OlieNEVEL afzuigen WORDT belangrijker

Systemen die olienevel uit de machine afzuigen en die ‘mist’ filteren, zijn al enkele jaren aan een stevige opmars bezig. Waar vroeger één of twee afzuigunits instonden voor de hele productiehal, staan ze nu steeds vaker bovenop de CNC-machine. Levert dit enkel een voordeel op het vlak van gezondheid op of zijn er nog andere factoren? En welke systemen zijn er?

De concentratie van schadelijke stoffen bij een moderne CNC-machine niet zelden een factor 100 hoger dan bij een machine van tien of twintig jaar oud. Daarom kiezen steeds meer verspanende bedrijven voor nevelafzuiginstallaties op de machine — Het Zweedse 3Nine gebruikt in de olienevelscheiders een gepatenteerde technologie: de afgezogen olienevel komt in een turbine met lamellen terecht. Door de centrifugaalkracht worden de zwaardere deeltjes tegen de wand aangedrukt, kleinere slaan neer op de seperatoren. Alleen de allerkleinste deeltjes kleiner dan 1 µm gaan door naar een filter. Dat heeft hierdoor een lange standtijd

strengere normen met het oog op gezondheid

Net zoals voor lasrook legt de sector steeds strengere grenswaarden op voor de hoeveelheid olienevel waaraan medewerkers mogen worden blootgesteld. Met name de zeer fijne olieneveldeeltjes - kleiner dan 1,5 µm - kunnen via de longen in de bloedbaan terechtkomen en zich elders in het lichaam nestelen en schade veroorzaken. Om het makkelijker hanteerbaar te maken voor metaalbedrijven, hanteert de wetgever - net zoals voor lasrook - een maximale concentratie per kubieke meter waaraan men medewerkers mag blootstellen. In Nederland ligt de grenswaarde voor olienevel momenteel op 3 mg/m³. De norm is een stuk strenger dan wat geldt in de buitenlucht omdat medewerkers in een fabriek veel intenser aan de deeltjes worden blootgesteld. Gemiddeld ademt de mens per dag zo’n 12.000 liter lucht in. Op werkdagen is dat dus een aanzienlijke hoeveelheid fabriekslucht.

verdeling van de verschillende deeltjesgrootte bij aerosolen — Verdeling van de verschillende deeltjesgroottes bij aerosolen (Grafiek: VDMA)

Duitsland verplicht meting van emissiewaarden

In Duitsland is eind 2020 een nieuwe technische richtlijn voor onder meer de machinebouw in concept gepresenteerd. Daarin legt men bedrijven de verplichting op om de emissiewaarden te meten. In deze richtlijn geldt voor de Duitse machinebouw als nieuwe grenswaarde voor deeltjes van 10 nanometer een maximale waarde van 0,04 mg/m³ en voor de kleinere 2,5 nm deeltjes zelfs een grenswaarde van 0,025 mg/m³. Dit zijn extreem lage waarden, waaraan veel filterinstallaties nog niet voldoen.

Er komen steeds dunnere koelsmeermiddelen op de markt, wat de problemen van vernevelen doet toenemen
(Foto: Dormac CNC Solutions)

Oorzaken van toenemend probleem

steeds dunnere koelsmeermiddelen en hogere toerentallen

Er komen steeds dunnere koelsmeermiddelen op de markt, wat de problemen van vernevelen doet toenemen. Ook de steeds hogere toerentallen in de moderne bewerkingscentra dragen bij tot het olienevelprobleem. De concentratie van schadelijke stoffen ligt bij een moderne CNC-machine niet zelden een factor 100 hoger dan bij een machine van tien of twintig jaar oud. Het afzuigen op één centraal punt volstaat daarbij niet langer. Daarom kiezen verspanende bedrijven in toenemende mate voor mist- of nevelafzuiginstallaties die op de machine komen. Die zuigen de olienevel tijdens het bewerken direct uit de bewerkingsruimte af, halen de oliedeeltjes en andere stoffen eruit en blazen schone lucht naar buiten, of terug de hal in. Dat is nodig om aan de strenge eisen te voldoen.

CNC-machines stoten nu veel meer schadelijke stoffen uit dan 20 jaar geleden

Afhankelijk van het materiaal en procestemperaturen

De mate waarin de problemen met fijnstof en andere kleine deeltjes speelt, hangt mede af van het te verspanen materiaal. Grijs gietijzer is bijvoorbeeld problematisch vanwege het grote aandeel koolstof, dat tijdens het verspanen als fijnstof en slib wordt afgezet. Bij grote machines zijn dat forse hoeveelheden. Ook bij het bewerken van andere materialen ontstaat bij de toepassing van koelsmeermiddelen een nevel in het proces. Die ontstaat door het verdampen van het koelsmeermiddel vanwege de hoge temperatuur aan de zijkant van het gereedschap. Hoe hoger de temperatuur, des te kritischer moet men naar de koelsmeermiddelen kijken.

Betere en gezondere arbeidsomstandigheden zijn één reden om te kiezen voor het afzuigen van de olienevel uit de machine
(Foto: Dormac CNC Solutions)

Zeker bij automatisering

Dwarsdoorsnede van een mist- of nevelafzuiginstallaties (foto: Plymovent)

Betere en gezondere arbeidsomstandigheden zijn één reden om te kiezen voor het afzuigen van de olienevel uit de machine. Een tweede reden is meer procesmatig van aard. Nu de bedrijven volop automatiseren en machines onbemand ’s avonds en op sommige plaatsen zelfs 24/7 doordraaien, zou er zonder ingrijpen steeds meer nevel in de lucht komen. Dit heeft ook een effect op de temperatuur in zowel de machine als in de hal. Zeker in bedrijven waar men niet de standaard druk in de koeling gebruikt maar hogere drukken, tot wel 70 bar. Als men de olienevel afzuigt en de fijnstof en andere deeltjes zuivert, warmt het koelsmeermiddel minder snel op. Dat heeft een positief effect op de nauwkeurigheid van de machine maar als deze in een hal staat met meerdere machines kan de invloed op de temperatuur nog groter zijn. Sommigen spreken over een temperatuurafname van het bad met koelsmeermiddelen met 10 °C bij 24/7 productie.

Betere en gezondere arbeidsomstandigheden zijn één reden om te kiezen voor het afzuigen van de olienevel uit de machine. Een tweede reden is automatisatie en 24/7 onbemand produceren

De nevel die tijdens het verspanen ontstaat, heeft bovendien een negatieve invloed op de machines. Doordat zich nevel afzet in de machinehoeken kunnen er uiteindelijk schimmels ontstaan en zal men de machine vaker grondig moeten reinigen.

Filters of cycloontechnologie?

Er zijn meerdere afzuigsystemen voor olienevel beschikbaar. Sommige werken met (Hepa) filters, andere zijn gebaseerd op de werking van een cycloon. Voorstanders van de ene technologie zullen snel op de risico’s van de andere wijzen, bijvoorbeeld het risico dat ontstaat als het filter vol zit met fijnstofdeeltjes, wat niet alleen de werking van het totale systeem reduceert maar ook een risico op het ontstaan van brand behelst. In het filter verzamelt zich namelijk ook een grote hoeveelheid olie.

Systemen met een filter vereisen een regelmatige controle en reiniging om een verstopte filter en daarmee een suboptimale werking te voorkomen — Systemen die met filter werken moeten regelmatig gecontroleerd en gereinigd worden om te voorkomen dat de werking vermindert door een verstopt filter.

Het Zweedse 3Nine gebruikt in de olienevelscheiders een gepatenteerde technologie: de afgezogen olienevel komt in een turbine met lamellen terecht. Door de centrifugaalkracht worden de zwaardere deeltjes tegen de wand aangedrukt, kleinere slaan neer op de seperatoren. Alleen de allerkleinste deeltjes kleiner dan 1 µm gaan door naar een filter. Dat heeft hierdoor een lange standtijd. — Systemen die met filter werken moeten regelmatig gecontroleerd en gereinigd worden om te voorkomen dat de werking vermindert door een verstopt filter.

Bij deze olienevelafscheider komt de afgezogen nevel in een turbine met lamellen. Door de centrifugaalkracht worden de zwaardere deeltjes tegen de wand aangedrukt, kleinere slaan neer op de seperatoren. Alleen de allerkleinste deeltjes (<1 µm) gaan door naar een filter. Dit werkingsprincipe garandeert een langere standtijd

Deze olienevelafscheiders filteren de schadelijke deeltjes in vier stappen uit de afgezogen nevel. Door tegelijkertijd warmte af te zuigen verbetert de processtabiliteit — Dormatec Aircleaners filteren de schadelijke deeltjes in vier stappen uit de olienevel die afgezogen wordt. Doordat tegelijkertijd warmte mee afgezogen wordt, verbetert de processtabiliteit

De cycloon gebaseerde systemen werken zonder filter, wat qua gebruik in de kosten scheelt. Deze systemen zijn zelfreinigend, al dan niet gestuurd, waardoor de werking ervan niet afneemt in de loop van de tijd. Dit zal wel het geval zijn bij systemen die enkel met filter werken. Het nadeel van de cycloonfilters is dat ze alleen deeltjes in de grootte vanaf 1 µm en groter uit de afgezogen lucht halen. En dat terwijl men juist ook de allerkleinste deeltjes wil vangen. Daarom plaatst men in vele gevallen zogeheten agglomeratoren voor de cycloonprofielen. Zoals de naam al zegt, verzamelen deze druppels die zich samenvoegen tot grotere en dan alsnog worden afgescheiden.

Deze afscheider werkt op basis van de een cycloontechnologie, zonder filter en met recuperatie van koelsmeermiddel. De aangezogen lucht wordt tegen de wanden van de scheidingselementen gedrukt. Dit model meet de intensiteit van de bewerking en stemt de afzuiging daarop af — Het Duitse Reven past de X cycloontechnologie toe, waarbij men in principe geen filters gebruikt en het koelsmeermiddel recupereert. De aangezogen lucht wordt tegen de wanden van de scheidingselementen gedrukt. In het nieuwe XSC systeem introduceert de fabrikant Industrie 4.0 technologie en gebruikt frequentieomvormers om het energieverbruik te verminderen. Het systeem meet de intensiteit van de bewerking en stemt de afzuiging daarop af

Met een Hepafilter, of teflon gecoate filter kan men vervolgens nagenoeg alle nanodeeltjes uit de lucht halen en de koelvloeistof recupereren en weer in het proces gebruiken. Een andere oplossing zonder gebruik te maken van filters is een elektrostatische unit. Of deze werkt, hangt af van de koelsmeermiddelen. Hoe wateriger het koelsmeermiddel, hoe slechter de werking van een elektrostatisch systeem. Dat komt omdat de waterdruppels door hun elektrische geleidbaarheid tot kortsluiting kunnen leiden. Het waterige koelsmeermiddel leidt eveneens tot een snelle vervuiling van de elementen.

Brandgevaar

De systemen met een filter kunnen uiteindelijk vele liters olie bevatten. Niet alleen is dit een kostenpost vanwege het afvoeren ervan; het is vooral iets dat geregeld gecontroleerd moet worden om zowel de werking van de afzuiging te garanderen alsook de risico’s op brand te minimaliseren. Zeker in een productieomgeving die vergaand geautomatiseerd is, betekent dit vaak filters controleren en vervangen. Dit is een van de redenen waarom de laatste jaren afzuiginstallaties op zichzelf staan en niet gecombineerd worden omdat in geval van brand het vuur dan heel snel kan overslaan. Sommige fabrikanten van olieafzuiginstallaties combineren een grovere afscheiding, voor de deeltjes vanaf 1 µm, met een Hepa filter voor de kleinere deeltjes. Hierdoor kunnen deze veel langer mee gaan. Afhankelijk van het systeem kan zo’n fijnfilter wel eens meer dan 5 kilo fijnstof bevatten als het vervangen wordt. Dat illustreert de problematiek: al die kilo’s zouden anders in de fabriekshal terecht zijn gekomen.

Voorbeeld van een nevel- of mistafzuiginstallatie van Plymovent op een machine van Haas (foto: Plymovent)

Oliemist afzuigen steeds belangrijker