熱熔型標線的光度性能影響因素研究

張衡

摘 要：熱熔標線涂料采用的反光材料為玻璃珠。通過玻璃珠對汽車燈光的逆反射作用，駕駛員可以看清標線，并判斷行駛的路線，避免發(fā)生交通事故。因此，玻璃珠的屬性（成圓率、折射率和粒徑分布）影響標線的光度性能。

關鍵詞：熱熔型標線;光度性能;影響因素

中圖分類號：U491.523 文獻標識碼：A

0 引言

當前省內標線質量存在的主要問題為逆反射亮度系數(shù)不足，這主要是由于標線涂布完成后前期玻璃珠掉落及后期標線的開裂、脫落和磨耗造成的。為了明確標線材料的性能與現(xiàn)場病害之間的關系，本章首先調研了國內廠家標線材料的性能指標，然后通過改變標線材料原材料的基本性能來研究其對標線光度性能的影響因素。

1 試驗方案

標線的夜間可視性主要通過材料表面的反射及玻璃微珠的回歸反射能力體現(xiàn)，從駕駛員人眼視認角度看，標線的可視性最直觀的評判就是以標線表面亮度來體現(xiàn)。表面亮度綜合了標線在所有光源照射條件下的反射光的總和，根據(jù)實際需求，提出在不同的觀察角和照射角的條件下標線逆反射亮度系數(shù)的評判要求，以直觀反映是否符合駕駛人的視認需求。

根據(jù)前期調研，影響路面標線逆反射亮度系數(shù)的因素很多，包括材料（玻璃珠）和施工兩個方面，為此從這兩個方面開展研究，確定材料和施工參數(shù)。

2 熱熔型標線的光度性能影響因素

2.1 玻璃珠屬性對光度性能的研究

2.1.1 玻璃珠粒徑分布

標線厚度通常較薄（0.3 mm～2.5 mm），玻璃珠的粒徑需要控制在一定的范圍內，通常玻璃珠的粒徑范圍應為20～60目。如玻璃珠粒徑較大，在標線內嵌入較淺，在外力作用下容易被磨掉;若粒徑較小，玻璃珠容易全部沉入標線內，初始反光效果較差;若玻璃珠粒徑不均勻，其沒入標線涂膜的程度也不均勻，較小的玻璃珠容易被大玻璃珠遮擋，無法收到車燈射來的光或者不易形成有效的回歸反射，這些都會影響標線的夜間可視性。

本文測試了美標1～5號玻璃珠（標號越大，粒徑越大）的逆反射系數(shù)，結果如圖1所示，對于玻璃珠的粒徑分布，逆反射亮度系數(shù)與玻璃珠粒徑成正比關系，但玻璃珠粒徑越大，與涂料的粘附性越差，容易發(fā)生剝落。因此，在選用玻璃珠時不宜采用粒徑過大的標號，目前3級標線普遍用的玻璃珠級配為美標3號和美標2號。

2.1.2 玻璃珠成圓率

玻璃珠的成圓率是一個統(tǒng)計概念，是指玻璃珠與理想球體接近程度的度量，直接影響到標線的回歸反射能力。通常，成圓率越高，回歸反射強度也就越高。成圓率低的玻璃珠對光線的回歸反射效果較差，會造成很大一部分光線不能回到司機的視線中，而是遠離司機方向逃逸損耗掉了。

圖2為不同玻璃珠成圓率對逆反射系數(shù)的影響，從圖中可以看出玻璃珠的成圓率與逆反射亮度系數(shù)成正比關系，成圓率越高，逆反射亮度系數(shù)越大。根據(jù)調研結果，當前市面上的玻璃珠成圓率均在80%以上，因此，在標線施工過程中應優(yōu)選玻璃珠，建議玻璃珠的成圓率大于等于80%，以保證足夠多的光線逆反射回司機的視線中。而對于等級較高的標線（如III/IV級標線），建議玻璃珠的成圓率大于等于90%。

2.1.3 玻璃珠折射率

夜間行車時，照射到玻璃珠上的大部分光能集中在一個狹小的光錐內返回到司機的視野中，而光線的反射角受玻璃珠的折射率影響。玻璃珠折射率市場常見的一般為1.5～2.2，折射率1.5左右的玻璃珠普遍應用于路面反光標線生產和施工。圖3為不同玻璃珠折射率對逆反射系數(shù)的影響。當玻璃珠的折射率在1.5～1.9范圍時，折射率越高，逆反射亮度系數(shù)越高，標線逆反射系數(shù)呈直線關系上升;而當折射率大于1.9時，其標線逆反射系數(shù)反而會降低。目前現(xiàn)行標準對玻璃珠的要求較低，不小于1.5即可，但根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析可知，可將玻璃珠的折射率要求提高至1.6。

2.2 施工工藝對光度性能的研究

2.2.1 玻璃珠撒布量

玻璃珠的撒布量和均勻度直接影響了路面反光標線的逆反射亮度系數(shù)的大小。在標線施工中玻璃珠的撒布量要合理，玻璃珠的撒播量太少時，入射光源無法形成集中的回歸反射，則標線光度性能差。撒播量太多時則容易形成過密的折射，產生微珠堆積、重疊現(xiàn)象，使部分玻璃珠在涂膜中嵌入程度較小，造成光線在玻璃珠之間反復折射，不能形成良好的回歸反射，回到駕駛員視線中。同時，過多的玻璃珠用量也會提高標線的造價。圖4為不同玻璃珠撒布量對逆反射系數(shù)的影響，整體而言，玻璃珠的撒布量與逆反射亮度系數(shù)是成正相關，但當撒布量超過約600 g/m2時，其效果反而被影響。這是因為玻璃珠太過密集，無法實現(xiàn)光的定向反射，而出現(xiàn)漫反射，從而降低逆反射亮度系數(shù)。因此，建議玻璃珠的撒布量應不小于500 g/m2。

2.2.2 玻璃珠嵌入度

玻璃珠的撒布時間會影響玻璃珠在標線涂膜中的嵌入程度，而玻璃珠在標線涂膜中的嵌入程度會嚴重影響標線的逆反射亮度系數(shù)。玻璃珠嵌入過淺或者過深，都會導致光線不能形成反射回司機視野中的回路，從而影響標線的夜間可視性。

從圖5可以看出，當玻璃珠嵌入度在10%～45%之間時，逆反射系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，當玻璃珠嵌入度在45%～80%之間時，逆反射系數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。這是因為隨著玻璃珠嵌入程度的增加，進入玻璃珠的光量也減少。因此對于道路標線，玻璃珠嵌入涂膜中的位置建議為55%～65%。

通常，玻璃珠的嵌入程度與玻璃珠的撒布時間、涂料的粘度以及玻璃珠的密度有很大的關系。當涂料粘度大，玻璃珠密度小，撒布時間較晚時，則玻璃珠嵌入程度較淺，同時部分玻璃珠容易成為浮珠，在外力作用下極易脫落，使標線的逆反射系數(shù)下降較快，反光標線的有效壽命縮短。當涂料粘度小，玻璃珠密度大，撒播時間較早時，會使得玻璃珠嵌入程度過深，光線在玻璃珠內發(fā)生多次反射，最終反射不回來。

3 結語

綜上所述，對于玻璃珠的屬性（粒徑分布、成圓率和折射率）應根據(jù)施工后所期望的要求進行設計，如針對不同等級的標線提出對應的指標要求，合理提出要求。另外，對于玻璃珠的撒布量以及嵌入度，應保障玻璃珠的撒布量控制在0.5 kg/m2以上，嵌入度控制在1/2～2/3之間。

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