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反光膜微棱鏡反光膜

微棱鏡反光膜的逆反射原理不同於工程級(透鏡嵌入)和高強度(透鏡密封)反光膜。工程級和高強度反光膜都采用玻璃珠反射原理,而微棱鏡反光膜的反射原理是利用微棱鏡的折射和反射。微棱鏡反光膜的主要代表產品根據逆反射的特點和結構可分為四類:註重遠距離識別的截頂棱鏡、註重短距離大角度識別的截頂棱鏡、兼顧遠距離識別和短距離識別的全棱鏡以及將這些棱鏡技術與新材料技術相結合的新型棱鏡反光膜。它們是近年來隨著應用層次的多樣化,為滿足不同層次的需求而出現的新型反光材料。第壹代微棱鏡反光膜出來後,人們發現了壹個問題。當機動車真正進入標誌的閱讀距離時,也就是在觀察角度較大的情況下,標誌的亮度衰減到無法在閱讀距離內閱讀標誌的內容,或者閱讀的時間會更長。因此,人們利用大角度截頂微棱鏡結構來制造大角度截頂微棱鏡反光膜(見第二章),以解決在閱讀距離內兩次保持標記的問題。所以這種大角度反光膜也是從反射性能方面描述的特殊棱鏡反光膜。

與長距離截頂微棱鏡反光膜相比,大角度截頂微棱鏡反光膜的正面亮度相對較低,但其反射亮度在大入射角和大觀察角時不會大幅衰減。大角度對應的是車道多、彎道多的地方,以及內容復雜、閱讀時間長的標誌,所以這種反光膜適用於城市道路和寬闊道路上的交通標誌。雖然它的正面反光亮度在遠距離下壹般(僅在遠距離下與棱鏡級別相比,仍可達到高強度級別的兩倍以上),但在近距離(需要閱讀logo內容的距離)下,它的反光亮度卻遠高於遠距離反光膜。其指向性比遠距離反光膜強,可以根據標誌的位置和方向進行調整,滿足閱讀的需要。圖6顯示了顯微鏡下VIP大角度截斷微棱鏡的結構。VIP(視覺沖擊棱鏡),翻譯過來就是視覺沖擊棱鏡,80年代末問世,壹度被廣泛使用。全棱鏡技術出現後,就停產了。全棱鏡反光膜是由全棱鏡結構制成的棱鏡型反光膜,其特性已在第二章中介紹。簡而言之,就是去掉傳統微棱鏡結構中不能反射光線的部分,使反光膜全部由可以實現全反射的棱鏡結構組成。它結合了長距離和大角度微棱鏡反光膜的兩大特點,在保持正面亮度高、遠距離易發現的同時,提高了大入射角和50-250米距離觀察角時的反射亮度。

這種全棱鏡反光膜的問世,突破了棱鏡反光膜無法同時兼顧遠距離反射能力和近距離反射能力的學術壁壘。它根據車輛光線傳播的路徑和模式,在理想距離內找到標誌識別所需的角度(入射角和觀察角),然後在傳統的截頂微棱鏡上確定非反射區域,再去除這些非反射區域,從而在反光膜上實現單位面積100%的反射結構面積,稱為“全反射”。

當然,從實際反射效果來看,這只是理論反射效率100%。在實際生產中,由於材料等條件的限制,反射式車燈無法達到100%的亮度。目前最好的反射效率是58%,遠高於其他類型的反光膜,比如高強度反光膜,只有23%。而從0.2的觀察角度?從開始到2點?其逆反射效率始終保持在50%以上。圖7是全棱鏡反射膜的電子顯微照片。

目前,每個微晶立方體按照壹定的規則連接排列後,壹平方厘米的材料面積上會有930多個單元,以此來控制光線進入和反射的路徑。微晶立方角的下層密封形成空氣層,利用光的衍射現象將入射光在內部全反射,不需要借助金屬反射層就能達到最佳的反射效果。與傳統的工程級高強度反光膜相比,采用耐磨高硬度聚碳酸酯材料和微晶立方技術制成的反光膜不僅反射性能提高了壹倍,而且大角度反射性能也有了大幅提升。這種全棱鏡反光膜的正面亮度是工程級的6倍以上,白膜的正面亮度(0.2?/-4?)壹般在600 cd/lx/m以上,是高強度等級的兩倍以上,而在大觀角度測量下(0.5?第二呢。當),回射性能大約高兩到四倍。

全棱鏡反光膜是壹種適用於各等級公路和城市道路的交通標誌材料。在西方的應用已經逐漸取代了標誌照明的投資和消費。制作路標時,如果從長期投資效益和安全效益考慮,全棱鏡反光膜可以替代任何等級的反光膜。在正常使用條件下,使用十年後,全棱鏡的保留亮度至少為初始亮度的80%,即十年後仍能大大超過全新的高強度、工程級反光膜的逆反射性能,從科學發展的角度來看,這是壹種更為經濟的選擇。同時,如果使用同壹種油墨,結合絲網印刷技術,可以制作出各種帶有圖案的交通標誌。

全棱鏡反光膜主要用於指路標誌、禁止標誌、警示標誌、指示標誌,特別是需要長時間閱讀的標誌、視覺環境復雜的標誌、寬闊的道路和高等級公路,性能尤為突出。金剛石級反光膜合適的底板是鋁板,加工操作溫度壹般要求在18攝氏度以上。

圖8是工程級反射膜、高強度級、截頂棱鏡和全棱鏡在各種角度下的回射亮度值的比較。隨著科技的進步,全棱鏡反光膜在各個角度的光度性能都有了顯著的提高。近年來,在棱鏡型反光膜的結構沒有大的變化的情況下,創新的重點更多地轉移到通過不同的材料加工工藝來實現更豐富的光控效果和豐富的材料特性,從而實現不同的反光能力和不同的柔韌性,以滿足不同層次的需求。市場上俗稱“超級”、“超級”、棱鏡工程級(新超工程級)的反光膜,都是棱鏡反光膜的新形態。這些反光膜的截頂棱鏡結構基本相同,只是材料的加工工藝不同,形成不同的反射效果,優越的耐候性和加工適應性,滿足不同的應用需求。

其中,尤其是超強反光膜,因為順應了市場需求,在21世紀初問世後迅速普及。其設計初衷是充分發揮棱鏡結構的優勢,在保證能超越高強度反光膜所有功能的基礎上,還能在多角度條件下擁有更好的逆反射性能和優越的性價比。

這些新型棱鏡反光膜具有非常高的強度和厚度,消除了logo加工中容易撕裂、起皺、氣泡、表面蜂窩突起等缺陷,大大簡化了施工難度,使logo加工過程更容易控制,減少了加工不良造成的損失。同時,由於反射膜的表面亮度因子大,大大提高了逆反射性能。它不僅在遠距離具有優越的逆反射系數,而且在壹般視覺需求下,近距離大觀察角度下也能保持標誌明亮,使駕駛員更早發現標誌,近距離更清晰地閱讀標誌內容。圖9是這些棱鏡結構反射膜的結構示意圖。通過樹脂層和立方晶體表面之間的材料處理差異可以形成不同的逆反射效果。

這種反光膜的表層多為聚碳酸酯材質,不僅更耐磨耐刮,還可以搭配絲印油墨,還可以應用於熱轉印制作彩色交通標誌。同時,由於表面亮度系數的提高,使得招牌在白天更加醒目明亮,也具有更好的耐候性。

值得壹提的是,在對交通標誌各方面都有嚴格要求的2008年北京奧運會上,北京市交通管理機關使用這種反光膜高質量、高速度地完成了賽事的準備任務,使中國成為奧運會歷史上第壹個使用這種反光膜制作專用車道警示牌的國家。這也從壹個側面說明,我國交通標誌的生產技術已經迅速接近國際先進水平。見圖10。

圖10(a)是正在安裝的超高反光膜標牌,上面的彩色部分是打印機打印的。圖(b)顯示了正在印刷的超反射膜。特級反光膜表面最大的區別就是獨特的條紋圖案,如圖(c)所示。這是其他反光膜不具備的特性。

2008年問世的棱鏡工程級反光膜,也是壹個全新的產品概念。在保證傳統工程級反光膜正面亮度性能的同時,在大角度反光性能上有了很大的進步,其逆反射能力甚至超過了高強度反光膜的參數。同時,由於聚碳酸酯材料的使用,這種反光膜具有硬度和高耐候性的能力,可以大大提高施工效率,為逆反射材料的應用和推廣提供更多的技術選擇。全棱鏡結構後,反光膜在結構上沒有任何突破。但是反光膜在成本、材料、化學鍍膜方面還有很大的發展空間。熒光反光膜是壹個典型的案例,其中塗層技術得到改進,以進壹步優化反光膜的功能。熒光全棱鏡反光膜是壹種具有特殊光學效果的反光膜,是將耐候性優異的特殊熒光材料(壹般熒光材料耐候性較差)與全棱鏡技術相結合。熒光反光膜中有壹種獨特的耐候性熒光因子,可以在吸收光譜中可見光和部分不可見光的能量後增加活性,從而將不可見光的能量轉化為可見光的能量,使反光膜在白天的色度和光度更加強大,從而增加標誌的顯著性。

因為熒光反光膜可以吸收光譜中不可見光的能量並轉換,所以可以有更好的色度和光度,稱為更鮮艷。這種熒光反光膜,在惡劣的天氣條件下,以及陽光不那麽強烈的時候,比普通顏色要亮很多,更容易吸引人的註意力。在交通安全設施中使用這種熒光反光膜,對於保證黎明、黃昏或雨、雪、霧等惡劣天氣下的行車安全具有重要意義。目前,熒光全棱鏡反光膜在國外的應用已經非常普遍,如熒光警示牌、熒光線性輪廓標、道路施工區域的熒光標誌等。黃綠色熒光全棱鏡反光膜已被聯邦公路局批準用作行人、非機動車和學校區域的交通標誌。橙色熒光全棱鏡反光膜多用於建築區域標誌。世界各國也對熒光反光膜頒布了相應的標準規範和技術條件。圖11是熒光和非熒光反光膜的對比。

我國從2006年開始應用熒光黃色反光膜和熒光黃綠色反光膜。在四川至峨眉山高速公路的雨霧路段、北京八達嶺高速公路的事故多發路段、北京五環上的奧運車道,都可以看到我國交通工程界對這項新技術的精細接受和應用。參見圖12和圖13。圖3-14北京奧運會水上體育場附近的人行道警示牌采用熒光黃綠全棱鏡反光材料,提高警示牌的視覺識別效果。註意旁邊使用普通反光膜的警示牌在光度和色度上的差異。為了保證奧運交通,五環上正在安裝熒光黃綠全棱鏡反光膜的速度警示裝置(圖13)。值得註意的是,其他交通標誌在背光狀態下色度和光度都不好,但熒光黃綠全棱鏡反光膜的面積非常搶眼。

需要註意的是,熒光反光膜是耐候熒光因子和棱鏡反光膜的組合。用檸檬黃印刷的廣告材料不屬於這壹技術範疇。雖然表面在色譜上看起來相似,但它不具備熒光反光膜的所有技術特征。

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