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      鐵路客車外墻使用PVC膜的可行性探討

      2022-09-29 01:13:40杜黨霞王雅鵬
      鐵道車輛 2022年4期
      關(guān)鍵詞:水平線貼膜車體

      杜黨霞,王雅鵬

      (中車西安車輛有限公司 客車技術(shù)部,陜西 西安 710086)

      鐵路客車不論制造還是檢修,均離不開涂料與涂裝,從早期使用的大漆到今天使用的水性涂料和粉末涂料,從刷涂、刮涂、噴涂到靜電吸附、電泳涂裝,均存在一定的環(huán)境污染,給作業(yè)人員身體健康造成了一定危害,同時涂裝成本也越來越高,且存在著不同程度的涂層早期褪色、裂紋及脫落問題,影響了客車外觀。受汽車車身粘貼PVC膜的啟發(fā),本文將對目前鐵路客車外墻涂裝工藝存在的問題進(jìn)行分析,并對鐵路客車外墻粘貼PVC膜的可行性進(jìn)行探討。

      1 客車涂裝存在的問題

      (1) 污染環(huán)境。客車涂裝是一個高污染過程,在溶劑型涂料的涂裝過程中及涂裝完畢的一段時間內(nèi),會有甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑揮發(fā),粉末涂料的固化過程中也會有少量溶劑揮發(fā),這些揮發(fā)物會嚴(yán)重污染周圍環(huán)境。

      (2) 職業(yè)危害。客車涂裝多采用高壓無氣噴涂,噴涂時飛濺的漆霧和揮發(fā)的有機(jī)溶劑會對作業(yè)人員呼吸系統(tǒng)造成危害;同時噴涂室中的風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲較大,會對作業(yè)人員的聽覺系統(tǒng)造成傷害。

      (3) 能源消耗較大??蛙囃垦b一般需要建有噴涂室和烘干室,并配置較大風(fēng)量的風(fēng)機(jī)和加熱烘干設(shè)備,以滿足送排風(fēng)要求和涂層干燥要求,因此能源消耗較大。

      (4) 安全風(fēng)險較大??蛙囃垦b用的溶劑型油漆屬于危險化學(xué)品,在運(yùn)輸、貯存及施工過程中安全防范要求較高,是客車制造檢修企業(yè)的消防重點(diǎn)。

      (5) 涂裝質(zhì)量存在問題。受維修工廠維修條件、維修水平以及油漆質(zhì)量等的限制,加上風(fēng)吹日曬和紫外線照射等運(yùn)營環(huán)境的影響,在客車投入運(yùn)用后,涂層在不同時期會出現(xiàn)不同程度的早期褪色、粉化、鼓泡、裂紋甚至脫落的情況,嚴(yán)重影響客車的外觀。

      (6) 維修難度較大。鐵路客車出現(xiàn)涂層裂紋、脫落等質(zhì)量問題時,受運(yùn)營調(diào)度時限限制,可能無法返回制造和檢修工廠施修,只能在鐵路局段站內(nèi)進(jìn)行維修;受段站甩車時間、作業(yè)環(huán)境、作業(yè)條件等因素限制,施工難度較大,無法對涂層進(jìn)行徹底修復(fù)。

      綜上所述,溶劑型油漆存在較多問題,雖然近年水性涂料較溶劑型油漆有一定改善,但其在涂裝過程中因?qū)囟?、濕度及風(fēng)速要求更高,所以能源消耗更大,且在涂裝質(zhì)量和售后方面未得到改善。因此,迫切需要一種替代產(chǎn)品。近年來,城市公交車車身上粘貼的廣告越來越立體、豐富,鐵路客車上也出現(xiàn)了PVC膜廣告。受其啟發(fā),本文將分析探討鐵路客車車身粘貼PVC膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的涂料涂裝的可行性。

      2 鐵路客車外墻使用PVC膜的可行性分析

      2.1 功能

      (1) 外觀。目前普速鐵路客車外墻顏色以綠色調(diào)為主,配以簡單的線條裝飾。鐵路客車外墻涂裝要求外皮油漆漆膜飽滿,不允許有流墜、橘皮、針孔等缺陷,各分色界線平直清晰,光澤度為(70±5)%,表面平整度不大于1.5 mm/m。

      PVC膜顏色多樣,表面光滑、色澤自然、均勻,平整性較好,光澤度可以根據(jù)需要調(diào)整,不存在流墜、橘皮、針孔等缺陷,分色界線更加平直和清晰。

      (2) 耐候性能。鐵路客車外部涂層既要耐沿海區(qū)域的高溫、高濕、高鹽霧氣候,還要耐北方極寒、極干燥氣候,同時還要耐高低溫驟變,耐風(fēng)以及雨、雪的沖刷。

      PVC膜已廣泛應(yīng)用于汽車車身的變色,而汽車與鐵路客車所處的環(huán)境條件基本相當(dāng)。現(xiàn)市面用于汽車車身變色的PVC膜,表面層是漆層,中間層是聚氯乙烯,最下層是背涂粘合劑,能夠滿足同等條件下具有與油漆相同的耐候性能,且中間層的聚氯乙烯層的聚合使分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易變色,更耐紫外線照射,耐高低溫(-50~110 ℃)、高濕、高鹽霧氣候,耐化學(xué)腐蝕,可始終保持鮮亮,持久晶瑩。

      (3) 質(zhì)保期??蛙噺S修后要求外墻涂層的質(zhì)保期為1個A3修程,即3~4年,在質(zhì)保期內(nèi)涂層不得出現(xiàn)裂紋、剝落,無明顯變色和失光情況。

      現(xiàn)市面用于汽車車身變色的PVC膜耐久性優(yōu)越,優(yōu)級產(chǎn)品壽命周期為3~5年,特級產(chǎn)品可達(dá)7~9年,能夠滿足客車質(zhì)保期要求[1]。

      (4) 包覆性。鐵路客車涂裝因受施工條件、基材處理、人員技能等多種因素影響,常常會出現(xiàn)涂層早期開裂、翹皮、脫落的情況。

      PVC膜是一種具有較強(qiáng)柔韌性的大面積覆膜,通過膠粘方式平貼于涂層表面,其邊部壓粘于車窗、側(cè)門等處,對底部涂層實(shí)施有效保護(hù)。即使內(nèi)部涂層發(fā)生脫離,也會由于表面覆膜的按壓、膠粘避免其脫落。

      2.2 施工條件

      (1) 車體條件。汽車車體呈曲面狀,而客車車體側(cè)端墻一般為平面狀,更利于粘貼PVC膜。

      (2) 施工環(huán)境??蛙囃垦b操作要求在室內(nèi)環(huán)境下,空氣清潔,溫度為15~35 ℃,相對濕度為30%~75%;噴烘后流平階段要求溫度不低于18 ℃,風(fēng)速0.3~1.5 m/s;烘干溫度40~80 ℃,風(fēng)速0.5~2.5 m/s。粘貼PVC膜要求在室內(nèi)環(huán)境,空氣清潔,溫度達(dá)到10~35 ℃,相對濕度低于80%,無風(fēng)速要求。

      2.3 工藝裝備

      鐵路客車涂裝需要噴涂室,需配置送排風(fēng)裝置、空氣凈化裝置、加熱烘干設(shè)備、環(huán)保處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、登高設(shè)備及噴涂設(shè)備等;粘貼PVC膜需要粘貼室,配置空氣凈化系統(tǒng),并滿足一定的溫度條件,僅需配備電加熱吹風(fēng)機(jī)、裁紙刀、橡膠刮刀即可。

      2.4 工期

      1輛鐵路客車車體噴涂面漆時間為240 min,加上流平、烘干時間共360 min,合6 h;2名熟練的操作工人粘貼完1輛客車車體的側(cè)端墻約需要5 h,與涂裝工期相當(dāng),不會影響客車的生產(chǎn)節(jié)拍和在修時間。

      2.5 成本

      2.5.1 材料成本

      以目前標(biāo)記速度不大于160 km/h的鐵路客車為例,其外側(cè)墻涂層構(gòu)成為:防銹漆(厚60~80 μm)、膩?zhàn)?厚不超過3 mm)、中涂層(厚20~60 μm)、底色涂層(厚25~40 μm)、清漆涂層(40~60 μm)。將車體側(cè)墻用膩?zhàn)油抗纹秸?,在中涂層表面覆蓋PVC膜,替代底色漆和清漆。以目前市面上性能優(yōu)越的帶導(dǎo)氣槽、幅寬1.52 mm汽車改色用PVC膜為例,溶劑型油漆材料成本是國產(chǎn)貼膜的2.7倍,是進(jìn)口貼膜的1.1倍;水性涂料材料成本是國產(chǎn)貼膜的3.9倍,是進(jìn)口貼膜的1.6倍??梢?,客車外墻使用PVC膜材料的成本會大大降低。

      2.5.2 人工成本

      一個熟練工人涂裝每輛客車外墻所用時間約4 h,折合成本160元。將當(dāng)前汽車貼PVC膜的施工時間推算到客車上,每輛客車的側(cè)端墻貼膜2人合作需要5 h,共需要10 h,折合成本400元。雖然貼膜較噴涂的人工成本高,但隨著操作人員的逐漸熟練,人工成本還會減少。

      2.5.3 設(shè)備折舊成本

      噴涂用的混氣式噴涂機(jī),每臺成本約為4.5萬元,以每5年更換一次噴涂設(shè)備計算,折合每輛車每年約18元;每年噴涂機(jī)維護(hù)成本約為2萬元,折合每輛車每年約40元;噴涂需要在有溫控、送排風(fēng)、漆霧處理設(shè)施的噴涂室內(nèi)進(jìn)行,投建一個噴涂室需要220萬元,以25年的使用壽命計算,折合每輛車每年的成本約176元。綜上所述,噴涂工藝所需的設(shè)備折舊費(fèi)用,每輛車為234元。相較于傳統(tǒng)的噴涂工藝,PVC膜工藝僅需刮板、熱風(fēng)機(jī),設(shè)備折舊成本可以忽略不計。

      2.5.4 其他成本

      每輛車噴涂時風(fēng)機(jī)的用電費(fèi)用及烘干時向室內(nèi)供熱費(fèi)用約合5 000元,費(fèi)用較高,而貼PVC膜僅需室內(nèi)清潔干凈,保持一定的溫度即可。另外,噴涂時,吸附漆霧的過濾棉按固廢處理以及活性碳更換費(fèi)用遠(yuǎn)比PVC膜的邊角余料處理費(fèi)用高。

      3 PVC膜施工工藝

      進(jìn)口的優(yōu)級PVC膜壽命周期為3~5年,故對于廠修或段修客車,完全可以采用進(jìn)口的PVC膜,以保證其在1個段修期內(nèi)不褪色;對于售后維修,可以采用國產(chǎn)的PVC膜,以降低成本。為使PVC膜粘貼平整、牢固,按目前的涂裝工藝對客車車體進(jìn)行拋丸、防腐處理,使用原子灰膩?zhàn)訉④圀w外墻涂刮平整,徹底干燥后,噴涂一遍中涂漆,并徹底干燥。在車窗、車端連接器、手制動裝置安裝前進(jìn)行外墻PVC膜的粘貼工序。

      普速鐵路客車外部造型如圖1所示。為使貼膜粘貼得更美觀,盡可能減少接縫,將側(cè)墻橄欖綠的PVC膜分成上、中、下三部分,水平位置的接縫放置于裝飾腰帶位置,豎直位置的接縫放置于側(cè)端墻圓角過渡處。

      圖1 客車外部造型圖

      3.1 側(cè)墻施工

      側(cè)墻上、中、下三部分橄欖綠PVC膜的規(guī)格分別為400 mm×25 500 mm、1 340 mm×25 500 mm、902 mm×25 500 mm;兩部分淡黃PVC膜規(guī)格分別為150 mm×25 500 mm、90 mm×25 500 mm。同時內(nèi)部有卷裝筒。PVC膜粘貼流程如下:

      (1) 下段粘貼:車體表面灰塵用干凈的無紡布擦拭干凈后,在車體側(cè)墻距下邊梁下平面902 mm處用粉袋彈水平線;將902 mm×25 500 mm PVC膜卷裝筒安裝于專用工裝后,上沿與彈出的水平線平齊,撕離背面的粘紙,一人手持電吹風(fēng)機(jī)對PVC膜上表面吹熱使得覆膜內(nèi)面的膠質(zhì)融化,產(chǎn)生黏性,粘于車體側(cè)端墻過渡處,然后邊撕離背面粘紙邊向前壓粘,每粘貼1 m,用刮板將膜內(nèi)部與車身間的氣泡擠出,直至粘完[2]。

      (2) 中段粘貼:在距車窗上沿115 mm處彈水平線,用上述辦法鋪中段,鋪裝時PVC膜下沿與彈出的下水平線平齊,上沿與上水平線平齊,鋪裝完后從窗口內(nèi)沿用裁紙刀切割去除多余PVC膜,并將邊部按壓平整,與車體貼實(shí)。

      (3) 上段粘貼:采用同樣的方法粘貼側(cè)墻上段,PVC膜下沿與上水平線平齊,上沿塞入車頂雨檐下。

      (4) 側(cè)墻腰線粘貼:在車窗下沿100 mm、上沿75 mm處彈水平線,分別以此線向下、向上粘貼淡黃PVC膜,用刮板擠出內(nèi)部氣泡,根據(jù)不同車型的色塊用裁紙刀裁出色塊。

      3.2 端墻施工

      端墻分為左、右、上三部分,左右兩塊PVC膜規(guī)格均為922 mm×3 419 mm,上塊PVC膜規(guī)格為670 mm×1 260 mm。PVC膜粘貼流程如下:

      (1) 粘貼前將端墻扶梯、連接器座孔裁出,先粘貼左右2塊PVC膜,然后粘貼上塊PVC膜。左右邊分別沿側(cè)端墻圓角過渡處和風(fēng)擋框底部進(jìn)行粘貼。

      (2) 切割去除多余的材料,用刮板從上向下將邊緣按壓平整、牢固,最后在側(cè)端墻圓角過渡處壓粘一層寬約50 mm的PVC膜。

      PVC膜在粘貼過程中容易出現(xiàn)粘貼不平、氣泡及邊部粘貼不牢等問題,因此選用帶導(dǎo)氣槽的PVC膜,能有效減少氣泡的產(chǎn)生。PVC膜施工初期(1~2 h內(nèi))黏度較低,隨后黏性逐漸增強(qiáng),如果粘貼不平可撕離后重新粘貼,直至最終強(qiáng)力貼合。對于邊部,可采用底部涂刷3M94底涂膠粘合。

      4 結(jié)束語

      PVC膜具有色彩鮮艷、耐各種氣候條件、施工簡單、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),用PVC膜代替客車外墻表面底色漆、清漆或者面漆的涂裝工藝可行性高,可以在25B、25G型客車上推廣施行。

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