V běžném životě se setkáváme s elektrostatickými výboji, například při uchopení kliky dveří nebo při zavírání automobilu, kdy dojde k elektrickému výboji mezi naším tělem a daným předmětem. Elektrický náboj v lidském těle vzniká chůzí po izolované podlaze a je způsoben třením mezi dvěma různými materiály - tělem (botami) a podlahovinou.
V současném světě jsou ve stále větší míře používány daleko citlivější elektronické součástky, které mohou být i slabým elektrickým výbojem poškozeny nebo dokonce zcela zničeny. Ztráty elektronického průmyslu způsobené neřízenými elektrickými výboji se v roce 1998 odhadovaly až na 45 miliard USD. Je jasné, že toto je dostatečně pádný důvod pro stále rostoucí požadavky na podlahy, které minimalizují tvorbu elektrického náboje a umožňují jeho řízené odvádění do uzemnění, aby k elektrickým výbojům nedocházelo.
Jak fungují vodivé podlahy a vznik elektrostatického náboje?
Elektrostatický náboj vzniká obecně třením nebo oddělením dvou různých materiálů. V každém atomu je počet elektronů a neutronů v normálním stavu vyrovnán. Při tření dvou materiálů dojde buď ke zvýšení počtu elektronů, čímž vzniká v daném atomu (předmětu) negativní náboj, nebo naopak při převaze protonů je daný atom (předmět) nabit kladně. Když se k sobě přiblíží dva rozdílně nabité materiály na určitou vzdálenost, dojde k elektrostatickému výboji - pohybu elektrického náboje, kterým se opět počet protonů a elektronů v daných předmětech vyrovná na stejnou úroveň.
Různé materiály mají různé úrovně vytváření elektrického náboje při tření s jinými předměty. Tato úroveň se dále liší zejména v závislosti na vlhkosti vzduchu v daném prostoru. Například při chůzi po běžné vinylové podlaze z nevodivého materiálu se při relativní vlhkosti vzduchu nad 70 % vytváří elektrický náboj asi 250 Voltů, kdežto při relativní vlhkosti vzduchu pod 20 % to je náboj 1 200 Voltů (u textilní podlahy jsou tyto hodnoty na úrovni dokonce 1 500, resp. 35 000 V).
Aby bylo možné náboj z podlahoviny bez rizika vzniku škod odvést, je potřeba, aby podlahové materiály byly vodivé. Schopnost podlahoviny nebo konstrukce podlahy odvádět elektrické náboje do uzemnění se uvádí v hodnotách elektrického odporu, přičemž platí, že čím je odpor daného materiálu vyšší, tím nižší je jeho vodivost. Tento technický parametr podlah se měří v Ohmech (Ω). Každý materiál je vodivý jen částečně a právě míra jeho vodivosti je vyjádřena Ohmickým odporem.
Čtěte také: Plastová okna a barevné provedení
Typy vodivých podlah a jejich použití
Na celém světě existuje kolem 250 různých norem pro měření elektrického odporu/vodivosti podlah a pro jejich třídění do skupin, pro které se používají nejrůznější názvy. Takže tu máme podlahy elektricky vodivé, astatické, antistatické, elektrostaticky vodivé, částečně vodivé, rozptylující el. náboj atd.
Antistatické vodivé homogenní podlahy
Tyto podlahy minimalizují tvorbu elektrostatického náboje, případně ho odvádějí do uzemnění. To je důležité především pro místa s vysoce citlivými elektronickými přístroji nebo výrobní haly pro jemnou elektroniku a mikročipy, kde by elektrostatický výboj mohl způsobit zničení součástek. Norma stanoví pro tyto prostory elektrický odpor v rozsahu 5x10^4 - 5x10^8 Ω.
Elektrostatické vodivé homogenní podlahy
Tyto podlahy zabraňují tomu, aby se osoby po nich pohybující nabíjely statickou elektřinou, čímž by mohlo vzniknout nebezpečí exploze. Tento faktor je důležitý především v prostorech s nebezpečím výbuchu, v laboratořích, u benzínových čerpadel, skladů hořlavých látek atd.
Kam se hodí vodivé podlahy?
Antistatické i elektrostatické vodivé podlahy jsou předepsané do míst, která mají omezení jasně stanovena příslušnými normami. Většinou jde o místa s potenciálním nebezpečím výbuchu (laboratoře, benzínové pumpy, sklady hořlavých látek) a dále místa s vysoce citlivými elektronickými přístroji nebo výrobní haly pro jemnou elektroniku a mikročipy, kde by elektrostatický výboj mohl způsobit zničení součástek.
Normy a požadavky na antistatické a vodivé podlahy
Velmi často se potýkáme s tím, že zákazník od nás vyžaduje antistatickou podlahu, ovšem mnohdy zjistíme, že téměř nikdo přesně neví, co si má pod tím pojmem představit. Po rozhovoru se zákazníkem zjistíme, že vlastně potřebuje něco úplně jiného. Ve většině případů zákazníci potřebují ESD vodivou podlahu, která ochrání jemné součástky elektroniky.
Čtěte také: Vše o laminátových podlahách s dubovým vzorem
Abychom se v této problematice více zorientovali, je nutné si říci něco víc o normách. Ty určují požadavky na jednotlivé typy výrobků uváděných na trh, případně požadavky na účinnou oblast. Vyznat se v nich není úplně jednoduché. Existuje mnoho národních a mezinárodních norem, přičemž každá vyžaduje něco jiného. Základní norma definující požadavky výrobku při vstupu na trh pro pružné podlahové krytiny, jako jsou PVC podlahy, je mezinárodní norma EN 14041 - Pružné, textilní a laminátové podlahové krytiny.
Antistatické vlastnosti dle EN 14041
Antistatické vlastnosti jsou takové, které zajišťují, že elektrický náboj na lidském těle generovaný při chůzi na takové podlaze nebude vyšší než 2,0 kV. V praxi to znamená, že osoba kráčející po PVC podlaze nebo po koberci nebude generovat elektrický náboj vyšší než 2 000 V.
Z pohledu ochrany elektrosoučástek jsou zde dva základní problémy. Prvním problémem je, že elektrostatický náboj vzniká i při jiných lidských činnostech, například při chůzi po podlaze. Už jen tím, že pracovník vstane z kancelářské židle, může generovat náboj až 18 000 V. Manipulace s plastovou taškou může generovat náboj až 17 000 V. Pokud si pracovník svlékne v zimě vlněný svetr, tak to může způsobit náboj až 25 000 V. Tedy v žádném případě nestačí, že podlaha nebude generovat náboj. Při ochraně elektrosoučástek vám to nemusí stačit.
Druhý problém je ten, že podlahy s elektrostatickými vlastnostmi definované normou EN 14041 zabrání nabití lidského těla na náboj vyšší než 2,0 kV. Avšak v předchozích článcích jsme si psali, že jemnou elektroniku může poškodit už náboj o velikosti 20 V. Tedy v případě ochrany jemných elektrických součástek nestačí, pokud uvažujete o podlaze, která splňuje antistatické vlastnosti podle této normy.
Požadavky dle EN 61340 pro ochranu elektroniky
Asi už tušíte, že důležitějším požadavkem na podlahy bude jejich elektrický odpor, konkrétně co nejnižší. Ten je zárukou toho, že vzniklý náboj bude bezpečně uzemněn. Doposud jsme se zabývali pouze vlastnostmi definovanými normou EN 14041, která definuje požadavky na podlahy jako takové. S ohledem na ochranu elektrosoučástek je však stejně důležité brát v úvahu i normu EN 61340 - Ochrana elektronických součástek před elektrostatickými jevy. Jak jsme psali v předchozích článcích, tato norma definuje požadavky na ochranu jemných elektrických součástek. Podle ní musí být odpor k uzemnitelnému bodu Rgp < 1 × 10^9 Ω. To je v podstatě stejný požadavek, jaký nám ukládá norma EN 14041.
Čtěte také: Jak zařídit podkroví v industriálním duchu
Pro ochranu elektrosoučástek je však důležitější odpor systémový, tedy odpor mezi osobou-obuví-podlahou. Norma udává, že systémový odpor měřený podle EN 61340-4-5 je Rg < 1 × 10^9 Ω a zároveň napětí generované na lidském těle musí být < 100 V. Z uvedeného vyplývá, že pokud musíte dosáhnout systémového odporu nižšího než je 1 × 10^9 Ω, tak zákonitě musí mít vaše podlaha řádově nižší odpor. Jak jsme již výše naznačili, je nutno brát v úvahu i další odpor, který vytváří obuv a lidské tělo. S ohledem na bezpečnost je proto vhodné, aby samotná podlaha dodávaná do systémů byla elektricky vodivá. Vodivá podlaha dokáže účinně odvádět náboj vedený přes lidské tělo, obuv až do uzemnitelného bodu systému. Chrání tím jemné elektrosoučástky a zároveň zamezuje vzniku elektrického napětí na lidském těle.
Rozdíly mezi antistatickou, disipativní a vodivou podlahou
Předpokládáme, že nyní vám už je patrný rozdíl mezi antistatickou podlahou, disipativní a vodivou podlahou. Antistatická podlaha jen zabraňuje vytvoření náboje většího než 2 kV. To je však naprosto nedostatečné v oblasti ochrany nejnovějších elektrosoučástek. Disipativní podlaha rozptyluje elektrický náboj, avšak pouze vodivá podlaha zajišťuje jeho efektivní odvod do země. Proto pokud uvažujete nad minimalizováním vzniku rizika elektrostatického výboje, doporučujeme vám právě vodivou. Ta dokáže nejúčinněji eliminovat vznik elektrického náboje. A chcete-li zajít ještě dále, vyberte tu, která garantuje i systémový odpor (osoba-obuv-podlaha) měřený podle EN 61340-4-5 menší než 1 × 10^9 Ω.
Tip: Žádejte od výrobce certifikát vyhotovený nezávislou zkušební organizací, který prokazuje, že podlaha splňuje dané parametry.
Konstrukce a údržba vodivých podlah
Podlahové materiály docilují zvýšené vodivosti buď celým systémem pokládky (tzn. vodivá penetrace, vodivé lepidlo, uzemňující měděné pásky, které někdy musejí být instalovány v mřížce - kolekce Somplan AS firmy Tarkett) nebo modernější vinylové podlahoviny mají úroveň vodivosti danou napevno již svou konstrukcí (např. Toro EL nebo Granit AS od firmy Tarkett, všechny kolekce Tarkett se vyrábějí jak v rolích o šíři 2m, tak ve čtvercích 61x61 cm) a jejich vodivost tak není závislá na typu použitého lepidla, jeho stejnoměrné vrstvě či na kvalitě podkladu. Uvedené dva materiály se lepí celoplošně běžným lepidlem bez vodivé penetrace, vodivé lepidlo stačí použít jen na uzemňovací měděné pásky, které se dávají pouze každých 10 b.m. napříč pásy materiálu.
Měděné pásky musí být vždy napojeny na běžný systém uzemnění budovy, v oblastech velmi citlivých na elektrostatický výboj musí být napojeny na separátní uzemňovací systém. Podlahovina samotná je však jen částí systému řízení elektrostatických výbojů. Aby celý systém ochrany fungoval stoprocentně, je třeba používat speciálně upravený nábytek, židle, obaly a také oblečení pracovníků. Velmi důležité je i používání vodivých bot, aby elektrický náboj z těla pracovníků mohl být přes ně odveden do vodivé podlahy a celý systém tak pracoval na 100 %. To je důležité hlavně ve vysoce citlivých prostředích např. výroby elektronických komponentů nebo ve výbušném prostředí.
V této souvislosti je důležité zmínit i potřebu používat vhodné přípravky pro údržbu těchto speciálních podlah, protože běžné čistící prostředky mohou na povrchu materiálu působit jako izolant, který mění jeho chování. I to je jeden z důvodů, proč firma Tarkett jako první (a zatím jediná) na světě vyvinula elektrovodivý polyuretan, který je ve výrobě aplikován na elektrovodivé PVC Toro EL.
Elektrostatické chování podlahového materiálu
Velmi důležitým údajem je i tzv. elektrostatické chování podlahového materiálu, což je hodnota náboje, který se vyvíjí při chůzi po jeho povrchu. Pokud takto vzniklé kročejové napětí je nižší než 2 kV, nazývá se takovýto materiál podle mezinárodní normy IEC 61340-4-1 jako astatický. Je logické, že čím nižší napětí v materiálu při pochůzkovém testu vzniká, tím je riziko vzniku výboje nižší a potřeba odvádět náboj se snižuje ("není co odvádět"). Tento parametr je významný zejména u textilních podlahovin, kde kročejové napětí vzniká ve vyšší míře než u podlah vinylových. U textilních podlahových krytin je výsledek pochůzkového testu spolu s výsledkem testů IBM/ICL čím dál tím více považován za rozhodující pro posouzení vhodnosti krytiny např. v kancelářích vybavených běžnou počítačovou technikou.
Doporučení pro specifikaci a výběr
Protože v terminologii spojené s problematikou vodivosti podlahovin existuje řada nejasností a výrobci z různých zemí používají rozdílné názvy nebo symboly pro materiály se stejnými technickými parametry, doporučuji zásadně při specifikaci materiálu pro konkrétní projekt a při obchodních jednáních vždy jasně uvádět hodnoty el. odporu podlahoviny v Ohmech. Na straně kupujícího je důležité jasně uvést do zadání svůj požadavek v závislosti na přáních budoucích nájemníků nebo na požadavcích dodavatelů zařízení, která se mají v daných prostorách instalovat a používat (např. přístrojové vybavení nemocnic). Na straně prodávajícího je pak nutné jednoznačně uvádět v nabídkách elektrostatickou charakteristiku materiálu, aby kupující věděl, že prodávaný materiál bude vykazovat dané parametry a dle nich se i chovat po pokládce.
V žádném případě se nelze spokojit se specifikací typu "antistatická podlahovina", protože někdo si pod tím může představit podlahu dle ČSN 34 1382 elektricky vodivou, někdo podlahu elektrostaticky vodivou a jiný zase podlahu částečně vodivou. Harmonizace našich norem s normami EU sice již probíhá, ale ze zkušeností víme, že i po skončení přechodného období, kdy platí paralelně více norem, je potřeba dlouho překonávat dlouhodobé návyky a automatické uvažování.
Pro více informací, technické specifikace nebo individuální nabídku kontaktujte naše odborníky.
tags: #antistatické #provedení #PVC #materiálů #informace