MHHPA: Anhydrid-Härter für Epoxidharzanwendungen. Auswirkungen einer Priorisierung in der Elektroindustrie aus der Sicht eines KMU

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2 BAuA Dortmund 2015 MHHPA: Anhydrid-Härter für Epoxidharzanwendungen Auswirkungen einer Priorisierung in der Elektroindustrie aus der Sicht eines KMU Dipl. Ing. (FH) Martin Grote DRIESCHER WEGBERG Folie 2

3 Inhalt Einführung Anwendungen Grundlagen und Fertigungsverfahren Substitution von MHHPA Antrag Zulassung unter REACH RMA Riskiomanagement-ptionsanalyse Zusammenfassung und Resümee Folie

4 1909 Gründung in Kapellen, Rheinland 1925 Aufbau der Produktionsstätte in Rheydt (heute Mönchengladbach) 1947 Bau eines Porzellanwerkes in Emmelshausen / Hunsrück 1970 Umbau der Porzellanfertigung in Emmelshausen zu einer Gießharzfertigung 1970 Verlagerung der Produktionsstätte von Rheydt nach Wegberg, Kreis Heinsberg Folie

5 Spezialfabrik für Elektrizitätswerksbedarf seit Mitarbeiter qm Grundfläche in Wegberg qm Fabrikations- und Büroflächen Gießharzfertigung in Emmelshausen / Hunsrück Fertigung von Produkten für die Energieverteilung Folie

6 Erzeugung Übertragung Verteilung Verbraucher Hochspannung (HS) Mittelspannung (MS) Niederspannung (NS) Generatoren Motoren Transformatoren Stützer & Durchführungen Schaltanlagen & Meßwandler Gießharzisolatoren Gießharztransformatoren Vom Kraftwerk zum Verbraucher Folie

7 Transformatorstationen Mittelspannungsschaltanlagen >1kV bis 40,5kV Niederspannungsschaltanlagen Anwendungen: Energieverteilung Industrie Erneuerbare Energieerzeugung Folie

8 Gießharzbauteile: Isolatoren und Durchführungen aus Epoxidharz Eigene Entwicklungen und Herstellung seit 1970 Fertigung für eigene Schaltanlagen und Schaltgeräte (1kV bis 40,5kV) Herstellung von speziellen Gießharzteilen für industrielle Anwendungen (Fremdfertigung) Folie

9 Freiluft-Lasttrennschalter mit Gießharz-Stützisolatoren Epoxidharzanwendung im Freiluftbereich Montage eines Freiluft Lasttrennschalters als Längstrennung Folie

10 Isolatoren und Durchführungen aus Gießharz in SF 6 -Anlagen SF 6 -Anlagen: Gasisolierte Mittelspannungsanlage, deren Isolation mittels Schwefelhexafluorid erfolgt Folie

11 Isolatoren und Durchführungen aus Gießharz Gießharz: Epoxidharz-Systeme bestehend aus Harz und Härter Beschleuniger und Additive Füllstoffe und Farbe Härter als MHHPA (Methylhexahydrophthalsäureanhydrid) REACH: Kandidatenliste als besorgniserregender Stoff (SVHC) (ECHA, Dez ED/169/2012) Zukünftig, geplant: Priorisierung und Aufnahme in Anhang XIV im Rahmen des Zulassungsverfahrens Anhydride: zentraler Baustein für die Herstellung elektrischer Betriebsmittel Folie

12 Anhydride MHHPA (Methylhexahydrophthalsäureanhydrid) HHPA (Hexahydrophthalsäureanhydrid) Bausteine für die Herstellung von Isolierstoffen auf Epoxidharz-Basis Für elektrische Betriebsmittel und deren einwandfreie Funktion Hauptbestandteile zur Stromerzeugung und verteilung: wie z.b. Schaltanlagen Schaltgeräte Transformatoren Elektrische Maschinen Daher für die politische Zielerreichung Energiewende, Energie- und Ressourceneffizienz benötigt! Positionspapier ZVEI: Positionspapier T&D Europe: Folie

13 Chemische Formel / Bild des Moleküls Chemische Verbindung nach Reaktion enthält keinerlei Anhydride H + H H H Hat nichts mit Anhydrit zu tun! Anhydrit ist Calciumsulfat / Gips (anorganisch) und wird in sehr großen Mengen in der Baustoffindustrie verwendet (z.b. Anhydrit-Estrich). Folie

14 Isolatoren und Durchführungen aus Gießharz Das fertige Gießharzbauteil (gehärteter Isolierstoff) ist kein Gefahrstoff und ist kennzeichnungsfrei! Es werden keine Sicherheitsdatenblätter benötigt! Kein Anhydrid im Endprodukt! Folie

15 Verarbeitungseinrichtung in der Fertigung Resin Drum Hardener Drum Filler Silo Flexibiliser Vacuum Dryer Additives or Accelerator Vacuum- Premixer Thin film Degassing Scale Metering Mixer Static Mixer a) Clamping unit Autoclave p > mbar b) Folie

16 Verarbeitungseinrichtung in der Fertigung Resin Drum Hardener Drum Filler Silo Flexibiliser Vacuum Dryer Additives or Accelerator Vacuum- Premixer Thin film Degassing Scale Metering Mixer Static Mixer a) Clamping unit Autoclave p > mbar b) Folie

17 Verarbeitung Epoxidharze / Anhydridhärter Gießverfahren: Verguss in Stahl- oder Aluminiumformen unter Vakuum und ggf. unter Druckbeaufschlagung (Druckgelierverfahren) Verarbeitungsparameter: Vorwärmung der Gießformen und Aktivteile: C Gießmasseaufbereitung im geschlossenen Dosierund Aufbereitungssystem: 3-4 h, C, 1-5mbar Verguss in Gießform C, a) Vakuumgießverfahren <10mbar, b) Druckgelierverfahren 3-4 bar Vorhärtung in geschlossener Gießform: 1h bei 120 C dann Entformen je nach Prozess anschließend Aushärtung 12h bei 120 C Folie

18 Kein Kontakt während der Herstellung! Folie

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20 Beispiel Anschlusskonus einer SF 6 -Anlage Gießharz: 900 g davon MHHPA 75 g MHHPA nach Reaktion nicht im Endprodukt enthalten! Folie

21 Beispiel Anschlusskonus einer SF 6 -Anlage Gießharz: 900 g davon MHHPA 75 g MHHPA nach Reaktion nicht im Endprodukt enthalten! Folie

22 Beispiel Anschlusskonus einer SF 6 -Anlage Unerlässlich für die Isolation: Prüfaufbau zur Störlichtbogenprüfung einer SF 6 -Anlage Dielektrisch hochbeanspruchte Bauteile. Bei Durchschlägen entstehen Störlichtbögen! Folie

23 MHHPA: Anhydrid-Härter BAuA Dortmund 2015 Beispiel eines Störlichtbogens im Anschlussbereich einer SF6-Anlage Bild /Video zur Störlichtbogenprüfung einer SF6-Anlage, DRIESCHER WEGBERG/IPH Berlin Folie

24 Beispiel: Komplette typgeprüfte SF 6 -Anlagen für Windkraftanlagen Gesamtgewicht einer 2feldigen Anlage: davon Gießharzanteil insgesamt: MHHPA während der Herstellung: 340 kg 18 kg 1,5 kg Folie

25 Substitution von MHHPA Technische und ökonomische Substitutionsmöglichkeit derzeit nicht erkennbar Alternative z.b. andere Härter (MTHPA) (gehört ebenfalls zu den Anhydriden, zurzeit nicht in REACH erfasst) Nachweis der mechanischen, thermischen und elektrischen Beständigkeit: (Umstellungsprozess am Beispiel der genannten Durchführung) ca. 2 Jahre Interne Langzeituntersuchungen und Prüfungen: ca Prüfungsaufwand in externen Prüffeldern ca Folie

26 Austausch der gesamten Gießharz-Produkte Für fertige Gießharzbauteile, die außerhalb der EU hergestellt werden, wird es keine Einschränkung geben, da MHHPA nicht im Produkt enthalten ist. Bezug außerhalb der EU? Verlagerung der Fertigung? Keine Zulassungsanträge erforderlich. Aber gleicher Prozess wie bei Substitution von MHHPA : Nachweis der mechanischen, thermischen und elektrischen Beständigkeit: (Umstellungsprozess am Beispiel der genannten Durchführung) ca. 2 Jahre Interne Langzeituntersuchungen und Prüfungen: ca Prüfungsaufwand in externen Prüffeldern ca Folie

27 Wird ein Stoff in den Anhang XIV der REACH-Verordnung aufgenommen, so unterliegt er der Zulassungspflicht. Zulassungsanträge durch Hersteller, Importeure und nachgeschaltete Anwender für dessen Inverkehrbringen oder Verwendung Nachweis zur Risikobeherrschung Komplexes Verfahren! Diskussion über Vereinfachung! Zulassungsanträge ergebnissoffen! Folie

28 Risikomanagement-ptionsanalyse (RMA) Die Elektroindustrie hat Bedenken gegen Priorisierung der Anhydride MHHPA / HHPA Auftretende Risiken werden beherrscht Keine technische Alternativen erkennbar Risikomanagement-ptionsanalyse (RMA) unter Einbindung von Industrieexpertise vor einer möglichen Priorisierung! Folie

29 Verarbeitung unter Einhaltung der Arbeits- und Umweltschutzmaßnahmen Anpassungen der Prozesse bei der Herstellung von Gießharzbauteilen in der Vergangenheit entsprechend des Arbeits- und Umweltschutzes (Technisch / rganisatorisch / Persönlich) Ausblick: Zukünftige Messungen der Exposition? Einhaltung von Grenzwerten / Festlegung von Grenzwerten? Messverfahren entwickeln (Nachweisgrenzen beachten) Folie

30 Beispiel zu Messungen zu MHHPA und HHPA beim Anwender: Messergebnisse in der Industrie bei namhaftem Hersteller von Schaltanlagen: Durchgeführt von TÜV Hessen (Bericht vom 4. Juni 2014) Personenbezogene Probenentnahme mit Luftsammler Analysegerät SKC 224 PCXR7 (Eigentum TÜV) Probenentnahme über 2 Stunden Proben von 3 verschiedenen Arbeitsplätzen (zwei Vergussmaschinen, Halle) Nachweisgrenze der Methode: 2,5 µg/m³ Ergebnis: Alle Konzentrationen der betreffenden Substanzen lagen unter der Nachweisgrenze Es gibt keinen Hinweis auf Personen mit Atemwegssensibilisierung Quelle: ZVEI, AK MHHPA Folie

31 Zusammenfassung: Anhydride für Epoxidharze Ausgangssituation: keine Alternativen für erforderliche Kombination von mechanischer, thermischer und elektrischer Beständigkeit bekannt. kein Anhydrid (MHHPA / HHPA) im Endprodukt Umwelt-/Arbeitsschutzsituation: Vertrieb von Anhydriden nur an industrielle Abnehmer! Verarbeitung unter Einhaltung der Arbeits- und Umweltschutzmaßnahmen, ausschließlich durch unterwiesenes Industriepersonal. Regelmäßige Überprüfung durch Berufsgenossenschaft und Gewerbeaufsicht Zielkonflikt: Nur Anhydrid gehärtete Epoxidharze gewähren Langlebigkeit der Elektro-Anlagen und damit eine sichere Stromversorgung Abwanderung der Produktion, Verlust der Technologieführerschaft und der Wettbewerbsfähigkeit; Endprodukte könnten dennoch weiterhin in EU eingeführt werden Folie

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