楊 航, 趙雙生

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

道路交通標(biāo)線反光性能直接關(guān)系到夜間的行車安全，其耐久性關(guān)系到反光性能的持續(xù)性及后期的養(yǎng)護(hù)成本。傳統(tǒng)熱熔標(biāo)線材料經(jīng)改進(jìn)后，雖然高反光性能可以得到有效解決，但限于材料本身的特點(diǎn)，標(biāo)線高反光性能的持續(xù)性差，玻璃珠易脫落，耐久性成為亟待解決的重要問(wèn)題。與傳統(tǒng)熱熔標(biāo)線相比，雙組分道路標(biāo)線具有耐磨性高、附著性強(qiáng)、持續(xù)高反光性、耐久性好等優(yōu)勢(shì)。因此基于雙組分改性環(huán)氧樹(shù)脂膠凝材料，摻加顏填料，自主研究一種環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線就十分有意義了。本文通過(guò)室內(nèi)外試驗(yàn)，探討環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線性能和耐久性。

環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線優(yōu)勢(shì)有：

(1)環(huán)保；

(2)長(zhǎng)效、高反光性；

(3)高辨認(rèn)性、夜間的高視認(rèn)性；

(4)長(zhǎng)壽命、耐久、經(jīng)濟(jì)實(shí)用；

(5)自潔。

1 環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線探討

本節(jié)主要對(duì)雙組分道路標(biāo)線的耐磨性、逆反射性、黏附性和耐久性等方面進(jìn)行探討。

1.1 耐磨性

根據(jù)《色漆和清漆耐磨性的測(cè)定 旋轉(zhuǎn)橡膠砂輪法》(GB/T 1768-2006)對(duì)試樣進(jìn)行耐磨性測(cè)試，以評(píng)價(jià)雙組分標(biāo)線的耐磨性。

試樣測(cè)試采用JM-1V漆膜磨耗儀，磨耗儀兩端的配重之和為1 000 g，采用JM-100橡膠砂輪，200次，如圖1所示，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 JM-1V漆膜磨耗儀及橡膠砂輪

表1 雙組分標(biāo)線漆磨耗測(cè)試

雙組分環(huán)氧標(biāo)線涂料磨耗平均值為10.5 mg，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中雙組分標(biāo)線涂料不超過(guò)40 mg的規(guī)定，具有突出的耐磨性能。

1.2 逆反射性

道路交通標(biāo)線逆反射性能是夜間視認(rèn)性的關(guān)鍵指標(biāo)，以逆反射系數(shù)評(píng)價(jià)。逆反射性能由玻璃珠與顏料共同作用完成。玻璃珠的種類多樣，根據(jù)要求的不同，有多種選擇，如普通玻璃珠、高亮珠、雨夜珠等。如圖2所示，當(dāng)玻璃珠撒布在涂膜上后，逆反射系數(shù)與玻璃微珠裸露程度有關(guān)，裸露過(guò)少，則產(chǎn)生光線折射的面積也會(huì)減少；裸露過(guò)多，光線則從玻璃微珠內(nèi)部折射出去，難以達(dá)到理想的逆反射效果,且裸露過(guò)多時(shí)漆膜對(duì)其附著力變差，易被輪胎磨掉，影響標(biāo)線的使用壽命。因此，玻璃珠裸露以40%～50%較為適宜。

圖2 標(biāo)線反光性原理圖

對(duì)雙組分道路標(biāo)線逆反射系數(shù)影響因素進(jìn)行分析，歸納為如下4個(gè)主要試驗(yàn)因素。

1.2.1 玻璃珠粒徑

玻璃珠以復(fù)配方式進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，擬采用0.6～1.2 mm和0.8～1.4 mm兩種粒徑范圍的玻璃珠復(fù)配，并確定8∶2、6∶4、5∶5、4∶6和2∶8五個(gè)正交試驗(yàn)水平。

1.2.2 玻璃珠面撒量

玻璃珠面撒量也存在一個(gè)合理范圍，面撒量過(guò)低，逆反射系數(shù)?。幻嫒隽窟^(guò)高，玻璃珠堆積同樣降低逆反射性能，且影響標(biāo)線外觀，提高成本。對(duì)于面撒量，擬定0.2 kg/m2、0.4 kg/m2、0.6 kg/m2、0.8 kg/m2和1.0 kg/m2五個(gè)正交試驗(yàn)水平。

1.2.3 涂料黏度

涂料黏度會(huì)影響玻璃珠的沉降速率，黏度越大，玻璃珠沉降阻力越大，玻璃珠裸露面積越大；黏度過(guò)小，玻璃珠裸露面積也會(huì)過(guò)小，因此涂料黏度也是標(biāo)線逆反射性能的影響因素。粉料比例及防沉觸變劑比例是涂料黏度的主要影響因素，但本試驗(yàn)優(yōu)先考慮粉料比例的影響，擬定46%、48%、50%、52%和54%五個(gè)正交試驗(yàn)水平。

1.2.4 涂膜厚度

涂膜厚度對(duì)玻璃微珠的沉降情況影響較為直觀，越厚則同等條件下玻璃珠裸露得越少，反之則裸露得越多,擬定0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm、1.4 mm和1.6 mm五個(gè)正交試驗(yàn)水平。

探討標(biāo)線逆反射系數(shù)采用4因素5水平的正交實(shí)驗(yàn)，選取L25(56)正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如下：

粉料比例是正交試驗(yàn)4個(gè)因素中最大影響因素。粉料比例越高，鈦白粉顏料摻量也越高。為獲得更為良好的逆反射性能，同時(shí)又考慮成本控制，合理確定鈦白粉含量至關(guān)重要。因此以相同涂膜厚度、面撒量和玻璃珠粒徑，擬定鈦白粉含量分別為8%、10%、12%、14%、16%，測(cè)試其逆反射系數(shù)變化，如圖3所示。

圖3 不同鈦白粉含量下的逆反射系數(shù)

由圖3可知，隨著鈦白粉摻加比例的增大，逆反射系數(shù)先增加后減小，10%為鈦白粉最佳摻量。為進(jìn)一步分析玻璃珠粒徑和撒布量對(duì)逆反射系數(shù)的影響，確定兩種因素的最佳水平以獲得理想的逆反射系數(shù)，采用兩種玻璃珠復(fù)配，采用 8∶2、6∶4、4∶6、2∶8四種水平，撒布量采用0.2 kg/m2、0.4 kg/m2、0.6 kg/m2、0.8 kg/m2四種水平，采用L16(45)正交表，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表3。

表2 不同玻璃珠粒徑及面撒量的逆反射系數(shù)

表3 試驗(yàn)結(jié)果方差分析

由表3可知，玻璃珠粒徑F值很小，對(duì)應(yīng)的p值為0.7806，對(duì)響應(yīng)的影響不顯著；玻璃珠撒布量F值較大，p值為0.0387，對(duì)響應(yīng)的影響更為顯著，表明玻璃珠撒布量對(duì)標(biāo)線逆反射系數(shù)影響明顯于玻璃珠粒徑。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用玻璃珠粒徑2∶8復(fù)配，撒布量0.6 kg/m2組合的逆反射系數(shù)測(cè)試值為434 mcd/(m2·lx)，確定此為最佳組合。

1.3 耐久性評(píng)價(jià)

環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線耐久性評(píng)價(jià)包括耐化學(xué)腐蝕試驗(yàn)和耐老化試驗(yàn)評(píng)級(jí)兩個(gè)部分。

1.3.1 耐化學(xué)腐蝕試驗(yàn)

按《漆膜耐水性測(cè)定法》(GB/T 1733-93)對(duì)試樣進(jìn)行耐化學(xué)性測(cè)試，以評(píng)價(jià)其耐化學(xué)腐蝕穩(wěn)定性。

配制飽和食鹽水溶液，將試件浸泡在溶液中，浸泡24 h，觀察表面形貌有無(wú)異常，如圖4所示。

圖4 耐飽和食鹽水浸泡測(cè)試

配制飽和Ca(OH)2溶液，將試件浸泡在溶液中，浸泡24 h，觀察表面形貌有無(wú)異常，如圖5所示。

圖5 耐飽和堿溶液浸泡測(cè)試

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 耐化學(xué)腐蝕試驗(yàn)觀察結(jié)果

雙組分標(biāo)線試樣在經(jīng)過(guò)耐水性測(cè)試、耐飽和食鹽水浸泡測(cè)試及耐飽和堿溶液浸泡測(cè)試后，試樣表面未見(jiàn)異常，與試樣前的初始狀態(tài)接近，說(shuō)明試樣具有良好的耐化學(xué)腐蝕性。

1.3.2 耐熱老化試驗(yàn)

按照《塑料熱老化試驗(yàn)方法》(GB/T 7141-2008)對(duì)試樣進(jìn)行熱老化測(cè)試，以評(píng)價(jià)其在人工加速熱老化狀態(tài)下的耐磨性和亮度因數(shù)衰減狀況，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 耐熱老化試驗(yàn)結(jié)果

人工加速熱老化30 d后，亮度因數(shù)衰減1%，耐磨性衰減6.7%，亮度因數(shù)老化后符合規(guī)范要求的不小于0.75，耐磨性也符合規(guī)范要求的不大于40 mg，表明雙組分標(biāo)線具有良好的耐老化性。

1.4 技術(shù)性能

綜合以上性能試驗(yàn)研究，得出環(huán)保長(zhǎng)效型雙組份道路標(biāo)線技術(shù)性能，見(jiàn)表6。

表6 環(huán)保長(zhǎng)效型雙組份道路標(biāo)線技術(shù)性能

2 實(shí)施試驗(yàn)段

2019年7月，在合肥市市政道路水泥混凝土路面上鋪設(shè)了100 m環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線試驗(yàn)段。

經(jīng)過(guò)1年觀測(cè)，環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線試驗(yàn)段在夜晚依然清晰可見(jiàn)，持續(xù)高亮，未出現(xiàn)涂層、玻璃珠脫落現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于雙組分改性環(huán)氧樹(shù)脂膠凝材料，摻加顏填料，研發(fā)的環(huán)保長(zhǎng)效型雙組分道路標(biāo)線具有長(zhǎng)效、高反光性、經(jīng)濟(jì)耐久和自潔等優(yōu)良的性能，是一種可靠的道路標(biāo)線材料。