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Dans les environnements de travail où sont utilisés des appareils électroniques sensibles ou des instruments de mesure, les ESD peuvent générer des tensions élevées, susceptibles d’endommager, voire de détruire des composants et appareils électroniques. Une décharge électrostatique peut également provoquer l’inflammation incontrôlée de gaz combustibles. Grâce à des mesures de protection contre les ESD adaptées, il est possible de protéger les machines et les composants ou d’aménager des zones protégées ESD.
Qu’est-ce que l’ESD et comment se produit-elle ?
L’ESD est l’abréviation de l’anglais « Electro StaticDischarge» (décharge électrostatique en français) et désigne un échange brusque de charges entre deux objets présentant des potentiels de tension différents. Ce phénomène est également appelé surtension transitoire et peut s’accompagner d’étincelles ou d’effets lumineux.
Les décharges électrostatiques se produisent toujours lorsque deux matériaux sont chargés par un contact (par exemple, par frottement) puis séparés l’un de l’autre. Cela peut notamment survenir dans les zones à risque d’explosion (appelées zones ATEX). 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. Seule la différence de potentiel de charge compte. 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 qu’une décharge électrostatique survienne.
Lorsque l’humidité de l’air est faible, l’air est moins conducteur, ce qui empêche les charges de se dissiper et peut entraîner des tensions plus élevées.
Les exemples suivants illustrent cette différence. À noter : les valeurs de tension indiquées sont des valeurs indicatives et peuvent varier selon l’environnement, le matériau et le mouvement :
| Source de la charge | Humidité de l’air entre 10 et 20 % | Humidité de l’air entre 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 ?
L’être humain est le principal responsable des ESD. Celui-ci ne ressent toutefois les décharges électrostatiques qu’à partir d’une tension de 3 500 volts. Dans les environnements de travail avec des appareils électroniques contenant des composants sensibles à l’électricité statique, une tension de 100 volts peut déjà entraîner des dysfonctionnements importants ou une panne totale qui peut affecter des systèmes ou des installations entiers.
Mais les ESD peuvent également être dangereuses dans les zones à risque d’explosion, dites zones EX ou ATEX : dans ces zones, une atmosphère potentiellement explosive peut se former par un mélange de poussières, de vapeurs et de gaz de l’air. Si des étincelles se produisent par ESD, cela peut provoquer une explosion. D’où l’importance de prendre des mesures de protection contre les ESD appropriées dans ces environnements de travail.
Quelles sont les mesures de protection ESD et comment fonctionnent-elles ?
Des décharges électrostatiques peuvent se produire dans différentes zones de l’entreprise. Afin de protéger les composants sensibles, il est possible d’aménager des zones ESD (en anglais : EPA, pour « Electrostatic Protected Area »), c’est-à-dire des zones protégées ESD. Celles-ci peuvent être installées pour des postes de travail individuels, des surfaces délimitées ou des pièces et bâtiments entiers sur la base de trois principes fondamentaux :
- Mise à la terre : la mise à la terre permet d’évacuer les charges électrostatiques de manière contrôlée avant qu’elles n’atteignent des niveaux de tension critiques. 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 bracelets de poignet et de cheville.
- Blindage : les composants sensibles sont protégés des champs externes ou des décharges, par exemple, avec des emballages spéciaux, des boîtiers ou des matériaux qui ne laissent pas passer les charges électriques. Cela empêche qu’une décharge électrostatique n’atteigne directement le composant.
- Neutralisation : les ioniseurs permettent de neutraliser la charge de l’air ambiant et des surfaces, évitant ainsi les conditions propices aux décharges électrostatiques.
Les mesures de protection ou le catalogue de mesures des EPA comportent plusieurs éléments :
| 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 • Portez des bracelets de mise à la terre au poignet ou au bras |
| Tables et surfaces de travail | Les tables de travail et les surfaces conductrices évacuent les charges et empêchent ainsi les charges électrostatiques. | • Utilisation de tables de travail, établis, rayonnages et surfaces de rangement conformes 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 intégrées, sous forme de rouleaux, de tapis de sol ESD ou avec des revêtements ESD |
| Humidité de l’air | Les décharges électrostatiques peuvent être augmentées par une humidité inférieure à 30 %. | • Augmentez en permanence le taux d’humidité à au moins 45 % |
| Chariots de transport | Les équipements 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. | • Équiper les roues et roulettes industrielles de bandages TPE-ESD (élastomère thermoplastique) • Utiliser des moyeux avec roulements à billes rainurés |
| Règles de conduite | Les zones protégées ESD ne peuvent être accessibles qu’au personnel formé. Les appareils ou composants sensibles à l’électricité statique ne peuvent être manipulés ou touchés que par du personnel formé et dûment autorisé. | • Les formations transmettent au personnel les connaissances nécessaires sur les 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 IEC 61340-5-3. | • Les emballages électrostatiques doivent être, selon le domaine d’application, soit Conductive (= C, conducteur), Dissipative (= D, dissipateur) ou Shielding (= S, blindé) • Des solutions d’emballage 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 ESD, pinces ESD ou coupe-côtés ESD spéciaux |
De plus, dans les zones protégées ESD, il convient dans la mesure du possible de ne pas utiliser d’isolants tels que rubans adhésifs, objets en polystyrène ou films plastiques, car les charges électrostatiques peuvent s’y accumuler particulièrement longtemps. Les ioniseurs peuvent neutraliser les charges électrostatiques inévitables dans les EPA.
Pour le nettoyage des EPA, il convient d’utiliser uniquement des produits et des équipements de nettoyage qui ne réduisent pas la conductivité électrique des surfaces de travail dans les zones de protection ESD et ne contribuent pas non plus à l’accumulation électrostatique.
Normes et procédures de contrôle pour les zones ESD
Afin d’assurer de manière fiable la protection contre les décharges électrostatiques dans les EPA, tous les équipements de travail, les matériaux et éléments d’aménagement installés doivent être conformes aux normes en vigueur et contrôlés par le personnel spécialisé autorisé :
- NF EN IEC 61340-5-1 : électrostatique – partie 5-1 : protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques – exigences générales
- IEC/TR 61340-5-2:2018 : électrostatique – partie 5-2 : protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques – guide d’utilisation
- NF EN 61340-4-1 : électrostatique – partie 4-1 : méthodes d’essai normalisées pour des applications spécifiques – résistance électrique des revêtements de sol et des sols posés
- NF EN IEC 61340-5-3 : électrostatique – partie 5-3 : protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques – propriétés et classification des exigences relatives aux emballages
Des contrôles à intervalles réguliers permettent également de s’assurer que la protection ESD reste effective.
FAQ sur la protection ESD
Dans les environnements de travail où sont utilisés des appareils électroniques sensibles ou des instruments de mesure, les ESD peuvent générer des tensions élevées, susceptibles d’endommager, voire de détruire des composants et appareils électroniques. Une décharge électrostatique peut également provoquer l’inflammation incontrôlée de gaz combustibles. Grâce à des mesures de protection contre les ESD adaptées, il est possible de protéger les machines et les composants ou d’aménager des zones protégées ESD.
Sont qualifiés d’antistatiques les matériaux, fibres ou surfaces qui ne se chargent pas ou très peu électriquement par le mouvement ou le frottement. L’objectif est d’empêcher la formation de charges électrostatiques avant même qu’elles ne se produisent.
Les équipements de travail antistatiques typiques sont, par exemple, les vêtements de protection, les emballages ou les outils dotés d’additifs spéciaux ou de traitements de surface. Ceux-ci empêchent l’accumulation de tensions dangereuses lors de la manipulation de composants électroniques sensibles.
• Les matériaux ou objets conducteurs ont une résistance électrique très faible. Ils peuvent donc être mis à la terre ou servir de point de mise à la terre pour d’autres éléments, par exemple les sols ESD ou les points de mise à la terre.
• Les matériaux dissipateurs ont une résistance électrique plus élevée. Néanmoins, il n’y a pas non plus de risque de charge électrique. Important : ils doivent être reliés à un point de mise à la terre, sinon ils peuvent également se charger.
• Les matériaux isolants ne sont ni conducteurs ni dissipateurs. Ces matériaux ne peuvent pas non plus être mis à la terre et ont tendance à se charger fortement en électricité statique, par exemple le polystyrène, de nombreux plastiques, le papier.
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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