浅谈发光型标志涂料

　　1前言发光型标志涂料是现代化交通管理，工厂安全管理不可缺少的一种多功能的特殊涂料。如公路路面上的标线、指路标牌以及工厂物料（油料、煤气等）的输送管线、安全标记、紧急逃生安全通道、灭火器和防火警示标志等，昼夜都应有醒目的不同颜色的可辨认性。

　　另外，汽车、摩托车、自行车牌、夜间上岗警卫人员、环卫工人、矿井下工作人员的服装标记以及电影院座位的排座号码、居室门牌等等，这些都需要发光型标志涂料。

　　发光型标志涂料是指夜间可以发光的一种特殊涂料，目前在实际应用中的发光涂料有两种类型：（1）光照反射发光型；（2）光照蓄光发光型。

　　2光照反射发光型涂料2.1反光材料的定向反射光路原理和基本结构2.1.1回归反射材料的光学特性光学反射被分为漫反射、镜面反射及回归反射三种，我们所需要的反射材料属于回归反射。2.1.2反射材料的结构和分类反光效果的好坏，不仅与反光材料的选择有关，而且与其结构设计也有密切关系。利用玻璃微珠做反射材料，仅用一种简单的光滑表面是不够的，必须使反光系统具有特殊的结构。反光片面大致分为透镜露出型、透镜封人型和透镜封装型三种，其回归反射的原理都相同。

　　反射板面使用真空玻璃珠（约80Mm），可以看作是一种凸透镜，所以入射的光线通过玻璃珠的折射在一点上结成焦点。在此焦点上如有金属等光线反射层，则被反射光线再通过玻璃珠回到光源方向。如图：回归反射原理即反射板面的反射率是由准确规定的焦点位置决定的。

　　a透镜露出型（开式类型）这是简单的反射板面，这一类型虽能得到很好的反射效率，但反射光却都是白色，得不到有色的反射光。又因为玻璃微珠的一半露在大气中，玻璃微珠易沾尘土，如下雨在表面附着上水珠，导致反射性能显著降低，是此类型材料的致命缺陷。

　　如图：提高了露出型反光效果及使用期限，这是把透镜露出型的露出玻璃微珠这一缺点加以改善的类型，是用透明薄膜覆盖玻璃微珠表面，并用特殊的粘接工序把玻璃微珠和空气一起封在小型容器的类型，这是为维持露出型透镜的较高反射性能的一种尝试。如图：把玻璃珠封人树脂中的类型，现在路标使用得*多，由于表面被透明而光滑的树脂层所覆盖，项目常温溶剂型涂料热熔型涂料粘粘材料丙烯酸树脂醇酸树脂Cs-石油树脂（合成树脂）化橡胶树脂松香改性树脂添加剂环氧树脂干燥剂防沉剂防沉剂溶剂防结皮剂芳烃类酮类防污剂酯类表2标线用玻璃微珠的规格和用置类型玻璃微珠折射率rin预混在漆中的微珠粒径，nm用量，％向漆膜t撒布的微珠23//表3标线涂料技术指标指标项目常温型j溶融型粘度KU70 *9099100囿体含量，％55*75泊/2001C干燥时间，minC交通开放）8~151-3耐磨性（100转）500mg以下200mg以下耐碱性*.在饱和Ca（OH）2溶液中浸18h无变化无变化耐水性（水中浸24h）无变化透镜封入型容易得到有色反射光，不易沾上尘土，不因下雨表面附着上水珠而降低反射性能。因此，不仅应用在路标上，亦应用在汽车牌照上。如图：透镜封装型2.2反光型交通标志材料的制备和性能要求目前在一些高速公路上，夜间看到的路面反光标线，及公路上主要道路和道口的反光标志牌、指示牌等大致可分为路面用反光标线涂料、标志用反光涂料及反光膜等三种材料，其特性及应用的范围是：2.2.1路面反光型标线涂料俗称反光型马路划线漆，是用于公路做诱导行车标线的专用涂料，要求其具备的特点应是白天、夜间都有很好的辨认性，涂膜硬度高，耐滑动磨擦性好，附着力好以及良好的耐水性和耐污染等。

　　标线涂料的种类和应用范围溶剂型标线涂料适用于市区道路、停车场、飞机场等。在实际使用中，有的加玻璃珠制成反光型涂料；有的不加玻璃珠使用，不属反光型涂料，如市区路灯照明好不需反光。

　　标线涂料的原料组成、玻璃微珠的规格与用量及标线涂料技术指标见表1一3.表1标线涂料组成项常温溶剂型涂料热熔型涂料白色钛白，氧化锌颜料黄色铬黄耐热的有机和无机黄颜料填料碳酸钙碳酸钙滑石粉硫酸钡滑石粉高岭土硅石粉反射材料玻璃微珠2.2.2标志用反光涂料反光涂料与路面反光型标线涂料的反光原理基本相同，其成膜的方法是采用透镜露出型或透镜封入型均可。但是，它与路面反光型标线涂料使用的玻璃微珠，折射率要求在1.92.2，粒度要求在230~400目范围。

　　反光涂料的配制，是在基料或粘结剂里加入玻璃微珠、荧光颜料、防沉剂、抗紫外线吸收剂及其它一些辅助材料等组合而成。对反光涂料所用基料的性能选择应具有很好的透明度和耐候性、耐水性等特点。根据上述特点，基料可以选择丙烯酸树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂等等。反光涂料可制成自干型，也可制成烘干型的涂料。

　　反光涂料的施工方法与一般涂料的施工基本相同，可喷涂也可刷涂，它可涂装在不同底材上如金属板、胶合板、水泥面等。对有颜色的反光涂料，为了获得*佳的反光效果，可以在涂反光涂料之前，在底材上涂一道底漆。底漆的颜色可用白色或金属感较强的底色，底漆的基料类型与反光涂料的基料类型应相接近，这样涂膜的反光效果*好。另外在反光涂料涂层上涂一道清漆，可保护反光涂层，延长使用寿命。

　　用反光涂料制备反光标志材料，其特点是工艺简单，施工方便。可用于道路分隔线、路障、高速公路上护栏板、汽车牌照等，用途十分广泛，是一种很有发展前途的反光涂料。

　　2.2.3标志用反光膜的制备反光膜与反光涂料制成的涂膜反光原理相同，都是采用玻璃微珠作为反光的基本材料一一将涂膜制备在纸基或金属板或塑料薄膜上，其涂膜属于透镜封人型，玻璃微珠的反光材料所用的规格大致也相同。反光膜是由多层结构组合而成的反光层，且每层都有其要求不同的特性。一般来说，反光膜的形成是由保护层、粘合剂、玻璃微珠、焦点树脂、反射层、衬垫层等六个部分组合而成的反光薄膜，其结构如下图所示：反光膜的组成图示中制成的透镜封人式涂膜，利用定向反光的玻璃微珠，配上珠后面的凹球面反射层，受光照后，经焦点树脂聚焦作用反射出底层的衬层而形成光亮的点，其反光效果的好坏在于对基材要求非常平整，涂粘结剂均匀一致，能将微珠均匀无空隙而又无重叠的排列在基材上，因此对设备的加工精度要求很高，表面用彩色罩光涂料加以保护，可形成不同色彩的反光薄膜材料。

　　由于反光膜制备的层次较多、精度高、结构复杂，要想达到很好的反光效果，对材料选择和制造方法上应有如下的特殊要求。

　　表面涂层也叫保护层，其功能主要是延长使用期，因此表面涂层必须具有很好的透明性，同时还需要有优良的户外耐候性、耐水性、保色性和耐光老化性、与玻璃微珠的结合力强等性能，按照上述特性要求选择树脂应是丙烯酸树脂、醇酸树脂、脂肪族聚氨酯树脂等。

　　粘合剂：主要用于粘结玻璃微珠，要求具有色浅透明、粘结力强等性能的树脂，选用自干型或烘干型的树脂都可以，一般使用丙烯酸树脂、丙烯酸氨基树脂及丙烯酸聚氨酯树脂等。

　　焦点树脂：反光膜的光线定向反射原理，主要是靠高折射率的玻璃微珠、珠后起聚焦作用的焦点树脂和反光层所组成，使每个玻璃微珠都成微型球透镜。由于它的折射作用和后面反光层的反射作用形成了光的定向反射，因此对焦点树脂的要求，应对下层所起反射作用的底材和上层的粘合剂有良好的结合力，树脂本身也应色浅透明度好。为此选择好适应树脂是提高反光效果的重要因素。

　　反光膜的制造工艺一般有三种方法，正刮法、反刮法，帖合法。

　　正刮法：就是由*底层向上分别进行涂敷的方法，然后依次施加各结构层，*后加保护层，这种方法一般是以含金属颜料的涂层作为反射层或以金属板为基材。

　　反刮法：就是从*上层开始向下进行涂敷的方法，依次施加各结构层，在焦点树脂涂好后，以真空镀铝的方法，施加反射层，*后加上底层，此种一般是以聚酯薄膜和聚乙烯膜为基材。

　　帖合法：将各结构层预制成薄膜，用粘合剂将各层粘合起来，也可采用真空镀铝的方法施加反射层。

　　上述三种方法各有利弊，后两种方法都是以真空镀铝的方法得到高效率的反射层，因此制成反光膜的反光亮度高，而正刮法反射层是采用金属粉末作颜料制成的涂层，其反光的效果比后两种差。

　　此反光膜广泛应用于公路、铁路、机场、码头做指示标志使用。

　　上述几种反光材料的介绍，虽然都是利用玻璃微珠的反射原理而形成的定向反光作用，其反光的效果取决反射材料和玻璃微珠的折射率的选择，例如：路面标线反光涂料用微珠的折射率为1.5~1.64即可达到要求，而在反光涂料和反光膜则要求使用折射率在1.9以上的玻璃微珠。因为这两种材料一般用做道路指示、标志，要求夜间的反光亮度更强烈，所以不同的规格满足不同产品的使用要求。

　　交通标志的反光材料，随着我国交通运输事业的迅猛发展，将有广阔的发展前途。

　　3光照蓄光发光型涂料3.1涂料的发光原理和基本结构是指涂料的涂膜经太阳光或室内照明灯光的照射后，在黑暗场所可以发出亮光的光学性功能涂料。

　　它是在涂料中加有蓄光功能的颜料配制而成。因此这种涂料受光照射而被激发，把光源中所含紫外线等光能吸收、储蓄起来，待光源除去后，其能量可以转换成肉眼看得见的光，所以称其为“蓄光涂料”。这种发光是指在一定时间内发出余辉和荧光。光的强度随时间延长而衰减。

　　3.1.1蓄光涂料的种类根据所用长余辉性荧光体蓄光颜料的种类而划分，目前常见的有两类：一是采用硫化物系蓄光颜料配制的蓄光涂料；二是采用铝酸盐系蓄光颜料配制而成的蓄光涂料。前者应用已有近100年的历史，后者是我国“八五”期间完成的科技攻关项目，是一种新型的高性能蓄光涂料。

　　3.1.2涂料用蓄光颜料的成分和性能硫化物系蓄光颜料是微量铜活化的硫化碎，其发光度低，褪色快，易于分解。人们为了克服这些缺点，在金属硫化物发光颜料里加人放射性同位素，以此提高颜料的发光度、延长其余辉时间。但由于放射性有害健康，后被弃用。

　　碱土金属铝酸盐发光颜料，是采用铝酸锶或铝酸钙为母体结晶，添加铕（Eu）作为激活剂，添加镝（Dy）和钕（Nd）为激活助剂，制成的一类高效长余辉性荧光体，也称超长余辉发光颜料。它的余辉度和余辉时间比金属硫化物系的发光颜料高10倍，且无毒、不含放射性，耐湿性、耐晒性好，适合室外使用，因其具有稳定的物化性能得以广泛应用。

　　3.1.3蓄光涂料的特性余辉特性蓄光涂料的余辉不能持续一定的辉度，而是随着时间的延长而逐渐衰减。

　　定的方法，对两种蓄光涂料进行耐光试验结果如下：耐光涂料试验时间，h试样硫化物系蓄光涂料变黑（辉减少65%）完全变黑铝酸盐系蓄光涂料无变化3.2蓄光型涂料的制造和应注意事项蓄光涂料的制造方法和一般涂料基本相同，但由于蓄光、发光的特性，故对原材料的选择和配制有很大影响。

　　3.2.1树脂或基料的选择要求：无色透明、透光性好，特别是对紫外线透过率高；不挥发分相对要高；耐水性良好；户外耐久性好。

　　根据上述要求，以丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酯、聚氨酯树脂作基料较为理想，若作水性涂料，希望能对蓄光颜料先进行防水处理。

　　3.2.2蓄光涂料的品种和配比量的选择铝酸盐系的蓄光涂料重庆上游发展公司的SP型XP型均备有红、黄、绿、兰、白等不同色彩，可根据需要而定，其在涂料中的含量一般为15%~30%.由于涂层表面的余辉度大小与涂膜厚度以及涂料中颜料的含量有关，就普通的涂装而言，涂层厚度一般为。3mm，其涂层厚度与余辉度成正比。为了获得一定的余辉度，涂层厚度的控制也是非常重要的。

　　3.2.3助剂的选择为了进一步提高蓄光涂料的户外耐久性，有必要加一些紫外线吸收剂和稳定剂。同时，由于蓄光颜料粒子粗（粒径约l~20fxm），而且比重大（3.64.1），因此容易发生沉淀，可以通过适当地添加防沉剂解决。其它如流平剂等涂料常用助剂均可使用，但使用这些助剂时要注意考核它是否降低颜料的蓄光性能。

　　3.2.4应用注意事项蓄光涂料的透光性比较好，覆盖力差，其0.1厚的涂层，透光率达50%.透过涂层可以看见底材的颜色。黑色的底材能吸收80%的光，影响发光效果。因此，蓄光涂料的涂装不宜在深色底材上使用，*好使用白色漆做背景。

　　3.3蓄光涂料的发动向近年来，由于科学技术日新月异，随着新型蓄光颜料的开发成功，给蓄光涂料的开发带来了广阔的前景。

　　国内大连新技术商业应用研究所研制成功的新型蓄能性发光涂料，已形成四大系列产品。该涂料经自然光、灯光等照射后，在黑暗状态下可持续发光12h以上，使用寿命可达10a以上。其涂膜的硬度、冲击强度、附着力等物理机械性能，均能达到常规涂料产品标准，是一种经济、方便、安全、节能的新型光源材料，其涂装方法可以采用刷、喷、辊涂方式，涂饰在各种物体表面。

　　辽宁商业研究院与湖南株州高技术发光综合材料厂共同研制开发出的B99、X99、H99系列高级发光漆，是一类蓄能型自发光涂料，已投人批量生产和应用。

　　北京理工大学承担的国家“八五”高科技攻关项目发光涂料，已在武汉江南新型发光材料厂投产和推广应用。

　　还有蓄光型树脂的研制开发，已在北京新三海特种材料公司推出了新型发光树脂，该树脂受到日光或灯光激发后，可持续发光达12h以上。

　　亮度是荧光或磷光材料的数十倍，也已得到广泛的应用。

　　国外日本东京的Nemoto公司发明的一种蓄光涂料不含任何放射物质。该产品所用原料，系由高品位氧化铝和稀土元素的混合物在1300X：高温下炼制而成。这种涂料遇热时不发光，而且耐老化，因此也适用于室内外涂装。

　　法国Monople涂料公司推出的一种变色蓄光涂料，不仅可以夜间发光，而且可以随温度变化而改变颜色等。

(完)