DGUV Information 203-061 - Gute Praxis im Etiketten- und Schmalbahndruck (bisher...

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Abschnitt 5, UV-Härtung
Abschnitt 5
Gute Praxis im Etiketten- und Schmalbahndruck (bisher: BGI 8698)
Titel: Gute Praxis im Etiketten- und Schmalbahndruck (bisher: BGI 8698)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 203-061
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 5 – UV-Härtung

Der Einsatz der UV-Technologie erfordert aufgrund der gesundheitlichen Gefährdung, die durch UV-Strahlung, -Farben bzw. -Lacke hervorgerufen werden können, spezielle Anlagen und angepasste Prozesse.

Gefährdung durch UV-Strahlung

Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) schließt an den kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts an. Die Strahlung im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 100 nm ist unsichtbar und wird in die drei Abschnitte UV-A, UV-B und UV-C-Strahlung (siehe Abbildung) unterteilt.

Gesundheitliche Auswirkungen der UV-Strahlung sind abhängig von der Wellenlänge. Je kurzwelliger die Strahlung, desto geringer ist die Eindringtiefe - sie wird "früher" absorbiert. Die UV-A-Strahlung dringt bis zur Netzhaut, die UV-B-Strahlung bis zur Linse ins Auge ein. Die UV-C-Strahlung wird größtenteils (im Bereich zwischen 100 und etwa 200 nm) bereits in der Luft absorbiert.

Zur vollständigen Trocknung von UV-Farben und -Lacken ist sowohl UV-A- als auch UV-B- und UV-C-Strahlung notwendig (siehe Tabelle). Die langwellige UV-A-Strahlung dringt beim UV-Härten am tiefsten ein und ermöglicht somit die Aushärtung von UV-Farben und -Lacken auch in tiefen Schichten. Die UV-C-Strahlung dagegen sorgt für die unmittelbare Aushärtung von UV-Farben und -Lacken und ermöglicht vor allem die Oberflächenhärtung.

Technische und biologische Auswirkungen der UV-Strahlung

WellenlängenbereichWirkung im HärtungsprozessBiologische Wirkung
UV-C (100 - 280nm)sorgt für die unmittelbare Aushärtung von UV-Farben und -Lacken und ermöglicht v.a. die OberflächenhärtungHaut:Rötung
Auge:Schädigung der Hornhaut, Bindehaut
UV-B (280 - 315nm)dringt tiefer in die Farb- oder Lackschicht ein und ermöglicht eine bessere DurchhärtungHaut:Hautbräunung, Sonnenbrand, Hautkrebs
Auge:Schädigung der Hornhaut, Bindehaut, Trübung der Augenlinse (grauer Star)
UV-A (315 - 400nm)dringt auch in tiefe Schichten hochpigmentierter Farben ein, um diese auszuhärtenHaut:vorzeitige Hautalterung, Erschlaffen des Bindegewebes, Beteiligung an Krebsentstehung möglich
Auge:Schädigung der Netzhaut

Schutzmaßnahmen vor UV-Strahlung

Ein direkter Blickkontakt zur UV-Lampe ist zwingend zu verhindern. Auch reflektierte Strahlung muss soweit abgeschirmt sein, dass keine Gesundheitsgefahren für die an der Anlage beschäftigten und vorbeigehenden Personen bestehen. Der Hersteller einer Etikettendruckmaschine muss gewährleisten, dass an den Arbeitsplätzen oder auch an Stellen, an denen sich gelegentlich Mitarbeiter aufhalten, der Grenzwert von

  • 1,0 x 10-3 W/m2 für Wellenlängen von 180 - 400nm gemäß Kategorie 1 der EN 12198-1 nicht überschritten wird.

Die Höhe der UV-Strahlungsemission ist entscheidend von der Einbaulage des Trockners in der Druckmaschine abhängig. Eine Bewertung kann daher nur für eine entsprechende Kombination zwischen der Druckmaschine und dem UV-Trockner erfolgen.

Warnzeichen "Warnung vor optischer Strahlung"

Der Betreiber hat darauf zu achten, dass die zuverlässige Abschirmung auch im Produktionsbetrieb erhalten bleibt. Falls Streustrahlung nicht zu verhindern ist, muss der Betreiber die Arbeitsplatz-UV-Exposition überprüfen. Hierfür gelten folgende Grenzwerte:

  • 30 J/m2 für Wellenlängen von 180 - 400 nm

  • 10 000 J/m2 für Wellenlängen von 315 - 400 nm.

Verkleidungen, die dem Strahlenschutz dienen, müssen mit der Energiezufuhr des Strahlers gekoppelt und über einen Positionsschalter mit Personenschutzfunktion elektrisch verriegelt sein. Beim Öffnen oder Entfernen der Schutzeinrichtungen muss die Strahlungsquelle zwangsläufig abschalten.

Sind die Trocknermodule mit einfachen Mitteln herausnehmbar (beispielsweise austauschbare UV-Trocknermodule), müssen auch diese über Positionsschalter verriegelt sein, so dass sie nicht außerhalb der vorgesehenen Einbaupositionen in Betrieb genommen werden können.

Zusätzliche Abschirmung des gesamten UV-Strahlers, die Licht durchlässt, aber UV-Strahlung absorbiert

Ozon

Ozon kann Augen und vor allem Atemwege reizen. Es entsteht, wenn die UV-Strahlen mit Luftsauerstoff reagieren. Die Höhe der Ozonkonzentration ist abhängig vom verwendeten Strahlertyp, der Art der Luftführung in der Maschine sowie der Gestaltung des Abluftsystems, das üblicherweise betreiberseitig installiert wird.

Bildet sich Ozon in gefahrbringender Konzentration, muss es in der Regel direkt an der Entstehungsstelle abgesaugt werden. Die Absaugung ist so zu installieren, dass ein Betreiben des Trockners nur bei laufender Absaugung möglich ist. Die Einhaltung des empfohlenen Grenzwerts für Ozon (0,06 ppm) muss nachgewiesen sein. Nach der Neuinstallation, nach wesentlichen Veränderungen und auch bei Wartungs- und Reparaturarbeiten müssen Ozon-Messungen durchgeführt werden. Mit diesen Messungen soll sichergestellt werden, dass keine Leckagen vorhanden sind. Für orientierende Messungen sind Gasprüfröhrchen ausreichend.

Die Beschäftigten müssen auf die Gefährdung durch Ozon aufmerksam gemacht werden. Die mindestens jährlich durchzuführende Unterweisung sollte auf der → Betriebsanweisung (TRGS 555) basieren.

Die Bildung von Ozon lässt sich bei UV-Härtung in inerter Atmosphäre weitgehend unterdrücken.

Absaugung über fest installierte Abluftleitungen

Einfache Messung der Ozonkonzentration mit einem Prüfröhrchen

Schutzmaßnahmen im Inert-Betrieb

Eine Variante der Strahlungshärtung ist der Betrieb unter Sauerstoffausschluss/-reduzierung ("Inertisierung"). Er kommt z.B. in der Beschichtungstechnik ("Silikonisierung"), aber auch im Etikettendruck zum Einsatz. Der häufig zur Inertisierung verwendete Stickstoff wird in der Regel in flüssiger Form (Temperatur: -196 C) bevorratet. Über einen Verdampfer wird der Stickstoff in den gasförmigen Zustand überführt und mittels Rohrleitungssystemen an die dafür ausgerüsteten Trocknermodule verteilt. Um zu verhindern, dass flüssiger Stickstoff bis zur Druckmaschine vordringen kann, ist eine Temperaturüberwachung der Stickstoffzuführung unbedingt erforderlich. Beim Unterschreiten der kritischen Grenztemperatur muss die Stickstoffzufuhr zur Druckmaschine automatisch unterbrochen werden.

Stickstoff ist normaler Bestandteil der Atemluft und ungiftig. Erhöhte Stickstoffkonzentrationen können jedoch den Luftsauerstoff verdrängen, so dass Erstickungsgefahr besteht. Deshalb ist eine Anreicherung des Stickstoffs in der Atemluft zu vermeiden. Dies kann zum einen durch ausreichenden Luftaustausch erfolgen, zum anderen sind Rohr- und Schlauchleitungen so zu verlegen, dass sie vor Beschädigungen geschützt sind. Die Zuleitungen müssen regelmäßig kontrolliert werden. Installation und Wartung der Anlage sind nur durch autorisierte Fachfirmen durchzuführen.

Integration der UV-Trocknung in die Steuerung

Die elektrische Ausrüstung muss den Anforderungen der → EN 60204-1 entsprechen.

Die steuerungstechnische Verknüpfung des UV-Trockners mit der Druckmaschine muss sicherstellen, dass die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

  • Das Betätigen des Not-Aus-Tasters muss zur vollständigen Abschaltung des Trockners führen.

  • Der Trockner schaltet erst auf volle Leistung, wenn an der Maschine die Druckanstellung erfolgt ist.

  • Nach dem Signal "Druck ab" schaltet der Trockner unverzüglich auf reduzierten Betrieb.

  • Der Betrieb des Trockners ist nur bei laufender Absaugung möglich.

UV-Anlagen müssen im Notfall schnell und sicher abgeschaltet werden können und außerdem so konzipiert sein, dass bei einer Betriebsstörung (z.B. Übertemperatur) keine ungehärteten Produkte anfallen.

Makulatur mit nicht gehärteten UV-Druckfarben und -Lacken

Druckerzeugnisse mit nicht gehärteten UV-Farben und -Lacken müssen gekennzeichnet, getrennt gelagert und als Sondermüll entsorgt werden. Wegen ihrer allergieauslösenden Wirkung ist ein Hautkontakt mit der Makulatur zu verhindern (weitere Hinweise dazu im Kapitel Hautschutz).

Lampenwechsel und Lampenbruch

Die meisten UV-Lampen enthalten giftiges Quecksilber in kleinen Mengen. Im Normalbetrieb stellt dieses keine Gefahr dar, da es vollständig eingeschlossen ist. Zum Wechseln von UV-Lampen sollten Handschuhe (Schnittfestigkeit Level 1, Griffigkeit, gutes Tastempfinden und Fusselfreiheit) getragen werden, da keine Verunreinigungen auf die Oberfläche der UV-Lampe gelangen dürfen. Das Tragen einer Schutzbrille ist ebenfalls erforderlich. Gebrauchte UV-Lampen sind in einen festen Schutzkarton verpackt über den Hersteller oder ein zugelassenes Unternehmen zu entsorgen. Beim Bruch der UV-Lampe verdampft das Quecksilber bei Raumtemperatur allmählich. Einige Hersteller bieten zur Aufnahme der Lampenreste Abfall-Sets an. Alternativ können die Reste mit Sand abgedeckt und in einen dicht schließenden PVC-Behälter gegeben werden. Mit Quecksilber verschmutzte Kleidung ist sofort zu wechseln. Verschmutzte Haut muss gründlich unter fließendem Wasser mit Seife gereinigt werden.

Eine besondere Gefahr stellt das Platzen heißer UV-Lampen dar, da dabei dampfförmiges Quecksilber austritt. Durch den Explosionsdruck kann der Arbeitsplatzgrenzwert kurzzeitig überschritten werden. In diesem Fall ist der Arbeitsbereich sofort zu verlassen und für eine ausreichende Frischluftzufuhr zu sorgen. Ärztliche Behandlung ist sicherzustellen, auch wenn zuerst keine Symptome auftreten.

Wechsel von UV-Lampen

Farb- und Lacknebel

Unter bestimmten Bedingungen bilden sich beim Spalten der Druckfarbe oder des Lacks kleinste ungehärtete Tropfen, so genannte Aerosole. Bei der Entstehung der Tröpfchen spielen unter anderem Druckgeschwindigkeit, Art des Bindemittels, Farb- und Lackmenge, Durchmesser der Farb- und Lackwalzen, Temperatur sowie relative Luftfeuchtigkeit eine Rolle. Die Tröpfchen können nicht nur zu Verschmutzungen im Bereich der Druckmaschine führen, sondern es besteht auch die Gefahr, dass sie bei den Beschäftigten durch Einatmen Gesundheitsstörungen hervorrufen.

Mit der Unterstützung des Druckfarben- bzw. Lackherstellers kann der Farb- und Lacknebelbildung oft erfolgreich entgegengewirkt werden. Führt dies nicht zum Erfolg, können Schutzmaßnahmen durch Absaugungen mit Filtereinheiten oder eine Reduzierung der Maschinengeschwindigkeit Abhilfe schaffen.

Spezielle Unterweisung für den Umgang mit UV-Druckfarben

Die Unterweisung der Beschäftigten anhand der Betriebsanweisungen und zusätzlicher Schulungsmaterialien ist mindestens einmal jährlich durchzuführen. Vor dem Ersteinsatz von UV-Farbsystemen muss grundsätzlich eine Unterweisung stattfinden. Inhalte für eine Unterweisung enthält das → BG-Infoblatt 545.

  Weitere Informationen

  1. Betriebsanweisung (TRGS 555)

  2. EN 60204-1 "Sicherheit von Maschinen - Elektrische Ausrüstung von Maschinen"

  3. BG-Infoblatt 545: Checkliste "Verwendung von UV-Druckfarben und -Lacken"