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Les décharges électrostatiques sont fréquentes dans la vie quotidienne, par exemple lorsqu’on enlève des vêtements en fibres synthétiques. Une décharge électrostatique peut également se produire lorsque l’on marche sur des tapis en fibres synthétiques et que l’on touche ensuite des objets métalliques. Si les décharges électrostatiques constituent davantage une nuisance qu’un danger dans la sphère privée, elles peuvent avoir des conséquences considérables – et surtout coûteuses – dans le secteur industriel.
Dans les zones de travail où sont utilisés des appareils électroniques ou des instruments de mesure sensibles, les décharges électrostatiques peuvent générer des tensions élevées qui endommagent, voire détruisent, les composants et appareils électroniques. L’inflammation incontrôlée d’un gaz inflammable peut également être le résultat d’une décharge électrostatique. Il est donc d’autant plus important d’équiper les zones de travail, les machines et les composants de mesures de protection ESD structurelles et administratives appropriées, ainsi que de penser à utiliser un équipement adapté pour la sécurité et santé au travail adéquate, comme par exemple des tapis industriels de protection ou des nattes de protection du sol de type DES / ESD.
Qu’est-ce que l’ESD et comment se produit-il ?
L’ESD, abréviation de l’anglais « Electro StaticDischarge« , désigne l’échange brutal de charges entre deux objets ayant des potentiels de tension différents. Ce phénomène est également appelé surtension transitoire et peut être accompagné d’étincelles ou d’effets lumineux.
Les décharges électrostatiques se produisent toujours lorsque deux matériaux sont chargés par un contact (par exemple par frottement) et sont ensuite séparés l’un de l’autre. Le frottement des différents matériaux crée un déséquilibre de la charge électrique – les matériaux disposent chacun d’un potentiel de charge différent. Si ces matériaux se rapprochent, il peut se produire un équilibrage soudain de la charge par un flux d’électrons : la décharge électrostatique (ESD).
Toutefois, une décharge peut également se produire lorsqu’un objet chargé électrostatiquement rencontre un objet non chargé. Le seul facteur déterminant est la différence de potentiel de charge. De plus, l’ESD peut également se produire dans l’air, de sorte qu’un contact direct entre deux objets n’est pas toujours nécessaire pour une décharge électrostatique.
Les niveaux de tension qui en résultent dépendent également de l’humidité de l’air et sont nettement plus élevés lorsque l’air est sec. Ces exemples illustrent la différence :
| Source de la charge | Humidité de 10 à 20 % | Humidité de 65 à 90 % |
|---|---|---|
| Friction sur la table de travail | 6 000 volts | 100 volts |
| Marcher sur un sol en plastique | 12 000 volts | 250 volts |
| Sac en plastique soulevé de la table de travail | 20 000 volts | 1 200 volts |
| Marcher sur un tapis (synthétique) | 35 000 volts | 1 500 volts |
| Chaise de travail avec coussin de siège en mousse | 18 000 volts | 1 500 volts |
Quand la protection ESD est-elle nécessaire ?
Le principal responsable des décharges électrostatiques est l’homme. Celui-ci ne ressent toutefois les décharges électrostatiques qu’à partir d’une tension de 3500 volts. Dans les environnements de travail avec des appareils électroniques dans lesquels sont intégrés des composants sensibles à l’électricité statique, une faible tension de 100 volts peut déjà entraîner des dysfonctionnements importants ou une panne totale qui peut affecter des systèmes ou des installations entiers.
Mais l’ESD peut également être dangereux dans les zones à risque d’explosion, dites zones EX ou ATEX : dans ces zones, une atmosphère potentiellement explosive peut être créée par un mélange de poussières, de vapeurs et de gaz de l’air. Si une étincelle se produit ici à cause de l’ESD, une explosion peut se produire. Il est donc d’autant plus important de prendre des mesures de protection ESD appropriées dans de telles zones de travail.
Quelles mesures de protection ESD protègent contre les décharges électrostatiques ?
Des décharges électrostatiques peuvent se produire dans diverses zones du lieu de travail. Afin de protéger les composants sensibles qui pourraient être endommagés ou détruits par ce phénomène, des zones de protection ESD correspondantes (EPA, pour « Electrostatic Protected Area ») peuvent être mises en place. Celles-ci peuvent être installées pour des postes de travail individuels, des zones délimitées ou des pièces et bâtiments entiers sur la base de trois principes clefs :
- Mise à la terre : Cela permet de minimiser ou d’éviter les charges électrostatiques dès le départ. Cela peut être réalisé, par exemple, par des sols compatibles ESD avec des conducteurs de mise à la terre via des bandes de cuivre ainsi que des sangles pour les bras et les pieds.
- Blindage : Avec l’augmentation de la résistance de contact, la vitesse de décharge peut être réduite. Cela peut se faire, par exemple, en portant des gants de travail appropriés.
- Neutralisation : Lesdispositifs d’ionisation peuvent être utilisés pour neutraliser la charge dans l’air ambiant et sur les surfaces, évitant ainsi la base des décharges électrostatiques.
Les mesures de protection ou le catalogue de mesures des EPA comportent plusieurs éléments à cet effet :
| Composant | Description | Mesures à prendre |
|---|---|---|
| Vêtements de travail | Les vêtements de travail compatibles ESD assurent une dissipation ciblée des charges et empêchent les charges électrostatiques. | • Utilisez des blouses, vestes et pantalons avec des fibres conductrices tissées. • Portez des chaussures de travail ESD avec des semelles conductrices. • Utilisez des gants de protection compatibles ESD qui protègent les composants sensibles à l’électricité statique. • Portez des sangles de mise à la terre au poignet ou au bras. |
| Tables et surfaces de travail | Les tables de travail et les surfaces conductrices conduisent les charges et empêchent ainsi les charges électrostatiques. | Utilisation de tables de travail, d’établis, d’étagères et de surfaces de rangement compatibles avec l’ESD. |
| Revêtement de sol | Dans les zones de protection ESD, les revêtements de sol doivent présenter une conductivité suffisante avec une résistance à la décharge d’environ 1 MΩ. | Posez des revêtements de sol avec des bandes de cuivre incorporées, sous forme de rouleaux, de tapis de sol ESD ou avec des revêtements ESD. |
| Humidité | Les décharges électrostatiques peuvent être augmentées par une humidité inférieure à 30 %. | Augmentez en permanence le taux d’humidité à au moins 45 %. |
| Chariot de transport | Les dispositifs de transport ESD garantissent que les marchandises sensibles sont protégées contre les dommages dus aux surtensions, par exemple, grâce à leur construction électriquement conductrice, aux surfaces de chargement en aggloméré décoratif conducteur et au revêtement en poudre ESD. | Equiper les roues de pneus TPE-ESD (élastomère thermoplastique), conducteurs d’électricité, utiliser des moyeux avec des roulements à billes à gorge profonde de précision. |
| Règles de conduite | Les zones de protection ESD ne peuvent être pénétrées que par du personnel formé. En outre, les appareils ou les composants sensibles à l’électricité statique ne peuvent être utilisés ou touchés que par du personnel formé et dûment autorisé. | • Les cours de formation des employés transmettent les connaissances spécialisées nécessaires en matière d’ESD. • Les restrictions d’accès garantissent que seuls les employés formés entrent dans l’EPA. |
| Emballage | Pour l’emballage et l’expédition en toute sécurité de composants sensibles à l’électricité statique, il convient d’utiliser des matériaux d’emballage conformes aux normes NF EN 61340-5-3 et ANSI/ESD S541-2018. | Selon le domaine d’application, l’emballage électrostatique doit être soit conducteur, soit dissipateur, soit blindé. Des solutions d’emballage avec des additifs antistatiques sont également disponibles. |
| Outils | Lors de la manipulation de pièces et d’équipements sensibles à l’électricité statique, il convient d’utiliser des outils largement conducteurs. | Utilisation de tournevis spéciaux ESD, de pinces ESD et d’une pince ESD, Coupeurs latéraux ESD. |
En outre, les isolants tels que les rubans adhésifs, les objets en polystyrène ou les films plastiques ne doivent pas être utilisés dans les zones ESD de protection. Ceci est lié au fait que la charge électrostatique peut s’y déposer pendant un temps particulièrement long. Les dispositifs d’ionisation peuvent neutraliser les charges électrostatiques inévitables dans les EPA.
Pour le nettoyage des EPA, il convient d’utiliser uniquement des substances et des ustensiles de nettoyage qui ne réduisent pas la conductivité électrique des surfaces de travail dans les zones de protection ESD pour l’électronique et ne contribuent pas non plus à la charge électrostatique.
Normes et méthodes d’essai pour les zones de travail ESD
Afin d’assurer de manière fiable la protection contre les décharges électrostatiques dans les EPA, tous les équipements de travail, les matériaux et le mobilier installés ici doivent être mis en place conformément aux normes en vigueur et approuvés par le personnel spécialisé autorisé :
- NF EN 61340-5-1/IEC 61340-5-1 : Propriétés électrostatiques – Partie 5-1 : Protection des composants électroniques contre les phénomènes électrostatiques – Exigences générales
- NF EN 61340-5-2/IEC 61340-5-2 : Propriétés électrostatiques – Partie 5-2 : Protection des composants électroniques contre les phénomènes électrostatiques – Guide de l’utilisateur
- NF EN 61340-4-1/IEC 61340-4-1 : Propriétés électrostatiques 4-1 : Méthodes d’essai standard pour applications spéciales – Résistance électrique des revêtements de sol et des sols installés
- ANSI/ESD S20.20-2014 : Développement d’un programme de contrôle des décharges électrostatiques pour la protection des pièces, composants et équipements électriques et électroniques.
- ANSI/ESD S541-2018 : Matériaux d’emballage pour les composants sensibles aux décharges électrostatiques (ESD).
Des contrôles à intervalles réguliers permettent également de s’assurer que la protection ESD reste intacte.
FAQ Protection ESD en entreprise :
Dans les zones de travail où sont utilisés des appareils électroniques sensibles ou des instruments de mesure, l’ESD peut générer des tensions élevées qui endommagent, voire détruisent, les composants et appareils électroniques. L’inflammation incontrôlée d’un gaz inflammable peut également être la conséquence d’une décharge électrostatique. Des mesures de protection ESD appropriées permettent de protéger les machines et les composants ou d’aménager des zones ESD protégées.
Les fibres ou surfaces qui ne se chargent pas ou très peu en électricité sont qualifiées d’antistatiques. Les équipements de travail qui disposent d’une résistance électrique élevée sont donc dotés d’un équipement antistatique dans le cadre des mesures de protection ESD. Cela permet d’éviter une charge électrique et des décharges soudaines. Les vêtements de travail avec un revêtement correspondant sont typiques des équipements de travail antistatiques.
• Les matériaux ou objets conducteurs ont une très faible résistance électrique. C’est pourquoi ils peuvent être mis à la terre ou utilisés comme point de mise à la terre pour d’autres supports.
• Les matériaux dissipatifs ont une résistance électrique plus élevée. Néanmoins, ils ne présentent pas encore de risque de charge électrique s’ils ont un contact avec la terre.
• Les matériaux isolants ne sont ni conducteurs ni dissipatifs. De plus, ces matériaux ne peuvent pas être mis à la terre.
Avertissement : veuillez noter que les règlements mentionnés ici ne sont qu’une sélection des principales exigences légales. Pour de plus amples informations, veuillez vous référer à la législation et aux textes juridiques éventuellement énumérés ici et, le cas échéant, à d’autres recueils de règlements et de textes officiels. En cas de doute, des experts peuvent et doivent également être consultés pour une mise en application concrète et adéquate de ces règlements dans l’entreprise.
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