Gli occhiali di sicurezza normali non offrono assolutamente alcuna protezione contro le radiazioni laser al CO2 a 10,6 micron, esattamente quelle emesse da queste macchine per l'incisione al biossido di carbonio. La grande differenza rispetto alla luce visibile è che questa radiazione infrarossa viene completamente assorbita dall'acqua nei nostri occhi, provocando ustioni immediate. Studi dimostrano che danni permanenti all'occhio si verificano in meno di un quarto di secondo se qualcuno guarda direttamente la sorgente o persino ne coglie i riflessi. Per una protezione adeguata, i lavoratori hanno bisogno di occhiali speciali progettati specificamente per assorbire la lunghezza d'onda di 10,6 micron. Questi occhiali devono bloccare oltre il 99,9% di tale lunghezza d'onda pur lasciando passare abbastanza luce visibile da permettere una visione chiara. Una tale protezione copre anche il pericoloso retrodiffusione proveniente da materiali lucidi come superfici metalliche e acrilici, un rischio che permane anche a distanze superiori ai dieci metri. Gli esperti di sicurezza verificano sempre che il valore di densità ottica (optical density) sia superiore a OD 5 per 10,6 micron. La maggior parte degli "occhiali laser" disponibili in commercio semplicemente non è adatta a fronteggiare questa particolare minaccia infrarossa.
Le macchine per incisione laser al CO2 rientrano nella Classe 4, che è sostanzialmente il livello di pericolo più alto per i laser. Questi dispositivi possono causare ustioni cutanee istantanee e danni oculari molto gravi, con rischio per la vista. Il motivo? Alla lunghezza d'onda di 10,6 micrometri, il laser viene assorbito dall'acqua presente negli occhi, provocando una rapida vaporizzazione ed esplosioni microscopiche che distruggono lo strato esterno della cornea. A causa del modo in cui agisce questo calore, seguire gli standard di sicurezza ANSI Z136.1 non è solo una buona pratica, ma è assolutamente necessario. E cosa richiede effettivamente questo standard? Analizziamo cosa devono fare gli operatori per rimanere al sicuro quando lavorano con questi potenti strumenti.
Lavorare con i laser a CO2 produce diversi sottoprodotti tossici a seconda del materiale che viene inciso, quindi sono assolutamente necessarie adeguate misure di sicurezza. Quando l'acrilico inizia a decomporsi durante il taglio, emette acido cianidrico (HCN), che può essere letale anche a livelli molto bassi, intorno a 100 parti per milione. Per questo motivo molti laboratori installano sistemi speciali di ventilazione. I materiali in PVC rilasciano gas cloro (Cl2) durante la lavorazione, una sostanza che non solo irrita i polmoni, ma richiede anche canalizzazioni a prova di esplosione e talvolta l'evacuazione delle aree se le concentrazioni diventano troppo elevate. I falegnami affrontano invece una sfida completamente diversa, poiché il taglio laser del legno produce vapori di formaldeide insieme a minuscole particelle chiamate PM2,5. Questi microscopici residui permangono nell'aria del laboratorio e, secondo la ricerca dell'OMS, sono classificati come cancerogeni del Gruppo 1, associati a gravi problemi di salute come tumori al naso e alla gola e cicatrici polmonari. Anche le normative sulla sicurezza dell'OSHA chiariscono bene questo aspetto: la polvere di legno non dovrebbe superare i 5 milligrammi per metro cubo prima che si configuri un problema da segnalare, mentre quei gas pericolosi provenienti da acrilico e PVC richiedono un monitoraggio costante poiché agiscono molto rapidamente sull'organismo.
Un corretto controllo dei fumi richiede tre principali approcci ingegneristici conformi agli standard ASHRAE 110-2016 e alle raccomandazioni del NIOSH sui sistemi di ventilazione. Il primo aspetto da verificare è garantire almeno 12 ricambi d'aria all'ora nelle aree effettivamente occupate. Si raccomanda di effettuare tale verifica ogni tre mesi utilizzando anemometri di buona qualità per assicurare letture accurate. In secondo luogo, la velocità dell'aria nei condotti deve mantenersi tra i 20 e i 25 metri al secondo. Questo intervallo di velocità evita che le particelle si depositino e garantisce l’efficace rimozione dei fumi dal posto di lavoro. Infine, l’utilizzo di sistemi di filtrazione multistadio fa una grande differenza. La maggior parte delle strutture ottiene risultati migliori combinando diversi tipi di filtri per catturare inquinanti di varia natura prima che possano fuoriuscire nell’ambiente.
Le cause principali di rischi di incendio quando si utilizzano laser al CO2 per l'incisione sono l'accumulo di calore nel punto focale e l'accumulo di residui infiammabili. Quando vengono configurati correttamente, i sistemi di soffiaggio d'aria che inviano aria pulita e secca direttamente sull'area di lavoro possono ridurre le probabilità di accensione di circa due terzi, secondo test effettuati seguendo gli standard ASTM E2058. Anche la manutenzione regolare è importante. Pulire quotidianamente le superfici con attrezzi che non producono scintille aiuta a rimuovere le particelle pericolose lasciate dopo aver lavorato materiali come legno, acrilici, tessuti e pannelli compositi. Ed ecco una cosa davvero importante che nessuno vuole dimenticare: la maggior parte degli incendi nei laboratori con laser avviene quando non c'è nessuno in osservazione. Le statistiche mostrano che oltre il novanta percento degli incidenti si verifica durante operazioni non sorvegliate. Per prevenire ciò, i laboratori dovrebbero installare dispositivi di sicurezza che richiedano la presenza dell'operatore. Interruttori a pedale o sensori di movimento funzionano bene a questo scopo, spegnendo automaticamente il laser se non viene rilevata alcuna attività entro circa quindici secondi.
Un buon confinamento del fascio rimane essenziale per chiunque lavori con laser di Classe 4. Le protezioni devono essere dotate di interblocchi a prova di guasto che interrompano quasi istantaneamente le emissioni a 10,6 micrometri quando qualcuno apre una porta o accede a un pannello. Parliamo di arrestare il fascio entro soli 100 millisecondi. Per i controlli trimestrali sull'integrità delle protezioni, seguire lo standard EN 60825-1 significa utilizzare rilevatori a fotodiodo correttamente calibrati tramite tracciabilità NIST. Questi rilevatori verificano la presenza di perdite attorno a ogni giunzione, oblò e punto di collegamento. Se le misurazioni mostrano oltre 5 milliwatt per centimetro quadrato in qualsiasi punto in cui le persone potrebbero essere esposte, si tratta di un problema grave che viola le normative sulla sicurezza. Conservare anche registrazioni dettagliate dopo ogni ispezione. Includere copie dei certificati di calibrazione dei rilevatori, l'esatta posizione in cui sono state effettuate le misurazioni e le correzioni apportate nel caso fosse presente qualche anomalia. Disporre di tali registrazioni dimostra la conformità continua alle norme internazionali sulla sicurezza laser e garantisce la protezione dei lavoratori, sia durante la manutenzione ordinaria sia quando manipolano materiali vicino all'equipaggiamento.
Si dovrebbero utilizzare occhiali specificamente progettati per la lunghezza d'onda di 10,6 µm, in grado di bloccare oltre il 99,9% della radiazione permettendo il passaggio della luce visibile.
La norma ANSI Z136.1 fornisce linee guida essenziali per prevenire ustioni agli occhi e alla pelle, richiedendo misure come percorsi del raggio chiusi e formazione degli operatori per mitigare i rischi associati ai laser di Classe 4.
I sottoprodotti tossici includono acido cianidrico dagli acrilici, gas cloro dal PVC e formaldeide dal legno, necessitando ventilazione e monitoraggio rigorosi.
I rischi di incendio possono essere minimizzati con sistemi ad assistenza d'aria, una regolare gestione dei detriti e l'adozione di politiche che vietano l'uso non sorvegliato.
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