Elektrostatische Aufladung und deren unkontrollierte Entladung kann verheerende Auswirkungen für den Menschen haben – mit direkten und indirekten Folgen für die betreffende Person. Beispielhaft für die Normen EN 1149 und EN 61340 beschreiben wir zwei Szenarien, und so den Unterschied zwischen Antistatik- und ESD-Bekleidung.
Szenario 1: Ein Mitarbeiter aus der Lebensmittelindustrie löst durch eine vermeintlich banale Tätigkeit eine zündfähige Entladung aus – und sorgt somit für eine Explosion.
Grundlage ist die Reibung, die der Mitarbeiter durch Bewegung erzeugt: Die bloße Berührung zweier Körper – etwas das Reiben der Oberarme seitlich am Rumpf beim Gehen – baut elektrische Ladung auf. Wird diese gefährliche Energie dann plötzlich freigegeben, kann sich beispielsweise ein Luft-Staub- oder Luft-Gas-Gemisch entzünden und eine Explosion herbeiführen. Der Leidtragende wäre in diesem Fall direkt der Mitarbeiter selbst.
Szenario 2: Ein Mitarbeiter überträgt unbeabsichtigt – erneut durch Reibung seiner Kleidung entstandene – zerstörerische Energie auf elektronische Bauteile.
In der halbleiterverarbeitenden Industrie wird mit sehr empfindlichen elektrischen Bauteilen gearbeitet. Bereits geringe Spannungen von etwa 100 Volt können diese Bauteile ernsthaft beschädigen, der Mensch nimmt derlei „Stromstößchen“ aber erst ab circa 3.500 Volt wahr. Der Leidtragende ist in diesem Fall also nicht direkt der Mitarbeiter, der die unkontrollierte Entladung herbeiführt. Jedoch ist er derjenige, der im Zweifelsfall für ein nicht korrekt funktionierendes Endgerät verantwortlich ist.
Der Unterschied zwischen diesen beiden Szenarien ist deutlich: In einem ist der Auslöser unmittelbar den bedrohlichen Folgen der unkontrollierten elektrostatischen Entladung ausgesetzt, im anderen nicht. Das und der sehr unterschiedliche Energiegehalt, der hierbei wirkt, erfordert letztendlich zwei Normen, die diese Gefahr behandeln und die jeweiligen Anforderungen beschreiben.
EN 1149-5 - die "Antistatik-Norm"
Im ersten Szenario muss die Bekleidung die Anforderungen der Norm für Antistatik EN 1149-5 erfüllen. Der Mensch, als Auslöser, muss direkt geschützt werden. Daher handelt es sich bei dieser Bekleidung auch um persönliche Schutzausrüstung (PSA). Folglich muss sie auch den allgemeinen Anforderungen an PSA – der PSA-VO 2016/425 (ehemals EG-Richtlinie 89/686/EWG) – entsprechen und speziell die Vorgaben für Schutzbekleidung nach der EN ISO 13688 erfüllen.
EN 61340-5-1 - die "ESD-Norm"
Im zweiten Szenario geht es nicht darum, denjenigen vor möglichen Schäden zu schützen, der am Produkt arbeitet, sondern das Produkt selbst. Bei der Bekleidung handelt es sich daher in diesem Fall auch nicht um PSA. Die problematischen Spannungen können beispielsweise durch Reibung, Influenz-, Korona- oder Kontaktaufladung entstehen. Die Norm, die für die Bekleidung erfüllt werden muss, ist die EN 61340-5-1. ESD-Bekleidung (ESD=“electrostatic discharge“; übersetzt „elektrostatische Entladung“) zählt zwar nicht zur persönlichen Schutzausrüstung, doch sind die Anforderungen enorm: Der geringe Spannungsbereich (ab 100 Volt aufwärts), in dem die Bekleidung elektrostatische Aufladungen vermeiden beziehungsweise kontrolliert ableiten muss, verlangt komplexe Materialanforderungen.
Und hier noch mal die Fakten auf einen Blick:
ANTISTATIK (EN 1149-1; EN 1149-2; EN 1149-3; EN 1149-5)
ESD EN 61340-5-1 (EN 61340-5-2)
Ziel
elektrostatische Aufladung vermeiden
zündfähige Entladung vermeiden
gefährliches Ladungspotential (Spannung ab 100 Volt) vermeiden
elektrostatische Aufladung gefahrlos ableiten
Einsatzgebiet
explosionsgefährdete Bereiche in der Chemieindustrie, Umgebungen mit Luft-Gas-Gemischen (z.B. Tanklager, Raffinerien) oder Luft-Staub-Gemische (z.B. Silos, Förder-, Misch-, Mühlenanlagen)
Arbeiten an und mit empfindlichen Bauteilen etwa in der Halbleiter-, Elektronik-, Automobil- und Pharmaindustrie
Wer wird geschützt?
Träger – daher gilt diese Bekleidung auch als PSA
Objekt (z.B. ein elektronisches Bauteil)
Schutz vor welchem Energielevel?
Energiegehalt, der zu einer zündfähigen Entladung führen kann
bereits bei geringem Energiegehalt und Spannungen ab 100 Volt (Entstehung z.B. durch Reibung, Influenz- Korona- und Kontaktaufladung)
Die Bekleidung
eingestuft als PSA – sie muss neben den allgemeinen Anforderungen an PSA (EG-Richtlinie 89/686/EWG) auch den allgemeinen Anforderungen an Schutzbekleidung entsprechen (EN ISO 13688)
keine PSA – es gibt neben der Vorgabe, dass alle Metallkomponenten immer abgedeckt sein müssen, lediglich Empfehlungen hinsichtlich der allgemeinen Anforderungen an die Bekleidung wie z.B. hohe Atmungsaktivität
Neben dem entsprechenden Grundmaterial müssen alle Design-, Aufbau- und Verarbeitungsaspekte sowie die Zusatzkomponente den Anforderungen entsprechen.
Nähte dürfen keine Schwachstellen darstellen, da bei der Prüfung das gesamte Kleidungsstück geprüft wird. Zur Reduzierung von Schwachstellen wird häufig entsprechendes ableitfähiges Nähgarn verwendet.
Metallkomponenten müssen immer abgedeckt werden
Relevante Umgebungsfaktoren
Grundanforderung für die uneingeschränkte Funktion der Kleidung, unabhängig von der Norm, ist die Erdung des Trägers. Diese erfolgt im Arbeitsumfeld, welches den Antistatik-Schutz benötigt, häufig über ein geeignetes Schuhwerk-Boden-System. Auch im ESD-Umfeld kommt bei stehenden und bewegungsreichen Tätigkeiten überwiegend dieses System der Erdung zum Einsatz. Sitzende Tätigkeiten erfordern hingegen (zusätzlich) ein Handgelenksband, damit der Potentialausgleich trotz des geringen Kontakts mit dem Boden stattfinden kann.
Es gibt zudem zwei weitere Faktoren, die elektrostatische Aufladungen und Entladung begünstigen: Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Trockene Umgebung mit einer Luftfeuchte von circa 20 Prozent, wie sie zum Beispiel in der Papierindustrie vorkommen kann, verursacht sehr viel höhere Ladungen bei der Berührung zweier Materialien als derselbe Vorgang bei beispielsweise 65 Prozent Luftfeuchtigkeit. Im Sommer ist die Gefahr statischer Aufladung daher viel geringer als im Winter. Im ESD-Bereich hat zu hohe Luftfeuchtigkeit allerdings ungünstige Auswirkung auf das Lötverhalten und begünstigt die Korrosion.
ANTISTATIK (EN 1149-1; EN 1149-2; EN 1149-3; EN 1149-5)
ESD EN 61340-5-1 (EN 61340-5-2)
Was ist zu beachten bei der Benutzung der Kleidung
Die Bekleidung muss immer in Kombination aus geeigneter Jacke und (Latz-)Hose getragen werden.
Es liegt in der Verantwortung des Unternehmens zu entscheiden, welche Bereiche abgedeckt werden müssen. In der Regel ist eine Bedeckung des Oberkörpers ausreichend.
Die Person muss immer geerdet sein, z.B. durch geeignete Schuhwerk-Boden-Kombination.
Die Person muss immer geerdet sein, z.B. bei sitzenden Tätigkeiten durch ein Handgelenksband und bei stehenden Tätigkeiten durch geeignete Schuhwerk-Boden-Kombination.
Die Bekleidung ist immer geschlossen zu tragen und muss die darunterliegende Bekleidung vollständig abdecken.
Das An- und Ausziehen der Bekleidung ist innerhalb des Gefahrenbereichs nicht erlaubt.
Ein im wahrsten Sinne des Wortes „spannendes“ Thema, das wir bald in einem zweiten Beitrag fortsetzen werden. Darin erfahren Sie dann mehr über die verwendeten Materialien, die zugehörigen Norm-Prüfkriterien und das Angebot von uvex.
Es wäre wünschenswert, wenn es in regelmäßigen Abständen Schulungen zu diesem Thema für alle Mitarbeiter geben könnte – egal, ob es Neuerungen in den Normen gegeben hat oder nicht. Wer jeden Tag die Schutzkleidung trägt, vergisst schnell, wie wichtig es ist, dass sie nicht einmal Schwachstellen aufweist. Bei der persönlichen Schutzausrüstung ist das private Interesse noch deutlich größer, sich der Funktionstüchtigkeit zu überzeugen. Bei der ESD-Bekleidung, die Stromstöße verhindert, die der Mensch nicht einmal spüren kann, erscheint im Alltag die Dringlichkeit oft weniger wichtig. Vor allem auch das zusätzliche Tragen des Handgelenksbands mag dem Einen oder Anderen übertrieben vorkommen.