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    定向反光玻璃微珠材料在交通設施中的應用

    2021-03-26 09:13:44


            交通標志在交通管理和交通安全中起著重要作用。交通標志種類繁多,但過去大都是用普通油漆噴涂牌面,夜間顯示效果較差,難以有效的防止交通事故?,F在,國外交通標志牌面已普遍使用了定向反光材料。這種標志借助于汽車燈光照射,使駕駛員在數百米之外就可看清牌面上的圖案,大大有利于安全行車。此外,反光警服、反光隔離帶、反光路標、反光標線、反光車號牌等設施也正在推廣使用。本文僅就定向反光材料的基本原理、結構及品種作如下簡介。


    一、鏡面反射、慢反射和回歸性定向反射

            當一束平行光線從某一角度照射到一個光滑表面時,一部分光線即發生反射。反射光以法線為基準,入射角與反射角相等,這是鏡面反射的基本原理。

            當一束平行光線從某一角度照射到一個粗糙表面時,光線的反射方向是雜亂的,它不按反射定律進行反射,這就是漫反射。

            當一束平行光線從一定的角度照射在具有特殊結構的表面上時,相當大的一部分光線呈錐形光束向光源的入射方向反射,而且這種錐形光速的錐軸與入射光束是平行的。因此,人們在光源附近就會看到極光亮的反光表面。這種現象就叫做回歸性定向反射,簡稱為“定向反射”。我們所需要的,就是據這種反射性能的反光材料。


    二、定向反光材料的結構

            定向反光材料的主要結構,是一種只有數十微米直徑的玻璃珠。由于玻璃與空氣的折射率不同,光線通過玻璃珠聚焦于珠后一點,如果在焦點處貼上一層反光面,就可以將射入的光束沿入射方向反射出來。利用這個原理制成的反光膜稱之為“透鏡型反光材料”。

            國外反光材料的反光層一般是采用玻璃微珠鍍銀,或者先做好表面保護層后在真空度鋁,其折射率為2.25-2.50,目前,國產玻璃微珠由于生產設備和工藝水平較差,其折射率只有1.90-2.00,而且分散角度大,有待改進和提高。

            其次,粘結劑也是反光材料的重要成分,這里所講的粘結劑,是指玻璃微珠與反射面相粘結的原料,國外粘結劑多用聚氨脂類。目前國內生產的聚氨脂在日曬雨淋條件下很容易變色和發脆,是反光材料使用兩年左右就會變色失效。最近試用上海振華造漆廠生產的M-64丙烯酸脂壓敏膠,其壽命可達三年。

            再者,焦點數脂和表面保護層材料的性能也決定反光膜的質量,必須具有透明度高、抗油性好、耐紫外線照射以及柔韌耐折等特性。


    三、國產反光材料的類型

    1.透鏡型定向反光膜

            這種反光材料是在雙面真空鍍鋁的聚酯膜上涂丙烯酸脂類壓敏膠,將折射率為1.9的玻璃微珠粘上,干后噴上一薄層聚乙烯醇縮丁醛樹脂作保護層。

            這種反光材料的優點是:

            (1)因玻璃微珠未受遮蓋,反光強度較大;

            (2)玻璃微珠直徑不受嚴格限制,成本較低;

            (3)工藝簡單,易于掌握。

            其缺點是:

            (1)雨水膜(折射率1.33)將表面玻璃珠慢平時,反光能力降低;

            (2)反光層反光角度較??;

            (3)表面粗糙,附著塵土后失去反光作用;

            (4)玻璃珠易脫落,較難擦拭。

    2.平頂型定向反光膜

            平頂型反光模是將玻璃微珠與反光層之間加上一層透光焦點數脂(間隔層),使光射在反光層的折光途徑有所改變,入射光能在光層表面聚焦后折回。

            這種反光膜的優點是:

            (1)易清潔,不積水,雨天不影響亮度;

            (2)抗老化性好;

            (3)原材料可以國內生產;

            (4)工藝較簡單,可以手工制作。

            其缺點是:

            (1)真空鍍鋁聚酯薄膜成本高;    

            (2)焦點樹脂層厚度受到限制,要求較為嚴格;

            (3)玻璃微珠的顆粒要求一致,相應增加了成本造價。


    四、反光薄膜與標志牌的粘結問題

            反光薄膜與標志牌版面的粘結,是生產工藝中很關鍵的一環。就國產反光材料而言,直接粘結的技術問題還沒有過關(需要90度的恒定高溫,壓平粘貼),而且在使用中受風吹雨淋老化較快,很容易脫落。實踐證明,兩年左右將發生嚴重褪色,以至失效。目前進口反光材料開始在道路標志上使用,已經被采用的有日本、美國、產定向反光膜,可直接在標志牌版面上粘貼,不需要加溫處理,工藝簡單,牢固性好,使用壽命可達5年以上。美國3M公司的產品還具有一定韌性,可以壓制各種類型的號碼,字型可以凸起,而反光膜不致損壞。目前這些材料正在試用中。


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