Knisterfrei

Jola Horschig/jo

Jeder kennt die Situation: Man geht durch einen Raum, fasst an die Türklinke, es knistert und ein Funke springt über. Ursache hierfür ist die elektrostatische Aufladung, die unter anderem durch Reibungs- und Trennvorgänge zwischen Schuhwerk und Fußboden entsteht. Die Höhe der Aufladung ist dabei abhängig von der Aufladungsneigung der Materialien und der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung.

Generell weisen alle Personen und Gegenstände positive und negative elektrische Ladungen auf, die sich im Gleichgewicht befinden und somit elektrisch neutral sind. Ist aber durch Reibung und Trennung ein elektrostatisches Spannungsfeld entstanden, das nicht abfließen kann, kommt es beim Kontakt mit einem geerdeten Gegenstand zur spontanen elektrostatischen Entladung (electrostatic discharge, ESD). Der Strom, der dabei fließt ist jedoch aufgrund der geringen Energie für den Menschen unschädlich und löst bei den Beteiligten in der Regel nur einen kurzen Schreck aus. In der Halbleiter-Produktion jedoch können Entladungen mit nur 20 Volt elektronische Bauteile zerstören, im Operationssaal und in explosionsgefährdeten Bereichen kann der überspringende Funke sogar lebensgefährlich sein.

Elektrostatische Aufladung von Menschen, Geräten und Einrichtungsgegenständen lässt sich nicht verhindern. Doch um gesundheitliche und wirtschaftliche Schäden zu vermeiden, muss in bestimmten Bereichen dafür gesorgt werden, dass die elektrostatische Aufladung abgeleitet werden kann. Dazu ist ein umfassendes Sicherheitskonzept notwendig, zu dem unter anderem spezielle ESD-Bekleidung und -Schuhsohlen für die Mitarbeiter, elektrisch ableitfähige Bodenbeläge sowie entsprechende Lager-, Transport- und Verpackungsmaterialien und die ständige Erdung von Personen, Tischen und Geräten gehören.

Da Strom immer in Richtung Erde fließt, spielt bei der Realisierung von leit- und ableitfähigen Konstruktionen der elektrische Erdableitwiderstand (Ohm Ω) die wesentliche Rolle. Dabei gilt: Je stärker der Widerstand eines Stoffes ist, desto eher kann es zu einer spontanen, unkontrollierten Entladung kommen. Das bedeutet umgekehrt: Je geringer der Widerstand, desto leichter kann der Strom in Richtung Erde fließen. Um elektrostatische Aufladung zu verhindern, muss man also den Widerstand eines Stoffes herabsetzen und damit seine Leitfähigkeit erhöhen. Hinsichtlich des elektrischen Widerstands lassen sich die Stoffe und Materialien in drei Gruppen einteilen: isolierend, elektrostatisch ableitend und elektrostatisch leitfähig.

Konstruktionen bzw. Materialien mit einem Widerstand ≤ 106 Ω gelten als elektrostatisch leitfähig. Sie sorgen für eine permanente Entladung von Körpern und Gegenständen und verhindern bereits im Vorfeld das Entstehen von elektrostatischen Aufladungen. Ein typisches Anwendungsgebiet von elektrostatisch leitfähigen Konstruktionen ist beispielsweise die Produktion von Feuerwerkskörpern oder Laboratorien, in denen durch Gase, Dämpfe oder Nebel eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann.

Als elektrostatisch ableitend bezeichnet man Konstruktionen mit einem Erdableitwiderstand zwischen 106 Ω und ≤ 108 Ω. In diesem Umfeld können elektrostatische Aufladungen zwar entstehen, sich jedoch nicht entladen, weil sie sofort abgeleitet werden. Diese Konzepte werden zum Beispiel in Operationssälen und in der Halbleiterherstellung realisiert.

Konstruktionen mit einem Ableitwiderstand ≥ 1010 Ω haben eine isolierende Funktion. Weil keine Ableitung möglich ist, besteht die Gefahr, dass sich elektrostatische Aufladungen unkontrolliert entladen.

Da der Bodenbelag bei der Realisierung eines elektrostatisch leitfähigen oder ableitfähigen Konzepts eine wesentliche Rolle spielt, ist bereits bei der Auswahl auf Materialbeschaffenheit und Ableitfähigkeit zu achten. Hinzu kommen die Anforderungen, die die spätere Nutzung an die Eigenschaften des Belags stellt. Dazu gehören beispielsweise chemische Beständigkeit sowie thermische und mechanische Eigenschaften. nora Bodenbeläge aus Kautschuk bewähren sich seit Jahren in Bereichen, in denen Leit- und Ableitfähigkeit gefordert sind. Sie besitzen von sich aus eine geringe Aufladungsneigung. Aus diesem Grund lädt sich eine Person beim Begehen von elektrostatisch ableitenden und leitfähigen nora Bodenbelägen mit leitfähigem Schuhwerk nur auf wenige Volt auf.

Die elektrostatisch leitfähigen Beläge nora „el“ eignen sich für Bereiche mit Explosionsgefahr. Sie sind für das Befahren mit Gabelstaplern geeignet und weitgehend beständig gegen Säuren und Laugen. Die elektrostatisch ableitenden (nora „al“) Kautschukbeläge eignen sich für Bereiche, in denen elektronische Bauelemente, Baugruppe und Geräte hergestellt werden. Sie schützen vor elektrostatischer Entladung und sind weitgehend beständig gegen Öle und Fette sowie viele Laugen und Säuren in geringeren Konzentrationen.

Die Ableitung der elektrostatischen Entladungen erfolgt bei diesen Kautschukbelägen über den Oberbelag und den leitfähigen Klebstoff an ein Kupferband zum Potenzialausgleich. Bei den leitfähigen noraplan Bahnenbelägen wird alle 40 m² eine Kupferbandfahne von ca. 1,5 m aufgebracht. Bei leitfähigen norament Fliesen sollte unter jede Fliesenreihe ein Kupferband in voller Länge geklebt werden. Alle 40 m² werden diese Bänder mit einem Querband miteinander verbunden. Bei größeren Räumen bzw. Hallen von mehreren hundert Quadratmetern sind Anzahl und Lage der Erdungen mit Kupferband in der Fläche von den Gegebenheiten vor Ort abhängig. Säulen oder Stützen innerhalb des Raumes bieten Möglichkeiten für den Anschluss des Potenzialausgleichs.

Hinsichtlich der Leitfähigkeit erfüllen nora Kautschukbeläge alle weltweit relevanten Normen. Die Anforderungen für Bodenbeläge in Reinräumen sind in der ISO 14644–4 festgelegt. nora Bodenbeläge mit elektrostatischen Eigenschaften sind für den Einsatz in Reinräumen und den damit verbundenen üblichen Nutzungsbedingungen gemäß dieser Richtlinie geeignet. Elektrostatisch ableitende und leitfähige nora Bodenbeläge wurden vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) für den Einsatz in Reinräumen zertifiziert. Die Beläge eignen sich für die hohen Anforderungen der Luftreinheitsklassen ISO class 3 nach DIN EN ISO 14644–1. Diese Einstufung weist sie als tauglich für hochsensible Reinräume in vielen Branchen aus.

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