从战场到仪表盘：解决现代激光安全挑战

Epolin是一家从事激光防护染料开发的企业。40年来，该公司始终引领近红外吸收染料、油墨及热塑性化合物的研发与制造，擅长优化注塑件、浇铸件、挤出薄膜、层压材料、压敏胶及涂层中的近红外与可见光透射性能。在本期对话栏目，通过Epolin全球业务总监Donald Tibbitt的讲述，大家将了解到，激光吸收热塑性塑料的挤出成型技术远不止应用于护目镜这么简单。

 

 

问：请您介绍Epolin公司，以及产品与激光制造有何关联？

答：Epolin创立于约40年前，最初研发的是膨胀单体技术，与光吸收完全无关。这种超强附着的航空涂料曾让公司大获成功。但成也萧何败也萧何——航空公司因无法去除机身涂层转售飞机而停用该产品。加之Sun Chemical公司同期推出半价竞品，Epolin的上市资金很快消耗殆尽。当公司只剩一名化学师和会计时，American Optical公司找上门来：我们不懂膨胀单体，但你们或许能解决海湾战争中坦克测距仪激光致盲的问题。于是，这家濒临倒闭的公司起死回生，就此踏上了激光护目镜的研发之路。

此后，我们将染料技术延伸至焊接和油墨领域。另外，我们创新性地将染料复合挤出成聚碳酸酯颗粒。这种颗粒可通过注塑成型任意构件，从透镜到微型滤光片皆可制作。我们还进军了汽车领域——比如仪表盘上的硅探测器穹顶。当光线传感器感知夜幕降临，电子信号便会自动开启车灯，这正是自动大灯的技术雏形。但若红外信号过强，车灯将完全无法启动。

 

为此，我们在传感器中加入了红外吸收剂以消除阳光中的红外干扰，同时配备紫外线吸收剂过滤紫外效应，确保系统仅感应可见光波段。

 

生产线检测

 

问：公司生产的材料既能吸收近红外光，又能提供防护？

答：没错。我们合成的染料可融入聚碳酸酯等聚合物，比如眼镜镜片。这些染料不仅能吸收特定功率的激光，还适用于多种场景。例如同款染料可用于钨极惰性气体保护焊（TIG焊），也能用于激光焊接，后者直接用激光替代TIG焊枪来熔接金属。

针对不同焊接工艺，我们会调配专用红外吸收染料。更巧妙的是，我们将两种染料复合到同一副护目镜中，既能防护焊接强光又能阻断激光反射，实现焊接防护与激光防护的双重保障。

 

问：您提到公司最初从事国防应用，但公司的塑料和染料也用于工业防护眼镜。针对不同市场，材料设计有哪些差异化考量？

答：确实如此。国防类客户往往不会直接透露需求细节，我们需要主动提供可供选择的方案。而工商业及医疗客户则截然不同——他们会明确告知需求参数。我们会询问：需要阻断哪些波长？需要透射哪些波段？要求达到多少光密度？或者直接索要激光损伤阈值数据。

即便通过视频会议，我也可以实时调取光谱曲线向客户展示护目镜的效果。假设某款产品光密度为5时可见光透射率为50%，客户可能会反馈：能否提供非绿色的替代方案？这时我们调整配方，在保持相同波长光密度的前提下，将可见光透射率提升至60%。

我们能够与客户协同构建定制化光谱曲线，这种合作贯穿项目全周期。有些客户甚至会寄来镜片样本，我们会通过注塑成型前的分析确保其符合规格，这也属于我们的增值服务范畴。

 

问：除护目镜外，这些染色材料还能应用于哪些更大规模的激光安全产品？

答：是的，这种材料的一个应用方向是亚克力窗。你可以将我们生产的近红外染料送到亚克力浇铸厂，他们会加工这些染料并制作出约2.4米×1.2米的浇铸板材。浇铸亚克力的好处是，哪怕你只需要一块板材也可以单独生产。

问：开发这种既能阻挡特定波长，又能保持材料透明度、柔韧性和耐用性的聚合物有多复杂？

答：最大的挑战在于使用染料。染料的吸收特性像山坡一样平缓，而不像气相沉积或介质堆叠技术那样呈现直角或方波形。假设你需要一种材料：在可见光至900nm波段完全阻隔，900-1000nm波段开放，1000-1100nm波段再次阻隔。用染料处理较低波长部分没问题，但在另一端由于染料的斜坡效应，你无法获得理想窗口。要实现这种效果，可以考虑混合方案：一侧使用染料阻隔可见光至900nm，另一侧则采用气相沉积或介质堆叠技术处理1000-1100nm波段。

 

近红外染料可提升激光焊接精度

 

问：能否分享Eoplin近期解决独特近红外吸收挑战的具体案例？

答：大约20年前，我们接到美国国家森林局的求助。他们在森林安装的红外监控相机存在严重问题——这些相机在夜间使用红外光照明，但人眼在弱光下其实能感知红外光，导致偷猎者能发现并破坏相机。

当时我们尝试开发能完全阻隔可见光的不透明材料，但需要将阻隔范围进一步延伸至红外波段。受限于当时技术，这个方案未能成功。然而最近，一家汽车制造商遇到了类似难题。高级驾驶辅助系统（ADAS）使用红外传感器监测驾驶员状态，比如确保手握方向盘或集中注意力，并在检测到异常时发出警报，或当检测到儿童座椅时关闭乘客安全气囊。

但这些红外传感器会在夜间驾驶时在仪表盘产生令人分心的红光——这与20年前监控相机的问题如出一辙。不同的是，如今我们的技术已能精确阻隔干扰红光，同时确保传感器在所需信号波段正常工作。

 

问：您认为未来五年哪些趋势将主导市场？

答：近期出台的ISO 16321焊接新标准将带来重大变革。该标准要求染料的红外吸收范围从传统的780-2000nm扩展至3000nm（3μm）。为此我们开发了全新染料系列，目前虽处于测试阶段，但市场前景可观。

另一重点是将染料分子级融入环氧树脂和硅胶。关键挑战在于确保染料长期稳定不渗出——就像常规染料那样完全溶解于基材。

 

问：新标准对新兴应用领域意味着什么？

答：芯片级滤光片将成为重要增长点。硅探测器需要染料提供精确的吸收特性，这必将成为我们的战略发展方向。

 

来源：荣格-《国际工业激光商情》

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