(57)【要約】【課題】有効波長帯を有するレーザー保護フィルターに使用するレーザー保護材料を提供する。【解決手段】レーザー保護材料は、有効波長帯において透過性であるプラスチックのマトリックス材料（２）及びマトリックス材料（２）に実質的に均一な形態で埋め込まれている吸収材料（３）から成り、吸収材料（３）は有効波長帯においてレーザー照射（４）を吸収し、閾値温度を超える温度に加熱されたとき有効波長帯においてその吸収能力を消失するものであり、マトリックス材料（２）のプラスチックは閾値温度を超える温度に加熱されたとき発砲し始めるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効波長帯を有するレーザー保護フィルター（１）のためのレーザー保護材料において、レーザー保護材料は、
（ａ）有効波長帯において透過性であるプラスチックのマトリックス材料（２）、
（ｂ）マトリックス材料（２）に実質的に均一な形態で埋め込まれている吸収材料（３）から成り、吸収材料（３）は有効波長帯においてレーザー照射（４）を吸収し、閾値温度を超える温度に加熱されたとき有効波長帯においてその吸収能力を消失するものであり、
（ｃ）マトリックス材料（２）のプラスチックは閾値温度を超える温度に加熱されたとき発砲し始めるものであることを特徴とするレーザー保護材料。
【請求項２】
マトリックス材料（２）は固有の発泡挙動を有することを特徴とする請求項１記載のレーザー保護材料。
【請求項３】
マトリックス材料（２）は熱硬化性ポリウレタンであることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザー保護材料。
【請求項４】
ポリウレタンはＲＩＭ法にしたがって製造されるプラスチックであることを特徴とする請求項３記載のレーザー保護材料。
【請求項５】
ポリウレタンはポリオール及びイソシアネートを選択可能な混合比で混合したものから製造されることを特徴とする請求項３又は４記載のレーザー保護材料。
【請求項６】
吸収材料（３）はポリオール又はイソシアネートの何れかに実質的に均一な形態で埋め込まれることを特徴とする請求項５記載のレーザー保護材料。
【請求項７】
吸収材料（３）はポリオールに混和されることを特徴とする請求項６記載のレーザー保護材料。
【請求項８】
吸収材料（３）はアンミニウムから成り若しくはこれを含む、又はシアニンから成り若しくはこれを含む、又は重金属錯体から成り若しくはこれを含む着色剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項記載のレーザー保護材料。
【請求項９】
吸収材料（３）は選択可能の濃度でマトリックス材料中に埋め込められることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項記載のレーザー保護材料。
【請求項１０】
少なくとも１００℃、特に少なくとも１５０℃、好ましくは少なくとも２００℃の値は閾値温度として規定されることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項記載のレーザー保護材料。
【請求項１１】
有効波長帯は７５０ｎｍ及び１１５０ｎｍの間にあることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項記載のレーザー保護材料。
【請求項１２】
マトリックス材料（２）は有効波長帯とは異なる他の波長帯においても透過性であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項記載のレーザー保護材料。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか１項にしたがうレーザー保護材料で作製された構成素材から成ることを特徴とするレーザー保護構成材。
【請求項１４】
構成素材はレーザー保護メガネ若しくはレーザー保護スクリーン又はレーザー保護壁若しくはレーザー保護カーテンの構成材のレーザー保護フィルターであることを特徴とする請求項１３記載のレーザー保護構成材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有効波長帯を有するレーザー保護フィルターのためのレーザー保護材料及びこの形式のレーザー保護材料で作製されたレーザー保護構成材に係わる。
【背景技術】
【０００２】
様々なレーザー保護材料が既に知られている。これらの材料は、とりわけ、レーザー保護メガネ及び／又はレーザー保護スクリーンに使用する保護フィルターを製造するために使用される。これらのフィルターは、ダイオードレーザー、固体レーザー、ディスクレーザー、ファイバレーザー及びチタンサファイアレーザーによって放射される放射線に対する保護を提案している。この形式の保護フィルターの製造に使用される最も一般的なプラスチック材料はポリカーボネートである。フィルター効果は、７５０ｎｍ及び１１５０ｎｍの間の波長の近赤外帯にある。この形式のポリカーボネート系保護フィルターは、ＥＮ２０７規格（２００９年）に関してＤ ＬＢ６までのレーザー保護レベルを達成することを可能にする。しかし、最大レーザー保護レベルＤ ＬＢ６は、特にレーザー材料加工の分野において、多くの場合不十分である。
【０００３】
特許文献１（ＤＥ １０２００５００９６１３ Ａ１）は、ポリマー複合材料の形態であるレーザー保護材料を記載しており、これは、その材料がレーザー照射に露光されたとき行われるエネルギー吸収への反応として構造変化が生じるものである。
【０００４】
特許文献２（ＵＳ ２００９／０２０４１８６ Ａ１）及び特許文献３（ＥＰ ０９９２８３２ Ａ１）は、それぞれメガネ用レンズが記載されており、上記メガネ用レンズの材料はプラスチックマトリックス材料、特にポリウレタンから構成され、これは可視波長帯で透過性であり、吸収材料、特に紫外線遮断材がマトリックス材料に均一に埋め込まれているものである。
【０００５】
特許文献４（ＤＥ １０２００６００３４５０ Ａ２）及び特許文献５（ＷＯ ９４／１５５５７ Ａ２）は、完全発泡材料層から構成されるレーザー保護装置をそれぞれ記載している。
【０００６】
特許文献６（ＤＥ ２０２００６０２０４２９ Ｕ１）は、車両用の光沢のある透過性のプラスチック塗装を施した装備品の製造方法を記載している。透過性のプラスチック塗装は、射出成形型内にポリオール構成材とイソシアネート構成材を注入することにより製造されるポリウレタン塗装であって、マット光沢効果を得るために、ケイ酸のようなマット光沢剤がポリオール構成材に添加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＤＥ １０２００５００９６１３ Ａ１
【特許文献２】ＵＳ ２００９／０２０４１８６ Ａ１
【特許文献３】ＥＰ ０９９２８３２ Ａ１
【特許文献４】ＤＥ １０２００６００３４５０ Ａ２
【特許文献５】ＷＯ ９４／１５５５７ Ａ２
【特許文献６】ＤＥ ２０２００６０２０４２９ Ｕ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、従来技術のレーザー保護材料よりも高いレーザー保護レベルが達成されることを可能にする冒頭に規定された形式のレーザー保護材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１に記載される特徴にしたがうレーザー保護材料によって達成される。本発明に係るレーザー保護材料は、有効波長帯において透過性であるプラスチックのマトリックス材料と、マトリックス材料に実質的に均一に埋め込まれている吸収材料とから成り、吸収材料は、有効波長帯でレーザー照射を吸収し、閾値温度を超える温度に加熱したときに有効波長帯での吸収能力を消失するものであり、プラスチックマトリックス材料は閾値温度を超える温度に加熱したときに発泡を始める。
【００１０】
本発明の範囲内で見出されたことは、この形式のレーザー保護材料は、レーザー保護フィルターの製造に有益に使用されることである。有効波長帯は、また保護波長帯として解釈することができ、換言すれば、この波長帯を有する入射レーザー照射に露光されたとき、フィルター効果及び／又は保護効果が知見される。本発明に係るレーザー保護材料は、ＥＮ２０７規格（２００９年）に従って非常に高いレーザー保護レベルを可能にし、上記で特定された有効波長帯において特に、少なくともＤ ＬＢ７基準及びおそらくＤ ＬＢ８基準に等しいレベルに達成することが可能である。この規模の保護レベルは様々な態様によって達成される。
【００１１】
一つの重要な態様は、マトリックス材料中に組み込まれるか、配合されるか、溶解された吸収材料であり、この吸収材料は、有利なことには、着色剤であって、特に、感温性である。この好ましくは熱的に不安定な材料は、温度が閾値を超えないのであれば、入射レーザー照射を吸収する。上述の閾値温度を超えて加熱されたときに、吸収材料は、具体的には消失及び／又は分解し始め、吸収材料はその吸収能力を消失することになる。一見するとこの挙動は不利である。吸収材料が消失及び／又は分解してしまう時に、入射レーザー照射は、吸収材料に吸収されることなく、レーザー保護材料に貫入してしまうからである。しかしながら、本発明の範囲内に見出されたことは、一見不利と思われるこの特定の挙動は、マトリックス材料の特性と有利に組み合わせることができ、最終的にこれまでよりも遥かに高いレーザー保護レベルをもたらすことである。
【００１２】
吸収材料の吸収能力は、その分解までマトリックス材料のプラスチックの温度を増加させる。閾値温度を超えると、特に、少なくとも部分的にマトリックス材料の熱分解に起因する局在化した発泡プロセスがマトリックス材料中に生じる。この発泡プロセスにおいて発生した泡に含まれる吸収材料は、特に、熱の影響の結果としてその吸収能力を失ってしまう。その時の泡は、逆に、材料に衝突し続けるレーザー照射に対して実質的に透過性である。しかしながら、マトリックス材料の発泡プラスチックの構造は、レーザー照射を過大に散乱させることになり、そのためにレーザー照射に露光された面積領帯が増加し、パワー密度（＝面積領帯あたりのパワー）が減少して、そのためにマトリックス材料、したがってレーザー保護材料の分解が停止することになる。
【００１３】
言い換えれば、吸収材料は最初に、マトリックス材料の過熱を引き起こし、そのために入射するレーザー照射の領帯内で材料が発泡し始め、入射レーザー照射を散乱させ、したがって危険なほどに高いレーザーパワー密度は減少される。上述した複数の効果は連動するので、レーザー保護材料の保護効果は大幅に改良され、従来技術材料によるよりも高いレーザー保護レベルを達成させることになる。
【００１４】
別の利点は、レーザー保護材料が使用中であるとき、レーザー衝突領帯内で発生した泡によって障害（異常）は認知が容易なことである。これによって対策を執ることができ、例えばレーザー照射が使用されてレーザー照射に対する保護のためにレーザー保護材料によって取り囲まれている設備における障害の修正、又は、再びレーザー照射に露光されたとき充分な保護を与えるにはあまりにひどく損傷を受けているならば、必要ならば、レーザー保護材料の交換を行なうことになる。
【００１５】
本発明にしたがうレーザー保護材料の利点のある実施例は請求項１に従属する請求項の特長に規定されている。
【００１６】
好ましい実施例にしたがえば、マトリックス材料は固有の発泡挙動を示す。マトリックス材料の好ましい発泡は特定の発泡剤を必要とすることなく特別に達成される。これによって製造費用及び製造原価は共に減少する。
【００１７】
別の好ましい実施例にしたがえば、マトリックス材料は熱硬化性ポリウレタンである。このプラスチック材料は知られている材料であって、市場で容易に入手でき、特定の閾値温度を超える温度に加熱したとき本発明にしたがって要求される発泡挙動を示す。
【００１８】
別の好ましい実施例にしたがえば、ポリウレタンはＲＩＭ法（Reaction Injection Molding=反応射出成形）にしたがって製造されるプラスチック材料である。この方法は低温度、例えば常温で実行される。モノマーが重合されるとき生成される反応熱によって、マトリックス材料を約１００℃以下の温度に加熱させる。如何なる場合にも、その温度は、吸収材料が分解し始め及び／又はマトリックス材料が発泡し始める閾値温度を超えることはない。ＲＩＭ法は、ポリウレタンで作製された熱硬化性成形部品、例えば多少自由に選択可能な形状を有するレーザー保護フィルターを製造する極めて有効な方法である。
【００１９】
別の好ましい実施例にしたがえば、ポリウレタンはポリオール及びイソシアネートを選択可能な混合比で混合したものから製造される。この実施例の好ましい態様によれば、その混合比はレーザー保護材料から製造されたレーザー保護構成材の機械的強度、特に機械的硬度及び機械的弾性を規定することになる。その結果、レーザー保護メガネ又はレーザー保護スクリーンにおけるレーザー保護フィルターとして使用される巻き上げフィルムや機械的に安定なスクリーンを製造することが考えられる。
【００２０】
別の好ましい実施例にしたがえば、吸収材料は、ポリオール又はイソシアネートの何れかに実質的に均一な形態で混和される。吸収材料をモノマー構成材の一方に添加することにより、吸収材料は結果物たるポリウレタンマトリックス材料に極めて均一に埋め込まれる。
【００２１】
別の好ましい実施例にしたがえば、吸収材料は、ポリオールに混和される。これによって、その製造を可能にするが、吸収材料のイソシアネートへの混和は原理上同様に考えられるところ、このモノマーの高い毒性のためかなり複雑な製造プロセスとなる結果になってしまう。
【００２２】
別の好ましい実施例にしたがえば、吸収材料は、アンミニウム(amminium＝アンミン形光吸収材であって、TRIS染料として知られている)から成り若しくはこれを含む、又はシアニンから成り若しくはこれを含む、又は重金属錯体から成り若しくはこれを含む着色剤である。これらの物質はプラスチックマトリックス材料中に容易に混和される。これらの物質の特性の別の１つは、本発明にしたがって要求されるように、閾値温度を超えて加熱されたとき、これらの物質はその吸収能力を失うことである。重金属錯体は特にニッケル系錯体でもよい。
【００２３】
別の好ましい実施例にしたがえば、吸収材料は、選択可能の濃度でマトリックス材料中に埋め込められる。これによってレーザー照射との相互作用が起きる吸収挙動及び特に容積範囲を規定させる。好ましくは、この相互作用が起きるために要求されるパワー、即ちエネルギー密度も、少なくとも或る程度、規定される。
【００２４】
別の好ましい実施例にしたがえば、少なくとも１００℃、特に少なくとも１５０℃、好ましくは少なくとも２００℃の値は閾値温度として規定される。有利なことに、この閾値温度はレーザー保護材料から製造されたレーザー保護構成材の製造における製造温度を越えているものであり、その結果、吸収能力の消失及びマトリックス材料の発泡は障害（異常）の事態において高エネルギーレーザー照射に露光されている期間でのみ起き、製造中には起きない。
【００２５】
別の好ましい実施例にしたがえば、有効波長帯は７５０ｎｍ及び１１５０ｎｍの間であり、したがって特に近赤外波長帯にある。この波長帯において、特別の高いレーザー保護レベルを有するレーザー保護材料を要求する、或る極めて強力なレーザーを利用することが達成される。
【００２６】
別の好ましい実施例にしたがえば、マトリックス材料は有効波長帯においてのみならず、他の波長帯においても透過性である。このことは、レーザー保護メガネ又はレーザー保護スクリーンのレーザー保護フィルターに使用されたとき特に有利である。これらのレーザー保護構成材は可視波長帯で透過性である必要があり、このためオペレータ（運用要員）がレーザー保護フィルターを介して視認できるようにする。勿論、透過性は有効波長帯においても要求され、しかしながら、これは可視波長帯とは異なっている。しかしながら、透過性が有効波長帯においてのみ与えられる他の利用分野もある。そのような他の利用例は、レーザー保護壁、レーザー保護カーテン、さらにレーザー保護メガネのフレーム、又はレーザー保護メガネフレームの塗装である。
【００２７】
本発明の別の目的は、従来技術レーザー保護構成材に比較したとき改良されたレーザー保護レベルを有するレーザー保護構成材を提供することである。
【００２８】
この目的は、請求項１３の特長にしたがうレーザー保護構成材によって達成される。本発明にしたがうレーザー保護構成材は、本発明にしたがうレーザー保護材料又は上述した利点のある実施例で作製された構成素材から成る。言い換えれば、本発明にしたがうレーザー保護材料及びその利点のある実施例は、特にレーザー保護構成材の製造に使用される。したがって、この形式のレーザー保護構成材及びその実施例は、本発明にしたがうレーザー保護材料及びその実施例を参照して上述した同様の利点を実質的に有している。
【００２９】
レーザー保護構成材の利点のある実施例は、請求項１３に従属する請求項に記載されている。好ましい実施例にしたがえば、レーザー保護構成材の構成素材は、レーザー保護メガネ又はレーザー保護スクリーン又はレーザー保護壁又はレーザー保護カーテンの構成材のレーザー保護フィルターである。また、構成素材はレーザー保護メガネ又はレーザー保護スクリーンのフレーム又はフレーム部品を形成する。この場合には、レーザー保護フィルターは、例えば可視波長帯で透過性であるスクリーンとして解釈されるのみならず、対応する標準化条項において規定されている一般基準で、特定の有効波長帯におけるレーザー照射を阻止し、その貫通を回避する構成素材として解釈される。この点において、レーザー保護壁及びレーザー保護カーテンは、この形式のレーザー保護フィルターとしても解釈される。如何なる場合にも、レーザー保護材料は、上述したレーザー保護構成材に有利に設けられている。その結果、極めて高いレーザー保護レベルが得られる。
【００３０】
本発明の他の特長、利点及び詳細は実施例の説明から図面とともに明らかになる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のレーザー保護材料において、有効波長帯は、また保護波長帯として解釈することができ、換言すれば、この有効波長帯を有する入射レーザー照射に露光されたとき、フィルター効果及び／又は保護効果が発現される。このレーザー保護材料によれば、極めて高いレーザー保護レベルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】発泡レーザー保護材料で作製されたレーザー保護構成材の典型的な実施例の断面図である。
【図２】レーザー照射に露光されたとき図１にしたがうレーザー保護構成材を示す図である。
【図３】レーザー照射に露光されたとき図１にしたがうレーザー保護構成材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明におけるレーザー保護材料およびレーザー保護構成材の実施の形態について図面を参照して詳述する。
【００３４】
図面において、相互に対応する構成部分は図１から図３にわたって同一の参照番号によって参照される。以下に詳述する典型的な実施例の詳細は個別的な発明又は発明の目的の部分を形成している。
【００３５】
図１はレーザー保護メガネのスクリーン又はフィルターの形態をとるレーザー保護構成材１の典型的な実施例の断面図である。レーザー保護構成材１は、マトリックス材料２と、これに実質的に均一に埋め込められた吸収材料３とから成るレーザー保護材料で作製される。
【００３６】
典型的な実施例のマトリックス材料２は熱硬化性ポリウレタンである。図示された実施例において、吸収材料３はアンミニウム系着色剤である。
【００３７】
レーザー保護構成材１は、近赤外波長帯に特定され、したがって７５０ｎｍ及び１１５０ｎｍの間の波長を有するレーザー照射４がレーザー保護構成材１を貫通するのを回避する。レーザー保護構成材は、少なくともＤ ＬＢ７基準のＥＮ２０７規格（２００９年）にしたがうレーザー保護レベルを有している。
【００３８】
レーザー保護材料のマトリックス材料２は特定された有効波長帯におけるレーザー照射４に対して透過性である。他方、吸収材料３は、少なくとも特に温度が閾値温度を超えないかぎり、有効波長帯におけるレーザー照射４を吸収する。
【００３９】
レーザー照射４に露光されたとき、レーザー保護構成材１の機能について図２、図３によって以下に説明する。
【００４０】
領帯５において、レーザー保護構成材１はレーザー照射４に露光され、吸収材料３は最初にレーザー照射４のエネルギーを吸収する。その結果、領帯５における局在化した温度が上昇する。この温度上昇の結果として、その温度は典型的な実施例において約２６０℃であって、よって閾値温度を超えるならば、吸収材料３の着色剤はその吸収能力を消失する。その後、有効波長帯におけるレーザー照射４に対する透過度はマトリックス材料２のそれと同一となる。
【００４１】
さらに、局在化した温度上昇により、有効波長帯におけるレーザー照射４に対して透過性であるマトリックス材料２のポリウレタンは分解して発泡し始める。その直後に、一方ではマトリックス材料２の固有の透過性に因り、他方ではその吸収能力を消失した吸収材料３に因り、レーザー照射４に対する透過性である泡６が発生する。したがって、入射レーザー照射４は領帯５において、かつ泡６によって吸収されることはない。その代わり、泡状構造によってレーザー照射４は過大に散乱する。その結果、レーザー照射４に露光された面積領帯が増加し、パワー密度（＝面積領帯あたりのパワー）が減少して、そのためにレーザー保護構成材１のレーザー保護材料の分解が停止することになる。
【００４２】
温度的に安定で、閾値温度を超えるとき吸収能力を消失する着色剤から成る吸収材料３の利点のある感温性の吸収能力及び閾値温度を超える温度上昇と連動する熱硬化性ポリウレタンで作製されたマトリックス材料２の発泡により、非常に強力な入射レーザー照射４の事態においてさえ極めて有効な保護が得られる。
【００４３】
したがって、少なくともＤ ＬＢ７の上記で特定したレーザー保護レベルが得られ、これはレーザー照射に対する保護のために従前使用されてきた従来技術材料によっては達成できないものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、従来技術のレーザー保護材料よりも高いレーザー保護レベルが達成されることを可能にするレーザー保護材料を提供する。レーザー保護メガネ又はレーザー保護スクリーンのレーザー保護フィルターに使用されたとき特に有利である。また、レーザー保護壁又はレーザー保護カーテンとして実施される場合に好適に利用可能である。
【図１】
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【図２】
2014162926.tif 000004
【図３】
2014162926.tif 000005