DGUV Information 203-077 - Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei ...

Online-Shop für Schriften

Jetzt bei uns im Shop bestellen

Jetzt bestellen
Anhang 2, Normung der PSAgS gegen die thermischen Auswirkung...
Anhang 2
Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei der Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung (DGUV Information 203-077)

Anhangteil

Titel: Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei der Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung (DGUV Information 203-077)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 203-077
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Anhang 2 – Normung der PSAgS gegen die thermischen Auswirkungen von Störlichtbögen

A 2.1
Normung für Schutzkleidung

Zur Prüfung und Bewertung der in einem Störfall möglicherweise lebensrettenden Kleidung existiert die Norm IEC 61482-2 [12], die die Anforderungen an Schutzkleidung und -materialien zum Schutz gegen die thermischen Auswirkungen eines Störlichtbogens festlegt. Diese Norm fordert, dass eine Prüfung unter Störlichtbogenbedingungen stets an Materialien und Kleidung durchzuführen ist. Dazu sind international zwei Prüfverfahren normativ beschrieben.

A 2.2
Normung mit Ursprung in Europa für die Prüfung von Schutzkleidung

Der Bereich der Störlichtbogenprüfung von PSAgS in Europa begann in den 1990er Jahren mit ausführlichen Untersuchungen schwerentflammbarer Textilen hinsichtlich ihres möglichen Schutzvermögens gegenüber den thermischen Wirkungen eines elektrischen Störlichtbogens.

Am Beginn der Normungsarbeiten stand der Wunsch, vorerst insbesondere Schutzkleidung zum Einsatz gegen die Wirkungen eines Störlichtbogens sicher und reproduzierbar prüfen und bewerten zu können. Dazu wurde auf Basis eines damals vorliegenden Normenentwurfs prENV 50354 [6] (Störlichtbogenprüfverfahren für Materialien und Kleidungsstücke für Anwender, die einer Störlichtbogengefährdung ausgesetzt sind) begonnen, die

Abb. A 2-1
Prüfaufbau Box-Test Verfahren

Schutzwirkung von textilen Flächen und Erzeugnissen in zwei Störlichtbogenschutzklassen zu untersuchen. Dieses Verfahren benutzte bereits die nur an einer Seite offene Box zur Erzeugung einer gerichteten Lichtbogenexposition auf das in 300 mm Abstand positionierte Prüfmuster einer textilen Fläche oder Jacke.

Ebenso definierte dieser Entwurf bereits die Verwendung von Aluminium- und Kupferelektroden, um den realen Gegebenheiten weitmöglichst zu entsprechen. Als Beurteilungskriterien waren enthalten:

  • keine Nachbrennzeit der Probe > 5 s,

  • keine Lochbildung > 5 mm,

  • kein Durchschmelzen auf die Innenseite,

  • Funktionsfähigkeit des Verschlusssystems nach Exposition.

Größter Nachteil des Verfahrens war jedoch die fehlende Zielstellung, Aussagen zur tatsächlichen Schutzwirkung gegen die thermischen Auswirkungen eines Störlichtbogens treffen zu wollen. Wie schon aus den Beurteilungskriterien ersichtlich sollte die Methode lediglich bestätigen, dass im Störlichtbogenfall nicht bereits durch die Kleidung schädigende Auswirkungen auf die Person, die diese trägt, zu erwarten sind (z. B. durch Entflammen, Lochbildung etc.). Dementsprechend waren auch keine Beurteilungsmöglichkeiten für das Risiko von Hautverbrennungen enthalten, wie sie bei ungenügender thermischer Isolation der Schutzkleidung auftreten.

Diese sicherheitsrelevante Lücke bei der Prüfung und Bewertung von Schutzkleidung gegen die thermischen Gefahren eines Störlichtbogens wurde 2007 mit der Veröffentlichung des international harmonisierten Standards IEC 61482-1-2 geschlossen. Dieser Prüfstandard wurde auch als DIN EN 61482-1-2 (VDE 0682-306-1-2) [11]) publiziert und 2014 erstmals erfolgreich überarbeitet. Als konsequente Weiterentwicklung der Idee einer gerichteten Störlichtbogenprüfung mittels einer nur in Richtung der Probe geöffneten Prüfbox beinhaltet die Norm die Prüfung von Flächenmaterialien und Erzeugnissen für zwei Schutzklassen, die sich in Größe der Lichtbogen- und der Einwirkenergie unterscheiden.

Die folgende Tabelle A 2-1 gibt einen Überblick zu den relevanten Parametern jeder Prüfklasse.

Tabelle A 2-1 Parameter des Box-Test Verfahrens

Störlichtbogenschutzklasse (Arc Protection Class) Mittelwert der Lichtbogenenergie W arc [kJ] Mittelwert der Einwirkenergie [kJ/m 2 ] Prospektiver Prüfstrom [kA] Lichtbogenzeit

[ms]
APC 11681464500
APC 23204277500

Die Grundphilosophie des Verfahrens besteht in der objektiven Prüfung und Bewertung des Störlichtbogenschutzes schwerentflammbarer Materialien bzw. Materialkombinationen sowie einer Überprüfung dieser Schutzwirkung am Fertigerzeugnis. Sowohl die Materialproben als auch die Erzeugnisse werden dabei in einem Abstand von 300 mm zur Lichtbogenachse positioniert, was einem vorstellbaren Arbeitsabstand unter realen Einsatzbedingungen entspricht. Die Lichtbogenachse wird durch die beiden vertikalen Elektroden definiert, die einen Abstand von 30 mm zueinander aufweisen. Als Elektrodenmaterial wird dabei Aluminium (oben) und Kupfer (unten) eingesetzt, um auch hier die Praxisbedingungen in einer Anlage so weit wie möglich nachbilden zu können. Die gewünschte Fokussierung der extremen thermischen Wirkung einer Lichtbogenexposition wird durch die parabolische Form der Prüfbox gewährleistet, welche die Elektrodenanordnung dreiseitig umschließt. Ober- und Unterteil der aus Gips gefertigten Box werden mittels isolierenden Platten verschlossen. Entsprechend des Prüfstromes der jeweiligen Lichtbogenschutzklasse wird der Lichtbogen in einem Prüfkreis mit der Spannung AC 400 V gezündet und nach einer Brenndauer von 500 ms gelöscht.

Das Boxtestverfahren besitzt eine sehr gute Reproduzierbarkeit. Im Rahmen der Überarbeitung der Prüfnorm wurde auf der Grundlage der ISO 5725-2 ein Vergleichstest, an dem 4 Testlabors in Italien, Spanien und Deutschland beteiligt waren, durchgeführt und ausgewertet. Für das Materialprüfverfahren wurden die Standardabweichungen der Wiederholbarkeit innerhalb eines Labors s r und der Vergleichspräzision s R des Verfahrens (Reproduzierbarkeit bzw. Gesamtstreuung) ermittelt, wie nachfolgende Tabelle A 2-2 zeigt.

Die bewerteten Parameter sind die Kontrollgrößen elektrische Lichtbogenenergie W LBP und direkte Einwirkenergie E i0P sowie die Differenz E it - E iSTOLL, die das quantitative Prüfkriterium Durchgangsenergie E it (in Bezug auf den Grenzwert E iSTOLL für das Einsetzen von Hautverbrennungen 2. Grades, d. h. Blasenbildung der Haut mit oder ohne Narbenbildung) charakterisiert.

Für die Reproduzierbarkeit der Kontrollgrößen ergeben sich Standardabweichungen kleiner 5,3 % für die Lichtbogenenergie und kleiner 11 % für die Einwirkenergie, was angesichts der Stochastik der Lichtbogenvorgänge als sehr gut anzusehen ist.

Im Aufbau des Boxtestverfahrens wird als Probenhalterung für textile Flächen eine Prüfplatte verwendet, in die zwei Kalorimeter zur Messung der Durchgangsenergie integriert sind. Dies ermöglicht eine Messung des Wärmedurchgangs auf die Hautoberfläche (Probenrückseite) und damit eine Aussage zum Risiko von Verbrennungen zweiten Grades im Vergleich zu den Grenzwerten des Stoll/Chianta-Kriteriums. Zusätzlich erfolgt eine visuelle Beurteilung jeder Probe anhand der Kriterien Nachbrennzeit, Lochbildung und Durchschmelzen auf die Innenseite. Fertigerzeugnisse wie Jacken, Mäntel, Parkas, etc. werden auf einem standardisierten Mannequin geprüft. Neben den visuell zu bewertenden Kriterien analog einer Flächenprüfung erfolgt hier zusätzlich noch der Funktionstest des Verschlusssystems der Kleidung. Dies ist erforderlich, da nur ein funktionsfähiger Verschluss ein möglichst schnelles Ablegen der Kleidung nach einem Lichtbogenunfall ermöglicht. Darüber hinaus dient der Erzeugnistest einer Überprüfung ggf. vorhandener Accessoires, wie Reflexstreifen, Logos oder Emblemen hinsichtlich ihrer Störlichtbogenfestigkeit.

Dieser Prüfstandard ist seit Jahren etabliert und dient als Basis zahlreicher Zertifizierungen für Störlichtbogenschutzkleidung im Geltungsbereich der für Europa verbindlichen Verordnung für Persönliche Schutzausrüstung (EU) 2016/425 (vormals: Richtlinie 89/686/EWG) [1].

Tabelle A 2-2 Auswertung des Vergleichstests

Parameter Störlichtbogenschutzklasse APC Wiederholbarkeit

s r
Reproduzierbarkeit

s R
W LBP 13,5 kJ5,0 kJ
24,0 kJ17,1 kJ
E i0P
(Kalibrierungstest)
115,7 kJ/m2 16,0 kJ/m2
222,8 kJ/m2 31,1 kJ/m2
E it - E iStoll Materialtest, 2 Materialien110,2 kJ/m2 12,0 kJ/m2
Materialtest, 1 Material *214,5 kJ/m2 14,5 kJ/m2
* 2. Material nicht bewertbar

Neueste Erkenntnisse zeigen, dass die Lichtbogenschutzklassen auch die Expositionswirkungen in adäquaten Gleichstromsystemen energetisch abbilden.

A 2.3
Normung mit Ursprung in Amerika für die Prüfung von Schutzkleidung

Außerhalb Europas kommt für die Beurteilung des Störlichtbogenschutzes vorwiegend eine andere Prüfmethode zum Einsatz. Hier dominiert die Bestimmung des Lichtbogenkennwertes ATPV (Arc Thermal Performance Value) gemäß IEC 61482-1-1. Dieses auch als DIN EN 61482-1-1 (VDE 0682-306-1-1) [10] publizierte Verfahren erfordert eine Mittelspannungsquelle und basiert auf einem offenen, ungerichteten Lichtbogen zur Exposition von jeweils drei kreisförmig (120 Versatz) angeordneten Materialproben. Die Fixierung der textilen Flächenproben erfolgt auf Panels, in denen jeweils zwei Kalorimeter zur Messung der Durchgangsenergie eingebaut sind.

Zusätzlich verfügt jedes Panel über zwei rechts und links von der Probe angebrachte ungeschützte Kalorimeter, die gleichzeitig die direkte Einwirkenergie aufzeichnen. Im Abstand von 300 mm zu jedem Panel bilden 2 Elektroden aus Edelstahl (Elektrodenabstand 300 mm) das Zentrum des Kreises. Im Gegensatz zum Box-Test Verfahren verfügt die IEC 61482-1-1 nicht über definierte Störlichtbogenschutzklassen. Bei einem Prüfstrom von 8 kA

Abb. A 2-2
ATPV-Testaufbau

und über Variation der Lichtbogendauer bestimmt die Methode aus einer Menge von mindestens 20 Einzelwerten sowie einem logistischem Regressionsverfahren für jedes schwerentflammbare Material den jeweiligen Lichtbogenkennwert (ATPV oder EBT). Dieser Kennwert repräsentiert eine auf das Material einwirkende Energie, welche mit 50 % Wahrscheinlichkeit zur Überschreitung des Stoll-Grenzwertes (ATPV) bzw. zum Aufbrechen des Materials bis zur Körperoberfläche (EBT) führt.

Beurteilungskriterien für jedes einzelne Prüfmuster sind:

  • Lochbildung/Aufbrechen des Materials in allen Lagen,

  • Wärmedurchgang überschreitet Grenzwert für Hautverbrennung (Stoll-Kurve).

Nach Bestimmung des Kennwertes für das Material erfolgt unter Nutzung der gleichen Lichtbogendauer eine Beständigkeitsprüfung für das Erzeugnis auf einem dafür an Stelle eines Panels montierten Mannequins.

Um eine dem Lichtbogenkennwert entsprechende Einsatzentscheidung für die Kleidung treffen zu können, muss der Anwender die Methoden der Gefährdungsbeurteilung und Risikoabschätzung, z. B. gemäß NFPA 70E (Standard for Electrical Safety in the Workplace) [14] oder IEEE 1584 (Guide for performing arc-flash hazard calculations) [15], sicher und erfolgreich anwenden können. Andernfalls lässt sich aus dem Kennwert keine Auswahlempfehlung für Arbeiten in oder in der Nähe von elektrischen Anlagen ableiten.

Ebenso gibt es bislang keine gesicherte Möglichkeit einer Vergleichbarkeit oder Umrechnung zwischen dem ATPV-Wert und dem zur Prüfung und Zertifizierung von Schutzkleidung in Europa hauptsächlich verwendeten Box-Test Verfahren gemäß IEC 61482-1-2.

Das Verfahren gemäß IEC 61482-1-1 ist überarbeitet worden und im Juni 2019 mit Ausgabe 2 erschienen. In Deutschland ist diese Norm als DIN EN 61482-1-1 (VDE 0682-306-1-1:2020-08) [10] veröffentlicht worden. Neben einer Vielzahl technischer Präzisierungen und Änderung ist die Ausgabe 2 maßgeblich durch die Einführung eines weiteren Parameters ELIM (Energielimit) gekennzeichnet. Neben den bekannten Größen ATPV und EBT soll dieser neue Parameter das Problem der 50 %-igen Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung des Grenzwertes der thermischen Durchgangsenergie lösen. Dies wird erreicht, indem als Ergebnis nur noch der Mittelwert der drei größten Messwerte direkt unterhalb des als Mixzone bezeichneten Übergangsbereiches betrachtet wird.

Allerdings unterscheiden sich die Kriterien zur Beurteilung des Materials bei Lichtbogenbeschuss insbesondere hinsichtlich Nachbrennzeit und Lochbildung noch immer erheblich vom Box-Test Verfahren. So existiert auch in der überarbeiteten Fassung der IEC 61482-1-1 kein Limit für die Nachbrennzeit eines durch die Lichtbogeneinwirkung entzündeten Materials. Setzt der Box-Test diesem als kritisch zu bewertenden Materialverhalten mit maximal 5 Sekunden Nachbrennzeit klare Grenzen, findet sich in der IEC 61482-1-1 keine entsprechende Festlegung. Auch die Definition eines Loches (Materialdurchbruch durch alle Lagen) ist mit 25 mm fünfmal größer als im Box-Test. Hier zeigt sich die unterschiedliche Herangehensweise zwischen europäischen Prüf- und Bewertungsstandards entwickelt für gesetzliche geregelte PSA (gemäß PSA-Verordnung) und dem überwiegend amerikanisch dominierten Ansatz der Störlichtbogenprüfung und -bewertung.

A 2.4
Normung für andere PSAgS-Arten

National wie international arbeiten Fachleute der Standardisierungsgremien an der Normung weiterer PSAgS-Arten, hier vor allen an Ausrüstung zum Schutz von Kopf, Gesicht, Augen und Händen. Allen diesen Arbeiten ist gemein, dass sie weitmöglichst auf den bereits international genormten Prüfgrundlagen Box-Test oder Open-Arc-Test für Schutzkleidung aufbauen. Dem Anwender kann damit eine weitestgehend vollständige Schutzausrüstung zur Verfügung gestellt werden, deren Störlichtbogenschutz jeweils nach gleichen Grundsätzen geprüft und beurteilt wurde.

A 2.4.1
Normung mit Ursprung in Europa

A 2.4.1.1 Kopf, Augen- und Gesichtsschutz

Die europäische Grundnorm für Augen- und Gesichtsschutz ist die EN 166 in deren Abschnitt 7.2.7 "Schutz gegen Störlichtbogen" jedoch nur Anforderungen beschrieben sind, die aus Versuchsreihen mit verschiedenen Werkstoffen im Störlichtbogen mit anschließender visueller Prüfung abgeleitet wurden. Dabei ist man davon ausgegangen, dass eine PSAgS für Augen und Gesicht, die bei einem Störlichtbogenversuch nicht schmilzt, brennt oder andere schwerwiegende Schädigungen zeigt, auch den Träger dieser PSAgS ausreichend schützt. Spätere Versuche mit Sensoren, die hinter dem entsprechenden Gesichtsschutz angebracht wurden, haben jedoch belegt, dass diese Vermutung nicht gerechtfertigt war. Denn, je nach Material und Design der Gesichtsschutzkomponenten, kann ohne zusätzliche Prüfungen nicht ausgeschlossen werden, dass Strahlung die optischen Komponenten der PSAgS für Augen und Gesicht durchdringt ohne dabei an dieser PSAgS selbst relevanten Schaden anzurichten oder dass Störlichtbogenenergie seitlich oder unterhalb dieser PSAgS vorbei Schäden an Augen und Gesicht verursachen.

Deshalb wurde seitens der Prüf- und Zertifizierungsstelle Elektrotechnik des DGUV Test mit dem GS-ET-29 [23] ein Prüfgrundsatz entwickelt, der alle thermischen Gefahren eines Störlichtbogens und weitere arbeitssicherheitsrelevante Anforderungen, wie z. B. Lichttransmission, berücksichtigt. Für die hierin beschriebene Störlichtbogenprüfung wurde der Prüfaufbau nach IEC 61482-1-2 grundsätzlich übernommen, die Sensoren jedoch in einen speziell dafür entwickelten Prüfkopf eingesetzt, zwei in Höhe der Augen, ein Sensor in der Höhe des Mundes und ein weiterer Sensor unter dem Kinn des Prüfkopfes. Dieser Prüfkopf wird auf eine vertikale angeordnete Platte so montiert, dass sich der Mundsensor in Höhe des Lichtbogenfokus befindet.

Seit 2013 sind die in diesem Prüfgrundsatz formulierten Zusatzanforderungen für die Prüfung und Zertifizierung von Elektriker-Gesichtsschutz für in Europa zertifizierte Produkte verbindlich (s. RfU ‚CNB/P/03.024‘ [13]). Damit ist sichergestellt, dass trotz noch ausstehender harmonisierter Normen in Europa zertifizierte Produkte tatsächlich sowohl eine Störlichtbogenfestigkeit als auch einen Störlichtbogenschutz nachgewiesen haben.

Die Störlichtbogenprüfung des Gesichtsschutzes gilt als bestanden, wenn für vier zu prüfende Muster die Nachbrennzeit ≤ 5 s ist, kein Durchschmelzen des Prüflings oder eine Lochbildung auftritt sowie die Wertepaare aller Kalorimeter des Prüfkopfs über die gesamte Messdauer von 30 s unterhalb der für das Risiko von Hautverbrennungen nach dem Stoll/Chianta-Kriterium definierten Grenzwerte liegen.

In Kürze wird die EN 166 und untergeordnete Normen durch die internationalen Normen ISO 16321-1, IS0 16321-2 und ISO 16321-3 abgelöst in denen jedoch nunmehr keine besonderen Anforderungen zum Störlichtbogenschutz enthalten sind. Parallel zu diesen Normen entsteht mit der IEC 62819 (VDE 0682-341) eine internationale Anforderungs- und Prüfnorm speziell für den Kopf-, Augen- und Gesichtsschutz gegen die thermischen, optischen und mechanischen Gefahren eines Störlichtbogens. Neben grundsätzlichen Anforderungen an jeden Augen- und Gesichtsschutz sind dort spezielle Anforderungen an thermischen, optischen und mechanischen Schutzeigenschaften einer PSAgS für Augen und Gesicht festgelegt und entsprechende Prüfverfahren beschrieben oder es wird mit Bezug auf die ISO 16321-1 und IS0 16321-2 auf entsprechende Prüfverfahren verwiesen.

So wie für den Augen- und Geschichtsschutz der Prüfgrundsatz GS-ET-29 [23] das Box-Test-Pendant der Störlichtbogenprüfnorm IEC 61482-1-2 darstellt, ist das nordamerikanische Prüfverfahren ASTM F2178 [16] das Pendant der IEC 61482-1-1 zur Bestimmung des ATPV, bzw. EBT. Beide Verfahren sind in der internationalen Fassung der IEC 62819 beschrieben, wegen der bei der Bestimmung des ATPVs tolerierten 50 %-igen Wahrscheinlichkeit einer Verbrennung 2. Grades, wird in der harmonisierten Fassung der EU neben dem Box-Test-Verfahren sicherlich nur der dort ebenfalls beschriebene ELIM zur Anwendung kommen.

A 2.4.1.2 Handschutz

Für die Prüfung und Bewertung von Störlichtbogenfestigkeit und -schutz von Handschuhen liegt ebenfalls kein international harmonisierter Prüf- und Bewertungsstandard vor. Daher wurde von der Prüf- und Zertifizierungsstelle Elektrotechnik des Fachbereichs ETEM im DGUV Test die Erarbeitung der Prüfgrundsätze GS-ET-42-1 "Zusatzanforderungen für die Prüfung und Zertifizierung von elektrisch isolierenden Handschuhen mit zusätzlichem Schutz vor den thermischen Auswirkungen eines Störlichtbogens" [24] und GS-ET-42-2 "Zusatzanforderungen für die Prüfung und Zertifizierung von Hitzeschutzhandschuhen mit zusätzlichem Schutz vor den thermischen Auswirkungen eines Störlichtbogens" [25] basierend auf einen vorangegangenen Forschungsprojekt [27] angestrengt.

Diese Prüfgrundsätze sind seit Februar 2019 verfügbar und enthalten nicht nur die Prüfung von Störlichtbogenfestigkeit und -schutz, sondern auch weitere sicherheitsrelevante Zusatzanforderungen an einen anforderungsgerechten Störlichtbogen-Schutzhandschuh. Sie verwenden die grundlegenden Anlagengegebenheiten der gerichteten Exposition des Box-Test Verfahrens entsprechend IEC 61482-1-2 unter Nutzung einer speziell für Handschuhe konzipierten Probenhalterung. Die drei halbkreisförmig im gleichen Abstand von der Prüfbox angeordneten Panels ermöglichen die Prüfung kompletter Handschuhe und sind jeweils mit einem horizontal und vertikal zur Lichtbogenachse zentrierten Kalorimeter versehen.

Als Prüfprogramm sind, neben den Störlichtbogenschutzklassen APC 1 und 2 der Kleidung, zwei zusätzliche Störlichtbogenschutzklassen APC 1_150 und APC 2_150 möglich. Sie dienen der Beurteilung der Produkte bei deutlich höherer direkter Einwirkenergie, was für Handschuhe allein durch den zu erwartenden geringeren Abstand zur Störquelle gerechtfertigt erscheint. Erreicht werden diese zusätzlichen Prüfklassen durch einen um 50 % verringerten Abstand der Proben vom Lichtbogen (150 statt 300 mm) bei einer der Störlichtbogenschutzklassen APC 1 bzw. APC 2 entsprechenden Lichtbogenenergie (168 kJ bzw. 320 kJ).

Die Anwendung ist nicht auf elektrisch isolierende Schutzhandschuhe beschränkt. GS-ET-42-2 kann auch bei anderen Handschuhtypen, z. B. Lederhandschuhen, wichtige sicherheitsrelevante Informationen liefern. Maßgeblich für eine PSAgS ist jedoch ein guter thermischer Schutz, weshalb diese Handschuhe grundsätzliche Anforderungen der DIN EN 407 "Schutzhandschuhe gegen thermische Risiken (Hitze und/oder Feuer)" erfüllen müssen. Dafür wird nicht nur das Brennverhalten des Materials, sondern auch die thermische Stabilität der Nähte bei direkter Beflammung (Nahtöffnung) geprüft. Hinsichtlich des Störlichtbogenschutzes sieht das Verfahren die Prüfung von mindestens 3 Paar Handschuhen (6 Einzelprüflinge) vor, von denen nach Lichtbogeneinwirkung keiner eine Nachbrennzeit > 5 s, Durchschmelzen zur Innenseite, Lochbildung oder ein Überschreiten der Grenzwerte für Hautverbrennungen entsprechend des Stoll/Chianta-Kriteriums aufweisen darf.

Unter diesen Bedingungen kann man von einem nach aktuellen Erkenntnissen geprüften und bewerteten Schutzhandschuh ausgehen.

Ausgehend von diesen Arbeiten hat man sich Ende 2018 auch auf internationaler Ebene entschlossen, eine Projektgruppe zur Erarbeitung eines Prüfstandards für alle Formen von Handschutzausrüstungen gegen die thermischen Gefahren eines Störlichtbogens (Handschuhe, Stulpen, etc.) zu bilden. Unter der Bezeichnung IEC 63232-1-2 [20] wird in den nächsten Jahren auf Basis des Box-Tests ein internationaler Prüfstandard entstehen, welcher nach Kleidung sowie Kopf, Augen- und Gesichtsschutz den vollständigen Personenschutz auf den Bereich der Hände ausdehnt.

A 2.4.2
Normung mit Ursprung außerhalb der EU

Auch für ergänzende Schutzausrüstung einer Kleidung, welche nach dem in IEC 61482-1-1 beschriebenen Lichtbogenkennwert ATPV geprüft wurde, liegen international nicht harmonisierte Prüf- und Bewertungsmöglichkeiten vor.

Kopf- und Gesichtsschutz kann entsprechend des nur in Amerika publizierten Standards ASTM F2178 - 17b [17] geprüft werden. Dieses Verfahren nutzt die Anlagentechnik für die Bestimmung des ATPV an Textilien, wobei die Prüfmuster aus Helm und Visier auf einem mit vier Kalorimetern versehenen Kopf fixiert werden. Dazu wird dieser auf einem der Beständigkeitsprüfung von Kleidung vergleichbaren Mannequin befestigt und das mittig angeordnete Kalorimeter im Gesichtsbereich des Kopfes vertikal und horizontal zentriert gegenüber der Lichtbogenachse positioniert. In Analogie zum Test mit Textilien messen die an den Seiten des Kopfes positionierten ungeschützten Kalorimeter für jeden Prüfzyklus die direkte Einwirkenergie. Im Zusammenspiel mit der gemessenen Durchgangsenergie wird so schrittweise der Lichtbogenkennwert errechnet.

Zur Prüfung und Bewertung von Handschuhen existiert der nur in Amerika veröffentlichte Standard ASTM F2675/F2675M - 13 [18]. Mit ihm wurde ein ringförmiger Aufbau mit Viertelkreisöffnung konzipiert, auf dem sich vier Panels zur Fixierung der Prüfmuster befinden. Jedes Handschuh-Panel ist mit einem Kalorimeter versehen, welches horizontal und vertikal zur Mitte der Lichtbogenachse ausgerichtet ist und zur Messung der Durchgangsenergie verwendet wird. Je zwei seitlich neben den Panels angeordnete ungeschützte Kalorimeter dienen, wie bei der Prüfung von Textilien, zur Ermittlung der direkten Einwirkenergie jedes einzelnen Prüfzyklus. Die Ermittlung des ATPV erfolgt dann analog zu den bereits beschriebenen Verfahren. Auf internationaler Ebene erfolgt die Normenarbeit für das Arc Rating von Handschutzausrüstungen gegen die thermischen Gefahren eines Störlichtbogens (Handschuhe, Stulpen, etc.) seit Ende 2018 innerhalb der Projektgruppe IEC 63232-1-1 [19].

Allerdings gelten auch für den ermittelten Lichtbogenkennwert eines Gesichtsschutzes oder Handschuhs die gleichen Einschränkungen wie für die Kleidung. Die Nutzung erfordert Erfahrung in der Anwendung amerikanischer Richtlinien zur Gefährdungsbeurteilung von Störlichtbogenrisiken am Arbeitsplatz.

A 2.5
Anforderungen für bestimmungsgemäße Auswahl

Für den anforderungsgerechten Störlichtbogenschutz ist es erforderlich, sich die durch den Störlichtbogen generierten thermischen Risiken stets in ihrer möglichen Gesamtwirkung auf Kopf- und Gesicht, Rumpf und Extremitäten bis zu den Händen zu vergegenwärtigen. Auch wenn die internationale Normung noch nicht für alle diese Bereiche den gleichen Stand erreicht hat, müssen die verschiedenen PSAgS immer als Gesamtsystem betrachtet, bestimmungsgemäß ausgewählt und aufeinander abgestimmt werden.

Störlichtbogenschutzausrüstungen sind High-Tech Erzeugnisse mit oftmals multifunktionellem Schutz. Bei der Auswahl derartiger PSAgS ist daher nicht nur die Durchführung einer entsprechenden Störlichtbogen-Beständigkeitsprüfung erforderlich. Vielmehr muss erkannt und berücksichtigt werden, dass keines der bislang beschriebenen Verfahren in der Lage ist, die an eine derartige PSAgS zu stellenden Anforderungen in der Gesamtheit abzubilden.

Alle bisher hier angeführten Normen sind reine Prüfstandards, die zwar die wesentlichsten, aber eben nicht alle Eigenschaften einer sicheren PSAgS bestätigen. So können z. B. ein Innenfutter einer Kleidung aus nicht schwerentflammbarem Material oder eine Naht aus 100 % Polyesternähfaden im Ernstfall erheblich schädigende Auswirkungen auf den Träger haben. Ebenso bietet ein zu geringer Durchgangswiderstand, z. B. beim Einsatz von oberflächenleitfähigen Fasern für die elektrostatische Ableitfähigkeit der Kleidung, u. U. keinen Berührungsschutz gegenüber stromführenden Teilen und kann damit sogar weitere Sekundärgefährdungen hervorrufen. Bei geschlossenen Hauben ohne Belüftung können schon nach relativ kurzer Tragedauer hohe CO2-Konzentrationen nachgewiesen werden, die wiederum Einfluss auf die Konzentrationsfähigkeit oder gar das Bewusstsein zur Folge haben können. Bei Visieren ist die optische Qualität der Sichtscheibe und die Bewegungsfreiheit des Kopfes zu berücksichtigen. Ein freies Blickfeld nach unten verhindert Stolpern, etc..

Darüber hinaus sind natürlich auch die klassischen textilspezifischen Anforderungen, wie z. B. Maßbeständigkeit beim Waschen sowie Höchst- und Weiterreißfestigkeit, für einen Anwender nicht nur qualitäts-, sondern auch sicherheitsrelevant. Und letztendlich werden auch nur geeignete und entsprechend geprüfte Accessoires, wie schwerentflammbare Reflexstreifen, Embleme oder Logos, die Schutzfunktion einer Kleidung nicht negativ beeinflussen. Hier gilt es für den potentiellen Anwender der Kleidung Sicherheit zu erlangen, dass sowohl der Hersteller als auch die einbezogene Zertifizierungsstelle diese Risiken beachtet und durch Festlegung geeigneter Materialien und eines entsprechenden Designs weitmöglichst ausgeschlossen haben.

Als gegenwärtig bestes Mittel einer möglichst umfassenden Prüfung und Bewertung von Störlichtbogenschutzkleidung ist die internationale Norm IEC 61482-2 [12] anzusehen.

Wesentlicher Bestandteil dieser Produktnorm ist der Nachweis eines Störlichtbogenschutzes durch die eingesetzten Textilmaterialien, wie er nach DIN EN 61482-1-2 (VDE 0682-306-1-2) [11] erbracht werden kann.

Eine entscheidende Grundforderung ist aber auch die ausschließliche Verwendung von schwerentflammbaren Ausgangsmaterialien (Index 3 gemäß DIN EN ISO 14116 [5]) für die Außen- und ggf. Innenlage der Kleidung. Schutzkleidungstypische Forderungen an die Maßhaltigkeit sowie mechanische Beständigkeit im Gebrauch durch Mindestanforderungen an Höchstzug- und Weiterreißkraft ergänzen das materialspezifische Anforderungsprofil.

Die IEC 61482-2 [12] regelt aber auch wichtige sicherheitsrelevante Anforderungen an die Gestaltung der Kleidung selbst. Möglicherweise aus Gründen des Tragekomforts gewählte unterschiedliche Störlichtbogenschutzklassen im Front- und Rückenbereich werden ebenso eindeutig reglementiert, wie der ausschließliche Einsatz von schwerentflammbarem Nähfaden für alle Hauptnähte. Wurden zusätzlich zur Norm noch spezielle Designanforderungen, wie verschließbare Taschen, zum wirksamen Schutz gegen die im Störfall zahlreich entstehenden Spritzer geschmolzenen Metalls berücksichtigt, kann der Anwender von einer umfassend geprüften und bewerteten Schutzkleidung gegen die thermischen Risiken eines Störlichtbogenunfalls ausgehen.

Abb. A 2-3
Piktogramm IEC 60417-6353 zur Kennzeichnung störlichtbogengeprüfter PSAgS [Copyright © 2016 IEC Geneva, Switzerland. www.iec.ch1

Dies gilt auch für entsprechende Bund- oder Latzhosen eines vollständigen Schutzanzuges. Obwohl die vorgestellten Methoden ursprünglich und hauptsächlich zur Prüfung konfektionierter Jacken, Hemden, Parkas o. ä. vorgesehen sind, wird die Zertifizierungsstelle auch Hosen einer intensiven Beurteilung der Schutzwirkung unterziehen. Hierfür sind die Verwendung identischen Einsatzmaterials für Hose und Jacke sowie die Umsetzung der in IEC 61482-2 [12] getroffenen Festlegungen für das Design maßgebend. Entscheidet sich der Anwender im Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung auf den Einsatz eines kompletten Schutzanzuges oder Overalls zu verzichten, muss die Eignung der zur Störlichtbogenjacke separat ausgewählten Hose immer durch ihn selbst überprüft werden. Um damit einhergehende Unsicherheiten und ggf. Risiken zu vermeiden, ist die Auswahl eines kompletten Anzugs aus Jacke und Hose zu empfehlen.

Für spezielle Gefahrenbereiche sehr hoher Lichtbogenenergien aber auch zur Schaffung eines besonders guten Tragekomforts eignen sich Bekleidungskonzepte, bei denen der Störlichtbogenschutz durch Kombination mehrerer übereinander getragener Kleidungsteile, z. B. Jacke über Hemd, gewährleistet wird. Dieses aus dem Sport-, Freizeit- und Outdoorbereich bekannte "Zwiebelschalen-Prinzip" kann auch bei PSAgS einen wertvollen Beitrag für Schutz und Sicherheit leisten. In Zusammenarbeit mit einem verantwortungsvollen und erfahrenen Zulieferer lassen sich so optimale Konzepte gestalten, die oftmals einen deutlichen Mehrwert gegenüber klassischen Standardlösungen bieten. Wesentliche Voraussetzungen sind jedoch, dass die Materialien der einzelnen Bekleidungsteile und auch die Kleidungsteile selbst ordnungsgemäß geprüft wurden, zusammen zertifiziert sind und selbstverständlich auch getragen werden.

Abb. A 2-4
Schutzhandschuh mit Kennzeichnung störlichtbogengeprüfter PSAgS

Es ist anzumerken, dass es in Kürze auch einen harmonisierten Standard DIN EN 61482-2 geben wird. Um dies zu erreichen, muss zunächst die bevorstehende Veröffentlichung der Ausgabe 2 des Prüfstandards DIN EN 61482-1-1 erfolgen (siehe A 2.2), da in diesem Standard erstmalig der Parameter ELIM enthalten ist. Dieser wird das Problem der 50 %-igen Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung des Stoll/Chianta-Kriteriums lösen, was eine Voraussetzung für die Konformitätsvermutung der EN 61482-2 zur PSA-Verordnung (EU) 2016/425 darstellt. Die Norm EN 61482-2 ist 05-2020 erschienen und basiert auf der IEC 61482-2: 2018 mit den entsprechenden Modifizierungen (IEC 61482-2:2018, modified).

Für einen möglichst umfassenden Störlichtbogenschutz sollte der Anwender also darauf achten, dass ihm der Hersteller die Einhaltung der IEC 61482-2 [12] bestätigt und nicht nur eine Prüfung von Material oder Erzeugnis durchgeführt hat. Ab 05-2018 ist dies gemäß der Ausgabe 2 der IEC 61482-2 durch das neue Piktogramm für PSAgS auf dem Etikett sichtbar (s. Abb. A 2-3).

Das gleiche Symbol findet sich auch auf der Kennzeichnung (Etikett) von Störlichtbogen-Schutzhandschuhen, die gemäß GS-ET-42-1/-2 geprüft und zertifiziert wurden. Sie geben dem Anwender damit die Gewähr, dass sie als Bestandteil eines ganzheitlichen Schutzkonzeptes ausgewählt und bestimmungsgemäß eingesetzt werden können.

Abb. A 2-5
Kopf- und Gesichtsschutz

Größte Herausforderung bleibt dabei die Definition und Entscheidung über die jeweilige Prüfklasse (Störlichtbogenschutzklasse APC 1, 2, 1_150 und 2_150), welche die Handschuhe bestanden haben müssen. Hierbei sollte der Anwender nicht nur die entsprechend dem Verfahren zur Auswahl von PSAgS ermittelte Störlichtbogenschutzklasse der Schutzkleidung (APC 1 oder APC 2) berücksichtigen. Vergleichbares Gewicht ist auf die risikobeeinflussenden ergonomischen Eigenschaften zu legen, da besonders bei Schutzhandschuhen hoher Prüfklassen eine Einschränkung der taktilen Eigenschaften (Beweglichkeit) erwartet werden muss.

Ein umfassender Störlichtbogenschutz wird komplett, wenn auch ein gemäß GS-ET-29 [23] geprüfter und zertifizierter Kopf- und Gesichtsschutz ausgewählt und getragen wird (s. a. A 2.4.1.1). Auch diese Produkte sind an der Kennzeichnung mit dem Piktogramm für störlichtbogengeprüfte PSA erkennbar und gewährleisten dem Träger in der Gesamtheit Schutz und Sicherheit von Kopf bis Fuß.

1

"The author thanks the International Electrotechnical Commission (IEC) for permission to reproduce Information from its International Standard. All such extracts are copyright of IEC, Geneva, Switzerland. All rights reserved. Further information on the IEC is available from www.iec.ch. IEC has no responsibility for the placement and context in which the extracts and contents are reproduced by the author, nor is IEC in any way responsible for the other content or accuracy therein".