
反光漆的探索研究及反光漆在國內的應用發展
莊曉明
( 揚州都達反光材料有限公司? Email: xmzhuang@126.com )
論文摘要
反光漆作為一種安全且節能的新型材料,一直是研究的項目。二十世紀九十年代初,美國3M公司成功地研制出反光膜,并推向市場,立即引起了廣泛的關注與市場的熱烈反響。作為一種定向反光的道路交通標志產品,反光膜無疑具有著廣闊的市場前景,然而也有著很大的局限性:(1)它須粘貼在鋁板上,附著性能才好。(2)它還需必要的專門貼附機械,適宜于室內制作。(3)它貼附在不高的地方,很容易被人撕扯去,從而失去反光標志效果。因此,如何研制生產出一種能適宜多種環境多種條件下使用的反光漆,填補反光膜的局限性,成為了國內外有關人士關注的焦點。1987年,我依托自己創立的揚州都達反光材料有限公司,在國內率先地開始了反光漆的研制,力圖把它盡早運用到公路標志、交通設施、橋梁護欄、汽車牌照放大號、廣告牌、消防器材等領域中去。至2007年為止,我對反光漆的探索及應用,分為三個階段,(1)1989—1994年,為反光漆研制的初級階段。(2)1994——2005年,推出新型反光漆產品。(3)2005年至今,成功推出一次性成型反光漆。并最終在競爭中,壓倒了3M公司的反光漆,成功地應用于寧連高速公路收費站,常德至界首高速公路隧道,江都龍川二橋整體反光工程,永濟橋反光工程等。
全篇論文
光漆的探索研究及反光漆在國內的應用發展
莊曉明
反光漆作為一種安全且節能的新型材料,一直是研究的項目。二十世紀九十年代初,美國3M公司成功地研制出反光膜,并推向市場,立即引起了廣泛的關注與市場的熱烈反響。作為一種定向反光的道路交通標志產品,反光膜無疑具有著廣闊的市場前景,然而也有著很大的局限性:(1)它須粘貼在鋁板上,附著性能才好。(2)它還需必要的專門貼附機械,適宜于室內制作。(3)它貼附在不高的地方,很容易被人撕扯去,從而失去反光標志效果。因此,如何研制生產出一種能適宜多種環境多種條件下使用的反光漆,填補反光膜的局限性,成為了國內外有關人士關注的焦點。1987年,我依托自己創立的揚州都達反光材料有限公司,在國內率先地開始了反光漆的研制,力圖把它盡早運用到公路標志、交通設施、橋梁護欄、汽車牌照放大號、廣告牌、消防器材等領域中去。至2007年為止,我對反光漆的探索及應用,分為三個階段,(1)1989—1994年,為反光漆研制的初級階段。(2)1994——2005年,推出新型反光漆產品。(3)2005年至今,成功推出一次性成型反光漆。這幾個階段的進展,并最終在競爭中,壓倒了3M公司的反光漆,成功地應用于寧連高速公路收費站,常德至界首高速公路隧道,江都龍川二橋整體反光工程,永濟橋反光工程等,這些在國內都是具有開創性的反光漆工程。
第一階段,反光漆研制的初始階段。
我通過有關儀器對反光膜的解剖研究,發現反光膜的反光效果主要是由其夾層中的一種折射率達1.92的反光玻璃珠引發的。因此尋找到這種玻璃珠,是開始反光漆研制的第一步。我開始了全國性的尋找,終于在北京找到了這種玻璃珠,但折射率只有1.50,而且粒徑過大,為20目到80目。在圍繞玻璃珠為中心展開的反光漆研制中,我立即遇到兩個難題:(1)將這種20目到80目規格的玻璃珠混入油漆里時,不僅難以攪和,而且噴槍也無法噴出。(2)即使將混入玻璃珠的漆液用涂刷方法,涂刷在有關附著物上,因為玻璃珠為漆液遮蔽,不能取得期待中的反光效果。陷入困境之際,我換了一種想法,何不打破漆的通常概念,將反光玻璃珠先分開包裝,使用時,再布撒到未干的漆面上,使之粘附住。改變思路之后,很快見到了效果,由于玻璃珠密密地粘附在漆的表面,夜間用燈光照射后,果然見到了反光效果。隨后,我們進行了配何種樹脂漆的探索,設計了環氧樹脂漆與丙烯酸樹脂漆兩種,環氧樹脂制出的反光漆對玻璃珠的粘附力很強,耐擊打能力強,但耐候性能不好,一兩年后就逐漸褪色;丙烯酸樹脂研制的反光漆,對玻璃珠的粘附力不如環氧樹脂的好,但耐候性好,? 保色性好,經過一年多時間的綜合測試和評估,我選擇了丙烯酸樹脂類型的反光漆。
第二年,由于國內有關企業對反光材料的共同關注,浙江的一家公司生產出了一種折射率1.92,粒徑200目左右的反光玻璃珠,解決了我們的一個難題,使反光漆終于可以推向市場。當然,這種早期的反光漆,有著許多的不足:(1)在操作時,要在未干的漆面上用160目的篩網布撒下反光體,操作很不易,許多場合無法使用。(2)由于反光玻璃珠附于漆的表面,漆的色澤深淺,對反光效果的影響非常大,白色的反光效果不錯,黃色的次之,綠色、蘭色由于顏色較深,反光效果就相差很多。然而,由于當時美國3M的反光膜昂貴,國內的反光標志一片“黑”,這種反光漆還是滿足了部分市場的需求。
1992年,山西省交警總隊針對本省的交通情況,為了改善夜間車輛的交通安全,要求每輛大貨車后面的放大號要具有反光效果,有關部門的人員國內外尋找反光漆,最終尋到我公司,購到反光漆。為了將反光漆噴到車后的放大號字上,我在施工工藝上作了多項大膽試驗,用一把噴槍噴反光底漆,一把噴槍噴反光玻璃珠——即把反光玻璃珠置于噴槍料斗內,而后,借氣壓將反光玻璃珠噴出,附著到未干的反光底漆上,形成反光效果。我們很好地完成了對方要求的目標,而且得到有關部門的注意,反光放大號擴大了影響,隨后幾年紛紛在山西、山東、湖南、貴州、陜西等省推廣推廣開來。然而,由于這種反光漆施工方面仍存在的缺陷,使之無法應用開拓更多廣泛的各戶,于是從2004年開始,我投入第二代新型反光漆的研制開發。
通過對反光膜的解剖,我得到這樣兩點啟示:(1)反光膜之所以各種顏色都能發出差不多的反光,是因為它的下面墊映了一層鋁銀色的底子,這對于取得良好的反光強度至為關鍵。(2)反光膜的各種顏色選用的顏料,均為透明顏料,這樣才能不阻擋光線的射入與反射。因此,我得出結論,新型反光漆須由兩個部分,即底漆與面漆組成,底漆為鋁銀色,由高強的鋁銀漿與樹脂、溶劑配制,面漆為樹脂、透明顏料、溶劑、玻璃珠等配制。底漆的配制比較順利,很快定型。但面漆的生產遇到了問題,一個問題是高強反光體比重很重,達到4.2,在漆液里很快沉淀,市場上所能買到的各種防沉劑,都不起作用。于是我們只得采用先前的思路,反光體分開包裝,使用時再參入漆液里。但另一個遇到的問題時,面漆噴涂到底漆上,干燥后照射,并沒有預料中的反光。我進一步仔細研究了反光膜的構成,發現反光膜的反光層,是由一種特殊的生產工藝制成,處于鋁銀色的底材之上,周圍是一種真空狀態,含有透明顏料的表面膜,絲毫沒有占領這周圍的空間,而是貼到反光體與它的周圍的一層空間之上,從而保證了反光效果,而這些對于反光漆來說,是不可能做到的,至此反光漆的研制被迫中斷下來。
而這時,國外的反光漆研制卻取得了突破,1995年,美國3M公司的反光漆研制成功,并推向市場,得知這一消息后,我迅速購買這種反光漆,并進行了仔細研究。一開始,我分析得出的結論,美國的反光漆也是分了鋁銀色的底漆與面漆兩部分,只是底漆與面漆都采取了雙組分的丙烯酸漆。其二,美國的反光體已加入油漆中,而之所以將比重達4.2的反光體混入油漆中而不沉淀,是因為這些反光體都進行了表面鋁處理,因此配以相應的防沉劑,即解決了反光體的防沉問題。然而,美國反光漆又如何取得反光效果的呢?我將美國3M的反光漆制成反光漆面,反光效果很好,我再觀察其漆面,為亞光,并無反光膜表面的光澤,我再在顯微鏡下觀察,發現表面均為凸出來的500目左右的反光體,我隨即悟出,實際上,需把漆的樹脂量,與反光體的量調整到一個合適的比例,使制出的反光面上的反光體凸出漆面即可。于是,我又進行了反復的實驗,終于得到了這一合適的比例,使反光漆取得了滿意的反光效果。但美國反光漆的另一個特征,則又使我陷入了思索之中,反光漆的防沉問題,我們顯然一時無法解決,因為國內對反光體的鋁表面處理及相應的防沉技術尚不成熟,于是,我決定仍沿用以前的經驗,不拘于“漆”的俗間,將反光體分開包裝,客戶使用的時候再攪拌入,因為反光體是一種特殊的高分子化合物,很好攪拌,而且,這時國內的有關廠家也已生產出了目數為600目的細微反光體,因此攪拌入的反光體,不僅在使用時不會發生沉淀分層的現象,即使存放數日,發生沉淀現象,只需輕輕一攪,即可重新分散好,絲毫不影響使用。隨后,我們對自己定型的反光漆產品與美國反光漆產品的反光效果,進行了詳細的對比研究,發現了一個意料不到的好處,即美國3M的反光漆的反光,由于進行了表面鋁處理,呈灰色,因而影響了漆的外觀顏色,不如于我們的產品,并且由此還帶來美國產品在另一個方面遜色于我們的產品,就是美國的各種顏色的反光漆,夜間反射出來的光均是白光,而無法分清其各種色彩標志;而我們生產的反光漆由于反光體的表面沒有進行鋁處理,不僅顏色正常鮮艷,而且夜間反射出來的光,也是紅黃藍綠,各呈其色。于是,我們自信地將這一新型反光漆推向市場,果然獲得了好評。同時,我還根據市場的不同層次需求,與反光漆的不同性能,將之分成了A、B、C三種型號。
1997年江都龍川二橋設計成整體反光工程,橋拱、支柱等需反光,有關設計人員曾專門考察了美國反光漆,后來又考察了我們的反光漆,得出我們的產品的反光效果與整體性能優于美國產品,并最終選用了我們的反光漆。時間至今已有十年,江都龍川二橋整體反光效果仍然良好。
第三階段,研制一次性成型反光漆。
鑒于推出的第二代反光漆仍有它的需彌補的弱點,需噴涂兩次,即先噴反光底漆,后噴反光面漆,才能形成發光效果,許多客戶尤其特殊場合或大面積操作的用戶仍嫌麻煩。希望能出現一次噴刷成型的反光漆。而且兩次成型反光漆的面漆是以透明顏料制成,大面積噴涂在鋁銀色的底漆上時,不易均勻,易出現花斑塊,局限了反光漆的市場。
從2003年開始,我便著重考慮如何在新型反光漆中解決大面積噴涂不易均勻的問題。根據以往的經驗,反光漆面漆的顏料本身是透明顏料,遮蓋力弱,如提高透明顏料的用量,又會使漆液的其他組成發生變化,而損壞了反光效果的整體性能與效果,以這一路行不通。這時我又從美國反光漆中得到啟發。美國反光漆中的占總量近40%的反光體經過鋁處理后,都呈現出鋁灰色,但在油漆中對漆的顏色并沒有產生太大的影響,而且提高了反光效果,那么,我是否可以也在自己的反光漆中,在不影響反光漆色彩的情況下,加入適量的高檔鋁銀漿,只需使之不會遮蓋吐出的反光體,而又增加了漆的遮蓋力,提高了反光效果。經過近十個月的試驗后,我們終于按此設想取得了成功,反光面漆噴涂到反光底漆上后,不均勻的現象得到了很大的改善,而且反光效果絲毫不受損。
解決了反光漆這一難題之后,我并沒有停止自己的思路,既然新型反光漆的面漆具有很好的遮蓋力,它就應該可以單獨分離出來,覆蓋在任何的物體上。如果我將反光體面漆內的多種成分進行一個適當比例的重新組合,一種不需要反光底漆的反光漆,在理論上與經驗上應該都是可以成立的。經過了大量的實驗,我終于在2005年6月成功地推出了這種一次型成型的反光漆,這種反光漆使用簡單方便,在不影響反光效果的前提下,而且徹底改變二次成型的反光漆噴涂均勻度的問題,并使兩種反光漆相互補充支撐,從而適用多種場合對反光漆使用的不同要求。在一次型成型的反光漆基礎上,我進一步研究發現的“一種反光漆涂層”,還被國家知識產權局于2009年6月3日授權公告為專利。
現我將一次型成型反光漆與兩次成型反光漆的優缺點對比如下:
兩次性成型反光漆
優點:
反光效果好。小面積反光面的制作效果好。
色澤鮮艷。
缺點:
大面積施工時,一般指1㎡以上,不易噴涂均勻。易出現反光效果、色澤不均勻的現象。
反光面需兩次操作方成型。尤其噴涂面漆時,如過厚,會出現反光效果不佳的現象。
一次性成型反光漆
優點:
操作簡易,噴涂或刷涂一次即可成型。
尤適宜于大面積的噴涂,遮蓋力好,反光效果、色澤均勻。
即使從很小的角度照射反光漆面,也會獲得好的反光效果。如打一層白色底漆,可適當提高反光效果及色澤鮮艷度。
成本較低。在白色或淺色的附著物上噴涂,每公斤可噴涂8㎡左右。
缺點:
反光效果不如兩次性成型反光漆。
顏色鮮艷度稍遜于兩次性成型反光漆。
在對反光漆探索研制的過程中,我在揚州都達反光材料有限公司所做的努力,不僅使反光漆在技術與應用上一直走在國內同行的前列,也在大部分時間走在國際同行的前列,我根據自己國內化工原料的供應情況,結合國情特色,走出了一條屬于自己有別于國外的獨特的反光漆發展之路。當然,我們的反光漆,無論是兩次成型的新型反光漆,還是一次成型的反光漆,都還有自己的缺陷要解決,比如,在不影響其反光效果保有自己的反光特色的前提下,如何尋找到針對比重大的反光體的防沉方法,都有待自己和國內同行的共同努力。而我也對反光漆的未來以及在與國際對手的競賽中,充滿信心。
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