サーバールームにおけるESDコンプライアンス | 長春ボールドビジョングループ株式会社

静電気制御床材は、迷惑な衝撃の除去から航空機の飛行塔の動作を機器の誤動作から保護するまで、さまざまな用途にサービスを提供する複数の業界で静電気放電 (ESD) から保護します。 ESD 床材という用語でよく呼ばれるこのカテゴリの床材は、静電気に敏感な電子デバイスや機器を、人間の感受性の閾値をはるかに下回る有害な (しかし目に見えないため、一見重要ではないように見える) レベルの静電気放電から保護できます。他の例では、静電気火花による可燃性化学物質、軍需品、爆発物、高エネルギー物質の発火を防ぐために ESD 床材が設置されています。

著者の Beaty 氏と Quirk 氏は、記事「Are Data Centers Drying Up」1 の中で、データセンターにおける実際の ESD 問題を防ぐための、ESD 床材などの加湿の代替案について次のように論じています。

ESD 床材を指定して適切に使用すると、静電気の発生を防止し、人、材料、機械、輸送機器などの帯電した物体にアースへの経路を提供します。 ESD 床材は、床と接触する固有の導電性を持つあらゆる物体も接地します。データセンターの場合、ASHRAE が資金提供した複数の研究では、環境の湿気やその空間で使用される靴の種類に関係なく、全体的な静電荷の蓄積レベルを低減するために、管理されたエリアで少なくとも中程度の導電性の床材システムを使用することが強く示唆されています。

業界とアプリケーションに応じて、異なる静電気制御要件とテスト方法が優先されます。たとえば、爆発物を取り扱うための静電気制御要件は、通常、国防総省 (DoD) 請負業者マニュアル、DOD 4145.26、またはエネルギー省 (DoE) 規格、DOE 1212-2019 の管轄下にあります。対照的に、静電気に敏感な電子デバイスを扱う組織は、ESD Association 標準 ANSI/ESD S20.20 のガイドラインに従っています。

適切な標準および静的軽減戦略を特定のアプリケーションに適合させることが重要です。組織や標準の価値、管轄権、実行可能性を比較する場合、間違ったフロアが設置された場合に法的な問題が生じる可能性があることに留意する価値があります。 2012年1月にイン・コンプライアンス・マガジンに掲載された記事の中で、全国的に認められた賠償責任弁護士のケネス・ロス氏は訴訟で次のように述べている。

「…業界標準、さらにはULなどの認証さえも最低限のものとみなされます…この規格は合理的な代替設計を確立するものであり、メーカーは準拠しなかった理由を正当化する必要があります。」 2

このアドバイスは特に安全上のリスクに当てはまりますが、より広い範囲で 2 番目の問題を引き起こします。製品の性能についてはどうですか？静電気の放電は非常に現実的な問題ですが、ほとんどの場合目に見えない問題です。エンドユーザーは、実際に準拠したソリューションをインストールしたことをどのようにして知ることができるのでしょうか? エンドユーザー組織はサプライヤーの資料や仕様に依存していますか? それとも独自のテストを行っていますか? 製品のコンプライアンスを確立するための基準は何ですか?また、そのスペースは製品が動作するように設計された条件と似ていますか? たとえば、ESD フットウェアは ESD 床材の性能を大幅に向上させますが、コールセンターやサーバールームなどのスペースには実用的ではない可能性があります。

規格が異なることを考慮すると、どの環境でどの規格とテスト方法を参照する必要があるかをどのように決定すればよいでしょうか? これがなぜ重要なのかを理解するには、UL 779、DoE/DoD、および ANSI/ESD テスト要件の間での抵抗テストの異なる要件を考慮してください。導電性床材の DoE および DoD 抵抗テストは、通常、500 ボルトに設定されたオームメーターを使用して実行されます。同じ抵抗試験に対する ANSI/ESD および ASTM の要件では、試験対象の材料の抵抗特性に応じて 10 ボルトまたは 100 ボルトのいずれかを印加することが指定されています。

通常、床材メーカーは 500 ボルトの抵抗試験に基づいた製品仕様を提供しておらず、ほとんどの床材仕様者はさまざまな電圧で得られた結果を要求しません。抵抗テストで異なる電圧を使用すると問題が生じるのはなぜですか? 国防総省の場合、政府は感電に対する「安全性」を評価するために、500 ボルトでテストされた床材の抵抗の最小値を 40,000 オームに設定しました。オームの法則によれば、印加電圧が増加すると抵抗が減少します。試験方法 ANSI/ESD STM 7.1 を使用して 10 ボルトで 40,000 オームを測定した床は、500 V の印加電圧にさらされた場合、40,000 オームの要件を大幅に下回ります。

ASTM と ANSI はどちらも、10 ボルトと 100 ボルトでの導電性床の抵抗を評価します。指定者が ASTM F150 または ANSI/ESD STM 7.1 試験方法を使用して得られた試験結果に基づいて導電性床を選択した場合、その床は国防総省 (500 ボルト) の要件を満たさない可能性があります。

床が設置されるまで抵抗テストが実行されなかった場合はどうなりますか? 事件は今年初めに米空軍基地で起きた。この施設は爆発物を扱っており、床は設置後にテストされたが、政府の要件を満たしていなかった。このサプライヤーは、ESD 床を撤去し、政府の基準に準拠した新しい床を設置するために、人件費と資材に 10 万ドル以上を費やしました。どちらのフロアでも静電気は十分に除去されているはずですが、国防総省は爆発物用途に使用される非準拠物質に対する免除を提供していません。

大手ケーブルテレビプロバイダーは、稼働中の大規模なデータセンター/サーバールームの古い床材を撤去し、静電気対策ソリューションに交換するという複雑なプロジェクトの費用を地元の床材請負業者に依頼しました。このプロジェクトには多くの課題がありました。

古い床タイルとコンクリートの間の接着（図 1 を参照）は、経年劣化と接着剤の劣化により劣化していました。 24時間365日稼働しているため、ラック直下の床材を撤去することができませんでした。ラックの周囲の床を撤去することは、埃の封じ込めに問題が生じる可能性があるため、危険を伴いました。これらの障害と既存の状況により、ケーブル会社は既存の床の上に直接設置できるソリューションへと舵を切りました。

図 1: ケーブル会社のサーバールームの劣化した床

いくつかの異なる ESD 床材が評価されました。主な目的は、接着剤なしで設置できる材料を見つけることでした。これにより、オプションは、インターロッキングタイルか、ゴム、ビニール、または ESD カーペットタイルなどの浮遊ソリューションに限定されました。カーペットのオプションは、転がり抵抗を加えずに重機を移動する必要があるため却下されました。これは、硬質表面の連動床を設置するという決定に直接つながりました。

次の質問は、散逸性床材か導電性床材のどちらを希望したかということです。電子機器製造施設の ESD プログラム管理者にとって、これは簡単な選択のように思えるかもしれませんが、この用途では、動作環境で回路基板を扱ったり交換したりする人を接地する必要がありました。クライアントは、電荷を効果的に減衰させるために高すぎる抵抗値がどのくらいまで上がるのか、またどの抵抗値が低すぎるまたは不必要な導電性を示し、潜在的な安全リスクを引き起こす可能性があるのかを知りたいと考えていました。床は、湿度が変化する環境で通常の靴を履いている人の電荷の発生を抑制する必要もありました。

ANSI/ESD STM 7.1 によれば、導電性床材は、接地点までの抵抗が 100 万 (< 1.0 x 106) オーム未満の床材として定義されています。散逸フロアは、100 万オームから 10 億オーム未満 (< 1.0 x 109) です。このテストの ANSI/ESD S20.20 認定段階は、通常、相対湿度 (RH) の低い研究室で実行されます。オームメーターは、床の設置に必要なすべてのコンポーネントの総抵抗を測定するために使用されます。接着床タイルの場合、適切な接着剤を使用してタイルをテスト基板に取り付け、タイルの表面から接着剤の中または下に埋め込まれたアース接続までの抵抗を測定する必要があります。この簡単な実験室テストから得られた測定値により、床が導電性か散逸性のどちらに分類されるかが決まります。

適合する抵抗を達成するために、導電性表面を持つ床には散逸性接着剤が使用されることがあります。接着剤が 1.0 x 106 を超え 1.0 x 109 未満の地面への経路を保証する限り、このタイプの床材システムは静電気散逸性床材システムとして特徴付けられます。研究所では、意図した設置環境で見つかった変数を提示していないため、これが現場で問題となるかどうかを予測することはできません。たとえば、接地抵抗を制御するために散逸性接着剤に依存する散逸性床材システムは、設置条件によりコンクリートの水蒸気透過が生じたり、床材の表面に設置された接地機器が意図しない接地経路を作成したりした場合に、導電性になる可能性があります。

床システムの構造によっては、特定の種類の床でも、現場での測定が認定試験での測定とは異なる場合があります。たとえば、カーペットタイルや浮遊ビニール床などの複合床は、表面の下の層よりも導電性の高い表面層で製造される場合があります。モックアップ設置でテストを実行すると、そのような起こり得る落とし穴を事前に発見でき、床設置後の予期せぬ事態を防ぐことができます。

データセンターやサーバールームの場合、ESD床材に適切な電気抵抗を選択するための正式な基準はありません。しかし、この機器を製造するメーカーからの静電気対策のガイダンスを探すことはできます。ほとんどの場合、何らかのタイプの ESD 床材が使用されています。同社の ESD 防止プログラムは ANSI/ESD S20.20 を満たすように設計されているため、接地および帯電発生までの抵抗測定値が 1.0 x 109 オーム未満の床材を設置しています (試験方法 ANSI/ESD STM 97.2 によると、ESD を着用している人に対して 100 ボルト未満)履物。

S20.20、IEC 61340-5-1 (S20.20 と国際的に同等)、および FAA 規格はすべて、静電気抑制床材の性能が大幅に低下する上限である < 1.0 x 109 を設定していることを考慮すると、、これが広く受け入れられている上限閾値であることは論理的です。

何十年にもわたって、NFPA の出版物は、手術室に設置される床の最小電気抵抗を 25,000 オームに設定しています。この抵抗値は、500 ボルトに設定されたオームメーターを使用して測定されました。 UL 779 では、平均最小抵抗 25,000 オームが必要です。 DoD 4145.26 では、110 ボルトのサービスが提供される地域では最小値として 40,000 オーム、220 ボルトのサービスに近い地域では 75,000 オームが設定されています。 (国防総省の場合、漏電遮断器は同じ要件を満たします。) 2022 年 5 月に更新された IBM データセンター Web サイトの投稿には、次のように記載されています。

「安全のため、床材と床材システムは、床スペース上の 1 m (3 フィート) 離れた任意の 2 点間で測定した場合に、150 キロオーム以上の抵抗を提供する必要があります。」 3

FAA 019f、Motorola R56、および ATIS 0600321 はすべて、ESD 床材の測定値が 1.0 x 106 以上であることを要求しています。接地された作業員を保護する必要があるケーススタディの企業と同様に、これらの規格の対象となる施設に雇用されている従業員は、電化された機器の近くで作業しています。これらの業界は、労働者を感電死の危険から守ることを目的として規格を作成しました。 ESD 床によって人が感電死したという事例は知りませんが、理論上の可能性は実験室でのテストで支持されています。

静電気防止フロアを通過する電流の大きさを決定するために、オーム計で行われた抵抗測定に決して依存すべきではないことを心に留めておくことが最も重要です。特に、サウスカロライナ州シンプソンビルのファウラーアソシエイツによるある研究では、ESD 床材で実際に測定された電流と、オームメーターを使用して得られた抵抗測定に基づく予測電流との間に大きな差異があることが実証されました。4作業者が電流から守ることは非常に絶縁性が高く、静電気防止の目的はありません。 ESD 床材は、電気の流れを防ぐように設計されていません。まさにその逆です。 ESD 床は、電荷がアースに流れるのを容易にします。

これにより、国および地域の電気規定の遵守、電気作業の資格のある人材および組織のみへの電気作業の制限、電気安全プログラムの開発、実施、実施などの必要なポリシーが残ります。これは、最小限の抵抗を考慮する必要がないと言っているわけではありません。それは、安全対策として電気抵抗に頼るべきではないことを意味します。しかし、抵抗が漏れ電流の信頼できる予測因子であるかどうかにかかわらず、床材メーカーは Ken Ross のアドバイスを考慮する必要があります。つまり、規格 (UL、NFPA、DOD、FAA) が合理的な代替設計を確立しており、事故が発生した場合には、「メーカーはなぜ遵守しなかったのかを正当化する必要があるだろう。」

サーバールームはエレクトロニクス製造スペースとは異なり、選択基準も異なります。製造環境ではなくサーバールーム用の ESD 床を選択する際の重要な問題の 1 つは、ESD フットウェアなしで床が静電気を軽減できるかどうかです。電子施設では、フロアにいるすべての従業員が何らかの種類の ESD フットウェアを着用する必要があります。 ESD フットウェアの使用はサーバールームでは現実的ではありません。この制限により、履物や低い相対湿度に関係なく、発生する電荷を最小限に抑える床を設置することが強く求められています。

ASHRAE が資金提供した主要な研究によると、次のようになります。

「データセンターに出入りする人員やデータセンターで働く人員が履く靴を確実に管理することは不可能かもしれませんが、施設の所有者や管理者は、履物がデータセンターの日常業務に問題を引き起こす可能性があることを認識しておく必要があります。従来のポリマーはほぼすべて同じです。ベースのソール素材は、湿度に関係なく、他のものよりも高い帯電レベルを引き起こす可能性があります。導電性床は、静電気を発生させる可能性が最も高い靴でも静電気の帯電を軽減するのに役立ちます。」 5

静電気抑制床材の種類も電荷の発生に影響します。最も説得力のある文書化された統計の 1 つは、普通の靴を履いて静電気対策の床の上を歩いているときに 500 ボルトを超える電荷が発生する確率です (表 1 を参照)。静電気散逸性のビニール床に 500 ボルトが発生する確率は 35% と計算されました。導電性ビニール床の場合、確率は 8% に低下しました。導電性ゴム床が 500 ボルトを超える充電を可能にする確率は、わずか 0.1% でした。

* ESD を軽減する床材と履物を使用すると、たとえ湿度が 8% などの低い値に下がったとしても、ESD の異常や損傷のリスクを無視できるレベルまで減らすことができます。残念ながら、ほとんどのデータセンターでは履物を管理することは非常に現実的ではありません。

歴史的に、データセンターは静電気を制御するために加湿に依存してきました。 ESD 協会は、ANSI/ESD 2020 の 2007 年版で要件として加湿を削除しました。これらの空間の特定のニーズに対処するために、他の規格を参考にすることは可能ですし、そうすべきです。

ASHRAE 研究プロジェクト RP-1499 では、データセンターやサーバールームに静電気制御床材を設置すると、問題となるレベルの静電気の発生を制御、削減、防止でき、その結果、長年にわたる室内の加湿とエネルギー要件の大幅な削減が可能になることが示されています。これらのスペース。

特に高湿度の空間を冷却するためにエネルギーを浪費することと比較すると、ESD 床材のような一度だけで完了するインフラストラクチャソリューションでこれらの問題に対処することは理にかなっています。「データセンターの ICT 機器の静電気による信頼性問題に対する湿度の影響」(巻末注 #5) では、著者の Wan、Swenson、Hillstrom、Pomerenke、Stayer が次の使用を強く提案しています。

「履物や環境の湿気に関係なく、全体的な静電気の蓄積レベルを減らすために、管理されたエリアには少なくとも適度な導電性の床材システムを設置してください。いずれにしても床材を設置する必要があり、絶縁性の床ではなく導電性の床に関連するコストは、継続的に使用する場合に比べてわずかです」適切な湿度レベル（低湿度）を維持するための運用コスト。」

ESD 床を評価する場合、最大および最小の電気抵抗、電気規格と業界標準、最低動作相対湿度での電荷の発生、ESD 履物を使用した場合と使用しない場合の性能など、複数の性能要素を調査する必要があります。データセンターが建設中であるか、すでに稼働しているかは、ESD 床材のオプションに影響を与え、場合によっては制限されます。

組織によっては、ラックから床までのアース経路によりシステム解析に影響を与える可能性があるため、導電性床材がラックと電気的に接触しないことを好む場合があります (図 2 を参照)。もう 1 つの考慮事項は、接地されたラックとの接触によって床の表面から地面までの抵抗特性が変化するかどうかです。実験的なインストールでは、指定者が最終的な選択を行う前に、これらの可能性を明らかにすることができます。

図 2: 連動する導電性床で覆われたサーバールーム。ラックとの接触を避けるために床の端が切り取られていることに注意してください。

静電気抑制床材は、静電気抑制椅子および接地ストラップと組み合わせることで、あらゆるタイプの ICT スペースに非常に効果的な、単一費用のソリューションを提供できます。

データセンターDavid Longesd床材サーバールーム標準静的制御

Dave Long は、静電気のない環境のための床材ソリューションの大手プロバイダーである Staticworx, Inc. の CEO 兼創設者です。彼は 30 年以上の業界経験を持ち、静電気やコンクリート基板の試験に関する包括的な技術知識と、現実の環境で材料がどのように機能するかについての実践的な理解を組み合わせています。

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