Es gibt eine wachsende Marktnachfrage für die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Durchlaufzeit der Produktentwicklung zu verkürzen und gleichzeitig Materialien zu verwenden, die immer strengere und manchmal widersprüchliche Leistungskriterien erfüllen. Beschleunigte Produkttests und -produktion können dazu führen, dass die Material- und Prozessentwicklung die parallele Entwicklung von Umweltgesundheitstechnologien überholt. Das Ergebnis können leistungsgeprüfte und zugelassene Produkte sein, für die jedoch unzureichende Daten zu Gesundheits- und Umweltauswirkungen vorliegen. Vorschriften wie der Toxic Substance Control Act (TSCA) in den Vereinigten Staaten erfordern (1) das Testen neuer Materialien; (2) die Entwicklung umsichtiger Laborpraktiken für Forschungs- und Entwicklungstests; (3) Beschränkungen für die Ein- und Ausfuhr bestimmter Chemikalien; und 

(4) Überwachung von Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltstudien sowie Unternehmensunterlagen auf signifikante gesundheitliche Auswirkungen durch Chemikalienexposition.

Die zunehmende Verwendung von Materialsicherheitsdatenblättern (MSDSs) hat dazu beigetragen, Gesundheitsfachkräfte mit den Informationen zu versorgen, die zur Kontrolle der Exposition gegenüber Chemikalien erforderlich sind. Vollständige toxikologische Daten liegen jedoch nur für wenige hundert der tausend verwendeten Materialien vor, was Industriehygieniker und Toxikologen vor eine Herausforderung stellt. Soweit machbar, sollten lokale Absaugung und andere technische Kontrollen verwendet werden, um die Exposition zu kontrollieren, insbesondere wenn es um kaum bekannte Chemikalien oder unzureichend charakterisierte Erzeugungsraten von Schadstoffen geht. Atemschutzgeräte können eine untergeordnete Rolle spielen, wenn sie von einem gut geplanten und streng durchgesetzten Atemschutz-Managementprogramm unterstützt werden. Atemschutzgeräte und andere persönliche Schutzausrüstungen müssen so ausgewählt werden, dass sie einen vollständig angemessenen Schutz bieten, ohne den Arbeitnehmern übermäßige Beschwerden zu bereiten.

Gefahren- und Kontrollinformationen müssen den Mitarbeitern effektiv mitgeteilt werden, bevor ein Produkt in den Arbeitsbereich eingeführt wird. Es können mündliche Präsentationen, Bulletins, Videos oder andere Kommunikationsmittel verwendet werden. Die Art der Kommunikation ist wichtig für den Erfolg jeder Einführung von Chemikalien am Arbeitsplatz. In Fertigungsbereichen der Luft- und Raumfahrt ändern sich Mitarbeiter, Materialien und Arbeitsabläufe häufig. Gefahrenkommunikation muss daher ein kontinuierlicher Prozess sein. Schriftliche Kommunikation ist in diesem Umfeld ohne die Unterstützung aktiverer Methoden wie Crew-Meetings oder Videopräsentationen wahrscheinlich nicht effektiv. Es sollten immer Vorkehrungen für die Beantwortung von Arbeitnehmerfragen getroffen werden.

Äußerst komplexe chemische Umgebungen sind charakteristisch für Flugzeugzellen-Fertigungsstätten, insbesondere Montagebereiche. Intensive, reaktionsschnelle und gut geplante Arbeitshygienebemühungen sind erforderlich, um Gefahren zu erkennen und zu charakterisieren, die mit dem gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Vorhandensein einer großen Anzahl von Chemikalien verbunden sind, von denen viele möglicherweise nicht ausreichend auf gesundheitliche Auswirkungen getestet wurden. Der Hygieniker muss sich vor Verunreinigungen in Acht nehmen, die in physikalischen Formen freigesetzt werden, die von den Lieferanten nicht erwartet und daher nicht auf den Sicherheitsdatenblättern aufgeführt sind. Beispielsweise kann das wiederholte Aufbringen und Entfernen von Streifen teilweise ausgehärteter Verbundmaterialien Lösungsmittel-Harz-Gemische als Aerosol freisetzen, das mit Dampfüberwachungsmethoden nicht effektiv gemessen werden kann.

Die Konzentration und Kombinationen von Chemikalien können auch komplex und sehr variabel sein. Verzögerte Arbeiten, die außerhalb der normalen Reihenfolge durchgeführt werden, können dazu führen, dass gefährliche Materialien ohne angemessene technische Kontrollen oder angemessene persönliche Schutzmaßnahmen verwendet werden. Die Unterschiede in den Arbeitspraktiken zwischen Einzelpersonen und die Größe und Konfiguration verschiedener Flugzeugzellen können einen erheblichen Einfluss auf die Exposition haben. Schwankungen in der Lösungsmittelexposition bei Personen, die Flügeltankreinigungen durchführen, haben zwei Größenordnungen überschritten, was teilweise auf die Auswirkungen der Körpergröße auf den Verdünnungsluftstrom in extrem engen Bereichen zurückzuführen ist.

Potenzielle Gefahren sollten identifiziert und charakterisiert und die erforderlichen Kontrollen implementiert werden, bevor Materialien oder Prozesse an den Arbeitsplatz gelangen. Auch Standards für die sichere Verwendung müssen entwickelt, etabliert und dokumentiert werden, bevor die Arbeiten beginnen. Bei unvollständigen Informationen ist es angemessen, das höchste vernünftigerweise zu erwartende Risiko einzugehen und geeignete Schutzmaßnahmen zu treffen. Arbeitshygieneuntersuchungen sollten in regelmäßigen und häufigen Abständen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Kontrollen angemessen sind und zuverlässig funktionieren.

Die Schwierigkeit, Expositionen am Arbeitsplatz in der Luft- und Raumfahrt zu charakterisieren, erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Hygienikern, Klinikern, Toxikologen und Epidemiologen (siehe Tabelle 1). Das Vorhandensein einer sehr gut informierten Belegschaft und eines Managementkaders ist ebenfalls von wesentlicher Bedeutung. Arbeitnehmer sollten ermutigt werden, Symptome zu melden, und Vorgesetzte sollten darin geschult werden, auf Anzeichen und Symptome einer Exposition aufmerksam zu sein. Die Überwachung der biologischen Exposition kann als wichtige Ergänzung zur Luftüberwachung dienen, wenn die Exposition sehr variabel ist oder die dermale Exposition erheblich sein kann. Die biologische Überwachung kann auch verwendet werden, um festzustellen, ob die Kontrollen die Aufnahme von Schadstoffen durch die Mitarbeiter wirksam reduzieren. Die Analyse medizinischer Daten auf Muster von Anzeichen, Symptomen und Beschwerden sollte routinemäßig durchgeführt werden.

Tabelle 1. Anforderungen an die technologische Entwicklung für Gesundheit, Sicherheit und Umweltkontrolle für neue Prozesse und Materialien.

Lackierhangars, Flugzeugrümpfe und Kraftstofftanks können während intensiver Lackier-, Versiegelungs- und Reinigungsarbeiten von Abgassystemen mit sehr hohem Volumen versorgt werden. Restbelastungen und die Unfähigkeit dieser Systeme, den Luftstrom von den Arbeitern wegzuleiten, erfordern normalerweise die zusätzliche Verwendung von Atemschutzgeräten. Für kleinere Lackier-, Metallbehandlungs- und Lösungsmittelreinigungsarbeiten, für Laborchemikalienarbeiten und für einige Kunststoffbeschichtungsarbeiten ist eine örtliche Absaugung erforderlich. Die Verdünnungslüftung ist normalerweise nur in Bereichen mit minimalem Chemikalieneinsatz oder als Ergänzung zur örtlichen Absaugung ausreichend. Starker Luftwechsel im Winter kann zu einer zu trockenen Innenraumluft führen. Schlecht konstruierte Abgassysteme, die einen übermäßigen Kühlluftstrom über die Hände oder den Rücken der Arbeiter in Montagebereichen für Kleinteile leiten, können Hand-, Arm- und Nackenprobleme verschlimmern. In großen, komplexen Produktionsbereichen muss darauf geachtet werden, dass die Abluft- und Einlasspunkte der Belüftung richtig angeordnet sind, um das Wiedereinschleppen von Verunreinigungen zu vermeiden.

Die Präzisionsfertigung von Luft- und Raumfahrtprodukten erfordert klare, organisierte und gut kontrollierte Arbeitsumgebungen. Behälter, Fässer und Tanks, die Chemikalien enthalten, müssen auf mögliche Gefahren der Stoffe gekennzeichnet sein. Erste-Hilfe-Informationen müssen leicht zugänglich sein. Informationen zu Notfallmaßnahmen und Verschüttungskontrolle müssen auch auf dem Sicherheitsdatenblatt oder einem ähnlichen Datenblatt verfügbar sein. Gefährliche Arbeitsbereiche müssen gekennzeichnet und der Zugang kontrolliert und verifiziert werden.

Gesundheitliche Auswirkungen von Verbundwerkstoffen

Hersteller von Flugzeugzellen sowohl im zivilen als auch im Verteidigungssektor verlassen sich zunehmend auf Verbundwerkstoffe bei der Konstruktion von Innen- und Strukturkomponenten. Generationen von Verbundwerkstoffen wurden in der gesamten Industrie zunehmend in die Produktion integriert, insbesondere im Verteidigungssektor, wo sie wegen ihres geringen Radarreflexionsvermögens geschätzt werden. Dieses sich schnell entwickelnde Produktionsmedium verkörpert das Problem, dass die Designtechnologie die Bemühungen im Bereich der öffentlichen Gesundheit übertrifft. Spezifische Gefahren der Harz- oder Stoffkomponente des Verbundstoffs vor der Kombination und Harzhärtung unterscheiden sich von den Gefahren gehärteter Materialien. Darüber hinaus können teilweise ausgehärtete Materialien (Pre-Pregs) während der verschiedenen Schritte, die zur Herstellung eines Verbundteils führen, weiterhin die Gefahreneigenschaften der Harzkomponenten bewahren (AIA 1995). Toxikologische Überlegungen zu den wichtigsten Harzkategorien sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2. Toxikologische Überlegungen zu Hauptkomponenten von Harzen, die in Verbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt verwendet werden.¹

¹ Beispiele für typische Komponenten der ungehärteten Harze werden bereitgestellt. Andere Chemikalien unterschiedlicher toxikologischer Natur können als Härter, Verdünnungsmittel und Zusatzstoffe vorhanden sein.

² Gilt hauptsächlich für Komponenten aus nassem Harz vor der Reaktion. Unterschiedliche Mengen dieser Materialien sind in dem teilweise gehärteten Harz und Spurenmengen in den gehärteten Materialien vorhanden.

* Systemische Toxizität, die auf Wirkungen in mehreren Geweben hinweist.

** Thermoplaste als separate Kategorie aufgenommen, da die aufgeführten Abbauprodukte bei Formgebungsprozessen entstehen, wenn das polymerisierte Ausgangsmaterial erhitzt wird.

Der Grad und die Art der von Verbundmaterialien ausgehenden Gefahren hängen hauptsächlich von der spezifischen Arbeitstätigkeit und dem Aushärtungsgrad des Harzes ab, wenn sich das Material von einem nassen Harz/Gewebe zum ausgehärteten Teil bewegt. Die Freisetzung von flüchtigen Harzkomponenten kann vor und während der anfänglichen Reaktion von Harz und Härtungsmittel erheblich sein, kann aber auch während der Verarbeitung von Materialien auftreten, die mehr als eine Härtungsstufe durchlaufen. Die Freisetzung dieser Komponenten ist bei erhöhten Temperaturen oder in schlecht belüfteten Arbeitsbereichen tendenziell größer und kann von Spuren bis zu mäßigen Mengen reichen. Die dermale Exposition gegenüber den Harzkomponenten im vorgehärteten Zustand ist oft ein wichtiger Teil der Gesamtexposition und sollte daher nicht vernachlässigt werden.

Das Ausgasen von Harzabbauprodukten kann während verschiedener Bearbeitungsvorgänge auftreten, die Wärme an der Oberfläche des gehärteten Materials erzeugen. Diese Abbauprodukte müssen noch vollständig charakterisiert werden, neigen aber dazu, in ihrer chemischen Struktur als Funktion sowohl der Temperatur als auch des Harztyps zu variieren. Partikel können durch maschinelle Bearbeitung von ausgehärteten Materialien oder durch Schneiden von Prepregs erzeugt werden, die Reste von Harzmaterialien enthalten, die freigesetzt werden, wenn das Material gestört wird. Die Exposition gegenüber Gasen, die durch die Ofenhärtung entstehen, wurde festgestellt, wenn die Abluft des Autoklaven diese Gase aufgrund unsachgemäßer Konstruktion oder fehlerhaftem Betrieb nicht aus der Arbeitsumgebung entfernen kann.

Es sollte beachtet werden, dass Stäube, die durch neue Gewebematerialien erzeugt werden, die Glasfaser-, Kevlar-, Graphit- oder Bor/Metalloxid-Beschichtungen enthalten, im Allgemeinen als in der Lage angesehen werden, eine leichte bis mäßige fibrogene Reaktion hervorzurufen; bisher waren wir nicht in der Lage, ihre relative Potenz zu charakterisieren. Darüber hinaus werden Informationen über den relativen Beitrag von fibrogenen Stäuben aus verschiedenen Bearbeitungsvorgängen noch untersucht. Die verschiedenen zusammengesetzten Operationen und Gefährdungen wurden charakterisiert (AIA 1995) und sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3. Gefahren von Chemikalien in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

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