ESD Sicherheitsschuhe sind besonders im Umgang mit empfindlicher Elektronik vonnöten (Bild: Pj_JoE_AdobeStock_328868450)
Was versteht man unter elektrostatischer Entladung?
ESD ist die Abkürzung für electrostaticdischarge, also elektrostatische Entladung. Sie wird durch den Ladungsaustausch zwischen zwei Körpern mit unterschiedlichen Spannungspotenzialen hervorgerufen.
Die elektrostatische Aufladung entsteht, wenn zwei unterschiedliche Materialien aneinander reiben oder voneinander getrennt werden. Beispiele hierfür sind:
- Laufen über Kunststoffböden
- Reibung auf synthetischer Kleidung
- Verrücken von Plastikbehältern
- Abrollen von PVD-Klebebändern
- Bewegung von Förderbändern
Statische Ladung kann in modernen Arbeitsbereichen hohe Spannungen verursachen - über 10 kV sind nicht unüblich. Bei einer Luftfeuchtigkeit unter 20% wurden sogar schon 30 kV gemessen.
Wenn sich zwei Körper mit unterschiedlichen Ladungen nähern, können Elektronen plötzlich vom einen auf das andere fließen.
ESD kann auch dann auftreten, wenn zwischen zwei Körpern, die sich nah beieinander befinden, ein elektisches Spannungsfeld entsteht.
Ein Bereich, in denen elektrostatische Entladungen Schäden verursachen können, sind empfindliche elektronische integrierte Schaltkreise (ICs), wie sie in der Elektronikfertigung zu finden sind. Hierbei ist besonders tückisch, dass die auftretenden ESD-Schäden oft erst in spezifischen Einsatzbedingungen der Bauteile zum Tragen kommen. Aus diesen ESD-Schäden resultieren höheren Kosten, eine schlechtere Qualität und schlussendlich auch unzufriedene Kunden. ESD-Sicherheitsschuhe und der richtige Bodenbelag helfen, elektrostatische Entladungen zu vermeiden.
Wieso ist der Mensch ein Risikofaktor für ESD-Aufladung?
Fakt ist: Personen sind die Hauptquellen elektrostatischer Ladung. Schon bei gewöhnlichen Tätigkeiten wie dem Laufen über einen Teppich oder das Sitzen auf einem Stuhl mit nicht ableitfähigen Materialien wie PUR-Schaum entstehen Ladungen, die Bauteile beschädigen können. Daher ist es wichtig darauf zu achten, dass Bauteile, Personen und andere Leiter dasselbe Spannungspotenzial besitzen. Neben den häufig anzutreffenden Armbändern sind Schuhe und Erdungsbänder eine weitere Möglichkeit, um ESD-Schäden zu vermeiden. Mitarbeiter sollten die Erdungsbänder stets an beiden Füßen tragen, um einen permanenten Kontakt zum Boden oder zur Matte herzustellen. Isolierende oder schlechte geerdete Oberflächen sowie Verschmutzungen beeinträchtigen Erdungsbänder in ihrer Funktionsfähigkeit.
Wann sind Sicherheitsschuhe auch ESD-Schuhe?
Der wichtigste Unterschied besteht – kaum überraschend – in der elektrischen Ableitfähigkeit des Schuhwerks. Man bezeichnet Sicherheitsschuhe als ESD-Sicherheitsschuhe, wenn der elektrische Durchgangswiderstand im Bereich von 105 bis 107 Ohm liegt. Hinweise welche Beschaffenheit ESD-Sicherheitsschuhe aufweisen müssen, gibt es in den Normen DIN EN 61340-5-1 bzw. DIN EN 61340-4-3. ESD-Schuhe sind in der Regel antistatisch.
Der Begriff "antistatisch" bezieht sich darauf, dass das Material oder die Oberfläche eines Gegenstands elektrostatische Ladungen ableitet oder ableitet, um das Risiko von elektrostatischen Entladungen zu verringern. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass "antistatisch" und "ESD-sicher" nicht dasselbe bedeuten. Antistatische Materialien leiten elektrostatische Ladungen ab, aber sie bieten möglicherweise nicht den gleichen Schutz wie ESD-sichere Produkte, die eine spezifische ESD-Klassifizierung erfüllen und zusätzliche Anforderungen erfüllen müssen.
Die Ableitung der elektrostatischen Aufladung erfolgt bei ESD-Schuhen in der Regel über den Fußboden. Die Widerstandswerte der ESD-Schuhe erreichen die Größenordnung von Megaohm, sodass bei den gängigen elektrotechnischen Arbeiten an Niederspannungsanlagen keine gefährlichen Körperdurchströmungen auftreten können, auch nicht bei zufälligem Berühren unter Spannung stehender Teile. In der Elektroinstallation tätige Arbeitskräfte können daher für die üblichen Arbeiten auch ESD-Schuhe tragen. Anders jedoch muss die Situation beim Arbeiten unter Spannung beurteilt werden. Nach DIN VDE 0682-331 müssen als persönliche Schutzausrüstung unter anderem elektrisch isolierende Schuhe für Arbeiten an Niederspannungsanlagen verwendet werden. Die Verwendung von ESD-Schuhen ist in diesen Situationen nicht sinnvoll. Es empfiehlt sich, im Zweifelsfall den Hersteller der ESD-Schuhe nach den tatsächlichen Widerstandswerten zu fragen. ESD-Schuhe müssen dabei keineswegs klobige und unansehnliche Fußschützer sein. Auch Sicherheitsschuhe sind als ESD-Variante erhältlich.
Schuheinlagen, Socken oder Strümpfe – Was sonst zu beachten ist
Socken oder Strümpfe können die Schutzwirkung der leitfähigen und ableitfähigen Arbeitsschuhe erfahrungsgemäß stark beeinträchtigen. Allerdings gibt es ESD Socken, die bei Menschen mit trockenen Füßen den Kontakt zu den Schuhen verbessern können. Eine Beeinträchtigung durch zu dicke, isolierende (z.B. Nylon) Socken wird dadurch ausgeschlossen. Nicht-ESD-Schuheinlagen dagegen können die Ableiteigenschaften von Schuhen ebenfalls beeinträchtigen. Auch für orthopädisch gefertigte oder veränderte Schuhe müssen die notwendigen Spezifikationen eingehalten werden.
Gefahr in der Luft
Ein weiterer bedeutsamer Faktor im ESD-Bereich ist die Luftfeuchtigkeit. Nimmt diese am Arbeitsplatz ab, können sich der menschliche Körper und andere Isolatoren einfacher aufladen. Hintergrund ist, dass trockene Luft Ladung aufbaut, sobald sie sich über eine isolierte Fläche hinwegbewegt, etwa durch einen Windhauch oder eine Klimaanlage. Daher sollte die Luftfeuchtigkeit stets über 30 % liegen. Bei niedrigeren Werten empfiehlt sich unter Umständen der Gebrauch von Ionisiergeräten.
Was ein ESD-Boden leisten muss
Zum Maßnahmenpaket gehören auch passende ESD-Bodenbeläge, welche die statischen Ladungen über den Boden ableiten. Dissipative (engl. für ableitfähig) Bodenbeläge reduzieren die Aufladung, die beim Laufen und beim Bewegen von Stühlen, Roll- und Hubwagen entsteht. Diese Gegenstände müssen jedoch dissipative oder conductive (leitfähige) Rollen/Räder haben, um ein Abfließen der Ladung zum Boden zu ermöglichen. Die Firma BJZ empfiehlt beim Bodenmaterial folgendes:
- Wählen Sie einen Bodenbelag mit einem Ableitwiderstand von weniger als 1.0*109, wenn die Personenerdung ausschließlich über leitfähige Schuhe oder Erdungsbänder erfolgen soll.
- Der Boden muss der Norm DIN EN 61340-4-1 und DIN EN 61340-4-5 entsprechen. Ein Walkingtest muss durchgeführt werden, um nachzuweisen, dass keine Aufladungen über 100 V entstehen. Wählen Sie einen Bodenbelag, der den Belastungen gerecht wird.
- Lieferanten sollten eine Garantie geben, dass der Ableitwiderstand des Bodenbelags die Lebensdauer hindurch erhalten bleibt.
Der Artikel beruht auf Unterlagen von BJZ und Deutsche Prüfservice GmbH.
