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??反光膜是近50年發(fā)展起來的新型功能性復(fù)合材料。微棱鏡型反光膜是80年代后期才發(fā)展起來的,由于其亮度高,耐久性好,同時又克服了以往棱鏡型反光材料的有效入射角小,觀察角小,反射光束不對稱的缺點(diǎn),因而在需要高亮度的公路交通方面的使用越來越廣泛。

??1、反光原理和結(jié)構(gòu)組成
1.1?原理
微棱鏡型反光膜的反光原理是依據(jù)光線在三維空間中,從一定的角度入射,在相互垂直的3個平面上發(fā)生3次反射,然后沿著原來的入射方向反射回去,見圖1。

??根據(jù)制造工藝的不同,在棱鏡面上發(fā)生的反射有兩類:一類是空氣-樹脂界面的(全)反射,另一類是鋁-樹脂界面的反射。
1.2?按結(jié)構(gòu)不同分類
根據(jù)反射種類的不同,微棱鏡型反光膜的結(jié)構(gòu)可以分為兩種(見圖2,圖3):有鍍層型反光膜(ASTM4956中稱為Type V Sheeting)和無鍍層型反光膜(ASTM4956中稱為TypeⅣSheeting)。由于有鍍層型反光膜顏色灰暗,市場前景暗淡。
這兩種反光膜的構(gòu)造不同之處有:
(1)無鍍層型反光膜棱錐后面是空氣,因而反射主要是全內(nèi)反射,這就要求棱錐后必須有穩(wěn)定的空氣層,所以在無鍍層型反光膜中有一層封閉層(Sealingfilm) (見圖2),以防止?jié)駳狻m埃等雜質(zhì)進(jìn)入空氣層,造成逆反射系數(shù)下降。

??(2)有鍍層型反光膜棱錐后鍍有一層金屬,一般是鋁。反射主要在樹脂-鋁界面上進(jìn)行。有鍍層型反光膜沒有封閉層。
(3)由于無鍍層型反光膜需要封閉,所以有支撐壁,從正面看,是一個個菱形或六邊形的格子。而有鍍層型反光膜則沒有。
2、微棱鏡型反光膜的性能
2.1?光學(xué)性能
無論在反光強(qiáng)度、廣角性等方面,微棱鏡型反光膜都比透鏡型反光膜有很大的提高。圖4是3類產(chǎn)品的反光強(qiáng)度初始值的比較(0.2°觀察角)。

??以前的微棱鏡型反光膜的反射光錐不對稱,有效入射角小,但是經(jīng)過對反射單元及其陣列的設(shè)計,這些問題基本得到了解決。
2.2?耐候性
盡管微棱鏡型反光膜在達(dá)到使用壽命后,逆反射系數(shù)下降50%,但是其逆反射系數(shù)仍能保持在400cd·lx-1·m-2,遠(yuǎn)高于其它兩類反光膜,見圖5 (0.2°觀察角, -4°入射角)。

??3、微棱鏡型反光膜的制造技術(shù)關(guān)鍵
3.1?關(guān)鍵技術(shù)
微棱鏡型反光膜的反光基本原理雖然簡單,但制造技術(shù)卻涉及材料學(xué)、光學(xué)、精密機(jī)械制造等多學(xué)科、高技術(shù)領(lǐng)域。歸結(jié)起來,制造微棱鏡型反光膜的關(guān)鍵技術(shù)有以下4種。
3.1.1?單元結(jié)構(gòu)和其陣列設(shè)計
傳統(tǒng)的棱鏡型逆反光材料主要存在以下缺點(diǎn):
(1)有效入射角小,當(dāng)入射角大于20°時,由于全內(nèi)反射現(xiàn)象消失,反光亮度幾乎喪失殆盡。
(2)觀察角小,即人在遠(yuǎn)處可以看到逆反射光,近處反而不行。
(3)由于反射單元的三側(cè)面性質(zhì)使逆向反射光錐有不合要求的不對稱形狀,結(jié)果從不同的掃描角來觀察時,有不同的逆反射亮度。
解決這些問題的方法主要是依靠逆反射單元結(jié)構(gòu)和陣列的設(shè)計,如變換3個平面的夾角大小,使其有一定分布,或?qū)卧嚵邪匆欢ǖ囊?guī)律排布。但是由于結(jié)構(gòu)和陣列設(shè)計復(fù)雜,給母板的制作、復(fù)型、成型后的脫模等都造成很大的困難,因而實(shí)施不易。
3.1.2?母板的制作及復(fù)型
由于微棱鏡型反射單元的高度為0.003~0.015in(即0.078 2~0.381mm),而且形狀不規(guī)則,在平面上的排列也有一定規(guī)律,并對成型面光潔程度要求很高,因而母板需精密機(jī)械加工。板本身并不直接參與成型,加工價格昂貴,面積有限,而且模具使用周次并不高?？衫媚赴鍙?fù)型生產(chǎn)出復(fù)制模具,并將其拼接成任意大小,以便于工業(yè)化生產(chǎn)。
3.1.3?基材的確定
作為微棱鏡型反光膜,其主體材料是工程塑料,根據(jù)其使用性能的不同要求,選擇不同的塑料片基。主要考慮的指標(biāo)和解決的問題有:材料的耐候性能、塑料片基的預(yù)熱性能及其流變性能等。TID目前根據(jù)不同產(chǎn)品系列，主要使用了PVC、PC、PMMA、PET幾種材質(zhì)。
3.1.4?壓紋技術(shù)
由于微棱鏡型反光膜對光學(xué)性能要求極高,因此它的壓紋精度要求也相當(dāng)高,在壓紋過程中,不允許出現(xiàn)流動不良、氣泡、刮痕等缺陷,對工藝條件,如溫度、壓力等的要求也很苛刻。
4?應(yīng)用前景
由于微棱鏡型反光膜的極高反光強(qiáng)度和良好的廣角性能,隨著機(jī)動車速的不斷提高,高等級公路的不斷增長,道路情況的不斷復(fù)雜,微棱鏡型反光膜的應(yīng)用市場將越來越廣闊。但是,高強(qiáng)度引起的其它問題,如炫光,以及實(shí)際應(yīng)用中對圖案與背景的反差要求,決定了微棱鏡型反光膜還不能完全替代玻璃微珠型反光膜。