Absorber für ultraviolettes Licht sind Kunststoffformulierern seit einiger Zeit als notwendiger Zusatzstoff bekannt, um Kunststoffe vor den langfristigen schädlichen Auswirkungen des Sonnenlichts zu schützen.Infrarotabsorber waren nur einer kleinen Gruppe von Kunststoffformulierern bekannt.Da der Laser jedoch zunehmend Anwendung findet, wird diese relativ unbekannte Gruppe von Zusatzstoffen immer häufiger eingesetzt.

Als die Laser in den späten sechziger und frühen siebziger Jahren immer leistungsfähiger wurden, wurde klar, dass Laserbediener vor der blendenden Wirkung der Infrarotstrahlung geschützt werden müssen.Abhängig von der Leistung und der Nähe des Lasers zum Auge kann es zu vorübergehender oder dauerhafter Blindheit kommen.Etwa zur gleichen Zeit, mit der Kommerzialisierung von Polycarbonat, lernten Former, Infrarotabsorber in Platten für Schweißer-Gesichtsschutzschilde zu verwenden.Diese Innovation bot eine hohe Schlagfestigkeit, Schutz vor Infrarotstrahlung und geringere Kosten als die damals verwendeten Glasplatten.

Wenn man die gesamte Infrarotstrahlung blockieren möchte und keine Angst davor hat, durch das Gerät hindurchzusehen, kann man Ruß verwenden.Viele Anwendungen erfordern jedoch die Übertragung von sichtbarem Licht sowie die Blockierung von Infrarotwellenlängen.Einige dieser Anwendungen umfassen:

Militärbrillen – Leistungsstarke Laser werden vom Militär zur Entfernungsmessung und zum Anvisieren von Waffen eingesetzt.Es wurde berichtet, dass die Iraker während des Iran-Irak-Krieges in den achtziger Jahren den leistungsstarken Laser-Entfernungsmesser ihrer Panzer als Waffe nutzten, um den Feind zu blenden.Es gibt Gerüchte, dass ein potenzieller Feind einen leistungsstarken Laser als Waffe entwickelt, der feindliche Truppen blenden soll.Der Neodynium/YAG-Laser emittiert Licht mit einer Wellenlänge von 1064 Nanometern (nm) und wird zur Entfernungsmessung verwendet.Deshalb tragen Soldaten heute Schutzbrillen mit einer geformten Polycarbonatlinse, die einen oder mehrere Infrarotabsorber enthält, die bei 1064 nm intensiv absorbieren, um sie vor versehentlicher Exposition gegenüber dem Nd/YAG-Laser zu schützen.

Medizinische Brillen – Für Soldaten ist es sicherlich wichtig, dass Schutzbrillen eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht haben, die Infrarotstrahlung blockiert.Umso wichtiger ist es, dass medizinisches Personal, das Laser verwendet, über eine hervorragende Durchlässigkeit für sichtbares Licht verfügt und gleichzeitig vor einer versehentlichen Exposition gegenüber den von ihm verwendeten Lasern geschützt ist.Der ausgewählte Infrarotabsorber muss so abgestimmt sein, dass er Licht der Emissionswellenlänge des verwendeten Lasers absorbiert.Mit zunehmendem Einsatz von Lasern in der Medizin steigt auch der Bedarf an Schutz vor den schädlichen Auswirkungen der Infrarotstrahlung.

Gesichtsplatten und Schutzbrillen für Schweißer – Wie oben erwähnt, ist dies eine der ältesten Anwendungen von Infrarotabsorbern.In der Vergangenheit wurden die Dicke und Schlagfestigkeit der Frontplatte durch einen Industriestandard festgelegt.Diese Spezifikation wurde vor allem deshalb gewählt, weil die damals verwendeten Infrarotabsorber bei einer Verarbeitung bei höherer Temperatur abbrennen würden.Mit dem Aufkommen von Infrarotabsorbern mit größerer thermischer Stabilität wurde die Spezifikation letztes Jahr geändert, um Brillen jeder Dicke zu ermöglichen.

Mitarbeiter von Elektrizitätsversorgungsunternehmen müssen Schutzschilde tragen – Mitarbeiter von Elektrizitätsversorgungsunternehmen können intensiver Infrarotstrahlung ausgesetzt sein, wenn es zu Lichtbögen in den Stromkabeln kommt.Diese Strahlung kann blenden und in einigen Fällen tödlich sein.Gesichtsschutzschilde mit Infrarotabsorbern haben dazu beigetragen, die tragischen Auswirkungen einiger dieser Unfälle zu verringern.Bisher mussten diese Gesichtsschutzschilde aus Celluloseacetatpropionat hergestellt werden, da der Infrarotabsorber bei Verwendung von Polycarbonat abbrennen würde.Aufgrund des Aufkommens thermisch stabilerer Infrarotabsorber werden kürzlich Gesichtsschutzschilde aus Polycarbonat eingeführt, die diesen Arbeitern den benötigten höheren Aufprallschutz bieten.

Hochwertige Skibrillen – Von Schnee und Eis reflektiertes Sonnenlicht kann bei Skifahrern eine blendende Wirkung haben.Zusätzlich zu Farbstoffen, um die Brille zu tönen, und UV-Lichtabsorbern zum Schutz vor UVA- und UVB-Strahlung, fügen einige Hersteller jetzt Infrarotabsorber hinzu, um sie vor den schädlichen Auswirkungen der Infrarotstrahlung zu schützen.

Es gibt viele weitere interessante Anwendungen, die die besonderen Eigenschaften von Infrarotabsorbern nutzen.Dazu gehören laserabgetragene lithografische Druckplatten, Laserschweißen von Kunststofffolien, optische Verschlüsse und Sicherheitstinten.

Die drei Hauptgruppen von Chemikalien, die als Infrarotabsorber verwendet werden, sind die Cyanine, Aminiumsalze und die Metalldithiolene.Die Cyanine sind eher kleine Moleküle und verfügen daher nicht über die thermische Stabilität, die für die Verwendung in geformtem Polycarbonat erforderlich ist.Die Aminiumsalze sind größere Moleküle und thermisch stabiler als die Cyanine.Neue Entwicklungen in dieser Chemie haben die maximale Formtemperatur dieser Absorber von 480 °F auf 520 °F erhöht.Abhängig von der Chemie der Aminiumsalze können diese Infrarotabsorptionsspektren aufweisen, die von sehr breit bis ziemlich schmal reichen.Die Metalldithiolene sind thermisch am stabilsten, haben aber den Nachteil, dass sie sehr teuer sind.Einige haben Absorptionsspektren, die sehr schmal sind.Bei unsachgemäßer Synthese können die Metalldithiolene bei der Verarbeitung einen üblen Schwefelgeruch abgeben.

Die Eigenschaften von Infrarotabsorbern, die für Polycarbonat-Former von größter Bedeutung sind, sind:

Thermische Stabilität – Bei der Formulierung und Verarbeitung von Polycarbonat, das Aminiumsalz-Infrarotabsorber enthält, ist große Sorgfalt geboten.Die Menge an Absorber, die benötigt wird, um die gewünschte Strahlungsmenge zu blockieren, muss unter Berücksichtigung der Dicke der Linse berechnet werden.Die maximale Einwirkungstemperatur und -zeit muss ermittelt und sorgfältig eingehalten werden.Bleibt der Infrarot-Absorber während einer „verlängerten Kaffeepause“ in der Formmaschine, verbrennt der Absorber und die ersten geformten Teile nach der Pause werden aussortiert.Durch einige neu entwickelte Infrarotabsorber aus Aminiumsalz konnte die maximale sichere Formtemperatur von 480 °F auf 520 °F erhöht werden, wodurch die Anzahl der Ausschussteile aufgrund von Abbrand reduziert wurde.

Absorptionsgrad – ist das Maß für die Infrarot-Blockierungsleistung des Absorbers pro Gewichtseinheit bei einer bestimmten Wellenlänge.Je höher die Absorptionsfähigkeit, desto größer die Blockierkraft.Es ist wichtig, dass der Lieferant von Infrarotabsorbern eine gute Konsistenz des Absorptionsvermögens von Charge zu Charge aufweist.Wenn nicht, müssen Sie bei jeder Absorbercharge eine Neuformulierung vornehmen.

Transmission sichtbaren Lichts (VLT) – In den meisten Anwendungen möchten Sie die Transmission von Infrarotlicht von 800 nm bis 2000 nm minimieren und die Transmission sichtbaren Lichts von 450 nm bis 800 nm maximieren.Das menschliche Auge reagiert am empfindlichsten auf Licht im Bereich von 490 nm bis 560 nm.Leider absorbieren alle verfügbaren Infrarotabsorber einen Teil des sichtbaren Lichts sowie des Infrarotlichts und verleihen dem Formteil etwas Farbe, normalerweise Grün.

Trübung – Im Zusammenhang mit der Durchlässigkeit des sichtbaren Lichts ist Trübung eine kritische Eigenschaft von Brillen, da sie die Sicht erheblich beeinträchtigen kann.Trübung kann durch Verunreinigungen im IR-Farbstoff verursacht werden, die sich nicht im Polycarbonat lösen.Die neueren Aminium-IR-Farbstoffe werden so hergestellt, dass diese Verunreinigungen vollständig entfernt werden, wodurch die Ursache für die Trübung beseitigt und gleichzeitig die thermische Stabilität verbessert wird.

Verbesserte Produkte und verbesserte Qualität – Die richtige Auswahl von Infrarotabsorbern ermöglicht es dem Kunststoffverarbeiter, Produkte mit verbesserten Leistungseigenschaften und einem gleichbleibend hohen Qualitätsniveau anzubieten.

Da Infrarotabsorber viel teurer sind als andere Kunststoffadditive ($/Gramm statt $/Pfund), ist es sehr wichtig, dass der Formulierer große Sorgfalt bei der Formulierung achtet, um Verschwendung zu vermeiden und die erforderliche Leistung zu erzielen.Ebenso wichtig ist es, dass der Verarbeiter sorgfältig die notwendigen Verarbeitungsbedingungen entwickelt, um die Produktion von Produkten zu vermeiden, die nicht den Spezifikationen entsprechen.Dies kann eine herausfordernde Aufgabe sein, kann aber zu qualitativ hochwertigen Produkten mit hohem Mehrwert führen.