ESD Sicherheitsschuhe

Wozu sie gut sind und wozu nicht.

ESD Sicherheitsschuhe dienen der Vermeidung elektrostatischer Entladungen (engl. electrostatic discharge, ESD). Aufgrund der Funkenbildung sind elektrostatische Entladungen äußerst kritisch, wenn sie in explosionsgefährdeten Bereichen auftreten. Der zweite große Bereich, in denen elektrostatische Entladungen Schäden verursachen können sind empfindliche elektronische integrierte Schaltkreise (IC’s). Hierbei ist besonders tückisch, dass die auftretenden Schäden infolge elektrostatischer Entladungen oft erst in spezifischen Einsatzbedingungen der Bauteile zum Tragen kommen.

Wie kommt es zu elektrostatischen Entladungen

Dieses für viele Menschen unangenehme Phänomen, ist elektrotechnisch gesprochen ein Spannungsdurchschlag. Diese Durchschläge entstehen wenn Isolatoren (z.B. Luft) großen Potentialdifferenzen ausgesetzt sind und irgendwann die Durchschlagsfestigkeit des Isolators überschritten wird. Es treten dabei über sehr kurze Zeiträume sehr hohe Stromimpulse auf. Letztlich können elektrostatischen Entladungen als Miniatur-Gewitter-Blitze betrachtet werden. Diese Potentialdifferenzen entstehen vor allem durch Influenz oder Trennprozesse. Influenz bezeichnet die räumliche Verschiebung elektrischer Ladungen durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes. (siehe Abb. links). 

Trennprozesse sind allgegenwärtig, z.B. wenn man über einen Teppich läuft. Sind die Schuhe nicht darauf ausgelegt die entstehenden Potentialunterschiede zu nivellieren, wird es spätestens dann, wenn ein geerdeter Metallener Gegenstand (ein Heizungsrohr o.Ä.) berührt wird, zu einer elektrostatischen Entladung kommen. Jeder Vorgang, wo Oberflächen, die miteinander in Kontakt stehen (sei es auch nur kurzzeitig), voneinander getrennt werden, ist ein Trennprozess. Diese Trennprozesse treten u.a. bei folgenden Vorgängen auf: 

• Zerdüsen oder Versprühen einer Flüssigkeit,
• Strömen einer Flüssigkeit durch eine Rohrleitung,
• Filtrieren einer Suspension,
• Pneumatisches Fördern eines Schüttgutes durch eine Rohrleitung,
• Ausschütten eines Schüttgutes aus einem Sack oder Behälter, 
• Bewegen eines Förderbandes über eine Umlenkrolle,
• Umfüllen von Produkten,
• Gehen des Menschen auf dem Fußboden,
• Abrollen einer Folie

Faktoren die diesen Prozess mit beeinflussen können sind z.B. das Klima (Luftfeuchtigkeit/Temperatur), der Verschmutzungsgrad, die Oberflächenbeschaffenheit, der Oberflächenwiderstand sowie die Materialeigenschaften. 

Wann und Warum sind elektrostatischen Entladungen gefährlich

Elektrostatische Entladungen, die für Menschen unangenehm spürbar sind, treten erst bei Spannungen von ca. 3000 V auf. Liegt aber die Luftfeuchtigkeit unter 20%, kann ein Mensch auf bis zu 35.000 V aufgeladen werden. Liegt die Luftfeuchtigkeit über 65%, sinkt die mögliche Aufladung unter 1.500 V. Diese Werte stellen für den Menschen keine akute Gefahr dar. 

Anders sieht es aus, wenn Ladungstrennungen an Papiermaschinen oder Anlagen zur Folienherstellung auftreten. Hier können durchaus auch für Menschen gefährliche Spannungen auftreten. Eine besondere Gefahr besteht selbstverständlich in explosionsgefährdeten Bereichen. Hier kann der kleinste Funke zu großen Unfällen führen.

Die Spannungen, die ausreichen um elektronische Bauteile zu beschädigen oder zu zerstören, sind dagegen wesentlich kleiner. So sind lediglich 100V notwendig, um Informationen auf einem elektronischen Datenträger zu löschen. Für besonders sensible Bauteile wie Mikrochips können sogar 5V schon ausreichend sein. 

Der Grund: Im Verhältnis zur Masse verhält sich die Energie einer statischen Entladung in einen Halbleiter wie die Energie eines Blitzschlags in einen Baum. Besonders empfindlich sind Schaltungen aus der Hochfrequenztechnik, Diodenlaser sowie auch Feldeffekttransistoren und Leuchtdioden.

ESD Sicherheitsschuhe und gewöhnliche Sicherheitsschuhe – Wo liegt der Unterschied.

Der wichtigste Unterschied besteht, kaum überraschend, in der elektrischen Ableitfähigkeit des Schuhwerks. Hinweise welche Beschaffenheit ESD Sicherheitsschuhe aufweisen müssen, sind in der technischen Regel für Betriebssicherheit „Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“ (TRBS 2153) in Absatz 7.1 ausgeführt. Hier wird für ESD Sicherheitsschuhe ein Ableitwiderstand der Person gegen Erde von höchstens 108 Ohm vorgeschrieben, wohingegen konventionelle Sicherheitsschuhe einen Ableitwiderstand zwischen 105 und 109 Ohm aufweisen. Liegt der Ableitwiderstand zwischen 108 und 109 Ohm, eignen sie sich nicht für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Da konventionelle Sicherheitsschuhe aber oft diesbezüglich nicht klar spezifiziert sind, sollte in risikobehafteten Kontexten immer auf ESD Schuhe zurückgegriffen werden.

ESD Sicherheitsschuhe – Wann sind sie sinnvoll und wann nicht

Aus obiger Normfestlegung lässt sich ersehen, dass die Widerstandswerte der ESD-Schuhe die Größenordnung von Megaohm erreichen, so dass bei den gängigen elektrotechnischen Arbeiten an Niederspannungsanlagen keine gefährlichen Körperdurchströmungen auftreten können, auch nicht bei zufälligem Berühren unter Spannung stehender Teile. In der Elektroinstallation tätige Arbeitskräfte können daher für die üblichen Arbeiten auch ESD-Schuhe tragen. 

Anders jedoch muss die Situation beim Arbeiten unter Spannung beurteilt werden. Nach DIN VDE 0682-331 müssen als persönliche Schutzausrüstung unter anderem elektrisch isolierende Schuhe für Arbeiten an Niederspannungsanlagen verwendet werden. Die Verwendung von ESD-Schuhen ist in diesen Situationen nicht sinnvoll. Es empfiehlt sich, im Zweifelsfall den Hersteller der ESD-Schuhe nach den tatsächlichen Widerstandswerten zu fragen. Diese sollten dann den Wert von 7,5 ∙ 105 Ohm nicht unterschreiten, wenn sie von Elektrofachkräften verwendet werden.

ESD Sicherheitsschuhe – Was sonst zu beachten ist

Socken oder Strümpfe

Socken oder Strümpfe beeinträchtigen die Schutzwirkung der leitfähigen und ableitfähigen Arbeitsschuhe erfahrungsgemäß nicht. 

Schuheinlagen 

Schuheinlagen dagegen können die Ableiteigenschaften von Schuhen beeinträchtigen. Auch für orthopädisch gefertigte oder veränderte Schuhe müssen die notwendigen Spezifikationen eingehalten werden.

Fazit

ESD Sicherheitsschuhe sind besonders in explosionsgefährdeten Bereichen und im Umgang mit empfindlicher Elektronik vonnöten. Auch Elektrofachkräfte können für Arbeiten, die nicht unter Spannung stattfinden ESD Schuhe tragen. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass man die Spezifikation der Schuhe wirklich genau kennt. Einzig bei Arbeiten unter Spannung sind durch die einschlägigen Normen isolierende Arbeitsschuhe zwingend vorgeschrieben.

DPS – Das Prüfunternehmen — Deutsches Handwerk verknüpft mit modernem Management
Weitere Informationen, um Elektrische Anlagen und Geräte rechtssicher, effizient und mit Mehrwert nach DGUV 3 zu prüfen finden Sie außerdem in unserem Wiki zur DGUV Vorschrift 3