透鏡密封式(高強(qiáng)級(jí))反光膜

透鏡密封式反光膜是一種耐久的玻璃珠型反光膜，業(yè)內(nèi)習(xí)慣稱為"高強(qiáng)級(jí)"反光膜，于1972年研發(fā)成功。

經(jīng)過合格工藝和材料制造的這種高強(qiáng)級(jí)反光膜，至少比工程級(jí)反光膜的反光系數(shù)高兩倍，其內(nèi)部真空支架結(jié)構(gòu)還解決了由于溫度變化導(dǎo)致標(biāo)志牌上凝結(jié)露水的問題，從而進(jìn)一步提高了材料的反光能力。該 材料問世的20世紀(jì)70年代，順應(yīng)了當(dāng)時(shí)車速提高，道路條件變好的技術(shù)進(jìn)步的需要，被成功地用來制作交通標(biāo)志，拯救了大量生命。與工程級(jí)反光膜相比，即使標(biāo)志在較大角度情況以及光亮地區(qū)，高強(qiáng)級(jí)反光膜都使標(biāo)志更加清晰可見，有效地預(yù)告駕駛員前方道路危險(xiǎn)情況。

高強(qiáng)級(jí)反光膜采用的是玻璃珠反光技術(shù)，由于它在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，擁有了比工程級(jí)反光膜無可比擬的反光亮度和角度性能，但同時(shí)，也是由于高強(qiáng)級(jí)自身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了一些難以克服的產(chǎn)品缺陷，如產(chǎn)品脆而易撕裂，起皺、氣泡、表面蜂窩突 起、生產(chǎn)能耗高、排放大等。玻璃珠技術(shù)的局限，也阻礙了高強(qiáng)級(jí)向更高亮度和更好的角度性的改進(jìn)。

高強(qiáng)級(jí)反光膜也是帶有背膠的材料，一般分為壓敏型和熱敏型兩種。采用同類別的油墨使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)可以制作各類圖案。高強(qiáng)級(jí)反光膜一般是由透光性和耐候性能良好的樹脂薄膜作為表層，第二層是真空層，第三層是嵌入式微小玻璃珠，第四層為金屬反光鍍層，第五層為樹脂承載層，第六層是膠粘劑，第七層背紙保護(hù)層。圖3是高強(qiáng)級(jí)反光膜的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是高強(qiáng)級(jí)反光膜的典型外觀。

高強(qiáng)級(jí)反光膜主要用來制作指路標(biāo)志、禁止標(biāo)志、警告標(biāo)志和指示標(biāo)志等交通主要標(biāo)志。高強(qiáng)級(jí)反光膜問世后，駕駛員識(shí)別交通標(biāo)志的時(shí)間縮短，發(fā)現(xiàn)前方標(biāo)牌和障礙的距離顯著提前，大大地增加了采取安全防范措施的時(shí)間，降低了夜間公路交通事故發(fā)生率，提高了交通安全性。根據(jù)實(shí)證研究，高強(qiáng)級(jí)逆反射材料的亮度，比工程級(jí)逆反射材料的亮度，大幅度提高。從20世紀(jì)90年代開始，在中國高速公路上就已經(jīng)大量使用了這種高強(qiáng)級(jí)逆反射材料。

此后，隨著機(jī)動(dòng)車性能和道路建設(shè)技術(shù)的提升，城市環(huán)境的巨大變化，高速公路和高速車輛大幅度增加，城市光源紛繁復(fù)雜，寬路急彎層出不窮，對(duì)駕駛員的預(yù)見識(shí)認(rèn)視距，有了新的要求。高強(qiáng)級(jí)反光材料的一些缺點(diǎn)，特別是在大角度反光性能和加工工藝與成本上，已經(jīng)無法和新出現(xiàn)的棱鏡技術(shù)想比擬，逐漸開始被取代。

進(jìn)入90年代后半期，特別是21世紀(jì)，美國和歐洲地區(qū)，已經(jīng)全面啟動(dòng)了用棱鏡級(jí)級(jí)材料取代高強(qiáng)級(jí)材料的進(jìn)程。特別是2004年問世的"超強(qiáng)級(jí)"逆反射材料，使用了棱鏡技術(shù)，不僅從反光性能、加工方式、節(jié)能減排上，都比高強(qiáng)級(jí)有了質(zhì)的提升，價(jià)格成本上，也不輸于高強(qiáng)級(jí)材料，從此，作為高強(qiáng)級(jí)材料的發(fā)源地美國，已經(jīng)不再出產(chǎn)這種材料，使中國成為高強(qiáng)級(jí)反光材料唯一生產(chǎn)地。

優(yōu)質(zhì)的高強(qiáng)級(jí)反光膜壽命一般為10年，白色膜正面亮度(0.2o/-4 o)一般在250cd/lx/m以上，在正常使用狀況下，10年后的亮度保留值至少為初始亮度值的80%，高強(qiáng)級(jí)反光膜適用的基材為鋁板，操作溫度通常要求在18攝氏度以上。

俗稱"工程級(jí)"的透鏡埋入式反光膜，是玻璃珠型反光膜的最初一類產(chǎn)品，業(yè)內(nèi)習(xí)慣稱為"工程級(jí)"系列反光膜，1937年發(fā)明。

傳統(tǒng)意義的工程級(jí)反光膜在20世紀(jì)80年代引進(jìn)到中國，20世紀(jì)90年代，中國境內(nèi)開始陸續(xù)出現(xiàn)了一批生產(chǎn)廠家，制造這種反光膜。

自從20世紀(jì)40年代以來，該材料一直被成功地用來制作交通標(biāo)志。 該產(chǎn)品的問世，第一次在公路上，讓夜間行駛的駕駛員們，可以更早地發(fā)現(xiàn)在他們的行駛路線前方的標(biāo)牌和反光物體。由于這種材料的問世，在不同程度上，解決了以下當(dāng)時(shí)一直困擾道路交通安全管理界的難題:

1. 道路標(biāo)識(shí)在夜間無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)認(rèn);

2. 主動(dòng)光源消耗資源大，有些道路不具備提供電力照明的條件;

3. 主動(dòng)光源有可能干擾司機(jī)的視線，讓他看到不用甚至不該看的內(nèi)容;

4. 一種能基本滿足中低車速和窄道交通(20世紀(jì)40年代前后的常規(guī)車速)需求的反光指示牌。

至今，在很多國外偏遠(yuǎn)地區(qū)和鄉(xiāng)村道路，和一些幾乎沒有其他光源干擾的低速道路環(huán)境里，這種反光膜仍然在廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)70年代，工業(yè)水平出現(xiàn)大幅度提高，筑路技術(shù)提升，車速加快，在很多地方，工程級(jí)材料已經(jīng)不能滿足需求。目前，在交通流量小、機(jī)動(dòng)車低速行駛、沒有環(huán)境干擾光源的地區(qū)，以及很多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，特別是非安全提示類標(biāo)志上，工程級(jí)反光膜仍然有著一定的應(yīng)用。

工程級(jí)反光膜在問世后，一度被主要用于制作指路標(biāo)志，禁止標(biāo)志，警告標(biāo)志和指示標(biāo)志以及普通廣告使用的標(biāo)志。伴隨著逆反射技術(shù)的進(jìn)步和新材料的不斷出現(xiàn)，工程級(jí)反光材料的亮度，逐漸被認(rèn)為無法滿足安全需要。在發(fā)達(dá)地區(qū)，逐漸不再被用于制作警告類和禁止類標(biāo)志。大型指路標(biāo)志和高等級(jí)道路上，也很難再找到它的蹤影了。在美國2008年的國家交通安全標(biāo)準(zhǔn)里，認(rèn)為該種反光膜(ASTM中的I類膜)在很多情況下，最低亮度不能滿足安全需要。

工程級(jí)反光膜的背膠，一般分為壓敏型和熱敏型兩種，都可以完成粘貼。采用同類別的油墨使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，也可以在上面印制各類圖案。工程級(jí)反光膜適用的底板為鋁板, 施工操作溫度一般要求在18攝氏度以上。溫度過低，會(huì)影響粘膠性能，導(dǎo)致標(biāo)志壽命受損。圖2是透鏡埋入式反光膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

工程級(jí)反光膜的壽命一般為3~7年，白色膜正面兩度(0.2o/-4 o)一般在100cd/lx/m左右，根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同。有些廠家只提供7年的反光膜，7年后的亮度保留值至少為初始亮度值的50%。有些廠家則只提供3年和5年的質(zhì)量擔(dān)保。這主要是反光膜的耐侯性不同造成的，同樣的原材料制成的反光膜，在不同地域氣候條件下使用時(shí)，其壽命長度是不同的。

需要多注意的一點(diǎn)是，工程級(jí)反光膜的亮度穩(wěn)定性、亮度強(qiáng)度和耐侯性，都是一些考察這類反光膜生產(chǎn)質(zhì)量的一些重要依據(jù)。在這些環(huán)節(jié)上，任何一個(gè)環(huán)節(jié)上的偷工減料，雖然都能減少產(chǎn)品成本，但是其質(zhì)量，也會(huì)大打折扣的，特別是耐侯性和光度參數(shù)上的差距，能明顯體現(xiàn)工程級(jí)反光膜的優(yōu)劣。

反光膜是一種已制成薄膜可直接應(yīng)用的逆反射材料，也是應(yīng)用最為廣泛的一種逆反射材料。 1937年，世界上第一塊反光膜在美國的一家實(shí)驗(yàn)室誕生。是交通標(biāo)志大規(guī)模應(yīng)用反光膜歷史的起點(diǎn)。1939年，在美國明尼蘇達(dá)州的公路邊，第一次在露天條件下使用了一塊用反光膜制作的標(biāo)志牌，從此，揭開了一系列反光產(chǎn)品用于交通標(biāo)志的新時(shí)期，開創(chuàng)了一個(gè)全新的交通安全行業(yè)。這一年，美國交通標(biāo)志國家標(biāo)準(zhǔn)中(1939年版美國《統(tǒng)一交通控制設(shè)施手冊》，Manual of United Traffic Control Devices, 1939)正式規(guī)定，要使用反光膜制造交通標(biāo)志。

此后，隨著化學(xué)工業(yè)、特別是合成樹脂的發(fā)展，各個(gè)研發(fā)機(jī)構(gòu)不斷研究創(chuàng)新，利用玻璃珠技術(shù)，合成樹脂技術(shù)，薄膜技術(shù)和涂敷技術(shù)，相繼開發(fā)了一系列高質(zhì)量逆反射產(chǎn)品。

20世紀(jì)40年代開始，這種最初制造的反光膜，被冠以"工程級(jí)"反光薄膜，廣泛開始用于道路交通標(biāo)志。 此后，用于衣物等個(gè)人安全防護(hù)領(lǐng)域的反光膜等一系列產(chǎn)品，也伴隨著合成樹脂的問世，社會(huì)發(fā)展的需要，陸續(xù)被開發(fā)出來。此后，伴隨著一系列材料科技和光學(xué)技術(shù)的研究成果，特別是微棱鏡反光材料的出現(xiàn)，使這種最初主要用于交通標(biāo)志的反光材料，開始逐步被更新、更好的反光材料所代替。

反光膜的分類方法有很多。其中比較普遍接受的分類原則，是以逆反射單元的基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，根據(jù)反光膜正面光度性能的逆反射系數(shù)高低為主的排序方法。但考慮到反光膜的不同工藝，有些是專門為解決非正面逆反射亮度的，有些是兼顧兩方面性能的，還有些是針對(duì)惡劣氣候條件下的視認(rèn)需求的，所以這種分類方法，也存在不足之處。因此，熟悉和掌握各種不同的反光膜的應(yīng)用條件和設(shè)計(jì)功能，就顯得十分必要。

在傳統(tǒng)習(xí)慣里，根據(jù)反光膜反光單元的結(jié)構(gòu)，將反光膜劃分為兩大類別，玻璃珠型反光膜和微棱鏡型反光膜。每類反光膜都還包含很多種類，如微棱鏡型反光膜，由于采用了更先進(jìn)的技術(shù)工藝，其材料選擇和棱鏡結(jié)構(gòu)上，都有了很多變化，可以應(yīng)對(duì)更多的交通需求。根據(jù)棱鏡的形式和技術(shù)特點(diǎn)，微棱鏡型反光膜又可分為遠(yuǎn)距離逆反射能力好的截角型棱鏡反光膜，近距離大角度逆反射性能好的截角型棱鏡反光膜，以及兼顧各方面需求的全棱鏡反光膜，白天和惡劣氣候條件性能都好的熒光型全棱鏡反光膜，符合傳統(tǒng)工程級(jí)逆反射參數(shù)的棱鏡型反光膜等等。玻璃珠型反光膜較早出現(xiàn)，但其工藝變化比較少，主要有兩種類型，一種為透鏡埋入型反光膜，習(xí)慣上稱為工程級(jí)反光膜;一種為密封膠囊型，通常稱為高強(qiáng)級(jí)反光膜。在透鏡埋入型反光膜里，由于其出現(xiàn)歷史悠久，各個(gè)不同的廠家，在漫長的生產(chǎn)制造過程中，利用透鏡的直徑、密度、耐侯涂層的厚度的不同，制作了很多種反光膜，比如超工程級(jí)反光膜，主要是在工程級(jí)反光膜的基礎(chǔ)上，用更高質(zhì)量的玻璃珠，并把玻璃珠的密度加大，以提高一些亮度;俗稱經(jīng)濟(jì)級(jí)的反光膜，主要在中國生產(chǎn)，基本上是在工程級(jí)反光膜的技術(shù)基礎(chǔ)上，通過減少透鏡(玻璃珠)數(shù)量與密度的方式實(shí)現(xiàn)的，這兩種反光膜，經(jīng)濟(jì)級(jí)反光膜，其反射能力無法滿足交通安全的需要，更多的是用在商業(yè)領(lǐng)域，在國際上很少有將其列入交通安全向光的標(biāo)準(zhǔn)之中。

按照反光膜的背膠種類，反光膜可以分為熱敏膠反光膜、壓敏膠反光膜和無背膠反光膜。傳統(tǒng)的應(yīng)用于交通設(shè)施領(lǐng)域的反光膜以壓敏膠為主。壓力敏感型背膠，無需加熱、溶劑或其他準(zhǔn)備工作可粘附在光滑、清潔表面，交通標(biāo)志一般粘貼在鋁板或鋁合金板面上。熱敏膠的粘性在對(duì)材料加熱并施加壓力的情況下才會(huì)被激發(fā)。無背膠反光膜，通常用于交通錐反光帶、臨時(shí)卷疊警告標(biāo)志及設(shè)施柱反光帶等自帶支撐的材料制造而成。

談到反光膜的科學(xué)分類方法，就不能離開對(duì)應(yīng)用反光膜有很大指導(dǎo)意義的反光膜標(biāo)準(zhǔn)。在世界各國的反光膜標(biāo)準(zhǔn)中，中國的反光膜標(biāo)準(zhǔn)、美國材料與測試協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)、澳大利亞和新西蘭標(biāo)準(zhǔn)、美國聯(lián)邦公路管理署交通標(biāo)志逆反射材料指導(dǎo)意見等，對(duì)世界各國的研究和應(yīng)用逆反射材料制作交通標(biāo)志，改善交通安全，起到了積極的指導(dǎo)作用。下面，我們逐一進(jìn)行介紹。

中國反光膜標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 18833-2012，《道路交通反光膜》。 反光膜按照其光度性結(jié)構(gòu)和用途，分為7種類型。

I類，通常為透鏡埋入式玻璃珠型結(jié)構(gòu)，稱工程級(jí)反光膜，使用壽命一般為7年，可用于永久性交通標(biāo)志和作業(yè)區(qū)設(shè)施。

II類，通常為透鏡埋入式玻璃珠型結(jié)構(gòu)，稱超工程級(jí)反光膜，使用壽命一般為10年，可用于耐久性交通標(biāo)志惡化作業(yè)區(qū)設(shè)施。

III類，通常的密封膠囊式玻璃珠型結(jié)構(gòu)，稱高強(qiáng)級(jí)反光膜，使用壽命一般為10年，可用于永久性交通標(biāo)志和作業(yè)區(qū)設(shè)施。

IV類，通常為微棱鏡結(jié)構(gòu)，稱超強(qiáng)級(jí)反光膜，使用壽命一般為10年，可用于永久性交通標(biāo)志、作業(yè)區(qū)設(shè)施和輪廓標(biāo)。

V類，通常為微棱鏡結(jié)構(gòu)，稱大角度反光膜，使用壽命一般為10年，可用于永久性交通標(biāo)志、作業(yè)區(qū)設(shè)施和輪廓標(biāo)。

VI類，通常為微棱鏡結(jié)構(gòu)，有金屬鍍層，使用壽命一般為3年，可用于輪廓標(biāo)和交通柱，無金屬鍍層時(shí)也可用于作業(yè)區(qū)設(shè)施和字符較少的交通標(biāo)志。

VII類，通常為微棱鏡結(jié)構(gòu)，柔性材質(zhì)、使用壽命一般為3年，可用于臨時(shí)性交通標(biāo)志和作業(yè)區(qū)設(shè)施。

美國的材料與測試協(xié)會(huì)是一家歷史悠久的材料測試標(biāo)準(zhǔn)國際組織，英文全稱是Association of Standard Testing of Materials，簡稱ASTM，它的成立，就是為了向科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界，提供一系列的材料檢測標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)新生材料的定義，為全世界的科學(xué)界，提供一個(gè)能共同交流的技術(shù)平臺(tái)。為逆反射材料，以及石油、天然氣、化工等各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域里的很多材料，提供檢測標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)支持。

有鑒于這樣的技術(shù)溯求，ASTM對(duì)逆反射材料的檢測標(biāo)準(zhǔn)，也是隨著逆反射材料的發(fā)明和使用，不斷累加進(jìn)行的，每出現(xiàn)一種新材料，只要這種材料出現(xiàn)一段時(shí)間并由其生產(chǎn)廠家向ASTM提出加入申請(qǐng)，它的委員會(huì)就會(huì)授權(quán)對(duì)這種材料進(jìn)行類別界定，建立檢測標(biāo)準(zhǔn)。也正是由于這樣的原因，在ASTM4956的反光膜標(biāo)準(zhǔn)里，反光膜種類多達(dá)11個(gè)，而且還在不斷延續(xù);然而另一方面，ASTM標(biāo)準(zhǔn)更象是一個(gè)關(guān)于逆反射材料的產(chǎn)品目錄，而不是一個(gè)能夠幫助了解反光膜應(yīng)用方法和問題的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵贏STM對(duì)這些材料進(jìn)行最初的分類時(shí)，并沒有考慮駕駛員的表現(xiàn)和需求。

由于這樣的原因，世界各發(fā)達(dá)國家，為了能對(duì)自己的交通工程建設(shè)單位提供更有效的技術(shù)支持和指導(dǎo)，都專門設(shè)立了自己國家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而不是直接沿用ASTM對(duì)反光材料的分類。

如下1，2二個(gè)分類方法是美國聯(lián)邦公路管理署在ASTM的基礎(chǔ)上，制定的供給交通工程實(shí)施單位使用的關(guān)于逆反射材料的使用建議分類方法，其亮點(diǎn)是結(jié)合玻璃珠和棱鏡型逆反射材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，明確區(qū)分了交通標(biāo)志和非交通標(biāo)志的逆反射材料應(yīng)用類別。

1 美國聯(lián)邦公路管理署逆反射材料分類方法--2005年9月(交通標(biāo)志用反光膜)

2 美國聯(lián)邦公路管理署逆反射材料分類方法--2005年9月(交通錐、交通柱等用反光膜)

與美國的聯(lián)邦公路管理署提供的指導(dǎo)意見相比，澳大利亞和新西蘭的道路交通標(biāo)志逆反射材料標(biāo)準(zhǔn)具備更簡潔、更清晰的指導(dǎo)意義。目前，包括中國在內(nèi)的很多國家的標(biāo)準(zhǔn)，特別是歐洲很多國家，都受到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不同程度的影響。

表3 澳大利亞/新西蘭的交通標(biāo)志反光膜標(biāo)準(zhǔn)(AS/NZS1906.1:2007)

在這版2007年最新的澳新標(biāo)準(zhǔn)里，有一些亮點(diǎn)，非常值得關(guān)注。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，是建立在國際交通安全工程界近15年研究成果的基礎(chǔ)上的，集中體現(xiàn)了全新的安全需求，也體現(xiàn)了英國、瑞典、荷蘭、西班牙等一批發(fā)達(dá)國家交通標(biāo)志逆反射技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的最新趨勢，其中包括:

1. 用1W(wide angularity，大觀測角)取代了傳統(tǒng)1A(只注重正面亮度)在交通標(biāo)志上的位置，1A轉(zhuǎn)作輪廓標(biāo)用反光膜;

2. 在前言中大篇幅的介紹大角度反光性能優(yōu)越的反光膜(1W級(jí)別)在交通標(biāo)志應(yīng)用中的優(yōu)勢，重點(diǎn)論述了大觀測角性能在駕駛者閱讀標(biāo)志牌過程中的重要性

3. 在所有級(jí)別的反光膜性能要求上都增加了1度觀察角的反光亮度

4. 在標(biāo)準(zhǔn)的附錄B中專門介紹了反光膜的選擇和使用

1) 講到選擇反光膜應(yīng)該綜合考慮性能，耐候性和價(jià)錢等多方面因素，并明確提出選擇耐候性能更好的產(chǎn)品，從長遠(yuǎn)來說是更經(jīng)濟(jì)的。

2) 介紹了各級(jí)別反光膜適用的位置和道路

3) 介紹了駕駛者在閱讀標(biāo)志牌的過程中觀測角的變化，并指出隨著觀測角的增大，交通標(biāo)志的亮度應(yīng)該保持相對(duì)穩(wěn)定，而前后亮度相差太大的反光膜不適合用于制作交通標(biāo)志，同時(shí)也指出，即使駕駛不同類型的車輛，也應(yīng)該保持穩(wěn)定的反光亮度

反光膜是由多層不同性能材料組成的層結(jié)構(gòu)，不同的反光膜，其組成的層結(jié)構(gòu)也是不同的。

圖1是最早出現(xiàn)的玻璃珠反光膜的基本結(jié)構(gòu)圖，由圖中可以看出，反光膜一般都是由表層(保護(hù)膜)、反射層(功能層)、基層(承載層)、膠粘層和底層(保護(hù)層)等多層不同物質(zhì)組成的膜結(jié)構(gòu)物體。反光膜的表層一般是由是透光性和耐候性能良好的樹脂薄膜，反射層根據(jù)不同類型的反光膜其組成材料也各不相同，有微小玻璃珠、微棱鏡或金屬反光鍍層等，基層多為樹脂有機(jī)化合物制成的薄膜，膠粘層一般是環(huán)氧樹脂膠，底層是厚紙做的保護(hù)層。

表4是各種反光膜的結(jié)構(gòu)圖，由此可見反光膜的種類不同，它的組成材料和結(jié)構(gòu)也是各不相同。

反光膜的首要作用，就是改善交通標(biāo)志的表面性能，使之能適應(yīng)全天候狀態(tài)的交通需要，提高道路安全運(yùn)行條件。

由于不同種類的反光膜的反光性能存在差異，所以在具體應(yīng)用到交通標(biāo)志的制作時(shí)，就需要根據(jù)標(biāo)志的設(shè)置功能和目的，進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)范。研究這種應(yīng)用規(guī)范的科學(xué)，被世界各國通安全工程專業(yè)人士，看作是交通控制與安全技術(shù)的重要組成部分。

交通控制與安全技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展了上百年。從人類第一部交通標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)在1908年問世于英國以來，世界上很多國家都持續(xù)投入了大量的科研技術(shù)資源，來分析和掌握逆反射技術(shù)在交通安全領(lǐng)域的作用和價(jià)值。在這方面，走在最前列的，是歐美等發(fā)達(dá)國家，他們的研究成果，在很多方面，幫助中國在短短的10多年時(shí)間里，走過了從無到有的過程--中國的交通標(biāo)志反光技術(shù)研究起步于20世紀(jì)80年代末，以交通標(biāo)志國家標(biāo)準(zhǔn)GB5768和交通標(biāo)志用反光材料國家標(biāo)準(zhǔn)GB18833為主要技術(shù)規(guī)范。在很多方面，這些標(biāo)準(zhǔn)還處在大量完善和發(fā)展的階段，相關(guān)的科學(xué)應(yīng)用方法和效果研究結(jié)論等，需要大量的時(shí)間和實(shí)踐。

微棱鏡反光膜的逆反射原理與工程級(jí)(透鏡埋入式)和高強(qiáng)級(jí)(透鏡密封型)反光膜不同，工程級(jí)和高強(qiáng)級(jí)反光膜均采用玻璃珠反射原理，而微棱鏡反光膜的反射原理是運(yùn)用微棱鏡的折射與反射。微棱鏡反光膜的主要代表性產(chǎn)品，從逆反射特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)上，主要可以分為四類:注重遠(yuǎn)距離識(shí)別性的截角棱鏡、注重近距離大角度識(shí)讀性的截角棱鏡、兼顧遠(yuǎn)距離識(shí)別性能和近距離識(shí)讀性能的全棱鏡，和這些棱鏡技術(shù)與新型材料技術(shù)相結(jié)合的新型棱鏡型反光膜。他們是順應(yīng)應(yīng)用層次的多元化，而在近些年涌現(xiàn)出來的應(yīng)對(duì)不同層次需求的新型反光材料。

遠(yuǎn)距離型截角微棱鏡反光膜是第一代的微棱鏡反光膜，問世于20世紀(jì)80年代早期，英文名稱是Long Distance Prismatic(LDP)，市場能見到的第一代鉆石級(jí)、水晶級(jí)、星光級(jí)，都是這類產(chǎn)品。這類反光膜的正面亮度非常高，白色膜正面亮度(0.2o/-4o)一般在800cd/lx/m一般在800以上，而且逆反射光的 分布沒有方向性，反光膜無論是水平或者垂直貼膜，在反光效果上的差別不大。但在大的入射角和觀測角下，反光亮度會(huì)有很大的衰減。如圖5所示是該類反光膜的顯微鏡下結(jié)構(gòu)圖。這種突出正面逆反射光度的反光膜，更多的適合用來做輪廓標(biāo)，警示柱等，不適合用來做在識(shí)讀距離內(nèi)需要更多視認(rèn)亮度的交通標(biāo)志。這種早期的棱鏡反光膜，是當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)和研發(fā)的一個(gè)階段性的成果，那時(shí)候的棱鏡結(jié)構(gòu)，還沒有能解決大觀測角的逆反射亮度問題。

在第一代微棱鏡反光膜問世后，人們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，當(dāng)機(jī)動(dòng)車真正駛?cè)霕?biāo)志的識(shí)讀距離時(shí)，也就是在大觀測角度情況下，標(biāo)志的亮度衰減太大了，以至于在識(shí)讀距離內(nèi)，無法閱讀標(biāo)志內(nèi)容，或是要花更長的時(shí)間來閱讀。由此，人們又利用大角度截角微棱鏡結(jié)構(gòu)，制造了大角度截角微棱鏡反光膜(見第二章內(nèi)容)，以解決在識(shí)讀距離內(nèi)，保持標(biāo)志兩度的問題。所以，這種大角度反光膜，同樣是從反光性能方面來描述的一種特殊的棱鏡型反光膜。

相對(duì)于遠(yuǎn)距離截角微棱鏡反光膜，大角度截角微棱鏡反光膜的正面亮度比較低，但在大的入射角和觀測角時(shí)，它的反光亮度不會(huì)有很大的衰減。而大角度對(duì)應(yīng)的是多車道和彎道多的地點(diǎn)，以及標(biāo)志內(nèi)容復(fù)雜，需要較長閱讀時(shí)間的標(biāo)志，所以這種反光膜適合于城市道路和寬闊道路的交通標(biāo)志。雖然它在遠(yuǎn)距離的 正面反光亮度一般(僅相對(duì)于遠(yuǎn)距離棱鏡級(jí)，與高強(qiáng)級(jí)的正面亮度相比，仍然能高出一倍多)，但在近距離時(shí)(需要進(jìn)行標(biāo)志內(nèi)容識(shí)讀的距離)，其反光亮度比遠(yuǎn)距離反光膜要高很多。其方向性要比遠(yuǎn)距離反光膜要強(qiáng)，可以根據(jù)標(biāo)志設(shè)置的位置和方向，進(jìn)行調(diào)整，來適應(yīng)識(shí)讀的需要。圖6所示是VIP大角度截角微棱鏡在顯微鏡下的結(jié)構(gòu)圖。VIP(Visual Impact Prismatic)，翻譯為視覺影響型棱鏡，20世紀(jì)80年代晚期問世，曾經(jīng)一度廣泛使用，全棱鏡技術(shù)出現(xiàn)后停產(chǎn)。

全棱鏡反光膜是使用全棱鏡結(jié)構(gòu)完成的棱鏡型逆反射材料，其特點(diǎn)第二章里已經(jīng)有所介紹，簡單說，就是去除了傳統(tǒng)微棱鏡結(jié)構(gòu)中不能反光的部分，使反光膜全部由可以實(shí)現(xiàn)全反光的棱鏡結(jié)構(gòu)組合而成。它結(jié)合了遠(yuǎn)距離和大角度微棱鏡反光膜的兩種特點(diǎn)，在保持正面亮度大、遠(yuǎn)距離容易發(fā)現(xiàn)的同時(shí)，提高了在50-250米距離時(shí)的大入射角和觀測角下的反光亮度。

這種全棱鏡反光膜的問世，突破了棱鏡型反光膜不能同時(shí)兼顧遠(yuǎn)距離反光能力和近距離反光能力 的學(xué)術(shù)屏障。它根據(jù)車燈光傳播的路徑和方式，找到了在理想距離內(nèi)的標(biāo)志視認(rèn)需要的角度(入射角和觀測角)，再確定了傳統(tǒng)截角微棱鏡上的不反光區(qū)域，然后將這些不反光區(qū)域去掉，從而實(shí)現(xiàn)了單位面積反光膜上的反光結(jié)構(gòu)面積100%，也就是所謂的"全反光"。

當(dāng)然，從實(shí)際的反光效果看，這只是理論反光效率100%。在實(shí)際制作中，由于材料等條件的限制，反射車燈亮度的100%還不能實(shí)現(xiàn)，目前，最好的反射效率是58%，這已經(jīng)大大高于其他類型的反光膜，比如高強(qiáng)級(jí)的反射效率，只有23%。而且從觀測角0.2o開始一直到2o，w其逆反射效率可以始終保持在50%以上。圖7是全棱鏡反光膜的電子顯微照片。

現(xiàn)在的全棱鏡反光膜上，通過每一微晶立方體聯(lián)結(jié)并按一定規(guī)律排列后，在一個(gè)平方厘米的材料面積上會(huì)有930個(gè)以上的單元，以控制光線射入和反射出的路徑。微晶立方角體下層經(jīng)密封后形成一空氣層，利用光的衍射現(xiàn)象，使入射光線形成內(nèi)部全反射，從而不需借助金屬反射層即可達(dá)到最優(yōu)越的反光效果。使用耐磨高硬度的聚碳酸脂材料和微晶立方體技術(shù)制成的這種反光膜與傳統(tǒng)的工程級(jí)和高強(qiáng)度級(jí)反光膜比較，其反光性能不僅成倍增加，而且大角度反光性能亦有很大提高。這種全棱鏡反光膜的正面亮度為工程級(jí)的六倍以上，白色膜正面亮度(0.2o/-4o)一般在600 cd/lx/m以上，是高強(qiáng)級(jí)的兩倍以上，而大觀測角下(0.5o和2o時(shí))的逆反射性能，則要高出大約二到四倍以上。

全棱鏡反光膜是一種適用于所有等級(jí)公路和城市道路的交通標(biāo)志材料。在西方的應(yīng)用，開始逐漸替代了標(biāo)志照明的投資和消耗。在制作道路標(biāo)志時(shí)，如果從長期的投資效益和安全效益出發(fā)，全棱鏡反光膜可以代替任何等級(jí)的反光膜。在正常使用狀況下，使用十年后的全棱鏡反光亮度保留值，至少為初始亮度值的 80%，也就是十年后，它仍然能大大超過全新的高強(qiáng)級(jí)和工程級(jí)反光膜的逆反射性能，是一種從科學(xué)發(fā)展的角度考察，更節(jié)約的選擇。同時(shí)，如果采用同類別的油墨，結(jié)合絲網(wǎng)印刷技術(shù)，可以制作各類帶有圖案的交通標(biāo)志。

全棱鏡反光膜主要用在指路標(biāo)志，禁止標(biāo)志，警告標(biāo)志和指示標(biāo)志等，特別是需要較長時(shí)間閱讀的標(biāo)志，視覺環(huán)境復(fù)雜的標(biāo)志，以及寬闊路面和高等級(jí)公路上，其性能表現(xiàn)尤為突出。鉆石級(jí)反光膜適用的底板是鋁板，加工操作溫度一般要求在18攝氏度以上進(jìn)行。

圖8是工程級(jí)反光膜、高強(qiáng)級(jí)、截角棱鏡和全棱鏡在各個(gè)角度的逆反射亮度值比較。隨著科技的進(jìn)步，全棱鏡反光膜各個(gè)角度的光度性能有顯著的提升。

近年來，棱鏡型反光膜，在結(jié)構(gòu)沒有大的變化的情況下，將創(chuàng)新的重點(diǎn)，更多地轉(zhuǎn)向了通過不同的材料處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更豐富的光控制效果和豐富的材料特性上來，以完成不同的逆反射能力，不同的柔韌性，以便適應(yīng)不同層面的需要。在市場上俗稱為"超強(qiáng)級(jí)"、"特強(qiáng)級(jí)"、棱鏡型工程級(jí)(新超工程級(jí))的反光膜，都是棱鏡型反光膜的新形式。這些反光膜的截角棱鏡結(jié)構(gòu)基本一樣，但是材料加工工藝有所區(qū)別，形成了不同的反光效果、優(yōu)越的耐候能力和加工適應(yīng)性，以應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用需求。

其中，尤其是超強(qiáng)級(jí)反光膜，由于順應(yīng)了市場的需求，在21世紀(jì)初問世后，迅速普及開來。其設(shè)計(jì)初衷，就是發(fā)揮棱鏡結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，在確保能夠超越高強(qiáng)級(jí)反光膜所有功能的基礎(chǔ)之上，又能在多角度條件下，具有更好的逆反射性能，更優(yōu)越的性價(jià)比。

這些新型棱鏡反光膜具有非常高的強(qiáng)度和厚度，消除了反光膜在標(biāo)志加工中易撕裂，起皺、氣泡、表面蜂窩突起等缺陷，大大簡化了施工時(shí)的難度，使標(biāo)志加工過程更加容易控制，減少了加工不良帶來的損失。 同時(shí)，由于反光膜的表面亮度因子大，逆反射性能大大改善。它不僅具備了長距離下的優(yōu)越逆反射系數(shù)，在一般的視認(rèn)需求下，近距離的大觀測角度依然能使標(biāo)志保持較好的亮度，使駕駛者能更早的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志牌，并在近距離更加清楚的閱讀標(biāo)志牌的內(nèi)容。圖9是這些棱鏡結(jié)構(gòu)反光膜的結(jié)構(gòu)示意圖。通過樹脂層、立方晶體表面的材料加工差異，就能形成不同的逆反射效果。

這類反光膜的表層大多采用聚碳酸酯材料，不僅更加耐磨損，耐刮擦，而且可以配套絲印油墨，還可以應(yīng)用到熱轉(zhuǎn)印打印，制作彩色的交通標(biāo)志。同時(shí)，由于表面亮度因子的提高，使標(biāo)志牌在白天更加醒目，鮮艷，也具備了更好的耐候性。

值得一提的是，在各方面都對(duì)交通標(biāo)志有著嚴(yán)格要求的2008年北京奧運(yùn)會(huì)上，北京市交通管理機(jī)關(guān)就使用了這種反光膜高質(zhì)高速地完成了賽事準(zhǔn)備任務(wù)，使中國成為奧運(yùn)會(huì)歷史上第一個(gè)使用這種反光膜制作專用車道提示標(biāo)志的國家。這也從一個(gè)側(cè)面，展現(xiàn)了中國交通標(biāo)志制作工藝，已經(jīng)迅速地和國際先進(jìn)水平接近。見圖10。

圖10(a)是正在安裝的超強(qiáng)級(jí)反光膜標(biāo)志，上面的彩色部分，是由打印機(jī)打印完成的。圖(b)為正在打印的超強(qiáng)級(jí)反光膜。超強(qiáng)級(jí)反光膜表面最大的與眾不同點(diǎn)，是圖(c)這種獨(dú)特的條紋圖案。這是其他反光膜所不具備的特征。

2008年才問世的棱鏡型工程級(jí)反光膜，也是一個(gè)全新的產(chǎn)品概念。它在保證了傳統(tǒng)工程級(jí)反光膜正面亮度性能的同時(shí)，在大角度反光性能上，有了長足的進(jìn)步，逆反射能力甚至超越了高強(qiáng)級(jí)反光膜的參數(shù)，同時(shí)，由于聚碳酸脂材料的使用，使這種反光膜具備了堅(jiān)硬和高耐侯的能力，可以大大提高施工效率，為逆反射材料的應(yīng)用和推廣，提供了更多技術(shù)選擇空間。

在全棱鏡結(jié)構(gòu)以后的反光膜，還沒有在結(jié)構(gòu)上再有所突破。但在反光膜的成本、材質(zhì)和化學(xué)涂層上，還有很多發(fā)展的空間。熒光反光膜就是其中改善涂層技術(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化反光膜功能的一個(gè)典型案例。熒光全棱鏡反光膜，是把耐侯性優(yōu)異的特殊熒光材料(一般熒光材料耐候性很差)，和全棱鏡技術(shù)結(jié)合以后的具有特 殊光學(xué)效果的反光膜。熒光反光膜里有一種獨(dú)特的耐候性熒光因子，能夠在吸收光譜內(nèi)的可見光和部分不可見光的能量后，增加活躍程度，從而將不可見光的能量轉(zhuǎn)化為可見光的能量，使反光膜的色度和光度在白天發(fā)揮得更加強(qiáng)大，從而增加標(biāo)志的顯著性。

由于熒光反光膜能夠吸收光譜內(nèi)的不可見光的能量并加以轉(zhuǎn)化，這就使其能具有更加好的色度和光度，也就是所謂的更加鮮艷。這種熒光反光膜，在惡劣天氣條件下，和當(dāng)太陽光不那么強(qiáng)烈時(shí)，要比普通顏色鮮艷得多，更容易引起人們的注意。將這種熒光反光膜用于交通安全設(shè)施產(chǎn)品中，對(duì)確保黎明、黃昏或雨、雪、霧等惡劣天氣的行車安全具有重大意義。目前熒光全棱鏡反光膜在國外的應(yīng)用已經(jīng)很普遍，如熒光警示標(biāo)志、熒光線形輪廓標(biāo)、道路施工區(qū)熒光標(biāo)志等。黃綠色熒光全棱鏡反光膜已經(jīng)被美國聯(lián)邦公路局批準(zhǔn)用于行人、非機(jī)動(dòng)車和學(xué)校區(qū)域的交通標(biāo)志;橙色熒光全棱鏡反光膜多應(yīng)用于施工區(qū)域標(biāo)志。世界各國針對(duì)熒光反光膜也出臺(tái)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)條件。圖11是熒光和非熒光反光膜的對(duì)比。

在中國，從2006年開始，熒光黃反光膜和熒光黃綠反光膜等都已經(jīng)開始有了一些應(yīng)用。在四川通往峨眉山的高速公路的多雨霧 路段，北京八達(dá)嶺高速公路上的事故多發(fā)路段，以及北京五環(huán)路上的奧運(yùn)專 用車道上，都能看到中國交通工程界對(duì)這種新型技術(shù)的細(xì)納和應(yīng)用發(fā)揮。見圖12和圖13。圖3-14北京奧運(yùn)水上賽場附近的人行道提示標(biāo)志，使用了熒光黃綠全棱鏡型反光材料提高警告標(biāo)志的視認(rèn)效果。注意觀察旁邊使用普通反光膜的警告標(biāo)志的光度和色度差距。為確保奧運(yùn)交通，五環(huán)路上正在安裝帶有熒光黃綠全棱鏡型反光膜的車速提示設(shè)備(圖13)，值得注意的是，逆光狀態(tài)下，其他的交通標(biāo)志色度和光度都不好，但熒光黃綠全棱鏡反光膜區(qū)域，非常醒目。

需要注意的是，熒光反光膜是耐侯型熒光因子和棱鏡型反光膜結(jié)合產(chǎn)物，那種使用檸檬黃印刷的廣告材料，不屬于這個(gè)技術(shù)范疇，盡管表面看起來色譜接近，但并沒有熒光反光膜的所有技術(shù)特性。

產(chǎn)業(yè)用反光材料主要是指六個(gè)級(jí)別的各種反光膜，鉆石級(jí)反光膜、超強(qiáng)級(jí)反光膜、高強(qiáng)級(jí)反光膜、工程級(jí)反光膜、廣告級(jí)反光膜及車牌級(jí)反光膜等。主要用于制作的各種反光標(biāo)志標(biāo)牌、車輛號(hào)牌、安全設(shè)施等，在白天以其鮮艷的色彩起到明顯的警示作用，在夜間或光線不足的情況下，其明亮的反光效果可以有效地增強(qiáng)人的識(shí)別能力，看清目標(biāo)，引起警覺，從而避免事故發(fā)生，減少人員傷亡，降低經(jīng)濟(jì)損失，成為道路交通不可缺少的安全衛(wèi)士，有著明顯的的社會(huì)效益。

回歸反光膜是由高折射率透明陶瓷微珠、反射層材料、耐候性的高分子樹脂及高強(qiáng)度粘合劑等組成的復(fù)合型薄膜材料?；貧w反光膜的制造工藝是技術(shù)密集型的高科技技術(shù)。由于回歸反光膜具有回歸反光的特性和由此而產(chǎn)生的極強(qiáng)的回歸光反射效應(yīng)，無需外加電源，使它可以明顯地提高使用者的安全可靠性，從而產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

回歸反光膜可以廣泛地用于公路、鐵路、港口、海洋運(yùn)輸、坑道、消防、城建等領(lǐng)域作為各類標(biāo)志、標(biāo)牌、車輛牌照、各類安全服裝、救生用品等。

①、直粘式反光膜與傳統(tǒng)反光膜最大的優(yōu)勢是:直粘式反光膜不需要鋁板或其它任何底材，即可制作成各種標(biāo)識(shí)和標(biāo)志牌。

②、可直接在直粘式反光膜上進(jìn)行寫真、噴繪后制成各種標(biāo)志、標(biāo)識(shí)牌。安裝時(shí)僅需撕開背面隔離紙即可在各種材質(zhì)的墻面上直接粘貼。使用快捷、方便，不破壞墻面。

③、綜合考慮鋁板等底材價(jià)格，直粘式反光膜成本相對(duì)較低。④經(jīng)過特殊處理，與傳統(tǒng)的反光膜相比，具有良好的抗拉伸性。