CN111398223B - 一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，涉及检测技术，用于解决普通方法浪费原材料的问题，其包括以下步骤：S1制作植株膜，将玻璃微珠通过沉降固着于镀膜热塑性PE胶膜表面，制成植株膜；S2实验检测，对植株膜取样后进行逆反射系数检测，并记录成表；S3数值换算，将获得的检测数据进行换算，获得玻璃微珠逆反射系数值；本发明具有以下优点和效果：采用本方法无需制作成品就能够对玻璃微珠的逆反射性能进行检测，并且在检测后将热塑性PE胶膜剥离就能够对玻璃微珠重新进行使用，使得实验后的原材料能够回收利用，从而实现节约原材料的目的。

Description

一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法

技术领域

本发明涉及检测技术，特别涉及一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法。

背景技术

反光材料是一种利用光线的回归反射原理，达到满足安全防护的特殊性能要求。在反光材料领域，玻璃微珠作为逆反射材料的反射单元，在逆反射材料的生产中是不可或缺的原材料之一。玻璃微珠逆反射系数高低直接关系到驾驶人员及行人对标志物的辨认时间和距离，只有符合标准的反光材料才能对驾驶人员及行人提供可靠的安全保障。

目前，授权公告号为CN102768139B的中国发明公开了一种玻璃微珠逆反射性能的检测方法，其检测步骤为：a.将待测玻璃微珠放入烘箱，在100～150℃保持5～10分钟；b.将胶膜放入烘箱，在100～150℃下保持5秒～1分钟；c.分别取出烘箱中的胶膜和玻璃微珠，胶膜和玻璃微珠分别取出的时间间隔不超过5秒～10秒，将取出的胶膜的胶面朝上平放于平整的台面，然后撒上玻璃微珠，形成植株膜；d.在植株膜的玻璃微珠面镀铝，形成镀铝植株膜；e.然后在镀铝植株膜的镀铝面涂布复合胶并放入烘箱，在60～140℃温度下干燥3～10分钟；f.将胶膜剥离，使玻璃微珠部分暴露于空气中；g.使用逆反射测试仪测试玻璃微珠的逆反射系数。

如上所述的玻璃微珠逆反射性能检测方法，需要通过在载体膜上植珠镀铝，涂布胶水与布或者PET复合后再剥离载体，测试其逆反射系数值，主要存在的问题是胶膜剥离后剩下的就是反光材料成品，该方法是在玻璃微珠制成成品后才对其进行对逆反射系数检测，使得其对玻璃微珠的逆反射系数判定存在滞后性，而实验过程中所制作的反光材料通常尺寸较小，这部分原料由于玻璃微珠已经过镀膜处理，且镀膜难以彻底除净，若对实验材料进行回收利用，则玻璃微珠上的残留反光膜会降低后续加工成品的光学性能，因此这部分实验材料通常需要做报废处理，从而造成原材料的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，能够将实验后的原材料进行回收利用，以减少原材料的浪费。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，借助逆反射系数测试仪进行，包括以下步骤：

S1制作植株膜，对玻璃微珠进行清洗、烘干，选取镀膜热塑性PE胶膜，将玻璃微珠摊撒于热塑性PE胶膜的镀膜面上，用滚棒将玻璃微珠轻轻摊平，再将热塑性PE胶膜放入100～120℃条件下保持1～2min，使玻璃微珠沉降于热塑性PE胶膜表面，待热塑性PE胶膜冷却后取出，获得植株膜；

S2实验检测，对植株膜取样后进行逆反射系数检测，检测过程中控制逆反射系数测试仪的观测角和光源入射角，输出检测数值结果并记录成表；

S3数值换算，将获得的检测数据按照公式

进行换算，获得玻璃微珠的实际逆反射系数值；

其中，C为玻璃微珠的实际逆反射系数值，单位：cd·lx^-1·m^-2；A为快速检测法测得的玻璃微珠逆反射系数值，单位：cd·lx^-1·m^-2；R为入射光强度，单位：lx；k为反射光强度，单位：lx，R与k的比值为实际逆反射系数和检测所得逆反射系数之间的换算系数；Δ为偏差矫正量，单位：cd·lx^-1·m^-2。

热塑性PE胶膜作为玻璃微珠的固定载体，胶膜上的镀膜则用于对光进行反射，用滚棒推平则能够消除玻璃微珠相互堆叠的情况，减少光源因多次折射而产生的损失，具体的换算公式中，入射光与反射光之间的比值反应光在入射前和反射后的被削弱情况，而偏差矫正量则为玻璃微珠镀膜与热塑性PE胶膜镀膜之间的差异，若玻璃微珠质地均匀，圆度符合使用要求，则每次实验该偏差量的变化应该在较小范围内波动；通过采用上述方案，这种方法无需像普通检测方法那样将玻璃微珠制成反光材料成品，其对光起反射作用的镀层是直接复合于热塑性PE胶膜上的，而胶膜在反光材料制作后期是需要进行剥除的，且玻璃微珠通过热沉降固着于热塑性PE胶膜上，故而玻璃微珠上不会附着镀膜层，因此这些玻璃微珠若检测合格，只需要对暴露面进行镀膜，并将其转移至尼龙布等载体上即可制成反光材料成品，同时这些回收利用的玻璃微珠由于没有镀膜残留，并不会造成反光材料光学性能的降低，从而既能够很好地达到减少原材料浪费的目的，同时又使反光材料成品的性能经过检测而更加可靠。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述玻璃微珠在热塑性PE胶膜表面的沉降深度为其直径的60～70％。

通过采用上述方案，玻璃微珠在热塑性PE胶膜中的沉降深度超过50％以上，就能够使热塑性PE胶膜包裹住玻璃微珠的直径最大处，此时玻璃微珠与胶膜之间的结合力较强，这样玻璃微珠在后续加工及转移过程中就不容易发生脱落，从而使得检测所得数据更加精准；同时，由于玻璃微珠是通过热沉降的方式固着于PE胶膜上的，而PE胶膜受热融化后，其熔体内部存在张力，因此玻璃微珠沉降后，PE胶膜用于包裹玻璃微珠的接触部位会呈现腰型截面，进而使玻璃微珠在转移的过程中只需要突破PE胶膜腰鼓型直径最狭小处就能够脱离PE胶膜，并且腰型接面还能在玻璃微珠突破后为其提供助力，从而还能提高玻璃微珠的转移效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述植株膜在开始检测前需要进行干扰排除，具体排除方法为：将植株膜放入环境温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)％的无尘环境下养护24小时。

通过采用上述方案，热塑性PE胶膜经过高温加热，若直接使用，容易脆裂，因此将植株膜放入模拟室温环境中静置，以使胶膜的材料性能更接近于普通存储条件下的性能，同时使玻璃微珠适应常温环境下的空气湿度，以免突然接触造成玻璃微珠表面凝结不规律小水珠，减弱水汽对玻璃微珠光学性能的影响，以提高实验结果准确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述植株膜的具体检测方法为：裁取(200±100)X(200±100)mm的植株膜样品，在距离其(15±0.2)m处设置光照强度为10lx的入射光源，分别以-4°、15°、30°的入射角照射到植株膜样品上，随后分别以0.2°、0.5°、1°的观测角测量其反射光强度，同时记录逆反射系数测试仪的读数。

通过采用上述方案，选取不同的入射角和观测角能够更好地排除偶然性，使实验结果更加接近自然状态下的测试结果，从而达到提高实验结果准确性的目的。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述检测试验在温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)％的环境下进行，且实验所用光源为非偏振光。

通过采用上述方案，普通室内环境温度接近23℃，相对湿度接近50％，因此以上述条件为实验环境所得出的结果能够在其他人做类似实验时为其提供参考，从而使得实验具有更好的可重复验证性；选择非偏振光是由于非偏振光遵循折射定律，不会像偏振光那样发生偏折导致光强减弱，能够更好地反射实验光源，从而使得实验结果更加准确。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：检测所得数据需要进行筛选，具体筛选原则为：剔除突高及突低异常值，取检测所得数据的平均值为最终数值进行换算。

通过采用上述方案，突高或突低值可能存在较大偶然性，容易造成实验结果产生较大偏差，将这些突变异常数据剔除之后，能够提高待分析数据的稳定性，最终提高实验结果准确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：检测结果换算后需要进行数据验证，具体验证方法为：采用稳健统计方法，对于实验换算给出的结果C，取同一厂家、同一批次的玻璃微珠制作成反光材料成品，然后对成品进行逆反射系数测试，所得测试结果P与实验换算后的结果C进行对比，当两个数值之差|Z|≤2时，为满意结果；当两个数值之差2＜|Z|＜5时，为一般结果；当两个数值之差|Z|≥5时，为不满意结果。

通过采用上述方案，若本方法的实验结论正确，那么其换算得出的实验结果与按照常规成品检测法所得出的数据，其最终数值之间应当较为接近，一旦产生较大偏差，就说明实验存在变量控制失误或者换算公式存在较大偏差，因此将此实验方法与常规方法进行比对，能够验证本方法结论的正误性。

综上所述，本发明具有以下至少一种有益效果：

1.采用本方法无需制作成品就能够对玻璃微珠的逆反射性能进行检测，并且在检测后将热塑性PE胶膜剥离就能够对玻璃微珠重新进行使用，使得实验后的原材料能够回收利用，从而实现节约原材料的目的；

2.60％～70％的沉降深度使得玻璃微珠能够更好地与PE胶膜进行结合，使得玻璃微珠不容易在后续加工及转移的过程中发生脱落，从而使得实验结果更加准确；

3.多角度重复实验，能够排除单角度偶然性因素的影响，使实验结果更加精准，同时最后的结果验证能够进一步验证本方法的可靠性。

附图说明

图1是本发明的检测方法系统流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，该方法需借助逆反射系数测试仪进行，具体包括以下步骤：

S1制作植株膜，对玻璃微珠进行清洗、烘干，选取镀膜热塑性PE胶膜，胶膜上的镀膜层原料可以选用铝、铜、锡、镍等金属，一般情况下金属镀膜的反光性能相对较好，故而反光材料一般用金属作为镀层。

PE胶膜准备好后，将玻璃微珠摊撒于热塑性PE胶膜的镀膜面上，用滚棒将玻璃微珠轻轻摊平，再将热塑性PE胶膜放入100～120℃条件下保持1～2min，使玻璃微珠沉降于热塑性PE胶膜表面，并通过控制烘烤温度及PE胶膜在烘箱内的停留时间来控制PE胶膜融化后的粘度，进而控制玻璃微珠的沉降深度为其直径的60～70％，待热塑性PE胶膜冷却后取出，获得植株膜。

S2实验检测，首先对植株膜进行干扰排除，具体排除方法为：将植株膜放入环境温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)％的无尘环境下养护24小时。

干扰排除后，对植株膜取样后进行逆反射系数检测，并且在检测过程中控制逆反射系数测试仪的观测角和光源入射角，具体检测方法为：

裁取植株膜样品，在温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)％的环境下，以固定光照强度的非偏振光源对其进行照射，收集其反射光强度及逆反射系数测试仪记录的读数，并输出成表。

对于反光材料而言，若只测试单一角度的逆反射性能，则可能存在偶然性及角度位差，故而应多测取几组数据。

一般情况下，应用于道路交通时，车辆对反光材料照射角度在0～45°之间，因此在实验时可参照以下具体步骤进行：

裁取(200±100)X(200±100)mm的植株膜样品，在距离其(15±0.2)m处设置光照强度为10lx的入射光源，然后按照GB/T 18833-2012道路交通反光膜的标准要求，分别以-4°、15°、30°的入射角照射到植株膜样品上，随后分别以0.2°、0.5°、1°的观测角测量其反射光强度，此处三种入射角与三种反射角共形成9种组合，每种组合至少做4次实验。

实验结束后，需要对不稳定数据进行剔除，具体筛选原则为：剔除突高及突低等异常值，取检测所得数据的平均值为最终数值进行换算，具体数值记录见表1。

表1快速法测试结果数据汇总表

按照中华人民共和国交通行业标准JT/T 689-2007共平面几何法的记载，入射角的定义为投射光源的入射光线与逆反射体的法线轴之间的夹角，而观测角为投射光源的入射光线与光线接收器的接收方向之间的夹角。

正常情况下，由于本方法是借助PE胶膜上的镀膜层来反射光线的，且玻璃微珠在PE胶膜中的沉降深度较大，一部分光线会出现折射损耗和被PE胶膜吸收的损耗，因此反射光相比起入射光在能量强度上必然会有所降低，但由于玻璃微珠粒径很小，因此折射能量的损耗也会很小。同时由于PE胶膜表面设置有镀膜，因此大多数光会被反射，因此光线被吸收所产生的损耗也很小，根据表1中反射光强度的数据表现可以证明本方法与该理论依据相符合。

同时，由于光线需要经过玻璃微珠的折射，根据光学知识可知，入射光线与逆反射体的法线轴之间的夹角越小，光线发生折射的程度越小，反射光就越多，那么反射光强度也越高。分析表1中数据可知，在观测角一致的情况下，入射角在逐渐增大的过程中，测得的反射光强度和逆反射系数逐渐减小，这与该物理认知相符合。

同时在多次实验的过程中，同等实验条件下所取得的实验数据非常接近，由此可见本实验方法较为科学，因此可判定表1数据符合实际情况。

S3数值换算，将获得的上述检测数据按照公式

进行换算，获得玻璃微珠的实际逆反射系数值。

其中，C为玻璃微珠的实际逆反射系数值，单位：cd·lx^-1·m^-2；A为快速检测法测得的玻璃微珠逆反射系数值，单位：cd·lx^-1·m^-2；R为入射光强度，单位：lx；k为反射光强度，单位：lx，R与k的比值为实际逆反射系数和检测所得逆反射系数之间的换算系数；Δ为偏差矫正量，单位：cd·lx^-1·m^-2。

偏差矫正量计算：

为了获得实验换算所需的逆反射系数值与实际逆反射系数值之间的偏差矫正量Δ，因此按照中华人民共和国交通行业标准JT/T 690-2007中所记载的逆反射体光度性能测试方法-共平面几何法对玻璃微珠进行常规方法检测，并将常规检测方法所得数据P代入上述公式，即可计算得知偏差矫正量Δ的数值。

实验设置与上述方法记载一致，具体步骤参考如下：

裁取(200±100)X(200±100)mm的植株膜样品，在距离其(15±0.2)m处设置光照强度为10lx的入射光源，分别以-4°、15°、30°的入射角照射到植株膜样品上，随后分别以0.2°、0.5°、1°的观测角测量其反射光强度，此处三种入射角与三种反射角共形成9种组合，每种组合同样至少做4次实验。

实验过程中同样需要剔除突高及突低等异变数值，并重新进行实验，具体统计结果见表2。

表2共平面几何法获得的玻璃微珠逆反射系数记录表

分析表2数据可知，按照共平面几何法测得的玻璃微珠逆反射系数值要高于快速法测得的实验数据，这是由于玻璃微珠未经过镀膜处理，因此玻璃微珠只能依靠PE胶膜上的镀膜层进行反射，此时虽然也形成镜面效果，但由于镜深大于实际值，因此能量损耗也会高于实际情况，最终体现结果就是实验测得的数值要小于制成反光材料成品后按照共平面法测得的数据。

继续分析表2中的数据可知，换算所需的矫正偏差量Δ基本集中于20这个数值，虽然在实际情况下存在误差，但是结合表2数据可知，矫正偏差量Δ的误差变化基本上都小于2。根据国标GB/T 18833-2012道路交通反光膜中对于反光膜逆反射系数误差的相关规定，检测结果与实际结果之间的误差在5％以内即满足标准要求。

同时，根据国标GB/T18833-2012中对于反光材料的性能分级标准，分别为一级工程级，白色光源70cd/(lx.m²)；二级为超工程级，白色光源140cd/(lx.m²)；三级为高强级，白色光源250cd/(lx.m²)。以上分级标准中，逆反射系数的最低值为70cd/(lx.m²)，以实验过程中矫正偏差量Δ的最大偏差值2作为误差，其误差率为2.8％，该误差比例远小于5％的国家标准，因此以20作为上述换算公式中的矫正偏差量Δ代入值进行实际运算符合相关规定要求。

同时，为了严格把控原材料的质量，可在实际应用过程中，定期按照国标公布的共平面几何法来抽检进厂的玻璃微珠，并将检测结果与本发明所公开的方法换算后的结果进行对比。据此，人为规定测试结果P与实验换算后的结果C必须满足以下条件：当两种检测方法获得的结果数值之差|Z|≤2时，为满意结果；当两个数值之差2＜|Z|＜5时，为一般结果；当两个数值之差|Z|≥5时，为不满意结果。

综上所述，可确认本方法所涉及的检测方法符合实际情况，能够应用于实践检测。并且经本方法检测合格的玻璃微珠只需经过重新镀膜，并从PE胶膜上转移至尼龙布等基材上，即可对玻璃微珠进行重新利用，从而实现节约原材料的目的。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，借助逆反射系数测试仪进行，其特征在于，包括以下步骤：

S1制作植株膜，对玻璃微珠进行清洗、烘干，选取镀膜热塑性PE胶膜，将玻璃微珠摊撒于热塑性PE胶膜的镀膜面上，用滚棒将玻璃微珠轻轻摊平，再将热塑性PE胶膜放入100～120℃条件下保持1～2min，使玻璃微珠沉降于热塑性PE胶膜表面，待热塑性PE胶膜冷却后取出，获得植株膜；

S2实验检测，对植株膜取样后进行逆反射系数检测，检测过程中控制逆反射系数测试仪的观测角和光源入射角，输出检测数值结果并记录成表；

S3数值换算，将获得的检测数据按照公式

进行换算，获得玻璃微珠的实际逆反射系数值；

其中，C为玻璃微珠的实际逆反射系数值，单位：cd·lx^-1·m^-2；A为快速检测法测得的玻璃微珠逆反射系数值，单位：cd·lx^-1·m^-2；R为入射光强度，单位：lx；k为反射光强度，单位：lx，R与k的比值为实际逆反射系数和检测所得逆反射系数之间的换算系数；Δ为偏差矫正量，单位：cd·lx^-1·m^-2。

2.根据权利要求1所述的一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，其特征在于：所述玻璃微珠在热塑性PE胶膜表面的沉降深度为其直径的60～70％。

3.根据权利要求1所述的一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，其特征在于：所述植株膜在开始检测前需要进行干扰排除，具体排除方法为：将植株膜放入环境温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)％的无尘环境下养护24小时。

4.根据权利要求1所述的一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，其特征在于：所述植株膜的具体检测方法为：裁取(200±100)X(200±100)mm的植株膜样品，在距离其(15±0.2)m处设置光照强度为10lx的入射光源，分别以-4°、15°、30°的入射角照射到植株膜样品上，随后分别以0.2°、0.5°、1°的观测角测量其反射光强度，同时记录逆反射系数测试仪的读数。

5.根据权利要求4所述的一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，其特征在于：所述检测试验在温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)％的环境下进行，且实验所用光源为非偏振光。

6.根据权利要求4所述的一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，其特征在于：检测所得数据需要进行筛选，具体筛选原则为：剔除突高及突低异常值，取检测所得数据的平均值为最终数值进行换算。

7.根据权利要求4所述的一种快速检测玻璃微珠逆反射系数的方法，其特征在于：检测结果换算后需要进行数据验证，具体验证方法为：采用稳健统计方法，对于实验换算给出的结果C，取同一厂家、同一批次的玻璃微珠制作成反光材料成品，然后对成品进行逆反射系数测试，所得测试结果P与实验换算后的结果C进行对比，当两个数值之差|Z|≤2时，为满意结果；当两个数值之差2＜|Z|＜5时，为一般结果；当两个数值之差|Z|≥5时，为不满意结果。

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