铁路客车外墙使用PVC膜的可行性探讨

杜党霞，王雅鹏

(中车西安车辆有限公司 客车技术部，陕西 西安 710086)

铁路客车不论制造还是检修，均离不开涂料与涂装，从早期使用的大漆到今天使用的水性涂料和粉末涂料，从刷涂、刮涂、喷涂到静电吸附、电泳涂装，均存在一定的环境污染，给作业人员身体健康造成了一定危害，同时涂装成本也越来越高，且存在着不同程度的涂层早期褪色、裂纹及脱落问题，影响了客车外观。受汽车车身粘贴PVC膜的启发，本文将对目前铁路客车外墙涂装工艺存在的问题进行分析，并对铁路客车外墙粘贴PVC膜的可行性进行探讨。

1 客车涂装存在的问题

(1) 污染环境。客车涂装是一个高污染过程，在溶剂型涂料的涂装过程中及涂装完毕的一段时间内，会有甲苯、二甲苯等有机溶剂挥发，粉末涂料的固化过程中也会有少量溶剂挥发，这些挥发物会严重污染周围环境。

(2) 职业危害。客车涂装多采用高压无气喷涂，喷涂时飞溅的漆雾和挥发的有机溶剂会对作业人员呼吸系统造成危害；同时喷涂室中的风机运行噪声较大，会对作业人员的听觉系统造成伤害。

(3) 能源消耗较大。客车涂装一般需要建有喷涂室和烘干室，并配置较大风量的风机和加热烘干设备，以满足送排风要求和涂层干燥要求，因此能源消耗较大。

(4) 安全风险较大。客车涂装用的溶剂型油漆属于危险化学品，在运输、贮存及施工过程中安全防范要求较高，是客车制造检修企业的消防重点。

(5) 涂装质量存在问题。受维修工厂维修条件、维修水平以及油漆质量等的限制，加上风吹日晒和紫外线照射等运营环境的影响，在客车投入运用后，涂层在不同时期会出现不同程度的早期褪色、粉化、鼓泡、裂纹甚至脱落的情况，严重影响客车的外观。

(6) 维修难度较大。铁路客车出现涂层裂纹、脱落等质量问题时，受运营调度时限限制，可能无法返回制造和检修工厂施修，只能在铁路局段站内进行维修；受段站甩车时间、作业环境、作业条件等因素限制，施工难度较大，无法对涂层进行彻底修复。

综上所述，溶剂型油漆存在较多问题，虽然近年水性涂料较溶剂型油漆有一定改善，但其在涂装过程中因对温度、湿度及风速要求更高，所以能源消耗更大，且在涂装质量和售后方面未得到改善。因此，迫切需要一种替代产品。近年来，城市公交车车身上粘贴的广告越来越立体、丰富，铁路客车上也出现了PVC膜广告。受其启发，本文将分析探讨铁路客车车身粘贴PVC膜代替传统的涂料涂装的可行性。

2 铁路客车外墙使用PVC膜的可行性分析

2.1 功能

(1) 外观。目前普速铁路客车外墙颜色以绿色调为主，配以简单的线条装饰。铁路客车外墙涂装要求外皮油漆漆膜饱满，不允许有流坠、橘皮、针孔等缺陷，各分色界线平直清晰，光泽度为(70±5)%，表面平整度不大于1.5 mm/m。

PVC膜颜色多样，表面光滑、色泽自然、均匀，平整性较好，光泽度可以根据需要调整，不存在流坠、橘皮、针孔等缺陷，分色界线更加平直和清晰。

(2) 耐候性能。铁路客车外部涂层既要耐沿海区域的高温、高湿、高盐雾气候，还要耐北方极寒、极干燥气候，同时还要耐高低温骤变，耐风以及雨、雪的冲刷。

PVC膜已广泛应用于汽车车身的变色，而汽车与铁路客车所处的环境条件基本相当。现市面用于汽车车身变色的PVC膜，表面层是漆层，中间层是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂，能够满足同等条件下具有与油漆相同的耐候性能，且中间层的聚氯乙烯层的聚合使分子结构稳定，不易变色，更耐紫外线照射，耐高低温(-50～110 ℃)、高湿、高盐雾气候，耐化学腐蚀，可始终保持鲜亮，持久晶莹。

(3) 质保期。客车厂修后要求外墙涂层的质保期为1个A3修程，即3～4年，在质保期内涂层不得出现裂纹、剥落，无明显变色和失光情况。

现市面用于汽车车身变色的PVC膜耐久性优越，优级产品寿命周期为3～5年，特级产品可达7～9年，能够满足客车质保期要求[1]。

(4) 包覆性。铁路客车涂装因受施工条件、基材处理、人员技能等多种因素影响，常常会出现涂层早期开裂、翘皮、脱落的情况。

PVC膜是一种具有较强柔韧性的大面积覆膜，通过胶粘方式平贴于涂层表面，其边部压粘于车窗、侧门等处，对底部涂层实施有效保护。即使内部涂层发生脱离，也会由于表面覆膜的按压、胶粘避免其脱落。

2.2 施工条件

(1) 车体条件。汽车车体呈曲面状，而客车车体侧端墙一般为平面状，更利于粘贴PVC膜。

(2) 施工环境。客车涂装操作要求在室内环境下，空气清洁，温度为15～35 ℃，相对湿度为30%～75%；喷烘后流平阶段要求温度不低于18 ℃，风速0.3～1.5 m/s；烘干温度40～80 ℃，风速0.5～2.5 m/s。粘贴PVC膜要求在室内环境，空气清洁，温度达到10～35 ℃，相对湿度低于80%，无风速要求。

2.3 工艺装备

铁路客车涂装需要喷涂室，需配置送排风装置、空气净化装置、加热烘干设备、环保处理系统、控制系统、登高设备及喷涂设备等；粘贴PVC膜需要粘贴室，配置空气净化系统，并满足一定的温度条件，仅需配备电加热吹风机、裁纸刀、橡胶刮刀即可。

2.4 工期

1辆铁路客车车体喷涂面漆时间为240 min，加上流平、烘干时间共360 min，合6 h；2名熟练的操作工人粘贴完1辆客车车体的侧端墙约需要5 h，与涂装工期相当，不会影响客车的生产节拍和在修时间。

2.5 成本

2.5.1 材料成本

以目前标记速度不大于160 km/h的铁路客车为例，其外侧墙涂层构成为：防锈漆(厚60～80 μm)、腻子(厚不超过3 mm)、中涂层(厚20～60 μm)、底色涂层(厚25～40 μm)、清漆涂层(40～60 μm)。将车体侧墙用腻子涂刮平整后，在中涂层表面覆盖PVC膜，替代底色漆和清漆。以目前市面上性能优越的带导气槽、幅宽1.52 mm汽车改色用PVC膜为例，溶剂型油漆材料成本是国产贴膜的2.7倍，是进口贴膜的1.1倍；水性涂料材料成本是国产贴膜的3.9倍，是进口贴膜的1.6倍。可见，客车外墙使用PVC膜材料的成本会大大降低。

2.5.2 人工成本

一个熟练工人涂装每辆客车外墙所用时间约4 h，折合成本160元。将当前汽车贴PVC膜的施工时间推算到客车上，每辆客车的侧端墙贴膜2人合作需要5 h，共需要10 h，折合成本400元。虽然贴膜较喷涂的人工成本高，但随着操作人员的逐渐熟练，人工成本还会减少。

2.5.3 设备折旧成本

喷涂用的混气式喷涂机，每台成本约为4.5万元，以每5年更换一次喷涂设备计算，折合每辆车每年约18元；每年喷涂机维护成本约为2万元，折合每辆车每年约40元；喷涂需要在有温控、送排风、漆雾处理设施的喷涂室内进行，投建一个喷涂室需要220万元，以25年的使用寿命计算，折合每辆车每年的成本约176元。综上所述，喷涂工艺所需的设备折旧费用，每辆车为234元。相较于传统的喷涂工艺，PVC膜工艺仅需刮板、热风机，设备折旧成本可以忽略不计。

2.5.4 其他成本

每辆车喷涂时风机的用电费用及烘干时向室内供热费用约合5 000元，费用较高，而贴PVC膜仅需室内清洁干净，保持一定的温度即可。另外，喷涂时，吸附漆雾的过滤棉按固废处理以及活性碳更换费用远比PVC膜的边角余料处理费用高。

3 PVC膜施工工艺

进口的优级PVC膜寿命周期为3～5年，故对于厂修或段修客车，完全可以采用进口的PVC膜，以保证其在1个段修期内不褪色；对于售后维修，可以采用国产的PVC膜，以降低成本。为使PVC膜粘贴平整、牢固，按目前的涂装工艺对客车车体进行抛丸、防腐处理，使用原子灰腻子将车体外墙涂刮平整，彻底干燥后，喷涂一遍中涂漆，并彻底干燥。在车窗、车端连接器、手制动装置安装前进行外墙PVC膜的粘贴工序。

普速铁路客车外部造型如图1所示。为使贴膜粘贴得更美观，尽可能减少接缝，将侧墙橄榄绿的PVC膜分成上、中、下三部分，水平位置的接缝放置于装饰腰带位置，竖直位置的接缝放置于侧端墙圆角过渡处。

图1 客车外部造型图

3.1 侧墙施工

侧墙上、中、下三部分橄榄绿PVC膜的规格分别为400 mm×25 500 mm、1 340 mm×25 500 mm、902 mm×25 500 mm；两部分淡黄PVC膜规格分别为150 mm×25 500 mm、90 mm×25 500 mm。同时内部有卷装筒。PVC膜粘贴流程如下：

(1) 下段粘贴：车体表面灰尘用干净的无纺布擦拭干净后，在车体侧墙距下边梁下平面902 mm处用粉袋弹水平线；将902 mm×25 500 mm PVC膜卷装筒安装于专用工装后，上沿与弹出的水平线平齐，撕离背面的粘纸，一人手持电吹风机对PVC膜上表面吹热使得覆膜内面的胶质融化，产生黏性，粘于车体侧端墙过渡处，然后边撕离背面粘纸边向前压粘，每粘贴1 m，用刮板将膜内部与车身间的气泡挤出，直至粘完[2]。

(2) 中段粘贴：在距车窗上沿115 mm处弹水平线，用上述办法铺中段，铺装时PVC膜下沿与弹出的下水平线平齐，上沿与上水平线平齐，铺装完后从窗口内沿用裁纸刀切割去除多余PVC膜，并将边部按压平整，与车体贴实。

(3) 上段粘贴：采用同样的方法粘贴侧墙上段，PVC膜下沿与上水平线平齐，上沿塞入车顶雨檐下。

(4) 侧墙腰线粘贴：在车窗下沿100 mm、上沿75 mm处弹水平线，分别以此线向下、向上粘贴淡黄PVC膜，用刮板挤出内部气泡，根据不同车型的色块用裁纸刀裁出色块。

3.2 端墙施工

端墙分为左、右、上三部分，左右两块PVC膜规格均为922 mm×3 419 mm，上块PVC膜规格为670 mm×1 260 mm。PVC膜粘贴流程如下：

(1) 粘贴前将端墙扶梯、连接器座孔裁出，先粘贴左右2块PVC膜，然后粘贴上块PVC膜。左右边分别沿侧端墙圆角过渡处和风挡框底部进行粘贴。

(2) 切割去除多余的材料，用刮板从上向下将边缘按压平整、牢固，最后在侧端墙圆角过渡处压粘一层宽约50 mm的PVC膜。

PVC膜在粘贴过程中容易出现粘贴不平、气泡及边部粘贴不牢等问题，因此选用带导气槽的PVC膜，能有效减少气泡的产生。PVC膜施工初期(1～2 h内)黏度较低，随后黏性逐渐增强，如果粘贴不平可撕离后重新粘贴，直至最终强力贴合。对于边部，可采用底部涂刷3M94底涂胶粘合。

4 结束语

PVC膜具有色彩鲜艳、耐各种气候条件、施工简单、成本低、环保等优点，用PVC膜代替客车外墙表面底色漆、清漆或者面漆的涂装工艺可行性高，可以在25B、25G型客车上推广施行。