Was ist der Unterschied zwischen einem antistatischen und einem ESD-leitfähigen Boden?

Sehr oft stehen wir vor der Tatsache, dass ein Kunde von uns einen antistatischen Boden verlangt. Wir stellen jedoch oft fest, dass fast niemand genau weiß, was man sich unter diesem Begriff vorstellen soll. Nach einem Gespräch mit dem Kunden stellen wir fest, dass er eigentlich etwas ganz anderes braucht. In den meisten Fällen benötigen die Kunden einen ESD-leitfähigen Boden, der empfindliche elektronische Komponenten schützt. Aber lassen Sie es uns näher erläutern.

Unterschiede in den Normen

Um dieses Thema besser zu verstehen, ist es notwendig, etwas mehr über die Normen zu sagen. Diese bestimmen die Anforderungen an die einzelnen auf den Markt gebrachten Produkttypen bzw. die Anforderungen an die Wirkfläche. Es ist nicht einfach, sich in ihnen zurechtzufinden. Es gibt viele nationale und internationale Normen, von denen jede etwas anderes erfordert.

Die grundlegende Norm, die die Anforderungen an die Produkte beim Eintritt des Marktes für flexible Bodenbeläge wie PVC-Bodenbeläge festlegt, ist die Internationale Norm EN 14041 – flexible, textile und laminierte Bodenbeläge. Sie definiert unter anderem zwei wesentliche Merkmale, die ein Hersteller erfüllen muss, wenn er einen Boden in Bezug auf die ESD-Eigenschaften definieren will:

1. Antistatische Eigenschaften
2. Elektrischer Widerstand

Antistatische Eigenschaften

Antistatische Eigenschaften sorgen dafür, dass die elektrische Ladung des menschlichen Körpers, die beim Begehen eines solchen Bodens entsteht, 2,0 kV nicht überschreitet. In der Praxis bedeutet dies, dass eine Person, die auf einem PVC-Boden oder Teppich geht, keine elektrische Ladung von mehr als 2 000 V erzeugt. Sie können sich schon wahrscheinlich vorstellen, dass es zwei grundlegende Probleme beim Schutz elektrischer Bauelemente gibt.

Das erste Problem besteht darin, dass die elektrostatische Ladung auch bei anderen menschlichen Aktivitäten, wie z. B. beim Gehen auf dem Boden, entsteht. Allein durch das Aufstehen von einem Bürostuhl kann ein Arbeiter eine Ladung von bis zu 18 000 Volt erzeugen. Die Handhabung einer Plastiktüte kann eine Ladung von bis zu 17 000 Volt erzeugen. Wenn ein Arbeiter im Winter einen Wollpullover auszieht, kann dieser eine Ladung von bis zu 25 000 Volt erzeugen. Es reicht jedenfalls nicht aus, dass der Boden keine Ladung erzeugt. Dies reicht möglicherweise nicht aus, um elektrische Bauelemente zu schützen.

Das zweite Problem besteht darin, dass Böden mit elektrostatischen Eigenschaften gemäß EN 14041 verhindern, dass der menschliche Körper mit einer Ladung von mehr als 2,0 kV aufgeladen wird. Wir haben bereits in früheren Artikeln darauf hingewiesen, dass eine 20-V-Ladung empfindliche elektronische Bauelemente beschädigen kann. Wenn es also um den Schutz empfindlicher elektrischer Bauelemente geht, reicht es nicht aus, einen Boden zu wählen, der die antistatischen Eigenschaften gemäß dieser Norm erfüllt.

Elektrischer Widerstand

Wahrscheinlich ahnen Sie schon, dass die wichtigste Anforderung an die Böden ihr elektrischer Widerstand sein wird, und zwar ein möglichst niedriger. Der gewährleistet, dass die entstehende Ladung sicher geerdet wird. Die EN 14041 unterteilt Böden hinsichtlich ihres Widerstands in:

1. Bodenbeläge, die elektrische Ladung verteilen, (dissipative) Bodenbeläge – sind solche, die einen vertikalen Widerstand R_v < 1 × 10⁹ Ω aufweisen. 
2. Leitfähige Bodenbeläge – ihr vertikaler Widerstand aufweist R_v < 1 × 10⁶ Ω.

Leitfähiger oder dissipativer Boden?

Wie wir gesehen haben, können dissipative Böden einen Widerstand von bis zu 1 ×10⁹ Ω aufweisen. Wenn man jedoch bedenkt, dass die Bedienung ESD-Schuhe tragen muss (die ebenfalls einen gewissen Widerstand aufweisen), während der menschliche Körper selbst einen eigenen elektrischen Widerstand hat, kann der Gesamtwiderstand des „Systems“sogar noch höher sein. Wenn man mit empfindlicher Elektronik arbeitet, kann dieser Widerstand für eine sichere Entladung der elektrischen Ladung zu hoch sein.

Wer hilft uns?

Bisher haben wir uns nur mit den Eigenschaften beschäftigt, die in der EN 14041 festgesetzt sind, die die Anforderungen an den Boden als solchen festlegt. Im Hinblick auf den Schutz elektrischer Komponenten ist jedoch auch die EN 61340 – Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene zu beachten. Wie wir bereits in früheren Artikeln geschrieben haben, definiert diese Norm die Anforderungen an den Schutz empfindlicher elektrischer Komponenten.

Gemäß der Norm muss der Widerstand gegen den Erdungspunkt R_gp < 1 × 10⁹ Ω sein. Dies ist im Wesentlichen die gleiche Anforderung wie in der EN 14041. Wie kann man es also lösen?

Für den Schutz elektrischer Komponenten ist jedoch der Systemwiderstand wichtiger, d. h. der Widerstand zwischen Person-Schuhwerk-Boden. Die Norm legt fest, dass der nach EN 61340-4-5 gemessene Systemwiderstand R_g<1 ×10⁹ Ω beträgt und gleichzeitig die am menschlichen Körper generierte Spannung <100 V sein muss.

Daraus folgt, dass, wenn Sie einen Systemwiderstand von weniger als 1 × 10⁹ Ω erreichen müssen, Ihr Boden einen um eine Größenordnung geringeren Widerstand aufweisen muss. Wie bereits oben angedeutet, muss auch der weitere Widerstand berücksichtigt werden, der durch das Schuhwerk und den menschlichen Körper entsteht. Im Hinblick auf die Sicherheit ist es daher ratsam, dass der ins System hinzugefügte Boden selbst elektrisch leitfähig ist. Dies bedeutet, dass der vertikale Widerstand des Bodens R_v < 1 × 10⁶ Ω ist.

Ein leitfähiger Boden kann die durch den menschlichen Körper, das Schuhwerk und den Erdungspunkt des Systems geleitete Ladung wirksam ableiten. Dies schützt empfindliche elektrische Bauelemente und verhindert gleichzeitig die Erzeugung von elektrischer Spannung am menschlichen Körper.

Zusammenfassung – antistatischer oder leitfähiger Boden? 

Wir gehen davon aus, dass Ihnen der Unterschied zwischen einem antistatischen, einem dissipativen und einem leitfähigen Boden bereits klar ist. Ein antistatischer Boden verhindert nur die Erzeugung einer Ladung von mehr als 2 kV. Dies ist jedoch völlig unzureichend, um die neuesten elektrischen Komponenten zu schützen. Ein dissipativer Boden löst die elektrische Ladung auf, aber nur ein leitfähiger Boden sorgt dafür, dass sie tatsächlich in den Boden abgeleitet wird. Wenn Sie also darüber nachdenken, das Risiko einer elektrostatischen Entladung zu minimieren, empfehlen wir Ihnen die leitfähige Variante. Sie kann die Bildung einer elektrischen Ladung am effektivsten verhindern. Und wenn Sie noch weiter gehen wollen, wählen Sie einen Boden, der einen Systemwiderstand (Person-Schuhwerk-Boden) gemessen nach der Norm EN 61340-4-5 von weniger als 1 × 109 Ω garantiert. Auf diese Weise können Sie sicher sein, dass Sie bei der Auswahl eines Bodens zum Schutz Ihrer wertvollen Ausstattung das Beste getan haben. 

Tipp: Bitten Sie den Hersteller um ein von einer unabhängigen Prüforganisation ausgestelltes Zertifikat, das beweist, dass der Boden die vorgegebenen Parameter erfüllt.

Kontaktieren Sie unsere Experten für weitere Informationen, technische Spezifikationen oder ein individuelles Angebot . Wir helfen Ihnen gerne dabei, die beste Bodenlösung für die spezifischen Anforderungen Ihrer Industriefläche zu finden.