Выбор материалов

Армирующие материалы

Несмотря на последние достижения в области применения арамидных и углеродных волокон, особенно для армирования несущих элементов, привилегированное положение по-прежнему занимает стекловолокно (58 %). Его доминирующую позицию можно объяснять сравнительно низкой стоимостью и хорошими защитными свойствами. Совершенствуются технологические процессы изготовления стекловолокна и изделий из него в целях оптимизации по основным критериям применимости (например, для уменьшения выкрашивания, повышения статической прочности, улучшения способности к приданию сложных форм и т. д.), а также совместимости и связности с быстроформируемыми смолами.

Очевидно, что существуют различные виды армирующих материалов, отвечающие поставленным требованиям. Для большинства ненесущих элементов наиболее экономичными являются маты из резаного (33 % общего потребления) и цельного (16 %) стекловолокна. В более напряженных условиях работы хорошо зарекомендовали себя тканые текстильные материалы (34 %) и немнущиеся ткани (12 %).

Смолы

Для изготовления элементов пассажирских вагонов применяются термостойкие смолы, которые в настоящее время доминируют на рынке и, как полагают, сохранят эти позиции в обозримом будущем.

Первое место прочно занимают полиэфиры (35 %), которые разделяют рынок с виниловыми эфирами (22 %), эпоксидными (21 %), фенольными (15 %) и модифицированными акриловыми (4 %) смолами.

Большое распространение полиэфиров объясняется, главным образом, их благоприятными пластическими характеристиками, а при добавке наполнителей, например гидрированных силикатов, они могут быть модифицированы для изготовления застывающих покрытий. Вместе с тем более широкому использованию полиэфиров в пассажирском подвижном составе препятствуют неудовлетворительные противопожарные свойства. В своей немодифицированной форме они хорошо поддерживают горение с выделением большого количества дыма и токсичных газов. Эта проблема частично решена благодаря гамме неорганических наполнителей, доступных в настоящее время на рынке. Среди них наиболее известны и чаще используются трехокись сурьмы и тригидрат алюминия, степень огнестойкости которых зависит от процента добавления. Подобный же эффект обеспечивается введением брома или хлористой кислоты в их оригинальной химической структуре. Другие добавки, обычно применяемые для улучшения характеристик термопластичности, должны быть совместимы со смолами по малой усадке и высокой стабильности. После соответствующей химической обработки они могут применяться также для улучшения сохранности внешнего вида или повышения устойчивости смол против вредного воздействия ультрафиолетового излучения.

Добавки зачастую применяются и с другими системами смол, особенно если требуется обеспечение огнестойкости. Когда необходимо хорошее сопротивление возгоранию, наиболее часто используются фенольные смолы, которые из-за благоприятных характеристик (малое выделение дыма и токсичных газов) привлекают особое внимание специалистов железнодорожного транспорта. Из материала на основе фенольных смол изготавливают, в частности, литые носовые части массой 250 кг кабин управления электровозов Le Shuttle, курсирующих в тоннеле под Ла-Маншем. Кроме того, минеральные наполнители улучшают свойства материалов и позволяют снизить массу изделий. Следует учитывать, что при высоком содержании наполнителей смолы становятся более вязкими и с ними трудно обращаться.

Основа

В течение длительного времени при изготовлении легких и прочных панельных конструкций железнодорожного подвижного состава в качестве основы использовались преимущественно вспенивающиеся (27 %) или ячеистые (22 %) полимеры, а также древесина бальзы и некоторых других пород (26 %). В течение длительного времени предпочтение отдавалось пенополимерам, как термореактивным, так и термопластичным. Наиболее широкое применение получили материалы на базе полиуретана (PUR) и поливинилхлорида (PVC). Материалы из PUR могут закладываться во вспененном состоянии между наружными и внутренними листами обшивки и, следовательно, не нуждаются в предварительной формовке.

Наиболее эффективной с экономической точки зрения является основа из бальзы, которая, в частности, применена при изготовлении кабин управления поездов серии С 20 стокгольмского метрополитена, изготовленных компанией Adtranz и введенных в регулярную эксплуатацию в конце 1997 г. Здесь бальза использована в качестве основы всех несущих конструкций, за исключением противопожарных перегородок, где ее заменили полиуретаном для упрощения технологического процесса изготовления. Среди других случаев применения недавнего времени можно упомянуть вагоны монорельсовой дороги в Куала-Лумпуре, изготовленные британской компанией Flexadux Plastics, где древесина бальзы использована в виде панелей размерами 3Ч3,2 м, покрытых в несколько слоев фенольной смолой.

Характеристики, подходящие для изготовления железнодорожного подвижного состава, имеют также материалы на базе ячеистых полимеров. Они обычно применяются в качестве основы облегченных многослойных (типа сэндвич) панелей, обладающих высокой жесткостью и прочностью (например, электропоезда серий ЕТR 460 и 500 железных дорог Италии). Хорошие характеристики по сжимаемости позволяют использовать эти материалы в качестве элементов, поглощающих энергию при столкновениях. Одной из последних разработок является стеклоткань, имеющая улучшенные показатели прочности на срез по сравнению с наполнителями из пенопластиков при сопоставимых ценах. Пространство между вертикальными элементами жесткости можно заполнить пластиками, улучшающими механические а также тепло- и звукоизоляционные характеристики конструкций типа сэндвич. Эти новые материалы получили фирменные наименования Parabeam и Vorwerk Closth и в сочетании с фенольными смолами нашли применение при изготовлении плит настила пола вагонов метрополитена Глазго.

Дата добавления: 2015-07-08