ESD – elektrostatische Entladung – begegnet uns häufig im Alltag. Ob beim Überziehen des Pullovers, wenn Ihnen plötzlich die Haare zu Berge stehen, oder nachdem Sie über einen synthetischen Teppich gelaufen sind und plötzlich einen Schlag von der Türklinke bekommen. Umgangssprachlich reden wir häufig von einem „elektrischen Schlag“, wenn uns das passiert.
In Branchen der Elektronik oder Technologie, die mit sensiblen elektronischen Bauteilen arbeiten, ist ein Schutz gegen elektrostatische Ereignisse durch ESD-Kleidung mit spezifischen ESD-Kleidungsmerkmalen von großer Bedeutung. Wir erklären gern, worin das Problem bei ESD liegt und was die Nutzung von ESD-Kleidung in Ihrem Unternehmen bewirkt!
Was macht ESD-Kleidung aus?
Unter ESD-Kleidung versteht man spezielle Berufskleidung, die dem Personal und sensiblen elektronischen Komponenten einen Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) bietet. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, gibt es spezifische ESD-Kleidungsmerkmale.
Diese Kleidung enthält eingewebte leitfähige Fasern – meistens aus Carbon. Die leitfähigen Fasern sorgen dafür, dass eine Aufladung verhindert und die elektrische Ladung abgeleitet wird. ESD-Kleidung wird in sogenannten EPAs (engl. electrostatic protected areas), also ESD-Schutzzonen, von den Mitarbeitenden getragen. Dadurch werden die tragende Person und die sensiblen Bauteile vor ESD geschützt.
ESD als physikalisches Phänomen
ESD (engl. electrostatic discharge) bezeichnet elektrostatische Entladungen, sogenannte Spannungsdurchschläge. Sie entstehen dadurch, dass zwei Körper verschiedene Spannungspotentiale aufweisen und ein Ladungsaustausch zwischen ihnen stattfindet. Dieser Ladungsaustausch erzeugt einen kurzen, hohen elektrischen Strom, der z. B. in einem Funken erkennbar sein kann.
Ausgelöst werden solche Differenzen in den Spannungspotentialen häufig durch Reibungselektrizität. Bei der Reibung zweier verschiedener Materialien kann es passieren, dass das eine Material Elektronen abgibt, während das andere Elektronen aufnimmt. Nach der Trennung der Materialien ist die Aufladung z. B. mithilfe eines Elektrofeldmeters messbar. Das eine Material weist einen Elektronenmangel (positive Ladung), das andere einen Elektronenüberschuss (negative Ladung) auf.
Die Stärke der Aufladung hängt von Faktoren wie Materialeigenschaften, Luftfeuchtigkeit, Intensität des Kontakts oder Trennungsgeschwindigkeit der Materialien ab. Trockene Luft führt etwa zu einer größeren Aufladung der Materialien bei Reibung.
Bei ESD entladen sich diese elektrisch geladenen Körper dann wieder an leitenden Objekten. Metalle sind etwa gute elektrische Leiter, denn Ihre Atome besitzen frei bewegliche, schwach gebundene Valenzelektronen, die leicht abzugeben sind (= geringe Elektronegativität).
Warum ist ESD ein Problem?
ESD wird nicht umsonst „unsichtbare Gefahr“ genannt. Insbesondere ESDS (engl. electrostatic discharge sensitivity), also eine Empfindlichkeit elektronischer Komponenten und Bauteile gegenüber elektrostatischen Spannungen, stellt Unternehmen vor Herausforderungen. Nicht immer sind die Schäden an einem Bauteil offensichtlich – das heißt, möglicherweise arbeiten Sie an einem bereits defekten Bauteil, ohne davon zu wissen.
Wenn dann unwissentlich geschädigte Komponenten in ein Gerät eingebaut werden, die als Konsequenz nicht (richtig) funktionieren, müssen Sie mit Reklamationen der Kundschaft und mit Kosten für die Gewährleistung rechnen. Bereits ab 30 Volt kann ein nachhaltiger Schaden bei elektronischen Komponenten entstehen, bei sehr empfindlichen Komponenten, z. B. Mikrochips, bereits ab 5 Volt. Der Trend zur Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen trägt zu einer verstärkten Empfindlichkeit gegenüber ESD bei.
Bei Menschen führt ESD zwar in der Regel nicht zu anhaltenden körperlichen Beschwerden oder zu Lebensgefahr, schmerzvoll kann es aber trotzdem sein. Übelkeit, Kopfschmerzen oder Taubheitsgefühle können bei den Betroffenen auftreten. Manche Menschen erschrecken sich im Moment der Entladung und verursachen einen Unfall, bei dem sie sich selbst verletzen oder nahe Gegenstände beschädigen. Wenn sehr starke Aufladungen bestanden, kann ein Herz-Kreislauf-Versagen eintreten.
Die Arbeitsumgebung unterliegt auch einer Gefahr: Wenn Sie mit brennbaren Stoffen arbeiten und ESD eintritt, können Brände oder Explosionen die Folge sein. Dem gilt es durch ESD-Schutzmaßnahmen vorzubeugen.
ESD-Schutzmaßnahmen
Nicht bloß ESD-Kleidung schützt vor den Wirkungen von ESD. Die vielfältigen Schutzmaßnahmen unterteilen sich wie folgt:
- Personenbezogene Schutzmaßnahmen (z. B. ESD-Kleidung, ESD-Armbänder, ESD-Schuhe)
- Arbeitsbezogene Schutzmaßnahmen (z. B. ableitfähige Arbeitsoberflächen, ESD-Bodenbeläge, ESD-Werkzeuge)
- Schutzprogramme (z. B. Schulung der Mitarbeitenden, Überprüfung der ESD-Maßnahmen)
In welchen Branchen ist ESD-Schutz besonders wichtig?
Jegliche Unternehmen in der Elektronik- und Technologiebranche müssen einen Schutz ihrer elektronischen Komponenten und ihrer Mitarbeitenden sicherstellen. Etwa die Elektronikproduktion, die Industrieelektronik, die Computertechnik, die Telekommunikationstechnik und die Automobilelektronik. Die Produktion, die Fertigung, das Lager und Montagebaustellen sind Gefahren durch ESD ausgesetzt. Deshalb sollten Sie den ESD-Schutz ernst nehmen.
Arten von ESD-Kleidung
Das Vorteilhafte an ESD-Kleidung ist, dass sie Spannungsdifferenzen, die eine elektrostatische Aufladung auslösen, gar nicht erst entstehen lässt. Die relevante Norm für ESD-Kleidung ist die DIN EN 61340-5-1. Die DIN regelt Anforderungen für Kleidung, die elektronische Bauteile vor elektrostatischen Ereignissen schützen soll.
Wenn Ihre Mitarbeitenden hin und wieder den ESD-Schutzbereich aufsuchen, ist es problemlos möglich, ESD-Kleidung über Privatkleidung zu tragen. Hierzu eignen sich lange ESD-Mäntel.
Sind Ihre Beschäftigten ständig im EPA, sind ESD-T-Shirts, ESD-Poloshirts, ESD-Sweatshirts, ESD-Latzhosen und ESD-Hosen als Ersatz für private Kleidung eine gute Alternative.
Fazit
Elektrostatik ist Teil des Alltages und des Arbeitsalltags. In der Regel stellt das Phänomen ESD für Menschen kein Problem dar. Anders sieht das bei elektronischen Komponenten aus: Bereits geringe Spannungsdurchschläge können einen Ausfall der Komponente bewirken oder sie zerstören.
Um spätere Kosten und Reklamationen zu vermeiden, sollten Sie präventive Maßnahmen ergreifen. Spezielle ESD-Kleidung leitet die elektrische Ladung ab und schützt so Ihre Bauteile vor elektrostatischer Entladung.
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