热熔型标线的光度性能影响因素研究

张衡

摘 要：热熔标线涂料采用的反光材料为玻璃珠。通过玻璃珠对汽车灯光的逆反射作用，驾驶员可以看清标线，并判断行驶的路线，避免发生交通事故。因此，玻璃珠的属性（成圆率、折射率和粒径分布）影响标线的光度性能。

关键词：热熔型标线;光度性能;影响因素

中图分类号：U491.523 文献标识码：A

0 引言

当前省内标线质量存在的主要问题为逆反射亮度系数不足，这主要是由于标线涂布完成后前期玻璃珠掉落及后期标线的开裂、脱落和磨耗造成的。为了明确标线材料的性能与现场病害之间的关系，本章首先调研了国内厂家标线材料的性能指标，然后通过改变标线材料原材料的基本性能来研究其对标线光度性能的影响因素。

1 试验方案

标线的夜间可视性主要通过材料表面的反射及玻璃微珠的回归反射能力体现，从驾驶员人眼视认角度看，标线的可视性最直观的评判就是以标线表面亮度来体现。表面亮度综合了标线在所有光源照射条件下的反射光的总和，根据实际需求，提出在不同的观察角和照射角的条件下标线逆反射亮度系数的评判要求，以直观反映是否符合驾驶人的视认需求。

根据前期调研，影响路面标线逆反射亮度系数的因素很多，包括材料（玻璃珠）和施工两个方面，为此从这两个方面开展研究，确定材料和施工参数。

2 热熔型标线的光度性能影响因素

2.1 玻璃珠属性对光度性能的研究

2.1.1 玻璃珠粒径分布

标线厚度通常较薄（0.3 mm～2.5 mm），玻璃珠的粒径需要控制在一定的范围内，通常玻璃珠的粒径范围应为20～60目。如玻璃珠粒径较大，在标线内嵌入较浅，在外力作用下容易被磨掉;若粒径较小，玻璃珠容易全部沉入标线内，初始反光效果较差;若玻璃珠粒径不均匀，其没入标线涂膜的程度也不均匀，较小的玻璃珠容易被大玻璃珠遮挡，无法收到车灯射来的光或者不易形成有效的回归反射，这些都会影响标线的夜间可视性。

本文测试了美标1～5号玻璃珠（标号越大，粒径越大）的逆反射系数，结果如图1所示，对于玻璃珠的粒径分布，逆反射亮度系数与玻璃珠粒径成正比关系，但玻璃珠粒径越大，与涂料的粘附性越差，容易发生剥落。因此，在选用玻璃珠时不宜采用粒径过大的标号，目前3级标线普遍用的玻璃珠级配为美标3号和美标2号。

2.1.2 玻璃珠成圆率

玻璃珠的成圆率是一个统计概念，是指玻璃珠与理想球体接近程度的度量，直接影响到标线的回归反射能力。通常，成圆率越高，回归反射强度也就越高。成圆率低的玻璃珠对光线的回归反射效果较差，会造成很大一部分光线不能回到司机的视线中，而是远离司机方向逃逸损耗掉了。

图2为不同玻璃珠成圆率对逆反射系数的影响，从图中可以看出玻璃珠的成圆率与逆反射亮度系数成正比关系，成圆率越高，逆反射亮度系数越大。根据调研结果，当前市面上的玻璃珠成圆率均在80%以上，因此，在标线施工过程中应优选玻璃珠，建议玻璃珠的成圆率大于等于80%，以保证足够多的光线逆反射回司机的视线中。而对于等级较高的标线（如III/IV级标线），建议玻璃珠的成圆率大于等于90%。

2.1.3 玻璃珠折射率

夜间行车时，照射到玻璃珠上的大部分光能集中在一个狭小的光锥内返回到司机的视野中，而光线的反射角受玻璃珠的折射率影响。玻璃珠折射率市场常见的一般为1.5～2.2，折射率1.5左右的玻璃珠普遍应用于路面反光标线生产和施工。图3为不同玻璃珠折射率對逆反射系数的影响。当玻璃珠的折射率在1.5～1.9范围时，折射率越高，逆反射亮度系数越高，标线逆反射系数呈直线关系上升;而当折射率大于1.9时，其标线逆反射系数反而会降低。目前现行标准对玻璃珠的要求较低，不小于1.5即可，但根据试验数据分析可知，可将玻璃珠的折射率要求提高至1.6。

2.2 施工工艺对光度性能的研究

2.2.1 玻璃珠撒布量

玻璃珠的撒布量和均匀度直接影响了路面反光标线的逆反射亮度系数的大小。在标线施工中玻璃珠的撒布量要合理，玻璃珠的撒播量太少时，入射光源无法形成集中的回归反射，则标线光度性能差。撒播量太多时则容易形成过密的折射，产生微珠堆积、重叠现象，使部分玻璃珠在涂膜中嵌入程度较小，造成光线在玻璃珠之间反复折射，不能形成良好的回归反射，回到驾驶员视线中。同时，过多的玻璃珠用量也会提高标线的造价。图4为不同玻璃珠撒布量对逆反射系数的影响，整体而言，玻璃珠的撒布量与逆反射亮度系数是成正相关，但当撒布量超过约600 g/m2时，其效果反而被影响。这是因为玻璃珠太过密集，无法实现光的定向反射，而出现漫反射，从而降低逆反射亮度系数。因此，建议玻璃珠的撒布量应不小于500 g/m2。

2.2.2 玻璃珠嵌入度

玻璃珠的撒布时间会影响玻璃珠在标线涂膜中的嵌入程度，而玻璃珠在标线涂膜中的嵌入程度会严重影响标线的逆反射亮度系数。玻璃珠嵌入过浅或者过深，都会导致光线不能形成反射回司机视野中的回路，从而影响标线的夜间可视性。

从图5可以看出，当玻璃珠嵌入度在10%～45%之间时，逆反射系数呈现上升趋势，当玻璃珠嵌入度在45%～80%之间时，逆反射系数呈现下降趋势。这是因为随着玻璃珠嵌入程度的增加，进入玻璃珠的光量也减少。因此对于道路标线，玻璃珠嵌入涂膜中的位置建议为55%～65%。

通常，玻璃珠的嵌入程度与玻璃珠的撒布时间、涂料的粘度以及玻璃珠的密度有很大的关系。当涂料粘度大，玻璃珠密度小，撒布时间较晚时，则玻璃珠嵌入程度较浅，同时部分玻璃珠容易成为浮珠，在外力作用下极易脱落，使标线的逆反射系数下降较快，反光标线的有效寿命缩短。当涂料粘度小，玻璃珠密度大，撒播时间较早时，会使得玻璃珠嵌入程度过深，光线在玻璃珠内发生多次反射，最终反射不回来。

3 结语

综上所述，对于玻璃珠的属性（粒径分布、成圆率和折射率）应根据施工后所期望的要求进行设计，如针对不同等级的标线提出对应的指标要求，合理提出要求。另外，对于玻璃珠的撒布量以及嵌入度，应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之间。

参考文献：

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