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Tragbare Lösungen für den optimalen Schutz


Eine Frage, die mir in meiner beratenden Tätigkeit immer wieder begegnet, ist die nach einer geeigneten ESD-Bekleidung. Meine Standardantwort lautet: „Das kommt ganz darauf an!“ Das ist erst mal wenig befriedigend, spiegelt aber die Komplexität dieses Themas wider. Die im Folgenden erörterten Fragen helfen Ihnen, eine tragfähige Lösung für die individuelle Praxis zu finden.

Wenn Sie einfach mal bei Wikipedia nachsehen, werden Sie eine Vielzahl von Möglichkeiten finden, wofür die drei Buchstaben ESD stehen können. Nehmen Sie sich ruhig mal die Zeit, es lohnt sich. Um bei der Sache zu bleiben, beschränken wir uns auf Electrostatic Discharge, also den Schutz vor elektrostatischen Entladungen. Elektrostatische Entladungen finden statt, wenn zwei Körper mit unterschiedlichem Potenzial in Kontakt kommen. Solche Entladungen können auch bei sehr starkem Potenzialunterschied über die Luft erfolgen. Diese Blitze sind von Gewittern oder diversen Aktivitäten aus dem Alltag bekannt. Wenn Sie also einen Blitz sehen, zum Beispiel beim Berühren einer Türklinke, muss sich die Person vorher auf über 10.000 Volt aufgeladen haben. Zu dieser Aufladung kann es kommen, wenn zwei Stoffe getrennt werden, wovon mindestens einer isolierend ist. Im Beispiel der Türklinke könnte das der Teppichboden sein, über den Sie gegangen sind. Es können die getragenen Schuhe oder sogar beides sein.

Das Thema ESD ist grundsätzlich in drei Zielrichtungen von Interesse:
- zum Explosionsschutz, um Personen zu schützen,
- zum Produktschutz beim Handling von elektronischen Bauteilen
- oder zur Prozessabsicherung in Bereichen mit Reinraumanforderungen.

Beim Explosionsschutz genügt es, dass die Kleidung nicht selbst Träger statischer Elektrizität ist und somit eine potenzielle Zündquelle darstellt. In der Elektronikfertigung dagegen soll die ESD-Kleidung die darunter befindliche persönliche Bekleidung abschirmen, sie stellt quasi einen Faradayschen Käfig dar. Im Reinraum muss darüber hinaus gewährleistet werden, dass der Stoff an sich keine Kontaminationsquelle darstellt. Konkret bedeutet das: In einigen Ex-Bereichen genügt der Einsatz von Baumwollbekleidung. Für die Elektronikproduktion in der EPA (Electrostatic Protected Area/ESD-Schutzzone) benötigen Sie darüber hinaus noch ein abschirmendes Netz von Leitfasern und im Reinraum sind Sie komplett auf synthetische Fasern angewiesen.


Welche Prozesse und Umgebungsbedingungen müssen Sie beachten?
Kann man im Reinraum davon ausgehen, dass Temperatur und Luftfeuchte geregelt werden, trifft das in anderen Produktionsprozessen in der Regel lediglich auf die Temperatur zu und dort auch nur bedingt. In den Wintermonaten wird durch die Heizung die Temperatur einigermaßen stabil gehalten. Das führt oftmals jedoch dazu, dass die Luftfeuchte sinkt und damit die antistatischen Eigenschaften zum Beispiel von Baumwolle deutlich nachlassen. Baumwolle wirkt ebenso wie Holz oder Papier hygroskopisch, bindet also Feuchtigkeit und wird dadurch ableitfähig beziehungsweise gering aufladbar (dissipativ). Diese Eigenschaft kann auch künstlich erzeugt werden. Durch chemische Behandlung können Kunststoffe und somit auch synthetische Fasern dazu gebracht werden, dass sie oberflächlich Luftfeuchte binden. Wenn diese jedoch umgebungsbedingt nicht da ist, können diese Stoffe die Eigenschaft verlieren und zur Quelle von elektrostatischer Energie werden. Die chemische Behandlung hat noch einen zweiten negativen Effekt, sie ist meistens nur zeitlich begrenzt und kann bei einer Wäsche gänzlich abhandenkommen. Dies sollte man insbesondere bei „Einweg-Bekleidung“ beachten.
Im Sommer kann Sonneneinstrahlung und fehlende Klimatisierung dazu führen, dass die Schutzbekleidung als störend, wenn nicht sogar inakzeptabel empfunden wird. Durch unsachgemäßes, legeres Tragen wird die Schutzfunktion außer Kraft gesetzt. Sind Knopfleiste beziehungsweise Reißverschluss geöffnet oder die Ärmel hochgekrempelt, verliert der Mantel seine Abschirmfunktion für die persönliche Bekleidung. Im Sommer spricht grundsätzlich nichts gegen ein luftiges Konzept. In einzelnen Fällen kann der Mitarbeiter auf einen Mix aus Polo-Hemden, T-Shirts und Mantel zurückgreifen. Ähnlich wird auch in Tätigkeitsfeldern verfahren, wo sich die Umgebungsbedingungen ständig ändern beziehungsweise überhaupt nicht definierbar sind. Das ist in der Logistik der Fall, wo der Mitarbeiter beim Warenein-/-ausgang das Gebäude verlassen muss. Auch beim Service oder auf einer Baustelle kann das eintreten. Ähnlich verhält es sich in Produktionshallen mit geringer Wärmedämmung, wo im Frühling oder Herbst starke Temperaturschwankungen auftreten können. Hier ist es erforderlich, für jeden Einsatz die richtige Option anzubieten.
Es soll schon vorgekommen sein, dass die warme und schicke – jedoch hoch aufgeladene Fleecejacke – über der ESD-Schutzbekleidung getragen wurde. Achten Sie mal beim Ausziehen eines solchen Textils darauf, ob Sie ein leichtes Kribbeln auf der Haut spüren. Dann sind das schon über 3.000 Volt, hören Sie ein Knistern sind es über 7.000 Volt und sehen Sie im Dunkeln Lichtblitze sind es, wie bereits erwähnt, über 10.000 Volt. Das sind katastrophale Werte für die Elektronikproduktion, wenn man bedenkt, dass sehr empfindliche elektronische Bauteile schon bei 100 Volt Schaden nehmen können. An dieser Stelle möchte ich noch einmal auf den Reinraum zurückkommen. Bei sehr hohen Anforderungen an die Raumreinheit ist das Tragen eines Handgelenkerdungsbandes zur Personenerdung nicht mehr akzeptabel. An der Stelle, wo das Spiralkabel zwischen Overall und Handschuh durchgeführt wird, können Hautpartikel austreten. Um dem vorzubeugen, werden Textilien eingesetzt, welche in das Erdungskonzept eingebunden werden. Diese Mäntel oder Overalls haben einen separaten Erdungsanschlusspunkt, welcher leitfähig mit dem Bündchen am Ärmel verbunden ist. Um einen ausreichenden Kontakt zur Person sicherzustellen, kann es sogar notwendig sein, eine geeignete Unterwäsche festzulegen.



Welche Bekleidungsstücke müssen berücksichtigt werden?
In der Regel genügt es, die Bekleidung oberhalb der Gürtellinie zu berücksichtigen. In Einzelfällen ist jedoch auch der Einsatz von geeigneten Hosen erforderlich. Die Entscheidung hängt von den gehandhabten Produkten und den gelebten Prozessen ab. Steht der Operator an einer Werkbank, so ist schon aus ergonomischen Gesichtspunkten davon auszugehen, dass die Arbeitsoberfläche auf Bauchhöhe liegt und somit der nicht abgeschirmte Teil der persönlichen Kleidung sich in einem ausreichenden Abstand zum Arbeitsbereich befindet. Ebenso verhält es sich bei Sitzarbeitsplätzen, wo die ableitfähige Arbeitsoberfläche zusätzlich abschirmend wirkt.
Es gibt jedoch auch Arbeiten, bei denen das Bekleidungskonzept darüber hinausreichen muss. Dies kann bei Wartungsarbeiten der Fall sein. Sind die empfindlichen elektronischen Komponenten so verbaut, dass man nur von oben darauf zugreifen kann und somit die Beine sehr dicht an diese Komponenten herankommen, ist ein ganzheitlicher Schutz vor elektrostatischer Entladung notwendig. In Reinräumen werden in Abhängigkeit von der Klassifizierung darüber hinaus weitere Kleidungsstücke wie zum Beispiel eine Kopfbedeckung gefordert.


Welche Personengruppen müssen einbezogen werden?
Im Allgemeinen gelten die Bekleidungsregeln für alle Personen, die in den ESD-geschützten Bereichen tätig sind. Dazu gehören auch solche, die nur gelegentlich diese Bereiche betreten, wie Besucher oder temporäre Arbeitskräfte. Sie gelten allerdings nicht, wenn Arbeitsschutzbestimmungen dem gegenüberstehen. Grundsätzlich geht Personenschutz vor Produktschutz!



Welche Möglichkeiten der Prüfung haben Sie
Bei der Auswahl der Bekleidung sollten Sie vom Hersteller oder Händler einen Nachweis der Produktqualität fordern. Insbesondere beim Einsatz in ESD-Schutzzonen (EPA) muss die Funktion auch bei einer relativen Luftfeuchte von 12 Prozent gewährleistet werden. Darüber hinaus hat der Nachweis der Wirksamkeit unter den realen Umgebungsbedingungen zu erfolgen.
Für diese Verifizierung ist geeignetes Messequipment erforderlich. Dazu gehören ein Tera-Ohmmeter mit einer Messspannung von 10 und 100 Volt sowie geeignete Messsonden. In der Regel genügen hier zwei Standardsonden (zylindrisch mit einem Durchmesser von circa 63 mm und einem Gewicht von circa 2,3 kg), mit welchen man in einem Abstand von 30 cm und über eine Naht den Oberflächenwiderstand bestimmt. Das ist theoretisch sehr einfach, kann aber zum Beispiel bei Handschuhen kompliziert werden. Diese Messmethode ist in Fachkreisen umstritten. Die Höhe des Oberflächenwiderstandes lässt nur eine Aussage über die Begrenzung der Aufladung des Stoffes zu und gibt keinen Rückschluss auf die Abschirmwirkung der Bekleidung. Allerdings ist diese Messmethode gut reproduzierbar.
Für spezielle Verwendungen werden auch separate Sonden angeboten. Hier finden sich Prüfaufhängungen, welche die Prüfzeit verkürzen, oder Sonden für Handschuhe. Darüber hinaus können für den betriebsinternen Test Abweichungen von den Teststandards festgelegt werden. So hat sich zum Beispiel die Prüfung des Handgelenkerdungsbandsystems mit getragenen Handschuhen bewährt. Damit wird vor jeder Verwendung nachgewiesen, dass die Ableitfähigkeit durch die Handschuhe nicht unterbrochen wird. Allerdings sollte hierbei beachtet werden, dass die Grenzwerte bei diesem Test deutlich unter den geforderten Grenzwerten für Handschuhe liegen. Soweit die Bekleidung für die Personenerdung eingesetzt wird, muss dieser Test immer erfolgen.
Zur Auswertung und Vergleichbarkeit der Messergebnisse ist die Bestimmung von Temperatur und relativer Luftfeuchte erforderlich. Diese Messungen sind in regelmäßigen Abständen zu wiederholen. Die Intervalle können stark variieren. Bei einigen Anwendungen sollte die Prüfung nach jeder Wäsche erfolgen. In anderen Fällen kann ein jährlicher Rhythmus genügen. Wie und in welchem Intervall der Nachweis erbracht werden sollte, ist festzulegen. Die Ergebnisse sind zu dokumentieren. Soweit die Bekleidung von einem Textildienstleister bezogen wird, muss dieser Service in der Kalkulation berücksichtigt werden.
Neben den technischen Prüfungen ist zudem eine Überwachung erforderlich, die eine zweckbestimmte Trageweise der Bekleidung sicherstellt.



Was darf es kosten?
Der Preis richtet sich sowohl nach dem Material als auch nach dessen Verarbeitung. Bei einfachen Stoffen werden die Leitfasern in einem groben Raster verarbeitet. Bei hochwertigen Stoffen wird das Raster deutlich verkleinert und teilweise werden die Leitfasern zusätzlich ummantelt. Ähnlich wird bei den Verbindungsnähten an den Ärmeln verfahren. Zum Schutz vor mechanischen Belastungen können diese zusätzlich mit Stoff abgedeckt werden. Dieser Aufwand schlägt sich im Preis nieder, erhöht jedoch die Lebensdauer. Daher sollte man neben dem Preis die garantierten Waschzyklen bei der Auswahl berücksichtigen. Weiterhin spielt hier eine Rolle, für welche Art der Bekleidung man sich entscheidet. Genügt bei einem Mantel die wöchentliche Reinigung, wird ein T-Shirt dagegen täglich gewechselt. Für die Wäsche sind die Vorgaben der Hersteller zu berücksichtigen. Teilweise ist die Verwendung von Weichspülern nicht zulässig, was bei der Reinigung im Privathaushalt kaum sichergestellt werden kann.


Wer wird in die Entscheidung einbezogen?
Auch wenn es in der Praxis die Entscheidung nicht leichter macht, sollten alle Interessengruppen einbezogen werden. Das erhöht nicht nur die Akzeptanz, das schafft auch ein Bewusstsein für die Notwendigkeit und die Komplexität des Themas. Soweit es eine Arbeitnehmerver-tretung gibt, sollte diese in die Entscheidungsfindung eingebunden werden.


Wie sieht die praktische Umsetzung aus?
Bei ESD-Kleidung handelt es sich um Berufsbekleidung, die in der Regel vom Arbeitgeber bezahlt beziehungsweise zur Verfügung gestellt werden muss. Ob und in welchem Umfang diese auch privat genutzt werden darf, bestimmt der Arbeitgeber. Bei Oberbekleidung wie Polo- oder T-Shirts ist die private Nutzung grundsätzlich unkritisch. ESD-Schuhe eignen sich hingegen nicht für die private Nutzung, weil durch sie Verunreinigungen in den ESD-Bereich hineingetragen werden. Der optimale ESD-Schutz ist gewährleistet, wenn die Kleidung tatsächlich nur am Arbeitsplatz getragen wird. In diesem Fall muss der Arbeitgeber Umkleideräume zur Verfügung stellen. Je nach Vereinbarung kann die ESD-Kleidung von den Mitarbeitern, vom Betrieb oder einem externen Dienstleister gewaschen werden. Vorsicht ist bei Weichspülern geboten, weil diese einen Film über die Fasern legen, der den ESD-Schutz aufhebt. Auf jeden Fall sollte die Ableitfähigkeit regelmäßig kontrolliert und dokumentiert werden. Einige Firmen bieten das Leasing von ESD-Kleidung an, was die Abwicklung einfacher und die Handhabung sicherer, aber auch teurer macht. Um herauszufinden, welche Lösung im Einzelfall die beste ist, sollte der Rat eines Experten eingeholt werden.

FAZIT
Bei der Wahl der geeigneten ESD-Schutzbekleidung spielen neben einer guten Passform und ansprechenden Optik vor allem funktionale Aspekte eine Rolle. Da der ESD-Schutz nur eine von vielen Anforderungen im betrieblichen Alltag darstellt, wird es sich in der Regel um einen Kompromiss handeln. Daher empfiehlt es sich, ein interdisziplinäres Gremium unter Beteiligung von Fachleuten mit der Auswahl zu beauftragen, um alle Faktoren und Interessen zu berücksichtigen. Erfahrungsgemäß kann dadurch die Akzeptanz und damit einhergehend die Wirksamkeit der Schutzbekleidung zur Qualitätssicherung deutlich erhöht werden.
Ausgehend von betrieblichen Qualitätsstandards und Kundenanforderungen wird ein ganzheitliches ESD-Schutzbekleidungskonzept erarbeitet, in das Prozesstauglichkeit sowie Anschaffungs- und Unterhaltskosten der Kleidungsstücke einfließen. Somit schaffen Sie beste Voraussetzungen für einen durchgängigen, effektiven und wirtschaftlichen ESD-Schutz in Ihrem Unternehmen.



Unser Autor
Michael Günther, Dipl.-Kfm. (FH) und Geschäftsführer der Ing.-Ges. Günther und Partner ESD-Consult & Sevice (www.esd-consult.de) ist seit 2006 im ESD-Schutz tätig. Als Berater und Trainer in der Unternehmenspraxis verbindet er technisches ESD-Knowhow mit betriebswirtschaftlichen Aspekten. Seit 2010 ist er als Referent für den Fachverband Elektronikdesign (FED) tätig.