定向反光玻璃微珠材料在交通设施中的应用

        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。