ESD – Wie Sie elektrostatische Aufladung verhindern und was der Unterschied zu Antistatik ist

ESD steht für electrostatic discharge. Die elektrostatische Entladung ist im Gegensatz zur Antistatik keine Gefahr für den Menschen selbst, sondern für sehr empfindliche elektronische Bauteile. Der Mensch kann durch Reibung- oder Kontaktaufladung gefährliche Spannungen entstehen lassen. Übersteigt die Spannung bereits 100 Volt, kann diese elektronische Bauteile ernsthaft beschädigen. Das Problem hierbei ist, dass der Mensch derlei Stromstöße erst ab ca. 3.500 Volt wahrnimmt. 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.

Dem gegenüber ist die antistatische Ausstattung eine sicherheitsrelevante Ausstattung eines Sicherheits- oder Berufsschuhs und dient dem Mitarbeiter z.B. vor Gefahren durch Zündung von entflammbaren Substanzen oder Dämpfen oder als begrenzter Schutz gegen elektrische Schläge bis 250 Volt.  Elektrischen Ladung ist Reibung, die der Mensch durch Bewegung erzeugt – z.B. das Reiben der Oberarme seitlich am Rumpf beim Gehen. Wird diese gefährliche Energie dann plötzlich freigegeben, kann sich ein Luft-Staub- oder Luft-Gas-Gemisch entzünden und eine Explosion herbeiführen. Der Leidtragende wäre in diesem Fall direkt der Mitarbeiter selbst.

Auch das Einsatzgebiet der beiden statischen Ladungen unterscheidet sich:

• Elektrostatische Entladung (ESD) entsteht bei Arbeiten an und mit empfindlichen Bauteilen in der Halbleiter-, Elektronik-, Automobil- und Pharmaindustrie.
• Antistatik dagegen findet sich in explosionsgefährdeten Bereichen in der Chemieindustrie, Tanklager, Raffinerien, Silos, Förder-, Misch- und Mühlenanlagen.

Um sich vor elektrostatischer Aufladung und Antistatik zu schützen gibt es mehrere Maßnahmen, die Sie ergreifen können:

• ESD-Bekleidung
• Antistatik-Bekleidung
• Erdung und Ableitung durch ESD-Arbeitsschuhe

Es gibt zudem zwei weitere Faktoren, die elektrostatische Aufladung und Entladung begünstigen: Luftfeuchtigkeit und Temperatur. So verursacht eine trockene Umgebung mit einer Luftfeuchte von ca. 20 % sehr viel höhere Ladungen bei der Berührung zweier Materialien als derselbe Vorgang bei 65 % Luftfeuchtigkeit. Daher ist die Gefahr statischer Aufladung im Sommer sehr viel geringer als im Winter. Zu hohe Luftfeuchtigkeit hat im ESD-Bereich allerdings ungünstige Auswirkungen auf das Lötverhalten und die begünstigte Korrosion.

Neben den Umgebungsfaktoren gehen wir nun näher auf die oben genannten Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladung und Antistatik ein.

Da bei Antistatik der Mensch direkt geschützt werden muss, handelt es sich bei der Antistatik-Bekleidung um persönliche Schutzausrüstung (PSA). Diese muss die Normen EN 1149-5, EN ISO 13688 und 2016/425 erfüllen. Während im ESD-Bereich ausreicht, den Oberkörper zu bedecken, muss die Antistatik-Bekleidung immer in Kombination aus Jacke und (Latz-)Hose bestehen. Das Material besteht aus Grundgewebe, das mit speziellen Fasern oder Garnen veredelt wird, um die Ableitfähigkeit zu erhöhen. Zudem werden synthetische Fasern mit hygroskopischer Eigenschaft verwendet. Für Antistatik ist es nicht von Bedeutung, ob der Kern oder der Mantel (ab)leitfähig ist. Jedoch müssen auch hier ein Gitter (kleiner als 10 x 10 mm²) oder parallel angeordnete Garne (Abstand kleiner als 10 cm) an der Oberfläche verlaufen, um die Antistatik-Norm EN 1149-3 zu erfüllen.

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.

Im Bereich der Arbeitsschuhe werden die antistatischen Eigenschaften des Schuhs und ihre ESD-Fähigkeit unterschieden. Häufig wird die Frage gestellt, ob ESD-Kleidung auch im Antistatik-Bereich eingesetzt werden kann und umgekehrt. Leider ist ein Vergleich hinsichtlich der elektrostatischen Eigenschaften von ESD- und Antistatik-Kleidung nicht so übersichtlich wie beim Sicherheitsschuh. Beim Schuh zählt der in der Norm vorgegebene Durchgangswiderstand, wodurch die Werte gut nachvollziehbar miteinander verglichen werden können.

Ein Sicherheitsschuh ist dann antistatisch, wenn sich der Durchgangswiderstand zwischen 100 Kiloohm (10⁵ Ohm) und 1 Gigaohm (10⁹ Ohm) befindet. Bei einem geringeren Durchgangswiderstand gilt er gemäß Norm als leitend und bei einem höheren Wert als isolierend. Da ESD-Arbeitsschuhe elektronische Bauelemente gegen elektrostatische Aufladung schützen sollen, liegt die Grenze des Durchgangswiderstands hier bei 100 Kiloohm und die Obergrenze bei 100 Megaohm (1 x 10⁸ Ohm) – das bedeutet, dass ESD-Schuhe immer auch antistatisch sind. Diese werden mit der ESD-Kennzeichnung versehen. Antistatische Arbeitsschuhe sind aber nicht immer gleichzeitig ESD-fähig: Denn wird ein Durchgangswiderstand von größer 100 Megaohm gemessen, ist der Schuh antistatisch, aber außerhalb der ESD-Grenzwerte und somit nicht ESD-fähig. Diese erhalten keine ESD-Kennzeichnung, jedoch eine Sicherheits- bzw. Berufsschuh-Kennzeichnung, z.B. A oder S1 bis S5 bzw. O1 bis O5.

Sicherheitsschuhe von uvex mit ESD-Zertifizierung gibt es in vielen Varianten und Ausstattungen für eine Vielzahl von Einsatzbereichen. Ihr zuständiger Vertriebsmitarbeiter hilft Ihnen gerne bei der Auswahl und Identifizierung von für Ihren Bereich geeigneten Modellen.

Ein im wahrsten Sinne des Wortes „spannendes“ Thema, zu dem wir Sie nun hoffentlich ausreichend aufgeklärt haben. Bei weiteren Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung und beraten Sie bei der geeigneten Produktauswahl für Ihren Arbeitsbereich.