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反光材料是一种可以用于交通标志标线的材料，也称逆反射材料，回复反射材料，广泛应用于交通标志标线、突起路标、轮廓标识、交通锥、防撞筒等各种道路交通安全设施，以及汽车号牌、衣物鞋帽、消防、铁路、水运、矿区等。具有良好的光学性能和耐候性，具有较高的表面硬度和抗压强度，不易变形，色泽鲜艳持久，夜间使用效果更佳。 光的逆反射功能的实现点评：反光膜由聚碳酸酯、铝粉、导电金属氧化物组成，在受到外界照射时会发生镜面反射，从而将光线反射至司机眼中，提醒司机注意行车安全。反光材料
用于交通标志标线的材料
基本信息
| 中文名 | 反光材料 |
| 别名 | 逆反射材料 |
| 特点 | 逆反射，反光 |
| 应用 | 反光交通标志、标线、反光衣物 |
反光膜综述
反光材料依据逆反射原理，能够利用车灯的照射和光线的反射，来“点亮”前方，提高驾驶员发现前方物体的距离，从而能给驾驶员以更充分的时间，采取相应的安全处置措施。与其他各类道路交通安全措施相比，与各种减轻道路交通事故伤害的成本相比，应用逆反射技术，无疑是成本低廉且行之有效的解决方案。从某种意义上说，逆反射材料的应用，是一种更为积极主动的安全防范措施，与针对事故发生后旨在降低伤害程度的措施如护栏防护相比，更具安全价值，更能体现对生命的关爱。图1，2是各种典型应用的照片。
反光膜
交通标志反光膜
反光膜是一种已制成薄膜可直接应用的逆反射材料，也是应用最为广泛的一种逆反射材料。1937年，世界上第一块反光膜在美国3M公司实验室诞生。这是交通标志大规模应用反光膜历史的起点。1939年，在美国明尼苏达州的公路边，第一次在露天条件下使用了一块用Scotchlite反光膜制作的标志牌，从此，揭开了一系列反光产品用于交通标志的新时期，开创了一个全新的交通安全行业。这一年，美国交通标志国家标准中（1939年版美国《统一交通控制设施手册》，Manual of United Traffic Control Devices, 1939）正式规定，要使用反光膜制造交通标志。
20世纪40年代开始，这种最初制造的反光膜，被冠以“工程级”反光薄膜，广泛开始用于道路交通标志。此后，用于衣物等个人安全防护领域的反光膜等一系列产品，也伴随着合成树脂的问世，社会发展的需要，陆续被开发出来。此后，伴随着一系列材料科技和光学技术的研究成果，特别是微棱镜反光材料的出现，使这种最初主要用于交通标志的反光材料，开始逐步被更新、更好的反光材料所代替。
反光膜的分类方法有很多。其中比较普遍接受的分类原则，是以逆反射单元的基本结构为基础，根据反光膜正面光度性能的逆反射系数高低为主的排序方法。但考虑到反光膜的不同工艺，有些是专门为解决非正面逆反射亮度的，有些是兼顾两方面性能的，还有些是针对恶劣气候条件下的视认需求的，所以这种分类方法，也存在不足之处。因此，熟悉和掌握各种不同的反光膜的应用条件和设计功能，就显得十分必要。
在传统习惯里，根据反光膜反光单元的结构，将反光膜划分为两大类别，玻璃珠型反光膜和微棱镜型反光膜。每类反光膜都还包含很多种类，如微棱镜型反光膜，由于采用了更先进的技术工艺，其材料选择和棱镜结构上，都有了很多变化，可以应对更多的交通需求。根据棱镜的形式和技术特点，微棱镜型反光膜又可分为远距离逆反射能力好的截角型棱镜反光膜，近距离大角度逆反射性能好的截角型棱镜反光膜，以及兼顾各方面需求的全棱镜反光膜，白天和恶劣气候条件性能都好的荧光型全棱镜反光膜，符合传统工程级逆反射参数的棱镜型反光膜等等。
玻璃珠型反光膜较早出现，但其工艺变化比较少，主要有两种类型，一种为透镜埋入型反光膜，习惯上称为工程级反光膜；一种为密封胶囊型，通常称为高强级反光膜，出于应用的需要，应该关注的是，在透镜埋入型反光膜里，由于其出现历史悠久，各个不同的厂家，在漫长的生产制造过程中，利用透镜的直径、密度、耐侯涂层的厚度的不同，制作了很多种反光膜，比如超工程级反光膜，主要是在工程级反光膜的基础上，用更高质量的玻璃珠，并把玻璃珠的密度加大，以提高一些亮度；俗称经济级的反光膜，主要在中国生产，基本上是在工程级反光膜的技术基础上，通过减少透镜（玻璃珠）数量与密度的方式实现的，这两种反光膜，经济级反光膜，其反射能力无法满足交通安全的需要，更多的是用在商业领域，在国际上很少有将其列入交通安全向光的标准之中。
谈到反光膜的科学分类方法，就不能离开对应用反光膜有很大指导意义的反光膜标准。在世界各国的反光膜标准中，美国材料与测试协会标准、澳大利亚和新西兰标准、美国联邦公路管理署交通标志逆反射材料指导意见等，对世界各国的研究和应用逆反射材料制作交通标志，改善交通安全，起到了积极的指导作用。下面，我们逐一进行介绍。
美国的材料与测试协会是一家历史悠久的材料测试标准国际组织，英文全称是Association of Standard Testing of Materials，简称ASTM，它的成立，就是为了向科学界和产业界，提供一系列的材料检测标准，以实现对新生材料的定义，为全世界的科学界，提供一个能共同交流的技术平台。为逆反射材料，以及石油、天然气、化工等各种产业领域里的很多材料，提供检测标准化的技术支持。
有鉴于这样的技术溯求，ASTM对逆反射材料的检测标准，也是随着逆反射材料的发明和使用，不断累加进行的，每出现一种新材料，只要这种材料出现一段时间并由其生产厂家向ASTM提出加入申请，它的委员会就会授权对这种材料进行类别界定，建立检测标准。也正是由于这样的原因，在ASTM4956的反光膜标准里，反光膜种类多达11个，而且还在不断延续；然而另一方面，ASTM标准更象是一个关于逆反射材料的产品目录，而不是一个能够帮助了解反光膜应用方法和问题的标准，因为在ASTM对这些材料进行最初的分类时，并没有考虑驾驶员的表现和需求。
由于这样的原因，世界各发达国家，为了能对自己的交通工程建设单位提供更有效的技术支持和指导，都专门设立了自己国家的技术标准，而不是直接沿用ASTM对反光材料的分类。
反光膜是由多层不同性能材料组成的层结构，不同的反光膜，其组成的层结构也是不同的。
图3是最早出现的玻璃珠反光膜的基本结构图，由图中可以看出，反光膜一般都是由表层（保护膜）、反射层（功能层）、基层（承载层）、胶粘层和底层（保护层）等多层不同物质组成的膜结构物体。反光膜的表层一般是由是透光性和耐候性能良好的树脂薄膜，反射层根据不同类型的反光膜其组成材料也各不相同，有微小玻璃珠、微棱镜或金属反光镀层等，基层多为树脂有机化合物制成的薄膜，胶粘层一般是环氧树脂胶，底层是厚纸做的保护层。
表1是各种反光膜的结构图，由此可见反光膜的种类不同，它的组成材料和结构也是各不相同。
表1 各种反光膜主要结构图解表
反光材料
反光膜的首要作用，就是改善交通标志的表面性能，使之能适应全天候状态的交通需要，提高道路安全运行条件。
由于不同种类的反光膜的反光性能存在差异，所以在具体应用到交通标志的制作时，就需要根据标志的设置功能和目的，进行相应的规范。研究这种应用规范的科学，被世界各国通安全工程专业人士，看作是交通控制与安全技术的重要组成部分。
交通控制与安全技术，已经发展了上百年。从人类第一部交通标志标准在1908年问世于英国以来，世界上很多国家都持续投入了大量的科研技术资源，来分析和掌握逆反射技术在交通安全领域的作用和价值。在这方面，走在最前列的，是欧美等发达国家，他们的研究成果，在很多方面，帮助中国在短短的10多年时间里，走过了从无到有的过程——中国的交通标志反光技术研究起步于20世纪80年代末，以交通标志国家标准GB5768和交通标志用反光材料国家标准GB18833为主要技术规范。在很多方面，这些标准还处在大量完善和发展的阶段，相关的科学应用方法和效果研究结论等，需要大量的时间和实践。
透镜埋入式（工程级）反光膜
俗称“工程级”的透镜埋入式反光膜，是玻璃珠型反光膜的最初一类产品，业内习惯称为“工程级”系列反光膜，1937年发明。“工程级”的称呼，来自曾经注册过的英文产品名称“Engineering Grade”，是该产品发明公司的命名。后来，很多科研机构直接使用这个产品名称来代表实验材料用名，所以该名称得以在全世界交通工程界成为习惯用法，其正面亮度(0.2º/-4 º)一般在100cd/lx/m以下。直到2008年11月，根据工程级反光膜反光亮度特点研制的新的棱镜型工程级反光膜（也有称之为超工程级，英文 EGP，Engineering Grade Prismatic）问世，才又一次用科技的创新，突破和丰富了工程级反光膜的含义。
传统意义的工程级反光膜在20世纪80年代引进到中国，20世纪90年代，中国境内开始陆续出现了一批生产厂家，制造这种反光膜。
工程级反光膜的背胶，一般分为压敏型和热敏型两种，都可以完成粘贴。采用同类别的油墨使用丝网印刷技术，也可以在上面印制各类图案。工程级反光膜适用的底板为铝板, 施工操作温度一般要求在18摄氏度以上。温度过低，会影响粘胶性能，导致标志寿命受损。图4是透镜埋入式反光膜的结构示意图。
工程级反光膜的寿命一般为3～7年，白色膜正面两度(0.2º/-4 º)一般在100cd/lx/m左右，根据生产厂家的不同。有些厂家只提供7年的反光膜，7年后的亮度保留值至少为初始亮度值的50%。有些厂家则只提供3年和5年的质量担保。这主要是反光膜的耐侯性不同造成的，同样的原材料制成的反光膜，在不同地域气候条件下使用时，其寿命长度是不同的。
需要多注意的一点是，工程级反光膜的亮度稳定性、亮度强度和耐侯性，都是一些考察这类反光膜生产质量的一些重要依据。在这些环节上，任何一个环节上的偷工减料，虽然都能减少产品成本，但是其质量，也会大打折扣的，特别是耐侯性和光度参数上的差距，能明显体现工程级反光膜的优劣。
透镜密封式（高强级）反光膜
透镜密封式反光膜是一种耐久的玻璃珠型反光膜，业内习惯称为“高强级”反光膜，于1972年研发成功。“高强级”来自英文的High Intensive Beads（简称HIB），最初是该产品研发公司的专用名称，直到1985年，从日本开始，一些国家和地区的企业，也陆续开始制作这种反光膜，于是“高强级”一词开始陆续被其他厂使用，并逐渐变成了对这种特殊结构的反光膜的统一称谓。考虑到本书的读者大多是业内人士，高强级的名称已经成为业内的通用名称，所以本书从读者方便理解的角度出发，在后面的章节，也以“高强级”为主要称谓。
经过合格工艺和材料制造的这种高强级反光膜，至少比工程级反光膜的反光系数高两倍，其内部真空支架结构还解决了由于温度变化导致标志牌上凝结露水的问题，从而进一步提高了材料的反光能力。该材料问世的20世纪70年代，顺应了当时车速提高，道路条件变好的技术进步的需要，被成功地用来制作交通标志，拯救了大量生命。与工程级反光膜相比，即使标志在较大角度情况以及光亮地区，高强级反光膜都使标志更加清晰可见，有效地预告驾驶员前方道路危险情况。
高强级反光膜采用的是玻璃珠反光技术，由于它在产品结构上的创新，拥有了比工程级反光膜无可比拟的反光亮度和角度性能，但同时，也是由于高强级自身结构导致了一些难以克服的产品缺陷，如产品脆而易撕裂，起皱、气泡、表面蜂窝突起、生产能耗高、排放大等。玻璃珠技术的局限，也阻碍了高强级向更高亮度和更好的角度性的改进。
高强级反光膜也是带有背胶的材料，一般分为压敏型和热敏型两种。采用同类别的油墨使用丝网印刷技术可以制作各类图案。高强级反光膜一般是由透光性和耐候性能良好的树脂薄膜作为表层，第二层是真空层，第三层是嵌入式微小玻璃珠，第四层为金属反光镀层，第五层为树脂承载层，第六层是胶粘剂，第七层背纸保护层。图5是高强级反光膜的结构示意图，图6是高强级反光膜的典型外观。
图5 高强级反光膜的结构图
图6 高强级反光膜的典型外观
高强级反光膜主要用来制作指路标志、禁止标志、警告标志和指示标志等交通主要标志。高强级反光膜问世后，驾驶员识别交通标志的时间缩短，发现前方标牌和障碍的距离显著提前，大大地增加了采取安全防范措施的时间，降低了夜间公路交通事故发生率，提高了交通安全性。根据实证研究，高强级逆反射材料的亮度，比工程级逆反射材料的亮度，大幅度提高。从20世纪90年代开始，在中国高速公路上就已经大量使用了这种高强级逆反射材料。
此后，随着机动车性能和道路建设技术的提升，城市环境的巨大变化，高速公路和高速车辆大幅度增加，城市光源纷繁复杂，宽路急弯层出不穷，对驾驶员的预见识认视距，有了新的要求。高强级反光材料的一些缺点，特别是在大角度反光性能和加工工艺与成本上，已经无法和新出现的棱镜技术想比拟，逐渐开始被取代。
进入90年代后半期，特别是21世纪，美国和欧洲地区，已经全面启动了用棱镜级级材料取代高强级材料的进程。特别是2004年问世的“超强级”逆反射材料，使用了棱镜技术，不仅从反光性能、加工方式、节能减排上，都比高强级有了质的提升，价格成本上，也不输于高强级材料，从此，作为高强级材料的发源地美国，已经不再出产这种材料，使中国成为高强级反光材料唯一生产地。
优质的高强级反光膜寿命一般为10年，白色膜正面亮度（0.2º/-4 º)一般在250cd/lx/m以上，在正常使用状况下，10年后的亮度保留值至少为初始亮度值的80%，高强级反光膜适用的基材为铝板，操作温度通常要求在18摄氏度以上。
微棱镜反光膜
反光材料
远距离型截角微棱镜反光膜是第一代的微棱镜反光膜，问世于20世纪80年代早期，英文名称是Long Distance Prismatic（LDP），市场能见到的第一代钻石级、水晶级、星光级，都是这类产品。这类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没有方向性，反光膜无论是水平或者垂直贴膜，在反光效果上的差别不大。但在大的入射角和观测角下，反光亮度会有很大的衰减。如图7所示是该类反光膜的显微镜下结构图。这种突出正面逆反射光度的反光膜，更多的适合用来做轮廓标，警示柱等，不适合用来做在识读距离内需要更多视认亮度的交通标志。这种早期的棱镜反光膜，是当时设计和研发的一个阶段性的成果，那时候的棱镜结构，还没有能解决大观测角的逆反射亮度问题。
图8 大角度截角微棱镜的结构图
相对于远距离截角微棱镜反光膜，大角度截角微棱镜反光膜的正面亮度比较低，但在大的入射角和观测角时，它的反光亮度不会有很大的衰减。而大角度对应的是多车道和弯道多的地点，以及标志内容复杂，需要较长阅读时间的标志，所以这种反光膜适合于城市道路和宽阔道路的交通标志。虽然它在远距离的正面反光亮度一般（仅相对于远距离棱镜级，与高强级的正面亮度相比，仍然能高出一倍多），但在近距离时（需要进行标志内容识读的距离），其反光亮度比远距离反光膜要高很多。其方向性要比远距离反光膜要强，可以根据标志设置的位置和方向，进行调整，来适应识读的需要。图8所示是VIP大角度截角微棱镜在显微镜下的结构图。VIP（Visual Impact Prismatic），翻译为视觉影响型棱镜，20世纪80年代晚期问世，曾经一度广泛使用，全棱镜技术出现后停产。
全棱镜反光膜是使用全棱镜结构完成的棱镜型逆反射材料，就是去除了传统微棱镜结构中不能反光的部分，使反光膜全部由可以实现全反光的棱镜结构组合而成。它结合了远距离和大角度微棱镜反光膜的两种特点，在保持正面亮度大、远距离容易发现的同时，提高了在50-250米距离时的大入射角和观测角下的反光亮度。
图9 全棱镜反光膜表面结构电子显微照片
当然，这只是理论反光效率100%。在实际制作中，由于材料等条件的限制，反射车灯亮度的100%还不能实现，目前，最好的反射效率是58%，这已经大大高于其他类型的反光膜，比如高强级的反射效率，只有23%。而且从观测角0.2º开始一直到2º，w其逆反射效率可以始终保持在50%以上。图9是全棱镜反光膜的电子显微照片。
现在的全棱镜反光膜上，通过每一微晶立方体联结并按一定规律排列后，在一个平方厘米的材料面积上会有930个以上的单元，以控制光线射入和反射出的路径。微晶立方角体下层经密封后形成一空气层，利用光的衍射现象，使入射光线形成内部全反射，从而不需借助金属反射层即可达到最优越的反光效果。使用耐磨高硬度的聚碳酸脂材料和微晶立方体技术制成的这种反光膜与传统的工程级和高强度级反光膜比较，其反光性能不仅成倍增加，而且大角度反光性能亦有很大提高。这种全棱镜反光膜的正面亮度为工程级的六倍以上，白色膜正面亮度（0.2º-4º）一般在600 cd/lx/m以上，是高强级的两倍以上，而大观测角下（0.5º和2º时）的逆反射性能，则要高出大约二到四倍以上。
图10 各类反光膜不同角度下逆反射性能比较
全棱镜反光膜主要用在指路标志，禁止标志，警告标志和指示标志等，特别是需要较长时间阅读的标志，视觉环境复杂的标志，以及宽阔路面和高等级公路上，其性能表现尤为突出。钻石级反光膜适用的底板是铝板，加工操作温度一般要求在18摄氏度以上进行。
图10是工程级反光膜、高强级、截角棱镜和全棱镜在各个角度的逆反射亮度值比较。随着科技的进步，全棱镜反光膜各个角度的光度性能有显著的提升。
近年来，棱镜型反光膜，在结构没有大的变化的情况下，将创新的重点，更多地转向了通过不同的材料处理技术，实现更丰富的光控制效果和丰富的材料特性上来，以完成不同的逆反射能力，不同的柔韧性，以便适应不同层面的需要。在市场上俗称为“超强级”、“特强级”、棱镜型工程级（新超工程级）的反光膜，都是棱镜型反光膜的新形式。这些反光膜的截角棱镜结构基本一样，但是材料加工工艺有所区别，形成了不同的反光效果、优越的耐候能力和加工适应性，以应对不同的应用需求。
图11 棱镜结构反光膜结构示意图
这些新型棱镜反光膜具有非常高的强度和厚度，消除了反光膜在标志加工中易撕裂，起皱、气泡、表面蜂窝突起等缺陷，大大简化了施工时的难度，使标志加工过程更加容易控制，减少了加工不良带来的损失。同时，由于反光膜的表面亮度因子大，逆反射性能大大改善。它不仅具备了长距离下的优越逆反射系数，在一般的视认需求下，近距离的大观测角度依然能使标志保持较好的亮度，使驾驶者能更早的发现标志牌，并在近距离更加清楚的阅读标志牌的内容。图11是这些棱镜结构反光膜的结构示意图。通过树脂层、立方晶体表面的材料加工差异，就能形成不同的逆反射效果。
这类反光膜的表层大多采用聚碳酸酯材料，不仅更加耐磨损，耐刮擦，而且可以配套丝印油墨，还可以应用到热转印打印，制作彩色的交通标志。同时，由于表面亮度因子的提高，使标志牌在白天更加醒目，鲜艳，也具备了更好的耐候性。
值得一提的是，在各方面都对交通标志有着严格要求的2008年北京奥运会上，北京市交通管理机关就使用了这种反光膜高质高速地完成了赛事准备任务，使中国成为奥运会历史上第一个使用这种反光膜制作专用车道提示标志的国家。这也从一个侧面，展现了中国交通标志制作工艺，已经迅速地和国际先进水平接近。见图12。
图12a 北京奥运交通标志
图12b 北京奥运交通标志
图12c 北京奥运交通标志
图12(a)是正在安装的超强级反光膜标志，上面的彩色部分，是由打印机打印完成的。图(b)为正在打印的超强级反光膜。超强级反光膜表面最大的与众不同点，是图(c)这种独特的条纹图案。这是其他反光膜所不具备的特征。
2008年才问世的棱镜型工程级反光膜，也是一个全新的产品概念。它在保证了传统工程级反光膜正面亮度性能的同时，在大角度反光性能上，有了长足的进步，逆反射能力甚至超越了高强级反光膜的参数，同时，由于聚碳酸脂材料的使用，使这种反光膜具备了坚硬和高耐侯的能力，可以大大提高施工效率，为逆反射材料的应用和推广，提供了更多技术选择空间。
在全棱镜结构以后的反光膜，还没有在结构上再有所突破。但在反光膜的成本、材质和化学涂层上，还有很多发展的空间。荧光反光膜就是其中改善涂层技术，以进一步优化反光膜功能的一个典型案例。荧光全棱镜反光膜，是把耐侯性优异的特殊荧光材料（一般荧光材料耐候性很差），和全棱镜技术结合以后的具有特殊光学效果的反光膜。荧光反光膜里有一种独特的耐候性荧光因子，能够在吸收光谱内的可见光和部分不可见光的能量后，增加活跃程度，从而将不可见光的能量转化为可见光的能量，使反光膜的色度和光度在白天发挥得更加强大，从而增加标志的显著性。
由于荧光反光膜能够吸收光谱内的不可见光的能量并加以转化，这就使其能具有更加好的色度和光度，也就是所谓的更加鲜艳。这种荧光反光膜，在恶劣天气条件下，和当太阳光不那么强烈时，要比普通颜色鲜艳得多，更容易引起人们的注意。将这种荧光反光膜用于交通安全设施产品中，对确保黎明、黄昏或雨、雪、雾等恶劣天气的行车安全具有重大意义。目前荧光全棱镜反光膜在国外的应用已经很普遍，如荧光警示标志、荧光线形轮廓标、道路施工区荧光标志等。黄绿色荧光全棱镜反光膜已经被美国联邦公路局批准用于行人、非机动车和学校区域的交通标志；橙色荧光全棱镜反光膜多应用于施工区域标志。世界各国针对荧光反光膜也出台了相应的标准规范和技术条件。图13是荧光和非荧光反光膜的对比。
图13 荧光和非荧光反光膜的对比
图14 北京奥运会水上赛场附近的提示标志
图15 北京五环路上正在安装提示设备
交通标线材料及其分类
道路交通标线材料的分类方式比较多，除了按设置方式、使用功能、形态划分之外，还可以按照标线的视认功能来分，可以分为反光型，不反光型，蓄光型三大类。反光型标线材料是指标线材料里预混逆反射材料或者在标线施工的时候面撒播逆反射材料；反光型标线里又包括干性反光标线和全天候反光标线；不反光型的标线材料里没有逆反射材料或者表面也不撒播逆反射材料；蓄光型的标线材料是指标线材料里含有蓄光粉，在有光照的情况下，蓄光粉吸收并且储存光能，当环境的光照低于一定的程度的时候，蓄光粉里储存的能量就以光的形势发射出来。
谈到到反光标线的特点，就离不开构成反光标线的涂料类型。目前，我国道路交通标线是按照标线涂料的材质来划分，一共有有四种：溶剂型、热溶型、水性涂料和双组分标线，还有一种是刚刚开始使用的反光标线带。按照我国《路面标线涂料》标准（JT/T 280-2004）的规定, 道路交通标线材料分为溶剂型道路交通标线材料、热熔型道路交通标线材料、双组份道路交通标线材料、水性道路交通标线材料等四种类型。
溶剂型涂料，或者说是最先使用的道路交通标线涂料，主要有丙烯酸型和氯化橡胶型两大类。经过多年的发展和应用已经普遍被人们所熟悉和接受，总的来说施工简单方便，容易，适应性强，对于旧标线的二次涂覆比较容易，可以直接在旧涂层上涂覆新涂层，干燥时间快，价格便宜，修补容易，一次性投资少。但是由于其寿命短，施工时涂料中大量的有机溶剂的挥发，严重污染环境，危害施工人员的健康，越来越严格的环保要求以及有限的使用寿命，大大限制了此类涂料的发展，近年来表现出下跌的应用趋势，在一些经济不发达地区的中小城镇道路以及农村公路，此类产品还有一定的市场。
热熔型标线涂料是20世纪50年代率先在欧洲发展起来的，由于其线型美观，经久耐用，发展迅速。近年来，热熔型标线涂料在我国高等级公路以及城市道路上得到普遍应用，此类涂料中的优质品，具有良好的反光效果，耐久性好，使用寿命较长，干燥时间快；但也有其弱点，主要是施工时需要特殊的加热设备，排放大，施工费用较高，几乎占了总费用的1/3，施工效率也较低，标线难以补涂，抗污性受施工质量和路面质量影响大，有时不理想。
水性道路交通标线涂料在美国、西欧等开发了很长一段时间，并且得到了一定的应用，水性涂料是一种环保型涂料，主要优点有：挥发性有机含量低，不易燃，不会给环境带来污染，不会危害到施工人员的健康安全；无需清理旧线，修补，更新安全方便；机械设备清洗方便。主要缺点有：耐水性以及和混凝土地面的黏附力有待进一步改善，施工受环境以及天气影响较大，只能在温度10度以上，相对湿度80%以下，24小时内无雨，路面无积水和砂土的情况下施工。
双组分道路交通标线材料又称反应型道路交通标线材料，双组分道路交通标线漆是一种新型的，无溶剂的环保型道路交通标线材料，我国曾经在20世纪70年代使用过环氧树脂型材料，但由于当时的设备开发和施工工艺都不成熟，所以未能得到大量的应用。基本原理是基料和固化剂按照比例混合，两者发生化学反应并在相对短的时间内固化成坚韧的漆膜，现在双组分道路交通标线材料已成功应用于美国，德国等西方国家，我国山西等地也有部分成功的应用，是道路交通标线材料发展的新趋势。
标线带，是一种粘贴型产品。其最大的特点，就是施工非常简便。高质量的标线带，由非常好的化学合成材料制作，坚硬，柔软，便于施工，并具备优越的水下反光功能。有些产品，还可以做到自由粘贴和揭除，不破坏路面。目前在美国，西欧，日本等发达国家，标线带应用较为普遍。由于成本问题，在我国的道路交通标线尚未得到普遍使用，主要用在人行横道斑马线、导流线、停车线和车道指示箭头标线等非车道标线上。图16是在广西南宁五象广场附近人行道上热熔斑马线两端，和停车线，都是粘贴上去的全天候雨夜标线带。在雨夜里，反光效果非常理想。图17是广西南宁的道路施工人员，在粘贴剪裁好的全天候雨夜标线带。
图16 人行道上热熔斑马线雨夜标线带
图17 施工人员粘贴全天候雨夜标线带
全天候反光标线，随着社会的进步，科技的发展，道路交通标线材料的发展趋势有几个特点：减少材料制造和使用对周围环境的污染；延长标线的使用寿命并且使之经济实用；提高标线的视认性——通过在标线涂料里预混玻璃珠等逆反射材料的工艺，提高标线的夜间可视性，尤其是通过反光单元的材料升级，提供在潮湿环境下和雨夜条件下的标线可视性。
伴随着全天候反光标线技术的出现，传统的衡量标线的技术标准在考核标线的附着性能、耐磨性能、耐候性能、抗污染和抗变色性能、防滑性能、施工性能等之外，又增加了雨夜反光性能和亮度性能指标。
传统的道路交通标线反光涂料，使用的是普通的玻璃珠。这种逆反射材料，前文已经介绍过其反光特性，当光在从一种介质进入另一种介质时，会发生折射，所以，当路面干燥时，车灯的光线是直接从空气里进入玻璃珠再反射回空气里的，没有其他介质的存在，其反射回的光线就可以直接传递到光源附近，被驾驶者发现，如图18所示；但一旦下雨或地面潮湿，这种传统的标线由于反光元素被雨水淋湿，光线需要在穿越空气后再穿越水膜，这就多了一种介质，从而改变了光线的反射路径，如图19所示。玻璃珠表面出现水膜时的光线照射路径如图20，当玻璃珠上有水膜时，很多光线无法穿越水膜形成逆反射，这就影响了逆反射能力。失去了逆反射功能，标线就显得不亮，驾驶员看不清道路和车道，在下雨的夜晚，容易引发交通事故。
图18 干燥条件普通反光标线
图19 潮湿路面情形
图20 玻璃珠表面出现水膜时示意图
图21 微晶陶瓷微珠水下逆反射效果
2007年，具有真正水下反光能力的全天候反光道路标线涂料问世。顾名思义，全天候反光，就是这种标线不仅是在晴天的夜晚、白天，而且在雨天的夜晚同样能够起到反光的作用，为道路的使用者提示行车线路，有利于降低雨天夜间交通事故的发生率。
全天候雨夜标线使用的反光元素，不再是单一的反光元素结构，而是由两种反光元素组成的的一个逆反射系统。一种干燥环境下可以完成逆反射的玻璃珠，一种是在干燥环境无法完成逆反射的特制的人工合成微晶陶瓷微珠，其对光线的反射，是有偏角的，需要水膜的参与，才可以完成逆反射，使光线回到光源的方向，从而完成逆反射的过程。图21是微晶陶瓷微珠，在水膜的作用下，光线发生定向弯曲，形成逆反射效果。
全天候反光道路交通标线可以是水性涂料，也可以是热熔涂料，双组分涂料和标线带等形式。根据使用地区的气候特点和道路环境条件，通过配比具有独特反光性能的雨夜反光陶瓷微珠和普通反光玻璃珠的比例，使得标线在水下和干燥路面都能够起到反光的作用。全天候反光道路交通标线水中反光的实验效果和实用效果参见图22和图23。图24是我国国家标准中对于标线的逆反射系数测量中的角度和距离的规定。
图22 全天候反光道路水中效果示意图
图24 标线的逆反射系数的规定
正确区分道路交通反光标线的相关技术概念
我国道路交通反光标线的发展，在这些年，已经有了不小的进步。当然，也不难发现，由于道路的飞速发展，对交通标线形成了巨大的需求，这种高速成长，也导致了一些标线产品技术，在没有成熟时就仓促使用，造成了一些标线质量、施划工艺和使用寿命等问题。这些困难，不仅导致了道路交通安全隐患，也影响到了行业人士对反光标线的信心。要加快解决这个问题，使中国的道路标线行业的能够又快又好地发展，就要树立以下几个技术概念。
（一）道路交通标线材料的寿命和道路交通标线材料反光亮度的寿命是两个不同的概念
道路交通标线材料的寿命，是指标线材料被磨损掉的时间，也就是所谓的耐磨性。不同的标线材料，其成膜物质（组成成分），填料不同，厚度不同，耐磨性都受影响。
从成膜物质本身来讲，单一组分物质成膜一般不如由双组分或者多组分反应型成膜耐磨性好，但是成膜厚度可以大大改变单一组分成膜物质的耐磨性。通常我们所谈的，都是标线材料本身的寿命，而不是反光亮度的寿命，反光亮度的寿命是指交通标线材料反光性能符合标准亮度的时间，即交通标线反光亮度的耐久性，它与交通标线材料本身的寿命是两个不同的概念。比如冷漆，冷漆标线在路面上完全磨掉得时间大月3-5个月，但是它的反光亮度寿命为零；热熔漆磨损寿命为2年，而其反光亮度寿命却只有3-6个月，表2是不同涂料反光亮度的比较（标线带的数据来自美国3M公司的380IES标线带）。
表2不同标线材料寿命及其反光亮度的寿命
标线材料及反光亮度的寿命 | 冷漆 | 热熔漆 | 双组分漆 | 标线带 |
标线材料的寿命（月） | 3～5 | 24 | 24 | 48 |
反光亮度的寿命(月) | 0 | 3～6 | >12 | 48 |
目前我国在《路面标线涂料》标准（JT/T 280-2004）中，还在用耐磨性来衡量交通标线涂料的反光亮度的耐久性。美国、澳大利亚、芬兰和新西兰等国家，都对标线的逆反射率有规定，要求低于100mcd/Lx*m时，必须重新划线，而不在于标线材料本身是否仍然完好存在。
（二）道路交通标线对逆反射性能需求应该是持续的
图25 不同反光元素的表面磨损
反光标线的亮度，除了会受到水膜的干扰以外，还会受到其他很多方面的影响。其中比较典型的，就是反光元素伴随着标线涂料的自然老化和磨损，出现的破损和脱落。因此，出于安全需要，反光标线应该定期进行检测和维护。
图25的三张显微照片，从左至右，分别是微晶陶瓷珠、高品质玻璃微珠、普通玻璃微珠在标线中使用24个月后的表面磨损情况，对比实验是由3M公司和美国内华达州交通部在拉斯唯加斯的公路上进行的，该公路日通行流量为10000辆车。
我国高速公路的道路交通标线材料，目前还基本上都是热熔材料，如果在道路设计文件里，提出了标线的反光需求，施工单位就会购买添加了玻璃珠的热熔标线材料。这种反光标线的反光功能，会伴随着标线的损耗，不断波动并最终丧失，原因是，热熔材料表层的反光玻璃珠，很容易被磨损掉，在热熔标线内部“埋藏”的玻璃珠则需要一定的时间，等上面的热熔材料又被磨掉一层后，才能够被露出来起到反光作用，这就使得标线的反光亮度时好时坏，不稳定，同时，这种变化，并不是针对潮湿和雨夜交通条件的。考虑到这种情况，需要为反光标线寻找和建立更科学的评价与检测标准，以满足更高的安全视认需求。
对于标线的逆反射性能而言，持续不断地检查标线逆反射系数，随时进行养护和更新，是道路安全通行保障的一项基本任务，也是一项应该长期坚持的道路养护作业内容。忽视了这项工作，就会形成行车安全的隐患。
（三）建立不同状态下的反光亮度概念
道路交通标线应具有以下特征：在白天和夜晚都清晰可见，指令简明，符号标识醒目，高速行驶下也能清晰辨认；同时在雨天和恶劣的气候下也应能够具有一定的可视性和反光性，保证足够的可视距离以便给与驾驶员一定的辨别时间。这就要求交通标线在不同时间、不同天气环境下都具有确保安全行车的最低反光亮度，在标准要根据不同条件规定出不同的反光亮度值。
欧洲标线标准（EN-1436-1997）《道路交通标线材料-道路交通标线的使用性能》中明确区分了干燥条件下，雨天，潮湿条件下几个不同条件的反光亮度值。美国的标线材料测量标准（ASTM 2176 和ASTM 2177）里，也分别制定了雨天和潮湿条件下逆反射系数的测量方法和测量要求。
图26是运用交通标线涂料喷涂的高反光亮度的标线。清晰的道路交通标线，可以保证更好的行驶指引，提高行驶安全。
目前，我国的有关标准中，还仅仅有干燥条件的参数，从现有的交通条件和行驶安全角度出发，已经需要对潮湿和雨天情况下的标线反光亮度值制定标准，并在道路养护系统，增添相应的检测设备。
图26 高亮度的道路交通标线
据我国2007年道路交通事故统计（注：公安部交通管理局《2007年交通事故白皮书》），尽管夜间交通量不足白天交通量的30%，但是在夜间发生的交通事故数却占总事故数的40%以上，交通事故死亡人数占总数的47.8%；雨、雪、雾等恶劣天气交通事故死亡人数占总数的21.6%，因此，提高我国有关交通标线涂料的反光亮度标准值，适应全天候条件下的交通安全需要，是一个客观的需要。
反光突起路标
突起路标的概念与作用
突起路标是安装、固定于道路上并突出于路面、起标线作用的突起标记块，俗称“道钉”。突起路标的作用是可以在高速公路或其他道路上用来标记中心线，车道分界线，边缘线；也可以用来标记弯道，进出口匝道，导流标线，道路变窄，路面障碍物等危险路段。
具有反光特性的突起路标在安全导向中有着重要意义。由于突起路标反光亮度高，警示效果佳，通常被安装在行车道两边和中心线上，在夜间车灯的照射下可以勾画出车道的轮廓，给驾驶员提供清晰明亮的道路行车环境，起着非常重要的安全警示作用，是重要的一种逆反射交通安全设施，在我国的高等级公路和城市道路中得到了广泛的应用。
突起路标的分类
目前突起路标按其是否具备逆反射性能和主动发光性能，分为普通型、反光型、发光型和组合型四种。突起路标一般为矩形、圆形或椭圆形，边长或直径在100mm-200mm之间，如图27所示。
图27 典型突起路标的形状示例图
常见的突起路标基体材料包括塑料、金属、玻璃等材质，反射体包括反射器、玻璃珠、反光膜等，可分为白，红，黄等几种颜色。反光突起路标又可以分为单面反光和双面反光，单面反光一般为白色，代替边缘线和分道线；双面反光一般为黄色，设置在道路隔离带代替中心黄线。图28是其中几种典型的反光突起路标。
图28a 单面反光的白色和双面反光的黄色道钉
图28b 单面反光的白色和双面反光的黄色道钉
反光突起路标特点
图29 新型反光猫眼道钉
反光型突起路标的颜色通常对应于道路交通标线的颜色，主要为白色和黄色，在夜间与道路交通标线配合，起到相应的安全作用。红色的反光突起路标比较少见，通常只用在特殊区域。另外还有一种俗称“猫眼”的突起路标，通常为半球形的球体，基体为玻璃材质，底座外表面为金属反射层，利用玻璃珠的反射原理产生逆反射光线。使用不同颜色的玻璃材质或不同颜色的反射面，“猫眼”在反射光线时可以形成不同颜色的反光效果。如图29所示
由于反光突起路标具备了一定的高度，所以一般的雨水无法淹没或者停留在突起路标反光区域的表面，这就使得突起路标具备了一定条件下的雨夜指示功能。因此，在没有条件施画全天候雨夜反光标线的道路上，粘贴反光突起路标，也能起到一定的全天候提示作用。
太阳能突起路标
太阳能突起路标一般集反光与发光功能于一体，即有反光突起路标的逆反射功能，又能通过积蓄太阳能而发光。太阳能突起路标通过太阳能电池板在白天吸收太阳光，把太阳能转化成电能，到了晚上，储能器件中的电能再自动转化成光能，通过发出亮光来勾画道路轮廓，诱导驾驶员视线。与普通反光突起路标相比，太阳能突起路标有两个最重要的特点：一是发光亮度大，是普通反光突起路标反光亮度的10倍以上。如此高强度的光线可以在夜间穿破雨雾，安全有效地为驾驶员指导方向。二是主动发光，在晚上以某种频率闪烁，动态警示作用强。主动发光不仅可以最大程度上避免雨雾的干扰，而且可以脱离对汽车灯光的依赖，可视距离更远，效果更好。图30 是两种不同形状的太阳能突起路标。
图30a 两种常见的太阳能突起路标
图30b 两种常见的太阳能突起路标
反光轮廓标识
轮廓标的概念与作用
反光轮廓标识简称轮廓标，是指沿道路两侧边缘设置的、用于指示道路前进方向、车行道的边界的反光标识。轮廓标主要用于高速公路、一级公路的主线，以及互通立交、服务区、停车场的进出匝道或连接道上，在这些道路交通设施的外轮廓连续设置具有反光性能的轮廓标，主要是为了给道路使用者指示道路的方向和车行道的边界，确保夜间行车安全。轮廓标在其他道路和路段使用时视需要进行设置。
轮廓标的分类与结构
1埋植于地面轮廓标的结构及组成
通常情况下，埋植于地面上的轮廓标，在国内有着比较统一的规格。它由柱体、反射器组成。柱体为圆角、三角形截面柱，顶面斜向车行道，柱身为白色，在柱体上部有25cm长的一圈黑色标记，黑色标记的中间镶嵌一块18cm×4cm的反射器。反射器分白色和黄色两种，白色反射器安装于道路右侧，黄色反射器安装于道路左侧或中央分隔带上。轮廓标采用混凝土基础，柱体与基础的连接可采用装配式安装。埋植于地面上的轮廓标构造如图31 所示。
2附着式轮廓标的结构及组成
附着于各类建筑物上的轮廓标，由反射器、支架和连接件组成。可根据建筑物的种类及埋置的部位采用不同形状的轮廓标和不同的连接方式。
固定在护栏与立柱的连接螺栓上，如图32 所示。
图31 埋植于地面上的轮廓标构造图
图32 波形梁护栏中间逆反射轮廓标
(2)在经常有雾、风沙、阴雨、下雪、暴雨等地区，可将轮廓标安装于波形护栏板的上缘（如图33所示）或波形梁护栏的立柱上。一般采用直径为10cm 的圆形反射器。这种轮廓标可分为单面反射（A 型）和双面反射（B 型）两种，B 型适用于需要为对向车道提供视线诱导的场合（如中央分隔带），如图34所示。
图33 固定于波形梁上缘的轮廓标
图34安装于波形梁护栏立柱上的轮廓标
(3)附着于缆索护栏上的轮廓标，可通过夹具将轮廓标固定在缆索上，如图35 所示。
(4)附着于侧墙上的轮廓标，包括设置于隧道壁、挡墙、桥墩、台侧墙、混凝土护拦
等处的轮廓标，可以采用长方形或其他形状的反射器，示例如图36。
图35 固定在缆索上的轮廓标图
3轮廓标用逆反射材料
轮廓标的的形式和种类繁多，有些是有常规基本形状的（见图37），有些则是根据具体的道路条件，临时因地制宜制作的。因此，在轮廓标上所使用的逆反射材料，也是五花八门，从类似于汽车尾灯用的塑料反射器，到衣物用的各种柔性反光材料（也分棱镜和玻璃珠两类），再到交通标志用的反光膜，都各有应用。
(2) 在弯道前方和宽阔路面旁的轮廓标，要尽量使用大角度反光性能好的反光材料，以照顾不同位置在行进中的视认；
(3) 应该使用耐侯性能优越的反光材料，特别是考虑到轮廓标没有自身的结构，一般要依附在其他设施之上，要避免和这些设施表面的材料发生化学反应为好；
(4) 应该充分考虑施工和养护的便利性，尽量避免因安装轮廓标而对其他设施造成破坏。
图37(a) 铝背基反光膜
图37(b) 塑料反射器
图37(c) 塑料反射器
图38为重庆市黄花园大桥护栏上粘贴的轮廓标：（1）未粘贴前的路边水泥路牙和钢防护（2）粘贴后的夜晚，进距离拍摄（注意上面钢扶手上，也做了粘贴）；（3）夜晚远距离拍摄的全景效果；（4）直接粘贴在水泥上的轮廓标，使用的是超强级反光材料和含有特殊涂胶与柔性金属基材的一种综合工艺。
反光材料
反光材料
反光材料
反光材料
衣物用逆反射材料
衣物用逆反射材料概述
随着现代道路交通事业的发展，在道路上执行任务和作业的人员不断增加，除此以外，随着城市发展的速度加快，城乡差别越来越小，越来越多的人们会在夜间走出家门，在户外、城市街道和广场等公共场所，进行锻炼和各种社会活动，在这种背景下，就需要有一种材料，附着在夜间从事道路施工作业或者在道路上从事其他活动人员的衣服上，使服装在灯光照射下反光，来提示机动车驾驶人员，能够明显地注意到“路上有人”，来确保道路上行人的交通安全。
在欧洲，有一项著名的VIV立法，所谓VIV，就是Vest In Vehicle的缩写，意思是每辆机动车里，必须有一件反光背心，以保证驾驶员在中途因故下车时，能够身穿反光背心，保护自己，减少事故发生的几率。
服装用反光材料，最先是在某些从事道路交通管理、服务人员职业服装上应用的。如：交通指挥、交通协管、环卫人员、道路施工人员等。具有反光性能的工作服一般是在职业某些特定部位外表缝制一些服装用反光材料做成的，也可以单独制作一件具有反光性能的马夹套在外衣上，这种由逆反射材料制成的反光服装叫做高可视警示服。高可视警示服已成为从事道路交通管理、服务人员的特种职业防护衣物。
由于我国道路交通状况纷繁复杂，在公路上从事工作的人员和行人必须加强安全防护，因此，高可视警示服当属首选防护衣物。身穿高质量警示服的人员无论白天或黑夜都能使司机在几百米以外发现他的存在，并做出反应采取措施，避免事故发生。职业用高可视性警示服能够在视觉上表现出穿着者的存在，所使用的荧光面料和反光材料在白天任何光线条件下以及夜间车前灯照射下，保证穿着者具备一定的可视性，当危险情况出现时，司机能够更早更及时地发现前方人员，从而有足够的时间采取刹车或避让行动，避免交通事故的发生。
高可视性警示服上使用的反光材料通常为玻璃珠型和微晶格型，是由颜色醒目的基底材料和逆反射材料（反光材料）构成。因其荧光加反光的双重效果，使穿着者无论白天还是夜间（或灰暗背景）在灯光照射下都能与周围环境形成鲜明的反差，显得清晰可见，使司机有足够的时间停车或采取避让行动，从而能更加有效的为从业人员起到安全防护作用。
高可视警示服所用荧光材料的颜色主要是在白天起到醒目作用，常用荧光黄色、荧光桔红色和荧光红色三种非常醒目的颜色。反光材料可用于专业人员的安全保护，如，反光带、反光膜和反光标志也为户外运动者、行人和骑车人员提供了安全保障。在抢险急救现场, 反光材料确保急救人员消防人员和警察在烟雾、雨天和昏暗场所显而易见。
玻璃珠型反光材料——反光布
反光布制成的反光衣服也是一个被广泛应用到交通安全领域的产品，在中国的交通管理人员、消防员、路政人员、道路施工和清洁人员已经把该类衣服作为工作服装的一部分了。反光布主要分为热敏型、压敏型和缝制型三大类：
（一）热敏型转移膜
热敏型转移膜由粘合在热活性胶上的广角、外露回归反射性玻璃珠组成，在一定的温度，压力以及合适的时间与不同的织物粘合在一起使用，也可以进行焊接，刻字，丝网印刷，压花，滚边使用。
（二）压敏型转移膜
（三）缝制型反光布
缝制型反光布由粘合在各种织物背衬上的广角、外露回归反射性玻璃珠组成。它具有牢固的布质底基，通常缝制在其他织物或衬底上使用。
以上三种反光布具有共同的特点：反光强度高，优异的洗涤性能，优异的耐磨性能，并且安全环保，可以与人体皮肤直接接触。热敏型转移膜、压敏型转移膜和缝制型等反光布的应用见图39(a)、(b)、(c)。
图39a 各类反光布的应用
图39b 各类反光布的应用
图39c 各类反光布的应用
反光晶格
高亮度反光晶格产品是由粘合在柔韧、有光泽且抗UV的聚合膜上的高反射微棱镜组成。它具有牢固的塑料底基，被接合到其它织物或衬底上，显著提高了穿着者在光线灰暗或在晚上等最容易受到伤害环境中能被发现的程度，大量减少了诸多危险事故的发生。
高亮度晶格反光产品既可以被密封到塑料衬垫上来使用，又可以不密封而直接进行加工定制。它可以被缝制或用中/高频熔接到合适的织物或衬底上。反光晶格产品具有颜色丰富多变，反光强度高，易上色，雨淋性能优异等特点。各类反光晶格的应用见图40。
图40a 各类反光晶格的应用
图40b 各类反光晶格的应用
图40c 各类反光晶格的应用
在逾70年的逆反射技术演进过程中，人类逐渐认识并掌握了更加符合交通视认需求的逆反射技术，推出了一代又一代更符合识读需求的反光产品。个人和车辆用的安全防护类反光衣物和反光标识，为各种道路使用元素，提供了节能环保的主动型事故预防措施……这些材料、手段和技术的综合使用，大大减少了对各类交通安全设施照明用电的需求，降低了道路通行成本，拯救了大批的生命，减少了难以计数的能源消耗和排放。
简言之，交通安全设施用逆反射材料，是人类为了提高安全视距，增加交通安全运行保障所专门发明的一类产品。面对幅员广阔的地球公路网络，24小时全天候的视距变化，逆反射材料体现了人类的智慧，是科学发展观的具体体现。它利用科学手段，提高了车灯的照明价值，为人类的生产活动和生活，提供一种节能、环保、安全的保障措施，因此，广泛和推广先进的逆反射材料，可以大大改进人类出行的安全条件。可以这样说，掌握逆反射技术的知识和应用，是世界各国交通工程和交通管理专业人员的一个重要的基本素质，也体现着一个国家和地区的科学发展水平和进步意识。
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