Nicht nur wenn es um Sicherheitsschuhe geht, werden die Begriffe „ESD“ und „Antistatik“ regelmäßig durcheinandergebracht. Während das Eine zwar im Anderen enthalten ist, sind Rückschlüsse in die umgekehrte Richtung oft falsch – und obwohl es in beiden Fällen um den Durchgangswiderstand geht, unterscheiden sich beide Themen doch grundlegend. Verwirrt? Keine Sorge, wir bringen Licht ins Dunkel!
Was es mit elektrostatischer Auf- und Entladung auf sich hat und dass vermutlich jeder von uns schon einmal damit in Berührung gekommen ist, wurde schon in unserem Fachbeitrag über Schutzhandschuhe im Zusammenhang mit der neuen Elektrostatik- Prüfnorm dargestellt. Da Sicherheitsschuhe den direkten Kontakt zwischen dem Körper des Trägers und dem Boden herstellen, sind die Themen Elektrostatik und Durchgangswiderstände auch hier sehr wichtig. Es muss allerdings unterschieden werden zwischen den antistatischen Eigenschaften von Schuhen und ihrer ESD-Fähigkeit.
In der für Sicherheitsschuhe gültigen Norm EN ISO 20345 wird neben den vielen Anforderungen, die an einen Sicherheitsschuh gestellt werden, auch das Thema elektrische Eigenschaften behandelt. Darauf basierend können drei Bereiche festgelegt werden, die sich aufgrund des Durchgangswiderstands einteilen lassen in leitendes, antistatisches und isolierendes Schuhwerk. Damit ein Sicherheitsschuh beispielsweise eine Kennzeichnung als S1-Schuh erhält, muss er neben den Basisanforderungen unter anderem die Zusatzanforderung der Antistatik erfüllen. Das gilt demnach auch für alle darauf aufbauenden Sicherheitsklassen (ebenso beim Schutz- und Berufsschuh). Ein Schuh ist antistatisch, wenn sich der gemessene Durchgangswiderstand im Bereich 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.
Aber wieso ist das der Fall und was steckt dahinter?
Die EU-Norm gibt vor, dass antistatisches Schuhwerk benutzt werden soll, um elektrostatische Aufladung zu vermindern und deren Ableitung zu gewährleisten. Dies ist notwendig, wenn die Gefahr eines elektrischen Schlags durch elektrische Geräte oder spannungsführende Teile nicht ausgeschlossen werden kann – oder das Risiko einer Entzündung von entflammbaren Substanzen oder Dämpfen durch Funken besteht.
Es geht also darum, den Sicherheitsschuhträger (und auch seine Kollegen) vor Gefahren, die in Zusammenhang mit elektrischer Aufladung auftreten können, zu schützen.
Das zur Antistatik – und was bedeutet dann ESD?
Nicht nur die elektrostatische Aufladung und der Schutz des Menschen spielen in der Industrie eine wichtige Rolle, sondern auch der Schutz von Werkteilen und Geräten durch kontrollierte Ableitung. In diesem Zusammenhang kommt eine weitere Norm ins Spiel, die sich mit eben dieser elektrostatischen Entladung („electro static discharge“ = ESD) befasst: DIN EN 61340-5-1 („Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene“). Der in dieser Norm definierte ESD-Bereich ist letztlich eine Eingrenzung des antistatischen Bereichs aus der Sicherheitsschuhnorm EN ISO 20345. Die untere Grenze des Durchganswiderstand liegt hier bei 100 Kiloohm und die Obergrenze bei 100 Megaohm (1 x 108 Ohm). Das bedeutet also, dass ein Schuh, der ESD-fähig ist, in jedem Fall gleichzeitig auch antistatisch ist. Im Umkehrschluss ist jedoch nicht jeder antistatische Schuh ESD-fähig. Wenn beispielsweise ein Durchgangswiderstand von mehr als 100 Megaohm gemessen wird, ist der Schuh antistatisch, aber außerhalb der ESD-Grenzwerte. Hat der Schuh einen Durchgangswiderstand von nur 1 Megaohm, ist er sowohl antistatisch als auch ESD-fähig.
Da es sich bei ESD um die Erfüllung einer Norm aus dem Produktschutzbereich handelt, muss die Kennzeichnung unabhängig von der CE-Markierung erfolgen. An Sicherheitsschuhen, die diese Norm erfüllen, befindet sich daher zusätzlich das gelbe ESD-Zeichen. Haben die Schuhe zwar keine gesonderte ESD-Kennzeichnung, aber mindestens die Kennzeichnung S1, so sind sie grundsätzlich antistatisch.
Messmethoden und Einflüsse auf die Messergebnisse
Um einen Schuh für die Zertifizierung auf seine antistatischen Eigenschaften zu überprüfen, wird eine Testmethode unter Laborbedingungen angewendet. Zunächst muss der Schuh über eine gewisse Zeit konditioniert werden (jeweils in trockener und feuchtigkeitsregulierter Atmosphäre) – anschließend durchläuft er jeweils das Testverfahren. Dabei wird der Schuh mit vier Kilogramm Edelstahlkugeln gefüllt, die über ein Kupferkabel mit dem Durchgangswiderstandmessgerät verbunden sind. Der Schuh befindet sich auf einer Kupferplatte, die die äußere Elektrode bildet. Für eine Minute wird dann zwischen Edelstahlkugeln und Kupferplatte eine Spannung von 100 Volt angelegt und dabei der Durchgangswiderstand gemessen. Dieser muss größer als 100 Kiloohm, aber kleiner oder gleich 1 Gigaohm sein.
Etwas komplizierter ist es, die ESD-Fähigkeit eines Schuhs zu prüfen, denn es existieren unterschiedliche Messmethoden aus zwei Normen. Gemäß der DIN EN 61340-5-1 wird der Durchgangswiderstand des Systems Mensch-Schuh-Boden gemessen. Dabei stellt sich der Mitarbeiter in seinen Sicherheitsschuhen beispielsweise auf eine leitfähige Schuhwerkselektrode. Um den Widerstand zu messen, drückt der Mitarbeiter mit der Hand auf eine Handkontaktplatte. Wenn der gemessene Durchgangswiderstand unter 35 Megaohm ist, ist der Schuh ESD-fähig.
In der zweiten Norm, der DIN EN 61340-4-3, wird der Durchgangswiderstand in einem Laborprüfverfahren bestimmt. Hierzu wird das Prüfobjekt in einem Klimaschrank mit vordefinierter Temperatur und Luftfeuchtigkeit vorkonditioniert.
Es kann in einigen Fällen durchaus vorkommen, dass ein vom Hersteller als ESD-fähig gekennzeichneter Schuh bei einer Kontrollmessung beim Kunden durch die Prüfung fällt. Das muss nicht automatisch heißen, dass der Schuh nicht ESD-fähig ist. Es gibt vielmehr Ursachen und Einflüsse, die zu einem solchen Ergebnis führen können. Unter anderem kann die Temperatur des Schuhs die Ableitfähigkeit beeinflussen. Wird das Paar Sicherheitsschuhe beispielsweise im Winter über Nacht im Auto gelassen, kühlt es aus und weist dadurch einen höheren Durchgangswiderstand auf.
Ebenso kann die Dauer des Tragens und die damit einhergehende Feuchtigkeitsbildung im Schuh ein Einflussfaktor sein. Feuchtigkeit fördert im Allgemeinen die Ableitfähigkeit des Schuhs. Wurde die Laufsohle oder das Fußbett verändert oder liegt eine Verschmutzung der Kontaktflächen vor, kann auch das nachteilige Auswirkungen haben.
Welche Einflüsse können bei getragenen Schuhen den Durchgangswiderstand beeinflussen?
Die EU-Norm gibt vor, dass antistatisches Schuhwerk benutzt werden soll, um elektrostatische Aufladung zu vermindern und deren Ableitung zu gewährleisten. Dies ist notwendig, wenn die Gefahr eines elektrischen Schlags durch elektrische Geräte oder spannungsführende Teile nicht ausgeschlossen werden kann – oder das Risiko einer Entzündung von entflammbaren Substanzen oder Dämpfen durch Funken besteht.
Es geht also darum, den Sicherheitsschuhträger (und auch seine Kollegen) vor Gefahren, die in Zusammenhang mit elektrischer Aufladung auftreten können, zu schützen.
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.
Lieber Uvex Safety Team,
darf ich in eine ESD Schuh Einlegsohlen mit Magnetkugeln legen?
Mit freundlichen Grüßen
Dieter Klose
Hallo Herr Klose,
da auch der ESD-Schuh nur im gelieferten Zustand nach den einschlägigen Normen zertifiziert ist, dürfen in ihn keine anderen als die vom Hersteller zertifizierten Fußbetten verwendet werden.
Also auch keine Einlegesohlen mit Magnetkugeln.
Viele Grüße
Sarah von uvex safety
Hallo Uvex Team,
in meiner Firma sind ESD zertifizierte Schuhe pflicht. Metallfrei, wie bei den Sicherheitsdiensten verwendeten Schuhen, heisst natürlich nicht esd entsprechend. Hätte gerne solche Schuhe genommen, mir wurde gesagt, die müssen nur metallfrei sein. Nun sehe ich aber Kollegen die ESD zertifizierte Schuhe mit Metallösen und Haken tragen.
Wieso kommt da Metall zum Einsatz, das ja sehr gut elektrisch leitend ist?
Mit freundlichen Grüßen
Gottlieb
Hallo Herr Oesterreich, Metallteile an Schuhe haben nichts mit einer ESD-Zertifizierung zu tun. Bei der ESD-Zertifizierung wird der Durchgangswiderstand vom Körper über den Sohlenaufbau (Fußbett, Brandsohle, Laufsohle) an den Boden betrachtet. Die angesprochenen Ösen und Haken, aber auch Stahlzehenkappen oder -zwischensohlen, haben bei der Zertifizierung keinen Einfluss. Auch sind sie befestigt an Ober- und Futtermaterialien, die von sich aus isolierend sind. Die Ableitung erfolgt tatsächlich nur und ausschließlich über den Sohlenaufbau. Ich hoffe ich konnte Ihnen weiterhelfen! Bleiben Sie gesund – uvex safety
Lieber Uvex Safety Team,
Ich habe mir vor kurzen einen Gurtel Werkzeugtasche aus Leder besorgt, weil ich sehr viel in eine EPA Production laufen muss und gerne meine eigene Werkzeuge benutze. Meine Frage ist: ist Leder ESD gerecht? Wie konnte ich die Fähigkeit messen?
Vielen Dank und einen schönen Tag!!
A. Bogardo
Hallo Herr Bogardo, ein Schuh leitet statische Ladung über den Weg Körper, Fußbett, Brandsohle, Laufsohle ab. Welches Schaftmaterial als Obermaterial verwendet wird, ist für diesen Ableitweg unerheblich. Es gibt auch in den einschlägigen ESD-Normen keine diesbezüglichen Vorgaben oder Prüfverfahren. Herzliche Grüße, das uvex safety team