一、反光材料的發展簡史
1950年,美國華裔科學家董棋芳博士研發出定向玻璃微珠,隨后又研制出反光布等系列反光材料,1968年,美國ROWLAND兄弟發明并注冊微棱鏡逆反射技術。反光膜產品是由美國3M公司率先開發成功的,到目前僅有美國、日本、中國、韓國等少數幾個國家能夠生產,反光膜已經在發達國家長期使用,其優異的光學特性和卓越的社會經濟價值已經得到廣泛認同和接受。同樣,這也引起了我國光學界和交通安全領域許多科技工作者的充分關注。七十年代,中國計量科學院光學處楊永剛老師,將定向反光膜性能的結構原理、光學特點、性能測試等技術文獻介紹到國內,隨后許多科研院所,大專院校相繼投入了對反光膜系列產品的研究開發。如,交通部公路科學研究所、中國科學院光學所等科研單位均組織專家和專項經費,成立了攻關小組,進行了立項研究。這些早期的專家和研究工作人在反光材料上傾注了大量的心血,取得了一定的階段性成果,基本上摸索出了反光材料基本的生產工藝原理,但在當時的條件下,由于化工等基礎工業的薄弱,專用的涂料、玻璃微珠等原材料無從解決,而且又沒有定型的生產設備,在一定條件上限制了反光材料的工業化過進程。八十年代,以浙江為主開始研制高折射率玻璃微珠,逐步解決了研發反光膜最重要的一種原材料,為我國反光材料國產化的奠定了基礎。一九九五年起,中鐵四局集團公司以行業內的敏感性,認識到反光材料的潛在市場,毅然投資2000多萬元在全國率先研發高強級反光膜,在當時的條件下,百瑞得公司除了中鐵四局的投資的現金外,沒有現成的原材料、沒有成熟的工藝,沒有定型設備,沒有熟練工人,而且也不知道這些東西應該具備什么樣的技術條件。但百瑞得人在這種艱難的件下,沒有退縮,依然百折不撓,經歷了無數次的失敗的實驗,付出了大量的心血和汗水,花去近800多萬元的科研經費,歷經6年的艱苦的開發歷程,終于率先全面解決了高強膜的國產化技術,擁有完全自主知識產權,產品質量獲得權威檢測部門和用戶的認可,并引起了國外同行的關注。
二、反光材料國產化發展的必要性
我國地大物博,人口眾多,從以上市場情況分析,再加上公安部新頒布的車身反光標識標準,要求大型貨車均貼上反光標識,每年需求反光膜在幾千萬平方以上。民用反光材料市場就更加巨大,已不可計量。但是,長期以來,我國的反光材料市場被進口產品所壟斷,尤其是高強級反光膜。由于反光膜技術含量高,進口產品在我國以高價進行銷售,獲取大量的利潤。大量外匯支出,制約了我國反光膜的推廣應用,這與我國國民經濟的高速發展形成了極大的反差,對我國國民經濟的發展,特別是道路交通安全事業的發展是十分不利的。因此,反光膜產品國產化,打破國外產品的壟斷,替代進口,降低反光膜推廣應用的成本,對促進交通安全工程的發展,特別是對促進中西部不發達地區交通安全工程的發展,是十分必要的。 事實上,反光膜產品在交通運輸領域不可替代的安全保障作用,已受到全社會的重視,也倍受國家產業政策的關注、支持和扶植。國家科委、交通部、輕工部等多次立項為重點項目,鼓勵定向反光膜產品的開發。國家計委、國家經貿委也列入兩委聯合發布的《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄》第十條第5項“公路工程新材料開發及生產”目錄中,在我國“十五”高技術產業發展重點專項規劃中,列為“十二個重點專項”之九的“微電子、光電子材料”,這些都說明,反光膜的國產化符合國家產業政策。
三、反光材料在交通標識領域的應用及市場狀況
我國反光材料在標識業的應用始于80年初,此后隨著我國反光材料的產業的發展逐步擴大,使用范圍廣泛涉及公安交通、交通監理、消防、鐵路、煤礦等部門,在保證人身安全的勞動防護用品及民用產品等領域開始廣泛使用。90年代之后,國內反光材料市場開始步入正軌,產品應用的領域越來越廣,專業也越分越細,相關部門對不同用途的反光材料分別制定了國際標準或行業標準,例如:國家職業標準EN-47l(高可視性警示服),《道路交通標志反光膜》等。歐美等西方發達的國家還將反光材料的規范使用作為保險賠償的重要依據之一,并用法規或鼓勵形式,規定或宣傳使用反光材料,如在雨、霧、雪、夜等視線辨別能力差的環境下,老人、兒童外出,必須佩帶或穿著具有反光材料的標志或服裝。
產業用反光材料主要是指五個級別的各種反光膜,如高強級反光膜、工程級反光膜、廣告級反光膜及車牌級反光膜等。主要用于制作的各種反光標志標牌、車輛號牌、安全設施等,在白天以其鮮艷的色彩起到明顯的警示作用,在夜間或光線不足的情況下,其明亮的反光效果可以有效地增強人的識別能力,看清目標,引起警覺,從而避免事故發生,減少人員傷亡,降低經濟損失,成為道路交通不可缺少的安全衛士,有著明顯的的社會效益。隨時著國民經濟的發展,交通道路發展十分迅速,我國公路里程的迅速增加,公路交通工程的高速化、信息化已經成為發展方向,隨著我國城鎮化的建設和發展,城市的環境的和美化成為要素,全方位、全立交的城市道路越來越多,同時,各種車輛的擁有量越來越大,交通繁榮程度與日俱增,隨之而來,交通管理、交通安全被提到了十分重要的地位,加強交通管理,確保交通安全,以確保國民經濟的發展,確保人民生命財產安全,已經成為了大家的共識,而增加交通標志、道路交通安全設施、車輛標識、指示標志的設置是交通安全管理非常重要的一環。國外一項數字表明,交通及道路標志與事故的相關概率為70%,鮮明完整的交通及道路標志給司機和行人以良好的條件反射,可以有效地減少事故和提高行車效率。據有關部門統計,1996年全國夜間發生交通事故共計81562起,死亡2535人,占全年因交通事故死亡人數的28.3%。無照明條件下,使用反光材料的設置醒目的交通標志標牌、車輛牌照,穿戴有裝飾石反光材料的衣服,可使交通事故下降30-40%。目前我國擁有二級(含二級)以上高等級公路約20萬公里,其中高速公路總里程1.1萬公里,平均用膜量約為50m2/公里,高等級公路用膜量約為30m2/公里,我國公路通車總里程133.6萬公里,僅1999年新增高等級公路1.54萬公里,普通公路平均用膜量約為12m公里,且各等級公路以每年約5萬公里的速度增長。“十五”期間,我國公路五縱七橫,十二條國道主干線總里程3.5萬公里。
到2010年西部公路里程將達到35萬公里。此外,早期建成的許多高等級公路也在不斷改造,大量反光標志也急待增補更新。另外,我國擁有約6萬公里鐵路線,隨著新建、改造、列車提速的要求和《鐵路標志用逆反射材料技術條件》(TB/T2929-1999)標準的實施,鐵路標志也正在推廣使用高強膜。每公里用膜7-8平方米(這是最保守的計算)。我國年用膜量約250萬平方米。到2010年止我國市場公路、鐵路總用膜量至少達2560萬平方米,其中高強膜用量約占45%為1152萬平方米。由于反光材料屬周期性損耗材料,反光膜每7-10年需更新一次,我國仍在加大交通投入,故目前反光膜市場呈較快的上升趨勢。據統計,預計今后,我國年用膜量增幅不小于20%。其次,林帶、群山地帶、旅游景點、碼頭、航海及海岸線等領域的廣泛使用尚未在統計之內。世界各國包括我國政府在內均制定了很多相關政策,可以說是強制使用。高強膜及系列反光材料在公路、鐵路、航運等諸多領域應用已成必然趨勢。
四、反光材料的國內技術狀況
反光材料的國產化主要是原材料、設備、工藝三個方面的技術問題。反光材料所使用主要原材料包括樹脂、顏料、玻璃微珠等,任何一樣原材料對反光產品的性能影響都至關重要的。其中,粘接樹脂必須具有良好的施工性能,極佳的粘接能力,若表面沒有保護層的產品,對粘接樹脂還要求防水性、耐洗性,表層樹脂要求有良好的透明度、理想的折射率,優異的耐候性和穩定性,各層樹脂之接還必須具有很好的相配性,這樣才能滿足反光材料產品的光學特性要求,使用要求和制造工藝要求;對于顏料,則要求高透明性,色相穩定性,與樹脂良好的相容性,對于玻璃微珠,則要求具有高折射率,高透明性,低失透率,良好的圓度,良好的粒度一致性和分散性。近幾年國家新材料的研制攻關加大了扶持力度,新材料層出不窮,以及國外大型化工企業的工廠進入,反光材料所需的原材料基本上已經得到了解決。生產設備是我們實現反光材料產業化基礎,不同的反光材料產品所選用的設備各不相同,根據產品的工藝流程,工藝要求,以及所采用的原材料的特性,選取相應的設備配置精度,操作方式,確定合理的設備結構。同時要考慮在滿足生產技術要求下做到最小的設備投入。目前,國內近十年的發展,設備的產出能力有所提升,但設備的設計能力均還是依賴于反光材料生產廠家,百瑞得公司的早期研發的設備被很多廠家跟蹤和模仿,為反光材料的設備國產化奠定了一些基礎。 現行的反光材料專用設備各個工序配置基本合理,大多采用計算機閉環信息反饋,實現變頻同步運行控制,采用張力恒定控制,分區域溫度可調控制,變頻恒氣壓等技術手段,設備運行穩定,涂布干燥能力較強,質量控制較穩定,但設備的自動化程度還有待進一步提高。生產工藝是和原材料、生產設備相輔相成、密不可分的,在硫定原材料的設計時,要考慮是否滿足生產工藝的要求,而確定生產工藝時,則應盡可能在不改變原材料的情況下,尋求可以實施的最簡便、最可靠的工藝方法,生產線可以根據不同的生產工序,采用多種涂布方式,使得不同種類、不同性能的涂料均能實現微米級精度的可控涂布,可以保證全幅面的涂布均勻性。并且在設備上通過獨特的設計解決植珠工藝,可操作性好,簡便實用,解決了玻微璃珠單層共面植入的技術難題。國內產品的工藝水平基本上達到了國外產品的水平,有的產品甚至比國外產品的生產工藝更為簡化。
五、存在的問題及發展方向
廣告網:近十年來,隨著我國基礎工業的崛起設的快速發展,反光材料在我國得到了飛速發展,在多項的反光材料領域均有了自主知識產權,多種反光材料產品自成體系,不僅替代了進口產品,而且已走出國門,在多項產品領域了已經開始和國外反光材料先驅公司叫板,開始大量地搶占他們的市場份額。中國反光材料產業近年來確實取得了令人矚目的成績,但是中國反光材料產品領域內仍然還有空白項,如微棱鏡型反光膜,高、精、尖反光材料產品在國內的數量還不能令人滿意。反光材料的生產技術、研發技術還有待進一步提升。另外反光材料規模性的企業為數還不是很多,很多小廠家的自主研發能力較弱,企業管理能力差。反光材料的未來市場發展必然要求技術力量越來越強,產品質量進一步提高,成本進一步下降,這就對中國反光材料的企業提出了更高的要求。