Epolin是一家從事激光防護(hù)染料開(kāi)發(fā)的企業(yè)。40年來(lái)，該公司始終引領(lǐng)近紅外吸收染料、油墨及熱塑性化合物的研發(fā)與制造，擅長(zhǎng)優(yōu)化注塑件、澆鑄件、擠出薄膜、層壓材料、壓敏膠及涂層中的近紅外與可見(jiàn)光透射性能。在本期對(duì)話欄目，通過(guò)Epolin全球業(yè)務(wù)總監(jiān)Donald Tibbitt的講述，大家將了解到，激光吸收熱塑性塑料的擠出成型技術(shù)遠(yuǎn)不止應(yīng)用于護(hù)目鏡這么簡(jiǎn)單。

問(wèn)：請(qǐng)您介紹Epolin公司，以及產(chǎn)品與激光制造有何關(guān)聯(lián)？

答：Epolin創(chuàng)立于約40年前，最初研發(fā)的是膨脹單體技術(shù)，與光吸收完全無(wú)關(guān)。這種超強(qiáng)附著的航空涂料曾讓公司大獲成功。但成也蕭何敗也蕭何——航空公司因無(wú)法去除機(jī)身涂層轉(zhuǎn)售飛機(jī)而停用該產(chǎn)品。加之Sun Chemical公司同期推出半價(jià)競(jìng)品，Epolin的上市資金很快消耗殆盡。當(dāng)公司只剩一名化學(xué)師和會(huì)計(jì)時(shí)，American Optical公司找上門(mén)來(lái)：我們不懂膨脹單體，但你們或許能解決海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中坦克測(cè)距儀激光致盲的問(wèn)題。于是，這家瀕臨倒閉的公司起死回生，就此踏上了激光護(hù)目鏡的研發(fā)之路。

此后，我們將染料技術(shù)延伸至焊接和油墨領(lǐng)域。另外，我們創(chuàng)新性地將染料復(fù)合擠出成聚碳酸酯顆粒。這種顆?？赏ㄟ^(guò)注塑成型任意構(gòu)件，從透鏡到微型濾光片皆可制作。我們還進(jìn)軍了汽車(chē)領(lǐng)域——比如儀表盤(pán)上的硅探測(cè)器穹頂。當(dāng)光線傳感器感知夜幕降臨，電子信號(hào)便會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟車(chē)燈，這正是自動(dòng)大燈的技術(shù)雛形。但若紅外信號(hào)過(guò)強(qiáng)，車(chē)燈將完全無(wú)法啟動(dòng)。

為此，我們?cè)趥鞲衅髦屑尤肓思t外吸收劑以消除陽(yáng)光中的紅外干擾，同時(shí)配備紫外線吸收劑過(guò)濾紫外效應(yīng)，確保系統(tǒng)僅感應(yīng)可見(jiàn)光波段。

生產(chǎn)線檢測(cè)

問(wèn)：公司生產(chǎn)的材料既能吸收近紅外光，又能提供防護(hù)？

答：沒(méi)錯(cuò)。我們合成的染料可融入聚碳酸酯等聚合物，比如眼鏡鏡片。這些染料不僅能吸收特定功率的激光，還適用于多種場(chǎng)景。例如同款染料可用于鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIG焊），也能用于激光焊接，后者直接用激光替代TIG焊槍來(lái)熔接金屬。

針對(duì)不同焊接工藝，我們會(huì)調(diào)配專(zhuān)用紅外吸收染料。更巧妙的是，我們將兩種染料復(fù)合到同一副護(hù)目鏡中，既能防護(hù)焊接強(qiáng)光又能阻斷激光反射，實(shí)現(xiàn)焊接防護(hù)與激光防護(hù)的雙重保障。

問(wèn)：您提到公司最初從事國(guó)防應(yīng)用，但公司的塑料和染料也用于工業(yè)防護(hù)眼鏡。針對(duì)不同市場(chǎng)，材料設(shè)計(jì)有哪些差異化考量？

答：確實(shí)如此。國(guó)防類(lèi)客戶(hù)往往不會(huì)直接透露需求細(xì)節(jié)，我們需要主動(dòng)提供可供選擇的方案。而工商業(yè)及醫(yī)療客戶(hù)則截然不同——他們會(huì)明確告知需求參數(shù)。我們會(huì)詢(xún)問(wèn)：需要阻斷哪些波長(zhǎng)？需要透射哪些波段？要求達(dá)到多少光密度？或者直接索要激光損傷閾值數(shù)據(jù)。

即便通過(guò)視頻會(huì)議，我也可以實(shí)時(shí)調(diào)取光譜曲線向客戶(hù)展示護(hù)目鏡的效果。假設(shè)某款產(chǎn)品光密度為5時(shí)可見(jiàn)光透射率為50%，客戶(hù)可能會(huì)反饋：能否提供非綠色的替代方案？這時(shí)我們調(diào)整配方，在保持相同波長(zhǎng)光密度的前提下，將可見(jiàn)光透射率提升至60%。

我們能夠與客戶(hù)協(xié)同構(gòu)建定制化光譜曲線，這種合作貫穿項(xiàng)目全周期。有些客戶(hù)甚至?xí)膩?lái)鏡片樣本，我們會(huì)通過(guò)注塑成型前的分析確保其符合規(guī)格，這也屬于我們的增值服務(wù)范疇。

問(wèn)：除護(hù)目鏡外，這些染色材料還能應(yīng)用于哪些更大規(guī)模的激光安全產(chǎn)品？

答：是的，這種材料的一個(gè)應(yīng)用方向是亞克力窗。你可以將我們生產(chǎn)的近紅外染料送到亞克力澆鑄廠，他們會(huì)加工這些染料并制作出約2.4米×1.2米的澆鑄板材。澆鑄亞克力的好處是，哪怕你只需要一塊板材也可以單獨(dú)生產(chǎn)。

問(wèn)：開(kāi)發(fā)這種既能阻擋特定波長(zhǎng)，又能保持材料透明度、柔韌性和耐用性的聚合物有多復(fù)雜？

答：最大的挑戰(zhàn)在于使用染料。染料的吸收特性像山坡一樣平緩，而不像氣相沉積或介質(zhì)堆疊技術(shù)那樣呈現(xiàn)直角或方波形。假設(shè)你需要一種材料：在可見(jiàn)光至900nm波段完全阻隔，900-1000nm波段開(kāi)放，1000-1100nm波段再次阻隔。用染料處理較低波長(zhǎng)部分沒(méi)問(wèn)題，但在另一端由于染料的斜坡效應(yīng)，你無(wú)法獲得理想窗口。要實(shí)現(xiàn)這種效果，可以考慮混合方案：一側(cè)使用染料阻隔可見(jiàn)光至900nm，另一側(cè)則采用氣相沉積或介質(zhì)堆疊技術(shù)處理1000-1100nm波段。

近紅外染料可提升激光焊接精度

問(wèn)：能否分享Eoplin近期解決獨(dú)特近紅外吸收挑戰(zhàn)的具體案例？

答：大約20年前，我們接到美國(guó)國(guó)家森林局的求助。他們?cè)谏职惭b的紅外監(jiān)控相機(jī)存在嚴(yán)重問(wèn)題——這些相機(jī)在夜間使用紅外光照明，但人眼在弱光下其實(shí)能感知紅外光，導(dǎo)致偷獵者能發(fā)現(xiàn)并破壞相機(jī)。

當(dāng)時(shí)我們嘗試開(kāi)發(fā)能完全阻隔可見(jiàn)光的不透明材料，但需要將阻隔范圍進(jìn)一步延伸至紅外波段。受限于當(dāng)時(shí)技術(shù)，這個(gè)方案未能成功。然而最近，一家汽車(chē)制造商遇到了類(lèi)似難題。高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）使用紅外傳感器監(jiān)測(cè)駕駛員狀態(tài)，比如確保手握方向盤(pán)或集中注意力，并在檢測(cè)到異常時(shí)發(fā)出警報(bào)，或當(dāng)檢測(cè)到兒童座椅時(shí)關(guān)閉乘客安全氣囊。

但這些紅外傳感器會(huì)在夜間駕駛時(shí)在儀表盤(pán)產(chǎn)生令人分心的紅光——這與20年前監(jiān)控相機(jī)的問(wèn)題如出一轍。不同的是，如今我們的技術(shù)已能精確阻隔干擾紅光，同時(shí)確保傳感器在所需信號(hào)波段正常工作。

問(wèn)：您認(rèn)為未來(lái)五年哪些趨勢(shì)將主導(dǎo)市場(chǎng)？

答：近期出臺(tái)的ISO 16321焊接新標(biāo)準(zhǔn)將帶來(lái)重大變革。該標(biāo)準(zhǔn)要求染料的紅外吸收范圍從傳統(tǒng)的780-2000nm擴(kuò)展至3000nm（3μm）。為此我們開(kāi)發(fā)了全新染料系列，目前雖處于測(cè)試階段，但市場(chǎng)前景可觀。

另一重點(diǎn)是將染料分子級(jí)融入環(huán)氧樹(shù)脂和硅膠。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于確保染料長(zhǎng)期穩(wěn)定不滲出——就像常規(guī)染料那樣完全溶解于基材。

問(wèn)：新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新興應(yīng)用領(lǐng)域意味著什么？

答：芯片級(jí)濾光片將成為重要增長(zhǎng)點(diǎn)。硅探測(cè)器需要染料提供精確的吸收特性，這必將成為我們的戰(zhàn)略發(fā)展方向。

來(lái)源：榮格-《國(guó)際工業(yè)激光商情》

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