微棱镜型反光膜及其应用前景

　　反光膜是近50年发展起来的新型功能性复合材料。微棱镜型反光膜是80年代后期才发展起来的,由于其亮度高,耐久性好,材料成本低,同时又克服了以往棱镜型反光材料的有效入射角小,观察角小,反射光束不对称的缺点,因而在需要高亮度的公路交通方面的使用越来越广泛。

　　1　反光原理和结构组成

　　1.1　原理

　　微棱镜型反光膜的反光原理是依据光线在三维空间中,从一定的角度入射,在相互垂直的3个平面上发生3次反射,然后沿着原来的入射方向反射回去,见图1。

　　根据制造工艺的不同,在棱镜面上发生的反射有两类:一类是空气-树脂界面的(全)反射,另一类是铝-树脂界面的反射。

　　1.2　按结构不同分类

　　根据反射种类的不同,微棱镜型反光膜的结构可以分为两种(见图2,图3):有镀层型反光膜(ASTM4956中称为Type V Sheeting)和无镀层型反光膜(ASTM4956中称为TypeⅣSheeting)。由于有镀层型反光膜颜色灰暗,市场前景暗淡。

　　这两种反光膜的构造不同之处有:

　　(1)无镀层型反光膜棱锥后面是空气,因而反射主要是全内反射,这就要求棱锥后必须有稳定的空气层,所以在无镀层型反光膜中有一层封闭层(Sealingfilm) (见图2),以防止湿气、尘埃等杂质进入空气层,造成逆反射系数下降。

　　(2)有镀层型反光膜棱锥后镀有一层金属,一般是铝。反射主要在树脂-铝界面上进行。有镀层型反光膜没有封闭层。

　　(3)由于无镀层型反光膜需要封闭,所以有支撑壁,从正面看,是一个个菱形或六边形的格子。而有镀层型反光膜则没有。

　　2　微棱镜型反光膜的性能

　　2.1　光学性能

　　无论在反光强度、广角性等方面,微棱镜型反光膜都比透镜型反光膜有很大的提高。图4是3M公司3类产品的反光强度初始值的比较(0.2°观察角)。

　　以前的微棱镜型反光膜的反射光锥不对称,有效入射角小,但是经过对反射单元及其阵列的设计,这些问题基本得到了解决。

　　2.2　耐候性

　　尽管微棱镜型反光膜在达到使用寿命后,逆反射系数下降50%,但是其逆反射系数仍能保持在400cd·lx^-1·m^-2,远高于其它两类反光膜,见图5 (0.2°观察角, -4°入射角)。

　　3　微棱镜型反光膜的制造技术关键和最新进展

　　3.1　关键技术

　　微棱镜型反光膜的反光基本原理虽然简单,但制造技术却涉及材料学、光学、精密机械制造等多学科、高技术领域。归结起来,制造微棱镜型反光膜的关键技术有以下4种。