Brevet FR2092012A1 — publié le 19720121

- 1 - 2092012 L'invention concerne un élément protecteur contre le rayonnement laser continu ou par impulsions. Les appareils laser émettent, contrairement à toutes les sources d'énergie connues jusqu'ici, la totalité de leur puissance à l'intérieur d'un très petit angle d'ouverture. La densité de puissance peut être élevée encore davantage par focalisation du rayon cohérent au moyen de dispositifs optiques appropriés, et on a obtenu déjà des densités de puissance qui sont plus grandes que les densités de puissance maximales que l'on peut ob- Q tenir avec le rayonnement solaire multiplié par le facteur 10 . Les rayonnements laser se sont par suite montrés intéressants, en plus de la technique des télécommunications, pour l'usinage de solides, par exemple pour souder, couper, percer et autres opérations . Les densités de puissance des rayons laser de 7 2 plus de 10 W/cm permettent de chauffer des zones limitées de pièces à des températures si élevées que la matière se vaporise comme en explosant. En raison de cette densité de puissance importante, il est d'autre part difficile de protéger des hommes, des outils, des appareils et autres contre un rayonnement laser imprévisible ou même prévisible. Les éléments de protection contre le rayon laser que l'on coimait sont des parois rigides constituées de métaux à point de fusion élevés ou de produits céramiques, qui en raison de leur poids important sont difficiles à manipuler et ne se prêtent pas à la protection des objets mobiles. La présente invention a pour but de protéger contre le rayonnement laser des hommes, des outils, des appareils et autres au moyen d'éléments qui ne soient pas rigides et qui, au point de vue poids, soient légers. L'élément protecteur contre les rayonnements laser suivant l'invention est caractérisé par des écrans et des vêtements constitués de feuilles de graphite flexibles. L'étonnante efficacité des éléments protecteurs suivant l'invention repose vraisemblablement sur ce que, en conséquence de l'anisotropie des feuilles de graphite (la conductibilité thermique s'élève à la température ambiante, sur le plan de la feuille, à 10 à 20 W/sec grd, et,perpëndicn1ai rsment au plan de la feuille, à moins de 0,1 w/sec grd),1'énergie: transmise au foyer du rayon laser est évacuée en majorité parallèlement à la surface des feuilles, de sorte que la.densité d'énergie ne suffit plus pour vaporiser le carbone. 71 04288 - 2 - 2092012 Suivant un mode de réalisation de l'inventions on dispose sur des pièces des feuilles de graphite flexibles qui présentent des évidements et forment des masques, de sorte que seules les parties des pièces qui se trouvent en-dessous des 5 évidements seront enlevées par le rayonnement laser, les feuilles de graphite flexibles sont constituées suivant l'invention de graphite expansé pressé sans liant, qui» suivant un autre mode de réalisation de l'invention» est renforcé par des fibres ou des tissus de graphite incorporés* 10 les avantages que l'on peut obtenir grâce à l'invention consistent en particulier en ce que les agents protecteurs suivant l'invention peuvent s'adapter par simple courbure aux formes des objets à protéger, de sorte que la protection des objets ou personnes mobiles devient possible au moyen d'écrans ou 15 de vêtements dont le poids est peu important. Grâce aux masques suivant l'invention, dans le façonnage de pièces avec le rayon laser, le temps nécessaire pour l'installation du dispositif sera considérablement diminué. l'invention sera mieux comprise d'après la 20 description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif s Du graphite naturel dont la grosseur particulaire moyenne est de 0,1 mm est expansé, après traitement avec de l'acide nitrique, par un chauffage de peu de durée à environ 800°C et est 25 ensuite pressé, sans addition de liant, sur une calandre, en feuilles dont les épaisseurs se montent de 0,1 à 5 mm. les feuilles flexibles sont découpées en écrans quadrangulaires et soumises à un rayon lumineux laser. Avec un laser continu au dioxyde de carbone, dont 30 la puissance est de 100 ¥ et dont le diamètre de foyer se monte à 1 mm environ, il a fallu 3 sec environ pour percer une feuille d'une épaisseur de 0,1 mm. les feuilles dont l'épaisseur était de 2 mm n'ont pu être perforées avec cette installation laser. D'autres feuilles ont été soumises au rayonnement 35 d'un laser à rubis dont les impulsions avaient une puissance de 40 kW. Alors que, pour percer une feuille de 2 mm d'épaisseur, trois à cinq impulsions étaient nécessaires, on n'est pas arrivé à pratiquer des perforations dans des feuilles dont l'épaisseur était de 5mm. les feuilles présentaient seulement, après exposition aux 40 rayons, de petits bombements en forme de soufflures sur la surface. 71 04288 - 3 - 2092012 Une feuille de 5 mm d'épaisseur a été alors percée avec une fine aiguille, disposée sur une pierre de pivot en rubis, et exposée à nouveau au rayonnement avec la même puissance. Le rubis s'est alors vaporisé dans le prolongement du trou d'aiguille de sorte qu'il s'est produit une perforation lisse, correspondant au diamètre du trou. Pour la protection de pièces et d'appareils plus grands, il est apparu avantageux de renforcer mécaniquement les feuilles suivant l'invention au moyen de fibres ou de tissus de graphite. Pour la fabrication de ces feuilles renforcées suivant l'invention, on a calandre ou pressé sur une» ou de préférence sur les deux faces, du graphite expansé sur des fibres ou des tissus de graphite enrobés de résines synthétiques, par exemple des résines de furane ou de phénolformol. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 04288 2092012 REVENDICATIONS 1° - Elément protecteur contre les rayons laserP caractérisé en ce qu'il est constitué par un écran ou des vêtements faits de feuilles de graphite flexibles. ^ 2° ■= Elément protecteur contre les rayons laser suivant la revendication 1s caractérisé en ce que des feuilles de graphite flexibless présentant des évidements sont disposées sur les pièces que l'on se propose d'usiner. 3° - Elément protecteur contre les rayons laser 1Q suivant la revendication 1 „ caractérisé en ce que les feuilles de graphite flexibles sont constituées de graphite expansé, pressé sans liant. 40 _ Elément protecteur contre les rayons laser suivant l'une des revendications 1 à 3S caractérisé en ce que les ^ feuilles de graphite flexibles sont renforcées avec des fibres ou des tissus de graphite.