Sensible Bauteile bei der Reinigung vor ESD-Effekten schützen

Jedes Jahr sind elektrostatische Entladungen (ESD – electrostatic discharge) laut TÜV Nord für Schäden in Millionenhöhe verantwortlich. Treten ESD-Effekte im Umgang mit Elektrokomponenten auf, verursachen die Entladungen mitunter ernstzunehmende Ausfälle: Bereits ab 20 Volt entstehen Schäden und Zerstörungen an den sensiblen Bauteilen. Im Extremfall kann dies zum Stillstand einer kompletten Fertigungskette führen. Für Menschen ist die Entladung erst ab 3000 Volt als leichtes Kribbeln spürbar – also in einem Bereich, in dem viele Komponenten bereits nachhaltig beschädigt sind. Die konsequente Vermeidung von elektrostatischer Entladung in Produktionsprozessen, Logistik und Weiterverarbeitung hat daher höchste Priorität. Einen wichtigen Beitrag zum ESD-sicheren Umgang mit Elektrokomponenten leistet auch die richtige Reinigung von Bauteilen, Oberflächen, Sensoren und Arbeitsplätzen in ESD-sicheren Bereichen.

Wie entstehen Ladungen eigentlich?

Grund für die Entstehung einer elektrostatischen Entladung ist der Kontakt zwischen verschiedenen Materialien mit unterschiedlicher Leitfähigkeit und die anschließende Trennung. Bei Kontakt, beispielsweise der Reibung aneinander oder der einfachen Berührung, wird die Ladung von einem Element auf das andere übertragen (z.B. Kunststoffschuhsohle und textiler Fußbodenbelag). Bei der Trennung bleibt die Aufladung abhängig von Trennungsgeschwindigkeit, den Materialeigenschaften und der Luftfeuchtigkeit bestehen. Bestehen die aufeinandertreffenden Gegenstände aus gut leitfähigen Materialien, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass während der Trennung der beiden Gegenstände ein Ladungsausgleich (ESD-Effekt) auftritt. Gerade bei trockener Luft sind Entladungen mit einem Potenzial von bis zu 10.000 Volt keine Seltenheit. Im laufenden Arbeitsprozess kommt es permanent zu Kontakt und Trennung verschiedener Materialien: Der ESD-Schutz ist daher insbesondere für die Elektroindustrie und das Handling sensibler Bauteile essentiell.

Wann werden die Ladungen gefährlich?

Funken, die einen Brand auslösen können, treten bei mehr als 7000 Volt auf. Zum Vergleich: Bei geringer Luftfeuchtigkeit können sich bereits bei der Bewegung auf Teppichboden Spannungen von bis zu 35.500 Volt entwickeln. Schäden an elektronischen Bauteilen und Geräten entstehen bereits bei 20 bis 500 Volt. Schon beim Arbeiten an einer Werkbank entwickeln sich selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit (65 bis 90 Prozent) Ladungen von 100 Volt Stärke. Elektronische Bauteile sind daher in der Be- und Verarbeitung nachhaltig gefährdet.

Die Folgen von ESD-Effekten sind unterschiedlich. Möglicherweise wird das sensible Bauteil, das Gerät oder der Sensor so stark beschädigt, dass das Produkt noch vor der Auslieferung funktionsuntüchtig ist und Nacharbeitskosten notwendig werden. Noch gravierender wirkt sich allerdings der latente Ausfall von Elektrokomponenten aus: Das Bauteil funktioniert nach dem Einfluss von ESD weiterhin wie erwartet, aber die Lebensdauer verkürzt sich rapide. Ist dann zum Beispiel eine Steuerplatine beim Kunden im Maschinenpark verbaut, fällt diese bereits nach kurzer Zeit aus und verursacht gegebenenfalls Produktionsausfälle.

Warum ESD-Schutz?

Versagen Teile der Steuerelektronik, steht alles still. Auch wenn die Produktion eines Bauteils nur wenige Euro kostet, sind die Folgekosten durch einen Defekt immens: Produktionsabläufe geraten ins Stocken und hohe Kosten für Reparatur und Austausch an komplexen Maschinen fallen an. Zusätzlich zu den höheren Fertigungskosten durch Nacharbeiten und Reparatur verzeichnen die Unternehmen geringere Produktionserträge. Langfristig wirken sich Ausfälle durch ESD-Ereignisse außerdem negativ auf die Kundenzufriedenheit aus: Eine verkürzte Produktlebensdauer durch beschädigte Komponenten und die geringe Zuverlässigkeit schaffen ein negatives Unternehmensbild. Produktionsbetriebe müssen daher einen Schutz gewährleisten, der die gesamte Prozesskette von der Fertigung bis zur Auslieferung der Komponenten abdeckt.

Risiken bei der Reinigung

„Produzierende Unternehmen achten in den meisten Fällen darauf, dass beispielsweise die Vorgaben zur Schutzkleidung im Produktionsbereich unbedingt eingehalten werden. Probleme treten dann aber bei der Reinigung von Bauteilen und Arbeitsbereichen auf“, sagt Nadine Woll, Marketing Segment Manager bei KIMBERLY-CLARK PROFESSIONAL*. „Bislang gab es kein Reinigungssystem, das eine unkontrollierte Aufladung und elektrostatische Entladungen beispielsweise beim Herausziehen von Tüchern, zuverlässig verhindert.“ Bei Reinigungstätigkeiten in sensiblen ESD-Bereichen ist neben der Verwendung der richtigen Tücher auch der Einsatz der intern zugelassenen Reinigungsmittel wichtig. Die optimale Wischtuchwahl kann das Aufladungsrisiko minimieren, zeitgleich schützen die richtigen Reinigungsmittel die Komponenten beispielsweise vor Korrosion. Neben der Reinigung von Arbeitsplätzen, Oberflächen und Fußböden ist in der Regel auch die Pflege von Prüfgerätschaften, Sensoren, Bauteilen oder Komponenten notwendig: Fett und Staub sollten ebenso zuverlässig entfernt werden wie überschüssiges Flussmittel nach dem Löten.

Erstes Feuchtreinigungssystem mit ESD-Schutz

„Um die anforderungsgerechte Reinigung in ESD-gefährdeten Bereichen sicherzustellen, haben wir von KIMBERLY-CLARK PROFESSIONAL* gemeinsam mit einem der größten Produzenten in der Luftfahrtindustrie das erste ESD-sichere Nassreinigungssystem für den Markt entwickelt“, erklärt Woll. Das Feuchtwischtuchsystem KIMTECH* WETTASK* ESD ist so konzipiert, dass eine elektrostatische Aufladung und unkontrollierte Entladungen beim Herausziehen der Tücher zuverlässig verhindert werden. Das bestätigt ESD-Spezialist Keinath mit der Zertifizierung des Systems gemäß DIN EN 61340-5-1. Dadurch ist KIMTECH* WETTASK* ESD beispielsweise in Bereichen, in denen elektronische Bauteile montiert oder gereinigt werden, einsetzbar. Laut TÜV-Prüfung sind die KIMTECH*-Wischtücher zudem für IIB-Industrieprozesse in EX-Bereichen Zone 1 zugelassen.

Geschlossenes System für den mobilen Einsatz

Das System kann mit allen gängigen Reinigungs- und Lösemitteln verwendet werden: Der WETTASK*-ESD-Eimer wird dazu mit der Wischtuchrolle befüllt und das benötigte Löse- oder Reinigungsmittel in die Mitte der Rolle gegossen. Anwender haben so die Möglichkeit, auf ihre gewohnten Produkte zurückzugreifen und diese ESD-sicher zu verwenden. Da die Tücher immer mit der optimalen Menge an Lösemitteln getränkt sind, reduziert sich der Verbrauch von Chemikalien um bis zu 20 Prozent. Der verschließbare WETTASK*-ESD-Eimer vermindert die Gefahr des Verschüttens von Reinigungschemie oder des Verflüchtigens von organischen Verbindungen (VOC) zuverlässig. Das neu entwickelte Transportlocksystem gewährleistet zudem Sicherheit beim mobilen Einsatz und ermöglicht das ortsunabhängige Befüllen des Spenders.

Erst testen – dann kaufen

Interessierte erhalten ab sofort die Möglichkeit, sich selbst von KIMTECH* WETTASK* ESD zu überzeugen: Über dach.supportteam@kcc.com kann ein unverbindlicher Produkttest angefragt werden.

Erfahren Sie mehr über die Lösungen von Kimberly-Clark Professional:

Dieser Artikel ist der erste Teil einer zweiteiligen Wissensserie. Teil II erscheint am 8. Mai 2018.

Textquelle: KIMBERLY-CLARK PROFESSIONAL

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