KEMPER autodark 650 – auch bei unsachgemäßem Gebrauch ist der KEMPER Automatik-Schweißschirm sicher!

2. Beschreibung des verwendeten Schweißerschutzschirms

Der Schweißer verwendete einen Schweißerschutzschirm des Typs KEMPER autodark 650. An diesem Schutzschirm können nach Herstellerangabe mit dem „Shade-Regler“ die Schutzstufen 9 bis 13 eingestellt werden, die dann automatisch während eines Schweißvorgangs erreicht werden. In der Hellstufe des Schweißfilters liegt die Schutzstufe 4 vor. Nach einem Schweißvorgang erfolgt die automatische Umschaltung von der Dunkelstufe in die Hellstufe. Die Verzögerungszeit für diese Umschaltung kann mit dem „Delay-Regler“ variiert werden. Der Schutzschirm ist serienmäßig mit einem Automatik-Schweißfilter ausgestattet, das zwischen zwei Kunststoff-Schutzscheiben im Schweißerschutzschirm eingebaut ist. Der Schweißerschutzschirm kann nach Herstellerangaben im Temperaturbereich von -10 °C bis + 70 °C eingesetzt werden.

3. Arbeitsbedingungen des Schweißers

Der Versicherte war ausschließlich als Schweißer im polygrafischen Maschinenbau tätig. Die reine Schweißarbeit betrug ca. 7 Stunden/Schicht. Geschweißt wurden Stutzen, die auf Rohre (d= 20 mm bis 3 Zoll) aufgesetzt wurden, aber auch größere Teile, bei denen relativ lange Nähte hergestellt werden mussten. Die Teile wurden für die Herstellung von Druckmaschinen benötigt. Der Versicherte trug nach eigener Aussage ständig einen Helm mit automatischem Schweißerschutzschirm. Der Helm wurde nur kurzzeitig und selten abgesetzt. Als Rahmenbedingungen für das Schweißverfahren gab der Versicherte folgende Daten an:

• MAG/MIG mit Mischgas 82% CO2 und 18 % Argon
• WIG mit reinem Argon
• WIG mit 60 … 180 A
• MAG mit 60 … 220 A
• Wolfram-Elektroden 2,4 … 3,2

Der Schweißer gab an, dass er in einem Abstand von 10 bis 20 cm zum Lichtbogen maximal 3 min ununterbrochen geschweißt hat. Das Problem bei dieser Tätigkeit war, dass der Versicherte angab, die Schweißstelle sehr nahe vor den Augen gehabt zu haben. Er schilderte, dass dieser Abstand stets 10 bis 20 cm betrug. Dies wäre erforderlich, um die hohen Anforderungen an die Qualität der Schweißungen zu erfüllen.

Der Versicherte gab weiter an, Rechtshänder zu sein. Die erste Auffälligkeit zu Ver-änderung der Sehleistung wurde durch die Betriebsärztin bei einer Wiederholungsuntersuchung 2003 festgestellt. Vorher waren keine Beschwerden bekannt.

4. Messziel im Hinblick auf die mögliche Verursachung einer BK 2401

Als mögliche Ursache für eine Augenschädigung im Sinne der BK 2401 kommen beim Elektroschweißen erhöhte Augenexpositionen durch die vom Schweißlichtbo-gen emittierte UV-Strahlung (Wellenlänge 100 nm bis 400 nm) und IR-Strahlung (Wellenlänge 780 nm bis 3000 nm) in Frage. Das sichtbare Licht (Wellenlänge 400 nm bis 780 nm) kann dagegen eine Blendung des Schweißers hervorrufen.

Durch die Verwendung eines geeigneten Schweißerschutzschirms wird die vom Schweißlichtbogen emittierte Strahlung soweit abgeschirmt, dass Strahlenschäden an den Augen nicht auftreten. Die Entstehung eines Grauen Stars am Auge eines Schweißers ist jedoch nicht auszuschließen, wenn beim Schweißen erhöhte Augenexpositionen gegenüber UV- und/oder IR-Strahlung, z.B. durch die Verwendung eines ungeeigneten Augenschutzes oder durch eine Fehlfunktion des Augenschutzes, aufgetreten sind. Im vorliegenden Fall war durch den geringen Abstand des Schweißerschutzschirms zum Schweißpunkt eine Temperatur am Automatik-Schweißfilter zu erwarten, die oberhalb der maximalen Betriebstemperatur nach Herstellerangabe (70 °C) liegt. Das Ziel der Messungen war es daher festzustellen, ob es Hinweise darauf gibt, dass die Schutzfunktion des Automatik-Schweißfilters gegenüber UV- oder IR-Strahlung bei einer Schweißfilter-Temperatur von über 70 °C versagt haben könnte. Deshalb wurden während des MAG-Schweißens die Temperatur am Schweißfilter und die Intensität der UV-A-Strahlung hinter dem Schweißfilter unter Laborbedingungen gemessen. Dabei diente die UV-A-Messung zur Orientierung, ob die beim Schweißvorgang entstehende UV-Strahlung ausreichend abgeschirmt wird.


5. Messaufbau und Durchführung der Messungen

Für die Messungen stand ein neuer Schweißerschutzschirm des Typs Kemper autodark 650 zur Verfügung. Unter Verwendung dieses Schutzschirms wurden die Messungen an einer MAG-Schweißvorrichtung durchgeführt, die mit einem feststehenden Schweißkopf ausgestattet war. Mit diesem Schweißkopf wurde auf einer rotierenden Stahlwalze mit einem Durchmesser von etwa 500 mm bei einem Schweißstrom von 280 A geschweißt. Als Schutzgas wurde ein Gasgemisch bestehend aus 82 % CO2 und 18 % Argon verwendet. Mit dieser Schweißanordnung war es möglich, den Schweißerschutzschirm in einem konstanten Abstand zum Schweißlichtbogen anzuordnen (Abbildung 1).


Abbildung 1: Versuchsaufbau mit rotierender Stahlwalze im Vordergrund

Für die Messung der Glastemperatur während des Schweißvorgangs wurden an den Schutzscheiben des Schweißerschutzschirms zwei Oberflächentemperatur-fühler angebracht. Ein Temperaturfühler war auf der Oberfläche der Außenschutzscheibe positioniert (linker Fühler in Abbildung 2), der andere Temperaturfühler war zwischen der Außenschutzscheibe und dem Automatik-Schweißfilter auf der Oberfläche des Automatik-Schweißfilters (rechter Fühler in Abbildung 2) montiert. Der Kontakt der Temperaturfühler zu den Glasoberflächen wurde durch die Verwendung von Wärmeleitpaste realisiert. Für die Messung der UV-A-Bestrahlungsstärke wurde ein Radiometer des Typs 9201 mit UV-A-Detektor UV-3701 der Firma Gigahertz-Optik verwendet. Der UV-A-Detektor war für die Messungen auf der Innenseite des Schweißerschutz¬schirms etwa 1 cm hinter dem Innenschutzglas angeordnet (Abbildung 3).


Abbildung 2: Anordnung der Temperaturfühler


Abbildung 3: Anordnung des UV-A-Messkopfes

Bei der Messung der Temperaturen und der UV-A-Bestrahlungsstärken war das Schweißfilter in einem konstanten Abstand von ca. 15 cm zum Schweißlichtbogen angeordnet (Abbildung 3). Der Shade-Regler war auf Stufe 13 und der Delay-Regler auf einen mittleren Wert eingestellt. Zur Messung wurde ein Schweißvorgang so lange ununterbrochen fortgesetzt, bis an dem Automatik-Schutzglas eine Temperatur von 100 °C erreicht war. Nach einer Abkühlung des Schutzglases auf eine Temperatur von 80 °C wurde der Lichtbogen erneut gezündet. Damit sollte festgestellt werden, ob der zuvor festgestellte Schutz vor UV-A-Strahlung auch nach einer Neuzündung des Lichtbogens unverändert fortbesteht. Die Messergebnisse wurden mit einem Datenlogger aufgezeichnet.


6. Messergebnisse

In Abbildung 4 ist der zeitliche Verlauf der gemessenen Temperaturen und UV-A-Bestrahlungsstärke während einer Versuchsdauer von insgesamt 7 Minuten dargestellt, in der zweimal der Schweißlichtbogen gezündet wurde. Dabei wurde der erste Schweißvorgang über einen Zeitraum von etwa 4 min durchgeführt. Nach einer Pause von etwa 1 min erfolgte dann ein weiterer Schweißvorgang mit einer Dauer von etwa 0,5 min.

Die zeitliche Dauer der Schweißvorgänge ist in der Darstellung am Verlauf der UV-A-Bestrahlungsstärke erkennbar. Diese betrug während der Schweißpausen immer 0 mW/m². Während der Schweißvorgänge stieg die UV-A-Bestrahlungsstärke auf  6-12 mW/m². Die beiden anderen Linien des Diagramms zeigen den zeitlichen Temperaturverlauf an der Außenschutzscheibe und an der Automatik-Schutzscheibe. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der auf der Außenschutzscheibe angebrachte Temperaturfühler aufgrund seiner größeren Masse etwas verzögert auf Temperaturänderungen reagiert.


Abbildung 4: zeitlicher Temperaturverlauf an der Schutzscheibe und UV-A-Bestrahlungsstärke hinter der Schutzscheibe beim MAG-Schweißen


7. Schlussfolgerungen

Die hinter dem Schweißerschutzschirm gemessene UV-A-Bestrahlungsstärke von im Mittel ca. 10 mW/m² würde nach 8 Stunden ununterbrochenen Schweißens zu einer Bestrahlung der Augen von ca. 0,3 kJ/m² führen. Der Tagesexpositionsgrenzwert für die UV-A-Bestrahlung der Augen nach BGI 5006 [1] beträgt dagegen 10 kJ/m². Damit wird der UV-A-Grenzwert bei den hier vorliegenden Versuchsbedingungen eingehalten.

Die Versuchsbedingungen waren so gewählt, dass eine höhere Strahleneinwirkung auf den Schweißerschutzschirm anzunehmen war als beim üblichen Schweißvorgang. Der Schweißer gab an, dass er in einem Abstand von 10 bis 20 cm zum Lichtbogen bei einem Schweißstrom zwischen 60 und 220 A maximal 3 min ununterbrochen geschweißt hat. Bei einem Abstand von 15 cm zum Lichtbogen erfolgten die Messungen dagegen bei einem Schweißstrom von 280 A und einer ununterbrochenen Schweißdauer von 4 min. Trotz dieser Bedingungen und der dabei verursachten Erwärmung der Schutzscheibe auf eine Temperatur von 100 °C, die ca. 30 °C oberhalb der vom Schutzschirm-Hersteller genannten maximalen Betriebstemperatur liegt, wurde keine Veränderung der UV-A-Transmission der Schutzscheibe registriert.

Die Ergebnisse der Messungen geben keine Hinweise darauf, dass bei den Arbeits-bedingungen des Schweißers eine Fehlfunktion des verwendeten Automatik-Schweißfilters zu einer UV-A-Strahlenbelastung über dem zulässigen Expositions-grenzwert geführt hat. Einschränkend ist zu erwähnen, dass die genannten Schlussfolgerungen für die untersuchten Betriebsbedingungen (Schweißstrom, Schweißzeit, Temperaturbereich, Abstand zum Lichtbogen, etc.) und für einen neuen Schweißerschutzschirm gelten. Daraus kann nicht geschlossen werden, wie sich der Schweißerschutzschirm bei anderen Betriebsbedingungen oder nach längerem Gebrauch verhält. Eine Streuung der Ergebnisse bei verschiedenen Exemplaren des gleichen Typs ist auch nicht auszuschließen.



Quellenverzeichnis

[1]    BG Information BGI 5006: Expositionsgrenzwerte für künstliche optische Strahlung. Berufsgenossenschaft der Feinmechanik und Elektrotechnik, Oktober 2004.


Detlef  Schwaß, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversiche-rung (IFA), Sankt Augustin; detlef.schwass@dguv.de
Detlef Trippler, Maschinenbau und Metall-Berufsgenossenschaft, Fachstelle Ergo-nomie, Düsseldorf, detlef.trippler@mmbg.de;