Bewährtes Verfahren zur Emissionsminderung
Beim Eloxieren werden Aluminiumteile wie zum Beispiel Profile, Reflektoren, Bleche, Außenwandfassaden, elektrotechnische Bauteile oder Kühlkörper elektrolytisch veredelt. Die Aluminiumoberfläche wird hierbei gezielt anodisch oxidiert.
Die Unternehmen der Branche haben erheblichen Beratungsbedarf bei der durchzuführenden Gefährdungsbeurteilung. Insbesondere die Einhaltung des Standes der Technik und die Beurteilung der inhalativen Exposition im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung nach § 6 Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) führen in der Praxis häufig zu Problemen.
Bei der elektrolytischen Oxidation von Aluminium (ELOXAL) nach dem Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren kommt es nach wie vor zu Überschreitungen des Arbeitsplatzgrenzwertes (AGW) für Schwefelsäure von 0,1 mg/m³. Umso wichtiger ist es, die Wirksamkeit von Verfahren zu untersuchen, die zu einer Reduzierung der Schwefelsäureaerosole beitragen können.
In einigen Eloxalbetrieben wird zur Minderung der Schwefelsäureaerosolkonzentration das Verfahren der Kathodenumhüllung eingesetzt. Um die Wirksamkeit dieses Verfahrens festzustellen, wurden umfangreiche Untersuchungen durch die BG ETEM durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen betroffenen Betrieben vorrangig eine Entscheidungshilfe bei der Auswahl von Schutzmaßnahmen geben.
| Prozess | Einsatzstoffe/Prozessparameter |
|---|---|
|
Vorbehandlung: Reinigen, Entfetten |
Tenside, schwach alkalisch |
|
Beizen |
Natronlauge (50 – 60 g/l) bei ca. 60 °C bei Reflektoren erfolgt an dieser Stelle auch das Glänzen mit Flusssäure/Salpetersäure |
|
Spülen |
Wasser |
|
Dekapieren |
verdünnte Schwefelsäure oder Salpetersäure |
|
Spülen |
Wasser |
|
Eloxieren: |
Schwefelsäurekonzentration: 170 bis 230 g/l |
|
Färben |
Strom. Einlagern von Farbpigmenten in die Poren der Oberfläche |
|
Verdichten: i.d.R. heiß, mit heißem Wasser oder seltener chemisch durch Kaltimprägnieren |
beim Verdichten mit heißem Wasser entsteht über 96 °C aus Aluminiumoxid eine harte Kristallstruktur von Aluminiumhydroxid. |
|
Nachbehandlung: Spülen |
Wasser |
Eloxieren, was ist das?
Bei der anodischen Oxidation wird in einem Elektrolyten eine dichte, harte und gegen äußere Einwirkungen verschleißfeste Oxidschicht künstlich erzeugt (Stärke zwischen 5 bis 25 µm). Neben dem Gleichstrom-Oxalsäureverfahren ist in der Hauptsache das Eloxieren nach dem Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren anzutreffen. Das war Gegenstand der Untersuchung.
Das Eloxieren ist eingebunden in verschiedene Prozessschritte der Vor- und Nachbehandlung (siehe Tabelle 1).
Die Werkstücke werden durch Eintauchen in die jeweiligen Prozessbäder behandelt. Dies kann von Hand oder automatisiert erfolgen.
- Von Hand bediente Anlagen
Die Werkstücke werden von Hand getaucht. Kleine Werkstücke werden an speziellen Gestellen hängend eingetaucht (Abb. 2). - Bedienung mit Hebezeug, Kran oder von Hand betätigtem Beschickungsgerät
Die Bedienperson führt das Werkstück mit dem Beschickungsgerät oder dem Kran zum jeweiligen Bad bzw. Elektrolyten (Abb. 3). - Automatische Gestellanlage
Große Werkstücke, z. B. Fensterprofile oder Fassadenplatten, werden einzeln mittels Kran eingetaucht; bei Massenartikeln und je nach Oberflächenbehandlung kommen auch Gestelle mit einer automatischen Gestellanlage zum Einsatz (Abb. 1). Die Beschickung wird automatisch gesteuert, d. h. programmiert. Die Bedienpersonen arbeiten nicht direkt an den Prozessbädern. Die Werkstücke werden am Auf- und/oder Abnahmeplatz außerhalb der Anlage auf spezielle Warenträger (Gestelle) aufgesteckt. Das Gestell wird vom Beschickungsgerät der Anlage aufgenommen und programmgesteuert von Behälter zu Behälter geführt.
Gefährdung durch Schwefelsäureaerosole
Schwefelsäureaerosole entstehen unerwünscht durch den an der Kathode entwickelten Wasserstoff. Hierdurch werden an der gesamten Elektrolytoberfläche Schwefelsäuretröpfchen in die Umgebungsluft abgegeben. Je stärker die Wasserstoffentwicklung ist, umso höher ist die Konzentration an Schwefelsäureaerosolen in der Luft am Arbeitsplatz. Die Stärke der Wasserstoffentwicklung ist wiederum abhängig von der Stromstärke und der Stromausbeute.
Gefahrstoff „Schwefelsäure“
Die gefährlichen Eigenschaften und die Einstufung von Schwefelsäure sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
| Gefahrstoff | Einstufung nach der CLP-Verordnung (GHS) | Sonstige Einstufungen | Arbeitsplatzgrenzwert(AGW) |
|---|---|---|---|
|
Schwefelsäure im Elektrolyten 170 bis 230 g/l |
Ätzwirkung auf die Haut, Kategorie 1A, H 314: C ≥15 % Korrosiv gegenüber Metallen, Kat. 1, H290
|
DFG-Liste: Krebserzeugend Kategorie 4 Schwangerschaft Gruppe C |
0,1 mg/m³gemessen als einatembarer Aerosolanteil |
Anmerkungen:
AGW „Arbeitsplatzgrenzwerte“ werden vom Ausschuss für Gefahrstoffe aufgestellt und in der TRGS 900 veröffentlicht. Der aktuelle Arbeitsplatzgrenzwert für Schwefelsäureaerosole wurde im November 2011 bekannt gemacht.
DFG-Liste „MAK- und BAT-Werte-Liste der Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft“:
krebserzeugend Kategorie 4: Stoffe mit krebserzeugender Wirkung, bei denen ein nichtgenotoxischer Wirkungsmechanismus im Vordergrund steht und genotoxische Effekte bei Einhaltung des MAK- und BAT-Wertes keine oder nur eine untergeordnete Rolle spielen.
Schwangerschaft Gruppe C: Eine fruchtschädigende Wirkung braucht bei Einhaltung des MAK- und BAT-Wertes nicht befürchtet zu werden.
