【集萃网观察】一、前言

    回归反射织物又叫定向反光、或俗称反光布。它是一种具有安全功能的织物，它与交通上用的定向反光道路标志一样，具有将入射光强烈地大部分返回光源处，提高自身能见度的功能。如果将这种织物制成服装以及其它用品，那么在夜间或黑暗处活动的人员穿着或携带，便可以有效地避免驾驶人员由于黑暗而看不清所造成的种种事故。这是当前防止交通事故、提高道路工作人员和行人安全的一项有效措施。

    在国外，定向反光制品己有几十年的历史。三十年代以前，人们就用猫眼石排列成各种形状来制作反光道路标志。随着技术进步，人们又利用合成树脂加以玻璃微珠等制成各种用途的反光制品。

    反光布是在反光道路标志等反光制品的基础上发展起来的。作为反光织物，既要考虑其反光性能，又要考虑到外观、手感、服用性能以及可加工性、可缝性等。

    目前，反光织物已发展为系列产品，其反光亮度由10-5OOcd/LX/cm不等。这种差别可以满足人们不同用途的要求。作为人们日常服装用的反光布，只要反光亮度高出非反光布几倍，在近距离醒目也就可以了。相反，作为安全劳保服装，却要求反光亮度越高越好。观察角度越大越好，安全系数就越高。此外，为了满足人们不同喜爱，出现了许多花色品种，既有可裁剪成不同形状的及各种色泽的反光布，又有直接在安全制品上印制花纹、图案、文字的反光印花或反光花布等。这样，既达到安全目的，又有装饰效果，扩大了应用范围。可供人们利用这种安全材料来提高行路安全。

    二、回归反射织物的加工原理

    1、回归反射的概念

    回归反射是一种光学现象。当光线照射到物体表面时，由于光所照射的物体的表面状态不同，而有三种反射类型，如图1所示。

图1 三种不同的反射类型

    根据光反射定律:(1)当光线照射到粗糙不平的物体表面时，即使入射光是平行入射，经反射后，光却是向各个方向反射。这就是漫反射。(2)当光线照射到平整光滑的物体表面时，入射的平行光反射后仍是平行的，但反射方向是与入射角大小相等的，分别位于法线两侧。这就是镜面反射。(3)当光线照射到透镜特殊反射元件时，光线经折射聚焦，再从焦点反射，又经此特殊元件折射回到光源方向。这就是回归反射。

    2、回归反射元件

    目前采用两种元件以得到回归反射，如图2的(1)和(2)所示。

图2回归反射元件

    (1)角锥棱镜型[如图2(1)]；

    这是一种四面体棱镜。它具有三个相互垂直的平面。当光线入射后，依次经三个平面的反射而使入射光返回光源方向，这种反射类型是依靠棱镜的全内反射或镜面反射而形成的。

    (2)球型透镜型[如图2(2)]；

    入射光存空气与玻璃圆珠界面处，由于两种物质折射率不同而产生了折射，经折射后的光产生聚焦。根据玻璃珠的折射率不同而聚焦于不同位置。如图3所示，光聚焦后再经镜面反射又经圆珠折射而回到光源方向。这种反射类型是依靠光线聚焦再反射而形成的。

图3圆珠折射率与其聚焦点的位置

    关于折射光聚焦的位置与玻璃微珠的折射率和半经之间的关系，可用下列公式表示:

    其中，F-焦距;

    r-微珠半经;

    N-微珠折射率。

    3、回归反射织物的结构

    (1)角锥棱镜型回归反射织物的结构

    在这一类型的结构中，主要的组成部分有棱镜层和背衬保护层。这一结构的示意图如图4所示。

图4角锥棱镜型回归反射织物的结构

    图4(1)为非镜面型。这是靠全内反射来达到回归反射的。

    图4(2)为镜面型。这是将非镜面型进行金属化，使反射面成为镜面，靠镜面反射来达到回归反射的目的。经过镜面化，可以改善角反射效应，而且可以使元件保持清晰、干净、干燥，以保证反射性能。

    (2)微珠型回归反射织物的结构

    回归反射织物的结构主要是根据玻璃微珠的结构不同而有所不同。根据上述图3的位置。可得出如下回归反射织物的结构。如图5所示。

图5 微珠型回归反射织物的结构

    (当选用的微珠直径一定时，微珠的折射率不同，其折射光的聚焦点位置也就不同)

    如图5(1)；此类微珠折射率约为1.9，其结构由基布、反射层、微珠层组成。其结构特点是；微珠呈单层水平排列。微珠的一部分曝露于空气之中，一部分埋植于粘合剂层中，微珠与反射层直接接触。这种类型反光强度大，适应的入射角广，但制成的反光织物表面粗糙，微珠容易脱落。由于表面不平整，易附着水质和积水，致使反射性能降低，甚至丧失了反射性能。这种类型的反光布所反射的光为白色。只适合作反光布。

    如图5(2)；微珠折射率为1.9以下。其结构由基布、反射层、间隔层、微珠层组成。其特点是微珠呈单层水平排列。微珠部分曝露于空气中。部分埋植于粘合剂层中。微珠与反射层之间有间隔层，其厚度必须严格控制。这一厚度可由公式(2)计算出来。这一类型反射的光也为白色，适合制作反光布。

    如图5(3)；这种类型是由基布、反射层、复盖膜组成。其特点是在曝露型表面上罩上一层透明膜，形成胶囊。这层薄膜保护了微珠与空气的界面。如果将罩上的薄膜着色，还可获得不同色泽的彩色反光材料。但这类封闭型反光制品的反光性能不及曝露型制品，一般适用于道路标志。

    如图5(4)；微珠折射率约为2.2左右。其结构是由基布、反射层、间隔层、微珠层、表面复盖层组成。其特点是微珠呈单层水平排列，并且整个微珠被埋植于粘合剂层中。这种类型反光强度不及曝露型的高，适应的入射角也不及曝露型的广。但其表面光滑，微珠不会脱落，反射性能也不会受水质影响。将覆盖物着色或印制各种花纹，可制得彩色或花纹图案的反光布。适用于道路标志、海上制品等。其中微珠层与反射层之间有一间隔层(如图6)

图6 间隔层厚度示意

    这一间隔层厚度要严格控制，可根据下列公式计算；

    h=d×f —————— (2)

    其中；d一微珠直径；

    f—比例因素；

    h——间隔层厚废。

    ————（3）

    其中；n1一覆盖层介质的折射率;

    n2一微珠的折射率;

    n3一间隔层介质的折射率。

    三、微珠型回归反射织物的加工方法

    (一)加工原件

    1、微珠

    为了达到较高的反射率，微珠的选择很重要。一般是使用由二氧化钛、一氧化钡、二氧化锆、一氧化锌、二氧化硅等组成的玻璃或塑料微珠。折射率在1.9-2.2之间，直径要求在44-88μm范围内。加工中选择微珠的折射率、直径大小是要根据反射制品的用途，并在确定了加工方法后才进行。

    为了获得彩色反光制品，也有的将微珠制成有色的微珠。

    2、反射材料，

    为了加强反射光强度，在玻璃微珠下面要有一反射率近100%的光反射层。用作反射层的材料一般用铝、银、锡、镍等，要求亮度要高，而且不易被氧化发黑。

    反射层的加工方法很多，有涂层法，即将反射材料与粘合剂按一定比例混合均匀后，用直接涂层的方法涂于织物或托膜上，经加热烘干使其固着。还有真空镀层法，即蒸化真空沉积法，以及溅射法和液体处理法。目前，回归反射织物的反射层多用涂层法和真空镀铝法获得。

    3、粘合剂

    反光织物加工中，微珠、反射材料等与纤维都毫无亲和力，所以要使用粘合剂。粘合剂种类一般用丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、丙烯腈树脂混合物等。对粘合剂要求粘合力要强，透明度要高。

    4、基布

    一般来说，各种基布都适于作回归反射织物，只要注意采用适当的预处理来改善坯布本身经纬交织而产生的表面粗糙度。因为要使微珠在织物上呈单层水平排列，基布必须紧密、平整、光滑。

    (二)加工方法分类及加工方法

    1、涂层加工法

    所谓涂层加工法就是将玻璃微珠与粘合剂混合调制成涂层浆，涂刮于织物上而成。

    按工艺流程的不同又分别可用多次加工法、和一液一次加工法。多次加工法就是先在基布上涂底层，使地布表面光滑，然后涂反射层。为了提高反射层的反射效果，也要求表面光滑，然后再将玻璃微珠均匀涂于反射层上面，最后涂以透明树脂。一液一次加工法就是将回归反射加工中多层结构所需要的玻璃微珠(或塑料微珠)、反射材料、着色颜料、粘合剂等全部混合成为一体。名称叫“全球系”油墨，然后将此油墨配制成印花浆或涂层浆，经一次涂层工序加工，即可成回归反射制品。

    按照制品要求不同，涂层法还可分为直接涂层法、和转移涂层法。

    直接涂层法就是将涂层浆一次或多次直接涂于基布上。 转移涂层就是按直接涂层的相反顺序，依次涂于转移纸上，制成反光膜，然后将此反光膜与织物粘接在一起，而将反光膜转移到织物上，最后除去转移纸，露出回归反射织物的表面。

    2、植珠加工法

    植珠加工法有利用高压电产生强电场，使玻璃微珠带电而吸附于织物上的静电植珠法，有将微珠均匀撒在涂有粘合剂的织物上的撒珠法，以及通过微珠槽的粘珠法。

    目前，国内对于涂层加工法和植珠加工法都有应用，现举例如下；

    (1)工艺处方，

    A；丙酸酸树脂 100(份)

    玻璃微珠 200

    交联剂 3

    醋酸乙烯酯 30

    甲苯 30

    B；“全球液”C一04 90

    交联剂 3

    水 7

    (2)工艺流程

    A、织物涂层→干燥→焙烘。

    B、织物涂层→干燥→涂层→干燥→焙烘。

    C、织物涂层→植珠(或粘珠) →干燥→焙烘。

    四、回归反射织物反射性能测试及方法

    根据制品用途不同，所要求的回归反射制品的性能也不相同。目前国内尚没有统一标准，但一般来说要求以下几个项目；

    (1)反射性能(即亮度要求)；

    (2)夜间能见距离；

    (3)表面抗湿性；

    (4)耐静水压大小；

    (5)表面摩擦牢度；

    (6)折叠摩损牢度；

    (7)耐热、耐寒性；

    (8)耐气候性(耐日晒牢度)；

    (9)耐干洗性；

    (10)耐洗涤(皂洗牢度)。

    其中(3)-(10)项的测试，一般是采用常规的测试方法。

    因为回归反射织物的反射性能是最重要的指标之一，而这种制品在夜间或黑暗处更能发挥其特色和作用。所以这里仅以制品反射性能和夜间能见距离作比较详细的介绍。

    1、夜间能见度

    夜间能见度是指在夜间对前方所存在的反光制品的辨别程度。测试方法是以汽车车头灯为光源，在汽车行驶状态下顺着车头灯光线，观察前方放置的反光制品至看见为止，以车头灯和反光制品之间的距离来表示，这是一种现场直观法。

    2、反射性能的测试

    (1)目测法；是用肉眼观看的方法。

    其方法是；在黑暗处把手电筒齐眼位置，顺着电筒光观看前方放置的反光制品。采用这种方法测试，测试条件要保持一致，以便相互进行比较。这种方法只能用于粗略地对比。

    (2)仪器测试法

    A、相对比较法，是将标样与试样同时测定获得相对值。

    B、反光强度测试法，能准确反应某种反光制品各几何条件时的反射性能。

   下面举例说明仪器测试的方法。

    FS-TT-P-85D、876、G490a中规定的测试法；如图7所示，该仪器由投光器、受光器组成。入射角定为88或75度，开角用1°30’进行测试。反射系数由下式求得；

    R=πB/Ecosθ

    其中；R-反射系数(将全反射的值R定为1)；

    B-由受光器测得的亮度值(cd/m2)

    E-从投光器发出的入射光在试样位置处的叠加照度(LX)，

    θ-入射角(88°或75°)

图7仪器测试示意图

    除了上面这一方法外，还有如J1S Z9117的标准，也可测得制品反光强度。

    入射角是光源到试样的连线和法线之间的夹角。这个角度越小，看到的反射亮度就越高，反之就越低。人们在道路上工作或行走的姿势和位置是变化着的，不可能象路标那样固定不变。所以入射角不可能常处于测试的最佳状态。因此，要求反光布适应的入射角要广，一般要求在30°-40°时，仍能有良好的反射亮度。

    五、结语

    回归反射织物在国外已有几十年的历史。在八十年代中期，我们国家开始引进，并且自行研制这种新型产品。目前，国内生产的反光布质量正在逐步提高，同时，反光布也被越来越广泛地应用。通过交通部的试用，用户对国内生产的反光布的反光性能、防水性能、耐洗性能等方面给予了肯定。并对于反光布所起的安全保护作用，给予了高度评价。

    回归反射织物作为一种功能性织物，它除了具有很强的反射性能外，这种织物醒目的机理也不同于一般的夜光或荧光物质。它无辐射作用，也毋须事先经过一般时间的光照等等。所以说回归反射织物是一种新颖、理想、安全的防护用品。

    鉴于回归反射织物的功能，目前，国内外该织物被广泛应用于铁路、公路、消防、市政、环卫、救护、井下作业、野外工作等等行业中的专业服装，以及人们日常生活申的服装、鞋帽、手套、箱包、雨具，特别是大量用于老人、儿童、残疾人和城市居民的日用生活纺织品中。

    随着国民经济的不断发展，以及人民生活水平的不断提高，今后此类产品的应用还会更加广泛。回归反射织物将是很有前途的制品。

    参考文献

    [1]“有关利用玻璃珠、塑料珠进行具有再归反射效果的新加工技术”，HAYASHI CHEMICAL INDUSTRY，《TechdcalInformation》，(林化学工业株式式会社技术部坂冈宏司)

    [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

    来源: 印染在线   作者：徐莉 纺织工业部纺织科学研究院

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