高速鐵路動(dòng)車組用涂料的需求

高速鐵路動(dòng)車組用涂料的需求中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司工程技術(shù)中心工程技術(shù)部吉林長(zhǎng)春130062中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司檢修運(yùn)維事業(yè)部工程技術(shù)部吉林長(zhǎng)春130062中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司客車制造中心技術(shù)部吉林長(zhǎng)春130062中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司檢修運(yùn)維事業(yè)部工程技術(shù)部吉林長(zhǎng)春130062摘要：中國(guó)的經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，我國(guó)的鐵路建設(shè)在不斷的加快，中國(guó)的高速鐵路客運(yùn)專線和高速鐵路動(dòng)車組目前在最高運(yùn)行速度、車輛保有量、運(yùn)用里程及運(yùn)量等方面位居世界首位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2012年底，我國(guó)高速動(dòng)車組車輛的總產(chǎn)量已達(dá)到8378輛（包括設(shè)計(jì)時(shí)速250km/h和350km/h的車輛），同時(shí)具備了相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)能力。近年國(guó)家對(duì)高速鐵路的建設(shè)給予特別重視，城際客運(yùn)專線、輕軌、地鐵等都在大量建設(shè)中，對(duì)動(dòng)車組車輛的需求很大。關(guān)鍵詞：高速鐵路；動(dòng)車；涂料；涂裝引言高速動(dòng)車組冬季運(yùn)行遇到降雪時(shí)，轉(zhuǎn)向架底部常常會(huì)附著一定厚度的冰層，給鐵路運(yùn)輸安全帶來(lái)隱患。分析近年來(lái)超疏水涂料、低表面能涂料、潤(rùn)滑型涂料和犧牲型防冰涂料所取得的研究進(jìn)展，并結(jié)合冬季高速動(dòng)車組的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)進(jìn)行防冰涂料適用性能的討論，給出高速動(dòng)車組車底防冰涂料的發(fā)展建議。1概述高速動(dòng)車組在我國(guó)交通運(yùn)輸中起到了極為重要的作用，目前，在運(yùn)營(yíng)速度、運(yùn)用里程、車輛數(shù)量和旅客運(yùn)載總量等方面處于世界第1位。2007年前后，在我國(guó)引進(jìn)高速動(dòng)車組技術(shù)的過(guò)程中，也引進(jìn)了相應(yīng)動(dòng)車組車體的涂裝技術(shù)及涂料供應(yīng)商。由于引進(jìn)技術(shù)的來(lái)源不同，涂料及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不一致，且與我國(guó)原有鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、鐵道國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法存在較大差異。近年來(lái)，隨著我國(guó)動(dòng)車組產(chǎn)量的增加和運(yùn)行速度的提高，特別是設(shè)計(jì)速度380km/h動(dòng)車組的投入運(yùn)用，對(duì)動(dòng)車組車體外表面涂層提出了更高的要求。我國(guó)引進(jìn)的動(dòng)車組技術(shù)及相應(yīng)涂料標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源于多個(gè)國(guó)家或公司，雖然標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相近，但有些項(xiàng)目術(shù)語(yǔ)不一致，試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也不一致。在動(dòng)車組生產(chǎn)過(guò)程中，由于涂料標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，對(duì)涂料及涂膜的性能要求不夠明確，施工時(shí)容易產(chǎn)生問(wèn)題，更不利于各種涂料的互換。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2012年底，我國(guó)高速動(dòng)車組（設(shè)計(jì)時(shí)速200~350km/h）車輛的總產(chǎn)量已達(dá)8378輛，具備了相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)能力。鑒于此，應(yīng)該說(shuō)制定適合我國(guó)鐵路高速動(dòng)車組特點(diǎn)的涂料標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，非常有必要探討如何建立我國(guó)高速鐵路動(dòng)車組的涂料標(biāo)準(zhǔn)。2動(dòng)車組用涂料及涂裝2.1涂料及涂裝系目前除裸用的不銹鋼車體外，多數(shù)軌道客車通常在外表面采用涂料涂裝的方法進(jìn)行防護(hù)和裝飾，因此所用涂料及涂裝系的性能與車輛壽命關(guān)系很大。與大多數(shù)鐵路客車和機(jī)車的現(xiàn)用涂裝體系相同，動(dòng)車組車體外表面用涂料涂裝系為“底漆+膩?zhàn)?中涂+面漆（或底色漆+罩光清漆）”，兩種車輛使用的涂料也屬同一類別:底漆均為環(huán)氧防銹漆，采用不飽和聚酯膩?zhàn)诱移?，中間涂層為聚氨酯中涂漆，面層為聚氨酯或丙烯酸聚氨酯面漆（或底色漆+清漆）。雖然使用了鋁合金擠壓型材，但車體仍需焊接，由于平整度的關(guān)系，仍需大量使用膩?zhàn)?，因此完整涂裝系的厚度通常為0.2?0.5mm，最高可能達(dá)到1mm以上。軌道客車對(duì)其外表面裝飾效果是有一定要求的。普通客車在運(yùn)用過(guò)程中涂層的失效通常首先表現(xiàn)在面漆的失光或變色，當(dāng)然也有涂膜起泡、脫落、劃傷、磨損或其他現(xiàn)象；而高速動(dòng)車組則首先表現(xiàn)為局部石擊損壞加上表面泛黃。由于這兩種車輛的運(yùn)用環(huán)境不同，即使某種涂料在普通速度的客車上表現(xiàn)良好，但用在動(dòng)車組上有可能很快劣化，車輛的運(yùn)行速度和行駛里程可能是引起這種差別的主要原因。據(jù)了解動(dòng)車組在隧道內(nèi)高速交匯通過(guò)時(shí)，由于氣壓的關(guān)系，車體側(cè)板的變形量有可能達(dá)到200mm以上，這就對(duì)涂裝系的整體性能提出了更高的柔韌性要求。2.2色差測(cè)量方法耐人工加速老化試驗(yàn)選擇GB/T14522《機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗(yàn)方法熒光紫外燈》附錄C中的“暴露周期類型7”，即光源為UV-B（313nm），時(shí)間為1000h。評(píng)價(jià)時(shí)采用GB/T1766《色漆和清漆涂層老化的評(píng)級(jí)方法》中裝飾性涂膜的評(píng)級(jí)方法，但色差測(cè)量時(shí)有較大變化：規(guī)定使用45°/0°或0°/45。色差測(cè)量?jī)x，采用D65光源、10°視場(chǎng)，解決了各單位檢測(cè)儀器、條件不一致造成的測(cè)量結(jié)果明顯差別；同時(shí)為彌補(bǔ)原GB/T1766中涂膜老化試驗(yàn)后的評(píng)級(jí)采用的GB/T11186.2《涂膜顏色的測(cè)量方法第二部分：顏色測(cè)量》、GB/T11186.3《涂膜顏色的測(cè)量方法第三部分：色差計(jì)算》中對(duì)儀器的測(cè)色裝置沒(méi)有限制和色差計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中的先天不足，改為采用GB/T3810.16《陶瓷磚試驗(yàn)方法第16部分小色差的測(cè)定》規(guī)定的測(cè)量方法，以AECMC（1.4：1）代替△E*，減小了深色（暗色，即明度較低的顏色）涂膜經(jīng)過(guò)老化試驗(yàn)后儀器測(cè)量結(jié)果與人眼觀察之間不一致的明顯差別。2.3車體材料動(dòng)車組車體多由鋁合金擠壓型材焊接而成，少數(shù)用不銹鋼材料。速度在300km/h以上的動(dòng)車組均采用鋁合金材料?？蛙嚭蜋C(jī)車車體多采用低合金鋼（耐大氣腐蝕鋼），為框架加蒙皮結(jié)構(gòu)。由于車體所用材料不同，對(duì)涂料的性能要求也有差別。對(duì)于底漆而言，一方面，由于底漆中防銹顏料的選擇是基材保護(hù)的重要因素，而鐵和鋁的化學(xué)性質(zhì)不同，因此緩蝕劑不一樣；另一方面，底漆在鐵和鋁上的失效機(jī)理不同，就外觀表現(xiàn)看，表面防銹底漆在鋼鐵材料上的失效主要表現(xiàn)為生銹，在鋁表面上的失效多表現(xiàn)為起泡。因此，應(yīng)針對(duì)車體材料選擇防銹底漆。2.4動(dòng)車組用涂料及涂裝標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組引進(jìn)技術(shù)中多采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，包括DIN、ASTM、JIS、NF、ISO及其他標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)試驗(yàn)方法；而我國(guó)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中主要應(yīng)用GB試驗(yàn)方法。國(guó)內(nèi)的技術(shù)人員對(duì)GB相對(duì)更熟悉一些，而GB方法多取自ISO等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。由于各國(guó)或公司標(biāo)準(zhǔn)體系的差別，造成產(chǎn)品性能表述不同，檢驗(yàn)方法不一致，如流出時(shí)間的測(cè)定中采用了不同的流出杯等，這些都會(huì)在一定程度上造成質(zhì)量管理上的混亂。隨著動(dòng)車組車輛產(chǎn)量的增加，所用涂料和涂裝工藝逐步趨于成熟，產(chǎn)品優(yōu)化和國(guó)產(chǎn)化工作陸續(xù)開(kāi)始進(jìn)行，加上有部分車輛開(kāi)始大修，已具備了制訂高速鐵路動(dòng)車組用涂料及涂裝標(biāo)準(zhǔn)的條件。（1）以國(guó)標(biāo)試驗(yàn)方法為主，同時(shí)考慮與ISO、DIN、ASTM、NF、EN、JIS標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)及國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化；（2）涂裝工藝（膜厚、干燥過(guò)程等）與實(shí)車相近，測(cè)試時(shí)間盡可能縮短；（3）保留原鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容，全部或盡可能使用GB試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，主要項(xiàng)目指標(biāo)高于或至少不低于現(xiàn)用涂料；（4）基材增加鋁合金材料，滿足動(dòng)車組車輛車體用結(jié)構(gòu)材料的需求；（5）增加車體外表面用底色漆+清漆及其配套面層的性能指標(biāo)；增加對(duì)完整涂裝系性能的驗(yàn)證試驗(yàn)和高低溫循環(huán)交變?cè)囼?yàn)；（6）制訂涂膜抗石擊碎裂性試驗(yàn)方法和指標(biāo)；（7）制定內(nèi)飾涂料、轉(zhuǎn)向架用涂料標(biāo)準(zhǔn)；（8）鼓勵(lì)使用環(huán)境友好型涂料，預(yù)留水性涂料空間。2.5功能涂料上述涂料主要涉及車體外表面，在車體內(nèi)側(cè)，除防銹底漆外，還使用功能性涂料，即阻尼涂料。隨著車速的提高，車體的振動(dòng)和噪聲均會(huì)顯著增加，除通過(guò)結(jié)構(gòu)減振外，阻尼涂料也起到了重要的減振作用。結(jié)語(yǔ)如果汽車工廠涂裝車間電泳漆產(chǎn)品為解決電泳漆縮孔等質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行多次倒槽時(shí)，可能會(huì)造成電泳槽玻璃鋼承載時(shí)受沖擊力和變形不協(xié)調(diào)，引起玻璃鋼開(kāi)裂脫落問(wèn)題。通過(guò)以上TRIZ理論沖突問(wèn)題及物質(zhì)-場(chǎng)分析解決辦法，現(xiàn)B汽車公司涂裝車間通過(guò)提高電泳槽玻璃鋼樹(shù)脂韌性及樹(shù)脂與