• Logo Wetec
  • ESD-fähige Schuhe: Ruckedigu, ruckedigu,...


    Titelthema a:lot 33 - Sommer 2020

    Schon im Alltag ist die Wahl des richtigen Schuhwerks eine Wissenschaft für sich und wird nicht zuletzt deshalb in Sprichwörtern und Märchen viefach thematisiert. Sollen die Schuhe aber noch Eigenschaften erfüllen, die über die gewöhnlichen Anforderungen hinausgehen, wird das Thema schnell sehr komplex. Das gilt auch und besonders für ESD-fähige Schuhe, weil es bei ihnen kleine, aber entscheidende Unterschiede gibt, welchem Zweck sie dienen sollen.

    Wäre es so wie im Märchen, wäre die Wahl der richtigen ESD-fähigen Schuhe vergleichsweise einfach. Die Tauben könnten es im Vorbeigehen entscheiden und verkünden; dabei müsste die Angelegenheit ja nicht immer so blutig ausgehen wie bei Aschenputtel. In der Realität ist die Wahl der richtigen ESD-fähigen Schuhe jedoch eine komplexe Herausforderung, für die einiges Fachwissen sowie Erfahrung nötig sind. Neben den individuellen Anforderungen jedes einzelnen Trägers müssen nämlich noch eine Reihe technischer Faktoren berücksichtigt werden, damit die ESD-fähigen Schuhe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen können.
    ESD-Schutz funktioniert nur, wenn er lückenlos ist, und kennt keine Kompromisse. Ein bisschen ESD-Schutz gibt es nicht. Schon eine kleine Nachlässigkeit kann alle anderen Maßnahmen zunichte machen. Im Reigen der umfangreichen Maßnahmen gibt es solche, die sich recht einfach durchführen und durchsetzen lassen, aber eben auch solche, bei denen das system- und ablaufbedingt etwas schwieriger ist. Dieser Unterschied tritt auch und besonders bei der persönlichen (Schutz-)Ausrüstung zutage. Denn während es bei der Oberbekleidung wie Kitteln oder Polohemden durchaus möglich ist, diese auch in der Freizeit zu tragen, sollten ESD-Schuhe grundsätzlich nur in dem dafür vorgesehenen Bereich getragen werden.

    Der Schuh ist nur ein Teil des Systems

    Hinzu kommt, dass ESD-Schuhe neben den Händen eine der wenigen direkten Schnittstellen zwischen den Mitarbeitern und dem EPA-Bereich (EPA = Electrostatic Protected Area, elektrostatisch geschützter Bereich) darstellen. Die ESD-fähigen Schuhe sind allerdings nur ein Teil des gesamten Systems und können ihre volle Qualität nur entfalten, wenn auch die anderen Komponenten hochwertig sind und die Abstimmung derselben optimal ist. Beispielsweise können auch hochwertige ESD-fähige Schuhe mit allerbesten Werten auf einem nicht ableitfähigen Boden wenig bis nichts bewirken. Andererseits nützt es nichts, bei den ESD-fähigen Schuhen zu sparen und auf Qualität zu verzichten, wenn dadurch der ansonsten ausgeklügelte ESD-Schutz ausgehebelt wird.
    Wie bereits angedeutet, spielen Umweltfaktoren eine bedeutende Rolle bei der elektrostatischen Aufladung. Schon Schmutz unter den Schuhen kann den Durchgangswiderstand negativ beeinflussen. Wichtige Faktoren sind aber auch die Raumtemperatur und die Luftfeuchtigkeit. Aus diesem Grund sieht die DIN 61340 vor, dass der ESD-Beauftragte eines Unternehmens die extremsten Klimabedungen innerhalb des ESD-Bereichs misst, also sowohl die niedrigste Temperatur mit der niedrigsten Luftfeuchtigkeit als auch die höchste Temperatur mit der höchsten Luftfeuchtigkeit. Anschließend muss geprüft und sichergestellt werden, dass alle eingesetzten ESD-Produkte in der ermittelten Spannbreite noch in gewünschter Weise wirken.

    Tägliche Testung für maximale Sicherheit

    Darüber hinaus spielen aber auch der Aufbau des Schuhs, das verwendete Material und seine Eigenschaften, die Oberflächenbeschaffenheit sowie die Trennungsgeschwindigkeit eine Rolle. Sogar die Tragedauer der Schuhe kann von Bedeutung sein, etwa wenn sich im Schuh Feuchtigkeit sammelt, weil diese in der Regel die Ableitfähigkeit erhöht. Lagern die Schuhe im Winter hingegen in einem unbeheizten Raum und kühlen deshalb aus, kann sich der Durchgangswiderstand zunächst erhöhen. Die vielen Variablen können dazu führen, dass offiziell zertifizierte ESD-fähige Schuhe eine Kontrollmessung nicht bestehen, also nicht die erforderlichen Werte aufweisen. Das spricht aber nicht grundsätzlich gegen die Qualität der Schuhe. Vielmehr sollten in einem solchen Fall wiederholte Messungen unter gegebenenfalls veränderten Bedingungen (zum Beispiel wärmere Schuhe) und eine gründliche Ursachenanalyse durchgeführt werden.
    Weil der ESD-Schutz eine höchst dynamische Aufgabe ist, stellt der Einsatz hochwertiger Schuhe allein keine ausreichende Schutzmaßnahme dar. Um sicherzugehen, dass alle erforderlichen Werte stets eingehalten werden, sollte mindestens einmal täglich eine Funktionsüberprüfung an einer Teststation durchgeführt werden. Um die Fehlerwahrscheinlichkeit zu minimieren, sollten dabei beide Füße getrennt voneinander getestet werden. Dieser Vorgang wird in der Praxis oftmals als lästig und/oder überflüssig empfunden und deshalb buchstäblich umgangen. Nicht zuletzt aus diesem Grund ist es wichtig, durch Aufklärungsarbeit ein Bewusstsein für die Bedeutung dieses Tests zu schaffen. Nur so kann auch sichergestellt werden, dass abgetragene Schuhe rechtzeitig durch neue ersetzt werden.

    Der Unterschied zwischen Antistatik und ESD

    Das Besondere an ableitfähigen Schuhen ist, dass sie einerseits den Träger vor elektrostatischer Aufladung und deren Entladung schützen können, andererseits aber auch Geräte, Werkstücke und insbesondere elektrische Baugruppen und -teile. Der Unterschied ist deshalb von Bedeutung, weil die entsprechenden Schuhe je nach Einsatzzweck anderen Normen zugeordnet werden. Sollen die Schuhe zum Schutz der Mitarbeiter dienen, handelt es sich um Sicherheitsschuhe, die unter die DIN EN ISO 20345 fallen. Hier werden zahlreiche Anforderungen behandelt, unter anderem auch die elektrischen Eigenschaften. Aufgrund des Durchgangswiderstands werden in der Norm drei Klassen festgelegt: leitende, antistatische und isolierende Schuhe.
    Schuhe der Klasse S1 erfüllen die Grundanforderungen von Sicherheitsschuhen, sind obendrein unter anderem aber noch antistatisch. Alle Klassen oberhalb von S1 erfüllen automatisch auch die Bedingungen der darunterliegenden Klassen. Der Bereich, in dem ein Schuh als antistatisch klassifiziert wird, liegt zwischen 100 Kiloohm und 1 Gigaohm. Liegt der Durchgangswiderstand darunter ist der Schuh leitend, liegt er darüber, ist der Schuh isolierend. Antistatische Sicherheitsschuhe werden vor allem eingesetzt, um den Träger zu schützen, etwa vor einem elektrischen Schlag oder vor der Entzündung leicht entflammbarer Gase oder Substanzen durch die Entstehung von Funken bei der Entladung.

    ESD-fähige Schuhe sind nicht immer auch Sicherheitsschuhe

    Da es beim ESD-Schutz nicht um den Schutz der Mitarbeiter, sondern um den von Geräten und Bauteilen geht, kommt hierfür eine andere Norm zum Tragen. In der DIN EN 61340-5-1 wird der „Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene“ behandelt und darin auch der Durchgangswiderstand von Schuhen. Dieser muss nach dieser Norm zwischen 100 Kiloohm und 35 Megaohm liegen. Da dieser Bereich denjenigen für Sicherheitsschuhe einschließt, ist ein ESD-fähiger Schuh in jedem Fall auch antistatisch. Umgekehrt gilt jedoch nicht, dass ein antistatischer Schuh auch ESD-fähig ist. Nur wenn er einen Durchgangswiderstand von 1 Megaohm hat, ist der Schuh sowohl ESD-fähig als auch antistatisch.
    Umgekehrt erfüllen ESD-fähige Schuhe zwar die antistatischen Anforderungen der Klasse S1, dennoch handelt es sich oftmals nicht um Sicherheitsschuhe. Dafür müssten die ESD-fähigen Schuhe unter anderem mit einer Zehenschutzkappe und einer durchtrittsicheren Sohle ausgestattet sein. Da dies in vielen ESD-Bereichen nicht erforderlich ist, wird bei ESD-fähigen Schuhen oftmals auf diese Eigenschaften zugunsten eines deutlich niedrigeren Gewichts verzichtet. Wenn also bei ESD-fähigen Schuhen auch die Eigenschaften der Klasse S1 erforderlich sind, sollten diese ausdrücklich ausgewiesen sein.

    ESD-Kennzeichnung als Erkennungs- und Warnsymbol

    Ob ein Schuh ESD-fähig ist oder nicht, hängt nicht allein von den Angaben der Hersteller ab, sondern muss in aufwendigen Prüfverfahren nachgewiesen werden. Da es zwei Normen gibt, die für die ESD-Fähigkeit von Schuhen Anwendung finden, gibt es zwei zugelassene Prüfverfahren. Für beide gilt, dass die Schuhe, die geprüft werden sollen, in einem Klimaschrank vorkonditioniert, das heißt auf eine bestimmte Temperatur und Luftfeuchtigkeit eingestellt werden. Die Norm unterscheidet dabei drei Klimaklassen.
    Nach DIN EN 61340-5-1 wird unter realen Bedingungen der Durchgangswiderstand zwischen Mensch, Schuh und Boden gemessen. Dabei stellt sich eine Testperson, die die ESD-fähigen Schuhe trägt, auf eine Metallplatte beziehungsweise den eingesetzten Bodenbelag und drückt mit der Hand auf eine Kontaktplatte. Liegt der auf diese Weise ermittelte Durchgangswiderstand im Normbereich, kann der Schuh als ESD-fähig ausgewiesen werden. Das zweite Prüfverfahren nach DIN EN 61340-4-3 findet unter Laborbedingungen statt. Dafür werden Metallkugeln in den Schuh eingebracht, die mit Kabeln mit der Metallplatte verbunden sind, auf der der Schuh steht. Auf diese Weise kann der Durchgangswiderstand ermittelt werden, der wiederum im Normbereich liegen muss, damit der Schuh als ESD-fähig zertifiziert werden kann. Die Testung und Zertifizierung muss von einem dafür autorisierten Prüfinstitut vorgenommen werden. Dieses erstellt einen Prüfbericht, der als Zertifikat dient. Außerdem muss auf dem Schuh sichtbar ein ESD-Symbol angebracht werden. Dieses ist nicht nur ein Erkennungsmerkmal, sondern auch ein Warnsymbol, weil die Nutzung ESD-fähiger Schuhe in einigen Bereichen gefährlich sein kann und sogar verboten ist. Überall dort, wo Menschen mit elektrischer Spannung arbeiten, wie zum Beispiel Elektriker, ist eine Isolierung und keine Erdung gewünscht.

    Auch orthopädische Einlagen sind möglich

    Inzwischen gibt es eine große Bandbreite an ESD-fähigen Schuhen. Das Angebot umfasst Sandalen, Clogs, Sneaker, Boots, Slipper, Pantoletten und sogar Businessschuhe. Ihr Aufbau ist vielfältig und komplex, die verwendeten Materialien sind unterschiedlich. In vielen Fällen besteht die Sohle aus geschäumtem Polyurethan mit Lufteinschlüssen. Dadurch ergibt sich nicht nur die ESD-Fähigkeit, solche Sohlen sind auch rutschhemmend und haben gute Dämpfungseigenschaften beim Gehen. Die Sohle kann aber auch aus anderen Materialien bestehen, zum Beispiel bei Businessschuhen aus Leder. ESD-fähige Schuhe sind deshalb weder an der Form noch an den verwendeten Materialien ohne weiteres zu erkennen.
    Während Oberbekleidung wie Polohemden, Hemden, Hosen oder Kittel sich weitgehend mit Standardgrößen für die meisten Nutzer abdecken lassen, ist bei Schuhen oftmals eine individuelle Anpassung erforderlich. Das ist natürlich auch bei ESD-fähigen Schuhen der Fall, zumal diese während der Arbeit oftmals viele Stunden getragen werden. Durch willkürliche Veränderungen am Schuh, zum Beispiel das Einlegen einer beliebigen Sohle, kann sich der Durchgangswiderstand negativ verändern und der Schuh seine ESD-Fähigkeit verlieren. Aus diesem Grund bieten viele Hersteller Einlagen und Laufsohlen an, die eine individuelle Gestaltung des Schuhs ermöglichen, ohne seine Ableiteigenschaften zu verändern. Dabei geht es nicht nur um einen möglichst hohen Tragekomfort des Nutzers, sondern durchaus auch um medizinisch-therapeutische Maßnahmen im Sinne des Arbeitsschutzes. Orthopädische Einlagen, die ebenfalls von einigen Herstellern angeboten werden, können zum Beispiel die gesamte Statik des Nutzers nachhaltig verbessern und langfristig zu weniger und kürzeren Ausfallzeiten beitragen.

    Pflege nur bei extremer Belastung anspruchsvoll

    Die Pflege von ESD-fähigen Schuhen ist in den meisten Fällen recht einfach, weil sie ohnehin nur in EPA-Bereichen – also in recht sauberen Innenräumen – genutzt werden. In der Regel werden die Schuhe auch mit einer Pflegeanleitung ausgeliefert. Man sollte jedoch davon absehen, eigenhändig Pflegemaßnahmen umzusetzen, die sich möglicherweise bei gewöhnlichen Straßenschuhen gut bewährt haben. Einige Schuhpflegemittel enthalten Substanzen, die den Durchgangswiderstand negativ beeinflussen können.
    Etwas anspruchsvoller wird die Pflege der Schuhe, wenn sie nicht nur im EPA-Bereich, sondern auch in anderen Innenräumen und möglicherweise im Außengelände getragen werden. Wie bereits erwähnt, ist hier besonders darauf zu achten, dass die Sohlen stets wieder gründlich gereinigt werden. Zum einen soll kein Dreck in den geschützten Bereich getragen werden, zum anderen kann dieser zu einem deutlich schlechteren Durchgangswiderstand führen. Werden die Schuhe zwar nach der Arbeit gewechselt, dann aber mitgenommen, sollte darauf geachtet werden, dass sie nicht zu sehr auskühlen, zum Beispiel, wenn sie im Winter im Auto oder in der Garage gelagert werden.

    Alle Beteiligten in die Entscheidung einbeziehen

    Da es sich bei ESD-fähigen Schuhen um Berufsbekleidung handelt, müssen diese in der Regel vom Arbeitgeber bezahlt werden. Nicht zuletzt wegen des inzwischen sehr umfangreichen Angebots liegen ESD-fähige Schuhe oftmals etwa in der Preisklasse guter Alltagsschuhe. Wegen der zahlreichen technischen und individuellen Aspekte, die bei ESD-fähigen Schuhen zu beachten sind, sollten diese aber nicht einfach angeschafft und zur Verfügung gestellt werden. Durch die Einbeziehung der Werker in den Anschaffungs- beziehungsweise Entscheidungsprozess steigt die Akzeptanz für die Nutzung und den Wert der Schuhe. Dieser Aufwand macht sich am Ende durch weniger Schäden in der Produktion und eine höhere Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter bezahlt. Außerdem ist es am Ende auch bei Arbeitsschuhen ganz ähnlich wie im Märchen: Je besser der Schuh passt und dem Träger gefällt desto eher kommt es zu einem Happyend für alle Beteiligten.

    Text: Volker Neumann