PA66GF25在列車車窗中的應(yīng)用

唐山華達(dá)總公司　廖淑香　孫兆金

PA66GF25在列車車窗中的應(yīng)用

唐山華達(dá)總公司廖淑香孫兆金

軌道交通列車的工作環(huán)境溫度：非高寒地區(qū)-25℃到40℃，高寒地區(qū)-40℃到50℃；儲(chǔ)存環(huán)境溫度：-40℃到60℃。以車廂為一單元分析，與外界進(jìn)行熱交換主要是通過(guò)安裝在車體上的車窗。車窗的一般性能要求有6項(xiàng)：防雨性能、水密性能、抗風(fēng)壓性能、隔熱性能、隔聲性能、耐久性能。列車在運(yùn)行過(guò)程中，目前的車窗隔熱性能：傳熱系數(shù)K≤3.5 W/（m2.K），青藏客車K≤3 W/（m2.K）。在夏天或冬天，室內(nèi)溫度差大的情況下，為了保證乘客在車廂內(nèi)有舒適的溫度，節(jié)省列車的能源，降低傳熱系數(shù)K值是很有必要的。因此PA66GF25如何在車窗上正確的應(yīng)用，成為軌道交通一個(gè)重要的研究領(lǐng)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(chǎn)品代碼為00001的實(shí)心型隔熱條，標(biāo)記為：S00001 14.8 PA66GF25 GB/T 23615.1-2009；目前列車車窗上應(yīng)用的為實(shí)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(yàn)后，顯微鏡下觀察隔熱條燒斷后的殘余玻璃纖維，應(yīng)透明、細(xì)長(zhǎng)（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(nèi)部組織

隔熱條內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)致密，無(wú)氣泡，無(wú)裂紋，無(wú)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(diǎn)、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(biāo)；

*優(yōu)良的耐油性劑、耐化學(xué)品性能；

*具有優(yōu)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(méi)有經(jīng)過(guò)改性的PA66材料在抗拉強(qiáng)度和線膨脹系數(shù)上與鋁合金是不匹配的，那么我們首先必須對(duì)PA66原材料進(jìn)行改性，使之與鋁合金型材相匹配，并提高它在不同狀態(tài)下的橫向抗拉強(qiáng)度，達(dá)到實(shí)際使用過(guò)程中耐候性上的要求。

經(jīng)過(guò)反復(fù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)和近20年的實(shí)際使用后，國(guó)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(guó)際上還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)比這個(gè)材料合理、更經(jīng)濟(jì)的新材料），使熱變形溫度（℃）、熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）（W/m.K）、線膨脹系數(shù)（K-1）、沖擊強(qiáng)度（無(wú)缺口）（kj/m2）、斷裂伸長(zhǎng)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(yīng)用

2.1時(shí)效處理、表面處理（氧化、噴塑、噴漆）對(duì)帶隔熱條的車窗的影響

時(shí)效處理：溫度在205±5℃，時(shí)間為2.5-3小時(shí)；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(shí)效溫度、噴塑溫度都比較接近隔熱條的維卡軟化溫度230℃，對(duì)PA66GF25隔熱條性能是有影響的，通過(guò)對(duì)帶有隔熱條的2段鋁型材分別進(jìn)行時(shí)效、噴塑處理。實(shí)踐證明：時(shí)效處理的鋁型材和隔熱條會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，也就是說(shuō)原本固定在一起的隔熱條和鋁型材出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象；噴塑處理的鋁型材和隔熱條，在鋁型材的看面上會(huì)有2道“凸”痕。效果比時(shí)效處理好很多。而氧化和噴漆溫度都遠(yuǎn)低于隔熱條的維卡軟化溫度，PA66GF25可長(zhǎng)時(shí)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(dāng)然這些只是淺淺的分析，如果想得出最準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，可以做3種表面處理的活動(dòng)窗，進(jìn)行型式試驗(yàn)作為最終的依據(jù)來(lái)驗(yàn)證。

2.2隔熱條在車窗上的結(jié)構(gòu)型式

常用隔熱條的結(jié)構(gòu)型式有兩種：1）實(shí)心型：S；2）空心型：K。最常見(jiàn)的還是實(shí)心型的，型材一般都采用兩個(gè)實(shí)心型的隔熱條，既使鋁型材從中間隔開(kāi)，阻斷鋁型材的傳熱，又能保證鋁型材和隔熱條連接處設(shè)備能加工到位。隔熱條的壁厚尺寸按照工程設(shè)計(jì)計(jì)算選擇。實(shí)心型隔熱條主要受力部位最小局部壁厚實(shí)測(cè)值應(yīng)不小于1.75mm.隔熱條橫截面尺寸偏差應(yīng)符合表1規(guī)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(xié)商確定，并在合同（或訂貨單）中注明。

3　PA66GF25在車窗上應(yīng)用后，傳熱系數(shù)K如何呢？

近期我們做過(guò)一款車窗的型式試驗(yàn)，其中包括傳熱系數(shù)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(shù)K值會(huì)有所降低，有可能會(huì)達(dá)到K≤ 3.0 W/（m·k）。期待著型式試驗(yàn)的結(jié)果。

［1］TB/T 3107-2011.鐵路客車單元式組合車窗［M］.中國(guó)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008，12.