wasser und verschiedenen Zusatzstoffen (Öle, Korrosionsschutzmitteln, Biozide, Hochdruckzusätze). Sie werden als Emulsion bezeichnet.
  • Nicht wassermischbare Kühlschmierstoffe basieren meist auf Mineralöle und enthalten ebenfalls zahlreiche Zusatzstoffe. Sie werden als Öl bezeichnet.

 

In Deutschland und Österreich gilt als Grenzwert für den Arbeitsplatz ein Summenwerte aus Kühlschmierstoffnebeln und -dämpfen:

 

Grenzwert Kategorie Deutschland Österreich
Summengrenzwert aus Aerosol und Dampf AGW 10 mg/m³ 20 mg/m³
davon maximaler Anteil an Aerosolen AGW keine Begrenzung des Aerosolanteils 1 mg/m³

Reduktion der 
Gefahrenquellen

Arbeitgeber sind verpflichtet eine Gefährdungsbeurteilung für ihre Zerspanungsarbeiten vorzunehmen. Sie hat vor Aufnahme der Arbeiten zu erfolgen. Die Ergebnisse der Erhebung sind zu beurteilen und zu dokumentieren. Das beinhaltet auch geeignete Schutzmaßnahmen zur Vermeidung und Reduktion der Gefährdung durch Kühlschmierstoffnebel und -rauch.

Bei der Beurteilung ist folgende Reihenfolge notwendig:

  • Substitution
    Unter Substitution versteht man den Einsatz von kühlschmierstofffreien bzw. -armen Schmierungen (z.B. die Minimalmengenschmierung). Der Verzicht auf Öl bzw. Emulsion ist aber oft nur eingeschränkt möglich und wirtschaftlich.
  • Lüftungstechnische Schutzmaßnahmen
    Darunter fallen technischen Maßnahmen wie das Absaugen und Abscheiden der Kühlschmierstoffemission durch Absaug- und Filteranlagen oder das Bereitstellen von raumlufttechnischen Lösungen.
  • Organisatorische Schutzmaßnahmen
    Zu den organisatorischen Schutzmaßnahmen zählen eine Schulung der Mitarbeiter und die allgemeine arbeitsmedizinische Vorsorge, aber auch Maßnahmen, um das Verdampfen von Kühlschmierstoffen zu unterbinden. Zum Beispiel durch das Abschotten von Maschinen, das Abdecken von Spänebehältern, das Verwenden von geschlossenen Kühlschmierstoffkreisläufen und das Unterbinden des Auftrocknens von Bauteilen.
  • Individuelle Schutzmaßnahmen
    Zu den individuellen Schutzmaßnahmen zählen beispielsweise persönliche Schutzausrüstungen wie der Atemschutz.

Öl- und Emulisionsnebel
effizient erfassen
und abscheiden

Lufttechnische Maßnahmen sind in der Zerspanung unumgänglich. Sie sorgen dafür, dass Nebel, Rauch und Dampf erfasst, abgeführt und gefiltert werden. Damit das möglichst effizient passiert, sind eine Vielzahl an Einflussfaktoren zu beurteilen. Darunter fallen das Zerspanungsverfahren, die eingesetzten Kühlschmierstoffe, die bearbeiteten Materialien, der Maschinenpark, die Größe des Werkstückes, und die Fertigungsinfrastruktur. Dadurch ist die lufttechnische Lösung meist so individuell, wie die Anforderungen selbst.

 

Wir empfehlen daher eine sinnvolle Gliederung der Lösungen:

ERFASSEN VON
ÖL- UND EMULSIONSNEBEL

Moderne Bearbeitungszentren sind häufig bereits gekapselt. Die Bearbeitung erfolgt im geschlossenen Raum und die CNC-Bearbeitungsmaschinen sind oft mit Anschlüssen für die Absaugung ausgestattet. Dennoch sind auch offene Bearbeitungsmaschinen zu finden. Bei ihnen ist die Erfassung der Emissionen individuell zu planen.

Solche Erfassungseinrichtungen können als offene, halboffene oder geschlossene Systeme (Absaughauben, Einhausung, Kapselung) gestaltet werden. Der notwendige Erfassungsluft-Volumenstrom wird höher, je offener das Erfassungssystem ist. Bei der Erfassung der Emissionen müssen alle Emissionsquellen einbezogen werden. Der Erfassungsluft-Volumenstrom muss auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt werden.

Erfahrungen und Wirkung 

  • Der Erfassungsgrad ist stark von der korrekten Auslegung abhängig.
  • Je näher am Bearbeitungsprozess erfasst und je besser er gekapselt werden kann, desto höher ist die Erfassungsrate.
  • Dabei ist darauf zu achten, dass nur die an die Umgebungsluft abgegebenen KSS-Emissionen abgesaugt werden.
  • Bei einer direkten Erfassung ist die Absauggeschwindigkeit korrekt zu wählen, damit nicht unnötig viel Kühlschmierstoff abgesaugt wird.
  • Je nach Erfassungsart (Absaugarme, Absaughauben, Einhausung, Kapselung usw.) variiert der notwendige Volumenstrom stark von wenigen 100 m³/h bis zu 10.000 m³/h (teilweise auch darüber).

Mehr Informationen zu den
Kappa Absaughauben

ÖL- UND EMULSIONSNEBELABSCHEIDUNG
AN EINZELNEN MASCHINEN
(Aufsatzfilter, Einzelmaschinenabsaugung)

Hersteller von Bearbeitungszentren versehen ihre Maschinen in der Regel mit definierten Absauganschlüssen und geben Empfehlungen für die Auslegung von Kühlschmierstoffnebelfilter an.

Ist das notwendige Absaugvolumen gering, kann ein Aufsatzfilter eingesetzt werden. Sie werden in der Regel auf dem Dach der Bearbeitungsmaschine platziert und mit einer meist kurzen Verrohrung mit dem Bearbeitungsraum verbunden. Öl- und Emulsionsnebelfilter als Aufsatzfilter saugen die emissionsbelastete Luft aus dem Bearbeitungsraum uns sorgen für eine Filtration der Kühlschmierstoffemissionen. Die abgeschiedenen Emissionen werden meist wieder in die Bearbeitungsmaschine geleitet und dem Kühlschmierstoffkreislauf zugeführt.

Wird für die abzusaugende Bearbeitungsmaschine eine etwas höhere Absaugleistung benötigt, so empfiehlt sich eine Platzierung des Kühlschmierstoffnebelabscheiders neben oder hinter der CNC-Maschine.

Je nach eingesetzter Abscheidetechnologie variiert die eingesetzte Filtrationseffizienz stark.

Erfahrungen und Wirkung 

  • Ob sich eine Ausführung als Aufsatzfilter oder Standfilter eignet, hängt von der CNC-Maschine, dem Arbeitsablauf und der notwendigen Leistung ab.
  • Aufsatzfilter werden in der Regel mit Absaugleistungen von 400 bis 2.500 m³/h angeboten. Standfilter können mit wesentlich größerer Absaugleistung ausgeführt werden.
  • Beide Filterarten beschränken sich auf die Absaugung des Bearbeitungsraums, andere Emissionsquellen werden nicht abgesaugt.
  • Die gereinigte Luft kann in die Halle zurückgeführt werden.
  • Die Hallenluftqualität wird durch die Luftrückführung beeinträchtigt. Je nach Abscheideprinzip gelangen Restemissionen wieder in die Hallenluft.
  • Dampfförmige Emissionen können nicht gefiltert werden. Sie verbleiben in der Hallenluft.
  • Feuchtigkeit kann nicht erfasst werden. Sie verbleibt in der Hallenluft.
  • Der für die Zerspanung typische Geruch kann nicht erfasst werden, auch er verbleibt in der Hallenluft.

ZENTRALE ÖL- UND EMULSIONSNEBELABSAUGUNG
(ZENTRALABSAUGUNG, GRUPPENABSAUGUNG)

Zentrale Filteranlagen können mehrere Bearbeitungsmaschinen bis hin zum gesamten Maschinenpark versorgen. Die an den Arbeitsbereichen abgesaugten Kühlschmierstoffemissionen gelangen über ein zentrales Rohrnetz zur Zentralfiltereinheit. Bei der Auslegung und Dimensionierung der Verrohrung ist insbesondere auf eine konstante Strömungsgeschwindigkeit zu achten. Nur damit können Ablagerungen ausgeschlossen werden. Bei der Verrohrung ist besonderes Augenmerk auf eine öldichte Ausführung zu legen, um Undichtheit zu vermeiden.


Abluftbetrieb ermöglicht das Abführen von Emissionen, Feuchtigkeit und Abwärme:

Herkömmliche Filter können die Dämpfe, die durch das Zerspanen entstehen, nicht abscheiden. Zusätzlich kann es bei der Rückführung der gereinigten Luft in die Halle zu einer „Aufkonzentration“ in der Halle kommen. Das führt zur Kondensation von Emissionen an Oberflächen und in weiterer Folge zur Belastung von Mitarbeitern. Durch Abführen der gereinigten Luft aus der Halle mit Hilfe einer Zentralfilteranlage wird die Aufkonzentration unterbunden. Auch können Zentralfilteranlagen auch bei der Handhabe von überschüssiger Luftfeuchtigkeit Abhilfe schaffen.

Eine Herausforderung bei der Klimatisierung von Zerspanungshallen sind die Mengen an Abwärme, die durch den Produktionsprozess freigesetzt werden. Auch hier bieten Zentralfilteranlagen ein hervorragendes Instrument, um die Abwärme aus der Halle abzuführen. Bei Verwendung passender Filtermittel kann die Luft sogar wieder den Arbeitsbereichen zugeführt werden und so für ein produktives Temperaturband sorgen. Heizkostenersparnis inklusive.

Erfahrungen und Wirkung 

  • Zentralfilteranlagen besitzen meist Absaugleistungen von 1.500 bis über 20.000 m³/h. Für größere Volumen werden mehrere Anlagen zu einer Einheit zusammengeschlossen.
  • Zentralfilter eignen sich für die Emissionsreduktion verschiedenster, emittierender Orte (mechanische Prozesse, Nacharbeitsplätze, Spänesammelbehälter).
  • Zentralfilter können durch die Integration mehrerer Filterstufen ausgezeichnet skaliert werden.
  • Durch den möglichen Abluftbetrieb kann die Hallenluftqualität deutlich verbessert werden.
  • Gase, Dämpfe und Feuchtigkeit können durch Ableiten der gereinigten Luft aus der Halle abgeführt werden.
  • Durch Abluftführung kann der Geruch in der Halle verbessert werden.

Mehr Informationen zum
Kappa AirdryTM Öl- und Emulsionsnebelabscheider

ÖL- UND EMULSIONSNEBELABSCHEIDUNG
MIT RAUMLUFTTECHNIK
(Belüftung, Entlüftung, Hallenluftreinigung)

Kühlschmierstoffemissionen belasten nicht nur den Arbeitsplatz, sondern die gesamte Halle. Eine nahtlose Erfassung ist durch die zuvor genannten Lösungsansätze nur sehr schwer möglich. Oft bleiben Restemissionen in der Hallenluft zurück, die sich in der Halle verteilen und zu Ablagerungen führen.

Um alle Arbeitsbereiche in der Halle vor Kühlschmierstoffemissionen vollständig zu schützen, ist eine raumlufttechnische Lösung notwendig.
Dabei wird die Halle mit be- und entflüftenden Elementen ausgestattet. Diese Elemente müssen mehr leisten und effizienter sein, als beispielsweise eine herkömmliche Gebäudelüftung. Sie muss alle chemischen Besonderheiten von Kühlschmierstoffemissionen behandeln.

Außerdem ist es bei solchen Systemen entscheidend, frische Luft zugfrei im Bodenbereich einzubringen, ohne dass sie sich mit der verunreinigten Hallenluft vermischt. Mit dieser Technik kann Frischluft dafür sorgen, dass die Kühlschmierstoffemissionen mitsamt der verunreinigten Hallenluft zur Hallendecke verdrängt werden. Dort können alle anfallenden Emissionen gemeinsam mit der Prozessabwärme aus der Halle abgeführt werden. Zentrale Filtereinheiten sorgen für eine hochgradige Abscheidung der Öl- und Emulsionsnebel, sodass die mitgeführte Abwärme mit einem hohen Wirkungsgrad rückgewonnen und für die Erwärmung der Frischluft genutzt werden kann.

Kühlschmierstoffemission sind aufgrund ihrer chemischen Charakteristiken sehr schwierig zu handhaben. Sie zeigen sich als Dampf, als Sprühnebel und nicht zuletzt als schmierige Ablagerung auf Maschinen. Ein modernes Hallenluftreinigungssystem erkennt nicht nur die verschiedenen Erscheinungsbilder von Kühlschmierstoffen, es weiß auch mit ihnen umzugehen.

Erfahrungen und Wirkung der
Raumlufttechnik (Belüftung, Entlüftung, Hallenluftreinigung)

  • Eine moderne Hallenluftreinigung in der Zerspanungshalle verdrängt Kühlschmierstoffemissionen – sowohl gasförmige Dämpfe als auch Aerosole und Rauch – aus dem Arbeitsbereich. Ein Vernebeln der Halle wird unterbunden.
  • Es beseitigt Kühlschmierstoffemissionen aus der Halle und verhindert so ein Übertragen der Emissionen in benachbarte Arbeitsbereiche. Ein Kondensieren von Dämpfen an Oberflächen und Maschinen wird verhindert.
  • Weiters übernimmt es die Emissionserfassung sowie die Be- und Entlüftung der gesamten Halle.
  • Abwärme wird aus der Halle abgeführt, eine Rückgewinnung der Prozessabwärme sowie die Beheizung und Kühlung wird ermöglicht.
  • Eine moderne Hallenluftreinigung sorgt so für ein konstantes Temperaturband.
  • Die Absaug-, Filter- und Lufttechnik wird bei modernen Hallenluftreinigungen genauestens an die vorherrschenden Anforderungen angepasst.

Mehr Informationen zum
Kappa A.I.R.TM HALLENLUFTREINIGUNGSSYSTEM

Das sagen andere

FAQs

Für die Rückführung gefilterter Luft gelten strenge Regeln. Sie variieren je nach Land. Bei einer Luftrückführung gelangt der nicht abgeschiedene Anteil zurück in den Arbeits­bereich. Grundsätzlich darf durch die Rückführung der Restgehalt an luftfremden Stoffen in der zurückgeführten Luft die Gefahrstoffkonzentration in den Arbeitsbereichen nicht nennenswert erhöhen. Vor dem Hintergrund, dass gasförmige Emissionen durch Filter nicht zurückgehalten werden, ist eine Luftrückführung zu vermeiden.

Sie haben Fragen zur Luftrückführung? Wir unterstützen sie gerne.

Unsere Erfahrungen zeigen, dass zur Reduktion von KSS-Emissionen Arbeitsplatz-Absauganlagen oft nicht ausreichen. Um diffuse Emissionen abzuführen ist eine Hallenbe- und -entlüftung erforderlich.

Sie haben Fragen zur Hallenlüftung bzw. Hallenluftreinigung? Wir unterstützen sie gerne.

Beim Zerspanen können sich brenn­bare und unter Umständen explosionsfähige Gemische bilden. Eine mögliche Gefährdung ist vor allem bei nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen vorhanden. Daher ist bei der Anlagenplanung immer ein Gutachten über mögliche Brand- und Explosionsgefahren zu erstellen. Gegebenenfalls sind entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.

Sie haben Fragen zum Brand- und Explosionsschutz? Wir unterstützen sie gerne.

Dämpfe und gasförmige Emissionen können damit kaum abgeschieden werden. Bei der Rückführung der gereinigten Luft in die Halle kommt es zu einer Aufkonzentration der Emissionslast.

Sie haben Fragen zum Filtertechnik und Abscheidung von Dämpfen? Wir unterstützen sie gerne.

Unsere Erfahrung belegen, dass der Dampfanteil in der Regel wesentlich höher als der Aerosolanteil ist. Er beträgt meist 70 bis 90%. In der Referenzliteratur finden sich Werte, die den Anteil sogar mit dem 200fachen beziffern.

Sie haben Fragen Emissionsbelastung? Wir unterstützen sie gerne.