KSS-Emissionen: Gefahren, Grenzwerte und wirksame Absauglösungen
Kühlschmierstoffe emittieren bei der spanenden Metallbearbeitung feine Aerosole und Dämpfe in die Arbeitsplatzluft. KSS-Emissionen bilden sich durch hohe Werkzeugdrehzahlen und Bearbeitungstemperaturen, die das Kühlmittelgemisch in luftgetragene Partikel zerteilen.
Die Konzentration von Ölnebel und Emulsionsnebel in der Atemluft unterliegt strengen Grenzwerten gemäß TRGS 611 (Technische Regeln für Gefahrstoffe) und DGUV-Regel 109-003. Ohne geeignete Absaugtechnik gefährden Kühlschmierstoff-Aerosole die Gesundheit der Mitarbeiter durch Atemwegserkrankungen, Hautreizungen und langfristige Organschäden.
Was sind Kühlschmierstoffe und warum entstehen Emissionen?
Kühlschmierstoffe übernehmen in Werkzeugmaschinen die Wärmeabfuhr und Schmierung bei Prozessen wie Fräsen, Drehen und Bohren. Das Kühlschmiermittel gelangt direkt an die Wirkstelle zwischen Werkzeug und Werkstück, um Reibung zu mindern und Temperaturen zu senken. Neben der Kühlfunktion verbessern Kühlschmierstoffe die Oberflächengüte des Werkstoffs und verlängern die Standzeit der Bearbeitungswerkzeuge. Die KSS-Emulsion bindet auftretende Stäube und gewährleistet einen sicheren Spänetransport vom Werkstück.
Die Industrie unterscheidet zwischen wassermischbaren und nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen.
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe basieren meist auf Mineralölen oder synthetischen Ölen mit hoher Schmierwirkung.
Wassermischbare Kühlschmiermittel enthalten Emulgatoren und Additive für besseren Korrosionsschutz. Bei beiden KSS-Typen entwickeln sich durch Verdampfen und mechanische Zerstäubung gesundheitsschädliche Aerosole im Arbeitsbereich.
Gesundheitsgefahren durch KSS-Emissionen
Dämpfe und Aerosole von Kühlschmierstoffen gelten als nachweislich gesundheitsgefährdend und können Berufskrankheiten fördern. Die Aufnahme der KSS-Aerosole erfolgt über Haut- und Augenkontakt sowie durch Einatmen belasteter Luft. Wassermischbare Kühlschmierstoffe zeigen sich zudem anfällig für mikrobiellen Befall, der bei Beschäftigten Atemwegsbeschwerden und Hautirritationen auslöst. Langfristige Exposition gegenüber Ölnebel und Emulsionsnebel erhöht das Risiko für chronische Atemwegserkrankungen und Hauterkrankungen erheblich.
Unsachgemäße Entsorgung von öl- und KSS-haltigen Spänen führt zusätzlich zu Boden- und Gewässerverunreinigung. Gebrauchte Kühlschmierstoffe gelten als gefährlicher Sonderabfall und dürfen keinesfalls in die Kanalisation gelangen.
Grenzwerte und Vorschriften für Arbeitsschutz
Die TRGS 611 gibt verbindliche Vorgaben für wassergemischte Kühlschmierstoffe. Der Nitritgehalt im gebrauchten KSS darf maximal 20 mg/l betragen, um die Bildung krebserzeugender N-Nitrosamine zu verhindern. Der pH-Wert des Kühlschmierstoffs erfordert wöchentliche Kontrolle, da niedrige Werte die Nitrosaminbildung begünstigen.
Ein dauerhafter pH-Wert-Abfall von mehr als 0,5 Punkten gegenüber dem frisch angesetzten Kühlschmierstoff erfordert Gegenmaßnahmen wie Teilaustausch oder Rücksprache mit dem KSS-Hersteller. Alle Messwerte müssen gemäß TRGS 611 und DGUV-Regel 109-003 dokumentiert und mindestens drei Jahre aufbewahrt werden.
Die DGUV-Regel 109-003 konkretisiert Schutzmaßnahmen für Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen. Nach dem Stand der Technik gelten für wassergemischte KSS in der Metallbearbeitung Zielwerte von 10 mg/m³ für die Summe aus Aerosol und Dampf in der Atemluft. Die regelmäßige Messung von Parametern wie Nitritgehalt, pH-Wert, Konzentration und Keimbelastung zählt zu den Pflichten des Arbeitgebers.
Basismaßnahmen zur Emissionsminderung
Vor dem Einsatz lufttechnischer Maßnahmen prüfen Betriebe zunächst grundlegende Schritte zur Verringerung der KSS-Emissionen. Die optimale Einstellung des KSS-Volumenstroms reduziert unnötige Verdampfung. Das Kühlschmiermittel soll unmittelbar und gleichmäßig an die Wirkstelle gelangen, um Reibung zu mindern und Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Eine möglichst dichtende Einhausung der Anlage sowie das Anbringen von Spritzabdeckungen begrenzen die Ausbreitung der KSS-Aerosole.
Leckagen an Kühlschmierstoff-Systemen gilt es umgehend durch Abdichten zu beseitigen. Späne und Werkstücke sollten nur kurzfristig im Arbeitsbereich lagern. Verschüttete oder verspritzte Kühlschmierstoffe werden sofort mit Nasssauger oder Bindemittel entfernt. Alle Sammel- und Ablaufstellen bleiben möglichst geschlossen, verschließbare Behältnisse dienen zum Sammeln kontaminierter Putztücher.
Lufttechnische Maßnahmen und Absauganlagen
Reichen die Basismaßnahmen nicht aus, kommen lufttechnische Maßnahmen zum Einsatz. KSS-Emissionen gilt es an den Entstehungs- und Austrittsstellen mithilfe von Erfassungseinrichtungen abzusaugen. Die Eignung der Ölnebelabscheider und Aerosolfilter für Kühlschmierstoff-Emissionen sollte vorab geprüft werden, um deren Wirksamkeit sicherzustellen.
Technische Absauganlagen verbessern die Luftbeschaffenheit am Arbeitsplatz deutlich. Für die Ölnebelabsaugung kommen spezialisierte Abscheidesysteme zum Einsatz, die Aerosole effizient aus der Luft filtern. Die Abstimmung zwischen Maschinenplanung und Lufttechnik erweist sich dabei als entscheidend. Erfassungseinrichtungen für KSS-Emissionen sollten bereits bei der Maschinenplanung berücksichtigt werden.
Die VDI-Richtlinie 3802 Blatt 2 (Verein Deutscher Ingenieure) empfiehlt eine Luftgeschwindigkeit im Erfassungsquerschnitt von maximal 4 m/s. Diese Begrenzung verhindert, dass größere Tropfen oder Späne mit angesaugt werden. Die Rückführung abgeschiedener Stoffe in den Kühlschmierstoff-Kreislauf darf nur erfolgen, wenn keine zusätzliche Gefahr durch Änderung der Zusammensetzung oder mikrobielle Besiedelung auftritt.
Erfassungseinrichtungen für verschiedene Anwendungen
Nach VDI-Richtlinien unterscheidet man geschlossene, halboffene und offene Erfassungseinrichtungen für KSS-Emissionen. Geschlossene Systeme wie Kapselung und Einhausung bieten den höchsten Schutz bei geringsten Erfassungsluftströmen. Halboffene Bauarten kommen zum Einsatz, wenn Beschickungs- oder Bedienungsöffnungen notwendig sind.
Bei der Auswahl der Erfassungseinrichtungen berücksichtigen Planer die Stoffausbreitung durch Thermik, Druckunterschiede und bewegte Maschinenteile. Rohrleitungen für KSS-Absaugung verlaufen mit Gefälle zur Emissionsquelle, damit sich keine flüssigen Kühlschmierstoffe ansammeln. Die Strömungsgeschwindigkeit in den Absaugleitungen sollte mindestens 20 m/s betragen, um Ablagerungen und Verschmutzungen im Rohrsystem zu verhindern.
Neben KSS-Emissionen entwickeln sich in der Fertigung weitere Luftverunreinigungen durch unterschiedlichste Prozesse.
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KSS-Emissionen erfordern ein abgestuftes Maßnahmenkonzept aus Basismaßnahmen und lufttechnischen Systemen. Die Einhaltung der Arbeitsplatzgrenzwerte nach TRGS und DGUV schützt die Gesundheit der Beschäftigten nachhaltig. Die Ölnebelabscheider von KAWEHA erfassen Aerosole und Dämpfe direkt an der Entstehungsstelle, bevor sich die KSS-Emissionen im Arbeitsbereich ausbreiten können.
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