Антистатическая одежда – залог надежности и качества изделий!

Иван Тренисов
Александр Вотинцев

Статическое электричество, как явление, безопасно для человека. Однако являясь причиной повреждения электронных изделий и компьютерной техники, оно ежегодно наносит мировой экономике убытка более 5 триллионов долларов США. Специалисты во всем мире считают, что 18­33% всех повреждений электроники в той или иной сфере вызваны дефектами от электростатического разряда. Для того чтобы представить масштабы данного явления, достаточно провести аналогию с ВВП Российской Федерации, который в 2008 г. составил 1,22 триллиона долларов США.

Как известно, неконтролируемый электростатический разряд может вызвать серьезные повреждения чувствительных электронных компонентов. Как следствие: возврат изделий в ремонт, простой оборудования, экономические потери, еще хуже, если неисправное изделие станет причиной катастрофы. В силу того, что габаритные размеры электронных изделий умень­шаются с каждым днем, их чувствительность к электростатическо­му разряду возрастает. Так, например, существуют компоненты, чувствительность которых составляет всего 10 В, в то время как заряд на человеке может достигать нескольких киловольт. Пер­сонал является одной из главных причин генерации статического электричества на рабочем месте и последующем его разряде на изделиях. Основной вид образования статики – трибоэлектризация, которая возникает в результате разделения различных материалов, трения и т.д. В этом процессе большую роль играет обычная одежда человека. При движении в шерстяном свитере (например, сиденье на стуле) на человеке может образовываться заряд в 8000-15000 полному отказу работоспособности изделия, либо вызвать скрытые дефекты, проявляющиеся в ходе последующей эксплуатации из­делия (о возможных типах дефектов рассказывалось в предыдущих статьях).

Рис. 1 Пример повреждения ИС статическим разрядом

Существует множество способов разработки комплекса мер (программы) по защите от статического электричества. Про­грамма может быть как очень простой,  обеспечивая минималь­но необходимый уровень защиты для данных условий, так и комплексной, использовать множество промежуточных пунктов контроля, обеспечивая избыточность в защите от электростатиче­ского разряда. Базовая (начальная) программа защиты от электростатического раз­ряда включает следующие пункты: a) заземление рабочих поверхностей; b) заземление персонала через заземляющий браслет; c) использование защитной тары и упаковки при хранении и транспортировке как компонентов, так и изделий, чувствительных к электростатическому разряду. Комплексная программа защиты от электростатического разряда, в дополнение к вышеописанной комплектации, может включать следующие пункты:

1. тестер работоспособности браслета заземления и антистатической обуви на входе;
2. заземление персонала через тестер непрерывного контроля заземления на каждом рабочем месте (в дополнение к браслету заземления);
3. заземление персонала через систему «антистатический пол + антистатическая обувь»;
4. использование персоналом антистатической одежды; 
5. использование ионизаторов на каждом рабочем месте; 
6. все офисные комплектующие, такие как: папки, файлы, скорос­шиватели, мусорные корзины, щетки и т.д. должны быть антистатическими;Транспортировке как компонентов, так и изделий, чувствительных к ми колесами для перемещения комплектующих; 
7. использование специальных моющих средств для поддержания рабочих поверхностей и напольных покрытий в рабочем состоянии; 
8. использование в антистатической зоне тележки с токопроводящими колесами для перемещения комплектующих; 
9. использование антистатической мебели (столы, стулья); 
10. маркировка зон, изделий;
11. использование измерительного оборудования для периодиче­ского аудита производства.

Выбор программы защиты от статики индивидуален для каждой ком­пании и зависит от стоимости производимых изделий, требований к надежности, определенных Клиентом, а также чувствительности компонентов к статическому заряду. Эффективное решение, приме­няемое к каждому конкретному случаю, может содержать лишь часть пунктов, обозначенных выше. Для того чтобы программа по защите от статики работала наиболее эффективно, а также для оценки ее работоспособности, необходимо проводить аудит утвержденного комплекса мер. Многие организа­ции отмечают, что тщательно разработанная программа промежу­точного контроля повышает эффективность аудита. Одним из пунктов комплексной защиты от статического электриче­ства является использование персоналом защитной антистатиче­ской одежды (рис. 2). Основное назначение такой одежды – экрани­рование статического заряда, образующегося на обычной одежде, например, чтобы избежать негативного воздействия на изделия или компоненты. Одежда может быть:

• одноразовой. Применяется, когда существует риск быстрого загрязнения антистатической одежды. В этом случае антистатиче­ские свойства ухудшаются до недопустимого уровня (например, при нанесении защитных покрытий). Такую одежду рекомендуется использовать не более одного раза, а затем утилизировать;
• «локально обработанной». Это тип одежды, который не обладает постоянными антистатическими свойствами. Как правило, анти­статические характеристики такой одежды зависят от влажно­сти. Во время стирки (очистки) происходит обработка одежды специальными добавками (например, ПАВ), которые являются гигроскопичными. Общие токопроводящие свойства этой одежды сильно зависят от влажности воздуха, что накладывает отпечаток на надежность ее использования;
• рассеивающей статику. В структуру материала этой одежды вклю­чены проводящие волокна, расположенные в виде сетки. Данный тип одежды сохраняет свои антистатические свойства после 50 циклов чистки (стирки).

Рис. 2 Антистатическая одежда

Расположение волокон образует так называемую клетку Фарадея (рис. 3), которую персонал в прямом смысле может носить на себе. Антистатическая одежда обеспечивает защиту чувствительных устройств, ограждая их от разряда статики – в нашем случае это статический заряд, находящийся на одежде персонала. Антистатическая защитная одежда является дополнительным мето­дом контроля от электростатического разряда.

Рис. 3 Клетка Фарадея

Клетка Фарадея или щит Фарадея (англ.: Faradey's adges) — устройство, изобретённое английским физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1836 году для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей. Обычно представляет собой заземлённую клетку, выполненную из хорошо проводящего материала.

Риск повреждений при использовании обычной одежды оценить достаточно сложно, поскольку повреждения могут быть вызваны не только статическим разрядом, но и индуцированными полями. Нельзя забывать и про климатические условия. Так, во влажном климате отсутствует необходимость контролировать свойства одеж­ды, в то время как в сухом климате риск возникновения статических зарядов значительно выше, а значит необходимо выполнять кон­троль, особенно если персонал носит одежду с длинным рукавом, т.к. она может генерировать электростатические поля. Важно! Возникновение статического заряда зависит от:

• материалов;
• скорости их разделения;
• площади поверхности разделения.

Рис. 4 Структура гомогенных и гетерогенных тканей

Состав материала (соотношение количества волокна к общему объему материала) определяется климатическими условиями: чем суше климат – тем больше токопроводящего волокна должно быть в общем объеме материала. Одежда, поставляемая ЗАО «АртТул», оптимально подходит для континентального климата, в отличие от одежды, изготавливаемой азиатскими производителями, которая, в основном, ориентирована на тропический и умеренный климат и обладает совершенно другими токопроводящими свойствами. Необходимо проводить контроль антистатической одежды (рис. 4) каж­дые 6 месяцев, т.к. одежда изнашивается и теряет свои свойства. Для антистатической одежды стандартом определено максимальное сопро­тивление между любым участком одежды и точкой заземления - менее 1x109 Ом. Величина сопротивления между любыми двумя точками (в том числе и между швами) – менее 1012 Ом. При тестировании рекомендуется сравнивать характеристики ис­ходного материала и материала после его чистки/стирки. Согласно требованиям, минимальное число чисток (стирок), после которых показатели должны оставаться на прежнем уровне, равно 50. Необходима периодическая проверка одежды, чтобы удостоверить­ся в соответствии характеристик изделия требуемым параметрам. Проверка выполняется методом случайного отбора из партии, а также тестируется после каждого цикла очистки/стирки. Поврежденные предметы одежды обязательно должны быть вос­становлены или заменены, т.к. необходимо гарантировать электри­ческую целостность швов. Для проверки качества проведенного ремонта одежды проводят тестирование. В случае, если персонал самостоятельно стирает/очищает предметы антистатической одежды дома, важно, чтобы соблюдались инструк­ции изготовителя по стирке. Тестирование одежды после стирки/очистки обязательно должно проводиться до начала её использова­ния персоналом, т.к. материал одежды или отдельные части могут изменить свой химический состав, что, в свою очередь, может привести к образованию диэлектриков, а их нахождение в антиста­тически защищенной зоне недопустимо. В зонах, защищенных от статики, также необходимо использование антистатической одежды, потому что все проводящие элементы, включая персонал, должны быть соединены или электрически связаны с землей или общей точкой заземления. Это соедине­ние обеспечивает равный потенциал между всеми предметами и персоналом, находящимися в антистатической зоне, что исключает вероятность появления электростатического разряда. Работа персонала в зоне, защищенной от статики, без использова­ния антистатической одежды недопустимо, поскольку подразумевает транспортировку и хранение электронных компонентов и изделий без специальной защитной упаковки, которая бы обеспечивала за­щиту от статических разрядов. В антистатически защищенных зонах использование спецодежды обязательно как для операторов, так и для посетителей. Длинные волосы должны быть укрыты головным убором, чтобы избежать контакта с изделием/компонентом. Важно, чтобы одежда была над­лежащим образом застегнута. Защитная антистатическая одежда и оборудование должны иметь специальные идентификационные знаки, подтверждающие то, что они могут использоваться в антистатических зонах. Знаки должны соответствовать требованиям стандарта IEC 61340-5-1 (рис. 5). На сегодняшний день в индустрии пошива антистатической одежды наблюдается значительное развитие. Еще несколько лет назад в ассортименте многих компаний были всего одна модель халата 2-х цветов (белые и синие) и синие футболки. Сегодня номенклатура товаров очень разнообразна, например, ассортимент халатов, поставляемых ЗАО «АртТул», включает широкую цветовую гамму: помимо стандартных цветов в наличии имеются красный, желтый, зеленый. Материал, из которого изготовлена данная одежда, гаран­тированно обеспечивает сохранение антистатических свойств после 100 циклов стирки/чистки, что подтверждает его высокое качество. Необходимо помнить, что антистатическая одежда не должна ис­пользоваться как основное средство защиты от статики. Это допол­нительная необходимая мера в комплексе мероприятий по защите от статического разряда.

Таблица 1 Виды волокон, образующие токопроводящую ткань

Рис. 4 Тестирование защитных свойств одежды

Рис. 5 Требования стандарта

Рис. 6 Одежда ЗАО «АртТул»

Ответы на наиболее часто задаваемые во­просы наших клиентов

Вопрос: в настоящее время на нашем предприятии вводятся меры по защите от статического электричества, и мы планируем использование одежды, изготовленной из 100% хлопка. Будет ли данная одежда защищать от электростатического разряда?

Ответ: изделия из хлопка имеют более низкую тенденцию к об­разованию статического заряда трибоэлектрическим способом, чем большинство синтетических материалов. Использование антистати­ческой одежды необходимо для:

1. программы защиты компонентов класса 0 в следующих моделях электростатического разряда: человеческого тела (HBM), заря­женного устройства (CDM), механических машин (MM);
2. контроля проблем, вызванных электростатическими полями, воз­никшими из-за контакта волос либо одежды с чувствительными компонентами;
3. организационных целей, облегчая идентификацию людей в анти­статических защищенных зонах. Если одежда, которую вы планируете носить, не вызывает проблем с антистатическим разрядом на чувствительные компоненты, и характеристики одежды соответствуют требованиям разработан­ной программы по защите от статики на вашем предприятии, то ее можно использовать. Мы рекомендуем использовать антистатические халаты, т.к. они вы­держивают от 75 до 100 стирок, сохраняя при этом свои антистати­ческие свойства, и имеют широкую цветовую гамму (белый, голубой, зеленый, желтый, серый, светло-голубой, черный).

Вопрос: нашему предприятию хотелось бы приобрести антистати­ческие рубашки, а также ввести идентификаторы для сотрудни­ков и посетителей.

Ответ: Мы поставляем широкую гамму антистатической одежды, включая халаты, рубашки (мужские и женские), футболки и другую одежду. Для идентификации сотрудников у нас имеются в наличии антистатические бейджи, которые легко закрепляются на любом типе одежды.

Вопрос: как ухаживать за антистатической одеждой?

Ответ: для сохранения защитных свойств одежду необходимо со­держать в чистоте. Стирка изделий должна проводиться в теплой воде при температуре не более 400С. Лучше всего использовать нейтральные жидкие моющие средства, такие как: жидкие порош­ки «Persil Шелк и шерсть» и «DAZ», порошок «Ariel Color&Style» или другие жидкие моющие средства с аналогичными характеристика­ми. Нельзя использовать моющие средства, содержащие хлорный отбеливатель и/или другие смягчители. Не рекомендуется делать отбеливание, использовать щелочи или кислоты, а также применять сухую химчистку. Сушку изделий после стирки лучше выполнять при температуре не более 500С. Гладить одежду, если это необходимо, нужно при температуре до 1500С (Прим.: по материалам, предостав­ленным фирмой–изготовителем). 

Вопрос: на нашем предприятии антистатический пол. Заземле­ние выполняется через ножные заземляющие хомуты. Насколько необходимо использование антистатических халатов (одежды)?

Ответ: целесообразность использования спецодежды определяется требованиями программы защиты от статики, действующей на вашем предприятии. В любом случае, это хорошее дополнение к уже существующим защитным мерам.

Вопрос: с помощью каких приборов можно проверить характери­стики антистатической одежды? 

Ответ: мы рекомендуем делать замеры при помощи мегомметра со специальными тестовыми электродами, например, при помощи тестового набора Metriso2000. Замеры выполняются в несколь­ких точках согласно методике, описанной в стандартах IEC 61340-4-1/IEC 61340-2-3. От­дельные части одежды должны иметь электрическую связь между собой. Сопротивление между двумя точками должно быть RP ≤ 1 x 1012 Ом. Точки измерения A-E, A-C, C-E, C-F, B-D (см. рис.)

Вопрос: какой длины должны быть халаты?

Ответ: разные производители выпускают халаты различной длины. Так, например, существуют варианты 1/2, 3/4 и 4/4. Чем больше длина халата, тем лучше его защитные свойства. Однако большой разницы между длиной 3/4 и 4/4 нет, т.к. длина покрытия заведомо перекрывает расстояние 31 см до чувствительного компонента. Основным критерием выбора длины является требования програм­мы защиты от статики, действующие на вашем предприятии.

Вопрос: может ли “заземленный” человек закатывать рукава халата? 

Ответ: если человек заземлен через браслет или обувь, то оголен­ная рука не может вызвать повреждения компонентов, чувствитель­ных к электростатическому разряду, т.к. человеческое тело является хорошим проводником, и заряд стекает. Однако надлежащее использование подразумевает, что халат должен быть застегнут, чтобы исключить вероятности поражения статикой, особенно если на теле имеется другая одежда, не обладающая антистатическими свойствами. 

Вопрос: где необходимо надевать и снимать антистатическую одежду? 

Ответ: если одежду необходимо снять, то, прежде всего, персонал должен покинуть антистатически защищенную зону. В случае, если возникает необходимость пребывания в антистатической зоне, то нужно заземлить себя, а только потом вернуться в зону. Одежда ни в коем случае не должна сниматься в рабочей зоне, т.к. это приводит к генерации статических зарядов, возникающих при разделении разнородных материалов. Если персонал не работает непосред­ственно с чувствительными компонентами, но на нем отсутствует антистатическая одежда, то существует риск повреждения компо­нентов электромагнитным полем. Чтобы избежать этого явления, расстояние должно быть более 31 см от заряженного тела.