鐵路客車外墻使用PVC膜的可行性探討

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(shí)涂裝成本也越來(lái)越高，且存在著不同程度的涂層早期褪色、裂紋及脫落問(wèn)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(duì)目前鐵路客車外墻涂裝工藝存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)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(wèn)題

(1) 污染環(huán)境?？蛙囃垦b是一個(gè)高污染過(guò)程，在溶劑型涂料的涂裝過(guò)程中及涂裝完畢的一段時(shí)間內(nèi)，會(huì)有甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑揮發(fā)，粉末涂料的固化過(guò)程中也會(huì)有少量溶劑揮發(fā)，這些揮發(fā)物會(huì)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(wú)氣噴涂，噴涂時(shí)飛濺的漆霧和揮發(fā)的有機(jī)溶劑會(huì)對(duì)作業(yè)人員呼吸系統(tǒng)造成危害；同時(shí)噴涂室中的風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲較大，會(huì)對(duì)作業(yè)人員的聽覺系統(tǒng)造成傷害。

(3) 能源消耗較大。客車涂裝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(xiǎn)較大。客車涂裝用的溶劑型油漆屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，在運(yùn)輸、貯存及施工過(guò)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(wèn)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(yíng)環(huán)境的影響，在客車投入運(yùn)用后，涂層在不同時(shí)期會(huì)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(wèn)題時(shí)，受運(yùn)營(yíng)調(diào)度時(shí)限限制，可能無(wú)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(shí)間、作業(yè)環(huán)境、作業(yè)條件等因素限制，施工難度較大，無(wú)法對(duì)涂層進(jìn)行徹底修復(fù)。

綜上所述，溶劑型油漆存在較多問(wèn)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(guò)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(lái)，城市公交車車身上粘貼的廣告越來(lái)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(jiǎn)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(shí)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(gè)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(wú)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(jí)產(chǎn)品壽命周期為3～5年，特級(jí)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(huì)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(guò)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(duì)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(huì)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。客車涂裝操作要求在室內(nèi)環(huán)境下，空氣清潔，溫度為15～35 ℃，相對(duì)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(duì)濕度低于80%，無(wú)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(shí)間為240 min，加上流平、烘干時(shí)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(huì)影響客車的生產(chǎn)節(jié)拍和在修時(shí)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(guò)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(guó)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(guó)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(huì)大大降低。

2.5.2 人工成本

一個(gè)熟練工人涂裝每輛客車外墻所用時(shí)間約4 h，折合成本160元。將當(dāng)前汽車貼PVC膜的施工時(shí)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(huì)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(tái)成本約為4.5萬(wàn)元，以每5年更換一次噴涂設(shè)備計(jì)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(wàn)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(gè)噴涂室需要220萬(wàn)元，以25年的使用壽命計(jì)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(jì)。

2.5.4 其他成本

每輛車噴涂時(shí)風(fēng)機(jī)的用電費(fèi)用及烘干時(shí)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(shí)，吸附漆霧的過(guò)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(jí)PVC膜壽命周期為3～5年，故對(duì)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(gè)段修期內(nèi)不褪色；對(duì)于售后維修，可以采用國(guó)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(duì)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(dòng)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(guò)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(shí)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(wú)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(duì)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(guò)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(shí)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(guò)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(guò)渡處壓粘一層寬約50 mm的PVC膜。

PVC膜在粘貼過(guò)程中容易出現(xiàn)粘貼不平、氣泡及邊部粘貼不牢等問(wèn)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(duì)于邊部，可采用底部涂刷3M94底涂膠粘合。

4 結(jié)束語(yǔ)

PVC膜具有色彩鮮艷、耐各種氣候條件、施工簡(jiǎn)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。