В статье приводятся результаты анализа применяемых дорожных знаков и переработки полимерных композитов. Предложен проект разработанной авторами оригинальной конструкции дорожных знаков из полимерных композитов.
Ключевые слова: дорожный знак, композит, стеклопластик.
Актуальность темы состоит в том, что техническое состояние типовых дорожных знаков по истечении небольшого срока эксплуатации желает лучшего — они гнутся как от ветра, так и вандалами, приклеенная светоотражающая пленка отслаивается и рвётся, часто знаки подвергаются хищению. В год в пределах одного района устанавливается несколько сотен новых знаков взамен поврежденных и утраченных. Отсутствие знаков снижает безопасность дорожного движения, т. е. может привести к авариям и человеческим жертвам.
Существующая дорожная инфраструктура оснащается дорожными знаками, изготовленными из стальных листов. Дорожные знаки должны устанавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52289–2004. Виды знаков, их количество, место установки определяются дислокацией, утвержденной ГИБДД. Они размещаются на опорах, колонках и столбах (мачтах). Требования к конструкции дорожных знаков предъявляются согласно ГОСТ Р 52290–2004.
Наибольшее распространение получили дорожные знаки, подосновы которых изготавливаются из оцинкованной стали ГОСТ 19904–90 толщиной 0,7–1 мм (рис. 1). Масса стандартных знаков 1,5–6 кг. Это одна из причин, почему так называемые «металлисты» похищают эти знаки и сдают их в металлолом. Также одним из недостатков является их высокая стоимость. Один знак может стоить до 7 тыс. руб. Кроме того, стальной лист имеет толщину 0,8–1,0 мм, из-за чего он легко гнётся как от ветра, так и хулиганами.
Рис. 1. Дорожные знаки из стальных листов
Относительно недавно появились в продаже знаки из металлополимера (рис. 2), представляющего собой слоистую конструкцию, состоящую из двух внешних алюминиевых слоев толщиной 0,5 мм и внутреннего слоя из полиэтилена толщиной 3 мм. [1]. Но такие знаки тоже легко погнуть, хотя они и не представляет никакого интереса «металлистам». Также один из недостатков металлополимерных знаков — они очень легкие, в 2-3 раза легче стальных, и поэтому их легко срывает ветер.
Рис. 2. Металлополимерные знаки
Изображения знаков выполняют способом аппликации в основном из световозвращающих материалов, например, самоклеющихся флуоресцентных плёнок, к которым также предъявляется ряд требований по светоотражению и стойкости к различным внешним воздействиям. Но, не смотря на соблюдение требований ГОСТ, такая пленка под воздействием различных факторов, отслаивается, выцветает и т. д.
Дорожные знаки из стального листа изготавливают по традиционным технологиям. Из оцинкованного листа на прессе производят вырубку с последующей холодной штамповкой отбортовок. Дорожные знаки из металлополимера вырезают фрезерованием концевой фрезой на раскройном станке. Далее на лицевую поверхность наносят светоотражающие пленки.
В данном проекте в качестве объекта исследования был взят стандартный знак размером 600×600 мм «5.19. Пешеходный переход», имеющий несколько цветов рисунка.
Результатом проектных работ была разработана конструкция дорожного знака (рис. 3), состоящая из двух основных компонентов — подоснова знака из стеклотекстолита 1, и так называемого композитного слоя изображения, состоящего из эпоксидной полосы с желтым пигментом и микростеклошариками 2, эпоксидного квадрата с синим пигментом и микростеклошариками 3, эпоксидного треугольника с микростеклошариками 4, трафарета из краски 5.
Рис. 3. Схема дорожного знака из ПКМ
Подоснова знака изготавливается из стеклотекстолита, например, марки СТЭФ ГОСТ 12652–74. Преимущество стеклотекстолита еще в том, что это упругий материал и поэтому его невозможно будет согнуть.
Для требуемого светоотражения изображения знака используются специальные микрошарики из стекла ГОСТ Р 53172–2022, которые придают разметке световозвращающие свойства, а также повышают её видимость в тёмное время суток, пасмурную и дождливую погоду.
В качестве связующего используется, например, низковязкая быстрая смола «Яхт Мастер FAST» [2].
Для придания необходимого цвета части изображения добавляется люминофорные пигменты [3], которые добавляются в эпоксидную смолу при заливке. Благодаря добавлению таких пигментов можно создать глубинные текстуры и 3д-эффект изображения.
Предварительный анализ показал, что предпочтительным методом изготовления композитных знаков может быть выбран способ, основанный на поэтапном нанесении слоев (рис. 4): 1 — подоснова из стеклотекстолита; 2 — окантовка с желтым пигментом и микрошариками; 3 — полиэтиленовый вкладыш; 4 — ёмкость; 5 — эпоксидный компаунд с синим пигментом и микрошариками. То есть процесс изготовления может производиться, например, в следующей последовательности:
— замешивание эпоксидки с пигментами и стеклошариками;
— заливка цветных слоев и их отверждение в определенной последовательности;
— нанесение рисунка черного цвета через трафарет;
— покраска тыльной стороны знака серой краской;
— покрытие знака внешним лаковым слоем.
При этом с помощью установки для напыления можно изготавливать цветные полосы и фигуры из эпоксидной смолы с пигментом и микрошариками с их последующим приклеиванием на стеклотекстолит при сборке знака, что ускорит процесс изготовления знака.
Рис. 4. Изготовление композитного знака
В итоге при выполнении проекта получили дорожный знак из полимерных композитов, имеющий ряд преимуществ: легко обрабатывается резанием и сверлением; не деформируется при сгибании, сохраняет свою форму, имеет высокую ударопрочность и жесткость; на знак можно дополнительно приклеивать крепление, не применяя сквозного сверления; знак можно выполнить меньшей массой, чем стальные; не похищается, т. к. в нем отсутствуют металлы; имеет высокие долговечность, стойкость к воздействию различных факторов; при изготовления композитного знака применятся недорогое простое оборудование.
Предварительный расчет себестоимости изготовления дорожных знаков из композитов показал, что они будут в 1,5–2 раза дешевле стальных дорожных знаков.
Литература:
- ГАСЗНАК. Знаки из композитных материалов. — Режим доступа: https://gasznak.ru/production/znaki_dorozhnye/znaki_iz_kompozitnykh_materialov
- Смола Яхт Мастер FAST (низковязкая, быстрая). — Режим доступа: https://smola-steklotkan.ru/catalog/produktsiya_epoksimaster/ smola_yakht_master_fast.
- Люминофор-порошок, светящийся в темноте (светонакопительный пигмент). — Режим доступа: https://luminofor.ru/catalog/ljuminophor
