【集萃網(wǎng)觀察】一、前言
回歸反射織物又叫定向反光、或俗稱反光布。它是一種具有安全功能的織物，它與交通上用的定向反光道路標(biāo)志一樣，具有將入射光強(qiáng)烈地大部分返回光源處，提高自身能見度的功能。如果將這種織物制成服裝以及其它用品，那么在夜間或黑暗處活動(dòng)的人員穿著或攜帶，便可以有效地避免駕駛?cè)藛T由于黑暗而看不清所造成的種種事故。這是當(dāng)前防止交通事故、提高道路工作人員和行人安全的一項(xiàng)有效措施。
在國(guó)外，定向反光制品己有幾十年的歷史。三十年代以前，人們就用貓眼石排列成各種形狀來制作反光道路標(biāo)志。隨著技術(shù)進(jìn)步，人們又利用合成樹脂加以玻璃微珠等制成各種用途的反光制品。
反光布是在反光道路標(biāo)志等反光制品的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。作為反光織物，既要考慮其反光性能，又要考慮到外觀、手感、服用性能以及可加工性、可縫性等。
目前，反光織物已發(fā)展為系列產(chǎn)品，其反光亮度由10-5OOcd/LX/cm不等。這種差別可以滿足人們不同用途的要求。作為人們?nèi)粘７b用的反光布，只要反光亮度高出非反光布幾倍，在近距離醒目也就可以了。相反，作為安全勞保服裝，卻要求反光亮度越高越好。觀察角度越大越好，安全系數(shù)就越高。此外，為了滿足人們不同喜愛，出現(xiàn)了許多花色品種，既有可裁剪成不同形狀的及各種色澤的反光布，又有直接在安全制品上印制花紋、圖案、文字的反光印花或反光花布等。這樣，既達(dá)到安全目的，又有裝飾效果，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍�？晒┤藗兝眠@種安全材料來提高行路安全。
二、回歸反射織物的加工原理
1、回歸反射的概念
回歸反射是一種光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)光線照射到物體表面時(shí)，由于光所照射的物體的表面狀態(tài)不同，而有三種反射類型，如圖1所示。
圖1 三種不同的反射類型
根據(jù)光反射定律:(1)當(dāng)光線照射到粗糙不平的物體表面時(shí)，即使入射光是平行入射，經(jīng)反射后，光卻是向各個(gè)方向反射。這就是漫反射。(2)當(dāng)光線照射到平整光滑的物體表面時(shí)，入射的平行光反射后仍是平行的，但反射方向是與入射角大小相等的，分別位于法線兩側(cè)。這就是鏡面反射。(3)當(dāng)光線照射到透鏡特殊反射元件時(shí)，光線經(jīng)折射聚焦，再?gòu)慕裹c(diǎn)反射，又經(jīng)此特殊元件折射回到光源方向。這就是回歸反射。
2、回歸反射元件
目前采用兩種元件以得到回歸反射，如圖2的(1)和(2)所示。
圖2回歸反射元件
(1)角錐棱鏡型[如圖2(1)]；
這是一種四面體棱鏡。它具有三個(gè)相互垂直的平面。當(dāng)光線入射后，依次經(jīng)三個(gè)平面的反射而使入射光返回光源方向，這種反射類型是依靠棱鏡的全內(nèi)反射或鏡面反射而形成的。
(2)球型透鏡型[如圖2(2)]；
入射光存空氣與玻璃圓珠界面處，由于兩種物質(zhì)折射率不同而產(chǎn)生了折射，經(jīng)折射后的光產(chǎn)生聚焦。根據(jù)玻璃珠的折射率不同而聚焦于不同位置。如圖3所示，光聚焦后再經(jīng)鏡面反射又經(jīng)圓珠折射而回到光源方向。這種反射類型是依靠光線聚焦再反射而形成的。
圖3圓珠折射率與其聚焦點(diǎn)的位置
關(guān)于折射光聚焦的位置與玻璃微珠的折射率和半經(jīng)之間的關(guān)系，可用下列公式表示:
其中，F(xiàn)-焦距;
r-微珠半經(jīng);
N-微珠折射率。
3、回歸反射織物的結(jié)構(gòu)
(1)角錐棱鏡型回歸反射織物的結(jié)構(gòu)
在這一類型的結(jié)構(gòu)中，主要的組成部分有棱鏡層和背襯保護(hù)層。這一結(jié)構(gòu)的示意圖如圖4所示。
圖4角錐棱鏡型回歸反射織物的結(jié)構(gòu)
圖4(1)為非鏡面型。這是靠全內(nèi)反射來達(dá)到回歸反射的。
圖4(2)為鏡面型。這是將非鏡面型進(jìn)行金屬化，使反射面成為鏡面，靠鏡面反射來達(dá)到回歸反射的目的。經(jīng)過鏡面化，可以改善角反射效應(yīng)，而且可以使元件保持清晰、干凈、干燥，以保證反射性能。
(2)微珠型回歸反射織物的結(jié)構(gòu)
回歸反射織物的結(jié)構(gòu)主要是根據(jù)玻璃微珠的結(jié)構(gòu)不同而有所不同。根據(jù)上述圖3的位置�？傻贸鋈缦禄貧w反射織物的結(jié)構(gòu)。如圖5所示。
圖5 微珠型回歸反射織物的結(jié)構(gòu)
(當(dāng)選用的微珠直徑一定時(shí)，微珠的折射率不同，其折射光的聚焦點(diǎn)位置也就不同)
如圖5(1)；此類微珠折射率約為1.9，其結(jié)構(gòu)由基布、反射層、微珠層組成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是；微珠呈單層水平排列。微珠的一部分曝露于空氣之中，一部分埋植于粘合劑層中，微珠與反射層直接接觸。這種類型反光強(qiáng)度大，適應(yīng)的入射角廣，但制成的反光織物表面粗糙，微珠容易脫落。由于表面不平整，易附著水質(zhì)和積水，致使反射性能降低，甚至喪失了反射性能。這種類型的反光布所反射的光為白色。只適合作反光布。
如圖5(2)；微珠折射率為1.9以下。其結(jié)構(gòu)由基布、反射層、間隔層、微珠層組成。其特點(diǎn)是微珠呈單層水平排列。微珠部分曝露于空氣中。部分埋植于粘合劑層中。微珠與反射層之間有間隔層，其厚度必須嚴(yán)格控制。這一厚度可由公式(2)計(jì)算出來。這一類型反射的光也為白色，適合制作反光布。
如圖5(3)；這種類型是由基布、反射層、復(fù)蓋膜組成。其特點(diǎn)是在曝露型表面上罩上一層透明膜，形成膠囊。這層薄膜保護(hù)了微珠與空氣的界面。如果將罩上的薄膜著色，還可獲得不同色澤的彩色反光材料。但這類封閉型反光制品的反光性能不及曝露型制品，一般適用于道路標(biāo)志。
如圖5(4)；微珠折射率約為2.2左右。其結(jié)構(gòu)是由基布、反射層、間隔層、微珠層、表面復(fù)蓋層組成。其特點(diǎn)是微珠呈單層水平排列，并且整個(gè)微珠被埋植于粘合劑層中。這種類型反光強(qiáng)度不及曝露型的高，適應(yīng)的入射角也不及曝露型的廣。但其表面光滑，微珠不會(huì)脫落，反射性能也不會(huì)受水質(zhì)影響。將覆蓋物著色或印制各種花紋，可制得彩色或花紋圖案的反光布。適用于道路標(biāo)志、海上制品等。其中微珠層與反射層之間有一間隔層(如圖6)
圖6 間隔層厚度示意
這一間隔層厚度要嚴(yán)格控制，可根據(jù)下列公式計(jì)算；
h=d×f —————— (2)
其中；d一微珠直徑；
f—比例因素；
h——間隔層厚廢。
————（3）
其中；n1一覆蓋層介質(zhì)的折射率;
n2一微珠的折射率;
n3一間隔層介質(zhì)的折射率。
三、微珠型回歸反射織物的加工方法
(一)加工原件
1、微珠
為了達(dá)到較高的反射率，微珠的選擇很重要。一般是使用由二氧化鈦、一氧化鋇、二氧化鋯、一氧化鋅、二氧化硅等組成的玻璃或塑料微珠。折射率在1.9-2.2之間，直徑要求在44-88μm范圍內(nèi)。加工中選擇微珠的折射率、直徑大小是要根據(jù)反射制品的用途，并在確定了加工方法后才進(jìn)行。
為了獲得彩色反光制品，也有的將微珠制成有色的微珠。
2、反射材料，
為了加強(qiáng)反射光強(qiáng)度，在玻璃微珠下面要有一反射率近100%的光反射層。用作反射層的材料一般用鋁、銀、錫、鎳等，要求亮度要高，而且不易被氧化發(fā)黑。
反射層的加工方法很多，有涂層法，即將反射材料與粘合劑按一定比例混合均勻后，用直接涂層的方法涂于織物或托膜上，經(jīng)加熱烘干使其固著。還有真空鍍層法，即蒸化真空沉積法，以及濺射法和液體處理法。目前，回歸反射織物的反射層多用涂層法和真空鍍鋁法獲得。
3、粘合劑
反光織物加工中，微珠、反射材料等與纖維都毫無親和力，所以要使用粘合劑。粘合劑種類一般用丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、氯乙烯樹脂、丙烯腈樹脂混合物等。對(duì)粘合劑要求粘合力要強(qiáng)，透明度要高。
4、基布
一般來說，各種基布都適于作回歸反射織物，只要注意采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理來改善坯布本身經(jīng)緯交織而產(chǎn)生的表面粗糙度。因?yàn)橐刮⒅樵诳椢锷铣蕟螌铀脚帕�，基布必須緊密、平整、光滑。
(二)加工方法分類及加工方法
1、涂層加工法
所謂涂層加工法就是將玻璃微珠與粘合劑混合調(diào)制成涂層漿，涂刮于織物上而成。
按工藝流程的不同又分別可用多次加工法、和一液一次加工法。多次加工法就是先在基布上涂底層，使地布表面光滑，然后涂反射層。為了提高反射層的反射效果，也要求表面光滑，然后再將玻璃微珠均勻涂于反射層上面，最后涂以透明樹脂。一液一次加工法就是將回歸反射加工中多層結(jié)構(gòu)所需要的玻璃微珠(或塑料微珠)、反射材料、著色顏料、粘合劑等全部混合成為一體。名稱叫“全球系”油墨，然后將此油墨配制成印花漿或涂層漿，經(jīng)一次涂層工序加工，即可成回歸反射制品。
按照制品要求不同，涂層法還可分為直接涂層法、和轉(zhuǎn)移涂層法。
直接涂層法就是將涂層漿一次或多次直接涂于基布上。 轉(zhuǎn)移涂層就是按直接涂層的相反順序，依次涂于轉(zhuǎn)移紙上，制成反光膜，然后將此反光膜與織物粘接在一起，而將反光膜轉(zhuǎn)移到織物上，最后除去轉(zhuǎn)移紙，露出回歸反射織物的表面。
2、植珠加工法
植珠加工法有利用高壓電產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，使玻璃微珠帶電而吸附于織物上的靜電植珠法，有將微珠均勻撒在涂有粘合劑的織物上的撒珠法，以及通過微珠槽的粘珠法。
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于涂層加工法和植珠加工法都有應(yīng)用，現(xiàn)舉例如下；
(1)工藝處方，
A；丙酸酸樹脂 100(份)
玻璃微珠 200
交聯(lián)劑 3
醋酸乙烯酯 30
甲苯 30
B；“全球液”C一04 90
交聯(lián)劑 3
水 7
(2)工藝流程
A、織物涂層→干燥→焙烘。
B、織物涂層→干燥→涂層→干燥→焙烘。
C、織物涂層→植珠(或粘珠) →干燥→焙烘。
四、回歸反射織物反射性能測(cè)試及方法
根據(jù)制品用途不同，所要求的回歸反射制品的性能也不相同。目前國(guó)內(nèi)尚沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但一般來說要求以下幾個(gè)項(xiàng)目；
(1)反射性能(即亮度要求)；
(2)夜間能見距離；
(3)表面抗?jié)裥裕?
(4)耐靜水壓大�。�
(5)表面摩擦牢度；
(6)折疊摩損牢度；
(7)耐熱、耐寒性；
(8)耐氣候性(耐日曬牢度)；
(9)耐干洗性；
(10)耐洗滌(皂洗牢度)。
其中(3)-(10)項(xiàng)的測(cè)試，一般是采用常規(guī)的測(cè)試方法。
因?yàn)榛貧w反射織物的反射性能是最重要的指標(biāo)之一，而這種制品在夜間或黑暗處更能發(fā)揮其特色和作用。所以這里僅以制品反射性能和夜間能見距離作比較詳細(xì)的介紹。
1、夜間能見度
夜間能見度是指在夜間對(duì)前方所存在的反光制品的辨別程度。測(cè)試方法是以汽車車頭燈為光源，在汽車行駛狀態(tài)下順著車頭燈光線，觀察前方放置的反光制品至看見為止，以車頭燈和反光制品之間的距離來表示，這是一種現(xiàn)場(chǎng)直觀法。
2、反射性能的測(cè)試
(1)目測(cè)法；是用肉眼觀看的方法。
其方法是；在黑暗處把手電筒齊眼位置，順著電筒光觀看前方放置的反光制品。采用這種方法測(cè)試，測(cè)試條件要保持一致，以便相互進(jìn)行比較。這種方法只能用于粗略地對(duì)比。
(2)儀器測(cè)試法
A、相對(duì)比較法，是將標(biāo)樣與試樣同時(shí)測(cè)定獲得相對(duì)值。
B、反光強(qiáng)度測(cè)試法，能準(zhǔn)確反應(yīng)某種反光制品各幾何條件時(shí)的反射性能。
下面舉例說明儀器測(cè)試的方法。
FS-TT-P-85D、876、G490a中規(guī)定的測(cè)試法；如圖7所示，該儀器由投光器、受光器組成。入射角定為88或75度，開角用1°30’進(jìn)行測(cè)試。反射系數(shù)由下式求得；
R=πB/Ecosθ
其中；R-反射系數(shù)(將全反射的值R定為1)；
B-由受光器測(cè)得的亮度值(cd/m2)
E-從投光器發(fā)出的入射光在試樣位置處的疊加照度(LX)，
θ-入射角(88°或75°)
圖7儀器測(cè)試示意圖
除了上面這一方法外，還有如J1S Z9117的標(biāo)準(zhǔn)，也可測(cè)得制品反光強(qiáng)度。
入射角是光源到試樣的連線和法線之間的夾角。這個(gè)角度越小，看到的反射亮度就越高，反之就越低。人們?cè)诘缆飞瞎ぷ骰蛐凶叩淖藙?shì)和位置是變化著的，不可能象路標(biāo)那樣固定不變。所以入射角不可能常處于測(cè)試的最佳狀態(tài)。因此，要求反光布適應(yīng)的入射角要廣，一般要求在30°-40°時(shí)，仍能有良好的反射亮度。
五、結(jié)語(yǔ)
回歸反射織物在國(guó)外已有幾十年的歷史。在八十年代中期，我們國(guó)家開始引進(jìn)，并且自行研制這種新型產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的反光布質(zhì)量正在逐步提高，同時(shí)，反光布也被越來越廣泛地應(yīng)用。通過交通部的試用，用戶對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的反光布的反光性能、防水性能、耐洗性能等方面給予了肯定。并對(duì)于反光布所起的安全保護(hù)作用，給予了高度評(píng)價(jià)。
回歸反射織物作為一種功能性織物，它除了具有很強(qiáng)的反射性能外，這種織物醒目的機(jī)理也不同于一般的夜光或熒光物質(zhì)。它無輻射作用，也毋須事先經(jīng)過一般時(shí)間的光照等等。所以說回歸反射織物是一種新穎、理想、安全的防護(hù)用品。
鑒于回歸反射織物的功能，目前，國(guó)內(nèi)外該織物被廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、消防、市政、環(huán)衛(wèi)、救護(hù)、井下作業(yè)、野外工作等等行業(yè)中的專業(yè)服裝，以及人們?nèi)粘Ｉ钌甑姆b、鞋帽、手套、箱包、雨具，特別是大量用于老人、兒童、殘疾人和城市居民的日用生活紡織品中。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，今后此類產(chǎn)品的應(yīng)用還會(huì)更加廣泛。回歸反射織物將是很有前途的制品。
參考文獻(xiàn)
[1]“有關(guān)利用玻璃珠、塑料珠進(jìn)行具有再歸反射效果的新加工技術(shù)”，HAYASHI CHEMICAL INDUSTRY，《TechdcalInformation》，(林化學(xué)工業(yè)株式式會(huì)社技術(shù)部坂岡宏司)
[2]K·SCHWAB，“REFLEX LIGHT REFLECTION SHEEN AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE”，U.S.Patent(l9)·(11)3，795,435，[45]Mar.5.1947
[3]”RETROREFLECTIVE FABRICS AND HOW THEY WORK”，《J·Timothy Pedrotty》，September，7,1988
來源: 印染在線 作者：徐莉 紡織工業(yè)部紡織科學(xué)研究院
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