蓄能型自發光交通安全標識路用性能測試技術研究

林文巖， 湯振農

(金華市公路管理局， 浙江 金華　321013)

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蓄能型自發光交通安全標識路用性能測試技術研究

林文巖， 湯振農

(金華市公路管理局， 浙江 金華321013)

摘要：蓄能型自發光交通安全標識在黑暗條件下能夠為行人提供通行指示，有效減少交通安全隱患，具有巨大的社會經濟效益。構建了蓄能型自發光交通安全標識路用性能評價指標體系，提出了蓄能型自發光交通安全標識亮度性能等測試所需的設備，明確了測試要求，為保證蓄能型自發光交通安全標識的路用性能提供了參考依據。

關鍵詞：自發光； 交通安全標識； 路用性能； 測試技術

蓄能型自發光交通安全標識吸儲自然光后能夠主動發光，解決了農村公路夜間照明誘導問題，受到試點路段沿線群眾的一致好評和社會各界的廣泛關注。蓄能型自發光交通安全標識在浙江省已進入推廣階段，考慮到自發光交通標識安設在野外環境中，承受著溫度、濕度、紫外線、鹽霧以及酸堿等條件的影響，國際國內對其自身亮度及余輝時間等特征參數的變化規律及產品的耐久性等未有全面系統的研究。特別是國內外對蓄能型自發光交通安全標識的相關路用產品質量評價標準、檢測試驗技術還未成熟，缺乏具有廣泛適用性的理論研究支撐，某些方面尚處于空白。為保證蓄能型自發光交通安全標識的長期路用性能，充分發揮自發光交通安全標識的夜間亮化功能，提升農村公路、隧道等的安全保障水平，非常有必要對蓄能型自發光交通安全標識的路用質量評價標準及測試技術進行研究。

1路用性能測試指標體系構建

蓄能型自發光交通安全標識在使用過程中，暴露在陽光和空氣中，主要受到陽光、雨水以及空氣污染物等環境因素的作用，會出現外觀質量和發光亮度性能下降，最終失去使用價值現象。根據蓄能型自發光交通安全標識的使用功能要求以及所處的工作環境條件，主要從蓄能型發光材料發光性能、老化性能、腐蝕性能等方面甄選測試指標。

1.1發光性能指標

在蓄能型發光材料研究過程中，對于發光材料的性能指標通常采用一些特有的物理量進行表征。對于長余輝發光材料，重要指標有兩個： ① 初始亮度，即激發光源關閉時的亮度值； ②余輝時間，即發光在人眼可視的亮度范圍內持續的時間。由于發光材料需要預先激發才能產生余輝，初始亮度和余輝時間強烈依賴于激發光源種類和強度，所以對激發強度和激發時間有規定要求。表1列出了不同標準對發光亮度的要求。

表1 發光亮度標準標準激發照度/lx激發時間/min亮度值/(mcd·m-2)5min10min20min60min德國標準100010—20—2.8日本標準2004583—

對蓄能型交通安全標識來說，在眾多發光材料的發光性能指標中發光亮度及余輝時間是關鍵指標，參照德國標準，確定測試蓄能型發光材料在光源照射一定時間后亮度性能的衰減情況，即測試發光材料在光源照射后10、60及180 min后的發光亮度。

1.2老化性能指標

蓄能型自發光交通安全標識通過表面涂層技術，實現使用功能。涂層老化是指暴露于外部環境中引起涂層的化學和物理性質變化，如粘結力降低、變色、粉化、失光等。涂層的耐老化性能是影響涂層性能的重要指標之一。對蓄能型交通安全標識來說，引起自發光材料老化的主要原因是溫度和紫外線，確定耐溫老化、耐紫外線老化作為測試指標。

1.2.1耐溫老化性能指標

蓄能型自發光交通安全標識安裝在公路上，長期使用要經歷酷暑和嚴寒季節，溫度存在地域性、季節性及晝夜性的交替變化，且溫度變化非常大，從而引起發光材料老化，降低蓄能型自發光交通安全標識發光亮度。溫度對發光涂層老化性能的影響可以歸納為： ①溫度變化會影響光化學反應的速度，加速某些高聚物發生降解，導致性能下降； ②溫度會影響發光涂層中添加劑以及外來組分的擴散速度； ③溫度變化會引起涂層材料收縮或膨脹，加速材料的開裂。測試時，可將已完成發光亮度性能試驗的樣品放入試驗箱內，試驗箱的溫度進行高溫和低溫交變幾次，高溫和低溫可根據蓄能型自發光交通安全標識可能承受的溫度極限來確定，然后再檢查交通安全標識表面質量情況，測試其發光亮度。

1.2.2耐紫外線老化性能指標

蓄能型自發光交通安全標識使用過程中，經常受到陽光中紫外線的輻射，而發光材料在紫外光照射下能有效地激發，同時也會引起材料表層顏色逐漸變灰至黑，發光亮度隨之降低，出現光老化現象。太陽輻射光譜的能量分布隨波長不同而異，波長越短，能量越大。波長很短的紫外光會被空氣中的氧氣、氮氣和二氧化碳所吸收，而且同溫層的臭氧吸收并基本消除了低于295 nm的所有輻射能量，因此，照射在交通安全標識上的紫外線波長在200～400 nm之間。發光材料在低壓汞燈或太陽光下照射，以照射時間長短來相對表示短波紫外線輻射強度大小。測試材料經不同照射時間后的發光亮度，繪出發光亮度和照射時間的關系曲線，就可以了解和確定發光材料的紫外線穩定性。

1.3腐蝕性能指標

1.3.1耐酸堿腐蝕性能指標

蓄能型自發光交通安全標識經常受到空氣中酸雨、堿雨等因素的影響，會出現外觀質量變差如粉化、斑點、氣泡、裂紋，發光亮度性能下降等現象。酸雨主要是人為地向大氣中排放大量酸性物質造成的。我國的酸雨主要原因是大量燃燒含硫量高的煤以及各種機動車排放的尾氣。堿雨的主要原因是氧化鈣或氫氧化鈉的粉塵排放到空氣里，或氨氣排放到空氣里。這些堿性的物質一旦被云內的小水點吸收，就會溶解形成堿雨。測試時，可將已完成發光亮度性能試驗的樣品分別放入酸性和堿性溶液中一定時間，然后再檢查交通安全標識表面質量情況，測試其發光亮度。

1.3.2耐鹽霧腐蝕性能指標

在部分地區特別是沿海地區，蓄能型自發光交通安全標識受鹽霧的影響，同樣使自發光交通安全外觀質量變差和發光亮度性能下降等現象。鹽霧是指大氣中由含鹽微小液滴所構成的彌散系統，主要由于海洋中海水激烈擾動，風浪破碎，海浪拍岸等產生大量泡沫、氣泡，氣泡破裂時會生成微小的水滴，海水滴大部分因重力作用而降落，部分處于同渦動擴散保持平衡的狀態而分布于海面上，它們隨氣流升入空中，經裂解、蒸發、混并等過程演變成彌散系統，形成大氣鹽霧。測試時，可將已完成發光亮度性能試驗的樣品放入鹽霧試驗箱中一定時間，然后再檢查交通安全標識表面質量情況，測試其發光亮度。

在蓄能型自發光交通安全標識路用性能測試指標中，發光亮度及余輝時間是最關鍵的指標，其他指標可根據使用環境確定重要程度。

2路用性能指標測試與分析

2.1亮度性能測試

用于測定蓄能型自發光交通安全標識亮度性能的衰減情況。亮度性能測試需要長余輝熒光粉亮度測試儀、標準光源箱、干濕度溫度計和控制用計算機等設備?？刂茖嶒炇覝囟葹?3 ℃±2 ℃，相對濕度50%±10%。樣品尺寸不小于50 mm×50 mm，外觀質量應符合《公路蓄能型自發光交通標識》(JT/T967 — 2015)的要求。樣品測試前，應在標準溫濕度的暗室環境中放置24 h。在人工日光D65光源1000 lx照度條件下，光源激發樣品10 min后，記錄樣品10、60和180 min的亮度值，具體結果如表2。測試結果表明，所測樣品亮度均達到公路蓄能型自發光交通標識規范(JT/T 967 — 2015)技術要求。

表2 亮度性能測試結果激發照度/lx激發時間/min采樣時間/min技術指標/(mcd·m-2)樣品亮度/(mcd·m-2)123平均值單項判定997.81010>15501620.001802.001730.001717.33合格998.51060>220241.50230.40262.30244.73合格1001.010180>5252.7153.8453.6053.38合格 注:欄目中的1、2、3為樣品編號。

2.2耐紫外線老化性能測試

用于測定蓄能型自發光交通安全標識經熒光紫外燈照射后亮度性能的衰減情況及外觀質量變化。耐紫外線老化性能測試需要的設備包括： 紫外線老化實驗箱、色差儀及亮度性能測試需要的設備。耐紫外線老化性能測試要求與亮度性能測試要求相同。樣品進行耐紫外線老化性能測試前，先進行亮度性能試驗。紫外線照射后經1000 lx激發光源激發10 min，樣品的10、60和180 min的亮度變化以及外觀情況，具體測試結果如表3和表4。測試結果表明樣品耐紫外線老化后外觀質量符合要求，亮度性能達到公路蓄能型自發光交通標識規范(JT/T 967 — 2015)的技術要求。

表3 耐紫外線老化前后亮度性能測試結果樣品編號激發時間/min采樣時間/min樣品亮度/(mcd·m-2)試驗前試驗后試驗后前比/%單項判定110101775.001230.0069.3合格21060236.90169.0071.3合格31018060.0044.0573.4合格 注:亮度技術要求:試驗后亮度達到試驗前的60%以上。

表4 耐紫外線老化前后外觀性能測試結果樣品編號試驗前外觀情況試驗后外觀情況單項判定1無粉化、斑點、氣泡、裂紋樣品試驗后外觀良好,表面無粉化、斑點、裂紋、氣泡等破損現象合格2無粉化、斑點、氣泡、裂紋樣品試驗后外觀良好,表面無粉化、斑點、裂紋、氣泡等破損現象合格3無粉化、斑點、氣泡、裂紋樣品試驗后外觀良好,表面無粉化、斑點、裂紋、氣泡等破損現象合格 注:外觀技術要求:表面無粉化、斑點、氣泡、裂紋等變化。

2.3耐溫老化性能測試

用于測定蓄能型自發光交通安全標識經高低溫交變后亮度性能的衰減情況及外觀質量變化。耐溫老化性能測試需要的設備包括：高低溫交變試驗箱及亮度性能測試需要的設備。耐溫老化性能測試要求與亮度性能測試要求相同。樣品進行耐溫老化性能測試前，先進行亮度性能試驗。高低溫交變后經1000 lx激發光源激發10 min，樣品的10、60和180 min的亮度變化以及外觀情況，具體測試結果如表5和表6。測試結果表明樣品耐溫老化后外觀

表5 耐溫老化前后亮度性能測試結果樣品編號激發時間/min采樣時間/min樣品亮度/(mcd·m-2)試驗前試驗后試驗后前比/%單項判定110101667.001584.0095.0合格21060259.12252.4597.4合格31018055.8752.3593.7合格 注:亮度技術要求:試驗后亮度達到試驗前的75%以上。

表6 耐溫老化前后外觀性能測試結果樣品編號試驗前外觀情況試驗后外觀情況單項判定1無粉化、斑點、氣泡、裂紋外觀無變化合格2無粉化、斑點、氣泡、裂紋外觀無變化合格3無粉化、斑點、氣泡、裂紋外觀無變化合格 注:外觀技術要求:表面無粉化、斑點、氣泡、裂紋等變化。

質量符合要求，亮度性能達到公路蓄能型自發光交通標識規范(JT/T 967 — 2015)技術要求。

2.4耐酸堿腐蝕性能測試

用于測定蓄能型自發光交通安全標識經酸堿溶液浸泡一定時間后亮度性能的衰減情況及外觀質量變化。耐酸堿腐蝕性能測試需要的設備包括：聚四氟乙烯制塑料箱、硼砂溶液、鄰苯二甲酸氫鉀、蒸餾水、分析天平、量筒、燒杯及亮度性能測試需要的設備。酸性溶液配制：取鄰苯二甲酸氫鉀10 g，加水900 mL，攪拌使溶解，用氫氧化鈉試液(必要時用稀鹽酸)，加水稀釋至1000 mL調節其pH值，使其在溫度為(23±2)℃時pH值在6.0±0.1之間；堿性溶液配制：0.01 M硼砂溶液，pH值在溫度為(23±2)℃時應在9.0±0.1之間；將配制好的酸堿溶液分別裝入聚四氟乙烯制塑料箱內，溫度與室內溫度一致；其它與亮度性能測試要求相同。

樣品進行耐酸堿腐蝕性能測試前，先進行亮度性能試驗。樣品分別經浸泡于pH值為6和pH值為9的溶液中48 h后，經1000 lx激發光源激發10 min，樣品的10、60和180 min的亮度變化以及外觀情況，具體測試結果見表7～表10。測試結果表明樣品耐酸和耐堿腐蝕后外觀質量符合要求，亮度性能達到公路蓄能型自發光交通標識規范(JT/T 967-2015)技術要求。

表7 耐酸腐蝕測試前后亮度性能測試結果樣品編號激發時間/min采樣時間/min樣品亮度/(mcd·m-2)試驗前試驗后試驗后前比/%單項判定110101708.21432.1683.8合格21060256.87215.7284.0合格31018053.7946.3286.1合格 注:亮度技術要求:試驗后亮度達到試驗前的75%以上。

表8 耐酸腐蝕測試前后外觀性能測試結果樣品編號技術要求檢測結果單項判定123表面無白斑、粉化表面無明顯白斑、粉化合格表面無明顯白斑、粉化合格表面無明顯白斑、粉化合格

表9 耐堿腐蝕測試前后亮度性能測試結果樣品編號激發時間/min采樣時間/min樣品亮度/(mcd·m-2)試驗前試驗后試驗后前比/%單項判定110101715.361482.3186.4合格21060255.67222.6187.1合格31018052.8146.1887.4合格 注:亮度技術要求:試驗后亮度達到試驗前的75%以上。

表10 耐堿腐蝕測試前后外觀性能測試結果樣品編號技術要求檢測結果單項判定123表面無白斑、粉化表面無明顯白斑、粉化合格表面無明顯白斑、粉化合格表面無明顯白斑、粉化合格

2.5耐鹽霧腐蝕性能測試

用于測定蓄能型自發光交通安全標識經鹽霧腐蝕后亮度性能的衰減情況及外觀質量變化。耐鹽霧腐蝕性能測試需要的設備包括：鹽霧腐蝕試驗箱、濕熱箱、高低溫氣壓箱、鹽溶液及亮度性能測試需要的設備。鹽溶液配制：5%氯化鈉溶液(NaCl)，所用氯化鈉干燥時的碘化鈉含量不超過0.1%，雜質的總含量不超過0.3%，pH值在溫度為(20±2)℃時應在6.5～7.2之間；其它與亮度性能測試要求相同。

樣品進行耐鹽霧腐蝕性能測試前，先進行亮度性能試驗。鹽霧腐蝕后經1000 lx激發光源激發10 min，樣品的10、60和180 min的亮度變化以及外觀情況，具體測試結果如表11和表12。測試結果表明樣品鹽霧腐蝕后外觀質量符合要求，亮度性能達到公路蓄能型自發光交通標識規范(JT/T 967 — 2015)技術要求。

表11 耐鹽霧腐蝕測試前后亮度性能測試結果樣品編號激發時間/min采樣時間/min樣品亮度/(mcd·m-2)試驗前試驗后試驗后前比/%單項判定110101790.001587.0088.7合格21060261.8235.7890.1合格31018056.8753.3093.7合格 注:亮度技術要求:試驗后亮度達到試驗前的75%以上。

表12 耐鹽霧腐蝕測試前后外觀性能觀測結果樣品編號試驗前外觀情況1無粉化、斑點、氣泡、裂紋2無粉化、斑點、氣泡、裂紋3無粉化、斑點、氣泡、裂紋試驗后外觀情況單項判定無粉化、斑點、氣泡、裂紋合格無粉化、斑點、氣泡、裂紋合格無粉化、斑點、氣泡、裂紋合格 注:外觀技術要求:外觀無粉化、斑點、氣泡、裂紋等變化。

3結束語

蓄能型自發光交通安全標識在黑暗條件下能夠為行人及非機動車提供安全通行指示，有效減少交通安全隱患，具有巨大的社會經濟效益。針對蓄能型自發光交通安全標識進行路用性能測試技術研究，保證蓄能型自發光交通安全標識的長期路用性能具有重要意義。對性能測試后的蓄能型自發光交通安全標識，可將表面打磨形成一定粗糙度后，重新在基板的表面噴涂自發光材料，然后抽樣測試再確定能否應用。

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文章編號：1008-844X(2016)02-0242-05

收稿日期:2016-03-04

作者簡介:林文巖( 1977-) ，男，高級工程師，主要從事公路工程建設及養護管理工作。

中圖分類號：U 491.5

文獻標識碼：A