Was ist ein ESD-Schuh, und warum kann man im elektrostatisch geschützten Bereich (EPA) keinen normalen Arbeitsschuh tragen? Diesen und anderen Fragen werden wir im Folgenden in unserem Artikel zum Thema ESD-Schuhe nachgehen.

Warum braucht man ESD-Schuhe?

ESD steht für den englischen Begriff «electrostatic discharge», was auf Deutsch soviel heisst wie elektrostatische Entladung. Da bestimmte Elektronikbauteile und elektronische Geräte so empfindlich sind, dass sie durch eine elektrostatische Entladung – etwa beim Berühren durch einen Arbeiter – beschädigt würden, gibt es für die Produktion von solchen Gegenständen elektrostatisch geschützte Bereiche, in denen elektrostatische Entladungen, so weit es geht, vermieden werden sollen. Die Abkürzung EPA zur Bezeichnung dieser Bereiche leitet sich vom englischen Begriff «electrostatic protected area» ab.

Es gilt aber nicht nur, hochempfindliche elektronische Bauteile vor irreparablen Schäden durch unkontrollierte Entladungen zu bewahren. In manchen Fabriken oder auch an anderen Orten wird mit leicht brennbaren Substanzen gearbeitet, die sich bei einem Funkenschlag durch eine elektrostatische Entladung entzünden können. Dabei kann es sogar zu Explosionen kommen, wenn der Funken zum Beispiel auf ein Gas oder Kohlestaub trifft. ESD-Schuhe können hier in gewissem Masse vorbeugenden Schutz bieten, normale Arbeitsschuhe können das nicht leisten.

So funktioniert ein ESD-Schuh

Damit es gar nicht erst zu einer unkontrollierten elektrostatischen Entladung – zum Beispiel in der Nähe von einem elektronischen Bauteil – kommt, sind ESD-Schuhe so konzipiert, dass elektrostatische Ladungen aus dem Körper des Trägers kontrolliert über die Sohle des Schuhes abgeleitet werden, was durch die Erdung des Trägers geschieht, wenn er auf einem ESD-Boden steht. Das Risiko unkontrollierter Entladungen, zum Beispiel beim Anfassen von empfindlichen Bauteilen, kann also durch das Tragen von ESD-Schuhen vermindert werden.

Die Sohle von ESD-Schuhen ist in der Regel aus einem Polyurethan-Kunststoff gefertigt, auch PU-Sohle genannt. Einsatzbereiche von ESD-Schuhen sind unter anderem:

  • Elektrotechnikfertigung
  • Halbleitertechnikfertigung
  • Mikrochipfertigung
  • Batterieherstellung
  • Luftfahrtindustrie
  • Fertigung medizinischer Geräte
  • Uhrenindustrie
  • Forschungseinrichtungen
  • Krankenhäuser

Unterschied von ESD-Fähigkeit und antistatischer Eigenschaft

In den Beschreibungen von ESD-Schuhen steht häufig, dass sie antistatisch seien. Jedoch sind antistatische Eigenschaften und die ESD-Fähigkeit von Schuhen nicht immer dasselbe. Von einem antistatischen Schuh spricht man, wenn der Durchgangswiderstand zwischen 100 Kiloohm und 1 Gigaohm liegt. Ist der Widerstand geringer, spricht man von einem leitenden Schuh. Ist der Durchgangswiderstand höher, handelt es sich um sogenannte isolierende Schuhe. Dies folgt aus der Norm EN ISO 20345.

Welchen Durchgangswiderstand ein ESD-Schuh aufweisen muss, wird in einer anderen Norm definiert, der IEC 61340-5-1. Danach ist ein Schuh ESD-fähig, wenn der Durchgangswiderstand zwischen 100 Kiloohm und 35 Megaohm liegt. Ein ESD-Schuh ist also immer auch antistatisch, aber ein antistatischer Schuh besitzt nicht automatisch die ESD-Fähigkeit. Ob die ESD-Voraussetzungen der Norm IEC 61340-5-1 erfüllt sind, erkennt man zum Beispiel daran, dass sich am Schuh das gelbe ESD-Zeichen befindet.

Typen von ESD-Schuhen

Man unterscheidet sogenannte ESD-Berufsschuhe und ESD-Sicherheitsschuhe. Letztere schützen nicht nur vor unkontrollierten elektrostatischen Entladungen, sondern haben noch andere Sicherheitsmerkmale wie zum Beispiel einen Zehenschutz oder einen Nageldurchtrittsschutz.

Als ESD-Schuh werden unter anderem folgende Schuhtypen gefertigt:

ESD-Sandale

Daneben gibt es auch Erdungsbänder für Absatzschuhe wie Pumps. Hierbei handelt es sich um leitfähige Dauerzehenbänder, mit denen die Trägerin über das Schuhwerk geerdet wird.

Pflege von ESD-Schuhen

Damit sie ihre volle Wirkung entfalten können, müssen die Sohlen der ESD-Schuhe sauber sein. Verschmutzungen an den Kontaktflächen können den elektrischen Widerstand verändern. Gleiches gilt für das Klima an dem jeweiligen Einsatzort, also in Bezug auf die Feuchtigkeit und die Temperatur. Beispielsweise leiten die ESD Schuhen in den Sommermonaten jeweils besser als in den Wintermonaten, wenn oft die ESD Schuhe und auch die Füsse vom Träger kalt sind. Hier hilft meistens bereits ein kleiner Wasserspritzer im Innenbereich des Schuhs um die Leitfähigkeit wieder zu verbessern. Wer also sichergehen möchte, dass der konkret eingesetzte ESD-Schuh im jeweiligen Arbeitsumfeld richtig funktioniert, sollte regelmässig eine Vor-Ort-Messung des elektrischen Durchgangswiderstandes durch eine ESD Schuh-Teststation vornehmen.

Neben ESD-Schuhen und einem ESD-Boden kann noch weitere ESD-Ausrüstung zum Einsatz kommen, um unkontrollierte Entladungen zu vermeiden, etwa ESD-Möbel, ESD-Armbänder und ESD-Kleidung. Am einfachsten kann man eine Person aber mit ESD-Schuhen erden, da deren Sohlen bei einer Tätigkeit im Stehen immer Kontakt zum ESD-Boden haben, sofern ein solcher verlegt wurde und korrekt funktioniert. ESD-Schuhe gelten daher als Haupterdungsmassnahme.

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