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(Fr) Les protections contre les faisceaux Laser et ses effets

| Aug 9, 2019 | Découpe Laser Co2

En Europe, la norme appliquée est la norme européenne NF EN 60825-1/A2 « sécurité des appareils à laser, classification des matériels, prescription et guide de l’utilisateur »
Pour les fabricants de produits laser, la norme sert de référence pour la conformité des installations. Tous les produits laser vendus en Europe doivent répondre à cette norme et comporter le marquage CE.

L’application de cette norme est précisé dans le décret n°2007-665 du 2 mai 2007 relatif à la sécurité des appareils à laser sortant.

I ) Protection contre l’énergie du rayon

Il existe à ce jour 8 classes différentes de lasers. Ces classes représentent leur niveau de dangerosité.
Ces classes sont décrites dans la norme internationale IEC 60825-1-2014

Lasers qui sont sans danger pendant leur utilisation, y compris la vision directe dans le faisceau sur une longue période, même lorsqu’une exposition se produit lors de l’utilisation des dispositifs optiques télescopiques.

La classe 1 comprend également  les lasers de forte puissance qui sont totalement enfermés de sorte qu’aucun rayonnement potentiellement dangereux ne soit accessible pendant l’utilisation (appareil avec laser incorporé).

*À noter*
La vision dans le faisceau des appareils à laser de classe 1 qui émettent une énergie rayonnante visible peut encore produire des effets visuels d’éblouissement, en particulier à de faibles niveaux de lumiaire ambiante.

Lasers qui sont sans danger, y compris la vision directe dans le faisceau sur une longue période pour l’œil nu. L’EMP (exposition maximale permise) peut être dépassée et des lésions oculaires peuvent apparaître après une exposition avec un dispositif optique comme des jumelles.

*À noter*
La vision dans le faisceau des appareils à laser de classe 1M qui émettent une énergie rayonnante visible peut encore produire des effets visuels d’éblouissement, en particulier à de faibles niveaux de lumière ambiante.

Appareils à laser destinées à une application directe du rayonnement laser sur la peau ou les tissus corporels internes dans le cadre de procédures médicales, de diagnostic, thérapeutiques ou cosmétiques comme l’épilation, la réduction des rides et de l’acné.

Bien que le rayonnement laser émis puisse être aux niveaux des classes 3R ou 4, les expositions oculaires sont empêchées grâce à un ou plusieurs moyens techniques.

Cette classe a été introduite car ces appareils sont actuellement disponibles à la vente et que les mesures de contrôle spécifiées normalement pour les appareils à laser des classes 3B ou 4 ne leur sont pas adaptées.

Lasers qui émettent un rayonnement visible dans la gamme des longueurs d’onde de 400 nm à 700 nm, qui sont sans danger pour des expositions momentanées (0,25 s), mais qui peuvent être dangereux pour une vision délibérée dans le faisceau.

Les utilisation sont avertis par les étiquetages de ne pas regarder dans le faisceau, c’est-à-dire d’avoir des réactions actives de protection, en bougeant la tête ou en fermant les yeux, et d’éviter de regarder dans le faisceau en continu et de manière intentionnelle.

*À noter*
Les éblouissements, les aveuglements par l’éclair et les images consécutives peuvent être provoqués par un faisceau provenant d’un appareil à laser de classe 2, en particulier dans des conditions de faibles niveaux de lumière ambiante.

Cela peut avoir des implications de sécurité générales indirectes résultant de troubles visuels temporaires ou d’effets de surprise.

Ces troubles visuels peuvent être particulièrement préoccupant lorsqu’ils sont liés à des activités critiques du point de vue de la sécurité, comme le travail avec des machines ou en hauteur, en présence de hautes tensions, ou pendant la conduite.

Lasers qui émettent des faisceaux laser visibles et qui sont sans danger pour une exposition de courte durée uniquement, à l’oeil nu. L’EMP peut être dépassée et des lésions oculaires peuvent apparaître après une exposition avec un dispositif optique comme des jumelles.

Les utilisateurs sont avertis par les étiquetages de ne pas regarder dans le faisceau, c’est-à-dire d’avoir des réactions actives de protection, en bougeant la tête ou en fermant les yeux, et d’éviter de regarder dans le faisceau en continu et de manière intentionnelle. L’étiquetage des appareils de la classe 2M met aussi en garde contre une exposition des utilisateurs aux instruments optiques télescopiques.

*À noter*
Les éblouissements, les aveuglements par l’éclair et les images consécutives peuvent être provoqués par un faisceau provenant d’un appareil à laser de classe 2M, en particulier dans des conditions de faibles niveaux de lumière ambiante.

Cela peut avoir des implications de sécurité générales indirectes résultant de troubles visuels temporaires ou d’effets de surprise.

Ces troubles visuels peuvent être particulièrement préoccupants lorsqu’ils sont lés à des activités critiques du point de vue de la sécurité, comme le travail avec des machines ou en hauteur, en présence de hautes tensions, ou pendant la conduite.

Lasers qui émettent des rayonnements pouvant dépasser l’EMP pour une vision direction dans le faisceau, mais le risque de lésions dans la plupart des cas est relativement faible.

Le risque de lésions augmente avec la durée d’exposition et l’exposition peut être dangereuses pour une exposition oculaire dans la condition la plus défavorable (alignement du faisceau avec une pupille dilatée avec la totalité du faisceau entrant dans l’œil) ou une vision directe dans le faisceau de manière intentionnelle.

*À noter*
Les éblouissements, les aveuglements par l’éclair et les images consécutives peuvent être provoqués par un faisceau provenant d’un appareil à laser de classe 3R, en particulier dans des conditions de faibles niveaux de lumière ambiante.

Cela peut avoir des implications de sécurité générales indirectes résultant de troubles visuels temporaires ou d’effets de surprise.

Ces troubles visuels peuvent être particulièrement préoccupant lorsqu’ils sont liés à des activités critiques du point de vue de la sécurité, comme le travail avec des machines ou en hauteur, en présence de hautes tensions, ou pendant la conduite.

Port de lunettes de protection fortement conseillé

Lasers qui sont normalement dangereux lorsque l’exposition oculaire dans le faisceau se produit (c’est-à-dire à l’intérieur de la DNDO), y compris une exposition de courte durée accidentelle. La vision de réflexions diffuses est normalement sans danger.

Les lasers de classe 3B qui s’approchent de leur LEA (limite d’émission accessible*) peuvent produire des lésions mineures de la peau, voire présenter un risque d’inflammation de matériaux inflammables. Cependant, cela n’est susceptible de se produire que si le faisceau a un petit diamètre ou s’il est focalisé.

Port de lunettes de protection obligatoire

* Définition de limite d’émission accessible : émission maximale accessible permise dans une classe particulière (en W ou en J).

Lasers pour lesquels la vision dans le faisceau et l’exposition de la peau sont dangereuses, et pour lesquels la vision de réflexions diffuses peut être dangereuses. Ces lasers représentent aussi souvent un danger d’incendie.

Port de lunettes de protection obligatoire

Remarque : Les découpeuses C02 lorsqu’elles sont cartérisées et que un dispositif empêche l’ouverture du carter pendant le fonctionnement du laser, sont soumises à la réglementation des laser de type 1, c’est a dire il n’y a pas de danger et les utilisateurs n’ont pas besoins de porter des lunettes de protection.

Par contre lors de la maintenance de la machines ( tests, réglage des miroirs ) par un personnel qualifié, le laser redeviens de classe 4 et le port de lunettes est obligatoire.

II ) Exposition maximale permise

L’exposition maximale permise (E.M.P.) est le niveau maximal auquel l’œil peut être exposé sans subir de dommage immédiat ou à long terme. Cette valeur, mesurée au niveau de la cornée, se détermine en fonction de la longueur d’onde du rayonnement, de la durée d’impulsion ou du temps d’exposition du tissu soumis au rayonnement (peau ou oeil) et de la dimension de l’image de l’objet sur la rétine.

Pour un Laser C02 en mode continu t>10 l’EMP est de 1000W /m² ou 10 000 000 W/cm² que ce soit pour les yeux et la peau.  Pour que cette valeur soit plus parlante vous pouvez consulter ce graphique comparant le rayonnement laser à d’autre rayonnements.

Pour plus de détails et d’avantages de valeurs d’EMP, il faut se reporter à la norme NF EN 60825-1

 

III ) Choisir des lunettes de protection

 

a ) Lunette de protection et lunette de réglage

Les lunettes de réglage ou d’alignement sont utilisées pour les travaux sur des lasers émettant dans le domaine visible 400 à 700 nm et dont la puissance ne dépasse pas 100 W, ces lunettes d’alignement doivent être certifiées selon la norme EN 208
Cette norme EN208 suppose que le réflexe palpébral est de 0.25 s

Les lasers de découpent C02 émettent dans l’infrarouge ( invisible ), il faut donc s’équiper pour ce type de laser de lunettes de protection qui elles doivent être certifiés selon la norme EN 207

Selon la norme EN207 la protection offerte doit être évidemment adaptée spécifiquement à la longueur d’onde de votre LASER et doit être appropriée au plus dangereux scénario de manipulation (Densité de puissance ou d’énergie maximum à laquelle peut être exposé l’utilisateur) Généralement, le calcul de cette densité de puissance ou d’énergie est effectué avec le plus petit diamètre de faisceau accessible par l’utilisateur.

b ) Le niveau d’échelon L

La norme EN 207 tient compte de la durée pendant laquelle le filtre garantit une protection, à savoir 10 secondes pour les lasers en mode continu et 100 impulsions pour les lasers en mode pulsé. Cette notion de durée dans la norme EN 207 a pour but de laisser à l’utilisateur un temps de réaction suffisant en cas d’exposition accidentelle.
Si vous voyez vos lunette de protection en polycarbonate commencer à fondre et prendre feux à l’extérieur, fuyez vous avez moins de 10 secondes pour éviter l’accident.

Le calcul de la protection L est complexe, il dépend de la longueur d’onde du laser, du mode de fonctionnement du laser ( continu, impulsion … ) et de l’exposition E.M.P de l’utilisateur celle ci dépendant bien sûr de la puissance du Laser.

Tableau récapitulatif des niveau d’échelon ( pour le mode continu ou direct regardez la colonne D )

c ) La Densité Optique

Sur beaucoup de sites internets, catalogues, le niveau de protection est indiqué avec les deux lettre OD
OD = Optical density (densité optique)
Il s’agit de la protection du filtre, en puissance de 10. par exemple, un filtre OD=7, se traduit par une atténuation de 107 (10 millions) de la puissance d’entrée, et ce durant 10 secondes maximum.

La protection OD nécessaire dépend de longueur d’onde du laser, de sa puissance et du mode ( continue, impulsion … )
Voici un calculateur en ligne permettant d’estimer la protection OD nécessaire  https://www.lia.org/evaluator/od.php

Remarque : CW signifie continuous wave ( onde continue )

d ) Critères de confort

VLT = Visual Light Transmission (Transmission visuel de lumière) : Ce paramètre renseigne sur l’opacité des lunettes, plus ce pourcentage est important, plus la visibilité et le confort de vision sont bons.

 

IV ) Propagation du rayon laser

 

V ) Parties de l’oeil en danger

Les lasers qui émettent dans la partie visible du spectre comme les diodes laser de découpe de 405nm sont très dangereuses pour la rétine, car les rayons visibles sont prévus pour traverser le corps vitré.
Les lasers qui émettent dans l’infrarouge proche comme les lasers YAG peuvent créer des brulures profondes à travers la cornée et le cristallin, quelquefois jusqu’a la rétine.
Les lasers C02 à 10600 nm qui émettent dans l’infrarouge éloigné provoquent des brulures au niveau de la cornée.

 

VI ) Protection contre les fumées de découpe

A ) Extracteur non filtrant

Une extraction non filtrante envoie tout ce qui est dans la machine à l’extérieur du bâtiment. Ceci est très efficace et peu couteux, à l’achat et aussi à l’entretien. Cependant , il ne peut convenir pas à tous les environnements.
Si la machine est dans un bureau ou ou un espace grand public (centre commercial par exemple), cette solution n’est pas conseillée.
Il est possible de prolonger la gaine d’évacuation jusqu’au toit, pour éviter que les fumées partent chez les voisins.

B ) Extracteurs filtrants

Un extracteur avec filtration bien dimensionnée vous permettra de recycler l’air et le rejeter à l’intérieur de la pièce.
L’air passe dans des filtres pour bloquer les particules et ensuite a travers des charbons actifs pour éliminer les odeurs.
Les filtres HEPA et charbons actifs doivent être changés de temps en temps, la fréquence dépend des matériaux découpé, le bois MDF est la matière qui bouche le plus rapidement les filtres. Il y a un cout d’entretien mais qui dépend des matériaux utilisés.

Un système de filtrage pour Laser CO2 est généralement composé :
– d’un près filtre lavable
– d’un ou plusieurs filtres HEPA ( réalisés en microfibre de verre )
– un ou deux filtres à charbon actifs ( pour les odeurs et les COV )

Le système peut avoir en plus :

des capteurs de pression pour les filtres HEPA qui vont envoyer des alarmes indiquant quand les changer

Pour les charbons actifs, ce n’est pas une différence de pression qui peut indiquer qu’ils doivent être changés, pour les modèles d’entrée de gamme seul l’utilisateur quand il va commencer à sentir des odeurs va savoir qu’il est temps de les changer.
Pour la sécurité certains modèle sont équipés en plus de capteurs à monoxyde de carbone.

Changement des filtres
Les filtres à particules sont entièrement consommés lorsque la majorité des pores sont bloqués par des particules et que l’air contaminé ne peut plus traverser les médias.
Les près filtres sont essentiels il permettent de prolonger la vie des filtre HEPA

C ) Classification des filtres

Les filtres peuvent être classés en 3 grandes catégorie

– les pré filtres ( ou filtres grossiers )
– les filtres fins
– les filtres absolues

Les pré filtres et filtres fin sont définies par la norme Européenne EN779
Les filtres absolues par la norme EN 1822

 

MPPS est l’abréviation de ” Most Penetrating Particle Size”. Il s’agit de la taille de particules la plus difficile à capturer.

Si vous choisissez d’équiper votre système en filtre absolues, pour le préfiltre, un filtre EPA avec une efficience de 92 à 95% filtrant les particules au dessus de 0,8 micron est suffisant.

La dénomination HEPA (High Efficiency Particulate Air) s’applique à tout dispositif capable de filtrer, en un passage, au moins 99,97 % des particules de diamètre supérieur ou égal à 0,3 µm2.

Les particules de dimension de l’ordre de 0,3 µm sont les plus difficiles à filtrer.
En effet, les plus grandes sont arrêtées par les fibres du filtre grâce à leur taille, et les plus petites grâce au phénomène de diffusion lié au mouvement brownien.

Filtrage avec charbon actif

L’efficacité du filtrage avec charbon actif dépend tout simplement du nombre de charbons actifs utilisé ( 7kg, 9kg, 23kg … )
Le charbon actif élimine les odeurs des fumées et aussi les COV (Composés Organo Volatiles).

D ) Création d’un système de filtrage DIY

Système Opensource conçu par Frédéric HEINRICH du fablab linspirateur http://fablab-linspirateur.fr/project/filtre-pour-fumee-laser-diy/     Fichiers de fabrication

Système DIY conçu par le fablab Suisse Lacote  https://www.youtube.com/watch?v=I70x9WWs-U8

Ces système DIY  utilisent des filtres à la norme EN779 pour les prés filtres et filtres principaux, ceux ci sont faciles à trouver sur des sites internet de bricolage comme Mano Mano par exemple.