Innige Verbindung

PUR-Klebstoffe

Reaktive PUR-Schmelzklebstoffe haben in der maschinellen Buch-Klebebindung eine hohe Bedeutung.

PUR-Schmelzklebstoffe (PUR-Hotmelts) sind einkomponentige Klebstoffe und basieren häufig auf monomerem Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und dessen Präpolymeren. Bei 80 bis 150 Grad Celsius werden sie zu einem Polyurethan-Klebstofffilm (PUR, PU) verarbeitet. Die Klebewirkung entsteht unmittelbar beim Abkühlen durch Erstarren sowie durch chemische Reaktion innerhalb von rund 6 bis 72 Stunden. Es bildet sich ein dauerhaft chemisch vernetzter Klebstofffilm, der mechanisch belastbarer ist, sowie beständiger gegen Temperatur und Luftfeuchtigkeit als herkömmliche Schmelzklebstoffe.
Unter den Klebstoffen in der grafischen Industrie nehmen PUR-Schmelzklebstoffe hinsichtlich der Gesundheitsgefährdung eine Sonderstellung ein. Sie können bis zu vier Gewichtsprozent freie Diisocyanate – oft auch nur Isocyanate genannt – enthalten. Diese freien Isocyanate, meist in Form von Diphenylmethandiisocyanate (MDI), sind gesundheitsschädlich und können die Atemwege reizen und sensibilisieren (H335, H334). Allergische Hautreaktionen sind möglich (H317). Zudem besteht der Verdacht auf krebserzeugendes Potenzial (H351: Kann vermutlich Krebs erzeugen).

Gefährdungsbeurteilung

Der Arbeitgeber muss die Gefährdungen ermitteln, die für die Versicherten mit ihrer Arbeit verbunden sind, und geeignete Arbeitsschutzmaßnahmen festlegen. Für Tätigkeiten mit Isocyanaten liefert die Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 430 Vorgaben zur Durchführung der Gefährdungsbeurteilung und zur Festlegung von Maßnahmen nach dem Stand der Technik.

Isocyanate gelangen am Arbeitsplatz vorwiegend über die Atemwege, aber auch über die Haut in den Körper. Sie können zu Sensibilisierungen führen und berufsbedingte Atemwegs- und Hauterkrankungen auslösen.

Bei der Gefährdungsbeurteilung sind neben dem Kleber und seinen Inhaltsstoffen auch die unterschiedlichen Temperaturen des PUR-Schmelzklebers bei den entsprechenden Tätigkeiten zu berücksichtigen, etwa beim Befüllen der Maschine, beim Leimen, bei der Instandhaltung und beim Reinigen der Maschine. Hinzu kommen thermische Gefährdungen, zum Beispiel beim Kontakt mit heißen Oberflächen am Leimbecken, sowie mechanische Gefährdungen.

Gefährdungen durch Einatmen

Beim Aufschmelzen von PUR-Schmelzklebstoffen entstehen oberhalb 70 Grad Celsius gasförmige Emissionen mit flüchtigen Zersetzungsprodukten. Das Gefährdungspotenzial hängt von der Einstufung des PUR-Schmelzklebstoffs, der Diisocyanatkonzentration im Gemisch sowie von der Verarbeitungstemperatur und -menge ab. Es gilt: Je höher die Verarbeitungstemperatur, desto stärker die Emission beziehungsweise die Freisetzung von Diisocyanaten. Oberhalb von 100 Grad Celsius nehmen diese stark zu, bei 150 Grad Celsius hat sich die Freisetzung bereits mehr als verzehnfacht. Eine erhöhte Exposition kann bei der Durchführung von Reinigungsarbeiten am heißen Leimwerk außerhalb der Maschine oder bei anderen Reinigungsarbeiten unter Erwärmung des PUR-Schmelzklebstoffs auftreten. Weiterhin können erhöhte Expositionen bei manuellen Tätigkeiten wie dem Fasswechsel, der Entsorgung leerer Fässer und bei Entstörungsarbeiten vorkommen.

Gefährdungen durch Hautkontakt

Beim Aufnahmeweg über die Haut sind alle Tätigkeiten zu berücksichtigen, bei denen ein direkter Hautkontakt mit isocyanathaltigen Produkten besteht. Dazu zählen am Klebebinder beispielsweise das Öffnen von Verpackungen, das Handling des Granulats oder der Kerzen beim Befüllen des Vorschmelzgeräts.

Weitere Situationen sind beispielsweise das Reinigen des Leimbeckens sowie die Abnahme fertiger, noch nicht vollständig ausreagierter Produkte. Die potenziellen Gefährdungen für die Aufnahme über die Haut werden durch die Einstufung des PUR-Schmelzklebstoffs, die Verarbeitungstemperatur und Verarbeitungsmenge sowie die Konsistenz bestimmt.

Schutzmaßnahmen – STOP-Prinzip

Das STOP-Prinzip beschreibt die Rangfolge von Schutzmaßnahmen. Diese Rangfolge hat der Arbeitgeber bei der Festlegung und Anwendung von Schutzmaßnahmen zu beachten. Dabei stehen die einzelnen Buchstaben „STOP“ für jeweils verschiedene Arten von Schutzmaßnahmen:

1. S – Substitution: Gefährliche Stoffe oder Verfahren durch ungefährlichere Alternativen ersetzen.
2. T – Technische Schutzmaßnahmen: An der Gefahrenquelle ansetzen, zum Beispiel Absaugung, Einkapselung von Maschinen oder technische Lüftung.
3. O – Organisatorische Schutzmaßnahmen: Arbeitsabläufe so gestalten, dass Gefahren reduziert werden, beispielsweise Reduzierung der Expositionszeit durch eine Arbeitsplatzrotation, Unterweisungen, Hautschutzpläne.
4. P – Persönliche Schutzmaßnahmen: Schutzmaßnahmen, die der einzelne Mitarbeiter direkt am Körper trägt, etwa Schutzhandschuhe oder Schutzbrille.

Das STOP-Prinzip ist ein wichtiger Teil der Gefährdungsbeurteilung und trägt dazu bei, dass die Schutzmaßnahmen am Arbeitsplatz effektiv sind und die Gesundheit der Beschäftigten bestmöglich geschützt wird.

Substitution

Zuerst wird geprüft, ob sich der PUR-Klebstoff mit Isocyanaten durch eine weniger gefährliche Alternative ersetzen lässt und ein Verfahren mit einem geringeren Risiko zum Einsatz kommen kann. Wenn beispielsweise technische Anforderungen die Verwendung von PUR-Klebstoff erfordern, dann ist zu prüfen, ob emissionsarme Produkte oder Verfahren zur Verfügung stehen, etwa PUR-Klebstoffe mit einem geringeren Isocyanatgehalt. Es gibt kennzeichnungsfreie PUR-Klebstoffe mit einem Diisocyanatgehalt an MDI von weniger als 0,1 Gewichtsprozent, die aufgrund dieses niedrigen Gehalts als emissionsarm gelten.

Die Verarbeitungstemperatur beeinflusst ebenfalls stark die Höhe der Emissionen an Isocyanat. Deshalb ist zu prüfen, ob grundsätzlich eine Anwendung niedrigerer Temperaturen möglich ist oder stattdessen die Verwendung sogenannter Niedrigtemperatur-PUR-Klebstoffe. Beides verringert die Emissionen und somit die Freisetzung von Diisocyanaten (im Allgemeinen MDI).

In der Praxis werden folgende reaktive PUR-Schmelzklebstoffe eingesetzt:

Das Ergebnis der Substitutionsprüfung ist zu dokumentieren, auch wenn weder ein anderes Produkt infrage kommt noch die Verarbeitungstemperatur gesenkt werden kann.

Unabhängig vom Ergebnis der Substitutionsprüfung sind folgende weitere Schutzmaßnahmen zu treffen.

Technische Schutzmaßnahmen

Bei allen Tätigkeiten mit heißem PUR-Schmelzklebstoff gilt es als Stand der Technik, die Entstehung gefährlicher MDI-Emissionen zu vermeiden – etwa durch eine Begrenzung der Temperatur, geschlossene Systeme oder eine gerichtete Quellabsaugung. MDI-Emissionen, die während der Produktion auftreten, müssen abgesaugt und abgeführt werden. Hierbei sind alle Emissionsquellen wie das Vorschmelzgerät und das Leimwerk zu berücksichtigen.

Da Isocyanate bei der Verarbeitungstemperatur flüchtig sind, dürfen PUR-Schmelzklebstoffe nur mit dafür geeigneten Vorschmelzgeräten erhitzt und in dafür vorgesehenen Leimwerken verarbeitet werden. Es ist durch Wartung und jährliche Prüfung sicherzustellen, dass die Absauganlage in einem ordnungsgemäßen Zustand arbeitet. Die Systeme zur Dosierung oder Zuführung der PUR-Schmelzklebstoffe müssen so gestaltet sein, dass sie Hautkontakt wirksam verhindern. Dazu eignen sich unter anderem Abdeckungen, Spritzschutzeinrichtungen und selbstreinigende Dosierköpfe. Beheizte Aggregate und Dosiereinrichtungen benötigen neben der eigentlichen Temperaturregelung eine davon unabhängig arbeitende Begrenzung der Verarbeitungstemperatur.

Ein hohes Maß an Sicherheit in Bezug auf diese Anforderungen bieten Maschinen, die ein gültiges GS- oder ET-Prüfzeichen tragen. Bei der Auswahl sicherer Maschinen hilft die Internetdatenbank „Geprüfte Produkte des DGUV Test“. Dort lassen sich alle Produkte recherchieren, für die ein gültiges GS-Zertifikat der Prüf- und Zertifizierungsstelle Druck und Papierverarbeitung vorliegt, darunter auch Buchbindereimaschinen.

Organisatorische Schutzmaßnahmen

Der Arbeitgeber darf Tätigkeiten mit Isocyanaten nur von Beschäftigten durchführen lassen, die über die möglichen Gefahren unterwiesen und mit den Schutzmaßnahmen sowie dem Verhalten im Notfall vertraut sind. Bei Wartungs- und Reparaturarbeiten sowie bei Störungsbeseitigungen darf der Arbeitgeber nur Personen einsetzen, die über mögliche Gefährdungen und Schutzmaßnahmen besonders unterwiesen wurden. Bei der Maschinenreinigung müssen heiße, nicht ausgehärtete Isocyanatreste – etwa im Leimbecken – möglichst vollständig abgelassen und mit geeigneten Hilfsmitteln entfernt werden. Dabei ist Hautkontakt zu vermeiden.

Dies gilt ebenso für nicht ausgehärtete Produkte nach der Störungsbeseitigung. Sie dürfen in den Arbeitsbereichen weder offen gelagert noch ausgehärtet werden. Der Arbeitgeber muss sicherstellen, dass für diese Zwecke Behälter in ausreichender Menge bereitstehen und sie abgedeckt oder abgesaugt werden.

Persönliche Schutzmaßnahmen

Ist eine Gefährdung der Beschäftigten trotz Ausschöpfung technischer und organisatorischer Maßnahmen möglich, muss der Arbeitgeber geeignete persönliche Schutzausrüstung bereitstellen. Bei Störungsbeseitigungen und geplanten Wartungsarbeiten bieten Chemikalienschutzbrillen einfachen, Helme mit Gesichtsschild erweiterten Schutz vor gelegentlichen Spritzern.

Für Arbeiten mit kurzzeitig erhöhter Exposition – etwa bei Reinigungsarbeiten – ist Atemschutz mit Gasfilter erforderlich. Grundlage für die Auswahl sind die Angaben aus Abschnitt 8 des Sicherheitsdatenblatts. Werden zusätzlich feine Aerosole freigesetzt, sind Kombinationsfilter in der Kennfarbe Braun/Weiß zu verwenden. Filter müssen spätestens nach Ablauf der vorgesehenen Tragezeit ersetzt werden. Belastender Atemschutz darf keine Dauermaßnahme sein. Bevorzugt sollten gebläseunterstützte Atemschutzfiltergeräte zum Einsatz kommen: Sie führen nicht zu einer arbeitsmedizinischen Pflichtvorsorge, anders als nicht-gebläseunterstützte Atemschutzgeräte.

Bei Tätigkeiten mit festen, zähflüssigen und pastösen PUR-Schmelzklebstoffen – etwa erwärmtem Leim, Granulat oder Leimkerzen – müssen Beschäftigte geeignete Schutzhandschuhe tragen, sobald die Gefahr eines Hautkontakts besteht.

Bei der Auswahl der Schutzhandschuhe sind die mechanische, chemische und thermische Belastung, die Einwirkdauer sowie ein mögliches Benetzungsrisiko zu berücksichtigen. Hinweise zu geeigneten Schutzhandschuhen finden sich in Abschnitt 8 des Sicherheitsdatenblatts und können beim Hersteller oder Inverkehrbringer angefragt werden. In der Regel eignet sich Nitrilkautschuk für diese Tätigkeiten. Die jeweiligen Durchbruchzeiten (Permeationszeiten) in Minuten lassen sich den Informationen der Handschuhhersteller entnehmen. Bei lösemittelhaltigen Systemen hängt die Handschuhauswahl wesentlich von der Art des Lösemittels ab; entsprechende Hinweise liefert auch hier der Handschuhhersteller.
Bei kurzzeitigem Kontakt oder gelegentlichen Spritzern kommen auch Einmalhandschuhe infrage, sofern sie nach der Benetzung unmittelbar gewechselt werden.
Bei der Herstellung und Verarbeitung heißer PUR-Produkte sind thermisch beständige Arbeitshandschuhe erforderlich.

Beschäftigte dürfen keine beschädigte oder mangelhafte Persönliche Schutzausrüstung verwenden. Der Arbeitgeber muss diese bei Beschädigungen unverzüglich ersetzen.

Wirksamkeitsprüfung der Schutzmaßnahmen

Der Arbeitgeber muss die Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen regelmäßig, mindestens jedoch einmal im Jahr, überprüfen und optimieren, um verbleibende Restgefährdungen zu minimieren. Er dokumentiert die dabei festgestellten Mängel und veranlasst ihre Beseitigung.

Unterrichtung und Unterweisung der Beschäftigten

Der Arbeitgeber muss den Beschäftigten alle Sicherheitsdatenblätter sowie die Informationen über durchgeführte Messungen zugänglich machen – auch dem Betriebsrat.

Nach der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) ist er verpflichtet, eine fachkundige Gefährdungsbeurteilung und Betriebsanweisungen zu erstellen. Dazu gehören eine jährliche mündliche Unterweisung am Arbeitsplatz sowie eine arbeitsmedizinisch-toxikologische Beratung. Die Unterweisung anhand von Betriebsanweisungen muss mündlich vor Aufnahme der Tätigkeit und danach anschließend mindestens einmal jährlich arbeitsplatzbezogen durchgeführt werden. Sie muss in für die Beschäftigten verständlicher Form und Sprache erfolgen. Inhalt und Zeitpunkt sind schriftlich zu dokumentieren und von den Unterwiesenen durch Unterschrift zu bestätigen.
 
Unabhängig von Maßnahmen, die nach der GefStoffV gefordert sind, verlangt die REACH-Verordnung bei der Verwendung von PUR-Schmelzklebern mit einem Diisocyanatgehalt ab 0,1 Gewichtsprozent eine besondere Schulung der Verwender.

Beschränkungen und zusätzliche Schulungen

Zusätzlich zur regulären Unterweisung ist seit dem 24. August 2023 (gemäß europäischer REACH*-Beschränkungsregelung) bei der Verwendung diisocyanathaltiger Stoffe oder Gemische ab 0,1 Gewichtsprozent eine Schulung für industrielle oder gewerbliche Anwender notwendig. Die Schulung muss vor Aufnahme der Tätigkeit erfolgen und alle fünf Jahre wiederholt werden. Ohne einen erfolgreichen Schulungsnachweis ist die Verwendung von Diisocyanaten untersagt. (Verwendungsverbot / Beschränkungsregelung gemäß der REACH-Verordnung). Hinweise zur Schulungsverpflichtung sind auch auf dem Etikett der Verpackung der Produkte und im Sicherheitsdatenblatt zu finden.

Die Beschränkungsregelung verfolgt das Ziel, mittels Schulung der Anwender einheitliche Schutzmaßnahmen sicherzustellen und damit die Gesundheitsgefahren am Arbeitsplatz zu verringern. Die Schulungen sollen den Anwendern ausreichende Kenntnisse über die mit Diisocyanaten verbundenen Gefahren und die anzuwenden Schutzmaßnahmen vermitteln sowie das Bewusstsein für das individuelle Verhalten der Beschäftigten schärfen.

Die Schulung gemäß der REACH-Verordnung entbindet nicht von den rechtlichen Vorgaben der GefStoffV, wie Gefährdungsbeurteilung, Betriebsanweisung, Unterweisung oder arbeitsmedizinisch-toxikologische Beratung, sondern erweitert diese um zusätzliche Auflagen im Umgang mit Diisocyanaten.

[* Die englische Abkürzung REACH steht für „Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals“ (deutsch: Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe).]

Weitere Informationen zu Schulungen

• TRGS 430 Isocyanate - Gefährdungsbeurteilung und Schutzmaßnahmen (www.baua.de)
• Webseiten mit Schulungsmaterial entsprechend der REACH Vorgaben (Diisocyanate – sicher handhaben und verwenden • Schulungsübersicht - idloom.events) und (Seminare für Reach-Zertifizierung)

Arbeitsmedizinische Vorsorge

Beim Umgang mit Diisocyanaten kann nach der Verordnung zur arbeitsmedizinischen Vorsorge (ArbMedVV) eine Angebotsvorsorge oder eine Pflichtvorsorge erforderlich sein.

Die arbeitsmedizinische Angebotsvorsorge betrifft Tätigkeiten, bei denen eine Exposition gegenüber Isocyanaten möglich ist, etwa wenn Hautkontakt nicht sicher ausgeschlossen werden kann oder eine Luftkonzentration von 0,05 mg/m³ eingehalten wird. Sie gilt ebenfalls beim Tragen von Atemschutzgeräten der Gruppe 1, zu denen beispielsweise gebläseunterstützte Filtergeräte unter 3 kg gehören.
Arbeitgeber müssen diese Vorsorge vor Aufnahme der Tätigkeit und anschließend regelmäßig anbieten – auch wenn Beschäftigte das Angebot ablehnen dürfen.

Eine arbeitsmedizinische Pflichtvorsorge ist durchzuführen, wenn regelmäßiger Hautkontakt nicht ausgeschlossen werden kann oder die Luftkonzentration von 0,05 mg/m³ überschritten wird. Sie wird ebenfalls notwendig, wenn Tätigkeiten mit Diisocyanaten Expositionsspitzen erwarten lassen und daher Atemschutzgeräte der Gruppe 2 erforderlich sind, etwa Gasfilter aller Filterklassen oder Kombinationsfilter.
Die Pflichtvorsorge muss vor Aufnahme der Tätigkeit erfolgen und anschließend in regelmäßigen Abständen wiederholt werden. Der Arbeitgeber darf eine Tätigkeit nur dann anweisen, wenn der Beschäftigte an der Pflichtvorsorge teilgenommen hat.

York Schmidt-Eul, Nicole Grabiger