Koolstofvezels kunnen composietmateriaal extra sterk maken. Als je in deze materialen zaagt, freest of boort kunnen losse koolstofvezels in de lucht komen. Dit laat nieuw onderzoek zien. Het inademen van de koolstofvezels kan tot gezondheidsrisico’s leiden. Bedrijven moeten hun werknemers hier dus tegen beschermen.

Tot voor kort vonden onderzoekers geen losse koolstofvezels in de lucht bij het bewerken van composietmateriaal. Wel vonden ze samengeklonterde koolstofvezels, of koolstofvezels die vastzaten aan kleine stukjes composietmateriaal. Maar in een nieuw onderzoek met een ander type composietmateriaal vonden ze wél losse koolstofvezels.

De onderzoekers keken naar twee typen composietmateriaal: “PitchCF” en “PanCF”. Bij het zagen en uitrekken van composietmateriaal “PitchCF hebben de onderzoekers op twee plekken luchtmetingen gedaan:

  • Zo dicht mogelijk bij de werkzaamheden.
  • Op een afstand van ongeveer 3 meter van de werkzaamheden.

Zij vingen de deeltjes die in de lucht terechtkwamen op een filter. Onder een elektronenmicroscoop telden de onderzoekers het aantal ‘WHO-vezels’ op een filter. Deze vezels voldoen aan de norm van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO). Het zijn vezels die langer zijn dan 5 micrometer en dunner dan 3 micrometer, en minstens 3 keer langer dan de dikte.

De hoogste aantallen vezels in de lucht kwamen vrij tijdens het zagen. Dit waren 830.000 WHO-vezels per kubieke meter lucht bij de bron. Op 3 meter afstand waren dit ongeveer 33.000 vezels per kubieke meter lucht.

De WHO heeft een grenswaarde afgesproken voor blootstelling aan vezels op de werkplek. Deze grenswaarde is 10.000 vezels per kubieke meter lucht. Een waarde onder deze grens ziet WHO als veilig. Voor deze grenswaarde gaat WHO uit van een gemiddelde blootstelling tijdens een werkdag van 8 uur.

Om de gemeten blootstelling te kunnen vergelijken met deze grenswaarde, moet je de blootstelling dus omrekenen naar een 8-uurs tijdgewogen gemiddelde. Voor het omrekenen doen de onderzoekers twee aannames. Een werknemer zaagt niet meer dan 90 minuten per dag. En er komen geen WHO-vezels vrij bij andere werkzaamheden. Ze berekenden een 8-uurs tijdgewogen gemiddelde van ruim 155.000 vezels per kubieke meter lucht dichtbij de werkzaamheden. Op 3 meter afstand was het nog ruim 6.000 vezels per kubieke meter lucht.

Naast deze werkplekmetingen hebben de onderzoekers ook testen uitgevoerd waarbij ze in PitchCF of PanCF freesden. Dit gebeurde in een luchtdichte testopstelling. Bij PitchCF kwamen er meer WHO-vezels vrij dan bij PanCF. Ook vonden de onderzoekers bij PitchCF meer losse vezels. Bij PanCF vonden ze meer samengeklonterde vezels met composietmateriaal.

Een opvallend resultaat was dat de onderzoekers ook dunnere vezels in de lucht vonden: dunner dan de vezels die in het begin waren toegevoegd. Dit gebeurde bij beide materialen, maar vooral bij het PitchCF. Een deel van de gevonden vezels was dunner dan 200 nm. Onder de microscoop bleek dat er een verschil was in structuur tussen de twee materialen. De PitchCF is zwakker dan de PanCF en versplintert in de lengte. Hierdoor kunnen kleine vezelvormige deeltjes vrijkomen.

RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu/KIR kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie-overweging

Deze studie geeft onverwachte resultaten. Het toont aan er losse koolstofvezels kunnen vrijkomen bij het bewerken van sommige soorten composietmateriaal. Ook kan versplintering van vezels leiden tot andere vezelvormige deeltjes in de lucht.

De gemeten hoeveelheden aan WHO-vezels in de lucht waren hoog. Dichtbij de zaagwerkzaamheden waren de hoeveelheden ongeveer 15 keer hoger dan de grenswaarde. Bij de zaag was lokale afzuiging aanwezig. Deze was blijkbaar niet goed genoeg om vezels in de ruimte voldoende af te zuigen. Op 3 meter afstand van de werkzaamheden bleven de aantallen vezels onder de grenswaarde voor WHO-vezels.

Lange, stugge (niet-buigzame) koolstofvezels worden ervan verdacht dat ze vergelijkbare gezondheidsschade kunnen veroorzaken als asbest. Voor asbestvezels is de huidige Nederlandse grenswaarde 2000 vezels per kubieke meter lucht. De gemeten concentratie aan vezels bij het zagen was hoger. Of hier sprake is van een risico, hangt af van de eigenschappen van de vezels.

Het is niet bekend of de vezels in dit onderzoek ook asbest-achtige effecten kunnen hebben. Het PitchCF lijkt niet erg buigzaam. Anders zou het niet in de lengterichting versplinteren.

Bij het frezen in PitchCF kwamen er naast WHO-vezels ook veel korte vezels vrij. Vezels met een lengte van minder dan 5 micrometer. Het is niet bekend hoe groot het gezondheidsrisico is van deze korte vezels.

Volgens de auteurs van deze studie is PanCF momenteel het meest gebruikte composietmateriaal met koolstofvezels. Het marktaandeel is ongeveer 95%. Het gebruik van PitchCF is (nog) beperkt tot specifieke gebruiken. Bijvoorbeeld in satellieten worden bijvoorbeeld hoge eisen van de kwaliteit van het materiaal gevraagd.

Dit onderzoek is een belangrijke waarschuwing voor ontwikkelaars van nieuwe composietmaterialen. Ontwikkelaars moeten aandacht hebben voor de risico’s op het vrijkomen van vezels. Zo kunnen ze al in een vroeg stadium van productontwikkeling vermijden dat onveilige vezels vrijkomen. Bedrijven die PitchCF willen gebruiken, moeten afdoende veiligheidsmaatregelen treffen om hun werknemers te beschermen.