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BGI 729 / DGUV Information 209-033 - Faserverstärkte Polyesterharze - Handhabung und sicheres Arbeiten
Berufsgenossenschaftliche Informationen für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit (BGI)
(bisher ZH 1/729)
(Ausgabe 11/1997; 07/2000)
1 Bestandteile und Verarbeitung
Bei den Polyesterharzen wird zwischen
unterschieden.
Für die Herstellung von Teilen aus Glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK-Teilen) werden UP-Harze verwendet.
UP-Harze gehören zu den Duroplasten. Das sind Harze, die sich, wenn sie einmal ausgehärtet sind, auch bei stärkerer Temperaturerhöhung nicht mehr erweichen oder schmelzen lassen.
UP-Harze sind flüssige oder feste Werkstoffe, die aus einer Mischung von langkettigen ungesättigten Polyestern und ungesättigten Monomeren entstehen. Als Monomer und Lösemittel wird Styrol verwendet, weil es das billigste und geeignetste reaktionsfähige Monomer für Polyesterharze ist. Der Styrolanteil im Harz liegt zwischen 30 und 50 Gewichts-%. Durch Zugabe von Härtern (organische Peroxide) und Beschleunigern (Cobaltsalze oder Amine, z.B. N, N-Dimethylanilin) entstehen durch Copolymerisation
Sie haben gute Festigkeitseigenschaften, wenn sie mit Fasern verstärkt werden. Zur Verstärkung werden überwiegend Glasfasern verwendet.
Die Harze lassen sich beliebig färben und polieren.
ungesättigte Polyester
+ Styrol
+ Härter
(+ Beschleuniger)
= Polyesterharz
Zur Oberflächenveredelung werden pigmentierte Polyesterharze (sogenannte Gelcoatschichten) verwendet.
Im Vordergrund stehen bei der Herstellung von GFK-Teilen folgende Verfahren:
Glasfaserverstärkte Kunststoffe werden u.a. verwendet zur Herstellung von
Nicht faserverstärkte UP-Harze werden verwendet zum Beispiel
Beim Handlaminieren werden die Werkstücke von Hand in Formen durch schichtweises Aufbringen von Fasereinlagen, die mit Harz durchtränkt werden, erzeugt.
Beim Faserspritzen werden Fasern in einer Spritzpistole gehäckselt, mit Harz vermischt und in dieser Zusammensetzung auf eine Form aufgespritzt.
Beim Wickeln werden Fasern und Harz maschinell auf eine rotierende Form aufgebracht.
Beim Pressen werden mit Harz getränkte Gewebematten in Pressformen eingelegt und durch den Pressdruck verformt. Sie werden bis zum Aushärten des Harzes in der Pressform belassen. Durch Beheizen der Presse kann die Aushärtezeit verkürzt werden.
Die ausgehärteten Werkstücke werden in aller Regel spanend nachbearbeitet (z.B. Sägen, Schleifen, Polieren).
2 Gesundheitsgefahren, Umweltgefahren
2.1 Polyesterharz
Ausgehärtete Polyesterharze gelten nach dem heutigen Erkenntnisstand als gesundheitlich unbedenklich. Gesundheitsgefahren können sich nur beim Umgang mit dem flüssigen Polyesterharz ergeben.
Flüssige (nicht ausgehärtete) Polyesterharze
Umwelt:
2.2 Styrol
Umwelt:
Stoffdaten:
2.3 Härter
Als Härter werden organische Peroxide verwendet, z.B.
2-Butanonperoxid (Methylethylketonperoxid)
Stoffdaten:
Dibenzoylperoxid
Stoffdaten:
Achtung: Peroxide neigen zur spontanen Zersetzung bei Kontakt mit z.B. Beschleunigern, konzentrierten Säuren oder Laugen.
2.4 Beschleuniger
In der Regel werden verwendet:
Kobaltsalze, z.B. Kobaltoktoat,
wenn gelöst in Styrol
Amine, z.B. N, N-Dimethylanilin
Stoffdaten:
2.5 Gelcoat
Gelcoats sind pigmentierte Polyesterharze mit meist höheren Anteilen an Styrol, als es im Laminierharz selbst enthalten ist.
Es dürfen nur blei- und cadmiumfreie Pigmente eingesetzt werden.
Ausgehärtete Gelcoats gelten nach dem heutigen Erkenntnisstand als gesundheitlich unbedenklich, wenn sie schwermetallfreie Pigmente enthalten.
Umwelt:
2.6 Fasern
Bei der Bearbeitung von ausgehärteten GFK-Teilen können sich Gesundheitsgefahren aus den Faserstäuben ergeben.
Als Verstärkungsfasern für UP-Harze werden überwiegend Glasfasern in Form von Gewebematten eingesetzt. Für spezielle Anwendungen, etwa im Sportgerätebau (Boote, Surfbretter), werden auch Kohle- oder Aramidfasern (z.B. KEVLAR) als Verstärkungsmaterial eingesetzt.
Glasfasern sind künstliche Mineralfasern.
Beim Schleifen von GFK-Teilen werden Faserstäube in atembarer Form mit gefährlichen Eigenschaften freigesetzt. Gefährlich sind aber nur die Staubanteile mit lungengängigen Faserteilchen; das sind solche mit
Für diese Stäube gilt ein TRK-Wert von 250000 Fasern/m3.
Gleichzeitig ist eine Staubkonzentration von 6 mg/m3 1 (alveolengängiger Anteil, früher Feinstaub) am Arbeitsplatz einzuhalten.
Kohlenstoff- und Aramidfasern sind synthetische, organische hochfeste Fasern. Aramidfasern werden aus Polyamid hergestellt.
Auch diese Fasern sind atembar und lungengängig, wenn die geometrischen Abmessungen hinsichtlich der Faserlänge und -durchmesser den Verhältnissen entsprechen, die bei den Glasfasern bereits genannt wurden.
Am Arbeitsplatz ist eine Staubkonzentration von 6 mg/m3 1 (alveolengängiger Anteil, früher Feinstaub) ameinzuhalten.
Bei Messungen der Holz-Berufsgenossenschaft wurde bisher beim Herstellen von GFK-Teilen weder eine Überschreitung der zulässigen Feinstaubkonzentration noch eine Überschreitung der zulässigen Faserkonzentration festgestellt. Beim Schleifen von GFK-Teilen wurden Konzentrationen von maximal 110.000 Fasern/m3 gemessen, beim Zuschneiden der Gewebematten deutlich niedrigere Konzentrationen.
2.7 Reinigungs- und Lösemittel
Zum Reinigen von Formen, Werkzeugen und Werkstücken wird heute überwiegend Aceton eingesetzt.
Von den früher häufig zu Reinigungszwecken verwendeten Lösemitteln dürfen
heute nicht mehr verwendet werden.
Auch die aromatischen Kohlenwasserstoffe Toluol und Xylol sollen wegen ihrer schädigenden Wirkung auf die Haut, Schleimhäute, Leber und das zentrale Nervensystem für Reinigungszwecke nicht mehr verwendet werden.
Aceton
Stoffdaten:
Bei Messungen der Holz-Berufsgenossenschaft wurde bisher bei der Reinigung von Werkzeugen und Formen eine Überschreitung des MAK-Wertes nicht festgestellt. Dagegen können Beschäftigte beim Reinigen von Lösemittelsammelbehältern Konzentrationen über dem MAK-Wert ausgesetzt sein.
Umwelt:
3 Schutzmaßnahmen
3.1 Handlaminieren
Je nach Oberflächengröße des Werkstückes werden Styroldämpfe in unterschiedlicher Menge freigesetzt. Die Dämpfe gelangen dabei in den unmittelbaren Atembereich des Laminierers. Bei diesem Verfahren besteht also die vorrangige Gesundheitsgefährdung durch das Einatmen von Styroldämpfen. Wegen des Handauftragens besteht zudem die Gefahr des unmittelbaren Hautkontaktes mit dem flüssigen Harz.
Technische Schutzmaßnahmen
Persönliche Schutzausrüstungen
3.2 Faserspritzen
Mit steigender Oberflächengröße nimmt beim Faserspritzen die Menge an freigesetzten Styroldämpfen zu. Die Dämpfe gelangen dabei - wie beim Laminieren - in den unmittelbaren Atembereich des Beschäftigten. Neben der Freisetzung von Styroldämpfen muss auch noch mit dem Auftreten von atembaren Harztröpfchen gerechnet werden. Durch verschmutzte Arbeitsgeräte besteht die Gefahr des direkten Hautkontaktes mit dem flüssigen Harz.
Technische Schutzmaßnahmen
Persönliche Schutzausrüstungen
3.3 Wickeln
Da das Wickelverfahren überwiegend bei großen Werkstücken, z.B. Behältern, Anwendung findet, werden wegen der großen Oberflächen große Mengen an Styroldämpfen freigesetzt. Deshalb müssen besondere technische Maßnahmen getroffen werden.
Technische Schutzmaßnahmen
Persönliche Schutzausrüstungen
3.4 Pressen
Die Oberflächen der Werkstücke sind meist deutlich kleiner als bei Laminier- oder Faserspritzarbeiten. Daher ist die Freisetzung von Styroldampf, besonders bei geschlossenem Pressenwerkzeug, geringer als bei den anderen Verfahren. Beim Einlegen der Gewebematten in die Pressenform besteht die Gefahr des direkten Hautkontaktes mit dem flüssigen Harz.
Technische Schutzmaßnahmen
Persönliche Schutzausrüstungen
3.5 Anmischen des UP-Harzes
Das Anmischen des Harzes mit Härter und Beschleuniger sollte über Dosierstationen erfolgen. Beim Anmischen von Hand mit Dosierbechern bestehen Gesundheitsgefahren durch
Härter und Beschleuniger dürfen nicht direkt zusammengebracht werden (siehe auch Hinweis im Abschnitt "Härter"). Erst nach guter Durchmischung einer der beiden Zusatzstoffe mit dem flüssigen Harz darf der andere Zusatzstoff zugegeben werden.
Technische Schutzmaßnahmen
Persönliche Schutzausrüstungen
3.6 Reinigen
3.6.1 Reinigen von Werkzeugen
Technische Schutzmaßnahmen
Persönliche Schutzausrüstungen
3.6.2 Reinigen von Formen
Vor dem Auftragen des Gelcoats muss die Form sorgfältig gereinigt werden. Werden dazu mit Lösemitteln getränkte Putzlappen verwendet, besteht die Gefahr des direkten Hautkontaktes mit den Lösemitteln. Darüber hinaus werden je nach Oberflächengröße der Form Lösemitteldämpfe in unterschiedlicher Menge freigesetzt.
Technische Schutzmaßnahmen
Werden zum Reinigen organische Lösemittel, z.B. Aceton, verwendet, müssen die vorhandenen Be- und Entlüftungseinrichtungen benutzt werden.
Persönliche Schutzausrüstungen
3.6.3 Reinigen von Werkstücken
Werden zum Reinigen von Werkstücken mit Lösemitteln getränkte Putzlappen verwendet, besteht die Gefahr des direkten Hautkontaktes mit den Lösemitteln. Darüber hinaus werden je nach Oberflächengröße des Werkstückes Lösemitteldämpfe in unterschiedlicher Menge freigesetzt.
Technische Schutzmaßnahmen
Werden zum Reinigen organische Lösemittel, z.B. Aceton, verwendet, müssen die vorhandenen Be- und Entlüftungseinrichtungen benutzt werden.
Persönliche Schutzausrüstungen
4 Persönliche Schutzausrüstung
4.1 Atemschutz
Beim Faserspritzen muss anstatt des Gasfilters ein Kombinationsfilter A2 P2 verwendet werden!
1 | Atemanschluss (Vollmaske oder Mundstückgarnitur) | 5 | Verbindungsstück |
2 | Geräteanschlussstück | 6 | Leibgurt oder Tragevorrichtung |
3 | Atemschlauch | 7 | Endtülle mit Anker |
4 | Frischluft-Zuführungsschlauch | 8 | Schutzsieb (Grobstaubfilter) |
Falls durch hohe Gefahrstoffkonzentrationen filternde Atemschutzgeräte nicht mehr ausreichen, z.B. bei Arbeiten in Behältern, müssen von der Umgebungsatmosphäre unabhängig wirkende Atemschutzgeräte (Isoliergeräte), z.B. Frischluft-Schlauchgeräte, verwendet werden.
4.2 Hautschutz, Augenschutz
Hautschutz
Augenschutz
5 Unterweisung, Betriebsanweisung
Unterweisung "Gefahrstoffe"
Die nachfolgend aufgeführten Mitarbeiter, die mit Gefahrstoffen umgehen, wurden durch Betriebsanweisung(en) der einzelnen Arbeitsstoffe (Zubereitungen) darüber unterrichtet, dass beim Umgang mit diesen Arbeitsstoffen
§§ 7, 14 VBG 1 (jetzt BGV A1), § 20 Gefahrstoffverordnung
Über die Betriebsanweisung(en) bin ich ausführlich unterrichtet worden (mindestens jährlich):
Nr. | Name, Vorname | Datum | Belehrung bestätigt |
Beschäftigte, die
Hierzu müssen Betriebsanweisungen erstellt werden. Die Unterweisung ist durch Unterschrift bestätigen zu lassen. Ein Exemplar der Betriebsanweisungen ist an den Arbeitsplätzen auszuhängen.
Die Holz-Berufsgenossenschaft kann Betriebsanweisungsentwürfe als Serviceleistung für ihre Mitgliedsbetriebe erstellen.
6 Hygienische Maßnahmen, Vorsorgeuntersuchungen
Hygienische Maßnahmen
In den Arbeitsräumen
aufbewahren.
Mit Harz und Lösemitteln verschmutzte Kleidung muss gewechselt werden.
Verschmutzte Haut mit speziellen Hautreinigungsmitteln oder viel Seife waschen. Als Arbeitsstoffe eingesetzte Lösemittel dürfen zur Hautreinigung auf keinen Fall verwendet werden. Nach der Reinigung der Haut unbedingt Hautpflegemittel auftragen.
Vorsorgeuntersuchungen
Beschäftigte, die gegenüber Styrol und Lösemitteln exponiert sind, müssen nach den Berufsgenossenschaftlichen Grundsätzen für arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchungen
Beschäftigte, die Atemschutzgeräte benutzen müssen, sind zusätzlich nach dem Grundsatz
7 Lagerung, Aufbewahrung, Erste Hilfe
Lagerung, Aufbewahrung
Die Härter müssen von den übrigen Rohstoffen, insbesondere von den Beschleunigern, getrennt gelagert werden. Es muss verhindert werden, dass durch Auslaufen aus undichten Behältern oder Verschütten die Härter mit den übrigen Rohstoffen in Kontakt kommen.
Getrennte Lagerung organischer Peroxide (Härter)
Die verwendeten Arbeitsstoffe dürfen nur in ihren Originalbehältnissen aufbewahrt werden. Auf keinen Fall dürfen sie in Behälter abgefüllt werden, durch deren Form der Inhalt mit Lebensmitteln verwechselt werden kann.
Im Arbeitsraum darf die Menge an Harzen, Härtern, Beschleunigern, Löse-, Verdünnungs- und Reinigungsmitteln den Bedarf einer Arbeitsschicht nicht überschreiten.
Erste Hilfe
Nach Augenkontakt:
Nach Hautkontakt:
Nach Verschlucken:
Bei Bewusstlosigkeit
Der Arzt muss über Art und Wirkung des schädigenden Arbeitsstoffes informiert werden. Dazu Sicherheitsdatenblätter oder Betriebsanweisungen mitgeben.
8 Brandgase, Brand- und Explosionsschutz
Brandgase
UP-Harze beginnen sich bei einer Temperatur von mehr als 140 °C zu zersetzen. Im Brandfalle muss mit dem Auftreten von
gerechnet werden.
Bei der Brandbekämpfung muss von der Umgebungsluft unabhängiger Atemschutz getragen werden.
Brand- und Explosionsschutz
In Arbeitsbereichen, in denen mit Aceton oder anderen leichtentzündlichen Löse- und Reinigungsmitteln gearbeitet wird, müssen die elektrischen Betriebsmittel im Umkreis von 2,50 m um die Verarbeitungsstelle explosionsgeschützt ausgeführt sein. Maschinen und Werkzeuge, die Funken bilden, dürfen nicht verwendet werden.
Arbeitsräume, in denen Polyesterharze, Styrol, Härter und Beschleuniger verarbeitet werden, gelten als feuergefährdete Räume. Das Rauchen und der Umgang mit offenem Feuer oder Licht ist deshalb verboten. Auf das Verbot ist hinzuweisen.
Feuerlöscher für Brandklasse B bereitstellen (CO2-, Pulverlöscher).
Feuerlöschdecken nach DIN 14155 bereitstellen.
Abfallbehälter für Harzreste und andere Abfälle müssen aus unbrennbarem Material (z.B. Edelstahl, Aluminium) sein und einen selbstschließenden Deckel haben.
Unterweisung "Gefahrstoffe"
Die nachfolgend aufgeführten Mitarbeiter, die mit Gefahrstoffen umgehen, wurden durch Betriebsanweisung(en) der einzelnen Arbeitsstoffe (Zubereitungen) darüber unterrichtet, dass beim Umgang mit diesen Arbeitsstoffen
§§ 7, 14 VBG 1 (jetzt BGV A1), § 20 Gefahrstoffverordnung
Über die Betriebsanweisung(en) bin ich ausführlich unterrichtet worden (mindestens jährlich):
Nr. | Name, Vorname | Datum | Belehrung bestätigt |
Unterweisung "Gefahrstoffe"
Die nachfolgend aufgeführten Mitarbeiter, die mit Gefahrstoffen umgehen, wurden durch Betriebsanweisung(en) der einzelnen Arbeitsstoffe (Zubereitungen) darüber unterrichtet, dass beim Umgang mit diesen Arbeitsstoffen
§§ 7, 14 VBG 1 (jetzt BGV A1), § 20 Gefahrstoffverordnung
Über die Betriebsanweisung(en) bin ich ausführlich unterrichtet worden (mindestens jährlich):
Nr. | Name, Vorname | Datum | Belehrung bestätigt |
Unterweisung "Gefahrstoffe"
Die nachfolgend aufgeführten Mitarbeiter, die mit Gefahrstoffen umgehen, wurden durch Betriebsanweisung(en) der einzelnen Arbeitsstoffe (Zubereitungen) darüber unterrichtet, dass beim Umgang mit diesen Arbeitsstoffen
§§ 7, 14 VBG 1 (jetzt BGV A1), § 20 Gefahrstoffverordnung
Über die Betriebsanweisung(en) bin ich ausführlich unterrichtet worden (mindestens jährlich):
Nr. | Name, Vorname | Datum | Belehrung bestätigt |
Anhang |
Produktbezogene Minderung der Styrolverdunstung
Von der Industrie wurden Hautbildner für bestimmte Polyesterharze entwickelt. Durch den Einsatz von Paraffinwachslösungen bzw. Zubereitungen, die neben Paraffinwachs noch Haftvermittler (z.B. Additive der BYK-Chemie) enthalten, kann die Styrolfreisetzung zwar verringert werden, dies ist aber nur unter Inkaufnahme von Nachteilen für die Qualität des Fertigproduktes möglich, z.B. die Reduzierung der Zwischenlagenhaftung im Laminat.
Dieses Verfahren kann bei Wahrung eines hohen Qualitätsstandards nur nach Beendigung des Laminiervorganges zur Anwendung kommen.
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1 Derzeit wird eine Herabsetzung dieses Wertes auf 1,5 mg/m3 diskutiert.
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