Sonntag, Februar 27 2011 06: 24

Fallstudie: Vulkanisation im Salzbad

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Die Salzbadvulkanisation ist ein Liquid Curing Method (LCM), ein gängiges kontinuierliches Vulkanisationsverfahren (CV). CV-Verfahren sind zur Herstellung von Produkten wie Rohren, Schläuchen und Dichtungsstreifen wünschenswert. Salz ist eine gute Wahl für ein CV-Verfahren, da es relativ kurze Härtungseinheiten erfordert – es hat gute Wärmeaustauscheigenschaften und kann bei den erforderlichen hohen Temperaturen (177 bis 260 °C) verwendet werden. Außerdem verursacht das Salz keine Oberflächenoxidation und lässt sich leicht mit Wasser entfernen. Der gesamte Vorgang umfasst mindestens vier Hauptprozesse: Der Kautschuk wird durch einen kaltgespeisten Entgasungs- (oder Vakuum-) Extruder geführt, durch das Salzbad befördert, gespült und gekühlt und dann gemäß Spezifikation geschnitten und verarbeitet. Das Extrudat wird entweder in das geschmolzene Salz eingetaucht oder damit berieselt, das eine eutektische (leicht schmelzbare) Mischung aus Nitrat- und Nitritsalzen ist, wie 53 % Kaliumnitrat, 40 % Natriumnitrit und 7 % Natriumnitrat. Das Salzbad ist im Allgemeinen mit Zugangstüren auf der einen Seite und elektrischen Heizschlangen auf der anderen Seite umschlossen.

Ein Nachteil des Salzbades LCM besteht darin, dass es mit der Bildung von Nitrosaminen in Verbindung gebracht wird, die im Verdacht stehen, für den Menschen krebserregend zu sein. Diese Chemikalien entstehen, wenn ein Stickstoff (N) und ein Sauerstoff (O) aus einer „nitrosierenden“ Verbindung an die Aminogruppe Stickstoff (N) der Aminverbindung binden. Die im Salzbad verwendeten Nitrat- und Nitritsalze dienen als Nitrosierungsmittel und verbinden sich mit Aminen in der Kautschukmischung zu Nitrosaminen. Kautschukverbindungen, die Nitrosaminvorläufer sind, umfassen: Sulfenamide, sekundäre Sulfenamide, Dithiocarbamate, Thiurame und Diethylhydroxylamine. Einige Gummimischungen enthalten tatsächlich ein Nitrosamin, wie Nitrosodiphenylamin (NDPhA), ein Verzögerer, oder Dinitrosopentamethylentetramin (DNPT), ein Treibmittel. Diese Nitrosamine sind schwach krebserregend, können aber „trans-nitrosieren“ oder ihre Nitrosogruppen auf andere Amine übertragen, um stärker krebserregende Nitrosamine zu bilden. Zu den Nitrosaminen, die bei Salzbadoperationen nachgewiesen wurden, gehören: Nitrosodimethylamin (NDMA), Nitrosopiperidin (NPIP), Nitrosomorpholin (NMOR), Nitrosodiethylamin (NDEA) und Nitrosopyrrolidin (NPYR).

In den Vereinigten Staaten betrachten sowohl die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) als auch das NIOSH NDMA als berufsbedingtes Karzinogen, aber keine hat einen Expositionsgrenzwert festgelegt. In Deutschland gelten strenge Vorschriften für die berufliche Exposition gegenüber Nitrosaminen: In der allgemeinen Industrie darf die Gesamt-Nitrosaminbelastung 1 μg/m nicht überschreiten3. Bei bestimmten Prozessen, wie der Gummivulkanisation, darf die Nitrosamin-Gesamtbelastung 2.5 µg/m nicht überschreiten3.

Die Eliminierung der Nitrosaminbildung aus CV-Vorgängen kann entweder durch Neuformulierung der Kautschukmischungen oder durch Verwendung eines anderen CV-Verfahrens als eines Salzbades, wie z. B. Heißluft mit Glasperlen oder Mikrowellenhärtung, erfolgen. Beide Änderungen erfordern Forschung und Entwicklung, um sicherzustellen, dass das Endprodukt alle die gleichen wünschenswerten Eigenschaften wie das frühere Gummiprodukt hat. Eine weitere Möglichkeit, die Exposition zu reduzieren, ist die lokale Absaugung. Das Salzbad muss nicht nur umschlossen und ordnungsgemäß belüftet werden, sondern auch andere Bereiche entlang der Linie, wie z. B. Orte, an denen das Produkt geschnitten oder gebohrt wird, benötigen ausreichende technische Kontrollen, um sicherzustellen, dass die Exposition der Arbeiter niedrig gehalten wird.

 

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