Elektromobilität: Gefährdungen bei der Bearbeitung von CFK-Werkstoffen und durch Lithium-Ionen-Batterien Haus der Technik Arbeitsschutztagung 2014 Dipl.-Chem. Michael Rocker, FB HM SG EM Essen, 23. Januar 2014
Sehr geehrte Damen und Herren, die Berufsgenossenschaften unterliegen im besonderem Maße den Forderungen des Datenschutzes und des Copyrights. Ich bitte deshalb um Ihr Verständnis, dass ich Ihnen die Präsentation nur mit den Fotos übermitteln kann, für die kein fremdes copyright verletzt wird.
Übersicht CFK-Bearbeitung Li-Hochvoltbatterien Allgemeines Expositionen Wirkung Schutzmaßnahmen Strom + Spannung Gefahrstoffe
Zulassungszahlen von Elektroautos (KBA, Oktober 2013): Smart ED 331 BMW i3 197 Renault ZOE 125 Nissan LEAF 40 Tesla Model S 37 Opel Ampera 16 Peugeot ion 8 Mitsubishi i-miev 4 Chevrolet Volt 2 Summe: 760!
Technische Forderungen: - Immer leichtere Fahrzeuge bei Erhaltung (Verbesserung?) der passiven Sicherheit leichtere Werkstoffe mit optimierten statischen Eigenschaften Stahl Aluminium Magnesium CFK? - Immer sparsamere Motoren, Abkehr vom klassischen Verbrennungsmotor mit 4, 6, 8, Zylindern 1- oder 2-Zylinder Motoren, Hybridtechnik, Brennstoffzelle, Elektroantrieb,?
Einstieg: Anwendungen von CFK (2010, in %) Boote 18 Windkraftanlagen 17 Raum-/Luftfahrt 15 Verkehr 13 Sport 12 Industrie 9 Bauwesen 7 Andere 9 Dieses Segment wird sich bei erwartetem Einstieg der Automobilbauer um den Faktor 100 erhöhen 7
Einstieg: Zulieferer Produktionsmenge in Tonnen, 2010) Toray 18.200 Daimler Toho Tenax 13.900 Zoltek 8.700 Mitsubishi R. 8.000 Hexcel 7.000 SGL 6.500 BMW, AUDI Cytec 2.300 8
Expositionen: Harze, Härter, Klebstoffe Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Acrylatpolymer, Dibutylitaconat, Acrylnitril-Butadien- Styrol-Harz, aliphatisches Urethanacrylat, Polyolpolyäther, Polyoxialkylamin, 2- Ethylhexylmethacrylat, 2-((2-Methyl-1-oxoallyl)oxo)ethyl)hydrogensuccinat, Bernsteinsäureanhydrid, Polyesteradipat, Bor-Amin-Komplex, Dimethylsiloxan; Reaktionsprodukt mit Siliciumdioxid, 2-Ethyl-2-((3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl) methyl)propan-1,3-diylbis(2-methylaziridin-1-propionat, Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Polymer, 1,4-Bis((2,3- epoxypropoxy)methyl)cyclohexan, Kohlenstoffschwarz, Titandioxid, 3,3 -Dimethyl- 4,4 -diamino-dicyclohexylmethan, Isophorondiamin, Benzylalkohol, Nonylphenol, Isoparaffine, Ethyl-2-cyanacrylat, Diphenylmethandiisocyanat; Isomere und Homologe, Naphtha, Dibutylether, Erdöl; schwer; wasserstoffbehandelt, Alkane C 7 - C 10 -iso, Octan; Isomere, PDMS-Polymer, Tetraethylenpentamin, 4,4 -Isopropylidenphenol, 2,4,6-Tri-(dimethylaminomethyl)phenol, Toluol, Ethylmethylketon, Polyoxypropylentriamin, 2-Piperazin-1-ylethylamin, p-tert.-butylphenol bei Bedarf weitere 3 Seiten. Seite 9
Expositionen: Harze, Härter, Klebstoffe Gefährdungen und Schutzmaßnahmen zum allgemeinen Thema Gefahrstoffe sind über bisher vorhandenes Gefahrstoffmanagement abgedeckt. Seite 10
Material: Fasern ohne/mit Matrix Bilder entfernt Seite 11
Expositionen: Fasern und splitterförmige Partikel Bild entfernt Seite 12
Fasern Bruchverhalten Bilder entfernt Seite 13
Fasern Bruchverhalten Kurz und knapp: Es bilden sich bei der Bearbeitung splitterförmige Partikel, z.t. in der Größenordnung der WHO-Definition Problem: - Abhängig vom Fasermaterial - Abhängig von der Art der Bindung - Abhängig von der Art der Bearbeitung Seite 14
Expositionshöhe Partikel/m³ Gerne auch in lesbarer Form: Verfahren 75%-Perz. 90%-Perz. 95%-Perz. Bohren 9000 12.000 16.000 Fräsen 19.000 77.000 146.000 Montage 30.000 60.000 64.000 Sägen 46.000 98.000 152.000 Schleifen 70.000 105.000 174.000 Spinnen/Weben < a.b. 8.900 11.800 Stanzen/Schneiden 21.000 210.000 429.000 Seite 15
Expositionshöhe Partikel/m³ Beurteilungsversuch Später, als Analogieschluss Seite 16
Wirkung Seite 17
Wirkung Seite 18
Exposition + Wirkung =??? Worst-Case-Annahme : die Partikel sind biobeständig und sind als K2 einzustufen. Gibt es zu K1- oder K2- Partikel Beurteilungsmaßstäbe? in Vorbereitung (zu sehen auch im Kontext mit den TRGSen 905 und 906) Seite 19
Exposition + Wirkung =??? Auszug aus der derzeitigen BekGS 910: Stoff Akzeptanz- Toleranzkonzentration konzentration Al-Silikatfasern 10.000 F/m³ 100.000 F/m³ (Keramikfasern) Asbest 10.000 F/m³ 100.000 F/m³ d.h.: < 10.000 = grüner Bereich 10.000 100.000 = gelber Bereich = übliche Schutzm. > 100.000 = roter Bereich Seite 20
Expositionshöhe Beurteilung Verfahren 75%-Perz. 90%-Perz. 95%-Perz. Bohren 9.000 12.000 16.000 Fräsen 19.000 77.000 146.000 Montage 30.000 60.000 64.000 Sägen 46.000 98.000 152.000 Schleifen 70.000 105.000 174.000 Spinnen/Weben < a.b. 8.900 11.800 Stanzen/Schneiden 21.000 210.000 429.000 Seite 21
Reicht das aus? Nein ( ich habe zumindest Zweifel). Die Berufsgenossenschaften sind derzeit dabei, neue Messungen durchzuführen und auszuwerten Ende 2014? Danach gibt es einen erneuten Anlauf, die Biobeständigkeit neu zu untersuchen. Bis dahin wird es auch eine Veröffentlichung zur Optimierung von Schutzmaßnahmen geben Minimierungsgebot Seite 22
Stand 2012
Presseberichte Bilder entfernt 24
Eigene Erfahrung im Kleinen 25
Was gibt es schon? Schwerpunkt Gefährdungsbeurteilung und Schutzmaßnahmen zum Thema Hochspannung Seite 26
Was gibt es noch nicht: - Explizite Beschreibung von Gefährdungen nach Beschädigung von Zellen : Brandgefahr, Gefahrstoffe - Schutzmaßnahmen, z.b. für - Rettungsdienste, Polizei - Abschleppunternehmen - Kfz-Reparatur und -Verwertung Antworten: Sammlung von Erfahrungen, z.b. nach Crashtests Umsetzung von Substitutionsempfehlungen (BAUA) Einberufung eines Expertenteams Seite 27
Gefährliche Inhaltsstoffe GAIA Seite 28
und deren Gefahrenpiktogramme GAIA (außerdem brennbar, ohne Piktogramm) da wird kaum etwas ausgelassen Seite 29
Wird deshalb derzeit überarbeitet explizit um den Themenbereich Gefahrstoffe ergänzt Neuveröffentlichung: vorauss. Ende 2014
Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit und Geduld. Fragen? Am besten gleich. Anmerkungen, Ergänzungen? Am besten an Michael.Rocker@bghm.de