Oberflächenbehandlung

Zusammenfassung

Begriff

Oberflächenbehandlung ist ein technisches Verfahren. Dabei werden i. Allg. die äußeren Schichten eines Werkstoffes bearbeitet, um die Oberflächeneigenschaften zu verändern. Schleifen, Reinigen oder Lackieren sind Verfahren der Oberflächenbehandlung.

Gesetze, Vorschriften und Rechtsprechung

Es gelten folgende Vorschriften:

• Gefahrstoffverordnung
• Betriebssicherheitsverordnung
• TRGS 507 "Oberflächenbehandlung in Räumen und Behältern"

1 Bedeutung für den Arbeitsschutz

Wenn bei der Oberflächenbehandlung mit Gefahrstoffen umgegangen wird, muss der Arbeitgeber eine Gefährdungsbeurteilung nach § 6 GefStoffV durchführen und Maßnahmen festlegen, um Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten zu gewährleisten. Im gewerblichen und industriellen Bereich werden Oberflächen behandelt mit dem Ziel, bestimmte Oberflächeneigenschaften zu erreichen. Anwendungen sind v. a.:

• rutschfeste Fußböden
• Oberflächenbehandlung in Räumen und Behältern (TRGS 507)
• Behandlung von Werkstoffen

Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf die Oberflächenbehandlung von Werkstoffen wie Stahl, Aluminium sowie Werkstücken aus Metall. Erreicht werden soll u. a.

• eine glatte Oberfläche,
• Korrosionsschutz,
• bessere Haftung für Lackierungen oder
• dekorative Effekte.

2 Verfahren

2.1 Manuelle Verfahren

Für eine glatte Oberfläche werden folgende manuelle Verfahren eingesetzt:

• Bürsten
• Strahlen z. B. Dampfstrahlen
• Schleifen: Verwendung von Kühlschmierstoffen (KSS)
• Polieren
• Gleitschleifen: Kombination aus schleifenden und chemisch wirkenden Stoffen auf wässriger Basis (Compounds) in Trommeln oder Glocken

2.2 Chemische bzw. physikalische Verfahren

Ein häufiges Verfahren zur Vor- oder Nachbehandlung von Werkstoffen ist das Reinigen und Entfetten (bei Raumtemperatur oder erwärmt, von Hand oder maschinell; häufig zwischen 2 Behandlungsschritten erforderlich):

• mit wässrigen Lösungen: Da Wasser zum Entfernen von Ölen und Fetten nicht genügt, enthalten wässrige Lösungen verschiedene Zusatzstoffe wie Alkalitäts- oder Aciditätsträger (stellen den optimalen pH-Wert ein), Tenside, Builder, Komplexbildner, Inhibitoren, Korrosionsschutzmittel und Biozide;

• mit brennbaren organischen Lösemitteln, z. B. Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone, Ester.

  Praxis-Tipp

  Pflanzenölester als Reinigungsmittel

  Pflanzenölester werden aus Pflanzenölen (Raps, Kokos oder Sonnenblumen) oder Maisstärke und Alkohol hergestellt. Sie haben gute Reinigungseigenschaften. Bei manchen Anwendungen ist die Reinigungsleistung sogar besser als bei herkömmlichen Reinigern aus aromatischen Kohlenwasserstoffen. In Metallindustrie und -handwerk können sie daher Kaltreiniger und "Nitroverdünnung" ersetzen. Da Pflanzenölester kaum verdunsten, besteht keine Gesundheitsbelastung durch Einatmen von Dämpfen.

• mit Chlorkohlenwasserstoffen: Chlorkohlenwasserstoffe (CKW) werden wegen ihres hohen Gefährdungspotenzials für Mensch und Umwelt seltener eingesetzt. Hauptsächlich verwendet werden Dichlormethan, Tri- sowie Tetrachlorethen.

Achtung

Zusätzliche Maßnahmen bei brennbaren Lösemitteln

Die Reinigungsleistung flüssiger Reinigungsmittel kann verbessert werden durch:

• erhöhte Temperatur
• Ultraschall
• Druckumfluten

Da sich dabei die Temperatur des Reinigungsmittels erhöht, müssen beim Einsatz brennbarer Lösemittel ergänzende Maßnahmen zum Brand- und Explosionsschutz umgesetzt werden.

Weitere Verfahren zur Vor- oder Nachbehandlung von Werkstoffen sind u. a.:

• Polieren mit anorganischen oder organischen Säuren: chemisch (ohne Außenstrom) oder elektrolytisch (mit Außenstrom, z. B. Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen);
• Beizen, Brennen, Dekapieren, Neutralisieren mit anorganischen Säuren oder Natronlauge;
• Galvanisieren: Abscheidung unter elektrischer Spannung z. B. Verchromen, Vernickeln, Verzinken;
• Brünieren mit kalten oder heißen alkalischen Salzlösungen oder -schmelzen, selten angewendet, für dekorative Zwecke oder Korrosionsschutz;
• Phosphatieren (oder Bondern): Behandlung mit phosphathaltigen wässrigen Lösungen oder organischen Lösemitteln, als Korrosionsschutz oder für verbesserte Haftung einer Lackschicht, Verfahren für Stahl;
• Salzbadhärten: Behandlung in heißen Salzbädern, d. h. Salzschmelzen;
• Feuerverzinken (Stück-, Bandverzinken): Beschichten mit Zink, aus dem flüssigen, breiigen oder pastenförmigen Zustand (Schmelztauchverfahren).

In Abhängigkeit vom Werkstoff und den gewünschten Eigenschaften werden verschiedene Verfahren zur Oberflächenbehandlung kombiniert, der Prozess erfolgt in festgelegter Reihenfolge.

Praxis-Beispiel

Prozess Stückverzinken

Die Behandlungsschritte beim Stückverzinken sind i. Allg.:

• Entfetten
• Beizen
• Spülen
• Flussmittel
• Trockenofen
• Zinkbad
• Abkühlen/Spülen

3 Gefahren

Aus den Verfahren bzw. verwendeten Stoffen ergeben sich vielfältige Gefährdungen bei der Oberflächenbehandlung. U. a. sind zu berücksichtigen:

• Salze, Lösemittel, Säuren, Laugen, Zusatzstoffe, Biozide, Schleifmittel u. a. können Gefahrstoffe sein. Sie haben dann reizende, ätzende oder toxische Wirkung (s. entsprechende Gefahrenklassen nach CLP-Verordnung 1272/2008/EG) und können über Hautkontakt (Allergien, Hauterkrankungen) oder Atemwege die menschliche Gesundh...