Elektrizität

Wann elektrostatische Elektrizität schädlich sein kann und wie sich die Probleme beheben lassen

Die auch bei normalen Einsatzbedingungen auftretende Reibung zwischen verschiedenartigen Materialien kann zu einer großen Ansammlung elektrostatischer Ladungen führen und eine Differenz des elektrischen Potentials zwischen den zwei Materialien verursachen. In Extremfällen, bei relativer Feuchte unter 20 % kann die Ladung so stark sein, dass die Spannung zwischen zwei Gegenständen 40 kV erreicht. 

Aufgrund dieser großen Potentialdifferenz können die elektrischen Ladungen vom geladenen Gegenstand über die Luft auf einen anderen Gegenstand überspringen: zwischen den beiden Gegenständen entsteht eine elektrostatische Entladung (ESD).

Dieser Übersprung ist oft sehr heftig und zerstörerisch: Es kommt zu Funken, einem plötzlichen Temperaturanstieg und Druckwellen (Knistergeräusch des Funkens).

Auch wenn kein Funke erzeugt wird, verursacht die elektrostatische Entladung starke, elektrische Spannungsimpulse in elektronischen Geräten und kann diese schwer beschädigen.

Das Entstehen elektrischer Felder

 Die nachstehende Tabelle enthält einige Beispiele elektrischer Felder, die in Arbeitsräumen entstehen können

Elektrische Felder, die entstehen können
Ursache 10-25 % relative Feuchte 65-90 % relative Feuchte
Laufen auf einem Teppich 35000 Volt/Meter 1500 Volt/Meter
Laufen auf einem Vinylboden 12000 Volt/Meter 250 Volt/Meter
Arbeiter an einer Werkbank 6000 Volt/Meter 100 Volt/Meter
Versetzen eines normalen Kunststoffbeutels 20000 Volt/Meter 1200 Volt/Meter
Isolierender Stuhl  18000 Volt/Meter 1500 Volt/Meter

Normen zur Materialeinstufung in Bezug auf ESD

Die Norm ESD IEC61340-5-1 stuft angewandte Materialien in Bezug auf ESD-Phänomene auf Grundlage des spezifischen Oberflächenwiderstandes ein:

Abschirmende Materialien: von 0 bis 103 Ω
Leitfähige Materialien: von 0 bis 105 Ω
Statische-Dissipative Materialien: von 105 bis 1×1011 Ω
Isolierende Materialien: > 1×1011 Ω

Der Oberflächenwiderstand dient der Gewährleistung der Produktzuverlässigkeit, bei Werten über 109 Ω gestaltet sich die Messung als komplex.

EPA-Schutzbereiche

EPA (Electrostatic Protected Area) ist ein für die Handhabung ESD-empfindlicher Komponenten ausgestatteter Industriebereich. Dabei kann es sich um eine Abteilung, ein Lager oder auch nur um einen einzelnen Arbeitsplatz handeln. Der EPA-Bereich wird gekennzeichnet und angezeigt. In diesem Bereich sind alle aktiven, ESD-empfindlichen Komponenten, wie u. a. auch Räder für industriellen Einsatz zur Bewegung von Wagen und anderer Beförderungsmittel in Erwägung zu ziehen.

Eigenschaften der Räder für industriellen Einsatz in EPA-Räumen

In diesen Räumen sind Räder für industriellen Einsatz mit modifiziertem, elektrischem Widerstand zu verwenden.  Die internationale Norm für Räder ISO 22883:2004 legt einen elektrischen Widerstand von R ≤ 105 Ω für leitfähige Räder und 105 Ω ≤ R ≤107 Ω für antistatische Räder fest.

Einige Räderhersteller, wie zum Beispiel Tellure Rota, können Produkte mit Widerstandswerten liefern, die den internationalen Normen entsprechen und gegebenenfalls auch solche, die auf Grundlage der speziellen Erfordernisse des Auftraggebers personalisiert werden.

Beispiele leitfähiger und antistatischer Räder

(Bilderquelle: Pixabay.com – CC0 Public Domain)

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