Verkehrszeichen verstehen: Formen, Farben und Retroreflektions-Technologie

Hintergrund

Verkehrszeichen nutzen Formen, Farben, Wörter und Symbole, um Botschaften an Verkehrsteilnehmer zu übermitteln. Ohne solche Zeichen wäre der Verkehrsfluss ungeordnet und unvorhersehbar. Praktisch alle Verkehrszeichen verwenden retroreflektierende Folie, die einen Teil des Lichts von Fahrzeugscheinwerfern zum Fahrer zurückreflektiert, damit das Zeichen nachts sichtbar ist. Farbe und Form geben Hinweise, selbst wenn Text oder Symbole nicht lesbar sind. Regulatorische Zeichen wie Geschwindigkeitsbegrenzungen sind meist rechteckig mit weißem Hintergrund. Stoppschilder hingegen haben eine markante Achteckform und roten Hintergrund, um Aufmerksamkeit zu erregen.

Designer müssen Form und Materialeigenschaften nutzen, um Zeichen zu schaffen, die Fahrer rechtzeitig erkennen und verstehen. Kontrast – Maß für Helligkeit der Botschaft zum Hintergrund – ist eine Schlüsseleigenschaft. Die Umgebungslandschaft – meist grüne Vegetation und blauer Himmel – muss im Design berücksichtigt werden. Ein Rand umrahmt alle Zeichen, um sie als geometrische Formen von der Natur abzuheben.

Für einheitliches Erscheinungsbild liefert das bundesweit anerkannte Manual on Uniform Traffic Control Devices (MUTCD) Spezifikationen für Abmessungen und Symbolverwendung. Zudem schreibt das MUTCD vor, dass alle Zeichen entweder retroreflektierend oder beleuchtet sein müssen.

Geschichte

Anfang der 1900er formierten sich in Amerika Automobilclubs. Diese übernahmen die Beschilderung ihrer lokalen Autobahnabschnitte, um Fahrer zu warnen und zu leiten. Dieser verstreute Ansatz führte zu vielfältigen Zeichenentwürfen und -botschaften auf verschiedenen Streckenabschnitten, was Autofahrer verwirrte. 1924 unternahm das Bureau of Public Roads erste Schritte zur nationalen Vereinheitlichung. Designer standen vor der Aufgabe, Zeichen für eine weitgehend analphabetische Fahrerschaft zu entwickeln. Daher waren Farbe und Form von Anfang an besonders wichtige Komponenten.

Frühe Zeichen verfügten nicht über die heutige retroreflektierende Technologie. 1924 wurde leuchtendes Gelb als Hintergrundfarbe für alle Warnzeichen gewählt, Weiß für alle übrigen. Diese hellen Farben boten maximalen Kontrast zu schwarzer Beschriftung, besonders bei Nachtsicht mit Scheinwerfern. Später nutzten Zeichen Glaskugeln für retroreflektierende Wirkung. Kugeln – ca. 20 mm (0,75 Zoll) Durchmesser – wurden in Form von Zahlen (z. B. Geschwindigkeitslimit) oder Symbolen aufgeklebt, um nächtliche Fahrer zu informieren und zu warnen.

Die Entwicklung retroreflektierender Folie durch 3M in den 1940ern veränderte Verkehrszeichen grundlegend. Dieses Material – mit reflektierenden Elementen wie Glaskugeln auf oder unter transparenter Kunststofffolie – ermöglichte bessere Nachtsichtbarkeit. Anders als diffuse Reflexion und Spiegel- (spekulare) Reflexion erlaubt Retroreflexion, dass ein Teil des Lichts zur ursprünglichen Quelle zurückkehrt. Bei diffuser Reflexion streut Licht in alle Richtungen (wie Sonnenlicht an einem Auto). Bei Spiegelreflexion reflektiert Licht im Gegenwinkel zur Quelle – ähnlich einem Billardball, der flach gegen die Bande stößt und ans andere Ende springt. Retroreflektierendes Material hingegen lässt Lichtstrahlen „biegen“ und zur Quelle zurückkehren.

Das erste Verkehrszeichen mit reflektierender Folie wurde 1939 am Stadtrand von Minneapolis installiert. Die Folienoberfläche war mit winzigen Glaskugeln bedeckt, die die gewünschte Retroreflexion erzeugten. Allerdings setzte sich Schmutz auf der rauen Oberfläche ab, und bei Nässe legte sich ein Wasserfilm über die Kugeln, der die Reflexion minderte.

Diese Probleme wurden innerhalb weniger Jahre gelöst. Ein gekapseltes Linsensystem wurde entwickelt, indem die Perlenfolie mit einem transparenten Film überzogen wurde, der die retroreflektierenden Eigenschaften der Oberfläche bewahrte. Diese Folienart, damals „Flat-Top Sheeting“ genannt, ist heute als Engineering-Grade-Sheeting bekannt. Es ist der wirtschaftlichste Grad und eignet sich für Zeichen in Bereichen mit geringem Verkehr und niedrigen Geschwindigkeiten.

Die nächste große Entwicklung kam Ende der 1960er mit verkapselter Linsenfolie (Encapsulated Lens Sheeting) – im Grunde durch Hinzufügen eines Harzbasis und einer zusätzlichen Reflektorschicht hinter den Glaskugeln. Dieses High-Intensity-Material ist drei- bis viermal so hell wie Engineering Grade und behält seine Reflektivität länger; es ist heute der am häufigsten verwendete Typ reflektierender Folie.

Eine weitere bedeutende Innovation kam 1989 mit dem Ersatz mikroskopischer Prismenreflektoren für traditionelle Glaskugeln. Diese Folie enthält ca. 7.000 Mikroprismen pro Quadratzoll (ca. 10 pro mm²) und erzeugt etwa dreimal die Helligkeit der verkapselten Linsenvariante. Dies ist der derzeit langlebigste und kostspieligste High-Performance-Sheeting-Typ.

Rohstoffe

Verkehrszeichen bestehen aus drei Grundkomponenten: Blank (Träger), Hintergrundfolie und Zeichenbeschriftung (Sign Copy). Blanks, meist aus Sperrholz, Aluminium oder Stahl, bilden den Rahmen. Sperrholz ist die günstigste Option, recht fest, aber porös und wetterempfindlich – muss mit dünner Kunststoffschicht überzogen werden. Aluminium rostet nicht, ist aber sehr leicht und benötigt Metallverstrebungen auf der Rückseite. Teuerste Blank-Option. Stahl ist wirtschaftlichere Alternative zu Aluminium; stabiler, keine Verstärkung nötig. Rostschutz durch Zink-Beschichtung (Verzinkung).

Hintergrundfolie und Buchstaben/Symbole für die Beschriftung werden aus retroreflektierender Folie geschnitten. Diese besteht aus winzigen Glaskugeln oder Mikroprismen, eingebettet in eine flexible Kunststoffoberfläche; diese Konstruktion reflektiert Licht von Scheinwerfern zurück zum Fahrer. Wird die Folie im flüssigen Zustand mit Pigment gefärbt, reflektiert sie farbiges Licht. Für „STOP“-Schilder wird rotes Pigment in die Folienmischung gegeben.

Herstellungsprozess

Die Produktion kann vielfältige Prozesse umfassen, je nachdem, ob retroreflektierende Folie hitze- oder druckempfindlichen Kleber nutzt und ob Siebdruck, Ätzen oder andere Färbeverfahren eingesetzt werden. Viele Verkehrszeichen durchlaufen jedoch folgenden Prozess mit hitzeaktivierten Klebern.

Zuschnitt des Blanks

• 1 Der Blank wird, meist aus Stahl- oder Aluminiumblech, per Blechschere oder Bandsäge zugeschnitten. Ecken werden per Abrundmodus einer Stanzmaschine gerundet. Montagelöcher werden gestanzt oder gebohrt.

Prüfung der Blanks

• 2 Blanks werden auf Fehler oder Verunreinigungen geprüft. Blanks müssen fettfrei sein, damit Hintergrundfolie haftet. Der „Tape-Snap-Test“ prüft auf Schmutz: Transparentes Zellophanband wird auf trockene Blankoberfläche aufgelegt und im rechten Winkel „abgezogen“. Farbspuren oder Partikel auf dem Band zeigen Kontamination. Öl- oder Wachsspuren werden per „Water-Break-Test“ erkannt: Wasser, das über die Oberfläche gegossen wird, muss gleichmäßig und vollständig ablaufen; Perlenbildung deutet auf Kontamination hin.

Entfetten der Blanks

• 3 Blankoberfläche wird mit Waschbenzin oder Naphtha abgewischt, um fettige Fingerabdrücke zu entfernen. Oberfläche wird mit fusselfreiem Tuch getrocknet, bevor die Lösung verdunstet. Dann Entfetten durch Eintauchen in ein Bad aus Trichlorethylen- oder Perchlorethylendampf. Bestimmte alkalische Lösungen können statt Dampfbad genutzt werden. Nachspülen mit Wasser ist nicht nötig.

Zuschnitt der retroreflektierenden Folien

• 4 Einzeln Hintergrundfolien werden per Schere, Rasierklinge, Messer oder Papierschneider von Hand zugeschnitten. Mehrere Folien gleichzeitig per Bandsäge: Zeichenform wird auf 3,2 mm (0,125 Zoll) Wandplatte übertragen. Diese wird auf ca. 50 Folien gelegt, auf Hartfaser-Schneidunterlage befestigt und genagelt. Bandsäge folgt dem Muster und schneidet die Folien.
• 5 Buchstaben und Symbole werden aus weißer oder schwarzer retroreflektierender Folie von Hand oder per „Clicker“-Presse ausgestanzt. Bis zu 29 Folien passen in die Presse; Schneidwerkzeuge (wie Plätzchenausstecher) erzeugen die gewünschten Zeichen.

Aufbringen der Folie auf den Blank

• 6 Der Klebeschutzstreifen auf der Rückseite der Hintergrundfolie wird in einer Bewegung abgezogen, die Folie auf die trockene Blankoberfläche aufgebracht. Das Zeichen wird durch eine große Andruckwalze geführt, um eingeschlossene Luftblasen zwischen Folie und Blank zu entfernen. Kanten werden nachgeschnitten.

Erhitzen des Zeichens

• 7 Das Zeichen wird für eine Minute in ein Vakuum-Heizlampengerät gelegt, entnommen, abgekühlt, bevor Beschriftung und Rand aufgebracht werden. Andruckwalze oder Handwalze wird über die Beschriftung geführt, um Luftblasen zu beseitigen. Das Zeichen wird mit einer Kunststoffgleitfolie abgedeckt und erneut für eine Minute in das Vakuum-Heizlampengerät gegeben.

Zukunftsaussichten

Obwohl exotische Ideen wie holografische Verkehrszeichen über der Fahrbahn vorgeschlagen wurden, ist wahrscheinlicher, dass Fahrer konventionelle Verfeinerungen sehen, die Zeichen sichtbarer machen – besonders nachts. Intern beleuchtete Straßenschilder sind bereits in Teilen von Nevada und Kalifornien im Einsatz. Da städtische Gebiete – der Las Vegas „Strip“ als Extremfall – oft die ganze Nacht hell erleuchtet sind, sind retroreflektierende Zeichen für Fahrer schwerer lesbar. Elektrisch betriebene Zeichen, bei denen interne Glühlampen durchscheinende Beschriftung beleuchten, machen Zeichen deutlich sichtbarer.

Dieses 1875 geschnitzte und bemalte Straßenschild aus Berks County, Pennsylvania, genügte, wenn Fahrzeuge nur 3–4 Meilen pro Stunde fuhren. (Aus den Sammlungen des Henry Ford Museum & Greenfield Village.)

Ab den 1880ern, lange vor dem Automobilzeitalter, setzte sich die League of American Wheelmen, ein nationaler Fahrradclub, für bessere Straßen und Zeichen ein. Ihre Pionierarbeit wurde später von Automobilclubs und -enthusiasten erweitert. Verkehrszeichen mussten anspruchsvolle Funktionen erfüllen: aus der Distanz bei dunkelster Nacht und hellstem Nachmittag vor diversen Hintergründen lesbar sein. Knappe Informationen in ausreichender Distanz liefern, damit Fahrer Zeit für Entscheidungen und sicheres Manövrieren haben. Mit zunehmenden Fernreisen wurde Standardisierung wünschenswerter.

Interessanterweise reagierten Unternehmen, als immer mehr Amerikaner längere Strecken fuhren, mit charakteristischen Straßenschildern. In den 1930ern suchten Firmen Designmerkmale, die Autofahrern bei der „atemberaubenden“ Geschwindigkeit von 35 mph rechtzeitige Entscheidungen ermöglichten. Texaco führte unter großen Ölgesellschaften 1936 ein standardisiertes Design ein, ersetzte regional gestylte Tankstellen. Entworfen von Walter Dorwin Teague: eiswürfelförmiges weißes Gebäude mit drei horizontalen grünen Streifen und rotem Texaco-Stern. Ein banjo-förmiges Schild mit Texaco-Emblem stand davor. Aus Viertelmeile Entfernung wussten Fahrer: Texaco-Tankstelle – ohne ein Wort zu lesen.

William S. Pretzer

Interplex Solar hat selbstleuchtende Verkehrszeichen entwickelt, die Leuchtdioden (LEDs) nutzen, gespeist von solar-geladenen Batterien. Die LEDs – ähnlich denen in Taschenrechner-Displays – umranden Buchstaben, Symbole und Rand des Zeichens. Ein lichtsensitiver Fotowiderstand schaltet das Zeichen bedarfsgerecht ein und aus. Bereits Straßenbauämter von fünf Bundesstaaten haben diese hochsichtbaren Zeichen getestet oder bestellt. Da sie ca. 450 $ kosten (etwa fünffach herkömmliche Zeichen), könnte ihr Einsatz auf gefährliche Streckenabschnitte und unfallträchtige Kreuzungen beschränkt bleiben.