Arbeitsschutz bei Kühlschmierstoffen: Exposition, Grenzwerte und Schutzmaßnahmen

Kühlschmierstoffe sind die häufigste Quelle chemischer Exposition in der Zerspanung. Das Risiko besteht nicht in einer akuten Vergiftung, sondern in über Jahre entstehenden Haut- und Atemwegserkrankungen. Dieser Ratgeber behandelt die Expositionswege, die anerkannten Grenzwerte und die Gründe für deren Unterschiede, die Rangfolge der Schutzmaßnahmen, das Nitrosaminproblem, das Lesen des Sicherheitsdatenblatts und die Pflichten nach türkischem Recht. Auswahl und Pflege des Kühlschmierstoffs sind eigene Themen; sie werden in den Beiträgen KSS-Arten und KSS-Pflege behandelt.

1. Expositionswege

Drei Wege sind bestimmend.

Hautkontakt. Dies ist die häufigste Form der Exposition. Sie entsteht beim Entnehmen von Werkstücken, beim Werkzeugwechsel, beim Messen, bei der Maschinenreinigung und beim Arbeiten mit Lappen oder Handschuhen, die mit Kühlschmierstoff getränkt sind. Da der pH-Wert wassergemischter Emulsionen typischerweise im Bereich 8,5–9,5 gehalten wird, ist der Kühlschmierstoff leicht alkalisch und löst die Lipidschicht der Haut. Metallspäne wiederum erzeugen mechanische Reizungen und Mikroverletzungen und erleichtern so den Übertritt der Chemikalie in die Haut.

Einatmen von Aerosol. In der Zerspanungszone gelangt der Kühlschmierstoff über zwei Mechanismen in die Luft. Der erste ist die mechanische Zerstäubung: rotierendes Werkzeug und Strahldruck zerteilen die Flüssigkeit in Tröpfchen. Der zweite ist Verdampfung mit anschließender Rekondensation: Der Kühlschmierstoff verdampft an der heißen Oberfläche und kondensiert in der kühlen Luft als sehr feine Tröpfchen. Da die vom zweiten Mechanismus erzeugten Tröpfchen kleiner sind, gelangen sie tiefer in die Lunge. Die in ISO 7708 definierte thorakale Fraktion beschreibt die Partikelmasse mit einem 50-%-Trennschnitt bei 10 µm, die den Kehlkopf passieren kann; sie ist die bei der Messung von Kühlschmierstoffen zugrunde gelegte Fraktion.

Dämpfe und Gase. Hierunter fallen die Kohlenwasserstoffdämpfe, die Reinöle und einige Additive bei Erwärmung abgeben, das aus formaldehydabspaltenden Bioziden freigesetzte Formaldehyd sowie mikrobielle Abbauprodukte. Sie werden getrennt vom Aerosol gemessen, und ihre Geruchlosigkeit bedeutet nicht, dass keine Exposition vorliegt.

2. Gesundheitliche Wirkungen

Das irritative Kontaktekzem ist die am häufigsten auftretende Berufskrankheit im Zusammenhang mit Kühlschmierstoffen; das Best-Practices-Handbuch der OSHA berichtet, dass 14–67 % der exponierten Beschäftigten dem Risiko unterliegen, ein Ekzem zu entwickeln. Die große Spannweite dieses Bereichs ergibt sich aus Unterschieden in Messmethode und Kühlschmierstoffart. Die exogen-allergische Alveolitis ist selten, aber ein schweres Krankheitsbild; im selben Handbuch wird darauf hingewiesen, dass die EAA-Ausbrüche der jüngeren Zeit mit den Aerosolen synthetischer, halbsynthetischer und auf wasserlöslichen Ölen beruhender Kühlschmierstoffe in Verbindung gebracht werden. Dass EAA-Fälle nicht bei einer einzelnen Person, sondern gehäuft in derselben Maschinengruppe auftreten, zeigt, dass das Problem nicht personenbezogen, sondern systemisch ist, und macht die vollständige Entleerung und Reinigung des KSS-Systems erforderlich.

Ein diagnostisches Zeichen: Bessern sich Atemwegsbeschwerden in Urlaubszeiten und treten bei Wiederaufnahme der Arbeit erneut auf, ist dies das stärkste Warnzeichen für ein Berufsasthma und dem Betriebsarzt zu melden.

3. Grenzwerte und ihr Geltungsbereich

Der häufigste Fehler in diesem Bereich besteht darin, die Werte verschiedener Institutionen gegeneinander auszutauschen. Die Werte beschreiben weder denselben Stoff noch dieselbe Fraktion noch dieselbe Bezugsdauer.

Die Unterschiede stellen sich wie folgt dar. Die NIOSH-Empfehlung zielt unmittelbar auf das Aerosol von Kühlschmierstoffen und umfasst alle Kategorien einschließlich wassergemischter Emulsionen; da die thorakale Fraktion zugrunde gelegt wird, misst sie die in die Lunge gelangende Masse. Das analytische Verfahren der NIOSH (NMAM 5524) ist zu diesem Zweck entwickelt worden. Der OSHA-Wert von 5 mg/m³ ist dagegen für Mineralölnebel definiert; das Aerosol eines wassergemischten synthetischen Kühlschmierstoffs passt nicht vollständig in diese Definition und bildet in der Praxis eine erheblich weniger strenge Schwelle. Auch der ACGIH-Wert beruht auf Mineralöl und ist nicht spezifisch für Kühlschmierstoffe.

Der Ansatz der HSE ist ein anderer. In der aktuellen Fassung der Liste der Arbeitsplatz-Expositionsgrenzwerte EH40/2005 ist weder für KSS-Nebel noch für Mineralölnebel ein WEL aufgeführt. Auch die den Kühlschmierstoffen gewidmeten Leitfadenseiten der HSE nennen keine Zahlenschwelle; stattdessen wird im Rahmen der COSHH-Vorschriften verlangt, die Exposition so weit zu senken, wie es vernünftigerweise praktikabel ist, die Schutzmaßnahmen durch Prüfung und Messung zu bestätigen und eine Gesundheitsüberwachung durchzuführen.

Das Unterschreiten eines Zahlengrenzwerts bedeutet für sich genommen noch keinen Schutz. Dass die Grenzwerte unterschiedliche Stoffe und unterschiedliche Partikelfraktionen beschreiben und dass die Pflicht zur Beherrschung der Exposition auch dort nicht entfällt, wo kein WEL besteht, darf nicht übersehen werden.

4. Rangfolge der Schutzmaßnahmen

Die persönliche Schutzausrüstung ist die unterste Stufe der Rangfolge und ersetzt technische Schutzmaßnahmen nicht. Das Handbuch der OSHA legt fest, dass Atemschutz erst dann zum Einsatz kommt, wenn technische und arbeitsorganisatorische Maßnahmen nicht ausreichen, und dass bei ölhaltigen Aerosolen wie Kühlschmierstoffen in der Umgebungsluft Filter der Serien R oder P zu wählen sind; die für ölfreie Aerosole definierten Filter der Serie N gelten in dieser Umgebung als ungeeignet. Handschuhe und übrige Schutzausrüstung müssen gegenüber der berührten Chemikalie beständig oder undurchlässig sein.

Im Bereich eines rotierenden Werkzeugs stellt das Tragen von Handschuhen selbst eine Einzugsgefahr dar. Handschuhe werden deshalb nicht bei laufender Maschine getragen, sondern bei Reinigung, Nachfüllen des Kühlschmierstoffs, Werkstückwäsche und Instandhaltung.

5. Hautschutz und persönliche Hygiene

Bei der Wahl des Handschuhmaterials wird Nitril bevorzugt. Die Rechtsvorschriften nennen kein bestimmtes Material; sie fordern die Beständigkeit oder Undurchlässigkeit gegenüber der berührten Chemikalie. Wegen seiner Beständigkeit gegenüber Ölen und ölbasierten Gemischen ist Nitril das Material, das diese Bedingung in der Praxis am häufigsten erfüllt. Naturkautschuk (Latex) wird sowohl wegen der unzureichenden Beständigkeit gegenüber ölbasierten Flüssigkeiten als auch wegen des Allergierisikos durch Kautschukproteine nicht bevorzugt. Die Materialentscheidung wird stets zusammen mit Abschnitt 8 des Sicherheitsdatenblatts des Produkts und den Permeationsdaten des Handschuhherstellers getroffen. Wird der Handschuh innen nass, kehrt sich die Schutzwirkung um; da die Flüssigkeit im geschlossenen Raum auf der Haut verweilt, nimmt die Reizung zu, weshalb ein nass gewordener Handschuh unverzüglich gewechselt wird.

Hautschutzcreme ist für sich allein keine Schutzmaßnahme; sie ist eine ergänzende Maßnahme, die neben dem Handschuh und nicht an dessen Stelle eingesetzt wird. Das Auftragen einer Pflegecreme nach der Schicht unterstützt die Wiederherstellung der Barrierefunktion der Haut. Grundlegende Praktiken sind, die Reinigung der Hände mit Lösemitteln oder Benzinderivaten zu vermeiden, mit Kühlschmierstoff getränkte Lappen nicht in der Tasche zu tragen und die Arbeitskleidung regelmäßig zu wechseln. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen wird durch regelmäßige Hautkontrollen bestätigt.

6. Bildung von N-Nitrosaminen und Formulierung

In wassergemischten Kühlschmierstoffen werden Alkanolamine als Korrosionsschutzmittel und pH-Puffer eingesetzt. Ist Nitrit im System vorhanden, reagiert es mit sekundären und tertiären Alkanolaminen, wobei N-Nitrosodiethanolamin (NDELA) entsteht. In Laborstudien ist gezeigt worden, dass diese Bildung bei alkalischem pH-Wert fortbesteht und durch Erwärmung, Ansäuerung und die Anwesenheit einiger Additive beschleunigt wird. NDELA ist von der IARC als möglicherweise krebserzeugend für den Menschen (Gruppe 2B) eingestuft, und mit Wasser verdünnte Kühlschmierstoffe zählen zu den genannten Expositionsquellen.

In der Praxis gelten drei Regeln. Die erste besagt, dass nitrithaltige Stoffe ethanolaminhaltigen Kühlschmierstoffen nicht zugesetzt werden; das Handbuch der OSHA stellt dies ausdrücklich fest. Die zweite besagt, dass bei einer nachträglichen Korrosionsschutz-Nachdosierung in der Werkstatt anhand des Sicherheitsdatenblatts zu bestätigen ist, dass das Produkt nitritfrei ist. Dieses Thema steht in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Beitrag Korrosionsschutzmittel und Schutzöle. Die dritte besagt, dass bekannt sein muss, dass auch nitritfreie, aber aminhaltige Kühlschmierstoffe mit den Stickoxiden der Umgebungsluft Nitrosamine bilden können; Abgase und Schweißrauch sind von den KSS-Behältern fernzuhalten.

7. Das Sicherheitsdatenblatt lesen

Das Sicherheitsdatenblatt (SDB) folgt einem international anerkannten Aufbau aus 16 Abschnitten. Die Abschnitte halten unabhängig vom Lieferanten dieselbe Reihenfolge ein; dadurch lassen sich zwei Produkte unmittelbar vergleichen.

Gefahrenhinweise bestehen aus dem Buchstaben „H“ und drei Ziffern; beispielsweise werden hautsensibilisierende Wirkung und Augenreizung mit diesen Codes angegeben. Sicherheitshinweise werden mit dem Buchstaben „P“ codiert und sind in die Rubriken Vorsorge, Reaktion, Lagerung und Entsorgung gegliedert. Das GHS/CLP-System definiert neun Piktogramme; sie bestehen aus einem schwarzen Symbol in einer rot umrandeten Raute. Bei Kühlschmierstoffen sind die Symbole für Gesundheitsgefahr, Reizwirkung und Umwelt am häufigsten anzutreffen.

Das Sicherheitsdatenblatt bezieht sich auf das unverdünnte Konzentrat des Kühlschmierstoffs. Das Gefahrenprofil der Emulsion in Gebrauchskonzentration ist ein anderes; deshalb sind bei der Gefährdungsbeurteilung beim Lieferanten Angaben zur Gebrauchskonzentration einzuholen.

8. Türkische Rechtslage, Gesundheitsüberwachung und Dokumentation

Der grundlegende Rahmen ist das Gesetz Nr. 6331 über Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit (İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu). Das Gesetz verpflichtet den Arbeitgeber zur Gefährdungsbeurteilung, zur Unterrichtung und Unterweisung der Beschäftigten, zur Bereitstellung persönlicher Schutzausrüstung und zur Durchführung der Gesundheitsüberwachung. Die Gesundheitsüberwachung ist in Artikel 15 geregelt; bei Einstellung, Tätigkeitswechsel, Arbeitsunfall und Berufskrankheit ist eine Untersuchung verpflichtend, der Abstand der regelmäßigen Untersuchungen richtet sich nach der Gefährdungsklasse.

Die stoffspezifischen Pflichten sind in der Kimyasal Maddelerle Çalışmalarda Sağlık ve Güvenlik Önlemleri Hakkında Yönetmelik (Verordnung über Sicherheits- und Gesundheitsschutzmaßnahmen bei Tätigkeiten mit chemischen Stoffen) festgelegt. Die Verordnung umfasst den Substitutionsgrundsatz, die Verhinderung der Exposition an der Quelle, die Mess- und Überwachungspflicht, die Einhaltung der Arbeitsplatzgrenzwerte und die Führung von Aufzeichnungen. Einstufung und Kennzeichnung werden durch die SEA-Verordnung (Maddelerin ve Karışımların Sınıflandırılması, Etiketlenmesi ve Ambalajlanması Hakkında Yönetmelik, türkisches Pendant zur CLP-Verordnung) geregelt.

Die Pflicht zum Sicherheitsdatenblatt ist in zwei Regelwerken verankert. Die Zararlı Maddeler ve Karışımlara İlişkin Güvenlik Bilgi Formları Hakkında Yönetmelik (Verordnung über Sicherheitsdatenblätter für gefährliche Stoffe und Gemische, 13.12.2014, Resmî Gazete Nr. 29204) schreibt vor, dass das Datenblatt in türkischer Sprache zu erstellen und von zertifizierten Personen anzufertigen ist. Artikel 27 der KKDİK-Verordnung (Kimyasalların Kaydı, Değerlendirilmesi, İzni ve Kısıtlanması Hakkında Yönetmelik, türkisches Pendant zu REACH, 23.6.2017, Resmî Gazete Nr. 30105 mükerrer) sieht vor, dass der Lieferant dem Abnehmer das Datenblatt in einer dem Anhang Ek-2 entsprechenden Form und erstellt durch einen zertifizierten Sachverständigen für Chemikalienbewertung übergibt. Liegt ein vom Lieferanten erhaltenes Datenblatt im alten Format oder in einer anderen Sprache als Türkisch vor, ist eine Aktualisierung anzufordern.

Die Dokumentationsdisziplin wird in drei Punkten geführt: Chemikalienverzeichnis und aktuelle Sicherheitsdatenblätter; Aufzeichnungen zur KSS-Bewirtschaftung (Konzentration, pH-Wert, mikrobiologische Kontrolle, Fremdöl, Zeitpunkte des Tankwechsels); Aufzeichnungen der Gesundheitsüberwachung und Ergebnisse der Arbeitsplatzmessungen. In der Praxis der HSE wird verlangt, die Prüfaufzeichnungen örtlicher Absauganlagen fünf Jahre und die Gesundheitsakten der Beschäftigten vierzig Jahre aufzubewahren; diese Fristen zeigen, dass das Dokumentationssystem auf lange Lebensdauer auszulegen ist.

Bei der Chemikalienauswahl werden Produktetikett und Sicherheitsdatenblatt gemeinsam bewertet; für die Produkte in der Kategorie Chemie von ATH Tools gilt dieselbe Reihenfolge der Prüfung.

Quellen

• NIOSH (1998) — Criteria for a Recommended Standard: Occupational Exposure to Metalworking Fluids, DHHS (NIOSH) Publication No. 98-102. cdc.gov
• NIOSH Manual of Analytical Methods — Method 5524: Metalworking Fluids (MWF), All Categories. cdc.gov
• OSHA — Metalworking Fluids: Safety and Health Best Practices Manual. osha.gov
• OSHA — Annotated PEL Tables, Table Z-1 (Vergleich von OSHA PEL, NIOSH REL und ACGIH TLV). osha.gov
• HSE (UK) — Metalworking fluids: Information and guidance. hse.gov.uk
• HSE (UK) — EH40/2005 Workplace exposure limits, Vierte Auflage (2020). hse.gov.uk
• IARC Monographs Vol. 77 (2000) — N-Nitrosodiethanolamine. inchem.org
• Türkische Rechtsvorschriften — Gesetz Nr. 6331 über Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit (mevzuat.gov.tr); KKDİK-Verordnung, Resmî Gazete 23.6.2017 – 30105 mükerrer, Artikel 27 und Anhang Ek-2 (resmigazete.gov.tr); Zararlı Maddeler ve Karışımlara İlişkin Güvenlik Bilgi Formları Hakkında Yönetmelik, Resmî Gazete 13.12.2014 – 29204 (resmigazete.gov.tr).