Reflexion & Transmission von Schutzkomponenten

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Reflexion & Transmission von Schutzkomponenten

am Schweißarbeitsplatz

Informationsveranstaltung

Optische Strahlung am Schweißarbeitsplatz

Neue Erkenntnisse zur Bewertung und zu Schutzmaßnahmen

Dr. Stefan Bauer

06. Juni 2018, Dortmund

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06.06.2018 Reflexion & Transmission Dr. Stefan Bauer 2/19

Übersicht Grundlegendes

• Ausgangspunkt

• Projektbündel

• Zielsetzung

Optische Strahlungsreflexion

• Physikalisch-technische Grundlagen

• Innenraum Wandfarben

• Transfer (PEROSH)

Transmission von Schutzkleidung

• UV-Schutzfaktor (UPF)

• Standardspektren und mittlerer UPF

• Zusammenfassung/Ausblick

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Ausgangspunkt Grundlegendes

 Transmission Vorhang

 Reflexion

 Vorhang

 isolierte Rohre

 grüne Metallwand

 Heizköper

 etc.

tatsächliche Exposition?

benachbarte Arbeitsplätze?

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Projektbündel

4/19 06.06.2018 Reflexion & Transmission Dr. Stefan Bauer

Grundlegendes

F 2368

Erfassung der optischen Strahlenbelastung

 Expositionsermittlung & Modellentwicklung

 betriebliche Validierung & Praxistransfer

100%

F 2377

Biologische Wirksamkeit gepulster IOS

 Gutachten & exp. (Vor-) Untersuchungen

 in-vitro Hautbestrahlung

F 2422

Anforderungen an Schutzkomponenten

 Transmissions- & Reflexionsmessungen

 tatsächliche Exposition

90%

70%

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Zielsetzung Grundlegendes

Praxisgerechte Empfehlungen für Schutzkomponenten

Schutzkleidung

abgestufte Anforderungen

• DIN EN ISO 11611

 zwei Klassen (Metallspritzer)

 UV-Schutzkriterien fehlen

 „Glühbirnenmethode“

 Akzeptanzerhöhung

• UV-Schutzfaktor (UPF)

Arbeitsplatzumgebung

Reflexionseigenschaften

• 𝑓 𝜀

_i

, 𝜀

_r

, 𝜆, 𝑐

_i

 𝑐

_i

: Farbe, Zusammensetzung, Rauigkeit, etc.

• Empfehlungen für UV-optimierte Oberflächen

• Anpassungsmodelle (Teilprojekt 1)

 „Superformel“

W enz el

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06.06.2018 Reflexion & Transmission Dr. Stefan Bauer 6/19

Übersicht Grundlegendes

• Ausgangspunkt

• Projektbündel

• Zielsetzung

Optische Strahlungsreflexion

• Physikalisch-technische Grundlagen

• Innenraum Wandfarben

• Transfer (PEROSH)

Transmission von Schutzkleidung

• UV-Schutzfaktor (UPF)

• Standardspektren und mittlerer UPF

• Zusammenfassung/Ausblick

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Grundlagen Strahlungsreflexion

gerichtete/spiegelnde Reflexion

diffuse/Lambertsche Reflexion

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8/19 06.06.2018 Reflexion & Transmission Dr. Stefan Bauer

Messgrößen 1 Strahlungsreflexion

Strahlungsquelle

Bl ende Irisbl ende Probe Ausrichtlaser

𝐸 _r 𝜆, 𝜀 _i , 𝜀 _r 𝛲 𝜀 _i , 𝜀 _r = 𝐸 _r 𝜀 _i , 𝜀 _r

𝐸 _r,0

(9)

-90°

-80°

-70°

-60°

-50°

-40°

-30°

-20° -10° 0° 10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

p₂ = 1,75

Reflexionsverhalten  ( 

_i,^



_r

)



_r

(b) glänzend

Wandfarben Strahlungsreflexion

-90°

-80°

-70°

-60°

-50°

-40°

-30°

-20° -10° 0° 10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

i = -45°

UV VIS IRA

Reflexionsverhalten (

i,

r)

_r

idealer

Lambert Reflektor Spiegel

-90°

-80°

-70°

-60°

-50°

-40°

-30°

-20° -10° 0° 10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Reflexionsverhalten  ( 

_i,^



_r

)



_r

(a) seidenmatt

^_i = 0° _r = 2_i+_d _d = 35°

UV VIS IRA

p₂ = 1,15

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10/19 06.06.2018 Reflexion & Transmission Dr. Stefan Bauer

Messgrößen 2 Strahlungsreflexion

𝑅 𝜆

Agilent CARY 5000 UV-Vis-NIR DRA 2500

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Wandfarben Strahlungsreflexion

200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 2500

200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 2500 1

10 100

(a)

Mineralfarbe Malerweiß

Standardweiß ELF-Weiß

1 10 100

spektrale Reflektivität R (%)

(b) ELF-Weiß

+wZ5

+wZ1

1 10 100

Wellenlänge  (nm)

glänzend seidenglänzend seidenmatt

seidenmatt + UV-Schutz (c)

. ^.

Wandfarbe 𝑅

_UV

(%)

(a)

Mineralfarbe 17,3 Malerweiß 11,0 Standardweiß 7,4

ELF-Weiß 7,5

(b ) +wZ5 4,7

+wZ1 4,2

(c)

glänzend 9,7 seidenglänzend 9,2 seidenmatt 9,0 seidenmatt + UV-

Schutz 6,5

(12)

Transfer Strahlungsreflexion

indIR-UV

Exposure of workers to indirect UV- and IR-radiation emitted by arcs, flames and thermal radiators

http://www.perosh.eu/research-projects/perosh-projects/uv-indirect-approved-and-kicked-off/

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Übersicht Grundlegendes

• Ausgangspunkt

• Projektbündel

• Zielsetzung

Optische Strahlungsreflexion

• Physikalisch-technische Grundlagen

• Innenraum Wandfarben

• Transfer (PEROSH)

Transmission von Schutzkleidung

• UV-Schutzfaktor (UPF)

• Standardspektren und mittlerer UPF

• Zusammenfassung/Ausblick

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UPF Schutzkleidung

UPF = ^{400 nm} _{290 nm} 𝐸 𝜆 𝜀 𝜆 Δ𝜆 𝐸 𝜆 𝜀 𝜆 𝑇 𝜆

400 nm

290 nm Δ𝜆

𝐸 𝜆 Bestrahlungsstärke der Sonne 𝜀 𝜆 Erythem-Wirkungsspektrum Δ𝜆 Wellenlängenintervall

𝑇 𝜆 spektraler Transmissionsgrad

UPF ^k _m,n 𝑃 = _{200 nm} ^{400 nm} 𝐸 _m,n 𝜆, 𝑃 𝑆 𝜆 d𝜆 𝐸 _m,n 𝜆, 𝑃 𝑆 𝜆 𝑇 ^k 𝜆 d𝜆

400 nm 200 nm

= 𝐸 _{eff m,n} 𝑃 𝐸 _{eff,t m,n} ^k 𝑃

𝑚 Schweißverfahren, 𝑛 Werkstoff mit Prozessvariante, 𝑘 Stoffprobe

𝐸

_{eff m,n}

𝑃

m,n

= 26 𝑇

^k

𝜆

k

= 20 520 UPF

(15)

Standardspektren Schutzkleidung

200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 0,0

0,5 1,0

Wellenlänge  (nm)

11 Stromstärken

(c) WIG

0,0 0,5 1,0

normierte spektrale Bestrahlungsstärke E (nm1 )

8 Stromstärken

(b) PTA

0,0 0,5 1,0

36 Spektren

(a) S235 (p-) MAG, (p-) CMT

Leistungsabhängigkeit

Normierung auf

Maximalbestrahlungsstärke

𝑦 = 1

𝑁 𝑦

_i

𝑁

i=1

Mittelung

UPF ^k _m,n ≠ UPF ^k _m,n 𝑃

𝑠 = 1

𝑁 − 1 𝑦

_i

− 𝑦

²

𝑁

i=1

(16)

Mittlerer UPF Schutzkleidung

UPF

^k

=

_{200 nm}^{400 nm}

𝑆 𝜆 d𝜆 𝑆 𝜆 𝑇

^k

𝜆 d𝜆

400 nm 200 nm

= 46 𝑇

_eff^{k −1}

M S G , S 2 3 5 P T A , S 2 3 5 W IG , S 2 3 5 M A G , C rN i W IG , C rN i M S G , A l W IG , A l



E (



) M S G , S 2 3 5 P T A , S 2 3 5 W IG , S 2 3 5 M A G , C rN i W IG , C rN i M S G , A l W IG , A l



E (



)

2 4 6 8 10 12

8 10 12 14

16

^(a)

Leistung P (kW)

MAG, p-S235

UPF

k (m,n)

CMT, S235

k = 17

PT A, S 23 5

2 4 6 8 10

100 150

(b)

200

k = 2 MAG, CrNi WIG, Al-I1

UPF

^k

≠ UPF

^k_m,n

unveröffentlichte Daten

(17)

UPF-Vergleich Schutzkleidung

1

2 34 5 6 7 89, 1011, 12,

15 1614

17, 18

19 13

180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

10 100 1000 10000

UPF

k

Baumwolle

Baumwolle/Polyamid Spezialmischungen Aramid Mischungen Baumwolle/Polyester/

Antistatik

Flächendichte (gm

^²

)

Stoffprobe k C

C

D

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Ausblick

Zusammenfassung & Ausblick

o 4 – 17 % UV-Reflexion von Wandfarben o diffuse und gerichtete Anteile

o feldgoniometrische Messungen o „Superformel“

o vereinfachtes UPF-Berechnungsverfahren o hohe Flächendichten immer sicher

o next steps UPF … o Vorspannvorrichtung

Vielen Dank an

(19)

Dr. Stefan Bauer

Gruppe 2.2 „Physikalische Faktoren“

Friedrich-Henkel-Weg 1-25 D-44149 Dortmund

Tel.: +49 (0)231 9071-0 Fax: +49 (0)231 9071-2023

E-Mail: physical.agents@baua.bund.de

www.dasa-dortmund.de www.baua.de