CN101614835A - 一种逆反射结构体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种逆反射结构体及其制造方法。所述逆反射结构体为球状体，该逆反射结构体包括纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯，包覆于所述核芯表面的反光层，以及粘结在所述反光层表面的至少两个玻璃微珠；所述反光层包括反光材料和粘结剂，其中，所述反光材料的质量占粘结剂质量的30％～50％。本发明的逆反射结构体具备水下反光功能，能克服水面的镜面反射，能在湿润或水浸泡的情况下实现回归反射；本发明的逆反射结构体表面凹凸不平，有较高的抗滑值，粗糙的表面，能增加表面的抗滑值，也能增加反射结构体与标线涂料或建筑粘结剂之间的接触面积，让反射结构体与标线涂料或建筑装饰面之间的结合力增加，不易脱落。

Description

一种逆反射结构体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种逆反射结构体及其制造方法，尤其涉及一种应用于道路标记、建筑装饰、铭牌等领域的逆反射结构体及其制造方法。

背景技术

玻璃微珠是一种表面光滑、硬度大、机械性能好的微细实心或空心的球状玻璃颗粒，其采用硅酸盐材料，具有优良的化学稳定性。近几年来，随着我国经济建设的发展，作为反射元件，应用于道路标记、建筑装饰、铭牌等领域的玻璃微珠需求量日益增大。现有的玻璃微珠一般只具备在干燥的状态下反光的能力，在湿润、雨水浸泡的情况地下，反光能力很差，逆反射系数为零；而且即使在干燥情况下，其反光能力也较差。此外，由于现有玻璃微珠一般较为圆滑，不但抗滑值很低，而且跟粘结剂的结合较差，在使用的过程中容易磨掉。

发明内容

本发明针对现有反射元件即玻璃微珠存在的上述不足，提供一种具备水下反光功能，能克服水面的镜面反射，能在湿润或水浸泡的情况下实现回归反射，而且跟粘结剂的结合较强，在使用的过程中不容易磨掉的逆反射结构体及其制造方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种逆反射结构体为球状体，该逆反射结构体包括纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯，包覆于所述核芯表面的反光层，以及至少部分嵌入在所述反光层中的玻璃微珠；所述反光层包括反光材料和粘结剂，其中，所述反光材料的质量占粘结剂质量的30％～50％。

本发明的有益效果是：本发明的逆反射结构体具备水下反光功能，能克服水面的镜面反射，能在湿润或水浸泡的情况下实现回归反射，本发明的逆反射结构体表面凹凸不平，有较高的抗滑值，粗糙的表面，能增加表面的抗滑值，也能增加反射结构体与标线涂料或建筑粘结剂之间的接触面积，让反射结构体与标线涂料或建筑装饰面之间的结合力增加，不易脱落。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述二氧化硅核芯由天然的高纯度河砂或高纯二氧化硅矿石制成，所述二氧化硅核芯为球状体，其直径为0.1毫米～2毫米。

进一步，所述反光层的厚度为0.05毫米～0.1毫米。

进一步，所述玻璃微珠的折射率大于或者等于1.5，透光率大于或者等于95％。

进一步，所述玻璃微珠的不圆度小于或者等于5％，其粒径大于或者等于10微米。

进一步，所述反光材料为片状云母、片状氧化铝、片状氧化锆或者颗粒状珠光粉。

进一步，所述粘结剂为环氧树脂、丙烯酸树脂或者聚酰胺树脂。

进一步，所述反光层包括夜光材料、荧光材料、金属材料、非金属材料和矿物材料中的一种或者几种。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种逆反射结构体的制造方法包括以下步骤：

步骤10、将纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯根据成品的大小分级后，对其进行整形处理；

步骤11、将反光材料和粘结剂进行搅拌形成反光层的材料，其中，所述反光材料的质量占粘结剂质量的30％～50％；

步骤12、将搅拌均匀的反光材料和粘结剂涂抹在所述二氧化硅核芯的表面，再使用高温和冷却交替的方式1次～3次，使所述反光材料和粘结剂与所述二氧化硅核芯的表面充分结合形成反光层；

步骤13、在所述反光层形成后，在所述反射层的表面进行覆珠处理，使玻璃微珠按照特定的模式形成于所述反射层的表面；

步骤14、将包覆于所述反射层表面的玻璃微珠于10℃～100℃下进行热处理30分钟～120分钟，即可制得逆反射结构体；

步骤15、将热处理后的逆反射结构体通过精密的检查分选设备，分选出强度和反射亮度合格的逆反射结构体。

进一步，所述制造方法包括以下步骤：

步骤20、将纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯根据成品的大小分级后，对其进行整形处理；

步骤21、将反光材料、粘结剂和其他功能材料进行搅拌形成功能层的材料，其中，所述其他功能材料包括夜光材料、荧光材料、金属材料、非金属材料和矿物材料中的一种或者几种，所述反光材料和其他功能材料的总质量占粘结剂质量的30％～50％；

步骤22、将搅拌均匀的反光材料、粘结剂和其他功能材料涂抹在所述二氧化硅核芯的表面，再使用高温和冷却交替的方式1次～3次，使所述反光材料、粘结剂和其他功能材料与所述二氧化硅核芯的表面充分结合形成功能层；

步骤23、在所述功能层形成的过程中或形成后，在所述功能层的表面进行覆珠处理，使玻璃微珠按照特定的模式形成于所述功能层的表面；

步骤24、将包覆于所述功能层表面的玻璃微珠于10℃～100℃下进行热处理30分钟～120分钟，即可制得逆反射结构体；

步骤25、将热处理后的逆反射结构体通过精密的检查分选设备，分选出强度和反射亮度合格的逆反射结构体。

附图说明

图1为本发明逆反射结构体的制造方法的流程示意图；

图2为本发明多个逆反射结构体在电子显微镜下的结构示意图；

图3为本发明单个逆反射结构体的剖面示意图；

图4为本发明实施例逆反射结构体(a)和普通玻璃微珠(b)应用于高速公路3个月后的试验结果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明逆反射结构体制造方法的流程示意图。如图1所示，所述逆反射结构体的制造方法包括以下步骤：

步骤10、将纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯根据成品的大小分级后，对其进行整形处理。

所述二氧化硅核芯为球状体，其直径为0.1毫米～2毫米。所述二氧化硅核芯是由天然的高纯度河砂或高纯二氧化硅矿石制成的，其中二氧化硅的含量大于或者等于95％。核芯的分级主要是根据成品即天然的高纯度河砂或高纯二氧化硅矿石的大小而定，分级后对其核芯进行整形处理：选用球磨机进行整形，去除核芯表面的锐角使之尽可能的圆润。

步骤11、将反光材料和粘结剂进行搅拌形成反光层的材料，其中，所述反光材料的质量占粘结剂质量的30％～50％。

所述反光材料为片状云母、片状氧化铝、片状氧化锆或者颗粒状珠光粉。所述颗粒状珠光粉的粒度为600目～1000目。所述粘结剂为环氧树脂、丙烯酸树脂或者聚酰胺树脂。

进一步，也可以将反光材料、粘结剂和其他功能材料进行搅拌形成功能层的材料，其中，所述其他功能材料包括夜光材料、荧光材料、金属材料、非金属材料和矿物材料中的一种或者几种，所述反光材料和其他功能材料的总质量占粘结剂质量的30％～50％。

步骤12、将搅拌均匀的反光材料和粘结剂涂抹在所述二氧化硅核芯的表面，再使用高温和冷却交替的方式1次～3次，使所述反光材料和粘结剂与所述二氧化硅核芯的表面充分结合形成反光层。

所述反光层的厚度为0.05毫米～0.1毫米。将搅拌均匀的反光材料和粘结剂于10℃～50℃下涂抹在所述二氧化硅核芯的表面后，再于0℃下进行冷却，这样就完成一次高温和冷却交替的方式，完成一次涂覆过程。

进一步，也可以采用溶胶凝胶法将搅拌均匀的反光材料、粘结剂和其他功能材料涂抹在所述二氧化硅核芯的表面，采用上述相同的加工方法，使所述反光材料、粘结剂和其他功能材料与所述二氧化硅核芯的表面充分结合形成功能层。所述溶胶凝胶法是使用硅溶胶或者钛溶胶结合反光材料、粘结剂和其他功能材料进行制造的，采用溶胶制剂(如正硅酸乙脂、钛酸四正丁脂、去离子水、蒸馏水、无水乙醇等)进行溶胶，在凝胶反应出现之前，进行反光材料、粘结剂和其他功能材料的配制、涂覆以及覆珠。

步骤13、在所述反光层形成后，在所述反射层的表面进行覆珠处理，使玻璃微珠按照特定的模式形成于所述反射层的表面。

在反射层形成后，在保持玻璃微珠表面温度30℃～100℃下，将所述包覆有反光层的核芯置于盛有玻璃微珠的容器中，以40转/分～60转/分的速度进行覆珠，在以上特定的操作模式下于2分钟内完成覆珠操作。所述玻璃微珠至少部分嵌入在所述反光层中，嵌入的深度为所述玻璃微珠直径的1/4～3/4。

所述玻璃微珠的成分配方是：TiO₂-BaO-SiO₂，其折射率大于或者等于1.5，透光率大于或者等于95％，不圆度小于或者等于5％，其粒径大于或者等于10微米，粒径偏差±5％。

步骤14、将包覆于所述反射层表面的玻璃微珠于10℃～100℃下进行热处理30分钟～120分钟，即可制得逆反射结构体。

步骤15、将热处理后的逆反射结构体通过精密的检查分选设备，分选出强度和反射亮度合格的逆反射结构体。

对每一批次的经过热处理后的逆反射结构体都使用电子显微镜进行结构观察检验，强度和反射亮度合格后使用振动筛对产品进行分选。

图2为本发明多个逆反射结构体在电子显微镜下的结构示意图；图3为本发明单个逆反射结构体的剖面示意图。图2及图3所示，所述逆反射结构体为球状体，所述每个逆反射结构体包括纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯10，包覆于所述核芯10表面的反光层20，以及至少部分嵌入在所述反光层20中的玻璃微珠30。所述玻璃微珠30在反光层20表面合理且均匀地排布、无空位、无堆集。

下面以一个实施例对本发明的逆反射结构体以及制造方法作进一步详细的描述。

在本实施例中，所述逆反射结构体的制造方法包括以下步骤：首先、将纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯根据成品的大小分级后，对其进行整形处理，其中，所述二氧化硅核芯由天然的高纯度二氧化硅矿石制成；然后、将颗粒状珠光粉和环氧树脂进行搅拌形成反光层的材料，其中，所述颗粒状珠光粉的质量占环氧树脂质量的33％；接着、将搅拌均匀的颗粒状珠光粉和环氧树脂于25℃下涂抹在所述二氧化硅核芯的表面，再于-8℃下进行冷却，这种高温和冷却交替的方式重复2次，使所述颗粒状珠光粉和环氧树脂与所述二氧化硅核芯的表面充分结合形成反光层；接着、在所述反光层形成后，在保持玻璃微珠表面温度45℃下，将所述包覆有反光层的核芯置于盛有玻璃微珠的容器中，以50转/分的速度在所述反光层的表面进行覆珠处理，使玻璃微珠按照特定的模式形成于所述反射层的表面；接着、将包覆于所述反射层表面的玻璃微珠于70℃下进行热处理1小时，即可制得逆反射结构体；最后、将热处理后的逆反射结构体通过精密的检查分选设备，分选出强度和反射亮度合格的逆反射结构体。

将本实施例制得的逆反射结构体喷洒在涂有粘结剂的高速公路的路面(沥青表面或水泥表面)，在光学显微镜下，观察到逆反射结构体已嵌入粘结剂至其直径大约1/3～2/3的深度。在带有标记的粘结剂固化后，使用反光标线逆反射系数测定仪，并根据国家标准GB/T16311-2004《道路交通标线质量要求和检测方法》对其进行检测，其中，测量的几何条件为观察角1.05°，入射角88.76°。表4为本发明实施例逆反射结构体和普通玻璃微珠应用于高速公路初始与3个月后反光标线亮度的试验结果。所述反光标线亮度，国际上用逆反射系数来表示，单位mcd/lx/m2。其物理意义是：在单位光照条件下，单位面积上产生的亮度值。将反光标线逆反射系数测定仪置于被测标线的上面，该反光标线逆反射系数测定仪以数字的形式显示出逆反射系数值，它反映了行车条件下司机对标线反光亮度的客观评价。如表4所示，测试期间，该高速公路上的车流量超过20000辆，从表上可以看出，将普通玻璃微珠应用于高速公路时，无论是在干燥的条件下、湿润的条件下、还是连续降雨的条件下，三个月后的反光标线亮度与初始反光标线亮度相比，都降低了不少。但是，将逆反射结构体应用于高速公路时，无论是在干燥的条件下、湿润的条件下、还是连续降雨的条件下，三个月后的反光标线亮度与初始反光标线亮度相比，都变化不大。

表4为本发明实施例逆反射结构体和普通玻璃微珠应用于高速公路初始

与3个月后反光标线亮度的试验结果

图4为本发明实施例逆反射结构体(a)和普通玻璃微珠(b)应用于高速公路3个月后的试验结果。如图4所示，3个月后，本发明的反射结构体与普通玻璃珠相比，在耐磨度方面：逆反射结构体颗粒表面还是完好的，而普通玻璃微珠表面有明显的磨损现象；在粘结力方面：逆反射结构体较为完整的保留在表现表面，逆反射结构体颗粒没有明显的脱落现象，而普通玻璃微珠有明显的脱落现象，标线涂料表面留下较多的普通玻璃微珠脱落后留下的坑洞。

本发明的逆反射结构体具备水下反光功能，能克服水面的镜面反射，能在湿润或水浸泡的情况下实现回归反射；本发明的逆反射结构体表面凹凸不平，有较高的抗滑值，粗糙的表面，因为无论是用在道路标线上，或建筑装饰面上，该逆反射结构体都是依靠粘结剂粘结在路面或建筑装饰面，逆反射结构体的表面由于分布了多个玻璃微珠，玻璃微珠之间有缝隙，玻璃微珠也是高低分布的，所以其微观结构不是平整的，而是凹凸不平，玻璃微珠之间也是有缝隙，因此它与粘结剂之间的接触面积远比光滑的普通玻璃珠要大得多，粘结得更牢固，不容易脱落，凹凸不平的表面，抗滑值也比普通玻璃珠大的多，能增加其表面的抗滑值，凹凸不平的表面，也能使反射结构体跟粘结剂之间的接触面积增加，使其不易从路面或建筑装饰面上脱落。

本发明的逆反射结构体的反光层中还可以添加一些功能材料，使其具有不同的功能，如添加纳米氧化锌以提高其的抗污染能力，还可以添加纳米氧化钛以提高其的自洁能力，也可以添加纳米氧化锆以提高其的抗菌杀菌能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种逆反射结构体，其特征在于，所述逆反射结构体为球状体，该逆反射结构体包括纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯(10)，包覆于所述核芯(10)表面的反光层(20)，以及至少部分嵌入在所述反光层(20)中的玻璃微珠(30)；所述反光层(20)包括反光材料和粘结剂，其中，所述反光材料的质量占粘结剂质量的30％～50％。

2.根据权利要求1所述的逆反射结构体，其特征在于，所述二氧化硅核芯(10)由天然的高纯度河砂或高纯二氧化硅矿石制成，所述二氧化硅核芯(10)为球状体，其直径为0.1毫米～2毫米。

3.根据权利要求2所述的逆反射结构体，其特征在于，所述反光层(20)的厚度为0.05毫米～0.1毫米。

4.根据权利要求1所述的逆反射结构体，其特征在于，所述玻璃微珠(30)的折射率大于或者等于1.5，透光率大于或者等于95％。

5.根据权利要求2所述的逆反射结构体，其特征在于，所述玻璃微珠(30)的不圆度小于或者等于5％，其粒径大于或者等于10微米。

6.根据权利要求1所述的逆反射结构体，其特征在于，所述反光材料为片状云母、片状氧化铝、片状氧化锆或者颗粒状珠光粉。

7.根据权利要求1所述的逆反射结构体，其特征在于，所述粘结剂为环氧树脂、丙烯酸树脂或者聚酰胺树脂。

8.根据权利要求1所述的逆反射结构体，其特征在于，所述反光层(20)包括夜光材料、荧光材料、金属材料、非金属材料和矿物材料中的一种或者几种。

9.一种逆反射结构体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

步骤10、将纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯根据成品的大小分级后，对其进行整形处理；

步骤11、将反光材料和粘结剂进行搅拌形成反光层的材料，其中，所述反光材料的质量占粘结剂质量的30％～50％；

步骤12、将搅拌均匀的反光材料和粘结剂涂抹在所述二氧化硅核芯的表面，再使用高温和冷却交替的方式1次～3次，使所述反光材料和粘结剂与所述二氧化硅核芯的表面充分结合形成反光层；

步骤13、在所述反光层形成后，在所述反射层的表面进行覆珠处理，使玻璃微珠按照特定的模式形成于所述反射层的表面；

步骤14、将包覆于所述反射层表面的玻璃微珠于10℃～100℃下进行热处理30分钟～120分钟，即可制得逆反射结构体；

步骤15、将热处理后的逆反射结构体通过精密的检查分选设备，分选出强度和反射亮度合格的逆反射结构体。

10.根据权利要求9所述的逆反射结构体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

步骤20、将纯度大于或者等于95％的二氧化硅核芯根据成品的大小分级后，对其进行整形处理；

步骤21、将反光材料、粘结剂和其他功能材料进行搅拌形成功能层的材料，其中，所述其他功能材料包括夜光材料、荧光材料、金属材料、非金属材料和矿物材料中的一种或者几种，所述反光材料和其他功能材料的总质量占粘结剂质量的30％～50％；

步骤22、将搅拌均匀的反光材料、粘结剂和其他功能材料涂抹在所述二氧化硅核芯的表面，再使用高温和冷却交替的方式1次～3次，使所述反光材料、粘结剂和其他功能材料与所述二氧化硅核芯的表面充分结合形成功能层；

步骤23、在所述功能层形成的过程中或形成后，在所述功能层的表面进行覆珠处理，使玻璃微珠按照特定的模式形成于所述功能层的表面；

步骤24、将包覆于所述功能层表面的玻璃微珠于10℃～100℃下进行热处理30分钟～120分钟，即可制得逆反射结构体；

步骤25、将热处理后的逆反射结构体通过精密的检查分选设备，分选出强度和反射亮度合格的逆反射结构体。

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