Normale Sicherheitsbrillen bieten keinerlei Schutz gegen CO2-Laserstrahlung bei 10,6 Mikrometern, genau die Art von Strahlung, die von diesen Kohlendioxid-Graviermaschinen ausgegeben wird. Der entscheidende Unterschied im Vergleich zum sichtbaren Licht liegt darin, dass diese Infrarotstrahlung vom Wasser in unseren Augen vollständig absorbiert wird und dadurch sofortige Verbrennungen verursacht. Studien zeigen, dass bereits innerhalb von weniger als einer Viertelsekunde dauerhafte Augenschäden auftreten, wenn jemand direkt darauf oder sogar auf Reflexionen blickt. Für einen wirksamen Schutz benötigen Arbeitnehmer spezielle Brillen, die gezielt zur Absorption von 10,6 Mikrometern ausgelegt sind. Diese sollten mehr als 99,9 % dieser Wellenlänge blockieren und gleichzeitig ausreichend sichtbares Licht durchlassen, um eine klare Sicht zu gewährleisten. Ein solcher Schutz umfasst auch gefährliche Rückstreuung von glänzenden Materialien wie Metalloberflächen und Acrylglas, wobei das Risiko noch über zehn Meter hinaus besteht. Sicherheitsexperten prüfen stets, ob die optische Dichte (Optical Density) für 10,6 Mikrometer einen Wert über OD 5 aufweist. Die meisten handelsüblichen „Laserbrillen“ sind diesem speziellen Infrarotrisiko einfach nicht gewachsen.
CO2-Lasergravurmaschinen fallen in Klasse 4, was im Grunde die höchste Gefahrenstufe für Laser darstellt. Diese Geräte können sofortige Hautverbrennungen und schwerwiegende Augenschäden verursachen, die das Sehvermögen gefährden. Der Grund dafür ist, dass der Laser bei einer Wellenlänge von 10,6 Mikrometern von dem Wasser in den Augen absorbiert wird, was zu schneller Verdampfung und mikroskopischen Explosionen führt, die die äußere Schicht der Hornhaut zerstören. Aufgrund dieser Wirkungsweise ist die Einhaltung der Sicherheitsstandards nach ANSI Z136.1 nicht nur eine empfehlenswerte Maßnahme, sondern zwingend erforderlich. Was verlangt dieser Standard konkret? Werfen wir einen Blick darauf, was Bediener tun müssen, um bei der Arbeit mit diesen leistungsstarken Werkzeugen sicher zu bleiben.
Die Arbeit mit CO2-Lasern erzeugt unterschiedliche toxische Nebenprodukte, je nachdem, welches Material graviert wird. Daher sind unbedingt geeignete Sicherheitsmaßnahmen erforderlich. Wenn Acryl beim Schneiden zu zerfallen beginnt, entsteht Blausäure (HCN), die bereits bei sehr niedrigen Konzentrationen von etwa 100 ppm tödlich wirken kann. Deshalb verfügen viele Werkstätten über spezielle Belüftungssysteme. Bei der Bearbeitung von PVC-Materialien wird Chlor-Gas (Cl2) freigesetzt, das nicht nur die Atemwege reizt, sondern auch eine explosionsgeschützte Kanalisation erfordert und manchmal eine Evakuierung der Räumlichkeiten notwendig macht, falls die Konzentrationen zu hoch werden. Holzverarbeiter stehen vor einer ganz anderen Herausforderung, da das Laserschneiden von Holz Formaldehyddämpfe sowie mikroskopisch kleine Partikel, sogenannte PM2,5, erzeugt. Diese winzigen Teilchen verbleiben in der Luft der Werkstatt und werden laut WHO-Forschung als Karzinogene der Gruppe 1 eingestuft, die mit schwerwiegenden Gesundheitsproblemen wie Nasen-Rachen-Krebs und Lungenvernarbungen in Verbindung stehen. Auch die Sicherheitsvorschriften der OSHA legen dies klar fest: Holzstaub sollte 5 Milligramm pro Kubikmeter nicht überschreiten, bevor es zu einem meldepflichtigen Problem wird, während jene gefährlichen Gase aus Acryl und PVC ständig überwacht werden müssen, da sie äußerst schnell körpereigene Wirkungen hervorrufen.
Die richtige Rauchkontrolle erfordert drei wesentliche technische Ansätze, die sowohl den ASHRAE 110-2016-Standards als auch den Empfehlungen des NIOSH für Lüftungssysteme entsprechen. Die erste Sache, die zu überprüfen ist, ist, in Bereichen, in denen Menschen tatsächlich arbeiten, mindestens 12 Luftaustausch pro Stunde zu halten. Wir empfehlen, diese alle drei Monate mit einem Anemometer von guter Qualität zu überprüfen, um sicherzustellen, dass die Messwerte korrekt sind. Als nächstes muss die Luft, die durch die Kanäle fließt, 20 bis 25 Meter pro Sekunde halten. Dieser Geschwindigkeitsbereich verhindert, dass Partikel abfallen und sorgt dafür, dass alle Dämpfe richtig aus dem Arbeitsplatz entfernt werden. Schließlich macht die Mehrstufige Filtration einen großen Unterschied. Die meisten Anlagen finden, daß die Kombination verschiedener Filterarten am besten funktioniert, um verschiedene Arten von Schadstoffen zu fangen, bevor sie wieder in die Umwelt entweichen können.
Die Hauptursachen für Brandgefahren beim Einsatz von CO2-Lasern zur Gravur sind die Wärmestauung im Fokus und die Ansammlung brennbarer Rückstände. Bei korrekter Einrichtung können Luftunterstützungssysteme, die saubere, trockene Luft direkt auf den Arbeitsbereich blasen, das Zündrisiko laut Tests nach ASTM E2058-Standard um etwa zwei Drittel reduzieren. Auch regelmäßige Wartung ist wichtig. Das tägliche Reinigen der Oberflächen mit nicht funkenbildenden Werkzeugen hilft, gefährliche Rückstände zu entfernen, die nach der Bearbeitung von Materialien wie Holz, Acryl, Stoff und Verbundplatten entstehen. Und hier ist etwas besonders Wichtiges, an das niemand denken möchte: Die meisten Brände in Laserwerkstätten geschehen, wenn niemand zuschaut. Statistiken zeigen, dass deutlich über neunzig Prozent der Vorfälle während unbeaufsichtigter Betriebszeiten auftreten. Um dies zu verhindern, sollten Werkstätten Sicherheitseinrichtungen installieren, die die Anwesenheit des Bedieners sicherstellen. Fußschalter oder Bewegungsmelder eignen sich gut dafür und schalten den Laser automatisch ab, wenn innerhalb von etwa fünfzehn Sekunden keine Aktivität erkannt wird.
Eine gute Strahlabgrenzung bleibt für alle, die mit Lasern der Klasse 4 arbeiten, unverzichtbar. Die Abschirmungen benötigen sicherheitsgerechte Verriegelungen, die die Emissionen von 10,6 Mikrometern nahezu augenblicklich abschalten, sobald eine Tür geöffnet oder ein Panel zugänglich gemacht wird. Gemeint ist das Stoppen des Strahls innerhalb von lediglich 100 Millisekunden. Bei vierteljährlichen Prüfungen der Dichtheit der Abschirmung gemäß EN 60825-1 müssen kalibrierte Photodiodendetektoren verwendet werden, deren Kalibrierung über NIST-Traceability nachgewiesen ist. Diese Detektoren prüfen Leckstrahlung an jeder Naht, Sichtscheibe und Verbindung. Sollten Messwerte mehr als 5 Milliwatt pro Quadratzentimeter an irgendeiner Stelle aufweisen, an der Personen exponiert sein könnten, so ist dies ein schwerer Verstoß gegen Sicherheitsvorschriften. Auch detaillierte Aufzeichnungen nach jeder Inspektion sind erforderlich. Dazu gehören Kopien der Kalibrierzertifikate der Detektoren, exakte Angaben zu den Messpositionen sowie dokumentierte Korrekturen, falls Mängel behoben wurden. Solche Aufzeichnungen belegen die fortlaufende Einhaltung internationaler Lasersicherheitsvorschriften und schützen die Mitarbeiter, unabhängig ob bei Routinewartungen oder beim Umgang mit Material in Gerätenähe.
Es sollte eine Schutzbrille verwendet werden, die speziell für die Wellenlänge von 10,6 µm ausgelegt ist und mehr als 99,9 % der Strahlung blockiert, während sie sichtbares Licht durchlässt.
Die ANSI Z136.1 bietet wesentliche Richtlinien, um Augen- und Hautverbrennungen zu verhindern, und verlangt Maßnahmen wie geschlossene Strahlengänge und Bedienerschulungen, um Risiken im Zusammenhang mit Lasern der Klasse 4 zu minimieren.
Zu den toxischen Nebenprodukten gehören Blausäure aus Acrylglas, Chlorgas aus PVC und Formaldehyd aus Holz, weshalb eine gründliche Belüftung und Überwachung erforderlich sind.
Brandgefahren können durch Luftunterstützungssysteme, regelmäßige Ablagerungsreinigung und das Verbot unbeaufsichtigten Betriebs minimiert werden.
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