PA66GF25在列車車窗中的應用

唐山華達總公司　廖淑香　孫兆金

PA66GF25在列車車窗中的應用

唐山華達總公司廖淑香孫兆金

軌道交通列車的工作環境溫度：非高寒地區-25℃到40℃，高寒地區-40℃到50℃；儲存環境溫度：-40℃到60℃。以車廂為一單元分析，與外界進行熱交換主要是通過安裝在車體上的車窗。車窗的一般性能要求有6項：防雨性能、水密性能、抗風壓性能、隔熱性能、隔聲性能、耐久性能。列車在運行過程中，目前的車窗隔熱性能：傳熱系數K≤3.5 W/（m2.K），青藏客車K≤3 W/（m2.K）。在夏天或冬天，室內溫度差大的情況下，為了保證乘客在車廂內有舒適的溫度，節省列車的能源，降低傳熱系數K值是很有必要的。因此PA66GF25如何在車窗上正確的應用，成為軌道交通一個重要的研究領域。

車廂；舒適的溫度；PA66GF25

PA的英文名稱：Polyamide，中文名稱：尼龍。PA66GF25：由聚酰胺66加25%玻璃纖維制成。加入到車窗鋁框中的隔熱條的主要成分為不小于65%的聚酰胺66和25%±2.5%的玻璃纖維，余量為添加劑。截面高度為14.8mm， 產品代碼為00001的實心型隔熱條，標記為：S00001 14.8 PA66GF25 GB/T 23615.1-2009；目前列車車窗上應用的為實心型的隔熱條，

1　隔熱條的要求

1.1隔熱條的主要成分

由不小于65%的聚酰胺66和25%±2.5%的玻璃纖維組成，余量為添加劑。玻璃纖維含量試驗后，顯微鏡下觀察隔熱條燒斷后的殘余玻璃纖維，應透明、細長（圖1為該玻璃纖維典型圖示）。

圖1　玻璃纖維典型圖示

1.2隔熱條的內部組織

隔熱條內部結構應致密，無氣泡，無裂紋，無明顯夾雜物，玻璃纖維均勻分布（圖2為隔熱條縱向玻璃纖維分布典型圖示，圖3為隔熱條橫向玻璃纖維分布典型圖示）。

圖2　　隔熱條縱向玻璃纖維分布典型圖示

圖3　　隔熱條橫向玻璃纖維分布典型圖示

1.3隔熱條的性能

PA66是系列改性工程塑料合金，與其他工程塑料相比，尼龍（PA66）具有以下特性：

*高熔點、出色的耐熱性能以及自熄性；

*韌性、耐久性、電性能以及其他物理性能都具有出色的平衡指標；

*優良的耐油性劑、耐化學品性能；

*具有優良的耐磨、抗蠕變及耐老化性能；

但是我們必須清楚的知道，沒有經過改性的PA66材料在抗拉強度和線膨脹系數上與鋁合金是不匹配的，那么我們首先必須對PA66原材料進行改性，使之與鋁合金型材相匹配，并提高它在不同狀態下的橫向抗拉強度，達到實際使用過程中耐候性上的要求。

經過反復的對比實驗和近20年的實際使用后，國際上確立了用PA66加25%的玻璃纖維改性成工程塑料作為隔熱條的基本材料（目前國際上還沒有發現比這個材料合理、更經濟的新材料），使熱變形溫度（℃）、熱導率（導熱系數）（W/m.K）、線膨脹系數（K-1）、沖擊強度（無缺口）（kj/m2）、斷裂伸長率（%）、耐紫外線和熱老化性能等更符合鋁合金型材的性能和加工特征。

2　PA66GF25在車窗上正確的應用

2.1時效處理、表面處理（氧化、噴塑、噴漆）對帶隔熱條的車窗的影響

時效處理：溫度在205±5℃，時間為2.5-3小時；表面處理：一般有3種方法：1）氧化，溫度在20℃以下；2）噴塑，溫度在180-200℃之間；3）噴漆，溫度在60-80℃之間。

分析：時效溫度、噴塑溫度都比較接近隔熱條的維卡軟化溫度230℃，對PA66GF25隔熱條性能是有影響的，通過對帶有隔熱條的2段鋁型材分別進行時效、噴塑處理。實踐證明：時效處理的鋁型材和隔熱條會出現脫落現象，也就是說原本固定在一起的隔熱條和鋁型材出現松動現象；噴塑處理的鋁型材和隔熱條，在鋁型材的看面上會有2道“凸”痕。效果比時效處理好很多。而氧化和噴漆溫度都遠低于隔熱條的維卡軟化溫度，PA66GF25可長時間在-45到100℃之間，故帶隔熱斷橋的車窗可以選擇表面處理方式氧化最好，噴漆次之，噴塑在滿足密封條件下可以考慮，但最好是選擇氧化或者噴漆。當然這些只是淺淺的分析，如果想得出最準的數據，可以做3種表面處理的活動窗，進行型式試驗作為最終的依據來驗證。

2.2隔熱條在車窗上的結構型式

常用隔熱條的結構型式有兩種：1）實心型：S；2）空心型：K。最常見的還是實心型的，型材一般都采用兩個實心型的隔熱條，既使鋁型材從中間隔開，阻斷鋁型材的傳熱，又能保證鋁型材和隔熱條連接處設備能加工到位。隔熱條的壁厚尺寸按照工程設計計算選擇。實心型隔熱條主要受力部位最小局部壁厚實測值應不小于1.75mm.隔熱條橫截面尺寸偏差應符合表1規定。隔熱條橫截面端頭角度θ的允許偏差為±1°，其他角度的允許偏差為±1.5°.隔熱條橫截面其他部位尺寸允許偏差按照GB5237.1高精度的要求，由供需雙方協商確定，并在合同（或訂貨單）中注明。

3　PA66GF25在車窗上應用后，傳熱系數K如何呢？

近期我們做過一款車窗的型式試驗，其中包括傳熱系數K值，K≤ 3.1 W/（m·k） 。而這款車窗外框用的是鋁型材，不帶隔熱斷橋，只是在中空玻璃上加了防爆LOW-E膜。如果將車窗外框中加上隔熱斷橋，那么這款車窗的傳熱系數K值會有所降低，有可能會達到K≤ 3.0 W/（m·k）。期待著型式試驗的結果。

［1］TB/T 3107-2011.鐵路客車單元式組合車窗［M］.中國鐵道出版社，2011，6.

［2］GB/T 23615.1-2009.鋁合金建筑型材用輔助材料第1部分：聚酰胺隔熱條［M］.中國標準出版社，2009，7.

［3］GB5237.1-2008.鋁合金建筑型材（第1部分）：基材［M］.中國標準出版社，2008，12.