Industrie 4.0 – Anforderungen an Schutzhandschuhe

Mit der Digitalisierung finden berührungsempfindliche Displays an immer mehr Arbeitsplätzen Verbreitung. Zunehmend wird deshalb nach Arbeitsschutzhandschuhen mit „Touch“-Eignung gefragt. Doch was steckt hinter der Technik, was muss der Handschuh können und wie erkenne ich einen geeigneten Handschuh?

Die Industrie 4.0 hält zunehmend Einzug in den betrieblichen Alltag. Gut sichtbar durch berührungsempfindliche Bildschirme, „Touch“-fähige Eingabemöglichkeiten an Maschinen sowie privaten oder gestellten Smartphones. Sie ermöglichen dem Mitarbeiter jederzeit Zugriff auf eine Vielzahl digitaler Informationen am selben Gerät. Oftmals genauso intuitiv, wie er oder sie es vom Smartphone gewohnt ist.

Zugleich sind industrielle „Touch“-Steuerungen und -Displays durch das Fehlen mechanischer Teile staub- und wasserresistent. Die Digitalisierung spart Papier, während gleichzeitig die angeschlossene IT-Landschaft Informationen sofort und jederzeit auffindbar dokumentiert.

Displaytechnologien kurz erklärt

Für Touchscreens existieren verschiedene Technologien: Genutzt werden optische Systeme, die genau betrachtet nicht die Berührung, sondern den Finger in der Nähe der Displayoberfläche detektieren. Beispielsweise wenn ein Gitter aus IR-Lichtschranken durchbrochen wird oder indem die Bewegung von einer Kamera erkannt wird.

Resistive Displays basieren auf zwei dünnen, voneinander isolierten, leitfähigen Schichten. Durch Berührung werden diese zusammengepresst, was eine messbare Unterbrechung der Isolation bewirkt. Beide Technologien funktionieren prinzipiell unabhängig vom Eingabegerät: Finger. Handschuh. Stift. Mit allem kann eine Eingabe erfolgen.

Am verbreitetsten ist die kapazitive Technologie, da sie günstig, robust und in den etablierten Verfahren der Displayherstellung gut integriert ist. Zudem lassen sich mehrere gleichzeitige Eingaben bis hin zu Fingergesten zuverlässig erfassen. Technisch wird dazu zwischen zwei dünnen, leitfähigen Schichten ein elektrisches Wechselfeld generiert, das bei Annäherung z.B. eines Fingers durch Ableiten eines Teils der Ladung seine Kapazität verändert. Wie bei resistiven Displays können durch Strukturierung und Anordnung der Schichten die Genauigkeit und die Zahl gleichzeitig möglicher Eingaben beeinflusst werden. Nachteil ist jedoch, dass bei kapazitiven Displays eine Ableitung nötig ist. Folglich funktionieren elektrisch isolierende Materialien, hierzu zählen die meisten Handschuhe, nicht oder nur unzuverlässig.

Dies führt im Alltag dazu, dass Mitarbeiter, um einen Touchscreen zu bedienen, den Schutzhandschuh ausziehen und nach der Eingabe wieder anziehen müssen. Das ist lästig und kostet Zeit, aber darüber hinaus erhöht es das Risiko von Kontaminationen oder Verletzungen, da so die Schutzfunktion des Handschuhs fehlt.

Da die Präsenz von Touchscreens auch an Arbeitsplätzen zunimmt, an denen persönliche Schutzausrüstung (PSA) getragen werden muss, sind Schutzhandschuhe gefragt, die neben ihren bisherigen, den Mitarbeiter und/oder das Produkt schützenden Eigenschaften zusätzlich eine „Touch“-Fähigkeit mitbringen.

Aus der anderen Richtung wird in der Montage zunehmend mit Bauteilen und Komponenten hantiert, die empfindlich auf elektrische Entladungen (ESD - electrostatic discharge) reagieren. Was früher nur in der Mikroelektronik und IT-Montage zu finden war, ist inzwischen in Haushaltsgeräten, Beleuchtungen sowie im Maschinen- und Anlagenbau Standard. Auch der klassische Montagehandschuh soll deshalb elektrostatische Entladungen zuverlässig verhindern.

Noch kritischer sind Anwendungsfelder, in denen statische Aufladungen abgeleitet werden müssen, um eine Brandentstehung oder Explosionen zu verhindern.

Normative Anforderungen und Kennzeichnung

Wenig überraschend gibt es aus diesem Grund eine Vielzahl an Normen, Regelwerken der Berufsgenossenschaften und unternehmensinternen Prüfvorschriften. Nur zum Teil beziehen sich diese konkret auf Schutzhandschuhe. Die Normenreihe DIN EN 1149 und die DIN EN 16350 entstammen dem Explosionsschutz und definieren Schutzkleidung bzw. -handschuhe, die über eine ausreichende Ableitfähigkeit verfügen, um die Bildung zündfähiger Entladungen zu verhindern. Jedoch ist nur die DIN EN 16350 explizit für Schutzhandschuhe anzuwenden.

Inhaltlich sollen die Ausrüstung des Mitarbeiters und die Arbeitsumgebung eine ausreichende Leitfähigkeit aufweisen, um eine geschlossene Erdungskette zu ermöglichen. Dies erfordert nicht nur die Verteilung der Ladung, sondern eine Ableitung. Die DIN EN 1149-5 definiert Grenzwerte für Halbwertszeit und Abschirmungsfaktor elektrostatischer Ladung sowie den Oberflächenwiderstand ableitfähiger Schutzkleidung. Die DIN 16350 erfordert dagegen einen maximalen Durchgangswiderstand von < 10⁸ Ω, unter der Annahme, dass Schutzhandschuhe auf der Haut getragen werden und eine Erdung über den Träger erfolgt.

Eine Kennzeichnung mit Piktogrammen ist für geprüfte Schutzhandschuhe bisher nicht vorgesehen. Die Nutzung des Piktogramms, wie es in der DIN EN 1149 für Schutzkleidung existiert, ist erst mit der Erarbeitung der zukünftigen Schutzhandschuhnorm DIN EN ISO 21420 vorgesehen.

Aus dem Produktschutz entstand die Normenreihe DIN EN 61340, die ebenfalls nicht für Schutzhandschuhe angewandt werden sollte. Darin wird ein umfassendes Konzept beschrieben, um Bedingungen zu schaffen, in denen ESD-sensitive Bauteile sicher gehandhabt werden können. Dies betrifft nicht nur PSA, sondern bspw. auch Fußböden oder Elektroinstallationen.

Eine konkrete Norm für die „Touch“-Funktionalität gibt es bisher nicht. Allerdings ist es hilfreich zu wissen, dass Schutzhandschuhe, die nach einer oder mehreren der genannten Normen geprüft sind, praktisch „Touch“-fähig sind: Die Grenzwerte sind üblicherweise hinreichend, um berührungsempfindliche Geräte zuverlässig bedienen zu können.

Die Anforderungen, die sich für Schutzhandschuhe ergeben, sind nämlich für ESD und „Touch“ ähnlich. Um das angesprochene Wechselfeld bei kapazitiven Displays zu beeinflussen, muss der Schutzhandschuh, genau wie für ESD, eine gewisse elektrische Leitfähigkeit besitzen. Die menschliche Haut reicht dafür, sodass es genügen kann, wenn der Schutzhandschuh dünn genug ist. Untrikotierte Handschuhe funktionieren deshalb eher als beschichtete Strickhandschuhe. Auch die Materialien spielen eine Rolle: Garne, die Feuchtigkeit aufnehmen, wie Baumwolle oder Bambus, sind leitfähiger als synthetische Textilien wie Polyester.

Schwarze Beschichtungen werden oftmals mit Ruß gefärbt, der leitfähig ist und eine „Touch“-Fähigkeit begünstigt. Geschäumte Beschichtungen wirken durch die enthaltenen Luftblasen hingegen eher isolierend.

Auf der anderen Seite spielen die verwendeten Geräte ebenso eine Rolle: Der Aufbau der Schichten im Bildschirm, die elektronische Ansteuerung und die software-seitige Kalibrierung verschiedener kapazitiver Displays beeinflussen die „Touch“-Funktion. Deshalb kann es sein, dass ein Handschuh auf dem Smartphone funktioniert, die Anlagensteuerung jedoch nicht sofort reagiert.

Zusammenfassung

Die „Touch“-Anforderungen überschneiden sich bei PSA in vielen Punkten mit ESD-Produktschutz und Explosionsschutz. Da es keine genormten Prüfverfahren für „Touch“ im Schutzhandschuhbereich gibt, behelfen sich Hersteller mit den vorhandenen Normen und bekannten Symbolen, um dem Anwender eine Hilfestellung zu geben. Dies führt dazu, dass entsprechend geprüfte Schutzhandschuhe über die Anforderung der Norm hinaus die gewünschte „Touch“-Funktionalität mitbringen.

Allerdings sollte dem Anwender klar sein, dass die reine „Touch“-Ausstattung, wie sie teilweise durch eigene Symbole oder Marketing-Begriffe einiger PSA-Hersteller vermittelt wird, andersherum nicht zwingend bedeutet, dass der Schutzhandschuh eine ESD-Eignung oder eine Anwendbarkeit in Ex-Schutzarealen beinhaltet. Hierfür ist weiterhin auf die Herstellerangaben zur Zertifizierung gemäß der jeweiligen Norm zu achten. Erfüllen Schutzhandschuhe die Antistatiknorm DIN EN 16350 kann davon ausgegangen werden, dass Touch Funktionalität, ESD-Produktschutz und Explosionsschutz abgedeckt sind.

Autor:

Dr. Matthias Bartusch

Produktentwicklung / Beschichtungstechnologie

UVEX SAFETY Gloves GmbH & Co. KG

www.uvex-safety.de