玻璃微珠
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定向反光玻璃微珠材料在交通设施中的应用

2021-03-26 09:13:44


        交通标志在交通管理和交通安全中起着重要作用。交通标志种类繁多,但过去大都是用普通油漆喷涂牌面,夜间显示效果较差,难以有效的防止交通事故。现在,国外交通标志牌面已普遍使用了定向反光材料。这种标志借助于汽车灯光照射,使驾驶员在数百米之外就可看清牌面上的图案,大大有利于安全行车。此外,反光警服、反光隔离带、反光路标、反光标线、反光车号牌等设施也正在推广使用。本文仅就定向反光材料的基本原理、结构及品种作如下简介。


一、镜面反射、慢反射和回归性定向反射

        当一束平行光线从某一角度照射到一个光滑表面时,一部分光线即发生反射。反射光以法线为基准,入射角与反射角相等,这是镜面反射的基本原理。

        当一束平行光线从某一角度照射到一个粗糙表面时,光线的反射方向是杂乱的,它不按反射定律进行反射,这就是漫反射。

        当一束平行光线从一定的角度照射在具有特殊结构的表面上时,相当大的一部分光线呈锥形光束向光源的入射方向反射,而且这种锥形光速的锥轴与入射光束是平行的。因此,人们在光源附近就会看到极光亮的反光表面。这种现象就叫做回归性定向反射,简称为“定向反射”。我们所需要的,就是据这种反射性能的反光材料。


二、定向反光材料的结构

        定向反光材料的主要结构,是一种只有数十微米直径的玻璃珠。由于玻璃与空气的折射率不同,光线通过玻璃珠聚焦于珠后一点,如果在焦点处贴上一层反光面,就可以将射入的光束沿入射方向反射出来。利用这个原理制成的反光膜称之为“透镜型反光材料”。

        国外反光材料的反光层一般是采用玻璃微珠镀银,或者先做好表面保护层后在真空度铝,其折射率为2.25-2.50,目前,国产玻璃微珠由于生产设备和工艺水平较差,其折射率只有1.90-2.00,而且分散角度大,有待改进和提高。

        其次,粘结剂也是反光材料的重要成分,这里所讲的粘结剂,是指玻璃微珠与反射面相粘结的原料,国外粘结剂多用聚氨脂类。目前国内生产的聚氨脂在日晒雨淋条件下很容易变色和发脆,是反光材料使用两年左右就会变色失效。Z近试用上海振华造漆厂生产的M-64丙烯酸脂压敏胶,其寿命可达三年。

        再者,焦点数脂和表面保护层材料的性能也决定反光膜的质量,必须具有透明度高、抗油性好、耐紫外线照射以及柔韧耐折等特性。


三、国产反光材料的类型

1.透镜型定向反光膜

        这种反光材料是在双面真空镀铝的聚酯膜上涂丙烯酸脂类压敏胶,将折射率为1.9的玻璃微珠粘上,干后喷上一薄层聚乙烯醇缩丁醛树脂作保护层。

        这种反光材料的优点是:

        (1)因玻璃微珠未受遮盖,反光强度较大;

        (2)玻璃微珠直径不受严格限制,成本较低;

        (3)工艺简单,易于掌握。

        其缺点是:

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

        (2)反光层反光角度较小;

        (3)表面粗糙,附着尘土后失去反光作用;

        (4)玻璃珠易脱落,较难擦拭。

2.平顶型定向反光膜

        平顶型反光模是将玻璃微珠与反光层之间加上一层透光焦点数脂(间隔层),使光射在反光层的折光途径有所改变,入射光能在光层表面聚焦后折回。

        这种反光膜的优点是:

        (1)易清洁,不积水,雨天不影响亮度;

        (2)抗老化性好;

        (3)原材料可以国内生产;

        (4)工艺较简单,可以手工制作。

        其缺点是:

        (1)真空镀铝聚酯薄膜成本高;    

        (2)焦点树脂层厚度受到限制,要求较为严格;

        (3)玻璃微珠的颗粒要求一致,相应增加了成本造价。


四、反光薄膜与标志牌的粘结问题

        反光薄膜与标志牌版面的粘结,是生产工艺中很关键的一环。就国产反光材料而言,直接粘结的技术问题还没有过关(需要90度的恒定高温,压平粘贴),而且在使用中受风吹雨淋老化较快,很容易脱落。实践证明,两年左右将发生严重褪色,以至失效。目前进口反光材料开始在道路标志上使用,已经被采用的有日本、美国、产定向反光膜,可直接在标志牌版面上粘贴,不需要加温处理,工艺简单,牢固性好,使用寿命可达5年以上。美国3M公司的产品还具有一定韧性,可以压制各种类型的号码,字型可以凸起,而反光膜不致损坏。目前这些材料正在试用中。


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