Что важно знать о светоотражающих пленках
Светоотражающие материалы широко используются для индикации объектов в темное время суток. Их применяют не только для организации дорожного движения, но и в рекламных целях, создавая билборды, баннеры и P.O.S.-установки со светоотражающими элементами. Между тем у светоотражающих материалов есть существенные различия, которые главным образом и определяют их предназначение. Не всегда выбор недорогой пленки отвечает требованиям конкретных применений. Эта статья поможет вам разобраться в типах и особенностях светоотражающих пленок.
Виды отражений
Вы когда-нибудь обращали внимание на то, каким образом предметы отражаются от различных поверхностей? Отражение в зеркале или металлической посуде видели все — это «зеркальный» эффект отражения. При этом заметьте, что когда яркие цветные предметы отражаются в белых (глянцевых) поверхностях стен зданий или деревья на берегу реки отражаются в воде, отражение есть, но оно очень размыто. В этом случае мы наблюдаем диффузионный эффект отражения. Большинство поверхностей имеет смешанный тип отражающих свойств, комбинируя в себе эффекты «диффузии» и «зеркала».
Существуют поверхности и еще одного типа. Как правило, они все искусственные. Таких материалов, созданных природой, встретить практически невозможно. Речь идет о материалах с эффектом «световозвращения». Это не то же самое, что и светоотражение. Из курса школьной программы по физике нам известно, что угол падения света на поверхность равен углу отражения. На центральной схеме выше это проиллюстрировано. Ниже представлена схема эффекта «световозвращения».
А вот световозвращение «нарушает» правило о равенстве углов падения и отражения. О том, как получается такой эффект «световозвращения», расскажем далее.
Устройство световозвращающих пленок
Существует две технологии изготовления световозвращающих пленок — это технология, основанная на использовании стеклянных шариков в качестве отражающих элементов, и технология, основанная на использовании световозвращающих микропризм. Рассмотрим подробнее конструкцию световозвращающих элементов пленок для каждой из технологий.
Кроме различий в световозвращающих элементах, пленки подразделяют на стандартные и инженерные серии. Отличить их можно визуально по компоновке элементов. У стандартных серий световозвращающие элементы распределены равномерно по поверхности, а у инженерной серии скомпонованы в группы — обычно в шестигранники в виде сот, но возможны и другие конфигурации. Пленки на основе микропризм бывают только инженерной серии, на основе стеклянных шариков — обоих типов.
Световозвращающая пленка на основе стеклянных шариков
Стеклянные шарики размещены в полимере на отражающей зеркальной поверхности и сверху залиты другим полимерным составом. Свет в пленках на основе стеклянных шариков в процессе отражения претерпевает несколько изменений своего направления и включает как отражение, так и преломление. Ниже представлена схема движения светового луча и его путь через световозвращающий элемент.
В светоотражающем элементе наблюдаются как минимум шесть преломлений. Их может быть и больше при дополнительном покрытии пленки, например, слоем, позволяющим наносить сольвентные чернила. Важно знать одно: чем больше количество преломлений, тем больше будет происходить смещение отраженного светового пучка и, как следствие, снижение отражающей способности.
Световозвращающие пленки на основе микропризм
Процесс отражения света в пленках, изготовленных по технологии использования микропризм, кардинально отличается от процесса отражения в пленках на основе стеклянных шариков.
Эффект световозвращения микропризматических пленок основан на эффекте полного отражения в уголковом отражателе. В таких пленках гораздо меньше преломлений, а геометрия светоотражающего элемента позволяет направить падающий свет с гораздо большей точностью обратно к источнику, чем в пленках на основе стеклянных шариков.
Из схемы видно, что под каким бы углом ни падал свет на такой элемент, он возвращается обратно к источнику света. Даже при не совсем точной ориентации микропризмы в пленке свет возвращается с той же точностью. При этом законы отражения света не нарушаются, и это видно на схеме: угол падения света равен углу отражения относительно перпендикуляра к освещаемой плоскости.
Одной из отличительных особенностей таких пленок является минимальное падение яркости освещаемой поверхности в зависимости от расстояния. Микропризматические пленки предназначены для изготовления знаков для высокоскоростных автомагистралей.
Некоторые производители таких материалов изготавливают микропризматические пленки с особой конструкцией микропризмы и их ориентацией, что позволяет обеспечить различные углы обзора в вертикальном и горизонтальном направлениях. На таких пленках нанесена специальная линейная маркировка для ее ориентации перед нанесением на поверхность.
Описанными выше эффектами светоотражающие пленки на основе стеклянных шариков не обладают, и, соответственно, их характеристики ограничивают их применение в экстремальных условиях и высокоскоростных транспортных потоках.
Специальные покрытия световозвращающих пленок
Световозвращающие пленки с лицевой стороны имеют специальный слой полимера, предотвращающий повреждение световозвращающих элементов. Чаще всего в качестве защитного слоя применяют полиэфир (ПЭТ — полиэтилентерефталат). Он защищает материал и от солнечного ультрафиолетового излучения. Такой слой способен удерживать на своей поверхности специальные краски, наносимые шелкотрафаретным способом. Поэтому с помощью такой технологии окрашивания можно создавать различные наклейки, например, для ограждающих и предупреждающих элементов опасных зон на производстве или строительной площадке.
Некоторые серии пленок помимо ПЭТ-покрытия имеют еще дополнительный верхний слой, восприимчивый к воздействию чернил на основе растворителей. С помощью таких пленок можно создавать полноцветные световозвращающие изображения фотографического качества.
Характеристики пленок
Теперь, когда мы знаем, какими бывают световозвращающие пленки, можно перейти к рассмотрению их характеристик. Ориентироваться в этих данных необходимо, без них невозможно подобрать материал для конкретных задач, в особенности, если речь идет о соответствии строгим требованиям к готовому изделию (ГОСТам).
Угол освещения и угол наблюдения (OA° и EA°)
Углы освещения и наблюдения - характеристики, которые можно встретить в самом начале описания пленки. Поскольку большинство представленных на российском рынке светоотражающих пленок зарубежного производства, то и обозначения этих характеристик даются как OA° (Observation angle — угол обзора) и EA° (Entrance angle — угол освещения).
Из представленных схем можно сделать вывод, что для различного вида транспортных средств при одинаковом расстоянии до освещаемого знака значения углов наблюдения (OA°) и освещения (EA°) различны. Действительно, расстояние от поверхности дороги до фар у грузовика больше, чем у легкового автомобиля или «Газели», как в нашем случае. И расстояние между фарами и глазами водителя в этих случаях тоже значительно различается.
Для водителя, особенно при высокой скорости движения, очень важно наблюдать дорожный знак достаточное для реакции время. При использовании светоотражающих пленок с малым углом наблюдения знак выйдет из поля видимости водителя грузовика значительно раньше, чем, например, из поля зрения водителя легкового автомобиля. Именно поэтому на высокоскоростных дорогах применяют пленки для изготовления знаков, способные обеспечить полноценное информирование водителей всех видов транспортных средств.
Коэффициент световозвращения
Теоретически отражающие поверхности должны отдавать 100 % падающего на них света, но на практике это не так. Яркость отраженного от поверхности света меньше, чем яркость источника. Физической единицей, характеризующей яркость свечения малой единицы поверхности (бесконечно малой), является кандела (кд), а отношение яркости к площади поверхности характеризует ее полную яркость и измеряется в кд/м².
Поверхности с диффузионным отражением, описываются, как среднее значение яркости всей поверхности при ее освещении под углом 45° и подуглом наблюдения равным 0°, то есть перпендикулярно поверхности.
Поверхности, обладающие зеркальным отражением, описываются значением яркости при освещении поверхности под малым углом – 8°, поскольку поверхность полностью отражает свет, а не рассеивает его.
Как мы уже знаем, большинство поверхностей в природе обладает смешанным видом отражения, и для их описания используют такую величину, как коэффициент отражения света. Этот коэффициент связывает полную яркость поверхности с освещенностью поверхности — кд/(лк*м2). Коэффициент отражения света вполне применим для описания световозвращающих поверхностей, и называется он «коэффициентом световозвращения».
Условия наблюдения и освещение в значительной степени влияют на величину этого коэффициента. Примером может служить мокрая поверхность с одним коэффициентом и та же сухая поверхность, но уже с другим значением этого коэффициента. В характеристиках пленок вы можете встретить изменение коэффициента световозвращения при мокрой поверхности пленки. Оно часто указывается в процентах.
Колориметрические характеристики (координаты цветности)
Проще говоря, это параметр определяющий, например, насколько желтый будет желтым и синий — синим при освещении светоотражающей поверхности солнечным светом. В требованиях ГОСТов задаются значения х и у для каждого цвета пленок.
Координаты цветности (x, y) точек пересечения граничных линий цветовых областей для элементов изображений знаков определяются в колориметрической системе МКО от 1931 года для источника типа Д65 (ГОСТ 7721) при геометрии измерения 45о/0о. Именно из-за соответствия определенным требованиям к знакам мы в Москве и во Владивостоке видим знак «Пешеходный переход» с таким одинаково синим цветом. Если бы эти значения не нормировались, то и цвета были бы различны.
Вот теперь становится ясно, почему на рынке так много продукции различных ценовых категорий. Для разных задач существуют свои оптимальные решения. Вам остается лишь выбрать подходящий продукт из серий светоотражающих пленок, отвечающий вашим требованиям.
Роман Багаев, Начальник отдела маркетинга; группы компаний «Континент».