Lassen en solderen/Lasrook

Dit is een deel van het eindwerk van Dr. Landtmeters Philippe voor het behalen van een tiltel als Geneesheer Specialist in de Arbeidsgeneeskunde (MaNaMa)(2007)

Lasprocessen en lasrook

Procesbeschrijving

In de metaalverwerkende industrie moeten vaak verschillende materialen met elkaar worden verbonden. De meeste van deze verbindingen zijn niet- losneembare verbindingen. Tot deze belangrijke groep behoren de lasverbindingen. Lassen is een verbindingstechniek, waarbij delen van meestal identieke materialen met elkaar worden verbonden door gebruik te maken van warmte en/of druk. Hierbij worden deze materialen in vloeibare of deegachtige toestand gebracht, waarbij soms toevoegmateriaal met dezelfde of ongeveer dezelfde smelttemperatuur wordt gebruikt. De warmte hiervoor zal, afhankelijk van het proces, afkomstig zijn van een elektrische boog, een brandbaar gasmengsel of een chemische reactie. Uiteindelijke bedoeling is dat een continuïteit tussen de verbonden delen ontstaat. Vanwege de enorme diversiteit aan metalen is een groot aantal lasprocédés ontwikkeld.

Een mogelijke manier om de verschillende lasprocessen in te delen, is gebaseerd op de toestand van het basismateriaal tijdens het lassen. Volgens deze methode worden de lasprocessen ingedeeld in de hoofdgroepen smeltlassen en druklassen.

Bij het smeltlassen wordt de lasverbinding tot stand gebracht via de vloeibare fase: er wordt primair gebruik gemaakt van warmte om de lasverbinding te realiseren. Bij het druklassen gebeurt dit via de vaste fase: hier wordt primair druk toegepast.

Hieronder volgt een korte beschrijving van de belangrijkste lasprocessen 1, 2, 3, 4, 10, 11. Kennis van deze lasprocessen kan voor de arbeidsgeneesheer bijdragen tot een betere evaluatie van de gezondheidsrisico’s gezien de invloed van het proces op de ontwikkeling van lasrook.

Elektrisch booglassen

Bij het booglassen wordt de voor het lassen benodigde warmte verkregen door een elektrische boog, die tussen de elektrode en het te lassen materiaal wordt getrokken. Omdat daarbij een smeltbad ontstaat, spreekt men ook van smeltlassen. De meeste toegepaste booglasprocessen zijn booglassen met beklede elektrode, MIG/MAG lassen, TIG lassen en in mindere mate onderpoederdeklassen. De in de omgevingslucht aanwezige gassen zuurstof, stikstof en waterstof hebben de eigenschap in het vloeibare materiaal te diffunderen. Zij vormen allerlei verbindingen die het (las)metaal negatieve eigenschappen geven. Een bekend fenomeen is bijvoorbeeld de veroudering van staal waardoor de taaieigenschappen met verloop van de tijd afnemen door vorming van ijzernitriden. Het gevormde smeltbad en de van de elektrode afkomende metaaldruppels dienen dus beschermd te worden tegen de inwerking van de gassen uit de omgevingslucht. Hiervoor worden verschillende toevoegmaterialen en hulpstoffen gebruikt ter van bescherming van het smeltbad. De meest bekenden zijn:

• Bescherming door slak en gas
• Bescherming door slak
• Bescherming door extra toegevoerd gas
• Bescherming door een vacuüm (sporadisch)

Booglassen: MIG/MAG lassen (halfautomaat)

Deze manier van lassen werd ontwikkeld in de jaren 50 en kreeg verschillende benamingen, zoals CO2 lassen, halfautomaat lassen, MIG lassen (MIG=Metaltransfer Inert Gas) en MAG lassen (Metaltransfer Active Gas), TIG lassen (Tungsten Inert Gas), lassen met beklede elektrode.

Bij het MIG/MAG lassen wordt een boog onderhouden tussen een afsmeltend lastoevoegmateriaal en het werkstuk. Het lastoevoegmateriaal wordt wordt continu afgevoerd vanaf een spoel. Het lastoevoegmateriaal, de elektrische boog en het smeltbad worden omringd door een beschermgas dat deze afschermt tegen de invloed van de omringende lucht. Wanneer dit beschermgas inert is (gassen die niet reageren met het smeltbad), spreekt men van MIG lassen (Metaltransfer Inert Gas). Als inert gas kunnen argon, helium en mengsels daarvan gebruikt worden. MIG lassen wordt voornamelijk gebruikt voor het lassen van aluminium en non-ferrometalen. Wanneer actieve gassen (gassen die reageren met het smeltbad) worden gebruikt zoals CO2 en mengsels van argon en CO2 en/of zuurstof, spreekt men van MAG lassen (Metaltransfer Ative Gas). MAG lassen wordt toegepast voor het lassen van staal en roestvrij staal. Als toevoegmateriaal worden meestal massieve draden toegepast. Voor staal en roestvrij staal kan men ook gevulde draden gebruiken (continu aangevoerde holle draad, inwendig gevuld met legeringselementen en slakvormers).

Boogglassen: TIG lassen

Bij TIG lassen (Tungsten Inert Gas, ook wel Argon Arc Lassen genoemd) wordt een boog getrokken tussen een niet afsmeltende wolfraam elektrode en het werkstuk. Elektrode, lasboog en lasbad worden afgeschermd tegen de invloed van de omringende lucht door een inert gas (fig.4). Als inert gas wordt meestal argon gebruikt, soms worden ook argon-helium gasmengsels toegepast. Desgewenst wordt zijdelings materiaal in het smeltbad gedoopt waardoor dit afsmelt. Door de jaren werd de toepassing van het TIG lassen uitgebreid tot bijna alle denkbare materialen. De twee essentiële componenten van dit procédé zijn de wolfraamelektrode en het inert gas.

Het TIG lassen wordt vooral gebruikt voor het lassen van dun materiaal (tot ongeveer 3mm), voor het lassen van buizen en voor het lassen van roestvrij staal waarbij hoge eisen aan de afwerking worden gesteld (zeer fijne en propere lasnaad). Dit is veruit de meest gebruikte methode in de Piping industrie.

Booglassen: lassen met beklede elektrode

Bij het lassen met beklede elektrode wordt een elektrische boog getrokken tussen de kerndraad van de elektrode en het werkstuk. Hierbij wordt geen gebruik gemaakt van extra toegevoerd beschermgas. De met de kerndraad mee afsmeltende bekleding zal immers instaan voor de bescherming door vorming vaan een vloeibare slak die de druppels omringt tijdens het transport van de elektrode naar het smeltbad. Hier aangekomen vormt de slak een beschermende laag op het stollend smeltbad. Daarnaast ontstaan vanuit stoffen in de bekleding nog een extra afschermende gaskegel. Vrijwel alle materialen kunnen gelast worden met dit type elektrode. Nadeel is een belangrijke rookontwikkeling.

De bekleding van basische elektroden bestaat uit CaF2, waterglas (Na2SiO3, K2SiO3) en aardalkalicarbonaat. Door de aanwezigheid van CaF2 worden fluorcomponenten geëmitteerd. K2O, Na2O en SiO2 worden geëmitteerd vanwege aardalkalicarbonaat. Door het smelten verdampt het metaal en worden ook Fe2O3, SiO2 en MnO gevormd. De bekleding op basis van rutiel (TiO2) wordt gebruikt bij het lassen van hoog-gelegeerd staal en roestvrijstaal. Om roestvrij staal betere mechanische eigenschappen te geven wordt het gelegeerd met nikkel, molybdeen, titanium en niobium. Door het basisch-rutile karakter van de elektroden zitten Fe2O3, MnO, SiO2 en soortgelijke componenten in de lasrook. Als de elektroden voor het lassen van hoog-gelegeerd staal chroom en nikkel bevatten, worden ook chroom- en nikkeloxiden gevormd, het chroom is tri- of hexavalent.

Booglassen: Onder Poederdeklassen (OP-lassen)

Bij dit lasproces wordt eerst een poeder (te vergelijken met de bekleding van de beklede elektrode) op de plaat gestort en wordt dan de lasdraad continu toegevoegd. Er wordt een boog getrokken tussen de lasdraad en het werkstuk. Het poeder smelt gedeeltelijk, geeft een gasbescherming en vormt een slak welke de las beschermt. Dit proces wordt wordt toegepast voor staal, gelegeerd staal en roestvrijstaal. Omdat de lasboog wordt afgeschermd door het laspoeder is er geen zichtbare lasboog en geen UV straling.

Plasma-lassen

Plasma lassen is te vergelijken met TIG lassen. Bij plasma lassen wordt eveneens een lasboog getrokken tussen een niet-afsmeltende elektrode en het werkstuk, maar de lasboog wordt omgeven door een watergekoelde opening. Daardoor wordt de lasboog ingesnoerd waardoor een kolomvormige lasboog wordt verkregen met een hoge energiedichtheid.

Autogeen lassen

Bij autogeen lassen wordt de nodige warmte afgeleverd door verbranding van het gas acetyleen. Voor de verbranding wordt altijd zuivere zuurstof gebruikt. Als toevoegmateriaal worden onbeklede lasstaven gebruikt en worden er geen additionele beschermgassen gebruikt, de verbrandingsgassen zorgen hier zelf voor.

Weerstandslassen

Bij het weerstandslassen wordt een hoge elektrische stroom door de te verbinden delen geleid. Door de elektrische weerstand van het materiaal wordt het materiaal verhit. Gelijktijdig wordt op de verbinding een uitwendige druk uitgeoefend. Er wordt geen toevoegmateriaal gebruikt. Zo onderscheid men puntlassen, rolnaadlassen, doordruklassen en drukstuiklassen

Laserlassen

Bij het laserlassen (light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) wordt licht gebruikt als warmtebron. De laser is een zeer geconcentreerde lichtbundel van hoge energie, waardoor plaatselijk hoge temperaturen kunnen worden bereikt. De indringdiepte is regelbaar, waardoor deze techniek kan worden toegepast voor zeer dunne tot dikkere platen. Met de CO2-laser kunnen in bepaalde gevallen platen tot 25 mm worden gelast.

De geïnteresseerde zal in de Angelsaksische literatuur geconfronteerd worden met een verschillende terminologie. De American Welding Society identificeerde meer dan 80 lasprocessen 11. De belangrijkste proberen we dan ook hieronder samen te vatten:

• Manual Metal Arc Welding (MMAW): booglassen zonder beschermgas met beklede electrode
• Gas Metal Arc Welding (GMAW): halfautomatisch lassen. Metal Inert Gas lassen (MIG) of Metal Active Gas lassen (MAG) naargelang het gebruikte beschermgas
• Flux-cored Arc Welding (FCAW): booglassen met gevulde draad.
• Gas Tungsten Arc Welding (GTAW): TIG-lassen (Tungsten Inert Gas)
• Plasma Arc Welding (PAW): Plasma-lassen
• Submerged Arc Welding (SAW): onder poederdeklassen (zonder beschermgas).

Tenslotte volgt een kort schematisch overzicht van de verschillende types elektrisch booglassen 4 :

• Zonder beschermgas:
• Beklede elektrode
• Onder poederdeklassen
• Met beschermgas:
• TIG lassen
• Plasma lassen
• MIG/MAG lassen (halfautomatisch lassen)
• Gevulde draad lassen (halfautomatisch lassen)

Lasrook

Inleiding

De verontreinigingen van de lucht bij het lassen kunnen ingedeeld worden in gasvormige en deeltjesvormige verontreinigingen 2, 4, 5, 6, 10, 11. Lasrook bestaat dus uit vaste deeltjes, damp en gas.

Vaste deeltjes

In grote lijnen kunnen vier bronnen voor luchtverontreiniging worden geïdentificeerd: het basismateriaal van het werkstuk, de bekleding van dit materiaal (voor zoverre aanwezig, bijvoorbeeld een laag roestwerende verf), het toevoegmateriaal (bijvoorbeeld de elektrode) en de omgevingslucht 2, 3, 5, 6, 10. Deeltjes van lasrook zijn condensatie-aërosolen 6 : zeer kleine deeltjes fungeren als condensatiekernen die verder groeien en aan mekaar klitten om ketens te vormen. De vaste deeltjes, het lasstof, bestaat al naargelang de deeltjesgrootte uit respirabel en niet-respirabel stof.

Doordat het metaal bij het lassen in het smeltbad wordt oververhit en kan verbranden zullen metaaldampen vanuit het smeltbad ontstaan. Bovendien wordt meestal nog gesmolten elektrodemateriaal toegevoegd wat eveneens zal bijdragen tot rookontwikkeling.

De voornaamste bron van lasrook is dit toevoegmateriaal (ca 90%) 3. Dit omdat het elektrodemateriaal tengevolge van het transport in de elektrische boog een hogere temperatuur zal hebben dan het smeltbad zelf. Zowel de bekleding van de elektrode (basisch, rutiel, ...) als het elektrodemateriaal (staal, roestvrij staal, aluminium,...) spelen hierbij een rol 4. Een uitzondering vormt het toevoegmateriaal bij het TIG lassen dat zijdelings in het vloeibare smeltbad wordt gedoopt en dus niet langs de boog waardoor minder rookontwikkeling ontstaat 3. Ook de te lassen metalen (staal, roestvrij staal, aluminium,...) en de oppervlaktelagen zijn belangrijk (gegalvaniseerd of verzinkt staal, primers (verf, organische coatings), olie. Bijzonder gevaarlijk is het voorafgaandelijk gebruik van gehalogeneerde alifatische koolwaterstoffen zoals trichloorethyleen of perchloorethyleen als ontvetter voor het lassen: door inwerking van UV-straling van de lasboog ontstaan hierbij dan fosgeen, mosterdgas, waterstofchloride en chloor 4, 10, 11.

Hoeveelheid lasrook

Per lasproces komt een hoeveelheid gasrook vrij. Bij booglassen met beklede elektrode ontstaat veel lasrook en weinig gassen, bij MIG/MAG lassen zowel lasrook als gassen, bij onder poederdeklassen weinig lasrook en weinig of geen gassen en bij TIG lassen weinig lasrook en veel gassen 4. Bij de booglasprocessen zal de hoeveelheid ontwikkelde lasrook ook afhankelijk zijn van de toegepaste lasstroomsterkte (deze neemt toe met de stroomsterkte). Ook het type lasstroom is van betekenis: metingen uitgevoerd op beklede elektroden toonden meer rookontwikkeling bij lassen op wisselstroom vergeleken met gelijkstroom 3. De gelijkheid in rookemissie bij het MIG/MAG lassen en het lassen met beklede elektrode is opvallend. Waarschijnlijk geeft de hoge stroomintensiteit bij het gaslassen, door de dunnere draad, een intensievere rookvorming. Terwijl bij de beklede elektroden, waar de stroomintensiteit door de dikkere kerndiameter lager is, de rookontwikkeling versterkt wordt door de bestanddelen aanwezig in de bekleding. In het algemeen geven TIG lassen, onder poederdeklassen en plasmalassen minder lasrookproblemen op. Zoals gezegd is een groot voordeel van het TIG lassen dat er geen materiaaltransport in de boog plaatsvindt waardoor de rookontwikkeling merkelijk lager ligt.

Samenstelling lasrook 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 19, 20

De dominerende kristallijne fase in lasrook heeft een soort spinelstructuur. Deze spinelstructuur kan algemeen voorgesteld worden met de formule AB 2 O4
Waarin A = kobalt, ijzer, magnesium, mangaan en zink en B = aluminium, chroom, kobalt en ijzer 6 . Hieronder volgt een opsomming van de belangrijkste componenten terug te vinden in lasrook: - Ijzeroxide: tot 50 % van lasrook, kan aanleiding geven tot siderose, een pneumoconiose door accumulatie van de ijzeroxidepartikels in de alveolaire macrofagen en het interstitieel longweefsel 10, 11.
- Siliciumdioxide: komt voor van de elektrodebekleding, kan aanleiding geven tot silicose stoflong
- Mangaan en mangaanoxiden: soms in belangrijke mate aanwezig, deze kunnen het centrale zenuwstelsel aantasten (manganese madness, mangaan “Parkinsonisme” en subklinisch manganisme (organisch psychosyndroom door mangaan 4). Aangezien mangaan zeer frequent voorkomt in allerlei legeringen mag men er van uitgaan dat overschrijdingen van de grenswaarden voor mangaan zeker niet uitzonderlijk zijn bij het lassen van koolstofhoudend staal. Dit is een punt dat zeker de nodige aandacht vereist 6. Acute blootstelling geven irritatie van de luchtwegen en kunnen metaaldampkoorts veroorzaken 13, 18.
- Fluoriden: vooral bij gebruik van basische elektroden. Ze prikkelen de ademhalingswegen en kunnen bij langdurige blootstelling intoxicaties veroorzaken alsook een verminderde weerstand tegen respiratoire infecties 11.
- Chroomoxiden: bij laswerken aan roestvrij staal of hoogwaardige legeringen welke meer dan 4% chroom bevatten 10, 11. Men onderscheid tri- en hexavalente chroomverbindingen. Bij de hexavalente chroomverbindingen onderscheid men wateroplosbare en wateronoplosbare verbindingen. Lasrook bevat een aantal agentia die ingedeeld zijn in categorie 1 of 2 van de kankerverwekkende stoffen van de EU: dit zijn de nikkeloxiden (IARC groep 2b-mogelijk kankerverwekkend) en de hexavalente chroomverbindingen (IARC groep 1- kankerverwekkend). Als dusdanig valt het lassen van roestvrij staal onder de bepalingen van Hoofdstuk II Titel V van de Codex voor Welzijn op het Werk (carcinogene agentia) 6. De Belgische Grenswaarde voor Cr VI wateroplosbare verbindingen bedraagt 0.05mg/m³, voor Cr VI wateronoplosbare verbindingen 0.01mg/m³. Op 4 oktober 2004 heeft de US Occupational Safety and Health Administration OSHA in de Federal Register een voorstel van nieuwe regeling geformuleerd waarin onder meer de Permissible Exposure Index (PEL) zou verlaagd worden tot 0.001 mg hexavalente chroomverbindingen per mg³ (als tijdgewogen gemiddelde over 8 uur). Dit voorstel is nog in onderzoek 6. Blootstelling aan rook met het wateroplosbare chroom VI kan een acute of chronische chroomintoxicatie, dermatitis en astma veroorzaken 13.
- Nikkel: voornamelijk bij het lassen met beklede elektrode, booglassen van legeringen die meer dan 50 % bevatten of bij lassen van roestvrij staal. Nikkel staat geklasseerd als carcinogeen (nasale en longkankers)11.
De conclusies van een Belgische studie betreffende de bepaling van de blootstelling aan lasrook bij het lassen van roestvrij staal (Laboratorium voor industriële toxicologie van de Algemene Directie Toezicht op het Welzijn op het Werk) 6 melden o.a dat een overschrijding van de grenswaarde voor totaal chroom, zeswaardig chroom en nikkel onwaarschijnlijk is zolang de concentratie aan lasrook de 5 mg/m³ niet overschrijdt. Deze uitspraak is geldig voor normaal roestvrij staal. Van zodra de blootstelling aan inhaleerbare deeltjes de concentratie van 2 mg/m³ overschrijdt is er echter risico op verhoogde mangaanconcentraties in de lucht.
- Alkali en aardalkalimetalen: calciumoxiden voornamelijk in de rook van kalkbasische elektroden.
- Zink en Tin:de oxiden geven aanleiding tot de zogenaamde metaaldampkoorts (griepaal syndroom die vrij snel verdwijnt zie later). Zink komt voor bij verzinkt metaal (gegalvaniseerd) en tinblootstelling bij het lassen van brons.
- Beryllium: kan aanleiding geven tot een acute tot subacute bronchopneumopathie en bij chronische blootstelling tot chronische pulmonaire berylliose, een longfibrose welke kan leiden tot een chronische respiratoire insufficiëntie 36. Zal voornamelijk voorkomen bij metaalbewerking (slijpen, polieren) op legeringen met meer dan 2% Beryllium zoals kan voorkomen in de elektronische, nucleaire of aëronautische industrie.
- Lood: potentiële blootstelling bij lassen van staal bedekt met loodhoudende verven. Loodintoxicaties bij lassers zijn zeldzaam. Enkele intoxicaties werden beschreven bij afbraak van oudere schepen en bruggen 13.
- Cadmium: bij lassen van cadmiumhoudende materialen of lassen met cadmiumhoudende elektroden. Inhalatie van cadmiumoxiden kan aanleiding geven tot irritatie, chemische pneumonie en tot een acuut inflammatoir pulmonair beeld met een bilaterale infiltratie met inflammatie en al dan niet hemorrhagisch longoedeem 11, 13, 20. Latentieperiode van enkele uren zijn mogelijk. Initieel kan het klinisch beeld lijken op metaaldampkoorts 13. Een korte blootstelling aan zeer hoge concentraties kan letaal zijn 13.
- Koper, ook vernoemd bij metaaldampkoorts.
- Molybdeen: komt voor in bepaalde legeringen. Blootstelling aan molybdeenrook geeft irritatie van de luchtwegen en beperkte vervetting van de lever en de nieren 13 .
- Vanadium: aanwezig in bepaalde elktrodes en bepaalde legeringen. Blootstelling aan vanadiumoxiden (vooral pentoxides) geeft sterke oogirritaties en irritatie van de bovenste luchtwegen. Kan ook chemische pneumonie veroorzaken 13.

Lasrook : gassen

- NO en NO2: de aanwezige stikstof in de omgevingslucht zal bij hoge temperaturen oxideren tot NO en NO2. Stikstofoxiden zijn zwaarder dan de lucht en werken irriterend op de slijmvliezen van de bovenste luchtwegen. Blootstelling aan zeer hoge dosissen kan lijden tot longoedeem. Chronische blootstelling kan leiden tot restrictief longlijden 11. Maag- en darmklachten werden eveneens beschreven - CO2 en CO: CO2 wordt gebruikt als beschermgas tijdens het lassen. Dit gas is zwaarder dan de lucht en kan in hoge dosissen een zuurtsoftekort veroorzaken. CO ontstaat door ontbinding van CO2 op hoge temperaturen en is giftig, in hoge concentraties zelfs dodelijk 4. Er is ook vorming van CO bij gebruik van elektroden met calciumcarbonaat (CaCO3) 11. - O3: ozon is een sterk prikkelend gas dat ontstaat door inwerking van UV-licht op zuurstof, vooral bij hoge stroomsterkten bij TIG en plasmalassen 4. Ozon geeft irritatie van de bovenste luchtwegen ; Blootstelling aan 0.3 ppm kan reeds klachten veroorzaken. Blootstelling aan 10 ppm gedurende meerdere uren kan zelfs longoedeem veroorzaken 11. - Andere beschermgassen zoals helium, argon, waterstof en stikstof zijn op zichzelf niet giftig maar kunnen bij gebruik in grote hoeveelheden, zeker in besloten ruimten, de zuurstofconcentratie verdringen en zodoende een verstikkingsgevaar betekenen vanaf een zuurstofconcentratie van 18% of lager.

Respiratoire gezondheidseffecten van lasrook

Acute respiratoire effecten

Lassen heeft zich als voltijdse beroepsactiviteit ontwikkeld na de tweede wereldoorlog, toen de lasverbindingen geleidelijk de metaalverbindingen door rivetteren ging vervangen. Tot de acute en reversibele effecten van lasrook op de luchtwegen behoren irritatie van de bovenste luchtwegen, acute bronchitis, metaaldampkoorts en in mindere mate acute chemische pneumonie of hypersensitivity pneumonitis. Acute blootstelling aan zinkdampen geeft aanleiding tot een goedaardige griepachtige aandoening (metaaldampkoorts) maar acute blootstelling aan cadmiumdampen kan leiden tot een levensgevaarlijke chemische pneumonie 42.

Metaaldampkoorts

Metaaldampkoorts werd in het verleden uitvoerig in de literatuur beschreven en kent dan ook verschillende synoniemen zoals gietkoorts, zinkkoorts, metal malaria, metal fume fever, fièvre des metaux, fièvre des fondeurs, fièvre du lundi. Metaaldampkoorts treedt voornamelijk op bij het lassen, branden of snijden van gegalvaniseerd (verzinkt) staal of van met zinkhoudende verf behandeld metaal. Door de verhitting van zink boven het smeltpunt (420°) ontstaat zinkoxyderook. Metaaldampkoorts werd ook beschreven bij het lassen van koper, magnesium en in mindere mate aluminium, cadmium, mangaan, nikkel, selenium, zilver en tin 10, 11. Verwant hiermee is de “polymeerrookkoorts”, een gelijkaardig syndroom dat ontstaat bij verhitting van fluorkoolwaterstofpolymeren gebruikt bij de productie van banden, slangen, folies, laboratoriumglaswerk, gedrukte bedrading, coating van gereedschappen en smeermiddelen. Meest gekend is het polytetrafluoretheen (PTFE of Teflon). Verhitting kan ontstaan door mechanische bewerkingen zoals slijpen, draaien of freezen of doordat partikels via de handen in of op sigaretten terechtkomen en verbranden 43. Inademing van metaaloxyderook leidt tot prikkeling van de luchtwegen met hoest en retrosternale pijn en tot algemene symptomen zoals hoofdpijn, myalgieën, rillingen. Een metaalsmaak in de mond en uitgesproken dorstgevoel zijn eveneens beschreven 10. De respiratoire symptomen zijn meestal vrij beperkt 42. 4 tot 8 uren na de blootstelling ontstaat een koortsaanval met rillingen en een sterke leukocytose alsook een neutrofieleninflux in de alveolen 42. De longauscultatie toont geen maieure afwijkingen en infiltraties zijn bij een RX-thorax, indien genomen, meestal afwezig. Het ziektebeeld resorbeert steeds spontaan binnen één tot twee dagen zonder blijvende letsels. Metaaldampkoorts kan optreden vanaf de eerste blootstelling en is niet te wijten aan een allergische sensibilisatie. Differentieel diagnose met een chemische of een allergische pneumonitis is soms moeilijk op klinische basis. Deze aandoeningen kunnen zich ook manifesteren onder vorm van een koortsaanval, waarbij de inflammatoire kenmerken echter meer uitgesproken zijn: afwijkingen bij de auscultatie, diffuse infiltraten op een RX thorax.

Chemische en hypersensitivity (allergische) pneumonitis

Alhoewel de pathofysiologische mechanismen vrij verschillend zijn, is het onderscheid tussen een pneumonitis op allergische of op chemische basis soms zeer moeilijk bij een lasser met acute interstitiële infiltraten en hypoxemie. Het gelijkaardig klinisch beeld maakt dat beide termen door elkaar worden gebruikt. Meestal zal de differentieel diagnose gemaakt worden op basis van de anamnese. De chemische pneumonitis kan zich ontwikkelen na blootstelling aan irriterende gassen of stofdeeltjes uit de lasrook en kan oorzaak zijn van een acute inflammatoire reactie in het longweefsel. In ernstige gevallen zal dit zich uiten onder vorm van een acute respiratoir distress syndroom met longoedeem. Een hypersensitivity pneumonitis of extrinsiek allergische alveolitis is een interstitiële longaandoening op basis van allergische sensibilisatie aan één of meerdere componenten. Behalve de bekende antigenen zoals bacteriën, schimmels en dierlijke eiwitten kunnen ook isocyanaten en allergiserende partikels uit lasrook het beeld van een extrinsiek allergische alveolitis oproepen. Als gevolg van doordringen van kleinmoleculaire stoffen in de luchtwegen bij daarvoor gevoelige individuen ontstaat een neutrofiele (lymfocytaire) alveolitis. In de regel is dit proces omkeerbaar en is volledig herstel te verwachten. In geval van chronische intermittente expositie zal, als gevolg van de steeds uitgelokte alveolitiden, een interstitiële reactie ontstaan die kan leiden tot longfibrose. Bij dit proces treedt, ook na het stoppen van de expositie, geen herstel op. Vele componenten uit lasrook werden geassocieerd aan allergische extrinsieke alveolitis, maar gezien de uitgebreide variëteit aan componenten is het zeer moeilijk de verantwoordelijke component te identificeren. In de literatuur worden cadmium, beryllium, mangaan, ozon, nitreuze dampen, fosgeen en fosfine vermeld als oorzaak van acute inhalatiepneumonitis op toxische of allergische basis 10. Acute chemische pneumonitis is het enige effect op de gezondheid geassocieerd aan blootstelling aan ozon bij lassers. Voornamelijk bij TIG-lassen in slecht geventileerde ruimten kunnen de ozonconcentraties oplopen. Blootstelling aan cadmiumoxyderook wordt frequent als oorzaak van ernstige chemische pneumonitis vernoemd, met soms dodelijke afloop 10, 11, 42. Een cadmiumpneumonitis gaat gepaard met koorts, dyspnoe en een algemeen ziektegevoel. Er kan een latentieperiode zijn van 24u. Inademing van 5 mg/m³ gedurende 8 u kan dodelijk zijn 43.

Chronisch Obstructief Longlijden

COPD, de universeel gebruikte afkorting van de Engelstalige benaming Chronic Obstructive Pulmonary Disease, is een verzamelnaam voor chronische longziekten (obstructieve chronische bronchitis, longemfyseem) met als gemeenschappelijk kenmerk een –over jaren- progressief toenemende expiratoire luchtstroombeperking of luchtwegobstructie. De vroeger veel gebruikte benaming CARA (chronisch aspecifieke respiratoire aandoening), die zowel COPD als astma omvatte, wordt best vermeden: het is nu duidelijk dat COPD en astma voldoende van elkaar verschillen qua pathogenese, ziekteverloop en prognose om ze als aparte entiteiten te beschouwen 44 . Het roken van sigaretten is ongetwijfeld de belangrijkste oorzaak van chronisch obstructief longlijden (COPD) en emfyseem. Talrijke studies hebben echter ook aangetoond dat ook beroepsmatige blootstelling kan bijdragen tot het ontstaan van deze obstructieve stoornissen. Bij de beroepsmatige factoren die kunnen leiden tot chronische bronchitis en daling van de ventilatoire functie behoren minerale stofdeeltjes (o.a. bij de mijnwerkers), organisch stof (o.a. graanstof), irriterende gassen of stofdeeltjes. Dit heeft uiteraard belangrijke consequenties op de preventie. Het probleem is evenwel dat het bij de roker op individueel vlak zeer moeilijk of praktisch onmogelijk is om het aandeel van het roken te onderscheiden van dat van de beroepsmatige factoren 42. Toch zijn er enkele belangrijke categorieën van metalen of beroepen die met de bewerking van metalen te maken hebben dit geassocieerd zijn met COPD. Zo is bijvoorbeeld op een vrij overtuigende manier aangetoond dat chronische inhalatoire blootstelling aan cadmium tot emfyseem kan leiden 42. Bij arbeiders uit de ijzer- en staalnijverheid en bij lassers is er in een aantal studies een verhoogde prevalentie vastgesteld van chronische bronchitis en COPD, zonder dat de specifieke oorzakelijke agentia zijn geïdentificeerd. Andere studies konden echter geen significante verschillen aantonen. Verschillende cross-sectionele studies hebben de prevalentie van symptomen van chronische bronchitis bij lassers onderzocht, gedefinieerd als vrijwel dagelijks hoesten en opgeven van fluimen de laatste 2 jaar gedurende minstens 3 maanden per jaar 10, 11, 19, 20. Deze definitie correleert goed met histologische afwijkingen in de luchtwegen (muceuze cel hypertrofie). Men spreekt wel eens van industriële bronchitis om het onderscheid te maken met de chronische bronchitis van de roker. Door deze definitie te hanteren maakt men ook onderscheid met een acute bronchitis. Een aantal van deze studies toonden geen toegenomen prevalentie bij lassers wanneer men deze definitie hanteert. Andere studies toonden wel een toegenomen prevalentie van chronische bronchitis bij fulltime lassers die ook rokers waren. Er werd dan ook gesuggereerd dat roken en blootstelling aan lasrook een synergetisch effect kunnen hebben 11. Deze interactie tussen het roken en blootstelling aan lasrook wordt ook frequent teruggevonden voor wat betreft de aanwezigheid van afzonderlijke respiratoire symptomen zoals hoesten, opgeven van fluimen, kortademigheid of wheezing, terwijl het effect op de longfunctieparameters (longfunctieonderzoek) meestal niet kon worden aangetoond 12, 14, 15, 16 . De associatie tussen blootstelling aan lasrook en chronische bronchitis of andere respiratoire symptomen werd reeds in vele studies onderzocht. Niet alle studies vonden een verhoogde prevalentie van chronische bronchitis bij vergelijking van groepen lassers en niet lassers 16. Soms wordt een enkel verhoogde prevalentie gevonden bij rokende lassers of bij rokers alleen. Moeilijkheden bij de interpretatie van de resultaten zijn oa de duur van de blootstelling aan lasrook (beroepsanciënniteit), de grote diversiteit in aantal lasprocessen met telkens verschillen in lasrookemissie, de al dan niet aanwezige ventilatie en het effect van het roken. Men kan aannemen dat prevalentie van chronische bronchitis of andere respiratoire symptomen gerelateerd zal zijn aan de combinatie van blootstelling aan stofdeeltjes of gassen aanwezig in lasrook en het roken 16.

Het grote probleem bij het epidemiologisch onderzoek van industriële populaties is echter het zogenaamde “healthy worker effect”, waarbij selectiemechanismen voor en tijdens de tewerkstelling ervoor zorgen dat de meest gevoelige werknemers niet of minder lang blootgesteld zijn aan het schadelijk werkmilieu doordat zij uit het beroep stappen of bij de aanvang een ander beroep kiezen en aldus aan het onderzoek ontsnappen 11, 42.

Bronchiaal astma

Astma behoort samen met COPD tot de pulmonale aandoeningen gekenmerkt door een diffuse luchtwegenobstructie. Aan de basis ligt een chronische inflammatie van de luchtwegen. De pathofysiologie van astma wordt gekenmerkt door een diffuse, wisselende vernauwing van de luchtwegen en door een overprikkelbaarheid van deze luchtwegen. Ongeveer 30 % van de algemene bevolking wordt gesensibiliseerd voor één of meerdere inhalatie-allergenen. Deze sensibilisatie gebeurt meestal op jonge leeftijd. Bij beroepsastma treedt sensibilisatie voor inhalatieallergenen op aanwezig op de werkplaats. Beroepsastma ontwikkelt zich meestal op latere leeftijd, kent minder seizoensgebonden variaties en zal verbeteren bij een tijdelijke of definitieve verwijdering van de werkplek 11. Pathogenetisch onderscheid men drie categorieën: astma veroorzaakt door allergische sensibilisatie en immunologisch gemedieerd (de meest zuivere vorm), “irritant-induced asthma”, niet gebaseerd op allergische sensibilisatie maar op blootstelling aan irritantia en een “asthma like syndrome”, welke voorkomt bij blootstelling aan hoge concentraties organisch stof, meest voorkomend in de agro-industrie 41. Verscheidene metalen zijn instaat om astma en meer bepaald beroepsastma te veroorzaken. Meest gekend is hierbij het immunologisch gemedieerd astma door platina beschreven bij arbeiders die betrokken zijn bij de raffinage van edele metalen. Maar ook nikkel en chroom kunnen door allergische sensibilisatie aanleiding geven tot astma. Het mechanisme is hierbij niet duidelijk, maar het is wel opmerkelijk dat deze metalen zeer frequent verantwoordelijk zijn voor allergische contactdermatitis, waarbij celgemedieerde allergische mechanismen betrokken zijn. Bij sommige werknemers kunnen zowel de huid als de luchtwegen aangetast zijn, maar respiratoire reacties zijn toch minder frequent dan dermale. Astma door nikkel is niet zeer frequent. Astma door chromaten komt vaker voor en wordt aangetroffen bij arbeiders werkzaam bij het chromeren van metalen of bij het lassen van roestvrij staal 42. Enkele ernstige gevallen van astma werden beschreven ten gevolge van lasrook 18. Blootstelling aan nikkel, chroom, kobalt en andere metalen kan hierbij een rol spelen in de etiopathogenese. Enkele zeldzame gevallen van astmatische reacties zijn beschreven na blootstelling aan zinkdampen, maar het gaat hier mogelijk om metaaldampkoorts bij individuen met aspecifieke bronchiale hyperreactiviteit. De coëxistentie van systemische symptomen zoals metaaldampkoorts en respiratoire symptomen is zo goed als onbekend en werd slechts voor het eerst onderzocht in 2003 18. In deze studie werd gesuggereerd dat metaaldampkoorts als pre-marker kon fungeren bij de ontwikkeling van beroepsastma doch verdere prospectieve studies dienen dit te onderzoeken. Lassen wordt vaak als een oorzaak of als een risico voor het ontwikkelen van astma beschouwd, maar het is niet altijd gemakkelijk om bij lassers uit te maken of het gaat om echt beroepsastma door allergische sensibilisatie (bvb tegen chroom) of om “irritant-induced asthma” 42. Aanwezigheid van beroepsastma bij blootstelling aan lasrook wordt in de literatuur echter veel minder frequent beschreven dan andere respiratoire symptomen 10. De associatie tussen lasrook en astma blijft een onzekere zaak 11.

Interstitiële longafwijkingen

Metaalhoudende stoffen kunnen op verschillende wijzen aanleiding geven tot interstitiële longaandoeningen 10, 11, 42. Enerzijds zijn er de pneumoconiosen die het gevolg zijn van een opstapeling van metalen in het interstitieel weefsel met min of meer uitgesproken ontsteking en fibrose tot gevolg, anderzijds zijn er longaandoeningen zoals berylliose (“chronic beryllium disease”), klinisch en histologisch verwant aan sarcoïdose en de hardmetaallong of de kobaltlong, beschreven bij diamantslijpers door gebruik van gediamanteerde slijpschijven waarin microdiamanten en kobalt worden samengeperst 42.

Verschillende pneumoconiosen die door metalen worden geïnduceerd worden dikwijls als “benigne” pneumoconiosen bestempeld, waarmee dan bedoeld wordt dat er geen confluentie optreedt van de radiologische letsels en dat ze niet gepaard gaan met beduidende longfunctionele afwijkingen.

In verband met lasrook is de meest frequent beschreven pneumoconiose de door ijzerstof veroorzaakte siderose 10, 11. Siderose is vooral een “radiologische” afwijking waarbij kleine, diffuus verspreide en zeer dense opaciteiten worden gevonden. Na beëindiging van de blootstelling zouden deze micronoduli progressief vervagen en zelfs verdwijnen. De diagnose siderose zou een uitsluitingsdiagnose moeten zijn, waarbij oa rekening moet gehouden worden met de mogelijkheid dat er samen met ijzerstof ook blootstelling kan zijn geweest aan silica of asbest. In meer recente literatuur zijn er aanwijzingen dat siderose, oa bij lassers soms wel symptomatisch kan zijn en samen kan gaan met significante longfibrose 42. Andere eerder zeldzaam bij lassers beschreven pneumoconiosen zijn stannose (door tin), antimoniose (door antimoon) en aluminose door inhalatie van aluminiumoxiden bij het lassen van aluminium 10. Hoewel blootstelling aan aluminium zeer frequent is, is longaantasting door aluminium een zeldzaamheid 42.

Respiratoire infecties en immuniteit

De ernst, frequentie en de duur van acute luchtweginfecties ligt hoger bij lassers. Etiopathogenetisch zou men dit kunnen verklaren door een chemische irritatie van de luchtwegen na blootstelling aan metaaloxiderook 11. Meerdere studies hebben een toegenomen mortaliteit bij lassers ten gevolge van baceriële pneumonie aangetoond 11. Bij analyse van de mortaliteit bij lassers vindt men significante toename van pneumonie als doodsoorzaak, behalve bij lassers die hun beroepsloopbaan hebben beëindigd. De auteurs denken aan een reversibel effect van lasrook op de vatbaarheid voor respiratoire infecties. Mogelijks zou deze verhoogde vatbaarheid het gevolg kunnen zijn van een verminderde immuniteit door blootstelling aan een aantal toxische componenten. Verder onderzoek hieromtrent is aangewezen.

Repercussie op longfunctie

Acute effecten

Zowel de stofdeeltjes als de in gassen aanwezige lasrook hebben het vermogen bronchoconstrictie uit te lokken. Door middel van verschillende studies is dan ook in het verleden de acute, transiënte repercussies van lasrook op de longfunctie nagekeken (bijvoorbeeld longfunctie aan het begin en het einde van de shift of “across-shift changes). De meeste studies toonden geen duidelijk acuut effect op de respiratoire parameters, andere toonden zeer kleine veranderingen aan zoals significante afname in de mid-expiratory flow 10, 11, 19. Andere transiënte niet significante veranderingen in de longfunctieparameters konden worden gerelateerd aan het gebruikte lasproces en de gebruikte materialen 11. Of deze transiënte veranderingen in de longfunctieparameters uiteindelijk een effect op lange termijn (chronische respiratoire insufficiëntie) hebben, blijft een onderwerp van verdere studie 17.

Chronische effecten

Sinds de jaren ’50 hebben heel wat onderzoekers de niet-transiënte of chronische effecten van blootstelling aan lasrook op de longfunctie bestudeerd. De meeste van deze studies hebben een cross-sectionele of transversale opzet. Een belangrijk probleem bij de interpretatie van epidemiologische gegevens met betrekking op de longfunctie en de respiratoire symptomatologie is dat er naast beroepsmatige exposities ook nog andere, niet beroepsgebonden factoren zoals het roken een rol kunnen spelen . Het fenomeen waarbij twee mogelijke etiologische factoren (bijvoorbeeld roken en blootstelling aan lasrook) samen kunnen variëren heet “confounding” of “verstoring” en moet worden onderscheiden van “bias” of “vertekening”, welke ontstaat door (systematische) fouten bij de opzet van het onderzoek of tijdens de analyse van de gegevens. Het “healthy worker effect” is een bijzondere vorm van bias bij het epidemiologisch onderzoek naar de invloed van het werk op de gezondheid. Het gaat hier over het verschijnsel waarbij er voor bepaalde werkzaamheden alleen gezonde werknemers in aanmerking komen of aan de slag blijven. Deze bewuste en onbewuste selectieprocessen leiden dan tot de paradox dat de werknemers in de meest ongezonde beroepen soms beter scoren met betrekking tot longfunctie of respiratoire symptomen dan de niet of minder blootgestelden. Dit gebeurt voornamelijk in transversale studies. Een ander maar minder gedocumenteerd verschijnsel is het “healthy workshop effect” 24. Grote ondernemingen met een bedrijfscultuur die aandacht besteedt aan de gezondheid van hun werknemers zullen er inderdaad minder voor terugschrikken om aan epidemiologisch onderzoek mee te werken dan kleinere of economisch zwakkere bedrijven, waar de arbeidshygiëne (oa ventilatie en afzuiging lasrook) doorgaans ook minder goed is. De bevindingen in het onderzoek naar het effect van lasrook op de longfunctie zijn waarschijnlijk hierdoor meestal controversieel. De meeste studies tonen geen effect op de longfunctie. Andere stellen slechts minieme variaties vast. De meeste studies met vastgestelde effecten hebben betrekking op lassers werkzaam in scheepswerven, waar de blootstelling aan lasrook belangrijk is (meestal geen of beperkte afzuiging, frequent lasopdrachten in slecht geventileerde of besloten ruimten). De meeste transversale studies op andere categorieën lassers tonen echter geen maieure effecten op de longfunctie, buiten een in sommige studies vastgestelde daling van de midexpiratoire parameters zoals FEF 25-75, dit is de gemiddelde stroomsterkte tussen 25% en 75% van een geforceerd expiratoir volume, ook wel eens MMEF, maximale midexpiratoire stroomsterkte genoemd. Verschillen in FVC of FEV1 worden echter op minder consequente manier aangetoond. Geen enkele van deze transversale studies kon echter aantonen dat chronische blootstelling aan lasrook in afwezigheid van acute inhalatietrauma, zoals een chemische pneumonie na inhalatie van cadmiumoxiderook , kan leiden tot een belangrijke of klinische waarneembare verstoring van de longfunctie 10. Wel wordt frequent een interactie vermoed tussen het roken van sigaretten en blootstelling aan lasrook. Het effect op de midexpiratoire parameters zou kunnen verklaard worden door de diameter van de stofdeeltjes in lasrook, meestal variërend van 0.01 tot 1 µm, met hierdoor een depositie voornamelijk in de kleinere luchtwegen. Enkel een hogere luchtwegenobstructie zal daarentegen een weerslag hebben op de éénsecondewaarde of FEV1 23, 33. Inderdaad, de FVC, FEV1 en PEF geven een beeld van de respiratoire musculatuur, de longelasticiteit, en de flow doorheen de grotere luchtwegen, terwijl de MMEF en andere parameters zoals FEF een beeld geven van de flow doorheen de kleinere luchtwegen 33. Heronder vindt men een overzicht van de belangrijkste studies betreffende lasrook uitgevoerd tussen 1950 en 1989 10.

Overzicht studies betreffende lassers en longfunctie tussen 1950 en 1990

Land Jaar Lassers/ctrl selectiecriteria resultaten en commentaar

USA 1954 100/100 >10 j. Lassen Statistisch significante Lft < 60j verschillen FEV1/FVC/PEF/MMEF Enkel scheepswerf rokende lassers en rokende niet-lassers

Den. 1969 156/152 niet gespecifieerd geen verschillen in FEV1

USA 1973 61/63 lassers uit scheeps geen significante verschillen in longfunctie werven versus pijpfitters Lagere scores bij arbeiders uit scheepswerven (blootstelling asbest) (ongeacht lasser of niet)

Zweden 1979 119/20 enkel wn uit scheepswerven geen significante verschillen (spiro)

UK 1980 209/109 enkel wn uit scheepswerven FVC/FEV1 significant verschillend

USA 1983 91/80 >4j anciënniteit FVC/FEV1 niet significant verschillend Lft 25-49 j

UK 1984 135/135 lassers>45j FVC/FEV1 niet significant verschillend

Zweden 1985 258/180 booglassers FVC/FEV1 niet significant verschillend (aluminium, staal, aanleg treinsporen)

UK 1989 526/81 lft > 45j Geen verschil bij niet rokers FEV1 verlaagd bij rokende lassers

UK 1990 386/64 scheepswerven lassers toename jaarlijkse afname FEV1/FVC met 16ml/j en branders interactie lasrook en roken

USA 1989 226/- mannelijke lassers Daling van MMEF Niet uit scheepswerven FVC/FEV1 niet significant verschillend Blootstelling asbest: evaluatie met RX Thorax Vergelijking met algemene populatie

Longkanker

Het IARC (International Agency for Research on Cancer) heeft lasrook in 1990 geklasseerd onder groep 2B (mogelijk carcinogeen voor de mens), na een review van 23 studies betreffende de incidentie van kanker na blootstelling aan lasrook. Sindsdien hebben een aantal studies een verhoogde incidentie van longkanker bij lassers aangetoond doch er is nog geen concensus of deze toename het gevolg is van lasrook dan wel het gevolg van roken of blootstelling aan absest. Bij lassers van roestvrij staal (blootstelling aan zeswaardig chroom en nikkel) kon geen verhoogde incidentie worden aangetoond vergeleken met andere categorieën lassers 11.

Bronnen

OTRS ticket 2009091110049618