Bleifrei heißt nicht schadstofffrei Flexible Absaugsysteme entfernen potenziell schädlichen Lötrauch am Arbeitsplatz

Redakteur: Ines Stotz

Die seit 2006 in Kraft getretenen EU-Richtlinie zur Umstellung auf bleifreie Prozesse ist zwar technisch gut umsetzbar, kann aber zu einer stärkeren Belastung der Mitarbeiter durch schadstoffbelasteten Lötrauch am Arbeitsplatz führen. Abhilfe schaffen Lötrauch-Absaugungen mit mehrstufigen Filtersystemen.

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Blei war über lange Zeit ein wesentlicher Bestandteil von Weichloten. Der niedrige Schmelzpunkt des Metalls sorgte für die guten Fließeigenschaften der Zinn-Blei-Legierungen. Hat ein elektronisches Gerät jedoch ausgedient und landet auf der Mülldeponie, kann das Blei der Lötstellen durch den Säuregehalt des Regenwassers ausgewaschen werden. Auf diesem Weg gelangt es zunächst ins Grundwasser und schließlich auch ins Trinkwasser. Dort stellt es eine nachhaltige Gefährdung der Gesundheit dar.

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Der weitgehende Verzicht auf bleihaltige Lötmetalle, den der Gesetzgeber aus diesem Grund festgeschrieben hat, ist technisch beherrschbar – Zinn-Silber und Zinn-Silber-Kupfer-Legierungen lassen sich als bleifreie Alternativen zur konventionellen Zinn-Blei-Legierung praktisch überall einsetzen.

Aufgrund ihres höheren Schmelzpunktes, einer stärkeren Oberflächenspannung und einer geringeren Benetzungsgeschwindigkeit auf metallischen Oberflächen sind bei bleifreien Lötmetallen jedoch andere Flussmittellösungen gefragt. „Lötfehler und Qualitätseinbußen lassen sich beim bleifreien Löten nur durch entsprechend angepasste Flussmittelsysteme zuverlässig vermeiden“, weiß Holger Janssen, Fachberater für Löttechnik beim Bremer Katalogdistributor Distrelec Schuricht - der für seine Kunden auch spezielle Seminare zur bleifreien Löttechnik anbietet.

In der Praxis bedeutet das, dass bleifreier Lötdraht teilweise modifizierte, vor allem aber deutlich mehr Flussmittel enthält. Durch den höheren Schmelzpunkt der bleifreien Legierungen muss außerdem mit höheren Temperaturen gelötet werden. „Und das wirft beim bleifreien Löten neue Probleme auf, die bisher leider oft nicht ausreichend beachtet werden“, betont Janssen. Die Rede ist dabei vom Lötrauch, der bei Temperaturen oberhalb von 300°C gesundheitsschädliche Stoffe freisetzen kann.

Bleifrei löten heißt nicht gesünder arbeiten

„Wer glaubt, durch den Verzicht auf Blei im Lötmetall sei das Löten quasi ‚gesünder’ geworden, irrt sich leider“, betont auch Thorsten Seifert, Geschäftsführer bei Seifert und Industrievertretung des Löttechnikspezialisten Weller. Das Blei, das erst bei Temperaturen über 1000°C verdampfe, spiele beim Lötrauch praktisch keine Rolle. Die Gefahr gehe hier von den verbrennenden Flussmitteln aus. „Und davon enthält bleifreies Lötmetall nicht weniger, sondern prozentual mehr“, betont Seifert. Darüber hinaus werde beim bleifreien Löten mit höheren Temperaturen gearbeitet, was wiederum zu einem stärkeren Verdampfen führe.

Der so vermehrt entstehende Lötrauch enthält neben Wasserdampf und Säuren teilweise auch Formaldehyd und Feinstaub. Dieser Feinstaub besteht aus lungengängigen Kleinstpartikeln, die neben Anteilen der Metalle vor allem die Flussmittel enthalten. Das sind in der Regel natürliche oder synthetische Harze, Säuren und halogenhaltige Aktivatoren wie Adipin- oder Bernsteinsäure. Inwieweit sich diese Belastungen langfristig gesundheitsschädigend auswirken, lässt sich wissenschaftlich bisher zwar nicht eindeutig belegen. Wer jedoch an seinem Arbeitsplatz viele Stunden täglich Lötrauch ausgesetzt ist, kennt Probleme wie Kopfschmerzen, brennende Augen oder Geschmacksirritationen meist aus eigener Erfahrung.

„Für Arbeitgeber, die ihren Mitarbeitern einen angenehmen Arbeitsplatz zur Verfügung stellen und krankheitsbedingte Ausfälle vermeiden möchten, gibt es flexible technische Lösungen für das Lötrauch-Problem“, erläutert Thorsten Seifert. Lötrauch-Absaugungen mit mehrstufigen Filtersystemen in unterschiedlichen Filterklassen schaffen zuverlässig Abhilfe gegen schädliche Dämpfe und gefährlichen Feinstaub. „Der Einsatz von Lötrauch-Absaugungen ist in Deutschland zwar noch nicht gesetzlich vorgeschrieben, wird jedoch von den Berufsgenossenschaften generell empfohlen“, sagt auch Holger Janssen von Distrelec, der seinen Kunden als Fachberater ebenfalls zur Lötrauchabsaugung rät. Die Skepsis, dass Absaugvorrichtungen den gewohnten Arbeitsablauf behindern würden, hält er dabei für unbegründet. „Wer einmal mit einem Absaugsystem gearbeitet hat, erkennt sehr schnell, dass die Lösung bei richtiger Anwendung nur Vorteile bietet.“

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Punktgenaue Absaugung direkt an der Lötspitze

Generell stehen zur Lötrauch-Absaugung zwei unterschiedliche Systeme zur Verfügung. Systeme mit Punktabsaugung arbeiten mit Hochvakuum und nehmen den Lötrauch über ein Absaugrohr mit geringem Querschnitt direkt an der Quelle, der Lötspitze, auf. Bei den FE-Lötkolben des Löttechnikspezialisten Weller ist dieses Absaugrohr bereits im Kolben integriert – die Röhrchen lassen sich nämlich auch entfernen und über der Lötspitze positionieren. Konventionelle Lötkolben können problemlos mit dem System nachgerüstet werden. Die Absaugschläuche von bis zu 20 Lötkolben werden über ein bis zu 150 m langes Rohrsystem an eine Zentraleinheit vom Typ WFE20D angeschlossen, die von den Arbeitsplätzen entfernt aufgestellt werden kann. Die Geräuschbelastungen und Luftbewegungen sind bei dieser Lösung minimal.

Die bürstenlose EC Turbine der Zentraleinheit erzeugt einen maximalen Unterdruck von 12.000 Pa bei einem maximalen Durchfluss von 100 m3/h. Die Druckregelung ist einstellbar und das gesamte Gerät kann über einen an der integrierten RS 232-Schnittstelle angeschlossenen PC ferngesteuert werden. Der abgesaugte Lötrauch wird in einem dreistufigen Filtersystem gereinigt. Größere Partikel werden bereits in einem Vorfilter gebunden. Je nach Anwendung stehen dazu Filter der Klassen F5 (für Standardanwendungen) oder F7 (für Anwendungen mit höherem Flux-Gehalt oder Schadgasen mit hohem Feststoffanteil z.B. beim Löten mit Lackdrähten) zur Verfügung. Der darauf folgende Schwebstofffilter (HEPA – High Efficiency Particulate Air) der Klasse H12 oder H13 filtert 99,5 bzw. 99,95 aller Partikel im MPPS (Most Penetrated Particle Size) heraus. Ermittelte Partikelgröße im MPPS = 0,18 μm.

Den Abschluss bildet ein Breitbandgasfilter aus 50 Prozent Aktivkohle und 50 Prozent Puratex. Schädliche Gase mit einem hohen Molekulargewicht werden durch die Aktivkohle gereinigt. Die Absorption von Gasen mit niedrigem Molekulargewicht erfolgt durch das Puratex. Aufgrund seiner speziellen Zusammensetzung ist Puratex in der Lage, eine große Zahl chemischer Schadstoffe durch molekulare Änderung in nicht schädliche Gase umzuwandeln. Die gereinigte saubere Luft wird dem Arbeitsplatz anschließend als Frischluft wieder zugeführt. Den Zustand der Filter überwacht das Gerät elektronisch und zeigt ihn über LEDs an. Die Lebensdauer der Filter hängt stark von der Art der Anwendung ab. Ist ein Austausch der Filter fällig, lässt sich dieser innerhalb weniger Minuten ohne technische Hilfsmittel durchführen.

Lokale Lösungen wie die Typen WFE oder WFE-P stehen bei einer maximalen Absaugschlauchlänge von 2,5 m direkt am Arbeitsplatz und bieten ein vergleichbares Leistungsspektrum bei einer Anschlussmöglichkeit für zwei Lötkolben. Beide Systeme lassen sich mit speziellen Lötkolbenablagen kombinieren, die per Lichtwellenleiter die Absaugaggregate abschalten, wenn sie nicht benötigt werden. Auf diese Weise lässt sich die Lebensdauer der Filter verlängern.

Ökonomische Lösungen für größere Flächen

Für die Absaugung größerer Flächen eignen sich die Flächen-Absaugsysteme von Weller. Diese Systeme arbeiten mit Niedervakuum und Absaugdüsen mit größeren Querschnitten von bis zu 60 mm. Mit nur einem Absaugarm kann so der Rauch mehrerer Lötkolben unter einer Haube abgesaugt werden. Diese Lösung ist besonders wirtschaftlich und erfordert keine Veränderungen an den verwendeten Lötkolben. Die Zentraleinheiten lassen sich individuell für zwei, vier oder acht Plätze installieren. Die einfachen Zweiplatzlösungen sind mit oder ohne Geschwindigkeitsregelung und Fernbedienung erhältlich. Sie sind mit einem Filter der Klasse H12 ausgestattet, der nach Verschleiß auch gegen einen H13-Filter getauscht werden kann. An den Typ WFE 2S können bis zu vier Absaugplätze angeschlossen werden. Darüber hinaus bietet das Gerät eine Drehzahlregelung, eine Filterstandskontrolle über Differenzdruckmessung, eine RS232-Schnittstelle sowie einen hochwertigen H13-Filter. An der 8-Platz-Lösung WFE 4S sind zusätzlich verschiedene Modi auswählbar. So lässt sich z.B. beim Abschalten einzelner Plätze die Drehzahl automatisch reduzieren.

Absperrventile an den Absaugarmen ermöglichen bei allen Modellen das Einstellen individueller Strömungsgeschwindigkeiten. Dank einheitlicher Kupplungen können zudem unterschiedliche Absaugarme wie z.B. Düsen mit nur 32 mm Durchmesser zum Absaugen von Lötrauch unter einem Mikroskop sowie Rund-, Trichter- oder Tischsaughauben installiert werden.

Messreihe zeigt Wirksamkeit der Lötrauchabsaugung

Eine Messreihe zur Schadstoffbelastung mit bleifreien Loten, die Weller gemeinsam mit der Berufsgenossenschaft Feinmechanik Elektrotechnik Köln durchgeführt hat, belegt eindeutig die Wirksamkeit einer Lötrauch-Absaugung. Gemessen wurden dabei die Belastungen durch Feinstäube der alvoelengängigen Fraktionen sowie Zinn, Silber, Kupfer, Indium und Formaldehyd in Messreihen mit unterschiedlichen Loten mit und ohne Lötrauchabsaugung.

Die ermittelten Messergebnisse zeigen, dass der Arbeitsplatz-Grenzwert (AGW) für Feinstaub von 3 mg/m3 ohne Absaugung bei allen getesteten Loten überschritten wurde (Faktor 1,10 bis 17,45). Im Abluftstrom der Lötrauch-Absaugung Weller WFE 2S wurden dagegen nur Schadstoffwerte unterhalb der Bestimmungsgrenze nachgewiesen. Für Zinn und seine Verbindungen lagen die Konzentrationen bei allen Betriebszuständen <10 Prozent des AGW von 2 mg/m3. Bei Formaldehyd wurden insgesamt vier der Messergebnisse mit Konzentrationen <10 Prozent des AGW von 0,37 mg/m3 gemessen.

„Unabhängig davon, wie die Gesetzgeber einzelner Länder die Grenzwerte für Schadstoffbelastungen am Arbeitsplatz festlegen, lässt sich eindeutig feststellen, dass eine Lötrauchabsaugung die Qualität eines Arbeitsplatzes deutlich verbessert“, sagt Thorsten Seifert. „Nicht umsonst empfehlen schon heute die Berufsgenossenschaften den Einsatz von Absaugsystemen. Entsprechende gesetzliche Regelungen, wie es sie ja beispielsweise zum Nichtraucherschutz für das Rauchen am Arbeitsplatz schon gibt, sind vermutlich nur eine Frage der Zeit.“

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